1、2012年全国中等职业学校机械类专业“创新杯”教师教学设计和说课大赛数控车削编程与操作训练项目教学设计方案教学项目：螺纹轴数控车削仿真加工授课教师：刘 倩授课学校：四川省德阳市黄许职业中专学校2012年8月一、教学基本情况项目名称（课题）螺纹轴数控车削仿真加工类别技能课课程名称数控车削编程与操作训练课型新授课授课教师四川省德阳市黄许职业中专学校刘倩学时学时授课对象2011级机械加工技术专业一班（42人）授课时间2012.5.16教学内容利用斯沃数控仿真软件加工下图所示的螺纹轴零件：数控系统：FANUC Serier Oi Mate-TD 大连机床厂FANUC Oi面板教材内容：高等教育出版社，2、高枫、肖卫宁主编，数控车削编程与操作训练，第4章螺纹加工程序的编制。教学目标知识1、掌握普通螺纹加工的尺寸计算、切削用量选择以及螺纹加工指令使用。2、熟悉螺纹轴零件加工工艺知识和方法。技能能合理制定螺纹轴零件加工工艺方案，能综合运用常用加工指令编写螺纹轴类零件的数控车削加工程序，能独立完成外螺纹车刀的安装、对刀和加工。态度培养学生规范操作的职业习惯。教学重点普通外螺纹的加工工艺和编程教学难点螺纹加工工艺的确定及螺纹切削指令的应用。（关键点：螺纹加工尺寸计算、切削用量选择和螺纹切削指令使用）教学准备CAD/CAM实训室：PPT、学习材料、斯沃数控仿真软件、计算机、网络教学方法项目教学模式：围绕项3、目任务的实施，采用问题解决（知识学习）、四步教学（技能学习）等教学方法，辅以项目任务书、引导文本、多媒体课件、网络资源和数控仿真等手段实施教学。二、教学过程步骤任务内容工作过程学生活动教师活动可能出现的问题及解决办法参考时间资讯明确项目任务下发项目任务书阅读分析，明确任务课题引入，描述项目任务与以前的项目相比，综合性更强，新增加了螺纹加工内容3min计划与决策制定零件加工工艺规程1、分析零件图2、确定合理的加工方案和加工过程3、选择刀具和夹具4、合理选用切削用量1、阅读零件图，明确加工内容及要求，将分析结果填写到引导文中。2、根据引导文，借助网络和教材，学习螺纹加工工艺知识。3、确定加工顺序、4、螺纹加工尺寸、选择切削用量和刀具、明确装夹方案。4、填写工序卡1、（读图后）播放螺纹轴加工视频，让学生对螺纹轴加工有一个形象认识。2、引导学生学习螺纹加工尺寸分析计算、切削用量选择、刀具选用、螺纹加工方式等内容。（PPT，强化知识点，特别要强调尺寸控制问题、螺纹起点与螺纹终点轴向尺寸的确定问题）3、重点指导强化：工艺原则、切削用量选择原则4、巡回指导填写工序卡，并检查1、螺纹尺寸分析内容多，学生容易将螺纹尺寸关系搞混，理不清头绪。教师通过PPT将各尺寸关系直观展示出来，同时提出螺纹尺寸控制问题，引导学生深入思考加工工艺。2、切削用量的选择与很多因素有关，学生容易出现抓不住重点或理解不了的问题，5、教师通过板书突出重点要素，借助引导文和示例指导学生该怎么做，并借助计算、查阅资料等手段，合理确定切削用量。3、指导学生借助网络进行学习。30min编写零件数控车削程序1、选用适合的加工指令2、编写零件加工程序1、根据引导文学习螺纹加工指令（G32、G92），并在仿真软件上练习使用。2、编写项目零件加工程序。1、指导学生学习G32、G92指令，PPT展示指令工作过程及使用要求。动画演示螺纹加工过程。2、在学生编写完程序后进行检查、点评，提出学生出现的典型问题。学生对G32、G92的理解和正确应用有难度：1、教师通过动画演示螺纹加工过程，让学生对螺纹加工细节有清晰的认识2、将螺纹实际切削过程与指令6、的走刀路线和要求联系起来（PPT）3、指导学生通过仿真软件练习指令的使用，加深学生对指令的理解，提高应用能力。22min实施与控制零件加工（仿真加工）1、装夹工件、安装刀具2、数控车床对刀3、加工操作1、机床准备：设置仿真软件，熟悉机床面板2、装夹工件、安装刀具：学习工件装夹、螺纹刀安装找正方法。3、对刀：包含螺纹刀在内的多把刀对刀。4、输入和校验程序，完成零件加工。（可参考引导文本）5、记录出现的问题并分析1、教师巡回指导2、教师演示螺纹刀的安装与找正方法，明确螺纹刀安装的要求。（PPT演示）3、指导学生进行多把刀的对刀对刀不准确、过切削、撞刀，多把刀的对刀操作，指导学生检查分析20min检7、查评估产品质量检验1、检测工件尺寸2、检查任务完成情况1、检验：了解检验方法2、质量误差分析：学习了解螺纹加工常见误差现象、原因及处理办法3、填写自评表、汇报成果1、指导学生学习螺纹检验方法（PPT说明常用检验方法）2、与学生一起共同分析可能出现的质量误差、产生原因及解决办法。3、组织对学生的成果进行评价学生对质量误差不了解，老师可提出一些典型的问题并进行分析，然后指导学生通过资料或网络查询了解更多内容。15min课堂总结对本项目学习的情况进行总结1、 螺纹加工工艺分析2、螺纹加工指令使用3、存在的问题与解决思路学生完善自己的资料教师总结：特别提出螺纹轴类零件加工的注意事项（PPT）6min布8、置作业拓展练习布置课后作业自学螺纹复合循环指令G76，完成中等复杂轴类零件的加工工艺分析、编程以及加工1、对课后任务进行说明2、对G76指令的学习提出建议3、教师答疑4、课后指导4min教学反思根据数控车工国家职业标准(中级工)关于数控编程的要求和等节距螺纹加工的要求，重新整合教材内容，围绕数控加工工作过程组织教学内容，形成了本教学项目，实施项目教学。建立仿真教学环境，以项目为导向，教学过程对接生产过程，围绕“制定工艺、编制程序、零件加工、质量检验”几个工作环节，确定了“制定零件加工工艺规程、编写零件数控车削程序、零件加工（仿真加工）、产品质量检验”四个教学任务，以零件加工工艺规程制定和数控车9、削程序编制为重点，四大任务依次展开，每一个任务都有明确的成果展示，如工艺表格、仿真操作等，使学生在任务实施过程中，既学习了新知识，又提高了生产技能，实现了“教、学、做合一”。针对项目任务实施过程中的知识学习和技能学习问题，分别采用了“问题解决”和“四步教学”两种教学策略。对于螺纹尺寸分析计算、切削用量和螺纹加工指令（G32、G92）使用等教学关键点和难点，采用“问题解决”策略，借助引导文本、多媒体课件、网络资源等手段，通过“提出问题、分析问题、搜集资料、归纳总结、形成结论”几个步骤，帮助学生理清思路，掌握知识，突破难点。对于螺纹刀的安装、对刀、质量检验等技能性强的内容，借助仿真软件，采用四步教10、学法，即引入、示范、模仿、总结四个步骤，边学边练，从而帮助学生掌握重要技能点或提高技能操作水平。在教学过程中，有机的融入了网络学习，扩展了学生的知识面，提高了学生的自主学习能力。通过该项目的学习，学生基本掌握了螺纹加工工艺和编程，绝大部分同学都能够在规定的时间完成零件的加工操作。同时，通过教师的引导，还规范了学生的操作习惯，提高了学生的学习积极性。但是，学生对网络学习还不熟悉，对教师的依赖度大，许多时候需要教师更多的点拨，才能有效地使用网络资源解决遇到的问题。因此，在今后的教学中，还需进一步培养学生网络学习习惯，提高网络资源的利用能力。三、教学主要环节资讯教师下发项目任务书（包括引导文本、数控11、加工工序卡片、数控加工程序单、零件加工评价表等资料），要求学生使用数控车床加工该零件并完成相关资料。计划与决策一、制定零件加工工艺规程1、教师借助引导文，让学生根据引导文中所提出的问题，阅读分析零件图。重点分析零件图的结构（螺纹、退刀槽、圆柱面、圆锥面、圆弧面）、尺寸要求（）、表面粗糙度要求（Ra1.6、Ra3.2）等，其中，螺纹加工为本节课新内容。