高职院校“hypermill产品编程”课程教学改革探析.pdf

第2 3卷第1 期2024年3月浙江工商职业技术学院学报Journal of Zhejiang Business Technology InstituteVol.23 No.1Mar.2024高职院校 hypermill产品编程”课程教学改革探析毛建冬郑子军肖国华（浙江工商职业技术学院，浙江宁波31 5 0 0 0）摘要：针对高职院校中模具设计与制造专业“hypermill产品编程 课程传统教学方法中存在的问题，可通过编写实用讲义、多方合作、完善刀路的双重验证和制定有效的评价体系等方法，对“hypermill产品编程 课程教学进行改革和实践。结果表明：学生实际数控加工中撞刀等问题出现的次数大幅减少，教学效果明显提升，学生参与有关hypermill软件的比赛人次也在逐步增加，有关hypermill 的教材也在稳步增加,总体来看，教学改革提升效果明显。关键词：hypermill；产品编程；模具设计与制造；教学改革中图分类号：G718.5Abstract:In response to the problems existing in the traditional teaching methods of the“Hypermill Product Pro-gramming course in the mold design and manufacturing major in higher vocational colleges,the teaching of the“Hypermill Product Programming course can be reformed and practiced through methods such as writing practicallecture notes,multi-party cooperation,improving the dual verification of cutting paths and developing effective e-valuation systems.The results show that the number of times students encounter problems such as tool collision inactual CNC machining has significantly decreased and the teaching effect has significantly improved.The numberof students participating in competitions related to Hypermill software is also gradually increasing and the numberof textbooks related to Hypermill is also steadily increasing.Overall,the improvement effect of teaching reform issignificant.Key words:hypermill;product programming;mold design and manufacturing;teaching reform在双教改革的大背景下，本文根据学校模具设计与制造专业“hypermill产品编程”课程教学中存在的问题,进行分析与论述，提出相应的对策并付诸教学实践，教学效果有显著提高。1课程特点模具设计与制造专业的“hypermill产品编程 课程是一门兼具理论性和实践性的课程,主要是学习数控编程类半自动的软件课程。该课程主要培养学生在产品加工工艺、工艺工装设计方面的实践能力。目前收稿日期：2 0 2 3-1 2-0 4基金项目：2 0 2 3年度浙江省教育厅一般科研项目“基于QSFP-DD高速光收发模块散热的关键技术研究及优化”（编号Y202351852），2 0 2 2 年度浙江工商职业技术学院科研项目（党建与思政专项）“高职院校思政课教学信息技术运用研究以浙江工商职业技术学院为例”（编号DJ2022Y05)阶段性研究成果。作者简介：毛建冬（1 9 9 0-），男，浙江衢州人，浙江工商职业技术学院机电工程学院助教，主要从事模具设计与制造方面研究；郑子军（1 9 7 6-），男，浙江宁波人，浙江工商职业技术学院机电工程学院教授，博士，主要从事模具设计与制造方面研究；肖国华（1 9 7 8-），男，湖南益阳人，浙江工商职业技术学院机电工程学院副教授，主要从事模具设计与制造方面研究。文献标识码：ATeaching Reform of Hypermill Product Programmingin Higher Vocational CollegesMAO Jian-dong ZHENG Zi-jun XIAO Guo-hua(Zhejiang Business Technology Institute,Ningbo 315000,China)2传统教学中存在的问题2.1学生不能深入理解软件工艺参数文章编号：1 6 7 1-9 5 6 5(2 0 2 4)0 1-0 7 1-0 3我国的半自动编程数控编程技术已经越来越普及和成熟，运用数控编程加工技术可以较好地完成模具形状繁复、形状多变、高准确度、多种类的零件。Hyper-mill的供应商是OPENMIND，是世界五大CAM供应商之一 2 。笔者所在学校开设的“hypermill 产品编程”课程旨在让学生掌握产品编程与工艺的基本知识和技能，为制造工艺的进一步拓展奠定基础。.71第2 3卷第1 期2024年3月在学校里，“hypermill产品编程”课程的授课教师通常是通过企业案例演示给学生上课，学生能掌握基础性的操作,但不太明白其中的工艺参数含义，更无法进行准确灵活地设置，所以很难理解 hyper-mill 编程的内容。笔者为此进行过调查,结果表明,学生无法深入理解工艺参数的原因很大程度上是因为hypermill软件工艺参数的名字与现有的主流数控编程软件名称存在很大差异。如hypermill上钻孔策略里有个参数为“穿透深度”,其含义与UG软件中的数控编程的“刀尖深度”是一致的，孔的深度+穿透深度=刀尖深度，学生第一次接触到是不懂的,用UG的刀尖深度来讲解就能明白了。虽然教材里有相关的参数解释，学生在课堂上经教师讲解后能掌握，但日常学习中要熟练掌握还是存在一定难度。2.2有关hypermill的教材偏少与其他CAM课程类相比,hypermill 相关的教材偏少。当前有关hypermill 的主流教材只有一本h y p e r m i l l 数控加工案例教程,可以作为本科院校和职业院校模具设计与制造专业、数控技术与应用专业等学习数控加工技术的教材 3。此教材的优点是在三轴加工的案例演示中有参数说明，不足之处在于五轴加工的案例较少且没有五轴加工的参数解释。对此，笔者调研后发现,原因在于hypermill软件的后处理偏封闭，对简单的三轴加工,hypermill的后处理都需要进行定制编写，更不用说更复杂的多轴加工了困。对使用者来说,相较于UG、p o w e r-mill、M a s t e r c a m 等软件，多了后处理编写这一步骤就非常不方便；对企业来说，尽管hypermill多轴编程的前处理能力确实强大,但适用hypermill 的数控机床价格是高于其他同类数控机床的,而且hyper-mill 后处理需要专门定制,更是增加了成本,相形之下，企业更愿意采购适用其他软件平台的数控机床，市场份额小了，相应的教材自然就很少。2.3刀路缺少综合验证几乎所有的NC数控编程软件都有内部模拟或者内部机床模拟的功能，学生在生成刀具轨迹之后，会选择这个功能去模拟。但教学过程中，在形成刀路后经过简单的内部模拟后，没有出现错误提示学生就会认为没有问题了，但实际去机床加工的时候，却经常会出现撞刀、刀杆长度不够等问题。这是由于学生并不清楚真正的多轴数控机床加工时的刀具安装，进行模拟软件操作时对刀具设置只是简单地建立模型，并没有考虑刀柄、刀杆等实际问题。2.4教学评价系统缺乏有效性传统的“hypermill产品编程”课程评价方式和其他数控编程考核没有明显区别，都是平时占60%，期末占40%，难以考查学生运用理论知识分Vol.23 No.1毛建冬郑子军肖国华：高职院校“hypermill产品编程”课程教学改革探析Mar.2024析并解决实际问题的能力。期末考试通常是上交作品或者上机测试。这样的考核评价，学生获得的分数普遍不高，学习兴趣不高，也缺少严谨执着的态度 5 ,很少能做到理论联系实践地解决类似问题。3课程教学改革措施随着数控技术的不断发展，数控加工中心的应用越来越广泛，企业对数控加工的加工效率和质量要求越来越高，hypermill供应商在宣传软件产品和提升影响力上也在不断调整思路，近年来市场份额也在快速提高，所以传统的“hypermill产品编程 课程教学无法跟上当前的要求和趋势，应进行改革。3.1编写实用讲义针对学生不能理解hypermill软件工艺参数的问题，可采取编写实用的讲义作为教材补充的措施。讲义编写原则有两条：通俗易懂，用学生能听懂看懂的文字表达；凡是涉及到参数设置的,统一分成两列内容，一列是hypermill 本身的参数名称以及相应解释，另一列是UG同样含义的参数名称以及相应解释。编写的讲义内容可分为五个部分：基本设置；工单列表和工单使用;后处理讲解；三轴铣削加工案例；多轴铣削加工案例。其中第三部分可以直接将定制做好的三轴和多轴的两种后处理文件发给学生,以此为模板来解决类似的问题；第四部分和第五部分中可以穿入能用到相关参数的但形状较为简单的案例图示。3.2多方合作，提高影响力针对有关教材少的问题,学校可以与hypermill供应商、机械数控加工行业的企业三方合作，进行相应的调整。一是鼓励师生多参加 hypermill 作为大赛CAM软件的、有影响力的大赛,提升多轴编程方面的技能。二是可签约hypermill软件授权培训认证中心。hypermill 供应商目前正在推广软件，也欢迎高校和他们签约软件授权培训认证。在实际授课中的实操环节,可以让他们对学生进行操作指导和讲解，为学生熟悉掌握多轴加工等高技能发挥作用。三是可以帮助hypermill 供应商在校企合作的企业中推广软件。适用Hypermill的五轴数控机床目前售价不断降低，对于多轴加工的零件编程前处理，hypermill确实有独特优势，且相比其他同类软件加工出来的复杂形状的零件，hypermill不仅加工质量更高，而且加工效率更快。学校可以帮助hypermill供应商在校企合作的企业中推广这款软件，以达成学生、企业、学校和hypermill供应商四方共赢的局面。四是产教融合，共同提升学生编程加工的综合素质。以笔者所在学校为例,其所在地域的模具产业行业拥有非常多的中等规模的模具企业，数控编程加工的业务在这些企业中占比较大，学校的模具设计与制造专业也是依托于此而进行布局的。学校可以72第2 3卷第1 期2024年3月与这些企业合作，以现代学徒制的形式让学生在企业里实践，一边学习理论，一边进行实践锻炼，共同提高学生编程加工的综合素质。五是开设 hypermill软件培训班。以学校为平台，开设培训班。培训班以“hypermill产品编程”课程为基础,聘任hypermill 软件应用经验丰富的资深教师为讲师，邀请在数控编程与加工行业有一定影响力的企业中的数控编程加工技术人才来上课，通过“hypermill产品编程”课程的讲授和实际hypermilll 软件操作来增加 hyper-mill在行业的影响力。3.3完善刀路双重验证“hypermill数控加工案例教程 的教材中,每一个案例的最后验证环节只简单地写了一句计算刀路、仿真结果，根据整本教材的布局和配图可知，模拟用的是软件自带的模拟功能，但这种模拟都是简单模拟,无法判断生成的刀路是否合理或正确。“数控多轴编程与加工一一hypermill 案例实战篇的教材甚至根本没有模拟的这个步骤。像这种没有验证过刀路，直接导出NC文件到数控机床加工的话，轻则撞刀，损坏机床，重则有人身安全风险，所以在后续教学中需要完善刀路的双重验证。也就是说，生成刀路之后，要在软件里准确地模拟并验证刀路运行情况，再导出NC文件导到数控机床实际加工验证。或可选择数控加工行业中流行的VERICUT软件作为hypermill的后处理软件，只模拟NC程序验证。因此，后续教学的验证环节可以设计为：利用hypermill 对不同产品进行半自动编程一计算生成刀路一利用VERICUT软件对NC程序验证一导出NC文件一导人数控机床实际加工，有了刀路的双重验证，不仅极大地降低了风险，而且还提高了加工效率，同时也让学生树立了安全意识。3.4制定有效的评价体系课程考核评价设计为形成性评价和终结性评价，比例仍然是6 0%和40%。可参考目前被证明有效的任务教学法。整个学期就设计两个任务，每个任务给定一套不完整的模具，同时创造任务情景。形成性评价可由上述两个大任务组成，每个任务又可以分为三部分：任务完成度、知识技能运用和学习态度，比例可赋予40%、40%和2 0%。总结性评价可设计为给定一个形状比平时稍复杂的零件，根据零件形状利用hypermill软件编程然后去数控机床实际制造出来，原材料由学校赞助提供。授课教师和企业的模具专家对产品进行形成性评价：授课教师评价考核任务完成度和学习态度两个部分，教学工厂模具专家评价考核知识技能的运用。终结性评价是由授课教师和模具专家对学生提交的实物进行测量，评价考核各占5 0%。Vol.23 No.1浙江工商职业技术学院学报Mar.20244教学改革的效果为了验证教学改革的效果,在同一年由同一授课教师给同样是“3+2 生源的两个大一新生班级上课,每个班人数都在40 人左右，每学年中都只上一个学期的 hypermill产品编程 课程,前提是这个两班级进校时的各方面学习水平基本一致，假设两个班为A班和B班,减少变量带来的影响,然后A班是按之前“3+2”的人才培养方案的教学方式去上课；B班按新的教学改革教学方式去上课，最后学期结束后对这两个班都按教学改革之后的新的教学评价体系去评分。然后从2021-2023年连续三年跟踪调查，统计每个班的撞刀次数、教学评价总分和参加有关hypermill软件的技能大赛次数,并在当当网上统计这三年以来有关hyper-mill的教材数量,统计结果表明：(1)刀路验证效果明显改善。连续三年A班与B班对比,2 0 2 1 年A1班撞刀累计次数是8 7 次，B1班撞刀累计次数是45 次；2022年A1班撞刀累计次数是8 3次,B1班撞刀累计次数是38 次；2 0 2 3年A1班撞刀累计次数是8 5 次，B1班撞刀累计次数是41 次。数据说明，刀路双重验证有实际效果,降低了安全隐患。(2)教学效果提升明显。2021年A1班教学评价平均分是6 5.8 2 分,B1班教学评价平均分是8 2.1 4分；2 0 2 2 年A2班教学评价平均分是6 6.38 分，B2班教学评价平均分是8 4.37 分；2 0 2 3年A3班教学评价平均分是6 2.5 9 分，B3班教学评价平均分是8 5.42 分，教学效果提升明显。(3)学生参与比赛人次逐步增加。笔者所在学校有关hypermill 的大赛人次由2 0 2 1 年的4人到2 0 2 2 年的1 2 人，再到2023年的2 1 人，每年参加人数都在逐年上升,hyper-mill 的隐形的影响力也在提升。同时，累计教材数量在逐年增加，从2 0 2 1 年到2 0 2 3年，每年教材数量以同比1 0 0%的比例在快速增加，也间接说明了教学改革的措施起到了作用。参考文献：1王燕平,孙晓丹.数控加工技术在机械模具制造中的运用分析.时代汽车,2 0 2 3,(1 3)：1 2 1-1 2 3.2OPEN MIND：用于模具制造业的hyperMILLCAM更具竞争力.今日制造与升级,2 0 1 9,(11):52-53.3易守华.hypermill数控加工案例教程 M北京：北京理工大学出版社，2 0 2 1.4戴少鹏基于PowerMill的北京精雕五轴机艺术精雕的研究与实践J甘肃科技,2 0 2 2,38(6)：26-28.5周智敏.多轴编程技术课程思政教学改革与实践).模具制造,2 0 2 3,2 3(1 1):41-43.【责任编辑：黄素华】73