淮旭國(guó) 劉健 賈文軍 畢勝

摘 要 綜合工程能力培養(yǎng)是當(dāng)前工程教育改革中最重要的方向之一，針對(duì)傳統(tǒng)線切割實(shí)踐教學(xué)存在的問(wèn)題，將線切割教學(xué)與制作“迷你臺(tái)鉗”的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目有機(jī)結(jié)合，讓學(xué)生從綜合工程項(xiàng)目實(shí)踐中掌握線切割的加工原理、機(jī)床結(jié)構(gòu)、穿電極絲、手工和自動(dòng)編程以及機(jī)床的操作，并切實(shí)體驗(yàn)迷你臺(tái)鉗項(xiàng)目的全局考慮。通過(guò)項(xiàng)目運(yùn)行，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問(wèn)題的能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，以期全面提高學(xué)生的綜合工程能力。

關(guān)鍵詞 工程素養(yǎng) 線切割 實(shí)踐教學(xué)改革 項(xiàng)目教學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2018.04.043

The Reform of Line Cutting Practice Teaching Oriented

by the Cultivation of Comprehensive Engineering Ability

HUAI Xuguo， LIU Jian， JIA Wenjun， BI Sheng

（National Experimental Teaching Demonstration Center of Engineering Training， Tianjin Polytechnic University， Tianjin300387）

Abstract The cultivation of comprehensive engineering ability is one of the most important directions in the current engineering education reform. In light of the problems existing in traditional line cutting practice teaching， the combination of wire cutting teaching and the production of "Mini Vise" training programs is organically integrated， allowing students to work in integrated engineering. In the project practice， we have mastered the wire cutting machining principle， machine tool structure， electrode wire penetration， manual and automatic programming， and the operation of the machine tool， and truly experience the overall considerations of the mini-juice project. Through project operations， students' ability to analyze problems independently is stimulated， and students' interest in learning is stimulated， so as to comprehensively improve students' comprehensive engineering capabilities.

Keywords engineering accomplishment； line cutting； practice teaching reform； project teaching

現(xiàn)代社會(huì)的生產(chǎn)與生活都與工程科技密切相關(guān)，然而學(xué)生對(duì)于工程知識(shí)普遍缺少系統(tǒng)的培養(yǎng)和實(shí)踐，缺乏工程實(shí)踐能力和工程素養(yǎng)。[1]強(qiáng)化綜合工程能力的培養(yǎng)是工程教育改革中最重要的方向，為提高學(xué)生的工程素養(yǎng)，德國(guó)很早就提出以工程應(yīng)用為導(dǎo)向的教學(xué)模式；[2]美國(guó)制定了ABETEC2000工程教育認(rèn)證體系；日本建立了KIT工程設(shè)計(jì)教育目標(biāo)。[3]在中國(guó)，教育部啟動(dòng)的“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”和“工程教育專業(yè)認(rèn)證”都把培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)作為專業(yè)建設(shè)水平的重要環(huán)節(jié)和考核指標(biāo)。2013年《華盛頓會(huì)議》全會(huì)一致通過(guò)接納我國(guó)為第21個(gè)成員國(guó)，工程教育具備了與國(guó)外接軌的基本條件，經(jīng)國(guó)內(nèi)工程教育培養(yǎng)的學(xué)生將在更加廣闊的國(guó)際舞臺(tái)上與全球?qū)W生同臺(tái)競(jìng)技，也意味著要求學(xué)生具備良好的工程素養(yǎng)。

實(shí)踐教學(xué)是學(xué)生在校期間綜合工程能力培養(yǎng)的重要組成部分，[4]如何在實(shí)踐教學(xué)中有效的培養(yǎng)學(xué)生的綜合工程能力成為工科院校需要思考和解決的問(wèn)題。工程教學(xué)實(shí)習(xí)訓(xùn)練中心作為學(xué)校公共基礎(chǔ)實(shí)踐教學(xué)大平臺(tái)，承擔(dān)著全校工科學(xué)生實(shí)習(xí)、實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐教學(xué)任務(wù)，應(yīng)不斷加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)及能力。[5]為此工程教學(xué)實(shí)習(xí)訓(xùn)練中心機(jī)械制造教學(xué)部拓展項(xiàng)目教學(xué)應(yīng)用范圍，將特種加工中的電火花線切割實(shí)踐教學(xué)與制作“迷你臺(tái)鉗”的綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目有機(jī)結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的綜合工程能力。

1 當(dāng)前工程教育及線切割實(shí)踐教學(xué)存在的問(wèn)題

在工程教育亟待促進(jìn)能力培養(yǎng)的大背景下，審視具體的工程教學(xué)，存在幾方面的突出問(wèn)題：一是在應(yīng)試教育的體制下學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的意識(shí)不足，創(chuàng)新思維能力差，缺乏分析、解決問(wèn)題的能力；二是學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中與工程實(shí)際結(jié)合很少，理論與工程實(shí)際相脫節(jié)。工程實(shí)際的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)少，從而造成工程創(chuàng)新教育的效果差。解決上述問(wèn)題的方法就是要不斷深化實(shí)踐教學(xué)改革，要有一個(gè)開(kāi)放的、具有啟發(fā)引導(dǎo)作用的創(chuàng)新實(shí)踐環(huán)境，通過(guò)獨(dú)具特色的工程學(xué)生實(shí)踐教育環(huán)境和機(jī)電類(lèi)的創(chuàng)新產(chǎn)品及作品，引導(dǎo)啟發(fā)學(xué)生主動(dòng)思考、學(xué)習(xí)，提高了實(shí)踐教學(xué)的實(shí)效性。

金工實(shí)習(xí)實(shí)踐教學(xué)是學(xué)生在校期間工程實(shí)踐能力培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，其中先進(jìn)制造工種的線切割實(shí)踐教學(xué)也存在些許問(wèn)題，如傳統(tǒng)的線切割教學(xué)中授課內(nèi)容較多，包括傳授相關(guān)的理論知識(shí)、加工的特點(diǎn)、軟件的使用等，因?yàn)槭谡n時(shí)間較長(zhǎng)、加工速度慢，導(dǎo)致學(xué)生親自動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)少，影響教學(xué)質(zhì)量。

2 線切割項(xiàng)目式教學(xué)的實(shí)施

天津工業(yè)大學(xué)工程教學(xué)實(shí)習(xí)訓(xùn)練中心自2012年開(kāi)始基于CDIO實(shí)踐教學(xué)理念的教學(xué)改革與推廣，針對(duì)卓越工程師的培養(yǎng)，在實(shí)踐教學(xué)中采用貼近工程實(shí)際的項(xiàng)目制教學(xué)，金工實(shí)習(xí)教學(xué)將構(gòu)思-設(shè)計(jì)-實(shí)施-操作的項(xiàng)目教學(xué)模式納入到實(shí)踐教學(xué)體系中。實(shí)訓(xùn)中心機(jī)械制造教學(xué)部通過(guò)整合教師資源，更新教學(xué)內(nèi)容，確定以設(shè)計(jì)制作“迷你臺(tái)鉗”（如圖1）作為機(jī)械工程學(xué)院卓越工程師班的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。針對(duì)線切割實(shí)踐教學(xué)存在的問(wèn)題，需要對(duì)線切割實(shí)踐教學(xué)的傳統(tǒng)授課方式進(jìn)行改革，將電火花線切割實(shí)踐教學(xué)與本中心開(kāi)設(shè)的“迷你臺(tái)鉗制作”的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目有機(jī)結(jié)合，進(jìn)一步拓展了項(xiàng)目教學(xué)應(yīng)用范圍，利用電火花線切割加工的特點(diǎn)，分析迷你臺(tái)鉗項(xiàng)目中哪些部件適合用電火花線切割機(jī)床加工，以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)分析思考、動(dòng)手實(shí)踐、解決問(wèn)題的能力。線切割項(xiàng)目式教學(xué)的具體實(shí)施如下：

2.1 電火花線切割加工原理以及電火花線切割機(jī)床結(jié)構(gòu)

通過(guò)理論傳授加工原理和機(jī)床結(jié)構(gòu)，大致掌握后為了更有效的鞏固知識(shí)，讓學(xué)生對(duì)機(jī)床進(jìn)行維護(hù)，了解線切割機(jī)床的機(jī)械部分、儲(chǔ)絲筒、導(dǎo)向輪、工作臺(tái)、走絲機(jī)構(gòu)、絲架等各個(gè)部件的位置以及彼此之間的連接方式。

2.2 線切割機(jī)床穿絲

線切割加工是利用移動(dòng)的電極絲作為電極，對(duì)工件進(jìn)行脈沖火花放電，靠放電時(shí)局部瞬間產(chǎn)生的高溫來(lái)除去工件材料，因此，斷絲是切割機(jī)床常見(jiàn)的一個(gè)故障。[6]讓學(xué)生掌握穿絲的技巧，并控制電極絲的松緊度，學(xué)會(huì)調(diào)整線切割的行程開(kāi)關(guān)成為學(xué)生操作線切割機(jī)床必須要掌握的技能。

2.3 迷你臺(tái)鉗工藝分析及加工制造

利用電火花線切割加工的特點(diǎn)結(jié)合零件圖進(jìn)行工藝分析，分析迷你臺(tái)鉗項(xiàng)目中哪些部件適合用電火花線切割機(jī)床加工，圖2 a為臺(tái)鉗底座，b為臺(tái)鉗固定端面，選擇相應(yīng)的編程方式并將零部件加工出來(lái)。

a 臺(tái)鉗底座 b 臺(tái)鉗固定端面

2.4 線切割編程及線切割機(jī)床的操作

掌握電火花線切割機(jī)床的編程特點(diǎn)，學(xué)會(huì)手工編程和自動(dòng)編程；學(xué)會(huì)用R2V和CAXA線切割軟件編程軟件進(jìn)行自動(dòng)編程。讓學(xué)生將測(cè)繪的圖紙導(dǎo)入CAXA電火花線切割軟件，輸人切人方向，輸人偏移量補(bǔ)償量，輸人穿絲點(diǎn)位置，最終生成零部件的代碼。然后將夾具底部擦拭干凈，置于工作臺(tái)上的適當(dāng)位置緊固，根據(jù)圖紙的尺寸要求選擇合適的工件，安裝工件，找正并夾緊，最后將生成的代碼導(dǎo)入線切割機(jī)床，將零部件的實(shí)體加工出來(lái)。讓學(xué)生根據(jù)情況進(jìn)行分組，選擇合適的工件，安排好加工時(shí)間，按實(shí)習(xí)要求完成在線切割實(shí)訓(xùn)的內(nèi)容，為后續(xù)迷你臺(tái)鉗加工贏得時(shí)間和效率。圖3為加工出來(lái)的零部件（槽和孔為后續(xù)加工）。

3 結(jié)論

將電火花線切割與制作迷你臺(tái)鉗的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目有機(jī)結(jié)合，結(jié)合迷你臺(tái)鉗適合線切割加工的零件，分析圖紙，通過(guò)加工讓學(xué)生掌握電火花線切割的加工原理、機(jī)床結(jié)構(gòu)，學(xué)會(huì)穿電極絲、手工和自動(dòng)編程以及線切割機(jī)床的操作，并學(xué)會(huì)基于迷你臺(tái)鉗項(xiàng)目的全局考慮，包括加工工藝過(guò)程分析、加工時(shí)間的安排、加工技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析等。通過(guò)項(xiàng)目運(yùn)行，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問(wèn)題的能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，將理論與實(shí)踐相結(jié)合，提高學(xué)生的工程意識(shí)、工程素質(zhì)和工程實(shí)踐能力，推進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新思維和動(dòng)手能力的提高，培養(yǎng)學(xué)生綜合的工程素養(yǎng)。

資助項(xiàng)目：天津工業(yè)大學(xué)高等教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目（編號(hào)：2016-2-58）

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