浅探特种加工课程教学改革

浅探特种加工课程教学改革
特种加工亦称“非传统加工”或“现代加工方法”,泛指用电能、热能、光能、电化学能、化学能、声能及特殊机械能等能量达到去除或增加材料的加工方法,从而实现材料被去除、变形、改变性能或被镀覆等。

它是当今制造业在数字化信息化技术、控制技术、传感检测技术快速发展的推动下,机械工程领域中的先进制造技术和加工方法。

特种加工给机械工程制造业带来了深刻的变革,促进了制造业向更高层次发展。

常见的特种加工方法有:电火花成型加工、电火花线切割加工、电化学加工、激光加工、超声加工、快速成形制造等。

特种加工课程是培养机械制造和机电控制复合型人才所必需的一门高新技术专业课,其理论教学和实验教学是相辅相成的,理论教学有助于实际操作能力的提高,而实验教学是本科基础教学的一个重要环节,是培养大学生实践能力和创新能力的重要手段,并将为他们毕业后从事技术工作和科研工作打下坚实的基础。

在教学过程中,应将理论知识传授和实验教学紧密结合,建立一种新的有利于培养学生综合能力的实验教学模式。

1 特种加工实验改革实践
为了实现普通本科院校教育的人才培养目标,提出了最大限度发挥现有设备的作用和现有的科研要与本科生培养相结合,以“应用为目的”教学改革思想,把理论与实践结合起来学习,加强特种加工的实践环节,更好地加强实践能力和创新能力的培养。

在修订特种加工实验教学大纲时,使实验教学大纲能更好的利用实验室拥有先进的实验设备发挥最大作用,加强学生的创新能力,并将现有的科研融入本科教学当中,把科研中的一些研究方法和手段,培养学生的创新能力。

把高校机械类专业本科培养成为符合社会主义市场经济要求的、满足社会需要全面的人才。

为了保证实验教学的质量,在实验教学中,采用多元化的实验教学模式,提高实验教学质量,具体做法分为以下几个方面。

1.1 因地制宜,最大限度发挥现有设备的功能
我校机械工程实验中心为省级试验教学示范中心,我校是开设特种加工课程较早的工科院校之一,具有较为先进的实验设备,现在拥有7410EK电火花成型机床、7740B型高速走丝电火花线切割机床、DX高速电火花打孔机床、激光加工机床、
接触式三坐标测量机,用于快速成形的3D Printer设备等和较为齐全的测量仪器。

我校设有电加工研究所,成立以来承担省级以上电加工方面的课题10余项。

以往,由于受到学时的限制,实验课学时少,很多实验环节的内容没有开设实验,而且不成体系。

我们拥有的实验器材没有得到充分应用,学生没有时间亲自上机床操作,使学生对特种加工的学习停留在书本理论的认识,这对于培养大学生实践能力和创新能力明显是不足的。

修订后的实验教学大纲,注重理论与实践相结合,充分发挥现有设備的作用,减少理论学时,增加实验学时,在实践中掌握理论知识。

制定的新大纲注重科研与本科教学相结合,形成自身特色。

充分利用现有的设备,尽可能地多开展实验,使学生能够快速全面了解所学知识,授课教师反映大部分学生对教学重点章节电火花类机床加工知识,理解接受很快、很全面。

在特种加工的实验教学,学生对特种加工中的电火花类机床有了感性认识,对课程知识的一些理论概念有所了解,使得在以后的课程学习中更易理解书本中的知识。

同时,把原来安排在课程中的部分实验内容提前到实习中去了,故在课程实验时,教师可开设一些新内容,让学生学到更多的知识,把节约时间用于讲解特种加工中的其他新知识,让学生学习更多的最新技术。

1.2 实验方法的改进
利用现有设备,增加新实验内容。

如增加高速小孔加工实验,与线切割加工相结合,掌握小孔加工的开设技巧。

开设综合性实验,给出不同冲模加工要求,让学生设计出相应的电加工方案,利用实验室拥有的完备的测量、检测仪器,让学生掌握在电加工过程中的测量技巧和工具工件的定位方法。

