数控加工技术岗位论文

数控加工技术岗位论文（精选9篇）

数控加工技术岗位论文 篇1

摘要：职业院校的数控技术应用专业,已经建设了近二十年,通过深入调研,了解机械制造企业人才状况,细致分析任职岗位群,掌握企业未来数控人才需求,为学院深入开展教学改革提供了可靠依据。

关键词：数控技术,应用型人才,调研,岗位群

0 引言

职业院校的工科专业,自上世纪九十年代初设置数控加工技术专业以来,业已为我国制造业生产一线培养了几十万应用型人才。他们以自己的知识和技能,为我国制造业的发展和国民经济持续增长作出了重大贡献。随着我国生产技术的发展,职业院校设置了近二十年的数控专业,是否尚能满足社会需求,数控专业改革与发展的路在何方,已经成为职业院校数控专业建设的大事。为此,包头职业技术学院数控技术专业于近年对许多企业开展了人才需求调研并深入分析了毕业生的任职岗位群,以为深入开展教学改革提供依据。

1 调研的企业情况

2009年至2010年,我院曾分别对20余家机械制造企业走访调查研究和向50余家企业发出书面调查,共收回问卷31份。

调查地域主要分布在包头及周边地区及长三角地区,即包头地区企业36家,山东省企业5家,长三角地区企业6家(其中包括与我院联合办学的浙江省余姚市企业),北京地区企业2家,安徽1家,重庆1家。其中重点是我院毕业生集中的兵工企业。

所调研的51家企业性质及所占的比例,见表1。

2 企业数控人才状况

2.1 人才来源

见图1所示。

图1表明,直接从院校毕业生中招聘,是企业现有数控应用型人才的主要来源。但因其工艺经验较差,有的难以适应企业生产的需要。近二十年来,企业根据自身生产的需要,往往选派在职职工进行职业针对性很强的岗位培训,其中有的依托院校订单培养,有的依靠企业自身力量就地培养。只有很少的一部分从社会招聘,其中主要是转岗人员。

2.2 学历层次

见图2所示。

图2中研究生及本科学历数控人才,多分布在企业的设计部门及管理科室。高职高专毕业生多分布在生产第一线。有相当一部分高职毕业生及中职技工学校毕业生从事数控机床操作。

图2所示的人才的学历层次显然不符合正态分布,低端的人才比例仍是较大,这表明企业不仅要积极开展在岗(或脱岗)职业培训,还应招聘更多的中、高学历层次的人才充实到生产一线。

2.3 技术职称分布

见表2所示。

从表2中可以看出,大多数企业数控人才的职称状况仍不合理,技术水平偏低。生产一线的高级工、技师及高级技师偏少,缺乏高技能型人才。

2.4 主要任职岗位(括号内为近期需求比例)

见图3所示。

图3表明,现有及近期职业院校毕业生的就业岗位,第一是机床操作,第二是综合岗位(技术工作、管理工作等),第三是数控编程,第四是数控维护。

3 未来数控应用型人才需求预测

3.1 高职毕业生的主要任职岗位群

见表3所示。

3.2 数控加工职业岗位分析

3.2.1 数控机床操作

是指在数控机床(或加工中心)工作地,使用机床执行零件工艺规程(如工艺卡片)直接加工各种工件,并能从事机床的日常维护保养等工作。调研显示,此类人员是数控加工生产第一线的主力。

3.2.2 数控工艺与编程

是指按所要加工的零件设计工艺规程和加工程序编制工艺卡片,用于指导实地加工。要求具备手工编程和运用CAD/CAM技术自动编程的能力。

3.2.3 数控机床维修

是指能够对数控机床进行调试,随时排除故障,保证机床正常运转,保持机床精度,延长机床使用寿命等项工作。

3.2.4 生产技术与管理

是指在生产一线从事技术实施与保证(工艺技术员)、技术工作管理、质量检验、生产调度及车间行政管理等工作。

3.3 数控技术人才需求展望

3.3.1

随着我国经济的迅速增长,中国成为了“世界工厂”,机械制造业也进入了一个蓬勃发展的新时期。以包头市为例,自治区要求尽快建成内蒙古中西部地区的装备制造基地,以机械制造为主的产业园区已初具规模,至2013年产值将突破1000亿元。这必然对掌握现代制造技术的技能型人才形成巨大的需求。

3.3.2

在已有的大、中型和新兴的机械制造企业中,生产技术均已趋向现代化,金属切削机床的数控率已由本世纪初期不足2%,迅速提升10%以上。2005年我国数控机床的年产量已经突破3万台因此,在相当长的时期,我国对数控人才仍有很大的需求。

3.3.3

自从2003年2月教育部等六部委要求职业院校,实施制造业和现代服务业技术技能型紧缺人才培养工程以来,数控技术技能型紧缺人才的需求已经得到缓解。但是,我国机械制造队伍的整体素质,仍处在较低阶段,特别是高技能型人才还是严重短缺,数控机床操作工每年均有几万人的缺口。这种情况,成为职业院校不可推卸的责任。

4 调研后的启示

4.1

我国的数控加工技术,经过近二十年的发展,已近具备了相当的规模和水平,人才的需求已不如二十世纪九十年代那样强烈,数控加工技术人才的培养,应该稳定在一定的规模。

4.2

目前职业院校培养的人才规格,与企业生产一线的需求尚有一定的矛盾,显示教学计划制定没有认真开展职业分析,教学的职业针对性较差。

4.3

多数职业院校的数控技术应用专业,其人才培养规模兼顾数控加工工艺与数控机床维修,但后者只有四、五十的学时的课程,名不符实,很难同时满足这两方面的教学要求。数控加工技术是以普通机械加工(即切削加工)为基础的,但教学计划中只有一门百十学时左右的《机械制造技术》综合课,致使机械制造工艺,金属切削原理,金属切削刀具等方面的基础知识较差,从而严重地削弱了学生的工艺技术能力。

4.4

毕业生的技能不足和上岗适应期较长表明,职业院校一直强调的加强实践教学,收效仍不显著,工学结合,顶岗实习未能达到应有的效果。如何切实加强学生的操作技能,仍是相当长时期职业院校教学改革的巨大课题!

4.5

数控机床十分昂贵,职业院校在花费巨资建设的校内实践教学基地,一般都具有相当规模。如何充分发挥其功能,特别是建成生产性的实训基地,尚是任重。

参考文献

[1]李善术.数控技术的发展及对人才的需求[J].机械职业教育,2002年第1期(第192期).

[2]机械工业教育发展中心华中科技大学国家数控系统工程技术研究中心.关于数控人才需求与数控职业教育教学改革的调研报告[J].中国职业教育,2004,17.

[3]彭欧宏.数控技术的教学改革及对人才的需求[J].机械职业教育,2004(04).

数控加工技术岗位论文 篇2

1、操作者必须通过专门培训，并熟悉本机床的有关性能。

2、实行交接班制度的设备，开机前必须先查阅交接班。

3、检查刀库内刀具是否牢固。

4、检查机械手是否在等待位置。

5、若在程序运行中停机，必须先选择单段，待各轴运行停止后，方可进行停机操作。

6、设备开机状态下，操作者不得擅自离开工作岗位。

7、若设备出现异常情况，应立即按下急停按钮，检查并排除故障。

8、若有不影响零件加工的异声、异振等情况，应及时反映给维修人员。

9、操作者要看护好设备，不得让无关人员触碰操作按钮。

10、设备严禁超负荷使用。

11、实行交接班制度的设备，每班必须做好交接班记录。

数控加工技术岗位论文 篇3

关键词：岗位能力,高职,数控技术,人才培养方案

专业人才培养方案是人才培养目标、培养过程和培养方式的总体设计, 是组织教学过程、安排教学任务、确定教学编制的基本依据。专业人才培养方案的质量是保证人才培养质量的前提。

专业人才培养方案制定思路

在制定数控技术人才培养方案时, 我们要弄清以下几个问题: (1) 本专业面向哪些企业和哪些行业? (2) 岗位 (岗位群) 有哪些?岗位工作任务具体是什么? (3) 工作任务要求什么样的职业能力和职业素质? (4) 哪些职业能力是岗位群共需的能力?哪些是特定岗位独需的能力? (5) 对应这些能力开设哪些课程? (6) 这些课程的内容, 具体的知识点是什么?具体的实训项目有什么? (7) 传授这些知识, 培养这些能力, 采取什么样的教学方法? (8) 需要什么师资条件和实训条件? (9) 专业建设 (阶段) 经费预算是多少?经费能否到位? (10) 怎样评价论证专业人才培养方案?

人才培养方案制定思路:采用倒推法, 即从专业技术应用能力出发, 演绎出知识、能力、素质结构, 直至教学计划、教学大纲。

制定专业人才培养方案的工作流程

专业建设小组确定 (1) 学习动员。召开专业人才培养方案制定工作专题会议, 认识培养方案的重要性, 明确工作任务, 学习有关高职高专人才培养工作文件精神, 培训职教课程开发理论和培养方案制定工作方法, 强调培养方案制定应注意的问题。 (2) 组织分工。学校负责人担任组长, 部署任务, 协调工作, 解决困难, 领导培养方案制定工作;数控行业专家和系主任担任副组长, 把握专业定位, 指导培养方案制定;专业负责人担任秘书, 负责培养方案制定和实施的具体工作;企业技术骨干和学校教学骨干作为组员参与培养方案的制定。

专业调查 (1) 调研目的。调查数控技术专业所对应产业的发展趋势、人才结构与需求状况以及高职院校该专业教学现状, 找准专业在区域经济和行业发展中的位置。 (2) 调研内容。根据数控技术专业特点设计专业调查表, 通过走访数控企业、咨询数控技术专业指导委员会、跟踪数控专业毕业生就业等调查方式, 对江西等地区数控技术人才需求情况, 岗位设置, 具体的工作任务, 岗位知识、能力、素质要求, 职业资格证书, 性别要求等方面进行广泛深入的调研。数控技术专业职业岗位分析见下页表1。 (3) 调查结果汇总分析。对调查结果进行整理提炼, 形成专业人才需求与专业方案制定调研报告。

培养模式确定紧密联系数控企业, 积极推行订单培养, 探索工学交替、任务驱动、项目导向、顶岗实习等教学模式。注重教学过程的实践性、开放性、职业性;抓住实验、实训、实习三个关键环节;保证生产性实训、校外顶岗实习比例。

培养目标确定培养目标即就业层次, 从专业人才服务的地域范围、行业领域、工作岗位、岗位的性质等方面定位。目标定位要考虑以下几点: (1) 根据学生的层次和素质定位。一方面, 要与中职有区别, 不能当中专生培养;另一方面, 要与普通高等本科教育相区别, 不能当成本科生培养, 更不能搞成本科的压缩。 (2) 根据职业定位。高职学生姓“职”, 是职业型的人才, 不是研究型的人才, 可以培养其从事发明创造、技术革新、设计, 但不要培养他们从事研究工作。 (3) 根据学校的情况定位。根据学校的现有条件和将来能建设的条件, 不要定得太高, 注重“双基” (基本技能、基本理论) , 企业需要的是“双基”, 看重的是学生的能力。 (4) 根据特色定位。确定专业特色, 根据要突出的特色确定计划。专业定位时, 全体专业教师需认真反复研讨, 分析本专业到底要培养什么样的人;结合学校的师资、实训条件、专业发展规划等能培养什么职业能力, 能不能达到培养目标。

