數控加工工藝論文范文

導語：如何才能寫好一篇數控加工工藝論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

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1.1數控加工的概念及其發展

數控加工是指在機床上利用數控技術對零件進行加工的一個過程。數控加工和非數控加工的流程從整體上來說是大致相同的。但在技術上卻大相徑庭。采取數字信息控制加工零件的數控加工方法是針對零件種類多樣、相同型號產量少、結構復雜、精度要求高等現實狀況達到高效化和自動化加工的有效方法。數控加工的發展方向是高速和高精度。20世紀50年代,MIT設計了APT。APT具有程序簡潔,方法靈活等優勢。但也有很多不足之處如對于復雜的幾何形狀,無法表達幾何即視感[1]。為修正APT的不足,1978年,法國達索飛機公司開發了CATIA。這個系統有效的解決了幾何形狀復雜、難以表達即視感的缺陷。目前,數控編程系統正向高智能化方向發展。

1.2數控加工的內容

數控加工的內容有挑選適宜在數控機床上加工的零件,對數控加工方案進行確定;詳細繪制所加工零件的圖紙;確定數控加工的詳細流程,如具體工作的分工、工作的前后順序、加工器具的選擇與位置確定、與其他加工工作的銜接等;修正數控加工的流程;確定數控加工中的允許誤差;指揮數控機床上一些工藝部分工作等。

2數控加工的工藝設計

2.1數控加工的工藝設計特點

采用數控加工的工藝設計具有加工程序簡單,解放枯燥工作的勞動力等特點。改進了傳統機床工藝的工序繁多,勞動強度大的弱點。如此便使數控加工工藝設計形成了自身的獨特的特點。正常來講,數控加工的內容要比傳統機床加工的內容繁多。數控加工的內容非常精確、工藝設計工作十分邏輯明確。數控加工的工作效率非常高。零件在一道工序中能完成多項工作項目。而這些工作如果換成傳統工藝則需要多個步驟才能做好[1]。所以,數控加工具有工作效率高的特點。將傳統加工工作中的幾個步驟在數控加工工藝中濃縮成更少的工作步驟,這讓零件加工所需要的專業工具數量大幅下降,零件需要加工的工序和所用時間也節省出很了多,進而大大提高所加工產品的成品率和生產效率。此外,在普通機床加工時,很多具體的工藝問題如加工時各類工序如何分類和順序如何安排、每道工序所使用工具的形狀大小、如何切割、切割多少等,在實際工作中都是靠工作人員根據自己的多年工作經驗和習慣慢慢鍛煉成的純熟的技巧來解決的。傳統加工的工藝設計正常情況下不需要加工人員在設計工藝流程時做出過多的計劃,實際工作做好就可以了。而在數控加工時,每個實際工藝問題必須事無巨細的都考慮到,而且每一個細節都必須在程序編輯時編入完全正確的加工指令,其結果也會是非常精細,這是數控加工最大的特點。

2.2數控加工的工藝設計方法

工藝設計的任務就是明確零件的什么部位需要數控加工,經過什么流程,如何確定這些流程的前后順序等等。通常在數控加工時確定零件加工的工作步驟有如下幾種方法:按所使用的工作器具確定。為了減少切換工作器具次數,節省時間,可以采取將同一種工作器具集中使用的方法來確定工作步驟。在一個工序中使用同一個工作器具的全所有步驟率先集中,統一完成后然后再使用第二種工作器具進行該種工作器具所要加工的所有步驟,以此類推。平面孔系零件一般使用點位、直線操控數控機床來加工,制定加工的工作步驟時,著重于控制加工精度、成品率和加工所需時間。旋轉體類零件通常使用數控車床或磨床加工。在車床上加工時,一般加工成品冗余多,使用粗加工方法。數控車床上用到低強度加工器具加工細小凹槽的情況很頻繁,因此適于斜向進刀,一般不要崩刃。平面輪廓零件一般使用數控機床加工。方法上應該著重把控切入與切出的方向。使用直線和圓弧插補功能的數控機床在加工不規則零件的曲線輪廓時,一定要用最短的直線段或圓弧段來無限逼近零件輪廓,讓零件的誤差在合格的基礎上加工的直線段或弧段的數量最少為最佳方案[2]。立體輪廓零件:某些形狀的零件被加工時,由于零件的形狀和表面質量等多方面問題致使零件強度較差。機床的插補方法可以解決這一難題。在加工飛機大梁直紋曲面時,如果加工機床是三軸聯動便只能使用效率較低的球頭銑刀;如果機床是四軸聯動,則可以使用效率比球頭銑刀高的圓柱銑刀銑削。

2.3數控加工的工藝設計過程

數控加工的一般過程要經過閱讀零件,工藝分析,制定工藝,數控編程,程序傳輸。數控加工之前應該繪制好零件的加工設計圖稿。在數控機床上加工零件時,應該先按照之前繪制好的零件圖稿來分析零件的結構、材質、幾何形狀、大小和精度要求,并采用分析結果作為確定零件數控加工工藝過程的基礎。確定數控加工工藝過程,要先詳細了解零件數控加工的內容和原則;之后再設計加工過程,挑選機床和加工零件所需的器具,確定零件的加工位置和裝夾,確定數控加工中工作的步驟和順序,確定每個工作步驟中具體的工作器具的使用方法及切割大小;還需要填寫數控加工的工藝文件、加工程序及程序校驗等。通過實際的操作經驗總結,單純的按照之前設定的數控加工程序來實際操作加工零件依然存在很多缺陷。因為人力工作可能對程序的具體步驟和原理不夠明確,對編程人員的本意理解也不是很透徹,通常需要編程人員在零件加工時對加工人員進行現場的指導,這種情況對于零件數量較少的加工狀況還能勉強正常工作,但對于時間長、數量大的生產情況,就會生出很多問題。所以,編程人員對數控加工程序比較復雜和不易理解的部分進行適當的補充和說明的作用是不可小覷的,尤其是要針對那些需要長時間和大批量生產零件的數控加工程序特別關鍵。

2.4數控加工的工藝設計應注意的問題

在數控加工中一定要注意并且預防工作所使用的器具在工作中和零件等出現不必要的摩擦,所以一定要明確的強調工作人員數控加工的工藝設計編程中的加工器具的加工路線,使加工人員在加工前就都清楚明了的知道加工路線[2]。與此同時還應該設置好夾緊零件的位置,如此便可以減少不必要的問題出現。除此之外,對于某些程序問題需要調整程序及加工器具路線和位置時必須事先告知操作人員,以防出現不必要的問題。

3結語

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[論文摘要]數控機床的加工工藝與普通機床的加工藝雖有諸多相同之處，但也有許多不同之處。為此，分析了數控車削的加工工藝。

一、數控車削加工工藝的內容

數控車削加工工藝是采用數控車床加工零件時所運用的方法和技術手段的總和。其主要內容包括以下幾個方面：

（一）選擇并確定零件的數控車削加工內容；（二）對零件圖紙進行數控車削加工工藝分析；（三）工具、夾具的選擇和調整設計；（四）工序、工步的設計；（五）加工軌跡的計算和優化；（六）數控車削加工程序的編寫、校驗與修改；（七）首件試加工與現場問題的處理；（八）編制數控加工工藝技術文件；總之，數控加工工藝內容較多，有些與普通機床加工相似。

二、數控車削加工工藝分析

工藝分析是數控車削加工的前期工藝準備工作。工藝制定得合理與否，對程序的編制、機床的加工效率和零件的加工精度都有重要影響。為了編制出一個合理的、實用的加工程序，要求編程者不僅要了解數控車床的工作原理、性能特點及結構。掌握編程語言及編程格式，還應熟練掌握工件加工工藝，確定合理的切削用量、正確地選用刀具和工件裝夾方法。因此，應遵循一般的工藝原則并結合數控車床的特點，認真而詳細地進行數控車削加工工藝分析。其主要內容有：根據圖紙分析零件的加工要求及其合理性；確定工件在數控車床上的裝夾方式；各表面的加工順序、刀具的進給路線以及刀具、夾具和切削用量的選擇等。

（一）零件圖分析

零件圖分析是制定數控車削工藝的首要任務。主要進行尺寸標注方法分析、輪廓幾何要素分析以及精度和技術要求分析。此外還應分析零件結構和加工要求的合理性，選擇工藝基準。

1．尺寸標注方法分析

零件圖上的尺寸標注方法應適應數控車床的加工特點，以同一基準標注尺寸或直接給出坐標尺寸。這種標注方法既便于編程，又有利于設計基準、工藝基準、測量基準和編程原點的統一。如果零件圖上各方向的尺寸沒有統一的設計基準，可考慮在不影響零件精度的前提下選擇統一的工藝基準。計算轉化各尺寸，以簡化編程計算。

2．輪廓幾何要素分析

在手工編程時，要計算每個節點坐標。在自動編程時要對零件輪廓的所有幾何元素進行定義。因此在零件圖分析時，要分析幾何元素的給定條件是否充分。

3．精度和技術要求分析

對被加工零件的精度和技術進行分析，是零件工藝性分析的重要內容，只有在分析零件尺寸精度和表面粗糙度的基礎上，才能正確合理地選擇加工方法、裝夾方式、刀具及切削用量等。其主要內容包括：分析精度及各項技術要求是否齊全、是否合理；分析本工序的數控車削加工精度能否達到圖紙要求，若達不到，允許采取其他加工方式彌補時，應給后續工序留有余量；對圖紙上有位置精度要求的表面，應保證在一次裝夾下完成；對表面粗糙度要求較高的表面，應采用恒線速度切削（注意：在車削端面時，應限制主軸最高轉速)。

（二）夾具和刀具的選擇

1．工件的裝夾與定位

數控車削加工中盡可能做到一次裝夾后能加工出全部或大部分代加工表面，盡量減少裝夾次數，以提高加工效率、保證加工精度。對于軸類零件，通常以零件自身的外圓柱面作定位基準；對于套類零件，則以內孔為定位基準。數控車床夾具除了使用通用的三爪自動定心卡盤、四爪卡盤、液壓、電動及氣動夾具外，還有多種通用性較好的專用夾具。實際操作時應合理選擇。

2．刀具選擇

刀具的使用壽命除與刀具材料相關外，還與刀具的直徑有很大的關系。刀具直徑越大，能承受的切削用量也越大。所以在零件形狀允許的情況下，采用盡可能大的刀具直徑是延長刀具壽命，提高生產率的有效措施。數控車削常用的刀具一般分為3類。即尖形車刀、圓弧形車刀和成型車刀。

（1）尖形車刀。以直線形切削刃為特征的車刀一般稱為尖形車刀。其刀尖由直線性的主、副切削刃構成，如外圓偏刀、端面車刀等。這類車刀加工零件時，零件的輪廓形狀主要由一個獨立的刀尖或一條直線形主切削刃位移后得到。

（2）圓弧形車刀。除可車削內外圓表面外，特別適宜于車削各種光滑連接的成型面。其特征為：構成主切削刃的刀刃形狀為一圓度誤差或線輪廓誤差很小的圓弧，該圓弧刃的每一點都是圓弧形車刀的刀尖，因此刀位點不在圓弧上，而在該圓弧的圓心上。

（3）成型車刀。即所加工零件的輪廓形狀完全由車刀刀刃的形狀和尺寸決定。數控車削加工中，常用的成型車刀有小半徑圓弧車刀、車槽刀和螺紋車刀等。為了減少換刀時間和方便對刀，便于實現機械加工的標準化。數控車削加工中，應盡量采用機夾可轉位式車刀。

（三）切削用量選擇

數控車削加工中的切削用量包括背吃刀量ap、主軸轉速S（或切削速度υ）及進給速度F（或進給量f）。

切削用量的選擇原則，合理選用切削用量對提高數控車床的加工質量至關重要。確定數控車床的切削用量時一定要根據機床說明書中規定的要求，以及刀具的耐用度去選擇，也可結合實際經驗采用類比法來確定。一般的選擇原則是：粗車時，首先考慮在機床剛度允許的情況下選擇盡可能大的背吃刀量ap；其次選擇較大的進給量f；最后再根據刀具允許的壽命確定一個合適的切削速度υ。增大背吃刀量可減少走刀次數，提高加工效率，增大進給量有利于斷屑。精車時，應著重考慮如何保證加工質量，并在此基礎上盡量提高加工效率，因此宜選用較小的背吃刀量和進給量，盡可能地提高加工速度。主軸轉速S(r/min)可根據切削速度υ(mm/min)由公式S=υ1000／πD(D為工件或刀／具直徑mm)計算得出，也可以查表或根據實踐經驗確定。

（四）劃分工序及擬定加工順序

1．工序劃分的原則

在數控車床上加工零件，常用的工序的劃分原則有兩種。

（1）保持精度原則。工序一般要求盡可能地集中，粗、精加工通常會在一次裝夾中全部完成。為減少熱變形和切削力變形對工件的形狀、位置精度、尺寸精度和表面粗糙度的影響，則應將粗、精加工分開進行。

（2）提高生產效率原則。為減少換刀次數，節省換刀時間，提高生產效率，應將需要用同一把刀加工的加工部位都完成后，再換另一把刀來加工其他部位，同時應盡量減少空行程。

2．確定加工順序

制定加工順序一般遵循下列原則：

（1）先粗后精。按照粗車半精車精車的順序進行，逐步提高加工精度。

（2）先近后遠。離對刀點近的部位先加工，離對刀點遠的部位后加工，以便縮短刀具移動距離，減少空行程時間。此外，先近后遠車削還有利于保持坯件或半成品的剛性，改善其切削條件。

（3）內外交叉。對既有內表面又有外表面需加工的零件，應先進行內外表面的粗加工，后進行內外表面的精加工。

（4）基面先行。用作精基準的表面應優先加工出來，定位基準的表面越精確，裝夾誤差越小。

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一、問題的提出

 

本人多年從事數控編程與操作課程的教學工作，在這個過程中了解到數控實踐教學存在著若干問題：

 

1.學生人均實際操作時間相對較少

 

由于數控實習設備價位相對來說比較高， 一般職業院校購置數控設備的臺套數有限，而學校在校的實習學生數量相對較大，因此不能保證學生的人均實踐操作時間。[1]

 

2.學生實習的內容與生產實際嚴重脫節

 

與生產實際相脫節的原因有多個方面，首先，在數控機床的操作過程中，由于教學時間有限，指導教師多以指導學生的基本操作為主，而理論、實踐技能訓練的內容偏少，與實際生產銜接不夠;其次，學生使用的毛坯材料和刀具與實際生產有差距。由于用于加工生產的毛坯原材料價格比較昂貴，加之學生多以練習為主，不進行實際工件的加工，大部分材料都是浪費，所以車間用于學生練習的毛坯一般是價格相對便宜。從另一個方面考慮，就是在實習過程中選擇了比較好的材料，由于學生對加工工藝認識的相對缺乏，刀具必定會被頻繁的打壞，而更換刀具的價格也是不菲的。

 

3.機械加工工藝知識面窄，給數控實踐教學帶來了極大的困難

 

學生數控知識面培養不夠，并且經歷實踐操作環節很少，對設備安全和學生人身安全存在的危險問題考慮不到，也影響了數控實踐教學的順利進行。[2]

 

4.由于設備少、資金緊張等多方面原因，數控實踐教學多以演示性和驗證性實驗為主，只注重對理論知識的驗證和實際零件加工的演示，學生無需或很少動手，學習效果較差。

 

5.數控實踐教學不能充分利用課堂時間

 

由于數控技術專業實踐性強、職業能力要求高，要求教師既能從事理論教學又能承擔實踐教學，具有較強的動手能力和解決生產一線有關技術問題的能力，能在生產現場動手示范，指導學生掌握生產技能，因此擔任這門課程的一般為“雙師型”教師。但這樣也存在著弊端，一個教師在數控機床前面指導的學生是有限的，不可能將整個班級的學生都拉到機床前面教學，所以就要分組進行，最多十個學生一組，這樣勢必就會有許多空余時間不能充分利用。

 

針對上述在數控實踐教學中存在的問題，對高校數控實踐教學的培養目標、組織實施方式和實踐教學內容等教學環節進行改革，勢在必行。本人認為應該從不同層次認識數控實踐教學，從而在教學條件有限的情況下提高“數控編程與操作”課程的實踐操作性。

 

二、問題的解決

 

1.揭掉“數控”的神秘面紗。

 

一般人提起數控總感覺數控很神秘，經過這幾年的數控教學，我的認識是數控并不神秘，其實所謂的“數控”也就是機械加工，再進一步說就是無人值守的全自動的機械加工過程。因此既然是機械加工，所以學習數控最主要的是學習機械加工工藝，而工藝知識正是我們學生最缺乏的。因為機械工藝知識的獲取不單單是靠教師對工藝知識的理論講解，更重要的是在實際加工過程中積累工藝經驗，只有在實際加工中經歷了解決問題的過程，工藝知識才會有積累。

 

2.進行數控實踐操作必須具有的知識基礎。

 

實踐教學一般包括實驗、實習和實訓，而數控實踐教學實質是實習加實訓。在進行數控實踐操作之前學生必須完成一定程度的專業基礎實習，專業基礎實習主要是進行金工實習。通過金工實習，要求學生掌握常用機械加工方法以及車床、銑床、鉆床、磨床的加工工藝特點，機械加工工藝方法和工藝參數選擇。

 

學生在掌握了金工實習所要求的技能的基礎上，再進行數控機床的實際操作，可以對比學習，相對來說就比較簡單了，而且很多機械加工工藝的知識對數控加工也是通用的。

 

3.綜合利用數控仿真軟件完成數控實踐教學

 

首先利用數控仿真軟件在虛擬加工的軟件環境中讓每個學生得到充分的訓練，然后在真實的生產設備上進行加工，這樣既獲得了較好的教學效果，而且也為學校節省了大量加工材料和刀具材料等不必要的浪費。[3]

 

4.重新設計數控實踐教學的考核

 

對實踐教學的考核，是實施實踐教學體系過程中的重要環節。考試對于學生來說是一種壓力，同時也是一種動力，只有通過考核，才能檢驗學生的掌握程度，對于數控的實踐教學來說也是如此。學校考核數控實踐教學的教學效果主要是考核學生對理論知識的掌握和職業技能的初步操作程度，在考核過程中應制定評分細則，全方位加以考評。但是由于時間和機床有限的原因，全方位考評在學校實施起來是比較困難的。社會的考核主要是讓學生參加相應職業崗位技術等級考核。

 

對于數控實踐教學來說，重點內容是讓學生掌握數控機床的手動操作方法，對于自動加工，只要學生編寫程序沒有錯誤，只要按下 “循環啟動”按鍵，讓程序自動運行便可以了。而手動操作數控機床主要是建立工件坐標系的操作，也就是“對刀”操作。所以學校考核只要進行“對刀”手動操作的考試便可以了。如表1所示是本人從事數控實踐操作過程中定制的數控手動操作的評分標準。

 

三、總結

 

總之，“數控編程與操作”課程在機械類專業職業教育中發揮著舉足輕重的實踐指導作用，我們的教學手段經過近幾年的實踐探索和教學改革不斷趨于完善，但是在這個過程中不斷有新的問題出現。我們只有在數控實踐教學的過程中不斷地發現問題，解決問題，才能使我們的數控實踐教學在不斷的探索中發揮強有力的就業導向作用，使學生真正學以致用。

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關鍵詞：航空發動機；機匣；加工工藝

中圖分類號：TK416+.1 文獻標識碼：A

1 問題的提出和依據

航空工藝設計成本高、周期長，這兩個特點不僅增加了傳統工藝設計的難度，而且是傳統工藝無法根本解決的。因此，對發動機關鍵零部件傳統工藝采用數字化手段進行優化改造勢在必行。數字化的工藝系統可以保證在技術層面上制定產品制造工藝時隨時地、充分地考慮企業的制造環境，作業調度，車間底層控制，工裝夾具的配套以及毛坯的設計制造等所有工藝信息，將有關信息及時反饋到設計單位并及時得到響應，生成適應性加工工藝，使制造過程達到全局優化，這是未來航空發動機工藝的重要發展方向之一。

2 延伸機匣加工工藝優化的目標

工藝方案技術經濟性分析的一個重要應用方面是在工藝流程設計過程中，對不同的工藝方案進行評價。對絕大多數產品來說，工藝過程有許多可變因素，在工藝設計中，如何確定這些可變因素，使制造過程最合理，這就是工藝過程優化研究的問題。機械制造工藝過程除要保證制造質量之外，還必須實現高的生產效率和低的生產成本，這就是工藝過程優化的主要目標。

3 參數化特征建模方法

3.1 基于特征的建模方法概述

特征 (Feature)是指描述產品信息的集合，也是設計或制造零部件的基本幾何體。它是以結構的實體幾何(CSG:Constructive Solid Geometry)和邊界表示(B-Rep:Boundary Representation)為基礎的，源于產品的模塊化設計思想。特征是參數化的幾何體，通過改變特征的尺寸，可以用有限的特征構造出無限的零、部件模型，具有一定的工程意義。從產品建模和工藝信息數字化的角度考慮，特征分類如圖3-1所示。零件模型的生成不是依賴于體素拼合，而是突出了各種面的作用，如基準面、工作面和連接面等，需要處理和記錄不同特征間的繼承、鄰接、從屬和引用聯系。

3.2 幾何平臺選擇

論文研究選擇UG-NX作為幾何造型、工程分析、數控編程平臺，在進行數控加工方法研究和典型特征五坐標數控加工的研究時，研發過程依托于UG提供的刀發接口和功能函數。Unigraphics-NX( 簡稱UG)是CAD/CAM/CAE一體化的具有強大的設計和加工功能的高端CAD/CAM軟件系統。UG實體建模將基于約束的特征建模和傳統的幾何建模方法融為一體，形成無縫銜接的“復合式建模工具”，用戶可以在基于特征的環境下發揮傳統的實體、曲面和線框造型功能的長處。其生成數控加工代碼的能力更強，可以方便的生成鉆削、3軸/多軸銑、線切割、車削等數控代碼。

4 機匣工序優化的原則和要求

4.1 加工工序劃分的一般原則

在數控機床上特別是在加工中心上加工零件，相對于傳統機械加工方法，可以做到工序相對集中，許多零件只需在一次裝夾中就能完成全部工序加工。但零件的粗加工，特別是鑄、鍛零件的基準平面、定位面等部位的加工可先在普通機床上完成，這樣有利于發揮數控機床的特點、保持其精度、延長其使用壽命并降低加工成本。

4.2 機匣工序優化的一些要求

工序相對集中是最有效的提高加工效率的措施，工序相對集中有利于發揮加工中心的加工能力。機匣加工的絕大多數金屬去除量采用數控手段去除，軍工企業新引大量進口加工中心設備。加工方案的確定可以說是由設計圖紙的工藝性分析和工序劃分過程組成。首先，設計圖紙的工藝性分析重點在于零件進行數控加工的方便性和可能性分析兩個方面進行。比如說，零件設計圖制是否便于編制NC程序，尺寸標注方面是否適應數控加工特點，以及尺寸要素提供是否充分，看是否缺尺寸或給了封閉尺寸。分析零件的加工精度能否得到滿足。其次分析零件各個加工部位結構的工藝性是否符合數控加工的特點。

5 機匣數控加工工藝的優化概述

5.1 數控加工工藝優化途徑

在整個機匣的加工過程中，數控加工工序是技術難度最大、加工耗時最長、對加工質量影響最大的環節。因此，在整個機匣加工工藝的優化的過程中，數控加工工藝的優化占舉足輕重的地位，數控加工工藝優化是整個機匣制造過程中最見效益的一個環節。

5.2 仿真加工

在實際加工一個零件之前，利用軟件在計算機上虛擬這個制造過程即為加工仿真，它可以模擬整個機床加工過程 ，查出機床的不同部位、零件、工裝夾具和刀柄等之間是否會出現碰撞，模擬采用同機床控制系統一樣的邏輯來操作，其運行就像真實機床一樣，同時在干涉校驗方面也最具準確性，它作用包括清除編程錯誤和改進切削效率 ，提高數控程序對硬材質零件、薄壁零件的切削性能。

6 機匣精車工序工藝性分析

6.1 機匣結構特點及其加工工藝性

機匣精車工序尺寸多達100多個、尺寸精度高、技術要求嚴格；內部構形復雜、環形槽區域狹窄，環形槽槽寬最小處僅為17.07mm，容刀空間狹小；環形槽部位壁厚最小處僅為2.5mm，壁厚也不均勻；零件裝夾方式采用下方幾點壓緊，懸出部分高達400mm。以上因素使得機匣零件在加工過程中的穩定性和剛性較差，抵抗徑向變形的能力更差。

