以综合工程能力培养为导向的线切割实践教学改革

淮旭国 刘健 贾文军 毕胜

摘 要 综合工程能力培养是当前工程教育改革中最重要的方向之一，针对传统线切割实践教学存在的问题，将线切割教学与制作“迷你台钳”的实训项目有机结合，让学生从综合工程项目实践中掌握线切割的加工原理、机床结构、穿电极丝、手工和自动编程以及机床的操作，并切实体验迷你台钳项目的全局考虑。通过项目运行，培养学生独立分析问题的能力，激发学生的学习兴趣，以期全面提高学生的综合工程能力。

关键词 工程素养 线切割 实践教学改革 项目教学

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2018.04.043

The Reform of Line Cutting Practice Teaching Oriented

by the Cultivation of Comprehensive Engineering Ability

HUAI Xuguo， LIU Jian， JIA Wenjun， BI Sheng

（National Experimental Teaching Demonstration Center of Engineering Training， Tianjin Polytechnic University， Tianjin300387）

Abstract The cultivation of comprehensive engineering ability is one of the most important directions in the current engineering education reform. In light of the problems existing in traditional line cutting practice teaching， the combination of wire cutting teaching and the production of "Mini Vise" training programs is organically integrated， allowing students to work in integrated engineering. In the project practice， we have mastered the wire cutting machining principle， machine tool structure， electrode wire penetration， manual and automatic programming， and the operation of the machine tool， and truly experience the overall considerations of the mini-juice project. Through project operations， students' ability to analyze problems independently is stimulated， and students' interest in learning is stimulated， so as to comprehensively improve students' comprehensive engineering capabilities.

Keywords engineering accomplishment； line cutting； practice teaching reform； project teaching

现代社会的生产与生活都与工程科技密切相关，然而学生对于工程知识普遍缺少系统的培养和实践，缺乏工程实践能力和工程素养。[1]强化综合工程能力的培养是工程教育改革中最重要的方向，为提高学生的工程素养，德国很早就提出以工程应用为导向的教学模式；[2]美国制定了ABETEC2000工程教育认证体系；日本建立了KIT工程设计教育目标。[3]在中国，教育部启动的“卓越工程师教育培养计划”和“工程教育专业认证”都把培养学生的工程素养作为专业建设水平的重要环节和考核指标。2013年《华盛顿会议》全会一致通过接纳我国为第21个成员国，工程教育具备了与国外接轨的基本条件，经国内工程教育培养的学生将在更加广阔的国际舞台上与全球学生同台竞技，也意味着要求学生具备良好的工程素养。

实践教学是学生在校期间综合工程能力培养的重要组成部分，[4]如何在实践教学中有效的培养学生的综合工程能力成为工科院校需要思考和解决的问题。工程教学实习训练中心作为学校公共基础实践教学大平台，承担着全校工科学生实习、实验的实践教学任务，应不断加强培养学生的工程素养及能力。[5]为此工程教学实习训练中心机械制造教学部拓展项目教学应用范围，将特种加工中的电火花线切割实践教学与制作“迷你台钳”的综合实训项目有机结合，培养学生的综合工程能力。

1 当前工程教育及线切割实践教学存在的问题

在工程教育亟待促进能力培养的大背景下，审视具体的工程教学，存在几方面的突出问题：一是在应试教育的体制下学生动手实践的意识不足，创新思维能力差，缺乏分析、解决问题的能力；二是学生在学习过程中与工程实际结合很少，理论与工程实际相脱节。工程实际的知识和经验少，从而造成工程创新教育的效果差。解决上述问题的方法就是要不断深化实践教学改革，要有一个开放的、具有启发引导作用的创新实践环境，通过独具特色的工程学生实践教育环境和机电类的创新产品及作品，引导启发学生主动思考、学习，提高了实践教学的实效性。

金工实习实践教学是学生在校期间工程实践能力培养的重要环节，其中先进制造工种的线切割实践教学也存在些許问题，如传统的线切割教学中授课内容较多，包括传授相关的理论知识、加工的特点、软件的使用等，因为授课时间较长、加工速度慢，导致学生亲自动手实践的机会少，影响教学质量。

2 线切割项目式教学的实施

天津工业大学工程教学实习训练中心自2012年开始基于CDIO实践教学理念的教学改革与推广，针对卓越工程师的培养，在实践教学中采用贴近工程实际的项目制教学，金工实习教学将构思-设计-实施-操作的项目教学模式纳入到实践教学体系中。实训中心机械制造教学部通过整合教师资源，更新教学内容，确定以设计制作“迷你台钳”（如图1）作为机械工程学院卓越工程师班的实训项目。针对线切割实践教学存在的问题，需要对线切割实践教学的传统授课方式进行改革，将电火花线切割实践教学与本中心开设的“迷你台钳制作”的实训项目有机结合，进一步拓展了项目教学应用范围，利用电火花线切割加工的特点，分析迷你台钳项目中哪些部件适合用电火花线切割机床加工，以达到培养学生主动分析思考、动手实践、解决问题的能力。线切割项目式教学的具体实施如下：

2.1 电火花线切割加工原理以及电火花线切割机床结构

通过理论传授加工原理和机床结构，大致掌握后为了更有效的巩固知识，让学生对机床进行维护，了解线切割机床的机械部分、储丝筒、导向轮、工作台、走丝机构、丝架等各个部件的位置以及彼此之间的连接方式。

2.2 线切割机床穿丝

线切割加工是利用移动的电极丝作为电极，对工件进行脉冲火花放电，靠放电时局部瞬间产生的高温来除去工件材料，因此，断丝是切割机床常见的一个故障。[6]让学生掌握穿丝的技巧，并控制电极丝的松紧度，学会调整线切割的行程开关成为学生操作线切割机床必须要掌握的技能。

2.3 迷你台钳工艺分析及加工制造

利用电火花线切割加工的特点结合零件图进行工艺分析，分析迷你台钳项目中哪些部件适合用电火花线切割机床加工，图2 a为台钳底座，b为台钳固定端面，选择相应的编程方式并将零部件加工出来。

a 台钳底座 b 台钳固定端面

2.4 线切割编程及线切割机床的操作

掌握电火花线切割机床的编程特点，学会手工编程和自动编程；学会用R2V和CAXA线切割软件编程软件进行自动编程。让学生将测绘的图纸导入CAXA电火花线切割软件，输人切人方向，输人偏移量补偿量，输人穿丝点位置，最终生成零部件的代码。然后将夹具底部擦拭干净，置于工作台上的适当位置紧固，根据图纸的尺寸要求选择合适的工件，安装工件，找正并夹紧，最后将生成的代码导入线切割机床，将零部件的实体加工出来。让学生根据情况进行分组，选择合适的工件，安排好加工时间，按实习要求完成在线切割实训的内容，为后续迷你台钳加工赢得时间和效率。图3为加工出来的零部件（槽和孔为后续加工）。

3 结论

将电火花线切割与制作迷你台钳的实训项目有机结合，结合迷你台钳适合线切割加工的零件，分析图纸，通过加工让学生掌握电火花线切割的加工原理、机床结构，学会穿电极丝、手工和自动编程以及线切割机床的操作，并学会基于迷你台钳项目的全局考虑，包括加工工艺过程分析、加工时间的安排、加工技术经济性分析等。通过项目运行，培养学生独立分析问题的能力，激发学生的学习兴趣，将理论与实践相结合，提高学生的工程意识、工程素质和工程实践能力，推进学生创新思维和动手能力的提高，培养学生综合的工程素养。

资助项目：天津工业大学高等教育教学改革研究项目（编号：2016-2-58）

参考文献

[1] 何船.基于CDIO理念的机械设计制造及其自动化人才培养模式探究[J].黑龙江教育（高教研究与评估），2018（1）：76-77.

[2] 蒋启平，何舸.中德两国土木工程专业本科教育的比较与思考[J].高等建筑教育，2006.15（3）：17-22.

[3] 文颖，曾庆元.面向“卓越工程师”培养的土木工程专业毕业设计探讨与创新[J].长沙铁道学院学报：社会科学版，2012.13（3）：245-249.

[4] 石健，郭翠芳.应用型工科学生工程素养培养模式探索与研究[J].宁波工程学院学报，2016.28（4）：98-102.

[5] 吴鸣，熊光晶.以工程能力培养为导向的工程教育改革研究[J].理工高教研究，2010.29（3）：54-59.

[6] 杜春平，蘇庆勇.电火花线切割加工技术及常见问题分析[J].热加工工艺，2013.42（7）：209-211.