职业岗位能力分析 (1) 分析目的。掌握具体的岗位工作内容, 以及完成该任务需要的职业能力和知识。 (2) 分析要求。把本专业所涉及的职业活动分解成若干相对独立的任务领域, 再对任务领域进行分析, 获得每个任务领域的具体岗位工作任务, 并对完成任务应掌握的职业能力做出较为详细的描述。组织企业、行业专家对数控技术专业所涉及的任务领域、工作任务、职业能力进行分析。详见表2。

人才培养规格确定人才培养规格主要包含知识、能力、素质三方面。完成岗位工作任务所需的能力、知识及应具备的基本素质, 就是人才培养规格要确定的知识、能力、素质。根据专业调研和职业标准, 数控技术专业人才培养规格见下页表3。

课程体系构建课程和教学内容体系构建的总体思路是以职业生涯为目标, 以职业能力为基础, 以工作结构为框架, 以工作过程为主线, 以工作实践为起点, 以教学内容整合为目标。 (1) 基本素质与能力课设置。基本素质与能力课是培养高职生应具备的基本素质与能力的课程, 坚持“育人为本, 德育为先, 促进学生全面发展”的原则。必修课以思想政治课、基本能力课 (英语、计算机、应用文、体育等) 、职业生涯指导等课程为主;选修课主要是为拓展学生知识面、发挥学生个性而开设的课程, 可分为科技知识类、人文知识类、经济管理类、艺术修养类、国防知识类等。 (2) 职业素质与能力课设置遵循有利于学生职业能力的培养和有利于教学的原则。必修专业课程的主体部分按照工作任务分析结果进行设置。工作任务与专业课程并不要求一一对应, 先将能单独成为一门课程的任务挑选出来, 然后再将其他工作任务整合成若干课程。整合的要求是根据工作相关性而不是知识相关性, 并同时遵循相关性和同级性两个原则。专业必修课程应实现理论与实践一体化、课堂与实习地点一体化, 强调“教、学、做”为一体的教学模式。专业选修课主要是为专业拓展、或专门化方向、或为企业订单而设置的课程, 可以考虑设置模块课程, 不是任选课, 应是限选课, 不应让学生随意盲目选择。通用技能课主要在第一学年第一、第二学期完成, 专业技能课除毕业设计或毕业实习外主要在第二学年第一、第二学期完成, 专业选修课和毕业设计主要设在第三学年第一学期。每门课程不一定要开一学期, 可集中一段时间上, 以便集中安排实训教学, 教师也可集中时间下企业实践和培训进修。

人才培养方案起草、修改、定稿完成以上工作后, 按照规定的格式和要求起草培养方案。培养方案草稿完成后, 组织数控行业专家和数控技术专业指导委员会成员进行论证和提出修改意见, 并召开学校教学委员会会议进行专题研讨。根据意见和建议, 对培养方案进行必要的修改, 经过若干次论证修改后再定稿。培养方案内容主要包含课程体系及教学进度表、课程结构说明表等。数控技术专业学年时间分配见表4, 实践活动进程及时间分配见表5。

人才培养方案解读培养方案定稿后专业负责人对专业教研室全体人员解读, 重点讲解几个为什么:培养方案为什么是这样?为什么要开这门课?开这门课有什么作用?培养学生什么能力?这门课为什么只开这么多课时?这门课讲些什么?怎么教?

参考文献

[1]王中林.高职激光加工技术专业人才培养方案设计[J].职业技术教育, 2010 (20) :5-8.

[2]刘仕昌, 李智鹏.高职模具设计与制造专业课程设置的探索与实践[J].装备制造技术, 2011 (8) :235-237.

[3]谢广山.职业领域型专业人才培养方案设计的思路与方法[J].三门峡职业技术学院学报, 2012 (3) :36-38.