再如在电火花成型实验中,以往都是实验指导老师操作,以后可进行学生分组,学生亲自操作,每组学生实验的采用的工件材料、电规准等都不相同,得出不同的实验结果,通过组间交流,让学生自己找工艺规律,写出实验报告。

还有在电火花线切割实验,也采用分组方式,开设设计性实验,每组工件形状不同,锻炼学生3B、ISO代码的编程能力。

由于学生预先知道电火花线切割编程的优秀创意件能被切割下来,完成不同图案的作品,创意设计的参与性很高,线切割作品由学生利用课间休息时间发挥自己的想像,设计出1～2个新颖图形并编程。

这样不仅提高了学生对实习的浓厚兴趣,更激发了学生的创造性思维能力,加深了对课程内容记忆,培养了学生学习新知识的主动性及激发创作欲望。

1.3 利用多媒体辅助教学软件,帮助学生提高理论认识
对昂贵的设备、无力购买的特种加工实验,采用多样化的实践教学手段。

开展多媒体教学,增加案例解析,处理好传统教学内容与现代教学内容的关系。

通过改进教学方法,采用现代教学手段来提高教学效率,改变以前以讲课为主的授课方式,努力使“教学”变为“导学”。

课堂教学采用播放在工厂实地拍摄的电视录像短片、电子教案、CAI课件、模拟软件、网络课件,课堂实物演示与实验等,集动画、音频、视频、三维立体显示等多种方式融为一体,强调课堂教学效果的突破与创新。

并且注意采用启发式、讨论式教学方法,鼓励学生充分利用丰富的网络资源、数字资源对每个实验课程查阅大量国内外资料,写出实验小结。

通过生动、直观的方法,使学生在学习知识的同时,也学会综合运用多门课程知识分析问题,培养学生发散思维、立体思维、创新和解决问题的能力。

1.4 与科研项目相结合,积极开展新的实验项目
与现在进行的科研项目相结合。

利用我院在承担科研项目中自主研发的转摆工作台,在普通线切割机床上可开展复杂空间直纹曲面加工实验;开设电火花涂层沉积陶瓷层实验。

快速成形技术是以增材方式成形的一种新方法,实验室添置了三坐标测量机和
3D Printer快速成形机。

三坐标测量机反求工程的测量环节,快速成形技术(Rapid Protot yping,简称RP)将计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机数字控制(CNC)、精密伺服电机驱动、熔丝加热喷头和新材料等先进技术集于一体,依据计算机上构成的产品三维设计模型对其进行分层堆积,得到各层截面的轮廓,按照这些轮廓,熔丝加热喷头选择性地堆积,形成一层层截面轮廓,并逐步叠加成三维产品。

这种新兴的特种加工技术采用了材料堆积成形原理,突破了传统的去材法和变形法加工的许多限制,可迅速制造出任意复杂形状的实体模型或零件。

这一先进设备的引入,将进一步拓宽学生的知识面,调动学生的实习积极性,为培养学生的创新意识和创新能力提供了更优越的条件。

2 教学改革实践效果评价
2.1 激发了学生的学习兴趣和积极性
通过特种加工实验教学改革,利用自身的科研优势和拥有较为先进的设备优势,形成具有特色的本科培养模式,加强学生的实践环节培养,进行特种加工实践改革,建立完善的、系统的特种加工实验教学体系,通过采用生动、形象、有趣的教学手段和启发式、讨论式的教学方法,加上特种加工本身的奇特性,将声、光、电、化学、传感、控制、计算机技术应用于加工制造业,激发和提高学生的兴趣和学习的积极性。

2.2 培养了学生的动手能力
学生把所学理论和实践相结合,提高了实际应用能力,开设设计性和综合性实验,增强学生上机床操作环节和解决实际问题能力,尤其是模具方向的同学,更要加强动手编程的能力,使培养的学生毕业后满足社会需要。

2.3 推动了教学水平的提高
在教学中能够结合科研,让学生参与科研实验,使学生参与科学实验,使很多学生考研后愿意做特种加工方面的研究课题,并且很快进入课题,推动我国特种加工教学水平的提高。

参考文献
[1] 刘晋春,白基成,郭永丰.特种加工[M].机械工业出版社,2008,5.。