《数控加工工艺与编程》
课 程 标 准
开课院部： 机电工程学院 课程编号： 020810019 课程负责人：
编制日期：2014年 5月 26日
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《数控加工工艺与编程》课程标准
课程名称：数控加工工艺与编程
适用专业：数控技术、机械制造与自动化、机电一体化技术 1.前言 1.1课程性质
本课程是数控技术专业中核心职业技能课，培养具有较高职业道德和素养，了解数控加工过程中有关工艺分析、数值计算、基本编程功能指令，掌握数控车床、数控铣床、加工中心程序编制方法的高素质技能型人才。
本课程是数控技术专业的一门职业技术课程。课程主要讲授数控加工过程中有关工艺分析、数值计算、基本编程功能指令，掌握数控车床、数控铣床、加工中心的程序编制方法。
前导课程：《机械制造技术基础》、《计算机绘图》、《工程材料与成型工艺》、《公差配合与技术测量》等。
后续课程：顶岗实习
1.2课程设计理念
根据行业经济和山东、济南地区经济发展需要，立足于“以服务为宗旨，以就业为导向，以学生为中心”的办学定位，通过对机械加工行业的调研，明确学生的主要就业岗位及其岗位工作标准，分析与之相适应的职业能力，采用“任务驱动、项目导向”的教学方式，有针对性的选择若干个典型机械零件，确定学习领域课程及其学习情境，构建新的学习领域课程内容体系。
1.3课程设计思路
（1）采用“工学结合”的教学模式
在教学过程中，采用“工学结合”的教学模式，通过与我院实践教学实习基地：济南四机数控机床、威海华东数控股份有限公司（国内主流机械加工设备供应商）、中国重汽集团等建立起密切合作关系，将实验实训放到工程训练中心或实践教学基地进行，使学生能够深入生产第一线，参观和参与生产过程，为学生提供良好的工程实践环境。
（2）采用“项目导向、任务驱动”的教学方式
以数控加工岗位工作任务为驱动，以来自企业真实产品的典型零件加工过程规划教学内容，以实际工作过程为主线，将数控加工工艺与编程的理论知识，融于机械零件的实际加工过程中，在实际工作需要时引入相关的知识。即有针对性的选择若干个典型机械零件，进行数控加工。通过这
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些项目的实施与完成，让学生掌握数控车工、数控铣工、加工中心等机床的编程知识和数控机床操作技能。在教学实施过程中，以大量与工作过程相关的典型任务作为实例，引导学生由简到繁、由易到难、循序渐进地完成一系列“任务”。
（3）采用以加工工艺教学为主，编程教学为辅的内容设计 在教学内容的设计上，以加工工艺教学为主（约占70%），编程教学为辅（约占30%），工艺教学为主，即考虑如何装夹定位、如何划分设计工步、如何选择刀具、如何设计走刀路线和如何确定切削用量等问题，在这方面所花的时间精力要大于用于编制程序所花的时间，占整个程序编制的约70%。编程教学为辅是指编写程序要依据工艺分析的结果，这部分占整个程序编制的约30%。其原因是如果学生不会进行工艺分析和设计，不会设计刀具的走刀路线，就编不出正确的程序。所以我们在课程内容上进行改革，加强适合数控加工的工艺内容，强化工艺分析，强调设计走刀路线为图形化编程。经过实践，学生的数控程序编制能力大为提高。
（4）以“工学交替，能力递进”的思路设计教学过程 本课程在校内有“三真”（真设备、真项目、真环境）的基本技能、专业技能实训。后有课程综合实训和数控考证的培训、实训，中间穿插校外顶岗实习环节，真正推行了工学交替教育模式，拓展了教学空间和学习空间。对学生专业技能、职业素养的提升十分有利。
理论知识 实践技能 现代教学技术 教学课堂 实验实训 结合 实训项目 （5）以校企合作建设生产性实训基地
按核心职业技能训练标准，做到实训内容与职业技能标准相符，与企业技术发展同步，与社会培训需求接轨。通过校企合作建设生产性实训基地 课程实施的项目载体全部来自企业的真实产品。企业技术人员、技术工人参与教学的瓶颈打开，校企实现了双赢。
2.课程目标 2.1总体目标
通过本课程的学习，使学生了解数控加工过程中有关工艺分析、数值计算、基本编程功能指令，掌握数控车床、数控铣床、加工中心的程序编制方法。掌握了此项技能，学生就具有了使用数控机器的基本能力，可适应大中型企业技术岗位的需求。
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2.2具体目标 2.2.1知识目标
