校企共建“多軸加工技術資源庫”探索與研究

王 鋒，段性軍

(黑龍江農業工程職業學院，哈爾濱 150088)

0 引言

職業院校是技能型人才培養的主要力量，企業是檢驗人才培養的標尺。校企共建專業課程資源是促進產教融合的橋梁，通過整合行業、企業、學校等多方資源，共同打造校企人才培養合作平臺、技術和專業發展協同平臺和生產與實訓融合平臺，提升學校為制造業企業由制造向智造的跨越式發展培養更多高質量的技術技能型人才的能力。2017年，教育部DMG MS合作共建項目組聯合百家世界知名企業和百家中職、高職院校組成智能制造產教融合聯盟，共同建設“多軸數控加工技術資源庫”。所有資源庫建設案例均由企業提供，職業院校結合本校多軸加工實習實訓的實際進行案例加工制作，完成案例制作后交由企業評審專家進行綜合評審，通過評審后再按照要求進行資源庫的建設。

1 多軸數控加工技術資源庫建設的必要性

1.1 制造業發展的需要

制造業向智能制造轉型，機械加工由“單軸、2軸、3軸”向“4軸、5軸、車銑復合、增材和車銑一體化”轉變。2017年，教育部新增“多軸數控加工技術”專業，所以校企共建“多軸數控加工技術資源庫”成為目前各院校和行業企業的重點合作項目，產教聯盟以云技術為依托，以高端數控設備和高端數控系統為基礎，開發配套資源庫，有效提高了人才培養質量。

1.2 多軸數控加工設備逐漸普及的需要

機床作為“工業之母”，是一個國家制造業水平高低的象征，高速、精密、智能、復合、多軸聯動、網絡通信是多軸數控加工技術的主要特征，越來越多的相關技術企業都選擇使用復合型數控機床，導致該領域復合型人才緊缺，培養更多高質量多軸數控加工技術應用人才成為當務之急。

1.3 多軸數控加工技術資源匱乏

多軸數控設備價格比較昂貴，與之配套的輔助設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。原因是由于系統不同、制造商不同、結構形式不同導致設備比較單一，而技術企業擁有更多、更全的設備種類，要培養與企業無縫對接的人才，就必須共享資源。教學效率較高、成本最低的方式就是建立全面全套的多軸加工技術資源庫，培養全面的復合型技能人才。

2 多軸數控加工技術資源庫建設過程

依據2017年產教融合聯盟建設過程與成果：德瑪吉多軸加工技術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。建設流程:一是由企業專家行業專家選擇典型案例，根據多軸機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雜，能包含全面的加工元素，體現了多軸機床的加工優勢。二是通過企業技術專家進行工藝分析、刀具分析、材料分析、程序編制、軟件仿真優化、零件檢測驗收等環節的優化處理，高質高效地完成零部件的制造生產。三是由職業院校優秀團隊進行案例知識點和技能點的梳理和分解。依據科學的學習和認知過程，將案例分解后依據分解的知識點進行講解。四是由職業院校進行案例制作，完成案例的首件試制，并交由專家團隊進行檢測評審，產品合格，即可針對院校承擔的案例資源進行錄制、剪輯、處理和整理。五是進行案例資源整合，形成資源庫，進行推廣應用。

資源庫建設的主要工作是根據案例完成課程設計、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資源包。以DMG多軸加工技術資源庫傘葉輪為案例，主要涉及以下10個方面的具體內容：課程設計、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、制作三坐標檢測資源包、制作案例成品效果資源包。如圖1所示“課程設計第一章：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、設計基準、表面粗糙度、材料、技術要求等知識內容，再把用到的具體知識進行顆粒化分解。例如，形位公差用到了垂直度，針對案例中的垂直度要求進行講解和加工保證，這就形成了最小的資源庫建設單元，依次把案例中用到的工藝、夾具、刀具、機床、程序、軟件等知識和技能進行單元建設。

圖1 課程設計與知識樹設計

2.1 加工案例的選取

多軸數控設備一般應用在高精密零部件的生產制造中，而這些零部件有很強的保密性，資源庫要應用企業真實的生產案例，必須經過企業專家的合理調整。多軸數控設備一般根據加工對象設計，要選取能夠體現此類設備的典型零部件。案例從易到難，能體現多軸技術的知識點和技能點，從而全面系統地建立資源庫。案例選擇涵蓋了航空航天、船舶制造、汽車等行業。由于零部件加工類型不同，分為四軸加工、五軸3+2加工、五軸聯動加工、車銑復合加工，增材與減材復合加工等方面。

2.2 加工技術合理化

選擇好典型案例后，由于案例來源于企業，零部件在加工時具有系統的工藝過程、設備、夾具、刀具、量具、檢測等，由企業審核合理化的加工工藝和方法。按照職業院校現有的設備和條件進行選擇。依托制造商提供技術服務和支持，達到最優化的技術處理。因此，我校選取了企業典型零件傘葉輪進行案例制作，制作的內容主要涉及到工序表、坐標系統設定、刀具表、參數設定、實踐消耗數據表、刀具更換應用次數表等內容。選取的案例加工過程分析如圖2，所包含的內容有：加工設備型號、工藝工序、加工方法、裝夾方案、刀具及參數、程序編制、零件加工等，然后進行相關知識和技能的分解。

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行課程設計，按照工藝過程進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的資源：過程圖片、視頻動畫、練習作業等。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，把院校不同設備型號、系統類型、典型案例所建設的資源包進行整合，就形成全面、系統的多軸加工技術資源庫，從而達到資源共享。以傘葉輪案例中刀具知識樹為例，選擇不同制造商的刀具、不同材質的刀具，不同角度、不同齒數的刀具和不同切削模式就有不同的加工參數和計算數據，同時產生不同的加工效率和加工質量。如圖3所示，針對刀具的每一個參數的計算和特點分解知識點，從而建立加工此案例的相關知識點和相關資源。例如銑削公式分為：主軸轉速的計算，進給f的計算，磁力吸盤吸力的預算等。

2.4 資源庫的建設案例制作

課程設計與知識點、技能點梳理結束后就可以進行案例的制作，案例制作分為虛擬制作和試件加工，對于數控加工技術類資源庫建設來說，最大的困難之一是“實踐”。而困難主要原因是設備數量和設備種類不全；操作者要具有很強的專業技術能力；錄制現場環境、錄制角度、視頻處理等因素。因此，虛擬機床加工技術是資源建設的一個主要項目。多軸加工必須經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用能力，最基本的要求是學生精通一款CAD軟件、CAM軟件、刀路仿真軟件、機床仿真軟件、數據傳輸軟件、設備所選系統的編程與操作、在線測量技術，等等。完成完整的虛擬機床加工后，接著就是試件加工，對每一步操作與編程過程、機床每一個動作和執行過程按照技能點進行資源整理。虛擬機床加工對加工過程和程序等參數進行1:1模擬加工，排除程序、裝夾等過程存在的不安全因素，試件加工完成產品的整個加工，然后利用三坐標測量技術進行質量檢驗，給出質量檢測報告。到此，整個案例的制作結束，接下來再完成單個案例資源的整理。

圖3 刀具及參數知識樹

2.5 資源庫審核

把多個案例進行整合，形成資源庫，聘請行業專家、企業專家、教育專家進行資源庫建設成果審核，包含案例內容、工藝分析、課程設計、知識點技能點、課件、視頻動畫、相關知識材料等，根據專家們的評審意見及建議進行合理整改。

2.6 資源庫的推廣

將資源庫先在參與資源庫建設的院校、合作企業、相關行業進行推廣和應用，再推廣至幾大流行的云課堂：豆瓣、優酷、網易云課堂、百度傳課、騰訊云課堂、聚匠云、大牛科技等知名網站和云服務平臺。

3 結語

高端機床技術是中國制造2025的目標之一，培養具有高端設備操作和應用技能的技能型人才是職業教育在數控類專業的主要任務。目前，國內高端設備分布不均衡，大多配置于國企單位、軍工和部分高精密企業，由于價格較高，職業院校的設備數量和種類非常有限，所以建設多軸加工技術資源庫是有效實現資源共享和技術交流的最好平臺，校企共建資源庫能切實解決目前職業院校多軸設備緊缺和教學難題。由企業提供產品案例、技術支持，經過學校對案例全過程制作，最后利用資源庫進行人才培養，將培養合格的學生輸送至企業進行實踐檢驗，全面培養合格的高端設備操作和應用技能人才。