生产加工岗位职责范本 篇4

2.对加工操作费率负责，合理高效控制加工成本;

3.对加工作业时效负责，保证加工完成及时率;

4.生产加工标准的执行，新品操作方式培训，部门新员工培训;

5.提高加工质量，有效控制生产损耗;

6.了解熟悉加工相关系统知识，能够对异常问题进行处理反馈;

7.总结加工经验，提出加工流程、工具、布局等优化建议;

数控加工技术岗位论文 篇5

加入WTO后, 我国正在逐步向“世界制造中心”转变, 制造业已成为我国民经济的支柱产业。而机械加工技术作为机械制造中的关键技术, 是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础, 是关系的国家战略地位和体现国立水平的重要标志, 目前已成为制造业中提高产品质量和劳动生产率必不可少的重要手段。专家们指出, 21世纪机械制造业的竞争, 其实质是机械加工技术的竞争。但目前我国机械加工技术人才短缺情况严重, 培养满足企业需求的高素质数控人才已成为当务之急。

1.1 机械加工技术人才的需求分析

为了了解机械制造企业对机械加工技术人才的需求情况, 我们对宿迁及周边地区机加工专业人才需求情况进行了调查, 通过对机械制造企业的调研分析得出, 企业对机械加工技术人才的需求有以下三个层次, 所需掌握的知识及能力结构也各不相同。

1.1.1 蓝领层。

“蓝领层”机械加工技术人才是指在生产岗位上承担数控机床的具体操作及日常简单维护工作的技术工人, 这类人员在企业机械加工技术岗位中占70%, 是目前需求量最大的机械加工技术人才。所需知识与能力结构包括:掌握机床结构的基本知识和机械加工与数控加工的工艺知识, 具备机床的操作、日常维护和手工编程的能力, 了解数控加工的自动编程。这类机械加工技术人才可通过中等职业教育来培养, 企业也可依靠自身力量从普通机床操作工中培养。

1.1.2 灰领层。

“灰领层”机械加工技术人才是指在生产岗位上承担编程的工艺人员和机床的维护、维修人员, 这类人员在企业机械加工技术岗位中占25%, 其中编程工艺人员占12%, 机床维护、维修人员占13%.所需知识与能力结构包括:编程工艺员。掌握机加工工艺专业知识和一定的模具制造基础知识, 具备机床的操作、日常维护和编程的能力, 能运用至少一种CAD/CAM软件进行三维造型和自动编程。此人员在模具行业尤其受欢迎, 待遇也较高。机床维护、维修人员。掌握数控系统的特点、接口技术、PLC、参数设置和机电联调知识。具备机床的操作、手工编程及机床的机械和电气的调试和维护维修能力。此类人员专业知识与技能要求较高, 可通过本科或高等职业教育作基础培训后, 再经企业大量实际工作经验积累而不断提高。

1.1.3 金领层。

“金领层”机械加工技术人才具备并精通机床操作、工艺编程和机床维护维修所需要的综合知识, 并在实际工作中积累了大量的实际经验, 知识面很广。精通机床的机械结构设计和电气系统的电气设计, 掌握机床的机电联调。能自行完成系统的选型, 机床的安装、调试、维修和精度优化。能独立完成机床的数控化改造。能担任企业的技术负责人或机床厂机床产品开发的机电设计主管, 这类人员在企业机械加工技术岗位中占5%。

不同类型的企业, 对于上述三个层次的机械加工技术人才有不同的要求。国有大中型企业管理架构比较细化, 对人才在安排和要求上均按研发、工艺编程、操作、维修等方面进行明确分工。而大量个体、私营、合资企业和外资企业, 人员编制比较精干, 各技术岗位人员数量相对较少, 所以需要既精通加工工艺、编程, 又能熟练操作机床, 同时对机床的维护维修有一定基础的复合型机械加工技术人才。

1.2 人才招聘渠道分析

企业招聘人才的渠道主要有三种形式:直接从学校招收毕业生;依靠企业自身力量培养在职人员; (3) 从社会上招聘有经验的从业人员。具体情况见表1。

1.3 机械加工技术在职人员进修需求分析

随着我国机床数控化率的不断增加以及高档数控设备的不断普及, 企业都越来越重视在职人员的进修培训。

2010-2012年, 江苏省宿迁中等专业学校对宿迁经济开发区各规模企业的机械加工技术骨干进行了专业培训, 具体情况见表2-表5。

从表2-表5可以看出, 在参加培训的人员中, 从技术等级分布情况看, 以中、高级操作人员居多, 占全部培训人员总数的75%以上;从工种分布情况看, 数控车工和加工中心操作工占70%以上;从年龄分布情况看, 40岁以下人员占90%以上;从学历分布情况看, 近36%的人员为高职高专生。

1.4 对我校毕业生就业岗位的调研

通过对我校近三年毕业生在企业工作岗位的调研发现, 刚毕业的学生60%左右分配在大型企业, 主要工作是操作机床;30%的学生分配在中小企业, 他们既从事编程工作又从事机床操作工作;另外还有10%左右的学生从事零件检测、绘图等工作。一部分毕业生在工作1-2年后, 便被企业提拨为车间班组长或调度员, 还有一部分毕业生在工作2-3年后, 从事工艺员工作, 另外还有少部分毕业生从事机床维修工作。

2 机械加工技术职业能力的分析

在对机械加工专业典型工作任务进行分析的基础上, 进一步分析技术人员或工人完成典型工作任务必须具备的职业能力。通过归纳, 形成机械加工专业的职业能力一览表, 见表6。

3 结束语

数控加工技术岗位论文 篇6

关键词：校企合作,企业课堂

齐齐哈尔市职业教育中心学校始建于1967年, 是首批国家级重点职业高中。开设四大门类20余个专业。其中, 数控技术应用专业是国家中等建设专业。近年来, 为了解决数控专业学生只能在课堂学理论, 实习室学技术, 专业技能训练不能与市场专业岗位接轨的问题, 学校与齐齐哈尔市高新技术企业红旭达科技有限公司校企合作共建数控专业实习实训基地, 开办了“企业课堂”。

齐齐哈尔红旭达科技有限公司, 主要生产经营智能机器人、焊接机器及焊接辅机, 数控生产设备先进, 生产操作自动化程度高, 是数控专业学生实习实训的难得环境。2011年11月, 学校与该企业签定校企合作协议, 举办了“校企合作实训基地赠牌仪式暨数控技术应用专业企业课堂开班式”, 开启了学校与企业的深度融合。

一、校企深度合作的目标

采取校企合作、共建、共享、共用、共管等方式, 建设数控技术专业校外实训基地, 在实训基地开办“企业课堂”, 以满足社会对数控技术应用专业技能型人才培养需要为目标;探索科学有效的校企合作管理运行机制;开展与岗位对接的实习实训, 帮助学生实现优质就业。

二、校企合作的建设模式

1. 设备资源共享, 实现学生与生产环境的对接。

红旭达企业拥有数控设备VMC850B加工中心、VMC850P加工中心和数控车床CK-A6150/1500、线切割等设备40余台套, 学校投入普车、铣、磨、钻床等40余台套, 作为企业生产和学生对接行业岗位进行实习实训的共享设备资源, 企业将部分设备投入到学校的实训室, 学校将部分设备交流给企业, 设备资源共享, 不仅很好的解决了学生实训设备不足和落后的现状, 又使学生能够身临其境的进入生产环境, 与数控就业岗位无缝对接。学生走进企业走上岗位真刀真枪的训练, 使学生的实际操作技能得到了很好的提升。实习结束后组织双选, 双选成功者留下直接就业, 不愿意留下的学校统一安置就业。实现了学生与就业行业与岗位的很好对接。

近几年, 学校数控技术应用专业毕业生服务经济建设, 为振兴民族制造业发挥了很好作用。几年来, 学校400余名数控技术应用专业毕业生受到社会普遍欢迎, 就业区域以本市为主, 辐射全国发达地区。