掌握数控加工的工艺特点与加工方法，掌握数控编程中数学处理的基本知识及一定的计算机处理方法，掌握常用准备功能指令、辅助功能指令、宏功能指令的知识，掌握调试加工程序、参数设置、模拟调整的方法。
2.2.2能力目标
具备合理制订数控加工工艺方案的基本能力，具备合理确定走刀路线、合理选择刀具及加工余量的基本能力，具备手工和自动编写一般复杂程度零件的数控加工程序的初步能力，具备调试加工程序、参数设置、模拟调整的基本能力。
2.2.3素质目标
培养学生具有自我发展，终生学习的观念和能力。具有良好的职业道德。健康的心理素质和良好的身体素质。团队协作能力和计划组织协调能力。口头和书面表达能力、人际沟通能力。
3.课程内容与学时分配
项目 教学目标 教学载体 建议 学时 编写轴类零件的全套工艺文件。 单元1 轴类零件的编写零件的数控加工程序，完成程序的模拟工艺及程序编制 仿真。 编写套类零件的全套工艺文件。 单元2 套类零件的 编写零件的数控加工程序，完成程序的模拟工艺及程序编制 仿真。 单元3 回转体类零编写回转体类零件的全套工艺文件。 件的工艺及程序编编写零件的数控加工程序，完成程序的模拟制 仿真。 编写支架类零件的全套工艺文件。 单元4 支架类零件编写零件的数控加工程序，完成程序的模拟的工艺及程序编制 仿真。 编写型腔类零件的全套工艺文件。 单元5 型腔类零件编写零件的数控加工程序，完成程序的模拟的工艺及程序编制 仿真 4
8 6 8 8 8 编写箱体类零件的全套工艺文件。 单元6 箱体类零件编写零件的数控加工程序，完成程序的模拟的工艺及程序编制 仿真 8 单元7 车铣复合零编写叶轮类零件的全套工艺文件。 件的工艺、程序编制编写零件的数控加工程序，完成程序的模拟与实施 仿真。 18 合计 64 3.1教学内容选取依据
由于本课程的培养目标，教学计划和教学内容都是按照数控行业人才需求状况制定的，因此本门课程内容选取的原则是：从职业岗位（数控机床操作员、编程员、工艺员等）出发，确定职业技能（工艺分析、编程指令的使用、机床的合理选择等），由职业技能选定所学课程理论知识（编制工艺文件、数控编程方法、分析图纸等）。
3.2 教学内容组织与安排
确定教学内容以后，对课程进行优化重构，实行以工作过程为导向的课程教学模式，实现数控技术专业课程开发的“通用+特色”。
（1）构建学习单元
构建学习单元是教学内容组织与安排很重要的环节。对于前面7个典型零件，还要进行符合工作过程与学生认知心理过程的合理安排，即按七类不同类型零件分为七个不同的学习单元，同类型零件又根据零件特征和加工难易再分为不同的学习单元。课程框架如下图所示：
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上述的组织与安排，使各学习单元呈现出知识由基础到高级、零件形状从简单到复杂、工艺类型由单一到综合、编程方法由基本命令到宏程序编制、技能训练由基本操作到零件加工成型的科学学习过程，强化学生工艺与编程综合应用能力、数控机床的操作能力和创新能力的培养。
此外，我们前面所选用的典型零件均来自企业一线，其基本教学内容满足了数控技术专业主要就业岗位的要求。其中第七个单元中车铣复合的叶轮零件，是位于我校附近的济南章丘市明风机械制造有限公司与我校实行校企合作，由我校工程训练中心承接，由学生参与生产加工的一种零件，它较好承载了技术的综合应用问题和服务地方产业的特色。
（2）．单元设计方案 项目 教学目标 教学载体 建议 学时 编写轴类零件的全套工艺文件。 单元1 轴类零件的 编写零件的数控加工程序，完成程序的模拟工艺及程序编制 仿真。 编写套类零件的全套工艺文件。 单元2 套类零件的 编写零件的数控加工程序，完成程序的模拟工艺及程序编制 仿真。 单元3 回转体类零编写回转体类零件的全套工艺文件。 件的工艺及程序编编写零件的数控加工程序，完成程序的模拟制 仿真。 单元4 支架类零件编写支架类零件的全套工艺文件。 的 编写零件的数控加工程序，完成程序的模拟工艺及程序编制 仿真。 8 6 8 8 6
编写型腔类零件的全套工艺文件。 单元5 型腔类零件编写零件的数控加工程序，完成程序的模拟的工艺及程序编制 仿真 8 编写箱体类零件的全套工艺文件。 单元6 箱体类零件编写零件的数控加工程序，完成程序的模拟的工艺及程序编制 仿真 8 单元7 车铣复合零编写叶轮类零件的全套工艺文件。 件的工艺、程序编制编写零件的数控加工程序，完成程序的模拟与实施 仿真 合计 18 64 4.实施要求 4.1教材编写
所用教材：
1．《数控加工工艺与编程》（中国职业教育优秀成果），吴新佳主编，人民邮电出版社
2.《数控加工编程及操作》（普通高等教育“十五”国家级规划教材高职高专教育），顾京编著，高等教育出版社
实训教材： 1．《数控编程与工艺实验实训指导》 (上海市精品课程教材) ，侯培红主编，上海交通大学出版社
2.《数控机床操作和编程培训》 刘雄伟主编，主编机械工业出版社
4.2教学方法与手段 4.2.1教学模式
数控加工工艺与编程课程是一门学生难以掌握、教师难于讲授的应用技术型课程。我们通过课程学习与工程训练结合、产学研结合、课内外结合、多媒体技术与网络技术结合、课程学习与职业技能培训及鉴定结合的“五结合”教学模式，将现代教育理念应用于课程教学中，引导学生“学中做、做中学”，激发学生对数控技术的兴趣，提高学生的编程能力、工艺分析能力和实际操作能力。
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（1）课程学习与工程训练结合
将课堂搬到实验室或工程训练中心，教师首先讲述相关的理论知识和实践知识，接着以具体零件为例，介绍零件的编程思路、方法和过程，并提出注意问题。然后学生根据所授内容进行编程训练，即要求学生根据给出的零件图纸独立编程，最后将学生编制的程序通过数控编程仿真软件进行校验，这样学生学完就练，加强了学生对数控编程知识和技能的理解与记忆。
（2）产学研结合
结合教师的实际科研课题进行教学。教师与教学实习基地和企业经常进行联系，并承担了一些研究课题。在教学过程中，教师注意将自己的科研成果及学科领域的最新知识传授给学生，扩大了同学们的知识面。另外有意引导学生参加部分课题的研制工作。另外我们还鼓励学生积极参加各种数控大赛，并取得了优异成绩。通过这些活动，培养了学生的创新意识和实践能力，丰富了专业知识面，提高了科学研究水平，为今后的就业及工作打下了坚实的基础。
（3） 课内外结合
课内上机实验，数控技术实验室保证学生每人有一台电脑，并配备数控机床和编程操作仿真软件进行学习。在课外，学生通过开放实验室、课程网站、考证培训、数控大赛、技术服务等活动进行学习，这既激发了学生的学习兴趣，又提高了学生的职业技能。
在教学过程中，除指定必读教材外，在课程网站列出了理论参考教材、实训参考教材、数控知识和相关专业期刊和网站，为学生的自主学习提供了广阔的天地。此外，院图书馆有不少数控类藏书，多种数控类期刊和杂志，为学生开阔自己的知识领域提供了良好的条件。
（4）多媒体与网络技术结合
教学手段上采用多媒体和计算机网络教学。教师根据课程内容的特点
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制作了CAI课件, 通过多媒体教学演示、多媒体CAI课件和板书相结合的现代教学手段组织教学，并在授课过程中辅以被加工零部件的实物和图片等素材。各模块中单元题材的重要定义和概念、插图、编程命令、命令诠释、计算方法和重要结论等均在多媒体课件上突出强调，使学生在听课时易懂和易学。
我们还引进了数控加工仿真软件，包括虚拟零件库、虚拟零件加工仿真实训、虚拟自动编程仿真。这样使学生不仅在计算机上能模拟数控手工编程和仿真加工，同时也使学生通过虚拟自动编程，从CAD设计、工艺参数的设定、刀具轨迹的生成到实体的仿真加工，最后通过后置处理，生成能够直接在数控机床上使用的NC数控程序与相应代码。
学院建立了千兆以太网，设立了电子阅览，学生在宿舍等场所都可以自主上网。目前课程电子教案、多媒体等教学资源都已经上网，学生也可以通过专业网站等收集资料，为学生自主学习提供了极大方便。
（5）课程学习与职业技能培训相结合
本课程的主要内容与国家职业标准《数控铣工》、《加工中心操作员》和《数控车工》等应知应会内容接轨，学生学完本课程，并通过数控加工实训和职业技能鉴定强化训练后，可以考取数控编程师
（MASTERCAM/UG/PROE/车床/铣床/ 线切割/电火花切割/等）、数控加工师（UG/PROE/MasterCAM）、数控设备操作师（车床/铣床/磨床)的初、中、高级证书，并作为学生毕业标准之一。
4.2.2教学方法
（1）项目教学法
围绕教学任务，有针对性的选择若干个机械零件，进行数控加工实训。通过这些项目的实施与完成，让学生掌握数控车工、数控铣工、加工中心等机床的编程知识和数控机床操作技能。
具体实施如下：教师讲解安全注意事项→布置项目实施任务→学生分组→讨论工作计划及实施方案→教师审核并提出改进意见→学生编程并加工零件→完成实训报告→小组轮换→学生互评，教师讲评并考核。
（2）递进式、多层次教学法
在实验实训的教学过程中，采用由浅入深的递进式和多层次教学，全方位地进行实践技能训练，培养学生的综合素质及实践能力。
实践教学步骤：工艺分析→数控编程→仿真校验→操作实训→考证培训→顶岗实习（零件加工）。由浅入深，逐层递进。例如，加工一箱体类零件，首先在数控编程实验室根据所学编程知识进行编程，然后在工程训练中心用数控机床或加工中心进行加工，完成产品。学生学完本课后参加学院组织的考证培训，并参加数控机床考证考试。获得高级技工证后，学生最后一年就可以到企业进行顶岗实习，实际加工零件。
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（3）案例教学法
为了提高学生的学习兴趣，根据数控技术岗位工作，选取来源于生产企业的典型零件案例进行教学，学生通过完成案例零件的加工过程分析和制作，在仿真平台进行加工，以及最终在数控机床上加工出真实的零件，既综合应用了数控工艺与编程等理论知识，又培养了实践动手能力。
（4）采用探究式、启发式、互动式教学方法
在教学中，采用了探究式、启发式、互动式教学方法。比如在教学现场，我们针对教学内容，经常进行提问和讨论，通过与学生的互动，引导学生积极思考和参与，并激发学生的学习兴趣与潜能。
4.2.3教学手段
（1）多媒体网络教学
数控技术专业用完备的教学设备和多媒体教学软件，给学生提供了“教、学、做、评”一体化的教学环境，通过大屏幕投影仪、幻灯机、扩音机、麦克风等多媒体综合设备提供声情图文并茂、多感官刺激的教学手段，以激发学生的学习兴趣，吸引学生的注意力；课堂教学使用多媒体教学软件辅助管理，控制主要教学环节，如讲授、演示、文件资料发放、学生作业提交等，极大的提高了学生的学习自主性。
（2）学习网站
本课程的学习网站提供了丰富的多媒体教学资源，包括电子课件、项目案例、习题、职业资格认证等相关教学资料，并提供配套的教学录像，使学生能在课后随时随地学习本课程，并提供在线答疑和信息反馈机制，为学生实时解答课堂难题。
（3）教学课件
在教学过程中，教师应用多媒体课件授课达到70%以上。教师根据课程内容的特点制作了CAI课件, 通过多媒体教学演示、多媒体CAI课件和板书相结合的现代教学手段组织教学，并在授课过程中辅以被加工零部件的实物和图片等素材，极大丰富了教学内容。
（4）仿真教学
我们引进了数控加工仿真软件，包括虚拟零件库、虚拟零件加工仿真实训、虚拟自动编程仿真。这样使学生不仅在计算机上能模拟数控手工编程和仿真加工，同时也使学生通过虚拟自动编程，从CAD设计、工艺参数的设定、刀具轨迹的生成到实体的仿真加工，最后通过后置处理，生成能够直接在数控机床上使用的NC数控程序与相应代码。
4.3考核与评价
对课程的成绩考核包括三个部分：工作任务成果考核、工作任务过程考核、学生自我考核。见下面《数控加工工艺与编程》学习评价表：
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《数控加工工艺与编程》学习评价表
班级： 姓名： 学号： 评价项目 配分% 得分 一、工作任务成果考核： 60% 工艺过程合理性 工艺文件规范性 刀具选用是否合适 切削用量选用是否合理 数控程序是否正确 10 10 10 10 20 二、工作任务过程考核：25% 工作态度是否正确 工作量是否饱满 工作难度是否适当 工具使用能力 自主学习 10 3 2 5 5 三、学生自我评价：15% 学习活动的目的性 是否独立寻求解决问题的方法 工作方法正确性 团队合作氛围 个人在团队中的作用 3 5 3 2 2 总分 4.4课程资源的开发与利用
为保证本课程理论与实践教学一体化模式的实施，大力开展从硬件到软件条件建设，取得了比较令人满意的成效。目前已具备的主要条件见下
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表： 类 别 网络资源条件 内 容 教学课件、FANUC数控系统资料、视频库 试题题库及答案、模拟题、职业资格考试与实训指导书、测试题等 建有数控技术专业使用的数控技术及工业机器人、机械零件、液压与传动、动平衡、可编程控制器等26个实验室 筑总面积7308平方米，目前各种机床设备178台，设备总价值1301万元。主要有50台数控车床；5台数控铣床；五轴、四轴、三轴等8台加工中心；以及激光切割机、龙门铣床等多台大中型设备。 学校目前有14家教学实训基地。主要有：济南四机数控机床、威海华东数控、中国重汽集团、济南试金集团、济钢集团有限公司等。 实验室条件 工程训练中心 教学实训基地 5.其他说明
无
6.课程标准论证意见
负责人： 年 月 日 12
序号
姓名 工作单位 职务 职称 签字 13
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