3.2 多轴加工技术的工业应用（教案）-《现代制造技术基础》同步精品课堂（苏教版·凤凰职教）

《现代制造技术基础》教案 课 题 模块3 多轴加工技术 单元2 多轴加工技术的工业应用 课 型 课 时 2 授课班级 授课时间 90 授课教师 教材分析 所选教材《现代制造技术基础》是职业学校机械专业新方案新课标创新实验教材，是江苏凤凰职业教育图书有限公司在江苏省教育科学研究院指导下，依据江苏省职业学校“学标、贯标、用标”的需要开发的。教材内容结合职业院校机械类学生应掌握的现代制造技术基本知识，紧扣新时代脉搏，充分挖掘思政元素，将立德树人根本任务贯穿于教材通篇，并与江苏省中职加工制造类专业技能教学标准及学业水平考试技能考纲相关联，突出知识传授与技能培养，将现代先进制造技术的基本知识与职业素养有机融入设置教学模块和单元，具体包含现代制造技术的发展、超高速加工技术、多轴加工技术、特种加工技术、增材制造技术、智能制造系统、其他先进制造技术、现代制造装备安全生产与电气基础认知8个模块。教学模块与教学单元根据学生认知规律和职业成长规律、现代制造技术的发展与分类进行设置，从而使教学内容合理序化，非常适合职业学校机械类专业使用。 学情分析 本课程主要面向中等职业教育，以培养技术技能人才为主要目标。而中等职业学校的学生普遍具有学习基础较为薄弱、缺乏学习自信心以及自控能力、自学能力较差，但动手能力较强等特点，一定程度上增加了课程教学的难度，应根据学情，以学生感兴趣的内容为切入点，选择合适的教学方法，激发学生的学习兴趣，提高学生的学习积极性。 学习目标 知识目标：清楚数控多轴加工技术的工业应用，了解多轴加工技术在航空航天和医疗器械制造中的典型应用。 能力目标：能够识别多轴加工解决的关键技术难题，并能够根据所学知识分析汽车、航空、医疗等不同工业领域对多轴加工技术的需求。 情感目标：通过本节知识学习，理解加工精度对航空安全、医疗可靠性的重要性，强化责任意识，认识技术创新对医疗进步等领域的推动作用。 学习重难点 重点：数控多轴加工技术的工业应用。 难点：汽车、航空、医疗等不同工业领域对多轴加工技术的需求。 教学方法 讲授法、启发式教学法、合作探究教学法、案例分析法等。 课前准备 教师准备：了解学情、创设情境，明确学习任务。 学生准备：确定分组、思考讨论，完成课前预习任务。 教学媒体 纸质版教学媒体：教材、配套习题 数字化教学媒体：多媒体，中国大学MOOC（慕课）等教学网站 教学过程 教学环节 教师活动设计 学生活动设计 设计意图 活动一： 创设情境 生成问题 观看视频：国产高端五轴数控机床，自主化率达85%，工业母机国产化替代提速 根据视频内容，分组讨论多轴加工技术的重要性及其使用领域。 观看视频，结合视频内容设置讨论任务 1.学生分组讨论，完成任务 2.小组代表发言（抢答形式，小组积分） 1.组织学生分组讨论学习，培养学生团队合作意识和沟通交流习惯。 2.积分制激发学生对本章内容学习的兴趣，调动学生的积极性。 活动二： 调动思维 探究新知 一、多轴加工技术的工业应用 (一)异形零部件及艺术品加工 五轴数控机床具有三个线性轴和两个旋转轴，刀具可以切削三轴机床和四轴机床无法切削的位置，尤其是对于一些非对称，且不在一个基准平面上的异型零部件，具有一次装夹、一次加工成型的优势，在异形零部件加工及艺术品的雕刻中应用广泛。 (二)模具制造领域应用 五轴数控机床能够进行负角度曲面和大尺寸复杂曲面的铣削加工，且刀轴矢量的自由控制可以避免球头立铣刀的静点切削，从而有效提高模具曲面的铣削效率和质量。五轴加工技术在模具制造中应用较广，如曲面、清角、深腔、空间角度孔等的加工。五轴加工技术能够解决模具中超高型芯和超深型腔等加工难题，尤其是汽车覆盖件等大型模具。当型腔和型芯的深度远大于刀具悬伸长度时，五轴数控机床能依靠刀轴矢量的自由控制，避开加工过程中的干涉位置，以较短的刀具悬伸长度，加工大于刀具长度几倍，甚至十几倍的型芯或型腔。 (三)汽车领域结构壳体及箱体加工 汽车壳体和箱体类零件在传统加工中工艺复杂，且由于零件中的孔较多，孔与孔之间具有位置公差。此外，一般箱体零件的每个面都有待加工内容，因此此类零件的加工一般需要制作专用夹具，对零件进行多工序加工，以满足批量和精度等要求。工序的分散和专用夹具的应用在一定程度上提高了生产成本，且增加了保证精度的难度。五轴数控机床的应用能够降低夹具的复杂性，通过简单的装夹方案，将工序集中，从而降低成本、提高加工精度。 (四)发动机领域叶轮及叶片加工 叶轮和叶片是涡轮增压器、航空发动机、船舶推进器等关键装置的核心零部件。叶片为空间自由曲面，精度和曲面质量要求较高，依靠传统加工方案无法生产加工。五轴数控机床能够控制刀轴空间姿态，通过同步加工使刀具上某一最佳切削位置始终参与加工，实现曲面跟随切削，极大地提高了整体叶轮的曲面精度和叶轮在使用中的工作效率。 1.了解学习目标和任务 2.教师提出问题，在老师的引导下，打开思路进行思考讨论 3.学生代表或个人表达观点（小组或个人积分） 1、组织学生回答问题，提高学生课堂参与度，使同学们通过思考加深印象。 2.讲解教学目标，让学生明确本节课的学习任务，让学习更有针对性和目标。 3.小组或个人积分形式，更能激发学生作为学习主体，参与学习的动机和团队合作意识的树立。 活动三： 调动思维 探究新知 二、多轴加工技术在航空航天制造中的典型应用 航空航天关键零部件的设计中包含着大量的流体力学、空气动力学、材料力学等相关理论，构成的曲面形状也相对复杂，加工精度与设计精度的一致性直接影响到其安全性和可靠性。多轴联动铣床对航空关键零部件加工具有关键优势。 五轴加工技术在航空、航天领域中有大量应用，从早期的复杂曲面零件加工，到结构件和连接件加工，应用越来越广。航空结构件变斜面整体加工效果的实现，需要机床五轴联动配合刀具侧刃进行切削，以保证曲面连续性和完整性。此外，结构件连接肋板和强度肋板的负角变侧壁，以及大深度型腔的加工，都需要五轴控制刀轴矢量角实现有效切削。 三、多轴加工技术在医疗器械制造中的典型应用 作为工业母机的数控机床是一切制造业的基础，随着社会进步与技术的不断创新，数控机床在医疗领域的运用也日渐宽广。目前，多轴联动数控机床加工的精密医疗器材零件，主要是骨科植入件(椎板钩、骨钢板、骨螺钉、膝关节等)，以及齿科植入件(种植体基台、义齿模型等)。当然还有心脏起搏器零件、血液透析器零件及医疗设备零件。 这些零件的特点是形状复杂、材料坚韧，而车铣复合七轴五联动加工中心正是加工此类零件的理想工艺装备 ，其关键则在于机床经两次装夹后可对小型精密零件进行第六面加工。 1.教师布置任务并引导学生分组探究。 2.结合课本知识思考并回答问题。（根据情况选择小组模式或个人模式，并进行小组或个人积分） 1.组织学生以个人或小组形式回答问题，提高学生课堂参与度，使同学们通过思考加深印象。 2. 个人或小组积分形式，激发学生的学习积极性和主动性。 活动四： 巩固练习 素质提升 根据分组情况，明确并分配任务： 1.以小组为单位进行知识抢答闯关 快速判正误： (1)五轴加工技术在模具制造中可解决超深型腔加工难题。 (2)汽车壳体类零件传统加工无需专用夹具。 (3)叶轮和叶片依靠传统加工方案即可生产。 (4)航空结构件变斜面加工需要五轴联动配合刀具侧刃切削。 (5)医疗领域的骨科植入件包括骨钢板、骨螺钉等。 (6)七轴五联动加工中心经两次装夹后可对小型精密零件进行第六面加工。 (7)五轴加工技术无法避免球头立铣刀的静点切削。 简答： (8)多轴加工技术在汽车领域针对壳体及箱体类零件，相比传统加工有哪些优势？ (9多轴加工技术在医疗器械制造中的主要加工的零件及加工适用的机床类型。 2.老师记分并点评，评出优胜小组 1.学生分组完成任务 2.以抢答形式进行知识闯关，小组积分 1.组织学生分组抢答，提高学生课堂参与度，强化知识应用，培养团队合作及集体意识。 2.积分制激发学生的学习积极性。 课堂小结 作业布置 1.课堂小结：本节课学习了多轴加工技术的工业应用，主要包括多轴加工技术常应用的工业领域，如异形零部件及艺术品加工，模具制造等，及其在航空航天制造与医疗器械制造中的典型应用；通过学习应清楚数控多轴加工技术的工业应用，了解多轴加工技术在航空航天和医疗器械制造中的典型应用，并能够识别多轴加工解决的关键技术难题，运用所学知识分析不同工业领域（如汽车、航空、医疗）对多轴加工技术的需求。 2.课后作业： 针对“模具超深型腔加工”“发动机叶轮曲面加工”“航空结构件负角侧壁加工” 三个典型难题，以小组为单位分析多轴加工技术通过何种原理解决这些难题，绘制简易原理示意图，并用文字详细阐释。 板书设计 3.2 多轴加工技术的工业应用 一、多轴加工技术的工业应用 异形零部件及艺术品加工，模具制造 汽车领域结构壳体及箱体加工，发动机领域叶轮及叶片加工 二、航空航天制造中的典型应用 多轴联动铣床，五轴加工技术 三、医疗器械制造中的典型应用 骨科植入件，齿科植入件，心脏起搏器零件、血液透析器零及医疗设备零件 教学反思 通过本节知识的学习，学生应清楚数控多轴加工技术的工业应用，了解多轴加工技术在航空航天和医疗器械制造中的典型应用，能够识别多轴加工解决的关键技术难题，并能够根据所学知识分析不同工业领域对多轴加工技术的需求；同时，帮助学生理解加工精度对航空安全、医疗可靠性的重要性，强化责任意识，使学生认识到技术创新对医疗进步等领域的推动作用。教学过程中，应针对学生特点，选择合适的教学方法，突出学生的主体地位，让学生全程参与整个教学过程，摆脱填鸭式灌输，引导学生主动思考，并多措并举激发学生学习的主动性和积极性，为后续知识的学习打下基础，帮助学生树立职业理想。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $