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课堂砥砺

带型腔零件的数控铣削加工工艺分析

作者:蒋东敏  日期: 2023-04-14  点击:

 

江苏联合职业技术学院宜兴办学点

江苏省宜兴中等专业学校

 

课题名称:      型腔类零件的加工          

课程名称:   数控加工工艺编程与操作       

    业:         数控技术               

教学时数:          4课时                

  者:          蒋东敏                

    校: 江苏联合职业技术学院宜兴分院 

 



 

  

 

一、教学设计说明………………………………………………… 1

二、教学过程设计………………………………………………… 5

四、教学反思……………………………………………………… 7

五、附件…………………………………………………………… 9

1. 数控加工工作任务书………………………………………9

2.《型腔类零件的加工》学习评价表………………………10

六、参考教材………………………………………………………11

 



 

教学设计说明

 

本项目《型腔类零件的加工》是节选自机械工业出版社、全国高等职业教育机电类规划教材《数控加工工艺编程与操作》(丑幸荣主编)的项目十一,本项目是数控加工技术基础的核心内容之一,在前续课程内容中已经介绍了数控铣削的加工工艺和加工对象,本项目将进一步提高学生分析工艺要求、解决工艺问题的能力,要求学生能正确选择零件的加工方法,合理安排加工顺序,确定加工工艺,并判定工艺是否合理。

 

一、设计指导思想

根据“国务院关于加快发展现代职业教育的决定”中提出的现代职业教育必须以服务发展为宗旨,以促进就业为导向,深化校企合作、产教融合,培养高素质劳动者和技术技能人才。本项目的设计中首先响应现代企业和用人单位对技能型人才提出的要求,教学内容紧密结合生产实际,并注意及时跟踪先进技术的发展,充分应用现代教育技术和信息化手段。在教学过程中,采用AITUD(爱它得)”五步教学法综合利用项目教学、虚拟仿真教学、多媒体课件教学、网络视频教学、情境教学等各种先进教学手段,学生从多重感官通道来接受教学并动手完成学习任务,本设计采用“工学结合、任务驱动”法进行理实一体化教学,在做的过程中完成理论知识的学习和技能的提高,强调专业技术应用能力的训练,着重培养学生的动手能力、实践能力和可持续发展能力。

 

二、教学内容确定

【课题名称】型腔类零件的加工

【类    型】理实一体化教学

【教学时间安排】4课时

 

二、课程背景分析

【本课程目标分析】

近年来,高职教育的改革最终目标是提高学生的职业能力,数控技术应用专业学生的核心职业能力包括:数控加工能力、程序编制能力、工艺规程编制和工装设计能力、零件检测与质量分析能力等。

《数控加工工艺编程与操作》作为数控技术应用专业的一门核心专业课程,通过本课程的学习,使学生具备数控技术应用性人才所必需的工艺分析、程序编制、机床操作、零件检测与质量分析等基本知识与技能。我们按照“三以一化”专业课程体系的总体设计要求,以项目贯穿整个《数控加工工艺编程与操作》课程,紧紧围绕工作任务完成的需要来选择和组织课程内容,突出工作任务与知识的联系,让学生在职业实践活动的基础上掌握知识,增强课程内容与职业岗位能力要求的相关性,提高学生的职业能力。

【本项目的功能定位】

《数控加工工艺编程与操作》课程的教学项目大致分为数控车削加工工艺、编程与操作和数控铣削加工工艺、编程与操作两大模块,主要包含加工工艺分析、机床的操作、典型零件的加工指令及操作实训等几方面内容,使学生掌握各类机械产品加工工艺的分析和实际操作能力,为学生毕业以后从事机械工艺设计、数控编程、CAD/CAM、数控机床操作、质量检验等工种打下良好的基础。

本教案是第二部分数控铣削加工工艺、编程与操作中的一个综合教学项目——型腔类零件的加工,通过创设教学情景,设置教学项目,改变了以往的教学策略,让学生在具备了一定专业理论的基础上,变被动学习为主动学习,边学边练,激发他们的学习兴趣,要求学生通过对带型腔的平面零件的数控铣削加工工艺分析,对同类型零件的数控铣削工艺能进行独立分析。为以后胜任工作岗位打下扎实基础,并为后面将要学习的加工中心加工工艺奠定基础。

【学生知识能力基础分析】

本项目内容学习的对象是数控技术专业五年制高职三年级学生,学生在学习本课程之前,已经进行了普车实训,在刀量具选择、刀具的刃磨与安装方面有了一定的基础,对普通车削加工工艺有了初步了解,但是对数控加工工艺的编制、数控机床的操作和工艺特点还不够了解。

【项目实施条件分析】

本项目在学校实训基地数控理实一体化教室开展,理实一体化教室能保证三到四人一台数控仿真铣床,实施整班理实一体化教学,能满足本项目教学的实施要求。通过创设情景进行分组教学,理论联系实际,先仿真模拟后实践操作,以职业实践为主线培养学生职业能力。

 

三、教学目标设定

【能力目标】

·通过本项目的学习,学生能合理选择刀具、夹具及切削用量,制定一般带型腔零件的数控铣削加工工艺文件。

【知识与技能】

·掌握型腔类零件工艺路线的拟定及工艺编制方法;

·掌握型腔类零件的编程方法;

·掌握型腔类零件的数控铣削加工方法。

【过程与方法】

·通过本项目训练,掌握带型腔零件的数控铣削程序的编制和加工工艺分析方法,提高职业能力。

【情感目标】

·激发学生对数控编程、加工学习与应用的浓厚兴趣;

·提高学生重视技能、尊重技工的自尊、自强的意识;

·培养良好的职业道德,养成文明操作、安全操作的良好习惯。

 

四、教学重点、难点

【教学重点】

带型腔零件的数控铣削加工工艺路线的设计。

【教学难点】

数控铣削加工工序卡的编制。

 

五、教学策略

【教学流程图】

AITUD(爱它得)”五步教学法

1. 引导操作(A):角色转换,创设情景,观察产品实物,利用仿真软件和现场加工录像感受数控加工技术的魅力,思考产品是如何加工的? 

    2. 知识归纳(I):翻转课堂,学生在课堂上提出在网络课件的自主学习中有疑问的地方,教师进行解答归纳知识点,学生积极参与。

3. 知识讲解(T):老师对归纳的知识要点进行讲解,真正实现“做中教,做中学,用多少,讲多少”。

4. 应用训练(U):学生对刚刚学习的知识,结合设计的学习任务进行应用性实践,通过应用巩固已学知识并“举一反三”。

5. 主题讨论(D):在一个项目完成后,老师组织学生分组讨论,进行反思与探究,重在提高学生的职业能力和社会能力。

 

【教学情境创设】

1. 理实一体化教学情境:首先通过多媒体和仿真软件对学生介绍数控铣削的基本情况,使学生对本课程有一个大致的了解,通过感性认识激发学生学习兴趣。然后在教学过程中基本是以练为主,相应的理论教学在训练中穿插进行,讲练结合,尽可能创设理实一体教学情境。

 

2. 模拟岗位教学情境:学生在实习车间训练时,将分成若干个学习小组,每个学习小组以两台数控铣床为单位,由六名学生组成,每个组模拟一家公司,每个同学担任不同的职业岗位(如项目主管、设计员、技术员、质检员等),职业岗位在以后的任务训练中将进行轮岗。教师则扮演客户,对各个加工公司(小组)进行技术要求和产品评选。以这种模拟岗位教学情境来培养学生的交流、合作能力及竞争意识。

 

六、教学资源准备

1. 时间资源准备

 课前教师准备 

 引导操作:15分钟

 知识归纳:15分钟

 知识讲解:30分钟

 应用训练:100分钟

 主题讨论:20分钟

 

2. 设备资源准备

 仿真机房、多媒体教室

 数控铣床若干

 

3. 工量具准备

序号

名称

规格

数量

备注

1

内孔千分尺

025mm

1

 

2

千分尺

5075mm

1

 

3

游标卡尺

0150mm

1

 

4

半径规

R10R72mm

1

 

5

刀具

端面铣刀

1

Φ125mm

6

键槽铣刀

1

Φ16mm

7

立铣刀

1

Φ16mm

8

其它辅具

1.平口钳、垫刀片若干等

9

2.其它铣床常用辅具

10

材料

80×80×20铝件

11

数控铣床

XK5040A

12

数控系统

FANUC-Oi SINUMERIK 802D、华中

 


教学过程设计

     

教学

环节

   

师生活动

设计意图

课前

准备

工作任务书;多媒体课件;数控铣削工序卡;仿真机床及工量具。

将班级学生分成若干小组,每组3-4人。

学生自主学习数控铣削加工的相关理论;教师准备好课件和理实一体化加工设备。

预先做好相关理论和实践的准备,为理实一体化教学的实施做好铺垫

引导

操作

15’)

1.角色转换,创设情景

教师播放视频,演示多媒体,展示实物模型,对项目进行介绍,对学生进行分组分工。

学生学习新知,并认真分析项目任务,确认工作任务书里的内容。

角色转换,创设情景,激发学生学习兴趣

    各位同学大家好!我是数控铣削车间的“师傅”,最近啊我们学校实训基地接到了一家机床厂的订单,需要加工一批带型腔的凸轮零件(投影出公司生产现场的相关图片,营造企业情景),同学们有没有兴趣也参加到这次产品的生产中来呢?我们领导说了,根据客户的要求,我们要在今天的4节课时间内把这个产品做出来,大家有没有信心?!

2.观看视频,设疑导学

我们上一项目训练了回转零件的数控车削加工工艺的编制,那么怎么加工带型腔的平面类零件呢?

观看视频,引入数控铣削的加工对象和加工内容。

3.布置任务,分组分工

根据工作任务书布置的项目任务(附件1),创设企业产品设计开发和加工过程的情境,在整个任务环节中,设定工艺员、技术员、质检员等工作岗位,让学生角色扮演,参与行动体验,从而锻炼其各项能力。

知识

归纳

15’)

1. 数控铣削加工的主要对象。

2. 数控铣削加工工艺的主要内容。

3. 数控铣削加工工艺文件编制。

4. 制定任务书零件的数控铣削加工工序卡。

(解说演示各组的加工方案)

学生在课堂上提出在网络课件的自主学习中有疑问的地方,教师进行解答归纳知识点,学生积极参与,各小组互相打分。

翻转课堂,由教师归纳知识点,学生提问讨论各知识点。

知识

讲解

30’)

1.零件图工艺分析 

教师讲解

PPT演示

学生做好记录

老师对归纳的知识要点进行讲解,真正实现“做中教,做中学,用多少,讲多少”

² 审查图样  该零件图尺寸标注完整、正确,符合数控加工要求,加工部位清楚明确。

² 零件结构工艺性  该零件为45钢,结构对称的实心材料,要求铣削上表面、外轮廓、型腔和ø20H8孔,其中最小的内圆弧半径为10mm,型腔深6mm,可选较大直径的铣刀进行加工,故工艺性好。

² 零件图样技术要求分析  该零件外轮廓尺寸分别为720.04mm71.50.04mm,孔的尺寸精度为IT8,表面粗糙度全部为3.2μm,精度要求一般。

2.加工工艺路线设计

² 加工方法选择  根据零件的要求,上表面采用面铣刀粗铣精铣完成,其余表面采用立铣刀粗铣精铣完成。

² 加工顺序的确定  由于该零件有内外轮廓的加工,因此在安排加工顺序时应内外轮廓交替进行加工,并且先型腔后外轮廓,故加工顺序为铣上表面、粗铣型腔和孔、粗铣外轮廓、精铣型腔和孔、精铣外轮廓。

3.刀具选择

² 加工上表面时,由于平面尺寸80×80,故选用Φ125mm的面铣刀;加工外轮廓时,由于外轮廓没有内凹轮廓,故也可以选用较大立铣刀来加工;

² 加工型腔和孔时,最小的内凹圆弧为R10mm,因此选用的刀具半径应小于10mm,同时为了能够直接下刀,粗加工型腔和孔时选用Φ16的键槽铣刀;

² 在粗精加工外轮廓和精加工型腔和孔时选用Φ16mm3齿高速钢立铣刀。

4.填写数控加工工艺文件

1)数控加工工序卡

2)数控加工刀具卡

3)数控加工进给路线图

4)数控加工程序单(略)

应用

训练

100’)

1.软件仿真模拟

师生共同交流、讨论、归纳,对各组数控铣床加工工艺进行修改完善,并进行仿真检验和加工,检验其工艺的可行性

 

学生对刚刚学习的知识,结合设计的学习任务进行应用性实践,通过应用巩固已学知识并“举一反三”

采用UG软件进行数控铣削仿真加工测试,检验其加工工艺的可行性。

2. 修改工艺方案

效果修改加工方案及切削参数,完善加工工艺。

(完成工作任务书)

3.零件加工

将仿真软件生成的程序通过DNC传输软件传输到数控系统,上机进行零件的数控铣削加工。

要求:(145分钟内独立完成零件加工;

2)保证零件的尺寸精度;

3)遵守安全操作规程。

主题

讨论

20’)

1.相互辩论

项目完成后,老师组织学生分组讨论,进行反思与探究,对项目中遇到的问题修正并完善

分组讨论重在培养学生的职业能力和社会能力

各组技术员、质检员通过对各组零件的检测和工艺分析相互辩论,对为什么出现尺寸精度不够,表面质量不高,还有哪些不懂或不会的地方进行探讨,找出各个加工方案的优缺点,共同设计更加完美的加工工艺。

2.总结拓展

教师对本次项目完成的情况进行讲解评价,总结其中的不足,并布置作业要求学生进行课外拓展,完成其他零件的仿真加工练习。

(学生完成学习评价表)

教学

反思

本次教学活动通过“带型腔零件的数控铣削加工”项目以翻转课堂的形式展开,从以前的传统教学转变为了网络学习、自主探究、手脑结合并全程贯穿引导评价的新的学习模式,培养了学生的专业动手能力、合作精神和职业能力,学生普遍比较积极主动,特别是在仿真测试上表现出较大的兴趣,达到了预期的效果。

不足之处是还有少部分学生由于前期缺乏良好的专业理论,对于本项目的参与度不高,同组学生不能达到同样的效果,对学生的考核评价还不能很好体现真实情况,在以后的教学中还要增强这部分学生学习兴趣的培养,让每个学生都能在课堂上体会到成功的乐趣和学习的自信。

 

 


附件1

数控加工工作任务书

课题名称

带型腔零件的数控铣削加工工艺分析

 

 

 

 

[学习目标]1. 掌握带型腔零件的数控铣削加工工艺分析方法。

2. 能合理制定一般带型腔的凸台零件的数控铣削加工工艺规程。

3.提高敬业、细致、高效、合作等职业岗位素养,提高职业能力。

[项目任务]

1. 机床厂某平面轮廓零件如图所示,材料为45钢,单件生产,在前面的工序中已完成零件底面和侧面的加工(尺寸为80mm×80mm×19mm),试对该零件的顶面和内外轮廓进行数控铣削加工工艺分析。

2. 使用数控仿真软件验证加工程序,并完成精度控制仿真测试。并对比他组方案进行辩论,最终确定加工方案。

数控加工工序卡

工步号

刀具

加工内容

主轴转速

(S)

每转进给

(f)

背吃刀量(ap)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    

 

 

 

 

 

数控加工刀具卡

序号

刀具号

刀具名称

刀具规格

备注

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

附件2

《型腔类零件的加工》学习评价表

       班级                姓名                   组别             

一、观察与评价

根据“观察点”列举的内容,进行自评与组内互评。

   

  

  

能正确识图,理解产品的加工内容及技术要求

 

 

 

 

 

 

能正确编制加工工艺,工艺分析流程规范,加工方案合理

 

 

 

 

 

 

能在规定时间内完成模拟仿真,并根据模拟运行的情况进行调试和修改

 

 

 

 

 

 

加工零件的精度符合《带型腔的凸台零件考核评分表》要求

 

 

 

 

 

 

能积极参与问题讨论

 

 

 

 

 

 

二、反思与探究

从实施过程和评价结果两方面,对为什么出现尺寸精度不够,表面质量不高,还有哪些不懂或不会的地方进行探讨,分析存在的问题,找出各个加工方案的优缺点,共同设计更加完美的加工工艺。

遇到的问题

解决的办法

 

 

 

 

 

 

三、修正与完善(课后完成)

根据反思与探究的结果,对任务中不够满意、不懂或不会的进行补习。


参考教材: