多軸聯動編程與加工課程開發現狀分析與對策研究

鄧中華

（長沙航空職業技術學院，湖南 長沙 410124）

隨著航空航天、汽車、國防工業、造船和模具等工業的迅速發展，零件形狀的復雜成都越來越高，零件質量的加工要求也越來越苛刻，零件加工的難度也越來越大，此外，由于市場競爭的愈發激烈，傳統的加工設備和制造方法不能適應這種多樣化、柔性化和復雜形狀零件的高效率和高質量的加工要求[1]。多軸數控加工技術，使這一難題得到有效的解決。

一、多軸聯動編程與加工課程的國內外現狀

（一）國外多軸聯動編程與加工課程的現狀

在歐美發達國家，由于職業教育經過多年的發展，再加上它們在教學投入和技術研究的優勢，多軸聯動編程與加工課程已經非常的成熟。主要表現在課程內容在立足夠用的基礎上，教學案例以典型的航空零件為載體配以相應的教學化改造，以夯實學生編程和操作基本功為抓手。

（二）國內多軸聯動編程與加工課程的現狀

而國內，由于數控技術本就落后于歐美國家，加上多軸數控設備造價高、相應的編程和操作復雜等原因，在職業教育領域絕大多數職業院校還沒有開設多軸聯動編程與加工課程，天津中德職業技術學院、廣州機電職業技術學院等少量院校開設的一些課程涉及多軸加工相關內容，但是教學內容不系統、不全面，教學案例沒有典型性，課程開設也是停留在表面以拓寬學生視野為主要目的。對于學生就業后從事相關工作基本沒有實質性的幫助，造成學生從事相關崗位還需要企業進行系統的培訓，增加了企業的培訓成本，延長了學生上崗的周期。

二、行業企業對多軸技術人才的需求現狀

隨著我國裝備制造產業的結構優化、升級以及航空航天、汽車、軍事國防、造船和模具等工業的迅速發展，對掌握多軸聯動加工編程與模擬仿真的技術技能人才需求日益迫切，該方面技能人才供不應求。以湖南省航空制造產業為例，以湖南通用航空發動機有限公司、中航工業南方航空工業(集團)公司、航空工業長沙五七一二飛機工業有限責任公司、中航起落架責任有限公司、航空動力機械研究所（608所）等航空制造企業為代表的株洲中小航空動力產業核心區和長沙航空工業園，對熟悉航空產品制造的技能人才需求年均增幅為10.2%，人才需求缺口近三年年均超過500人[2]。職業院校特別是高職院校，如何培養掌握多軸聯動加工編程與模擬仿真的技術技能人才就顯得尤為迫切。

三、多軸聯動編程與加工課程開發對策

（一）以職業能力培養作為課程開發的總原則

以職業能力培養為重點，與行業企業合作進行課程開發與設計，通過學校與企業合作，共同開發課程為思路，通過引入企業典型的生產案例作為任務載體，將教學情境與工作情況相結合，以及學校、企業、兄弟院校等多方參與的形式，充分體現職業性、實踐性和開放性要求。明確航空制造等行業企業數控多軸聯動加工相關工作崗位能力要求，確定多軸聯動加工課程教學目標，形成較為合理的課程開發和建設方案，并針對數控技術、航空機械制造與自動化專業，開發出具有實用性、可操作性，能夠滿足航空制造企業基本需要的多軸聯動編程與加工課程及其配套教學資源。

圖1 課程開發總原則

（二）課程開發的實施步驟

1.對航空制造行業企業多軸聯動加工相關崗位關鍵能力進行分析

走訪、調研航空產業的相關企業和科研院所，充分了解航空制造行業企業對掌握多軸加工編程技術和多軸設備操作技能人才的需求，了解企業的相關工作崗位和對崗位能力的需求。對調研結果進行分析、總結，明確崗位核心能力。

2.多軸聯動編程與加工課程總體設計研究

根據崗位核心能力的需要確定多軸聯動編程與加工課程的教學內容，從而制定出總體設計方案。在建立總體設計方案的基礎上，進一步對總體方案進行細化，根據所確定的課程教學內容和總體設計方案制定出具有實用性和可操作性的單元項目，確定各單元的教學內容及教學目標。從而制定出多軸聯動編程與加工課程的課程標準。

3.教學項目和載體選取與設計研究

在確定了各單元的教學目標及教學內容之后，就需要確定實現教學目標、滿足教學內容的載體。教學載體是為達到教學目標而設置的具有相關教學內容和信息的載體，是教師有針對性的在相應教學方法和手段的運用下為實現特定教學目標，傳遞特定教學內容而設計的具體教學案例。所以教學載體選擇的好壞直接關系到教學目標的是否達到，進而影響到人才培養質量的好壞。對于教學載體的選擇或開發，必須把握幾個原則：載體必須是多軸技術在航空產品中具有典型性、代表性的零件；載體必須能夠實現教學內容的完成和教學目標的達到；載體的形式可以多種多樣。并對項目或載體進行序化，使之符合職業認知規律。

4.課程教學模式和教學方法研究

由于多軸數控設備造價高，不可能如普通數控設備實現2～3個學生一臺設備。但又要讓每個學生都能掌握該課程的知識點，如何實現教、學、做中的“做”就顯得尤為重要。需要加強課程教學模式和教學方法研究，如研究如何有效將計算機模擬加工與實際操作教學相結合，解決操作工位有限和機床設備安全等問題，提高教學效率和效果。

（三）加強校企合作、優化課程內容、注重虛擬技術的運用

1.與企業一線員工、技術專家及管理人員與課題團隊攜手共同開發。

課程開發緊緊依托行業、企業，密切聯系企業的一線員工、技術骨干和專家、企業管理人員。在課程需求調研、總體設計等方面與他們充分的交流、座談，了解企業對人才的需求，掌握第一手資料；精選企業典型案例進行項目設計，確保開發出的課程能正真適應企業的需要。

2.注重仿真技術與真實操作的有效結合

努力探索多軸加工仿真技術的使用，將仿真技術與真實操作有效結合，提高學生參與度和學習興趣，提高教學效率和效果。

（四）立足當前、著眼長遠

1.基礎性原則

企業為適應市場的需求、實現自身的盈利和發展勢必不斷進行新產品開發、新技術使用以及新設備的投入，而教學不可能跟上企業變化的步伐。所以，加強基礎知識學習，夯實基礎能力訓練就顯得尤為重要。

2.實踐性原則

實現能力教育的一個重要支撐點是實踐教學[3]，因此，課程設置不僅要體現特定崗位要求所必需的實踐能力訓練，同時也要體現跨崗位要求的綜合實踐能力訓練。

3.超前性原則

以市場為導向的人才培養理念已經成為職業學校的共識。然而，市場的形式可以說瞬息萬變，但是教學的開展有其自身的規律，人才的培養具有一定的周期。不能一味以市場為導向而本末倒置。這就對課程開發提出了更高的要求：準確的把握、分析并預測今后一段時期的經濟發展趨勢、人才市場需求，為超前開發課程提供可靠的依據。

四、結束語

多軸聯動編程與加工技術具有柔性化、復雜化、設備精度高、造價昂貴等特點。因此，多軸聯動編程與加工課程開發必須本著邊開發、邊使用、邊改進的規律，立足人才培養目標和培養規律，多方協同促進多軸聯動編程與加工人才培養水平的整體提升。

[1] 冉啟軍,張玉峰.高速切削在模具加工中的研究與應用[J].金屬加工(冷加工),2011,(8):26-30.

[2] 嚴勇.緊密對接航空制造產業 創新航空機制專業內涵建設[J].科技視界,2016,(14):36-37+5.

[3] 蔡敏成.高職校企合作開發實訓課程的探索與實踐——以廣告藝術設計類課程為例[J].美術教育研究,2015,(10):122.