学生将分析结果填写到引导文本中。2、教师引导学生完成螺纹加工工艺相关知识的学习，并完成引导文本中的练习。（1）播放螺纹轴类零件加工视频，让学生对螺纹轴加工有一个整体的、直观的认识。教师提示，要求学生特别关注零件加工顺序和螺纹加工情况。（师生共同总结12、：该视频零件的加工顺序、螺纹加工问题）视频中的螺纹加工：加工出外圆柱面直径（大径）、切螺纹退刀槽、倒角、车螺纹（多次循环）。（2）引导学生分析计算螺纹加工尺寸教师：螺纹加工涉及到哪些尺寸？学生思考，阅读参考资料、教材或上网查询。确定外螺纹大径d、小径d1、牙高h1：PPT展示教师归纳：（分析取值原因）确定螺纹加工的进、退刀段（车削螺纹的轴向起点与终点）播放螺纹加工视频：让学生重点关注螺纹起点和终点PPT展示螺纹加工的进、退刀段图片。教师分析：为什么加工螺纹时要确定进、退刀段？它的数值与螺纹的哪个参数有关？结论：实际生产中，一般值取25mm；取13mm。（3）引导学生正确选择切削用量（学生查询资13、料，教师归纳总结）教师：切削用量有哪些？如何确定？主轴转速n：n1200/P-K（K为保险系数，一般取80）背吃刀量ap：确定走刀次数和分层切削余量。原则：后一刀的背吃刀量不能超过前一刀的背吃刀量。最后一刀的背吃刀量不能小于0.1mm。（PPT展示螺纹加工视频)进给量f：单线螺纹f=P；多线螺纹f=L。（4）选择螺纹加工刀具和进刀方法。（学生可上网查询，相互交流）教师提示学生重点了解刀具类型、材料、刀片规格及刀具对加工质量的影响等问题。教师针对一些主要问题进行说明。螺纹加工进刀方法：教师：螺纹加工的切削方式是怎样的？直进法：螺距P3mm斜进法：螺距P3mm（5）教师借助flash动画，总结螺纹14、加工过程，加深学生对螺纹加工的认识。（PPT演示）3、填写数控加工工序卡。学生根据前面的学习，确定本项目零件的加工路线，选择合理的切削用量，选择适合的刀、夹具，填写完成数控加工工序卡。教师作巡回指导，提示工艺路线确定、刀夹具选择、切削用量选用等的原则。（学生可参考引导文本）。二、编写零件数控车削程序1、播放螺纹加工视频：让学生特别注意螺纹加工循环过程，注意螺纹加工的循环起点、进刀点（螺纹起点）、退刀点（螺纹终点）位置。PPT展示：“进刀车螺纹X向退刀Z向退刀”循环过程和关键点位置。2、学生根据引导文提示，通过阅读教材（P8898），学习螺纹加工指令G32、G92。教师利用PPT帮助学生梳理知识15、要点。结合外螺纹加工说明指令的应用。单行程螺纹切削指令G32格式：G32X(U) Z(W) F ；其中：X、Z为螺纹编程终点的X、Z向坐标，X是直径值UW为螺纹编程终点相对于起点的XZ向相对坐标，U是直径值F为导程螺纹切削单一循环指令92格式：G92X(U) Z(W) I(R) F ;其中：XZ为螺纹编程终点的XZ向坐标，X是直径值UW为螺纹编程终点相对于起点的XZ向相对坐标，U是直径值F为导程I(R)为圆锥螺纹起点半径与终点半径的差值，终点半径大于起点半径为负值，反之为正值图1圆柱螺纹切削单一固定循环指令G92编程要点：（1）在车螺纹期间进给速度倍率、主轴速度倍率无效（固定100%）；（2）16、车螺纹期间不要使用恒表面切削速度控制，而要使用G97；（3）车螺纹时，必须设置升速段和降速段。（4）因受机床结构及数控系统的影响，车螺纹时主轴的转速有一定的限制。（5）螺纹加工中的走刀次数和进刀量（背吃刀量）会直接影响螺纹的加工质量，车削螺纹时的走刀次数和背吃刀量可参考教材表4-1。3、螺纹加工指令的应用学生根据教材例4-3、4-6，在仿真软件上练习G32、G92指令的使用。4、教师引导学生编写完成本项目的加工程序。同学间互查，教师检查。教师对学生的程序进行点评，提出学生出现的典型问题。实施与控制1、螺纹刀的安装找正教师利用PPT展示螺纹刀安装、找正方法和要求。螺纹车刀的安装（1）装夹车刀时，17、刀尖位置应对准工件中心。（2）车刀刀尖角的对称中心线必须与工件轴线垂直，装刀时可用样板来对刀，如果车刀装歪，就会产生牙形歪斜。（3）刀头伸出不要过长，一般为20-25mm（约为刀杆厚度的1.5倍）图2加工普通螺纹时的对刀要求图3外螺纹车刀安装与找正2、对刀教师利用仿真软件演示对刀方法。学生模仿练习。学生也可参阅引导文本学习。螺纹刀的对刀方法X方向：“试切法”。与外圆车刀的方法相似，但车削深度要尽量少。也可“触碰法”。先测量外圆的尺寸，再略微触碰一下外圆面即可，在OFFSETSETTING的形状中输入X，测量即可。如图4。图4图5Z方向：目测，如图5。3、输入并校验程序学生将编写好的程序输入到仿18、真软件上，并进行校验。教师巡回指导。4、加工零件（仿真加工）学生校验程序后，在仿真软件上进行自动加工。教师巡回指导。检查评估1、螺纹尺寸的检查学习与误差分析（1）学生通过引导文本，学习了解螺纹的常用检验方法。螺纹的测量和检查:（1）大径的测量：可用游标卡尺或千分尺测量（2）螺距的测量： 用钢直尺量10个螺距的长度，用长度除以10得出一个螺距的尺寸。 用螺距规测量。（3）中径的测量：精度较高的三角形螺纹，可用螺纹千分尺测量。（4）综合测量：用螺纹环规综合检查，应通规进，止规不进为合格，其次检查Ra。对有退刀槽的螺纹，通规应拧到底。（2）学生通过资料或网络查询了解螺纹加工质量误差问题。（3）教师利19、用PPT展示螺纹尺寸的常用检验方法，针对一些典型质量误差问题，与学生一起分析产生原因及解决办法。主要分析以下几个问题对质量的影响：（1）螺纹刀安装得过低或过高（2）工件装夹不牢（3）刀安装倾斜（4）对刀有较大的偏差2、填写自评表教师组织对学生的成果进行评价。学生根据自己的操作，填写自评表。课堂总结借助PPT和板书，师生主要就以下重要内容进行总结，以巩固、强化学生的学习：1、螺纹加工工艺知识（1）螺纹加工尺寸计算：大径、小径、牙高、进退刀段（2）切削用量选择：主轴转速n，背吃刀量（确定走刀次数和分层切削余量），进给量f。2、螺纹加工指令的使用G32：进刀方式为直进法，单行程切削，适用于圆柱螺纹和20、圆锥螺纹加工，一般需要G00指令配合完成“进刀车削X向退刀Z向退刀”循环。G92：进刀方式为直进法，单一循环加工螺纹，可自动完成“进刀车削X向退刀Z向退刀”循环路线。3、螺纹加工注意事项（1）从螺纹粗加工到精加工，主轴的转速必须保持一常数；（2）在没有停止主轴的情况下，停止螺纹的切削将非常危险；因此螺纹切削时进给保持功能无效，如果按下进给保持按键，刀具在加工完螺纹后停止运动；（3）在螺纹加工中不使用恒定线速度控制功能；（4）在螺纹加工轨迹中应设置足够的升速进刀段和降速退刀段，以消除伺服滞后造成的螺距误差。布置作业一、思考题：FANUC 0i系统中，多线螺纹怎么加工？ 二、自学：螺纹切削复合循环21、指令G76的使用方法 三、拓展练习：根据下图确定工艺方案并编制程序。 四、板书设计螺纹轴数控车削仿真加工一、工作任务：加工螺纹轴零件二、工作过程1、分析零件图，制定加工工艺方案选择机床：CKA6150确定毛坯和装夹方案：确定加工内容和顺序：特别注意一些常见工艺结构如螺纹退刀槽、倒角的加工。计算螺纹加工尺寸：大径、小径、牙高选择加工刀具：重点是螺纹刀选择切削用量：背吃刀量与进给次数：根据牙型高度确定进给量f：根据螺距或导程确定，单线螺纹f=P主轴转速n：2、编制加工程序螺纹加工指令：G32、G92螺纹加工过程：进刀车螺纹X向退刀Z向退刀进刀段和退刀段的确定：3、零件加工工件装夹刀具安装、对刀程序输入、校验自动加工4、质量检验与分析检验方法：质量分析：