资源简介

《精益生产、智能制造—槽轮运输装置主动轮加工》教学设计
【授课题目】精益生产、智能制造——槽轮运输装置主动轮加工
【授课教材】《数控铣床编程及加工技术》-高等教育出版社
【教学环境】希沃信息化教室、数铣实训车间
【教学对象】数控1802班
【课时安排】4课时
设计背景
《中国制造2025》中明确提出“大力发展先进制造业，改造提升传统产业”，现代制造业的发展依赖于管理与技术的创新，以量取胜的规模型发展模式越来越不适应市场竞争和未来发展需求，因此，具有精益素养的高素质创新型技术技能人才就成为了现代制造业产业发展的支撑。在国家推进课程思政、劳动教育的教改背景下，本项目引入“精益管理”思想，结合当前防疫背景下，企业对“消毒液槽轮运输机构”的实际需求，按照教育部《中等职业学校数控技术应用专业教学标准》的要求和建议组织实施教学，设计了智能制造自动化槽轮运输机构的加工与装配项目，本节课完成机构中主动轮部分的加工。
教材处理
《数控铣床编程与加工技术》是数控加工应用专业的主要课程之一，按照学生认知规律和数控铣床操作不同，任务由易到难编排教学内容。本项目选自项目六、任务一“子程序应用”。结合企业实际需求，将练习内容更改为主动轮重复轮廓的加工。旨在培养学生“做中学、学中做”的能力。通过M98调用子程序指令学习，提升学生加工效率，以促进精益求精的工匠精神培养。
学情分析
教学对象是数控专业高二年级的学生，1+X试点班，人数为16人，已经完成《机械制图》、《机械基础》、《零件测量与质量控制技术》等前置课程学习。学情特征如下：
优势：1.工艺分析、识读图纸知识扎实；2.编程格式、机床操作和检测方法技能熟练；3.仿真软件应用能力较强。
劣势：1.精益生产和智能制造内涵理解不深刻；2.企业实习实践缺乏；
教学目标
以立德树人为根本，以素质教育为核心，基于学生学情，制定为以下三维目标：
教学重难点
依据企业调研，得到常规程序冗长的结果，综合三维教学目标，制定以下重难点：
教学重点：1.主动轮的加工工艺。2.M98 P L 各参数含义。
教学难点：1.正确调用子程序提升效率。
教学方法
1.教法分析
本课结合主动轮复合轮廓的加工，以情境教学法展开课堂教学，以任务驱动法推动教学，设置多个阶段，环环相扣，通过“析—学—试”突出教学重点，“试—解—练”突破教学难点。结合企业师傅点评，双师共导教学。
2.学法指导
学生自主学习观看视频，合作探究尝试加工，查阅《机械工人切削手册》，在实践中建构知识，并逐步形成解决问题的能力。
信息化手段
教学框架
教学过程（课前）
深入企业调研、了解生产情况
教师观摩生产消毒液的企业及生产作业流水线的企业，观察企业智能制造流水线的生产情况，了解企业师傅加工槽轮机构的实际时间与程序指令。了解到企业在生产槽轮的主动轮时效率相对较低，急于解决这一问题。
观看微课视频、了解加工情况
学生登录OA平台，观看“槽轮机构虚拟装配仿真运动”视频，结合企业师傅所讲了解主动轮在槽轮机构运行中实际承载作用。观察图纸了解形状轮廓形状以及各精度要求。
完成课前测试、奠定课堂基础
学生完成课前图纸信息采集单，利用常规程序尝试加工，记录加工时间。并根据信息采集单填写信息，准备相应工量具及材料。 《课前信息采集单》：详见附录2
教学过程（课中）
教学阶段 教学 内容 教师 行为 学生 行为 技术
析任务 15min 1.分析产品需求。 2.识读主动轮图纸。 3.对比通孔安装，了解加工要求。 4.分组编制工艺。 1.师傅分析加工问题，搭配《槽轮机构的实际应用》，希望通过学校帮助提高加工效率。 2.结合实物，分析工件的四个内轮廓特征，讲解各轮廓实际作用。 重点分析：常用编程方法加工效率对比。 3.引导学生完成工艺分析，填写工序卡片。 1.观看视频，了解轴瓦作用。 2.小组讨论，编制工艺，并填写工序编制卡片并上传至OA平台。 3.小组代表上台汇报本组制定工艺。 OA 平台
《机构整体运行示例 》：详见课件第1页 《工序卡片》：详见附录1
【设计意图】：通过校企合作项目，引导学生了解企业加工效率问题，借助教师分析，引入调用子程序指令提高效率，提高学生学习积极性和职业认同感。
教学阶段 教学 内容 教师 行为 学生 行为 技术
学新知 15min 理论讲解： 1.使用M98指令原因。 2.M98各参数的含义书写方法。 3.调用子程序指令用法。 找点位 定起点 写子程序 补主程序 1.讲解M98指令格式使用原因。 提升加工效率，优化编程思路。 2.分析指令编写格式及各参数含义。 3.游戏方式帮助学生理解写法。 4.结合虚拟仿真软件，讲解编程注意点。 1.学习指令编写格式。并自主尝试书写。 2.根据图纸，尝试书写编程指令。 《尝试加工程序卡片》：详见附录2 CIMCO Edit 课件
实操示范： 4.子程序调用方法。 4.实操演示、编程示范，并讲解调用子程序指令具体步骤。 3.观察主程序书写及子程序书写过程，记录操作步骤。 4.观察加工效果，正确设置三要素。 同屏演示操 作
【设计意图】：借助PPT、信息化手段等讲解知识点，初步讲解重点；理论、虚拟、实操共同指导，尊重学生的差异性，多角度帮助学生理解参数含义。
教学阶段 教学 内容 教师 行为 学生 行为 技术
试加工 30min 1.制定合适切削三要素。 2.初步完成单个轮廓加工。 1.组织学生有序回到工位完成加工。 注意点：粗加工单个复合内轮廓，多次更改深度Z以完成加工。 2.巡视检查，记录学生问题。 3.拍摄学生程序，记录程序问题及素养问题。 1.整理着装，佩戴护目镜，回到工位完成初步加工。 2.操作员操作机床完成加工，记录员记录主子程序运行情况及尺寸变化。 3.填写实训报告记录表。详见附录3 OA 平台
切削三要素较合理参数（参考）： 粗加工：S1500、F300、ap3mm、z向每次下刀6mm。 每次修改程序中主程序中Z值，反复运行主程序，以调用 子程序加工。 精加工：S4000、F200、ap约0.01mm、z向每次下刀14mm。
【设计意图】：学生尝试加工，自主观察记录加工概况与加工效率。教师巡视检查，拍摄记录学生程序及素养问题，为问题解决做好铺垫。
教学阶段 教学 内容 教师 行为 学生 行为 技术
解问题 一次成型加工单一轮廓 方法 45min 1.加工问题产生原因分析。 2.一次程序运行完成单一轮廓加工方法。 3.参数设置加工操作步骤。 1.以左上角轮廓为主，统计加工时间，下刀深度。分析效率情况。 2.搭配编程指令，利用Cimcoedit软件教学主程序修改模板。 3.操作示范，利用一个程序多次调用子程序完成第二轮廓加工。 1.查看所有组别完成情况，思考偏差产生原因。 2.汇报加工过程产生问题。 3.完成虚拟仿真操作练习。并上台展示演示结果。 斯沃仿真 OA 平台 同屏示范
主程序： 子程序： 主程序中首次下刀深度Z设置为-6，调用子程序。 每次深度增加-6mm，以此类推反复调用子程序。 减少抬刀、重新启动程序的时间，提高加工效率。
【设计意图】：教师分析问题产生原因，并做操作演示示范，落实课堂重点，并解决学生疑惑。
教学阶段 教学 内容 教师 行为 学生 行为 技术
解问题 旋转指令加工多个重复轮廓 45min 1.加工问题产生原因分析。 2.搭配G68旋转指令加工所有复合轮廓。 1.以左上角轮廓为主，旋转加工所有轮廓。关注加工效率。 2.搭配G68旋转指令，讲解主程序旋转指令调用修改。 3.利用虚拟仿真软件演示操作，辅助讲解程序指令。 1.学生观察老师虚拟操作，记录加工时间。 2.学生尝试书写编程指令。 斯沃仿真 OA 平台 同屏示范
主程序： 一级主程序： 二级子程序： 通过嵌套调用方式，利用旋转 指令搭配调用子程序指令。 即原来的主程序变成一级子程 序，原来的子程序变成二级子 程序。这样就可通过一个程序 完成四轮廓加工。
【设计意图】：教师分析问题产生原因，虚拟示范，落实课堂重点，并解决学生疑惑。
教学阶段 教学 内容 教师 行为 学生 行为 技术
解问题 45min 尝试示范，突破难点。 1.随机选生上台操作，利用所讲完成剩下两个轮廓的加工。 2.组织其余同学观看同屏操作。 3.结合程序邀请学生讲解加工过程。 1.一组同学上台操作，其余同学观看同屏并记录加工过程中产生的问题。 2.点评加工情况。 同屏示范
【设计意图】：学生操作容易暴露疑难问题，其他学生总结点评突破自主易错点。初步突破教学难点。
教学阶段 教学 内容 教师 行为 学生 行为 技术
练技能 60min 1.以赛促教，做中学习，做中领悟。 2.完成零件精度控制。 3.智能检测手段，辅助工件测量。 4.记录尺寸。 1.引导学生按照两人一组对比加工。通过比赛的形式了解加工效率提升。 2.巡视指导，记录共性问题，指导个性问题。 3.协助学生使用三坐标测量仪测量尺寸，并记录学生反馈数据。 4.引导学生填写《零件加工评价表》。详见附表4. 1.分组对比，一人按照常规编程加工，一人按照调用子程序方法编程加工。 2.记录加工时间，观察表面质量及加工过程。 3.继续加工，保证精度。 4.利用3D扫描仪与三坐标测量仪测量反馈。
【设计意图】：加工过程突破操作难点，熟悉指令操作步骤。智能检测手段辅助零件质量检测，切实保证加工质量，提高学生质量意识。
教学阶段 教学 内容 教师 行为 学生 行为 技术
评效果 15min 1.零件尺寸测评。 2.加工效果展示。 3.素养问题提升。 1.组织学生分小组汇报本组加工情况。 2.邀请企业师傅对学生工件予以评价。 3.发放零件加工调查问卷。 3.总结评价加工尺寸。 4.针对学生不正确行为予以更正。 1.汇报加工情况。 2.聆听企业师傅点评。 3.完成调查问卷。 4.记录加工情况。 OA 平台
课堂效果数据分析（来源于OA平台）：
【设计意图】：学生自主测评，企业师傅点评，专业教师总评，多维度观察学生课堂教学效果，实现课堂多角度完善。培养学生质量意识、专业意识与职业素养。
教学过程（课后）
大师指导装配技巧、多元讲解综合提升
企业师傅针对装配技巧讲解，从虚拟装配程序、实物装配演示、企业装配异同多元讲解，培养学生复合能力，提升学生综合素养。
学生尝试装配运行、观察机构运行效果
学生根据大师所讲，对模拟件进行操作装配，先利用3D模型试装配，再通过实物装配观看运行效果。
观察图纸及实物零件、预习对称加工指令
翻阅书本项目六任务三，自主预习对称相关指令。（下一节课需完成轮廓）
板书设计
特色创新
1.课堂内容新： 结合当下疫情，对接企业精益生产需求，对课堂教学载体重构。将企业的精益生产六步骤（需求、设计、工艺、编程、加工、装配）融合成课堂教学六部曲（析、学、试、解、练、评）。以三六三O2O课堂教学形式高效实现教学目标。 2.教学模式新： 三维角度评价，两位导师共同指导、多元角度整体评价，企业师傅、专业教师，以智能制造标准要求培养学生专业能力与职业素养，结合微课、装配软件、3D打印、实物演示多重手段突破课堂教学重难点。 3.检测手段新： 基本测量搭配前沿智能检测手段，以更精准的测量方式培养学生精益求精的职业精神，同时学会操作前沿检测设备，有利于对接岗位需求，培养学生岗位意识。
反思改进
1.制作工装夹具，提高加工效率 从评价结果显示，学生加工的效率提高不明显，难以做到质量与速度并重。我们将重新设计制作工装夹具，并按照今年3月份推出的《“1+X”数控车铣加工职业技能等级标准》重新架构课程教学载体，提升学生加工效率，与复合工艺分析能力。 2.不断更新技术，完善评价体系 目前实训教学缺乏能模拟设备、零件真实物理属性的虚拟仿真软件；机床数据还无法实时收集，加工过程只能通过教师巡视记录、借助影像数据监控；今后需要进一步引进新技术，整合教学全过程的数据，用数据验证教学目标的达成度，不断完善过程性教学评价体系。

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