校企共建“多軸加工技術(shù)資源庫”探索與研究

王 鋒，段性軍

(黑龍江農(nóng)業(yè)工程職業(yè)學(xué)院，哈爾濱 150088)

0 引言

職業(yè)院校是技能型人才培養(yǎng)的主要力量，企業(yè)是檢驗人才培養(yǎng)的標(biāo)尺。校企共建專業(yè)課程資源是促進(jìn)產(chǎn)教融合的橋梁，通過整合行業(yè)、企業(yè)、學(xué)校等多方資源，共同打造校企人才培養(yǎng)合作平臺、技術(shù)和專業(yè)發(fā)展協(xié)同平臺和生產(chǎn)與實訓(xùn)融合平臺，提升學(xué)校為制造業(yè)企業(yè)由制造向智造的跨越式發(fā)展培養(yǎng)更多高質(zhì)量的技術(shù)技能型人才的能力。2017年，教育部DMG MS合作共建項目組聯(lián)合百家世界知名企業(yè)和百家中職、高職院校組成智能制造產(chǎn)教融合聯(lián)盟，共同建設(shè)“多軸數(shù)控加工技術(shù)資源庫”。所有資源庫建設(shè)案例均由企業(yè)提供，職業(yè)院校結(jié)合本校多軸加工實習(xí)實訓(xùn)的實際進(jìn)行案例加工制作，完成案例制作后交由企業(yè)評審專家進(jìn)行綜合評審，通過評審后再按照要求進(jìn)行資源庫的建設(shè)。

1 多軸數(shù)控加工技術(shù)資源庫建設(shè)的必要性

1.1 制造業(yè)發(fā)展的需要

制造業(yè)向智能制造轉(zhuǎn)型，機(jī)械加工由“單軸、2軸、3軸”向“4軸、5軸、車銑復(fù)合、增材和車銑一體化”轉(zhuǎn)變。2017年，教育部新增“多軸數(shù)控加工技術(shù)”專業(yè)，所以校企共建“多軸數(shù)控加工技術(shù)資源庫”成為目前各院校和行業(yè)企業(yè)的重點合作項目，產(chǎn)教聯(lián)盟以云技術(shù)為依托，以高端數(shù)控設(shè)備和高端數(shù)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)，開發(fā)配套資源庫，有效提高了人才培養(yǎng)質(zhì)量。

1.2 多軸數(shù)控加工設(shè)備逐漸普及的需要

機(jī)床作為“工業(yè)之母”，是一個國家制造業(yè)水平高低的象征，高速、精密、智能、復(fù)合、多軸聯(lián)動、網(wǎng)絡(luò)通信是多軸數(shù)控加工技術(shù)的主要特征，越來越多的相關(guān)技術(shù)企業(yè)都選擇使用復(fù)合型數(shù)控機(jī)床，導(dǎo)致該領(lǐng)域復(fù)合型人才緊缺，培養(yǎng)更多高質(zhì)量多軸數(shù)控加工技術(shù)應(yīng)用人才成為當(dāng)務(wù)之急。

1.3 多軸數(shù)控加工技術(shù)資源匱乏

多軸數(shù)控設(shè)備價格比較昂貴，與之配套的輔助設(shè)備和其它用品價格較高，目前中高職院校多則幾臺，少則一臺。原因是由于系統(tǒng)不同、制造商不同、結(jié)構(gòu)形式不同導(dǎo)致設(shè)備比較單一，而技術(shù)企業(yè)擁有更多、更全的設(shè)備種類，要培養(yǎng)與企業(yè)無縫對接的人才，就必須共享資源。教學(xué)效率較高、成本最低的方式就是建立全面全套的多軸加工技術(shù)資源庫，培養(yǎng)全面的復(fù)合型技能人才。

2 多軸數(shù)控加工技術(shù)資源庫建設(shè)過程

依據(jù)2017年產(chǎn)教融合聯(lián)盟建設(shè)過程與成果：德瑪吉多軸加工技術(shù)資源庫取得了豐碩成果，一期完成20個多軸加工案例資源庫的建設(shè)。建設(shè)流程:一是由企業(yè)專家行業(yè)專家選擇典型案例，根據(jù)多軸機(jī)床加工特點和加工對象選擇典型案例，同時案例從簡單到復(fù)雜，能包含全面的加工元素，體現(xiàn)了多軸機(jī)床的加工優(yōu)勢。二是通過企業(yè)技術(shù)專家進(jìn)行工藝分析、刀具分析、材料分析、程序編制、軟件仿真優(yōu)化、零件檢測驗收等環(huán)節(jié)的優(yōu)化處理，高質(zhì)高效地完成零部件的制造生產(chǎn)。三是由職業(yè)院校優(yōu)秀團(tuán)隊進(jìn)行案例知識點和技能點的梳理和分解。依據(jù)科學(xué)的學(xué)習(xí)和認(rèn)知過程，將案例分解后依據(jù)分解的知識點進(jìn)行講解。四是由職業(yè)院校進(jìn)行案例制作，完成案例的首件試制，并交由專家團(tuán)隊進(jìn)行檢測評審，產(chǎn)品合格，即可針對院校承擔(dān)的案例資源進(jìn)行錄制、剪輯、處理和整理。五是進(jìn)行案例資源整合，形成資源庫，進(jìn)行推廣應(yīng)用。

資源庫建設(shè)的主要工作是根據(jù)案例完成課程設(shè)計、知識點、技能點的文字材料的整理搜集和課件制作、視頻動畫錄制剪輯和配音、案例工件的實際加工過程錄制，以及視頻剪輯處理和配音講解，多軸編程的過程錄制和講解，虛擬仿真加工過程錄制與講解，最后形成完整的資源庫建設(shè)資源包。以DMG多軸加工技術(shù)資源庫傘葉輪為案例，主要涉及以下10個方面的具體內(nèi)容：課程設(shè)計、制定工藝工序卡、輸出程序清單、制作CAM視頻資源包、制作虛擬加工資源包、制作DMG實際加工資源包、制作案例圖片資源包、制作源文件資源包、制作三坐標(biāo)檢測資源包、制作案例成品效果資源包。如圖1所示“課程設(shè)計第一章：案例圖紙”：它包含了2D圖紙、3D模型；“知識技能樹第一章：案例知識樹”：它包含2D圖紙分析和3D模型分析，2D圖紙包括圖紙繪制、基本尺寸、主要尺寸公差和精度等級、形位公差、設(shè)計基準(zhǔn)、表面粗糙度、材料、技術(shù)要求等知識內(nèi)容，再把用到的具體知識進(jìn)行顆?；纸?。例如，形位公差用到了垂直度，針對案例中的垂直度要求進(jìn)行講解和加工保證，這就形成了最小的資源庫建設(shè)單元，依次把案例中用到的工藝、夾具、刀具、機(jī)床、程序、軟件等知識和技能進(jìn)行單元建設(shè)。

圖1 課程設(shè)計與知識樹設(shè)計

2.1 加工案例的選取

多軸數(shù)控設(shè)備一般應(yīng)用在高精密零部件的生產(chǎn)制造中，而這些零部件有很強(qiáng)的保密性，資源庫要應(yīng)用企業(yè)真實的生產(chǎn)案例，必須經(jīng)過企業(yè)專家的合理調(diào)整。多軸數(shù)控設(shè)備一般根據(jù)加工對象設(shè)計，要選取能夠體現(xiàn)此類設(shè)備的典型零部件。案例從易到難，能體現(xiàn)多軸技術(shù)的知識點和技能點，從而全面系統(tǒng)地建立資源庫。案例選擇涵蓋了航空航天、船舶制造、汽車等行業(yè)。由于零部件加工類型不同，分為四軸加工、五軸3+2加工、五軸聯(lián)動加工、車銑復(fù)合加工，增材與減材復(fù)合加工等方面。

2.2 加工技術(shù)合理化

選擇好典型案例后，由于案例來源于企業(yè)，零部件在加工時具有系統(tǒng)的工藝過程、設(shè)備、夾具、刀具、量具、檢測等，由企業(yè)審核合理化的加工工藝和方法。按照職業(yè)院?，F(xiàn)有的設(shè)備和條件進(jìn)行選擇。依托制造商提供技術(shù)服務(wù)和支持，達(dá)到最優(yōu)化的技術(shù)處理。因此，我校選取了企業(yè)典型零件傘葉輪進(jìn)行案例制作，制作的內(nèi)容主要涉及到工序表、坐標(biāo)系統(tǒng)設(shè)定、刀具表、參數(shù)設(shè)定、實踐消耗數(shù)據(jù)表、刀具更換應(yīng)用次數(shù)表等內(nèi)容。選取的案例加工過程分析如圖2，所包含的內(nèi)容有：加工設(shè)備型號、工藝工序、加工方法、裝夾方案、刀具及參數(shù)、程序編制、零件加工等，然后進(jìn)行相關(guān)知識和技能的分解。

圖2 加工過程方案

2.3 知識、技能顆粒化分解

針對院校選擇的典型案例進(jìn)行課程設(shè)計，按照工藝過程進(jìn)行知識點和技能點的顆粒化分解，分解成一個知識點或一個技能點，每一個點都具有相應(yīng)的資源：過程圖片、視頻動畫、練習(xí)作業(yè)等。整合所有的知識點和技能點形成知識樹，整個知識樹就是案例資源包，把院校不同設(shè)備型號、系統(tǒng)類型、典型案例所建設(shè)的資源包進(jìn)行整合，就形成全面、系統(tǒng)的多軸加工技術(shù)資源庫，從而達(dá)到資源共享。以傘葉輪案例中刀具知識樹為例，選擇不同制造商的刀具、不同材質(zhì)的刀具，不同角度、不同齒數(shù)的刀具和不同切削模式就有不同的加工參數(shù)和計算數(shù)據(jù)，同時產(chǎn)生不同的加工效率和加工質(zhì)量。如圖3所示，針對刀具的每一個參數(shù)的計算和特點分解知識點，從而建立加工此案例的相關(guān)知識點和相關(guān)資源。例如銑削公式分為：主軸轉(zhuǎn)速的計算，進(jìn)給f的計算，磁力吸盤吸力的預(yù)算等。

2.4 資源庫的建設(shè)案例制作

課程設(shè)計與知識點、技能點梳理結(jié)束后就可以進(jìn)行案例的制作，案例制作分為虛擬制作和試件加工，對于數(shù)控加工技術(shù)類資源庫建設(shè)來說，最大的困難之一是“實踐”。而困難主要原因是設(shè)備數(shù)量和設(shè)備種類不全；操作者要具有很強(qiáng)的專業(yè)技術(shù)能力；錄制現(xiàn)場環(huán)境、錄制角度、視頻處理等因素。因此，虛擬機(jī)床加工技術(shù)是資源建設(shè)的一個主要項目。多軸加工必須經(jīng)過虛擬仿真驗證加工過程，把事故率降到最低；多軸加工要具有很好的空間運動想象能力和軟件應(yīng)用能力，最基本的要求是學(xué)生精通一款CAD軟件、CAM軟件、刀路仿真軟件、機(jī)床仿真軟件、數(shù)據(jù)傳輸軟件、設(shè)備所選系統(tǒng)的編程與操作、在線測量技術(shù)，等等。完成完整的虛擬機(jī)床加工后，接著就是試件加工，對每一步操作與編程過程、機(jī)床每一個動作和執(zhí)行過程按照技能點進(jìn)行資源整理。虛擬機(jī)床加工對加工過程和程序等參數(shù)進(jìn)行1:1模擬加工，排除程序、裝夾等過程存在的不安全因素，試件加工完成產(chǎn)品的整個加工，然后利用三坐標(biāo)測量技術(shù)進(jìn)行質(zhì)量檢驗，給出質(zhì)量檢測報告。到此，整個案例的制作結(jié)束，接下來再完成單個案例資源的整理。

圖3 刀具及參數(shù)知識樹

2.5 資源庫審核

把多個案例進(jìn)行整合，形成資源庫，聘請行業(yè)專家、企業(yè)專家、教育專家進(jìn)行資源庫建設(shè)成果審核，包含案例內(nèi)容、工藝分析、課程設(shè)計、知識點技能點、課件、視頻動畫、相關(guān)知識材料等，根據(jù)專家們的評審意見及建議進(jìn)行合理整改。

2.6 資源庫的推廣

將資源庫先在參與資源庫建設(shè)的院校、合作企業(yè)、相關(guān)行業(yè)進(jìn)行推廣和應(yīng)用，再推廣至幾大流行的云課堂：豆瓣、優(yōu)酷、網(wǎng)易云課堂、百度傳課、騰訊云課堂、聚匠云、大牛科技等知名網(wǎng)站和云服務(wù)平臺。

3 結(jié)語

高端機(jī)床技術(shù)是中國制造2025的目標(biāo)之一，培養(yǎng)具有高端設(shè)備操作和應(yīng)用技能的技能型人才是職業(yè)教育在數(shù)控類專業(yè)的主要任務(wù)。目前，國內(nèi)高端設(shè)備分布不均衡，大多配置于國企單位、軍工和部分高精密企業(yè)，由于價格較高，職業(yè)院校的設(shè)備數(shù)量和種類非常有限，所以建設(shè)多軸加工技術(shù)資源庫是有效實現(xiàn)資源共享和技術(shù)交流的最好平臺，校企共建資源庫能切實解決目前職業(yè)院校多軸設(shè)備緊缺和教學(xué)難題。由企業(yè)提供產(chǎn)品案例、技術(shù)支持，經(jīng)過學(xué)校對案例全過程制作，最后利用資源庫進(jìn)行人才培養(yǎng)，將培養(yǎng)合格的學(xué)生輸送至企業(yè)進(jìn)行實踐檢驗，全面培養(yǎng)合格的高端設(shè)備操作和應(yīng)用技能人才。