6.2 車加工加工刀具的選擇

為確保加工過程和產品質量的穩定，前機匣精車工序采用專業刀具生產商提供的機夾刀具，在選擇過程中綜合考慮了以下幾個方面的問題：

（1）刀桿有足夠的穩定性、剛性；（2）刀片有足夠的強度、硬度和耐用度；（3）刀片盡可能采用標準刀片。

在此基礎上確定以下幾種刀桿：

（1）32×32×230 車刀刀桿配80度菱形刀片，用于粗加工端面、外圓及內孔；（2）32×32×230車刀刀桿配35度菱形刀片，用于精加工端面、外圓及內孔；（3）32×32×230 槽刀刀桿，用于加工各級環形槽；（4）32×32×230 T形槽刀桿共六種，分別加工各級T形槽；（5）32×32×230 45度刀桿，用于加工六級環形槽上部槽。

相應配置刀片均為標準型機夾刀片。由于鈦合金材料加工時具有彈性恢復大、化學親和性高、導熱性能差等特點，切削時熱量主要由刀具傳出、切削溫度高、粘刀現象嚴重。刀具粘接磨損及擴散磨損較突出。因此，選擇不帶鍍覆層的機夾刀片。為避免加工過程中刀具的切削刃與零件的接觸面積過大而產生的零件變形，切槽刀片寬度選擇3mm、4mm、5mm為主，刀尖圓角不大于0.8mm。

6.3 UG－CAM車削加工模塊在機匣精車加工中的應用

數控車削加工是一種重要的數控加工方法，主要用于軸類、盤類等回轉類零件的加工。在數控車削程序設計過程中，最重要的兩個環節是：一方面確保加工路線合理，數控程序準確和完整；另一方面要求選擇可靠的刀具和合理的切削參數。

考慮到機匣內腔型面包括六級環形槽、環形槽上下表面的T型槽及其環形槽之間的型面，在進行UG-CAM車加工數控程序設計時主要應用其中的車端面、粗車、精車、車槽等幾種車削加工操作。

結論

本文研究航空發動機機匣數控加工工藝。緊緊圍繞建立基于數字化思想、具有數字化特點的航空發動機機匣的優化工藝，并最終將該工藝應用于機匣的制造過程。綜上所述，通過航空發動機對開機匣數控加工技術應用研究，解決了機匣加工周期長，質量不穩定等制造難題，并在機匣制造過程取得了明顯的效果，為其它機匣類零件的加工提供寶貴的經驗，并在企業的制造加工中得到了工程化的應用。

參考文獻

[1]王廣生等.金屬熱處理缺陷分析及案例[M].北京:機械工業出版社，1997.

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（肇慶市技師學院，肇慶 506020）

（Zhaoqing Technician Institute，Zhaoqing 506020，China）

摘要：本文通過對活塞數控加工的裝夾方案、加工順序、刀具選擇和切削用量等方面的工藝分析，探討提高其批量生產效率的途徑，對同類型的零件加工具有參考意義。

Abstract： Through the technology analysis on the clamping scheme， order processing， cutting tool selection and cutting dosage and other aspects， this paper discusses the ways to improve the efficiency of the mass production. That has reference significance for the similar parts processing.

關鍵詞 ：數控；活塞；加工工藝

Key words： numerical control；piston；processing technic

中圖分類號：TH162 文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2015）25-0151-03

作者簡介：葛旺生（1980-），男，廣東高州人，模具講師，工學學士，研究方向為模具與數控技術。

0 引言

數控機床是一種技術密集度及自動化程度很高的機電一體化加工設備，是綜合應用計算機、自動控制、自動檢測及精密機械等高新技術的產物。本文就活塞在數控機床中的加工工藝問題進行探討，該活塞零件屬新研發的產品，在論文數據庫中未能搜索到相關的加工工藝方法。活塞所用的材料為PA6（尼龍6），其機械減振能力好、加工性能好，但在機械加工中容易發生熱變形，從而影響尺寸精度。接到該批量零件加工之前，筆者曾給企業打過樣板，兩種不同型號（尺寸）的活塞的各一件，難點主要是最后一道工序——鉆端面兩對稱圓柱孔（2×Ф5孔深20），由于孔與螺旋槽位置角度要求為50°、55°，當時利用分度盤裝夾，直接在普通立鉆上加工，過程中耗費大量的對刀調整時間，效率很低，如果是中小批量生產，該方法在現代化生產大潮中沒有競爭。鑒于此，必須探索出可以提高批量化生產效率的工藝方法。

1 活塞的數控加工工藝制訂

1.1 零件圖樣工藝分析

如圖1所示，該工件材料是PA6（尼龍6），尼龍6吸濕性強，所以加工時不能使用切削液，可使用風冷。工件由外圓柱面、內圓柱面、圓周槽、螺旋通槽（2個）、端面圓柱孔（2個）等輪廓組成。加工數量為1000件，屬中小批量生產，前期先加工1件，送檢合格后，安排批量生產。

零件的尺寸標注基準（對稱軸線、大端面、各孔中心線）較統一，且無封閉尺寸；構成零件輪廓形狀的各幾何元素條件充分，無相互矛盾之處，有利于編程。

該零件的外圓、圓槽、內孔等部位的形狀、位置尺寸公差為0.1mm或0.2mm，加工精度易保證；難點主要集中在兩對稱螺旋槽的加工，尺寸精度為17+0.1，其次是端面兩對稱圓柱孔（2×Ф5孔深20）與螺旋槽的位置角度50°、55°，必須設計專用夾具裝夾零件，才可保證批量生產要求，該專用夾具的設計是整個零件各工序加工中的難點。內外未標注表面粗糙度Ra為1.6μm。

1.2 裝夾方案的確定

該零件的加工需使用三種夾具，四次裝夾，其中外形車削部分使用傳統三爪卡盤，左右調頭，裝夾兩次。螺旋槽的銑削采用四軸加工中心，使用包容式的氣動三爪卡盤（圖2）裝夾，提高裝卸工件的效率，減少夾緊變形。端面兩對稱圓柱孔（2×Ф5孔深20）的加工采用數控銑床，設計專用夾具裝夾（圖3）。

該角度定位裝置，共限制了工件三個不定度，X、Z軸的平移和Z軸的旋轉。圓柱銷，限制了工件Z軸旋轉的不定度，保證了Ф5孔相對于螺旋槽的50°、55°角度位置，圓柱銷采用的是可調可換設計，可以根據不同型號尺寸的活塞進行靈活更換和調整高度。燕尾槽插銷與端面定位板上的燕尾槽間隙配合，保證了角度定位裝置的穩定性。

端面定位板是由一個大平面和一個R61的圓弧側面進行定位的，大平面限制了工件Z軸平移和X、Y軸旋轉共三個不定度，R61的圓弧側面限制了Y方向平移的不定度。通過以上兩個定位元件，實現活塞的完全定位。

以上兩個定位元件可采用硬鋁材料，方便制作。

夾具體（基礎板）的尺寸根據數控銑床工件臺加工范圍進行設計，爭取盡可能大的尺寸，滿足夾具一次性裝夾幾個零件，提高生產率的要求。端面定位板設計成一字排開，螺旋夾緊裝置更換成氣動夾緊裝置，每個零件對應一個角度定位裝置，裝置的動力由側向安裝的氣缸提供。

1.3 確定加工順序和進給路線

加工內容包括：車兩端面、車外圓柱、切槽、車內孔、銑螺旋槽、端面鉆孔。根據以上所述的加工內容，所需的加工方法有：車削、銑削、鉆削。

加工順序如下：

1.4 刀具的選擇和切削用量

根據以上所述的加工順序，所需的加工方法有：車削、銑削、鉆削和倒角等。根據不同的加工方法，選擇的刀具和切削參數如表1。

2 結束語

數控機床具有加工精度高、自動化生產、效率高等特點。本文先對活塞零件圖進行了分析，接著根據零件加工的內容和難點，選擇合適的裝夾方案，其中Φ5端面孔的加工是整個零件加工的難點，文中對該工序加工所用的專用夾具進行設計，實現多個零件的完全定位，夾緊元件采用了效率高、穩定性好的氣動夾緊裝置，有效地保證了加工質量，提高了加工效率。

事實證明，單件生產（打樣板）和批量生產的工藝方法會有很大不同，在批量化生產中，針對某道工序設計和使用專用夾具，可以保證產品的一致性，大大縮短裝卸工件的輔助時間，生產率是單件生產工藝方法的幾倍，甚至十幾倍。當然，本文并未能解決該零件多次裝夾，耗費時間，提高夾具設計的成本等問題。在未來數控加工的領域里，利用多軸加工，減少裝夾次數是一個發展方向。

參考文獻：

[1]韓鴻鸞.數控加工工藝學[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2005.

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關鍵詞：軸類零件 加工工藝 分析

中圖分類號：TG5 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2015）09-0000-00

軸類零件是數控加工中最常見的零件之一。軸類零件主要用于連接和支撐作用，承擔重載荷和大扭矩。軸類零件主要是長度大于直徑，一般包含錐面、孔、螺紋、球面等。在結構上主要有光軸、臺階軸、曲軸。本文以較為復雜的臺階軸類零件作工藝分析，如圖1所示，該軸主要用于傳遞扭矩和承載支撐，一般應用于汽車和機械行業中。

圖1 臺階軸零件

通過分析，該零件圖結構復雜，不規則，兩頭小，中間大，包含的加工要素有曲面、孔、螺紋、球面、槽等，這些要素在軸類零件中較為常見。該零件從左向右依次是內孔加倒圓角，外圓是一個凹圓弧，中間是二段直外圓中間接圓弧，右端是球面、外螺紋和螺紋退刀槽，呈小、大、小的結構。

1零件的表面粗糙度分析。

表面粗糙度與機械零件的配合性能、耐磨性、疲勞強度、接觸剛度、振動和噪聲等有密切關系，對機械產品的使用壽命和可靠性有重要影響。它是指加工表面具有的較小間距和微小峰谷不平度。其兩波峰或兩波谷之間的距離很小，屬于微觀的幾何形狀，一般粗糙度值小，表面質量好，因此選用合理的粗糙度很重要。[1]分析零件圖，可知零件表面標注粗糙度為 ，也就是輪廓Ra的上限不能超過1.6μm，零件的右上角標注其余為 ，其余部分都要在1.6μm-3.2μm之間，不能超出3.2μm。

2零件的尺寸精度分析。

完成零件加工，最重要的是完成工藝尺寸分析。通過分析，該零件長度88mm，零件外圓尺寸從0-42mm，最大直徑尺寸是 ，該尺寸要求為41.961mm-42mm，右端為R10的半球面，該球面在加工時要考慮到刀具半徑補償且球面靠近圓點部分表面粗糙度容易超差，是該圖難加工部分。左端外圓最大為 ，精度要求0到-0.039mm。孔的長度為20mm，孔徑大小為 ，精度要求0到0.036mm，圖中有部分尺寸沒有標注公差，未標注的都要按照國際公差要求加工，這些尺寸精度要求較高，需要比較熟練的技術工人才能完成加工。

3工藝規程及加工工序劃分

根據工藝規程的要求，對加工零件的工序進行劃分。按照零件加工工序集中原則，要對零件進行粗、精加工工序劃分。對毛坯端面進行車削，加工左端部分，先粗加工、后精加工，隨后用鉆頭鉆孔，粗、精鏜孔，掉頭裝夾，保證總長，粗、精加工右端外圓部分，隨后切螺紋退刀槽，切螺紋，檢驗。[2]

4毛坯材料及尺寸的確定

零件的毛坯選擇是由其技術要求決定的。毛坯選擇好壞直接決定零件的機械性能和工件質量，同時要考慮材料成本和加工成本，因此需要毛坯制造者和零件加工者兩人共同選取毛坯。根據以上要素的考慮，該零件采用45鋼較為理想，相比其他碳鋼，力學性能和硬度較好，也是公認的用于制造軸類零件、連桿、螺栓的主要材料。根據零件尺寸分析，零件圖樣尺寸為φ42×88mm，最終確定該零件毛坯為φ45×90mm的45鋼，材料需要經過熱處理。

5機床的選擇。

機床選擇要以加工出合格的零件為標準，加工時要考慮機床結構、載重、行程大小，以工作效率和加工成本作為重要參考依據，選擇適宜，經濟的機床。考慮到加工球面需要進行刀具半徑補償，軸類零件一般選用數控車床，且零件圖包含外圓、槽、孔、螺紋等復雜元素，所以結合工藝最優和換刀次數最少原則和材料特點，該零件圖加工選用CK6140數控車床。

6刀具、量具的選擇。

刀具選用應該遵循方便安裝、耐用、耐磨、剛性好、精度高的原則。數控機床的特點是高效、高精，刀具配置要適應機床的要求，應該選用中高檔數控刀具。分析零件圖，加工該批零件需要外圓粗車、精車成型刀、鏜孔刀、螺紋刀、槽刀、鉆頭。

量具質量好壞是工件質量保證的重要因素。選用量具考慮工件性質，該零件需要測量長度、外徑、孔徑、螺紋、球面。綜合考慮，測量該零件，需要使用游標卡尺、外徑千分尺、內徑千分尺、螺紋通止規、圓弧規。

7結語

通過以上工藝分析，可知生產零件需要制定合理的工藝流程，考慮到加工的每個細節，才能加工出合格的零件，提升效益，提高競爭力。

參考文獻

[1]劉治映.畢業論文（設計）寫作導論[M].中南大學出版社，1995：325-331.

[2]王麗潔.數控加工工藝與設備[M].清華大學出版社，1995：20-32.

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關鍵詞：精品課程；教學研究；教學模式；創新能力

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）08-0220-02

一、引言

特種加工技術是指依靠聲、光、電、磁、化學、熱及其復合等的能量形式，使其施加于被加工材料的表面，通過一定的控制措施實現對零件的尺寸加工、形狀加工、表面改性、表面處理等的非傳統加工方法；是機械加工工藝的補充和延伸；是先進制造技術的重要組成部分。本課程所涉及的內容理論較深，學科交叉多，知識面廣，工藝更新快，學生學習難度較大。隨著現代化信息技術的發展和制造領域對人才需求的不斷增加，以前的教學方法和手段已經不能滿足發展的需要。為此，本文從課程定位、教學體系、教學內容、教學方法、實踐教學、網上互動平臺建設等方面著手，對“特種加工技術”精品課程建設進行了研究和探討，建立了一套獨具特色的現代化專業課程教學模式。

二、課程定位

為適應高等教育改革是需要，貫徹落實《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010―2020年）》和《國家中長期人才發展規劃綱要（2010―2020年）》的精神，促進我國由工程教育大國邁向工程教育強國，培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的各類型高質量工程技術人才，為國家走新型工業化發展道路、建設創新型國家和人才強國戰略服務。2010年我校作為山東省屬高校中唯一一所入圍“卓越計劃”的高校，機械設計制造及其自動化專業獲得立項支持。“特種加工技術”課程是機械工程領域機械制造及其自動化專業的主干專業課程之一，是機械加工工藝的補充和延伸，是先進制造技術的重要組成部分。該門課程的定位和目標是培養掌握特種加工理論、加工工藝、工藝編程與操作的，符合當今制造業急需的，以數字化信息化技術推動下的“厚基礎、寬口徑、強能力、高素質”的機電制造業復合型高素質技能型并具有一定開發能力的技術人才。

三、教學體系建設

“特種加工技術”課程的主要特點是多學科交叉、知識面寬（涉及聲、光、電、熱、磁、化學等方面），知識跨度大。其課程體系建設重點解決理論知識與實踐應用的有機結合，提高學生學習的主動性和創造性，培養和提高學生的理論水平、工程實踐和應用能力。主要從以下幾個方面構建課程體系。

1.以理論為依據，以工程應用為背景，加強理論與實際的結合，培養學生的工程意識和實踐能力。“特種加工技術”作為一門實踐性很強的專業課，是本科教育階段綜合性工程應用的教學環節，也是實現培養目標的重要途徑。為此，根據上述課程定位，結合當今制造業對人才培養的要求，筆者在承擔多項國家級和省部級科研課題研究過程中，收集了大量國內外科研技術資料，探討本學科前沿知識，掌握了本專業范圍的許多新理論、新成果、新方法、新工藝，及時補充和更新教學內容。本著培養學生“三方面能力”，即綜合理解和運用機械工程基礎知識的能力，透徹理解特種加工的基本理論和基本應用的能力，結合具體工程實際解決和研發新加工方法的創新能力。落實“一方面素質”，即具備在制造業信息化技術、控制技術、傳感檢測技術推動下，機電一體化的復合型人才高素質的課程建設培養目標。以生動、形象、直觀、多樣化的教學方法和手段，使該課程基本知識的傳授，融科研與教學于一體，及時更新、充實教學內容，突出了理論與實際的緊密聯系。

2.強化實驗教學，提高學生的動手實踐能力。實驗教學作為實踐教學的重要組成部分，是課堂教學的重要補充和延伸。為了保證實驗教學質量，在實驗教學中，采用多元化的實驗教學模式，將創新能力、設計能力和動手能力的培養貫穿于實驗教學過程。具體做法是：設計實驗內容，既要保證學生掌握基本的理論知識，又要加強學生實踐能力和動手能力的培養，并且將零件加工方案的選擇、工藝路線的分析、加工工藝的制定、數控加工程序的編制以及實驗報告等有機結合起來，形成一套為培養學生機械加工方法的選擇和加工工藝的制定能力服務的完善的實驗教學體系，確立培養學生的工程實踐與創新設計能力為主線的教學目標。在安排實驗內容和編制實驗教學大綱過程中，需要根據各種特種加工設備目前在實際生產中的普及情況，結合學校現有的實驗條件，對特種加工各類課程進行合理安排。

3.結合實習環節，拓寬學生視野。實驗課的開設讓學生現場感受到特種加工的奇特魅力和獨到效果。但實驗室里的加工實驗不是真正的生產，為了讓學生親身感受特種加工工藝在生產中的應用，在課程結束后安排一周的生產實習。在實習過程中，學生通過參觀和親身體驗，增長見識，擴大視野。對特種加工的工業化生產組織形式、產品類型、生產環境以及機床操作等有深入的了解。通過在工廠的實習，使學生全面了解和掌握特種加工在生產中的應用、工作環境以及產品的適應性，這對以后從事該方面的工作具有非常直接的指導意義。

4.畢業設計環節融入特種加工方面的研究和設計。畢業設計環節是學生大學四年最后的學習階段，最能鍛煉學生的綜合應用能力和獨立思考能力。在設計學生的畢業設計題目時，結合老師在特種加工方面的研究課題，使學生參與相關課題的研究。這樣既鞏固了特種加工知識，又掌握了該技術的實際應用。為學生以后的工作和學習打下堅實的基礎。

下頁的圖是運用現代化的教學手段建立的《特種加工技術》精品課程教學體系。

四、教學內容與教學方法

“特種加工技術”是當今制造業在數字信息化技術、控制技術、傳感檢測技術快速發展的推動下，機械工程領域中出現的現代先進制造技術和加工方法，給機械制造業帶來了深刻的變革，促進了制造業向更深更高層次發展。本著培養學生“三方面能力”，落實“一方面素質”的課程建設培養目標，其教學內容和方法主要從以下方面進行。理論教學與實踐教學結合，理論教學突出先進性、實用性和前沿性。在課堂教學上，強調理論與實踐的融合和知識之間的內在聯系。重視專業性較強的和相關的應用理論，突出理論的實用性，主要遵循如下原則。（1）應用性原則：理論教學以應用為目的，通過學以致用掌握基本概念和基本理論、強化應用為教學重點，加強工程素質、工程實踐能力和創新能力的培養。（2）整合性原則：打破原有的課程界限，突出各門課程的綜合性，體現了傳統工程技術、現代工程技術的融合，建立整合性內容課程。（3）先進性原則：針對當今國內外制造業發展的現狀，為了拓寬學生的知識面和激發學習興趣，增加現代技術含量，處理好傳統與現代教學內容的關系。改進教學方法，采用現代教學手段提高教學質量和效率。（4）“特種加工技術”課程有關的畢業設計突出綜合性，遵循一切理論教學為培養工程應用能力服務。課題來自生產一線和教師正在研究的課題；學生直接參與科研和實驗室建設，在老師的指導下進行設備改進和性能研發。畢業設計一人一題。對實驗進行了重新審核和研討，加大實驗改革力度，增加創新性實驗，提高學生的學習興趣和學習積極性。采用多媒體教學，增加案例解析，加強實踐性環節教學，讓學生到實訓基地進行訓練，增加對課堂知識的理解和掌握。

五、實踐教學

實踐教學主要從三方面入手。

1.實驗教學。我校實驗室建設力度很大，擁有符合特種加工試驗條件的一整套先進的試驗儀器和設備。如數控電火花成型加工機、數控電火花線切割加工機床、快速成型機、超聲加工機、數控激光加工機、五軸聯動數控加工中心、三座標測量儀等若干先進的加工試驗設備。

2.校內外實習實訓教學。我校工程實訓中心設備比較齊全、先進，給學生學習提供了比較好的工程實訓條件。通過與企業聯系與合作，建立了多處校外生產實習基地。每年分期分批帶領學生到企業實習，已形成“特種加工技術”課程良好的教學基礎支撐。

3.畢業設計環節。利用畢業實習與畢業設計，使學生了解畢業設計題目中相關技術的發展現狀，通過親自設計特種加工設備，參加教師的相關課題研究，加深對特種加工工藝的理解，提高學生的綜合應用能力和創新能力。

六、網上互動平臺建設

在學生課后自學學時內充分發揮網絡資源的優勢，在學校信息化教學平臺上建立主講教師與學生網上交流、網上答疑、網絡授課等的互動平臺，同時積極發揮網絡課件和多媒體技術的優勢，適當縮減面授學時，形成以授課、實驗、實習、網上互動、畢業設計綜合運用的多方位立體化的教學模式。

七、結語

經過多年的教學研究與實踐，特種加工技術精品課程建設取得了預期的效果，主要體現在如下方面。

1.學生的學習積極性明顯提高，基本理論知識的掌握更加扎實。通過教學改革，采用生動、形象、有趣的教學手段和啟發式、討論式的教學方法，將特種加工技術中涉及的聲、光、電、磁、化學、傳感、控制、計算機技術等應用于加工制造業，極大地激發和提高了學生的興趣和學習積極性，使他們對特種加工技術理論有了更加深入的理解和掌握。

2.學生分析和解決工程實際問題的能力有了長足的進步。精品課程的建設和教學方法的改革，提高了學生的動手能力和綜合應用能力，增強了學生的科技創新意識。在后續課程和畢業設計中，學生能較好地運用特種加工知識解決工程實際問題。

3.通過該精品課程的建設，使教師的教學、科研水平進一步提高，起到了教學相長的作用。教師相繼在各類期刊雜志上發表數篇教研教改論文，在國家級重要期刊上發表科研論文數十余篇。該項目的建設對培養學生的工程意識和創新能力發揮了重要作用。

參考文獻：

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關鍵詞 高職 數控技術 畢業設計 改革

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A

Vocational CNC Technology Professional Graduate Design Reform

PAN Dong

（Shaanxi Institute of Technology， Xi'an， Shaanxi 710300）

Abstract Vocational education aims to cultivate high-skilled applied talents， in the whole process of training， professional and comprehensive training is particularly important； this article carried out bold reforms on CNC technology for vocational graduate design implementation process， take the original traditional text bold reforms to the typical structure of processing and assembly， through professional comprehensive training to improve students' ability to shorten vocational NC graduates distance between enterprises. The paper proposed features for professional conduct vocational graduate design reform， has important significance in cultivating qualified graduates of vocational CNC technology.

Key words higher vocational； CNC technology； graduate design； reform

高職教育是高等教育的重要組成部分，而它又不同于本科教育，高職教育以適應社會需求為目標、以培養技術應用能力為主線；高職畢業生應具有一定的理論知識基礎，較強的技術應用能力，較高的職業能力和職業素養。

最近幾年數控技術專業一直是國家技能型緊缺人才培養專業，高端技能型數控人才的培養是高職教育一直研究的重要課題。高職數控技術專業人才的培養，主要經過三個過程：基礎學習階段、專業技能學習階段、專業綜合能力培養階段。在專業綜合能力培養階段，畢業設計又是檢驗專業學習情況，鍛煉專業綜合能力的最有效途徑之一。

1 高職數控技術專業畢業設計現狀

目前高職數控學生畢業設計依然主要停留在文本設計，對典型零件進行數控加工工藝規程設計，工裝的選擇設計，數控加工程序的編制。而這些內容主要從理論角度出發，無法真正地實現專業綜合訓練，貼近實際生產的目的。

2 改革立意

針對這一現狀，結合高職數控技術專業培養目標——真正使高職學校與企業的零距離對接，專業綜合訓練設計的合理與否，是實現專業理論知識與實踐相對接的最有效途徑。從這個角度出發，我院在數控技術專業畢業設計環節提出過多種思路，如：采用一人一題進行畢業設計，抓過程、重答辯、嚴審設計資料；讓畢業生在頂崗實習過程中，結合企業實際選題，由企業學校雙導師進行畢業設計指導；通過理論設計然后通過數控加工仿真軟件進行設計的驗證，并進行分析，然后進行答辯。多種畢業設計思路通過實踐，總存在諸多條件限制，而終未取得良好的效果。

在改革的道路上我們通過多次探索，最終確定了一種通過機械結構設計編程加工畢業設計論文答辯，全過程的專業綜合訓練模式。這種訓練模式，第一階段是有指導老師提前選擇適合數控技術專業進行綜合訓練的畢業設計機構，然后對所帶學生根據學習情況分組確定完成的零件；第二階段學生根據自己所要完成的任務進行零件造型設計，編程加工，待全組成員完成零件加工進行機械結構的組裝；第三個階段，學生進行所設計部分零件的數控加工畢業設計論文；第四個階段進行畢業答辯。

3 實施

我院在2010級數控技術專業畢業設計執行時采用上述模式，進行了數控技術專業畢業設計教學改革試點。試點選取30名數控技術專業畢業生進行，分為4組，根據學生綜合能力高低每組題目各有差異。

第一階段，指導老師根據學生情況選題。在試點階段，為了保質保量完成教改全過程，除風力推料機構為我院參加全省機械設計創新大賽機構難度較大外，其他的如裝卸器，槽輪機構，大力神杯相對難度都較小。風力推料機構由15人分別完成葉輪加工，凸輪軸加工，齒輪加工，偏心輪加工，底板、推桿、料筒等部分加工，其余3項目共有15人完成。

第二階段，畢業設計學生根據設計任務進行造型、編程、加工、裝配。本階段，由指導老師指導學生完成料單上報，所需工裝清單；院部進行材料的準備，并由數控實訓中心提供相應的工裝，機床；在不影響正常教學的前提下，畢業設計機構的加工我們主要安排在課余時間進行，如晚自習、周末。學生進行零件工藝設計、數據計算、造型、數控編程、數控加工；在整個加工過程中，老師指導學生選用合適的刀具、夾具、量具、切削用量保證零件的加工精度。最終各小組成員完成零部件加工后，進行裝配。標準件：如軸承、螺釘、螺母、墊片由項目組統一購買；在裝配過程中，出現問題，老師指導學生進行修正，直至完成機構裝配達到預定目標。

圖1 數控專業畢業設計實施流程圖

第三階段，畢業設計資料整理完善。各小組成員根據自己完成的指定零件進行畢業設計資料整理，主要內容有零件圖繪制，零件結構分析，工藝規程設計，各工序工裝的選擇，各工序切削用量的選擇，數控加工程序的編制，畢業設計總結幾個部分。本階段不僅僅要對零件進行工藝設計，更重要的是提高工藝規程資料的填寫、畢業設計文本資料的規范，通過本階段的總結，真正實現畢業設計內涵的升華，使理論與實踐相結合，為走上工作崗位做好鋪墊。

第四階段，進行畢業設計答辯。在答辯過程中我們一改以往提問基礎理論知識的模式，重點讓學生陳述自己在機構加工過程中出現的問題，以及問題的解決方案，真正通過畢業設計讓學生學會自己動腦、動手解決實際問題。圖1為數控技術專業畢業設計教學改革實施流程圖。

4 畢業設計教改效果

通過2013屆數控技術專業畢業生畢業設計教學改革試點后座談，學生普遍反映收獲頗豐，既鞏固了原本所學的專業理論知識，同時又加強了數控編程、加工、裝配等知識的學習，尤其對數控刀具、夾具、量具、切削用量這些知識理解更深刻，還教會了學生如何處理實際問題，如何獨立解決問題，學生的積極性很高，效果很好。

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【關鍵詞】人才培養模式；課程建設；質量監控

一、人才培養模式改革

探索并初步形成了“崗位接軌三步式”（練崗+輪崗+頂崗）人才培養模式，將學生職業崗位能力成長劃分為三個階段，即通過練崗使學生成為能基本滿足企業職業崗位（群）要求的新手；通過輪崗使學生實現新手到準員工的轉變；通過頂崗使學生符合企業員工的要求，從而實現了學生職業崗位逐步接軌。在具體實施過程中，我們確定了計算機應用技術專業每一個崗位都按照“練崗”、“輪崗”、“頂崗”三步走的方式，使學生逐步掌握該崗位應具備的職業能力和職業道德，最終達到該崗位高級工標準。

二、課程改革與建設

1.構建并完善了計算機應用技術專業基于工作過程的任務引領型課程體系

在專業建設委員會的指導和企業技術骨干的幫助下，根據各崗位工作過程分析和任職要求，確定典型工作任務，并融合職業資格標準，將典型工作任務根據能力復雜程度進行整合，形成綜合能力領域（即學習領域），再根據教學規律和學生職業能力成長規律，對行動領域進行重構，形成基于工作過程的任務引領型課程體系。

2.任務式實訓項目初步實現了產品化

學院根據專業帶頭人提出的實訓要求，對現有的產品生產工藝進行改良或對原有的實訓產品進行產品化改造，設計出相應的實訓任務。學生在做單項技能訓練時，先獲得實訓任務，再根據任務進行產品分析并擬定生產工藝過程，最后按要求生產出產品，學生的成績根據產品的質量來進行評定。這樣，既節省了實訓原材料的消耗，降低了實訓成本；又保證了產品的生產進度和企業的利潤；還可使學生在真實的產品生產中提高自身的職業素養和職業技能。

3.虛擬教學帶動了“做、教、學”一體化課程的開發

實訓基地生產產品的精加工，需要操作人員能熟練編程并操作機床，而學生在編程與操作的初期并不能保證產品的質量，為了提高產品的成品率，降低生產風險和安全事故的發生率，基地與專業研究室合作，就產品精加工的教學化改造進行了研究，最終確定先通過仿真加工、虛擬工藝設計等方式在機房、網絡和多媒體教室開展虛擬教學，然后在教學機床上進行熟練度訓練，最后再在真實生產環境中生產的教學路線。在這一過程中，既保證了理論教學與實踐教學融為一體，學生的可持續發展也得到了保證，在提升教學效果的同時還滿足了公司的安全與生產方面的要求。

目前，計算機應用技術專業通過實施模塊化課程研究，已開發出《數控車床操作與編程》、《數控銑床操作與編程》、《數控加工工藝設計》等幾門應用虛擬教學的課程，整個生產過程由專業教師、崗位負責人、車間師傅、學生共同完成。專業教師的主要職責是根據生產任務做好實訓、虛擬課程的設計，包括實訓綱要，實訓內容，實訓考核方案、虛擬課程的教學單元設計，實訓任務與生產任務相一致，實訓內容與崗位工作流程相符，考核以生產考核為主。專業教師還要做好教學組織，包括按崗位需求進行學生分組，與公司一道確定學生的指導師傅，在車間討論室，做好相關知識點的講解；崗位負責人主要職責是生產組織，程序編制與調試，刀具選用及刀具修磨，控制生產進度及質量，對學生進行生產工藝講解，對師傅及學生進行考評；車間師傅在這里不再是一個純粹機床操作人員，其更重要的職責是指導學生做，監督學生操作并及時糾正學生錯誤的行為；學生在真實的生產環境中學習，對其有生產任務及生產質量要求，學生首先是要嚴格遵守公司制度及按安全操作進行操作，確保人身安全及設備安全，在師傅的指導下生產，結合老師提出的問題勤思考，多做記錄，多問師傅，手腦并用，通過實訓掌握操作技能及對機加工工藝加深理解。

4.校企人員合作，編寫工學結合的教材

編寫省規劃教材《數控機床故障診斷與維修》、《CAD/CAM技術應用篇》、《數控加工實訓》等6部，其中主編4部，校本實訓教材5部。

三、教學管理改革質量監控

1.學院積極推進適應工學結合的學分制教學改革，“以他方為中心”探索主動適應企業需求的彈性學制。建立適應工學結合人才培養模式的教學管理體制。

2.學院每年組織各專業進行專業調研，召開專業建設指導委員會會議，論證人才培養方案。2008年實施了任務引領型課程體系改革，制定了一系列調研規范表格和課程體系構建分析表格，保證了2008級人才培養方案符合企業實際生產過程需要。

3.制定校內專業技能實訓、生產性實訓、頂崗實習等關鍵實踐環節的質量標準。強化質量意識，重視過程監控，完善學校、企業(用人單位)共同參與教學評價的質量監控保障體系。建立專業建設、課程建設和教學改革能動機制，改進系(部)工作評估辦法，將專業建設、課程建設、校企合作、教學改革、學生就業率等作為評價系(部)工作的重要指標，借助社會(企業)力量參與評估，評估結果與學院資金投入掛鉤，推動系(部)工作主動調整，主動適應社會經濟發展需要，并內化為自身動力。

4.創新和完善頂崗實習管理辦法，加快推進工學結合人才培養模式的根本性轉變。加強頂崗實習環節的管理，把班級建在企業，挑選聘用一批德藝雙優的企業骨干作為兼職輔導員和指導教師，形成學院和企業共同教育、管理和訓練學生的教育教學模式。加強學生頂崗實習的過程管理，保證學生頂崗實習既有學習任務，又有生產任務，做到實習就業有機結合。

四、專業校企合作、產學結合

1.企業參與專業建設

（1）成立了由行業企業技術專家和一線技術骨干組成的專業建設委員會，形成了良好的校企互動機制。

（2）2008年暑假期間，為了提高教師的實踐動手能力，我們安排了4名教師分別在基地的工藝室、電加工區、三坐標室和注塑成型區進行實踐鍛煉，安排了4名教師到航宇公司工藝與動力部進行實踐鍛煉。教師們在實踐鍛煉的過程中，提高了動手能力，保證了后續教學能夠優質實施，也為基地對外生產提供了助力。

（3）建立了良好的學生實訓、實習聯系機制，計算機應用技術專業輪崗實訓和頂崗實習均能在合作企業順利開出。

2.開展校企合作培養

（1）與神龍公司合作開辦“神龍班”，企業與學校共同制訂培訓方案、共同在校內基地實施教學。

（2）聘請TCL公司工藝部技術骨干3名，承擔數控加工工藝、CAD/CAM等骨干課程的教學。

參考文獻

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關鍵詞： 復雜曲面；高效加工機理；方法分析

引言

當今工業領域對高新技術的發展越來越重視，復雜曲面的應用也隨之推廣，復雜曲面主要用于滿足兩個方面的需求，一方面是力學特性和功能方面的需要，用于滿足設備特定的性能要求，對產品形面的數學特征有高精度的要求；另一方面則為了滿足美學效果的需要，和人們對產品外形的需求。針對復雜曲面加工的現狀及發展趨勢，提高復雜曲面加工的質量、效率及效益已成為主流方向，這對復雜曲面加工中各環節的技術方法都有很高的要求。

1. 復雜曲面加工技術的發展概況

1.1復雜曲面加工技術的發展歷程

復雜曲面以前主要通過手工放樣，手工打磨或輔助于電脈沖的加工方法來完成，即單純的手工制造。在制造工程中需要進行檢測，和大量型線樣板的制作，導致制作周期長，工時、材料消耗量大，從而使加工精度降低，難以滿足實際生產的需要。在數控機床出現后，在工具和模具制造中得到了廣泛的應用，隨著新技術（計算機、激光、電子、新材料）的發展，在復雜曲面加工方面的許多新技術應運而生，如激光開槽（Laser Caving）、快速原型制造（RapidPrototyping）和快速工裝（Rapid Tooling）等。這些技術的優點在于所需的設備結構簡單、靈活性很高，特別適合于加工單件或小批量的工具和模具。

1.2復雜曲面高效加工技術的理論體系

數控加工是復雜曲面加工的一種廣泛應用的技術，也是目前復雜曲面加工的主要方法，包括機床數控技術、數控自動編程技術。機床數控系統是硬件也是控制機床運動的執行單元，；而數控編程則是軟件，負責產生加工用的零件程序。二者相互作用，構成自動化的加工手段。

數控編程解決了數控加工中程序的編制問題，目前復雜曲面的加工主要包括：曲面造型、數控編程、數控機床加工等。同時在復雜曲面造型方面、數控編程方面、機床數控技術方面、綜合效益方面還存在諸多問題，我們的目的是通過對這些問題的研究來完善高效加工技術的理論體系，提高復雜曲面加工水平。

2. 復雜曲面高效加工的技術方法

2.1復雜曲面加工方法分析

從兩個方面分析復雜曲面的加工方法：一是在造型方面，復雜曲面造型可以從數學的角度和加工的可行性上進行綜合考慮，可以有效地避免復雜曲面加工中重迭現象的產生，增強企業的市場競爭力，實現更大的經濟效益。二是在數控程序設計方面，復雜曲面的數控程序設計技術正飛速發展，要對基于特征的刀具軌跡生成方法進行研究，并且重視發展高速加工的數控程序設計技術，尤其是對NURBS加工的使用和有效的NURBS刀具軌跡的研究。

2.2復雜曲面加工設備技術

復雜曲面質量的要求提高，帶動了復雜曲面加工設備的進一步發展。建立在五軸聯動加工技術基礎上的復雜曲面加工逐漸推廣，五軸聯動包括U、V、W軸不同組合的多軸控制多坐標軸聯動，不再僅限于x、y、z、A、B（或C）軸聯動，采用高精度的等動態誤差補償技術，降低形位誤差、提高機床加工的幾何精度、表面粗糙度等；使復雜曲面加工設備功能部件實現高速度、高精度、大功率和智能化。

2.3復雜曲面高效加工關鍵技術

2.3.1毛坯制備技術

現在實型鑄造技術廣泛地應用于毛坯的制備，就是傳統的木模或金屬模被泡沫塑料制作代替，造型后不需取出模型，便可以澆注，泡在高溫液體金屬作用下，沫塑料模型迅速燃燒氣化而消失，原來泡沫塑料模型所占有的位置被金屬液取代，冷凝后形成鑄件，包括干砂實型鑄造、負壓實型鑄造、樹脂砂實型鑄造。

在毛坯制造時，余量的確定是一個關鍵的問題。余量太小，刀具在鑄造缺陷（如夾砂、氧化硬皮等）處會磨損劇烈甚至折斷，因為粗加工時進刀量不可能太大，反而使加工成本加大。若余量過大，則使后續數控加工的工作量增大，降低了加工的高效性。

2.3.2高速銑削技術

加工速度高以及良好的加工精度和表面質量是高速銑削加工技術的特點，目前該技術已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發展，成為第三代模具加工技術。主軸轉速、工作臺快速移動和進給速度的提高是等機床高速化的具體表現。高速切削機床克服了機床振動，大大降低了傳入零件中的熱量，大大提高了排屑率，減小熱變形，提高加工精度，加工面的粗糙度得到改善。所以，經過高速加工的工件一般不再需要精加工。

2.3.3工藝決策技術等

復雜曲面加工工藝規劃包括工藝方案優化及工藝參數優化，加工的高效性受不同的工藝影響非常大。復雜曲面加工時進給量、切削速度和切削深度對刀具的壽命有很大的影響，最佳切削用量一般在一個很小的范圍內，要根據具體的刀具與工件材料進行確定。影響工藝的因素既有定量指標，又有定性指標，因此要實現復雜曲面的高效加工，必須采用一定的方式進行工藝決策。

此外，還包括刀具技術、現場化的檢測技術、NURBS加工技術、和數控連網技術等。

對復雜曲面質量的要求帶動了復雜曲面加工設備的進一步發展，復雜曲面多軸聯動加工技術也日趨成熟。我國在這個領域內起步較晚，對機床關鍵零部件等功能部件、配備智能化技術和高性能數控系統的多軸數控機床的研究和開發應得到重視和加強。目前，復雜曲面加工在制造業中的比重越來越大，它已成為縮短新產品開發周期、提高企業競爭力的一個關鍵因素。

3. 參考文獻

[1] 焦向東，賈永田. 基于快速原型技術的金屬模具制造發 展現況[J]. 制造技術與機床，2000（7）：8-9.