漢字雕刻數控加工教學的設計與實踐

傅學強，張立昌

漢字雕刻數控加工教學的設計與實踐

傅學強，張立昌

（西安工程大學 工程訓練中心，陜西 西安 710600）

隨著數控加工實踐教學條件的改善，創新教育與先進加工技術相結合的實踐教學受到了越來越多的重視。本文以培養學生工程實踐能力與創新能力為著眼點，以漢字雕刻數控加工為教學案例，制定了詳細的教學內容、教學方法及評價方法，取得了良好的教學效果。

數控加工；工程實踐；漢字雕刻；創新能力

近年來，隨著我國高校創新創業教育的持續加強和不斷改革，工程實踐能力與創新能力培養成為高校本科教學的重要內容，工程訓練成為創新創業教育、工程意識和能力教育的重要環節[1-4]。新一代大學生普遍對先進科技，如數控加工技術有很高的興趣和接受能力，喜歡在實踐學習的同時展現創新思維。以下介紹我校漢字雕刻數控加工教學的設計與實踐。

1 漢字雕刻數控加工教學的意義

數控加工技術是提升我國裝備制造業水平的重要手段。目前我國裝備制造業整體上落后于發達國家，滿足發展需求的高素質人才的缺乏是一條重要原因[5]。針對這一狀況，我校在數控加工實訓教學中對教學內容、教學方法、評價方法等進行了一系列改革。在原有的實訓項目下，開發了漢字雕刻實訓內容，即將常用的字體（宋體、黑體、隸書、楷體）、圖像、書法等，通過提取輪廓矢量圖及應用CAM軟件轉化為數控機床所使用的刀路。漢字雕刻有藝術內涵和情感呼應，應用廣泛，教師在此過程中除答疑外，還應指導、引導學生發揮創新意識進行自主設計，而學生在已掌握的專業知識基礎上，能夠充分利用學校提供的創新實踐平臺，參與到漢字雕刻實訓作品的創意設計與制作中，增強了實訓的趣味性，培養了學生學習的主動性。漢字雕刻實訓不僅使專業理論知識具象化，同時增強了學生對傳統文化的自信，還能提升學生的團隊合作能力、自我管理能力和創新思維能力。

2 漢字雕刻數控加工教學的設計與實踐

2.1 教學內容的選擇

由于實際生產中的一些產品如模具、電子接插件、大型箱體等，其表面常有雕刻文字的需求，且對文字雕刻有尺寸公差及形位公差要求，因此選擇漢字雕刻為實訓項目，以銑削為項目要求。讓學生在自主完成項目設計和加工的過程中，綜合運用CAD/CAM、數控機床操作、數控加工工藝等知識，激發學習興趣，把課堂所學的理論知識與實踐操作結合起來，促進學生產品制作的工程實踐能力及創新能力的養成[6-9]。

2.2 教學項目的組織和準備

為確保教學項目成功進行，將教學過程分為項目引入、教學演示、任務實施、任務評價4個階段，并根據項目內容，結合我校設備情況，合理安排項目所需設備等資源。加工設備采用大連機床XD-40A數控銑床，雕刻刀具為?6(0.2×45°)，雕刻材料為YL12鋁塊，還安排了所需的量具、輔具。使用雕刻刀具加工鋁塊，耗材成本低，又能滿足學生創意設計、實踐制作并保留作品的需求。根據漢字雕刻數控加工的特點、關鍵工序及完成所需時間，將學生進行分組，每組2、3人。項目組織情況如表1所示。

2.3 教學項目引入

引入“中國象棋”設計與制作和“創意漢字”雕刻設計與制作兩個項目。在項目引入時，要明確完成漢字雕刻項目所要學習的專業知識，講解項目重點、難點，并具體講解所涉及的知識點和所需的工程實踐能力，講解具體的工藝過程等。

項目1要求學生根據“中國象棋”模型圖（見圖1），使用CAD/CAM軟件自行進行棋子上的文字設計，安排生產工藝，編寫零件數控加工程序，在數控機床上完成所有棋子加工，并按照圖紙要求進行檢驗和分析，使學生掌握完整的生產過程。

表1 項目組織情況

項目2要求學生結合現場實訓條件，根據已掌握的漢字雕刻加工知識，發揮創新設計思維自行設計一組“創意漢字”雕刻作品。

圖1“中國象棋”模型圖

2.4 教學項目的實施

項目實施是教學項目的關鍵，基本要點如下：

（1）學生接受項目任務書后，首先要進行項目文案閱讀、明確項目要求，然后由教師引導學生進行工藝分析、制定工藝路線，并講解加工難點與重點、任務實施節點及零件質量要求；

（2）學生通過查閱資料、小組討論、師生交流等方式對任務實施進行合理安排，教師在參與學生分組討論的過程中，注重激發學生學習的主動性、創新性；

（3）在教學演示與任務實施階段，學生可先在軟件上對所設計的零件加工程序進行仿真檢驗，以便及時發現錯誤、修正錯誤，節省了程序修改時間，減少了廢品產生，還能避免因程序問題而出現的安全事故；

（4）學生以小組為單位，通過數控機床的DNC功能，將程序傳輸到數控機床終端，進行加工，10 min內完成；

（5）進行漢字雕刻實際加工時，每組學生都要自行操作數控機床，進行程序傳輸、機床開關機、零點設置、對刀等實際操作，使每個學生都能得到工程實踐能力的鍛煉；

（6）整個過程中，教師必須隨時檢查各組加工情況以保證安全，由于學生對漢字雕刻原理掌握、數控機床操作及CAD/CAM軟件使用熟練程度的不同，設計、編程及加工進度有快有慢，從而使實際操作得以自然分流，解決了由于學生數量多、數控加工設備數量不足的矛盾。

2.5 教學任務的評價

數控銑床漢字雕刻實訓，是對學生設計思路、程序編制以及實踐動手加工能力的綜合考察[10-12]。漢字雕刻零件加工完成后，學生要使用量具對零件進行測量，對不合格的零件進行質量分析，并提出改進方案。要求對項目的各個環節進行小組自評和教師評價，并填寫任務評價表（見表2）。

表2 任務評價表

3 結語

在數控加工教學改革中，使實踐內容可視化，激發了學生學習興趣,提高了學生學習積極性，符合本科高校新工科背景下工程實踐教育標準要求。具體來說，通過項目驅動法，培養了學生發現問題和分析問題的能力；通過分工協作，培養了學生團隊合作精神；利用CAD/CAM軟件進行編程、仿真，并結合銑削工藝，以漢字雕刻為例，使學生專業知識具象化，強化了對學生工程實踐能力與創新思維能力的培養。

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Design and practice of NC teaching for Chinese character carving

FU Xueqiang, ZHANG Lichang

(Engineering Training Center, Xi’an Engineering University, Xi’an 710600, China)

With the improvement of the practical teaching conditions of NC (numerical control) machining, more and more attention has been paid to the practical teaching which combines innovative education with advanced processing technology.Focusing on the training of students’ engineering practice ability and innovation ability, and taking NC machining of Chinese characters as a teaching case, this paper formulates detailed teaching contents, teaching methods and evaluation methods, and achieves good teaching results.

NC machining; engineering practice; Chinese character carving; innovation ability

G642.423

A

1002-4956(2019)09-0184-02

2019-01-09

傅學強（1983—），男，山東博興，碩士，工程師，主要從事實踐教學研究與改革管理工作。

E-mail: 379226859@qq.com

10.16791/j.cnki.sjg.2019.09.047