课程融通下的数控专业课程教学模式的探究

随着《国家职业教育改革实施方案》的发布，职业教育进入了高速发展期，在新工科的发展中，如何从传统的职业教育面向现代职业教育，如何构建适合企业的生产全流程的学生的培养模式，是中职专业教育急需解决的问题。

一、数控加工课程的教学现状

目前中职学校数控加工专业的课程相对单一、各自封闭，不同课程教学间没有连接与融合，没有形成贯通系统，只能培养学生的本门课程的专业知识。例如，在数控加工课程中，只能模仿完成课程练习中的案例加工，学习数控加工的操作实践；在Creo三维设计课程中，也只会完成练习中的建模，缺失了产品建模后续的流程。这种教学模式使学生只能在本门课程专业知识内简单地进行模仿，学生在学习过程中，存在专业知识的缺乏衔接，无法建立有效的产品生产全流程的思维，影响学生后续专业能力的培养，进而不利于学生解决问题、创新发展等综合能力的构建。

二、基于融合贯通下国际象棋凹模教学模式的探究

本文基于传统教学模式的基础上，进行了相关课程融通改革的探究实践，将独立的课程融合贯通，理论与实践相结合进行相关的教学实践。将一体化项目课程与多课程知识点融合构建一条完整的产品三维建模、产品开发设计、工艺安排、数控加工等一系列产品开发的全过程教学课程。其中，具体包括实物建模造型、creo凹模设计、工艺分析、加工程序的编写和数控加工等。让学生参与产品生产全流程，强化学生的全流程的生产加工思路。项目实施过程中，构建了适合学生的数控专业融通的知识体系，培养学生的全流程的思维和自主学习能力。

（一）产品三维建模设计开发环节

本文选用生活中常见的国际象棋作为设计对象，在三维建模过程可采取测量和图纸相结合的方式。国际象棋的棋子结构分别是兵、马、车、象、后和王六种结构造型，其中马的结构自由曲面较多，通过3D-Max画出整体的形状，再通过格式转换后用creo软件修改，其他的五个象棋形状简单，根据实物用游标卡尺测量，结合图纸用creo软件直接建模。

（二）模具开发设计环节

这部分内容要求学生具备模具课程中凹模设计知识，在设计中要综合考虑毛坯尺寸，合理安排六子型腔的排放，便于后续的注塑和节约材料，本次六子造型型腔安排为兵与车相对齐，马与王相对齐，象与后相对齐，具体排放如图1所示。

1.马造型的分模设计

马的造型结构是由很多曲面组成的，跟其他五子一起分模容易出现问题，造成分型面不连接或存在间隙不易开模等问题，从而增加了分模的难度。由此，可以采用组件分模法来保证马结构造型的型腔分模的正确性。

2.其余五子的分模设计

根据设计意图，五子模型都是简单回转体实体，分型面的设计也相对容易实现，在模具中间直接设计分型面，就可以完成出模设计。同时，在凹模中间位置设计流道和浇口。具体设计如图2所示。

（三）型腔的加工工艺分析

1.型腔结构分析

运用数控铣削加工知识进行分析，国际象棋都是实体模型，一模六腔对整套模具的要求高，上下模都是凹模，型腔大部分都是比较规则的曲面组成，凹下去的地方有高有低，有的地方间隙过小而又深，使得在加工过程中存在刀具半径或长度不够的情况，增加了编程加工的难度。

2.型腔加工工艺分析

加工设备是采用我校数控专业教学使用的立式加工中心。并根据“基准先行”“先粗后精”的方针，制定了生产顺序。为了后续准确合模，采用基准重合原则的装夹方式，避免加工基准误差。在粗加工时，为提升切削效率，尽量选用大直径的铣刀，侧吃刀量取刀具直径三分之一到二分之一左右。精铣时切削速度应高一些。

3.加工过程分析

在凹模加工中，会存在刀具进不去而导致无法完成加工的情况，这时必须调整刀具的大小，在比较深且陡峭的区域，如果刀具的刀柄与刀刃的直径不同有可能会出现撞刀的情况，因为编程时是以刀刃的直径为参考对象。对于间隙比较小的区域可以圆角过渡来解决，而对较深且陡峭的区域可以选用刀柄的下半段直径磨小方便通过易撞刀区域。

4.工件参数设置及编程

采用MasterCAM知识对型腔进行编程加工。参照上述的工艺分析，合理安排粗精加工。毛坯经过铣削和去毛刺等工序，最终的尺寸为160×160×40mm。

（1）面铣加工：首先使用Φ30硬质合金平铣刀先铣平面，在加工过程中要注意避开大压板。

（2）曲面挖槽粗加工：选用圆鼻刀Φ10平刀螺旋下刀，切削参数如表1所示。在深度和吃刀量较大的情况下，需要限制下刀高度来防止跳刀现象。由此，会存在加工不到位的情况，需要进行二次粗加工。

5.半精加工和清角

由于粗加工还留有0.2mm的余量，半精加工留0.1的余量，半精加工还是用曲面等高精加工，有些地方太小，造成余量均匀，如果不清角，可以直接用小刀进行精加工，但容易发生断刀或拉伤工件。

6.精加工

经过前面的半精加工和清角加工，最后一步是精加工。为了提高加工效率，用R2的球刀对整个型腔分两步进行精加工，曲面等高精加工和曲面平行精加工，切削参数如表2所示。

7.流道和浇口加工

流道是封闭结构，在曲面挖槽粗加工时可以使用在边界内进刀的方式，其他加工参数的设置都比较简单。粗加工选择Φ5的平刀。精加工选择Φ2的球刀进行。切削参数方面如表3所示。

三、课程融通下教学模式实践效果

2022年9月在我校进行了相关教学实践，在高三数控加工2班进行了为期一周的融合贯通案例教学实验，同时，数控加工1班采用传统教学法组织教学活动，配置相同的教学环境、任课老师和评价方案，通过两个班级的实验结果比较，数控加工2班相关课程的考试成绩有了明显提高，学生对于专业知识接受程度变得更加主动，也提升了学生专业学习的兴趣。教师也在新模式下，贯通了专业课程的壁垒，完善教学过程和教学方法，提升了专业教学效果。

四、结束语

国际象棋凹模的设计加工课程的构建不仅弥补了各门专业课程之间的断裂，更多的是让学生在课程中提升相关学习能力，学生从被动学习转为主动学习，构建产品全流程加工思维，这是我校数控专业一体化课程融合贯穿实践的探究。然而，我校的案例实践探究模式的构建还在起步阶段，从教学案例、课时安排和课堂教学都需要不断地改进，也期待在实践中不断地完善，构建适合中职学生专业发展的专业融合贯通课程。