2. 课程设置共商, 实现教材与生产实际相对接。

教师深入企业。有计划安排数控技术应用专业14名教师深入企业开展调研与实践活动。每年调研企业不少于3家, 青年教师深入红旭达企业实践每年不少于2个月。教师深入企业实践主要进行:现场考察, 了解生产组织方式、工艺流程、产业发展趋势等基本情况;上岗演练, 熟悉相关岗位 (工种) 职责、操作规范、用人标准及管理制度等具体内容;参与产品开发、技术改造, 学习所教专业在生产实践中应用的新知识、新技能、新工艺、新方法;形成调研报告4份, 明确了企业岗位技术领域的任职要求, 制定教学标准。

改革课程体系。通过教师深入企业调研、实践, 发现原有教材内容多、理论性知识所占比重较大, 实践内容较少, 内容相对陈旧, 不足以满足学生掌握专业的新动态, 行业的前沿技术, 企业的最新理念。学校成立课改小组, 邀请了行业专家、红旭达技术人员及一线骨干教师, 根据拟定的人才培养方案, 编写数控技术应用专业校本教材, 进行课程和教学改革, 11年以来, 在整个示范校建设历程中, 边实践边修改, 不断完善几经论证, 先后三次再版, 形成了现在的第四版教材。

新版教材特点:打破了学科体系, 突出了“项目引领、任务驱动”的课改要求, 构建了“刚柔并举, 产学结合”的人才培养模式, 即:以企业产品生产过程中岗位的“刚性”需求为培养目标, 以企业产品的生产工艺和工作评价标准为依据, 针对职业岗位技术领域的任职要求, 制定教学标准, 强调教学活动中的“产”与“学”, 让学生在学中干, 干中学。新教材的使用, 得到了全体专业教师的支持, 受到了学生的欢迎, 得到了企业的认可。是我校示范校建设中的大工程和重要项目改革, 收到了较好效果。齐齐哈尔市区兄弟学校多次来校学习、取经、借鉴, 在人才培养模式改革中发挥了区域的示范引领作用。

3. 教、学、做合一, 实现学生与工作岗位的对接。

齐齐哈尔红旭达科技有限公司的数控生产设备和数量在齐齐哈尔地区属领先地位, 加工产品具有多样性和多变性, 技术含量较高, 很适合学生学习和训练。学生在企业课堂实习实训期间, 日常工作由企业负责一切按员工管理。让学生感受从学生到准员工身份的变化, 从校园到企业车间的变化, 从课堂到生产环境的变化, 从模拟操作到实际生产的变化等, 这些变化极大的激发了学生的学习热情。岗位工作任务的要求, 师傅的示范、教师的指导都让学生的学习变得生动。两年来, 学生在企业课堂能接触到50多种较复杂工件的加工生产, 加工工件8000余件, 学生的实操技能水平明显提高。

数控专业学生参加市、省、国家级大赛连年取得好成绩。10年来15名学生获省级一、二、三等奖, 2名学生获国家级奖项。数控专业学生高考成绩也佳讯频传, 连续三年升学率98%, 升本率75%。

4. 教育管理共担, 实现学生与市场价值理念的对接。

自2011年11月1日通过“企业课堂”的形式, 组织首批数控技术应用专业的30余名学生, 到“红旭达”实训基地开展实训活动以来, 相继制订了数控专业企业课堂与实习工作方案、召开了企业课堂开班式、签订校企合作协议、双方互赠基地牌扁挂牌、诚聘企业总经理为学校数控专业专家型教育教学改革顾问、诚聘企业3名技术人员为专家型实习指导教师并颁发了聘书、制定企业课堂实习实训教育教学计划等。相继已举办三期企业课堂活动, 60余人次参加企业课堂实习实训, 20余人在该企业就业, 企业技术人员为学生指导实训课达600余课时。

在此期间学校与企业协商先后建立了《企业课堂与实习管理制度》、《企业课堂与实习考核与成绩评定》、《日常表现综合评价鉴定》、《专业实习报告》、实习指导教师跟踪管理、建立指导教师工作记录簿、实习考勤、考核达标资格参加实习就业安置等十余项制度。企业化的管理不仅使企业课堂的管理有序、高效运行收到可喜成绩。同时, 注意有效利用企业的优秀文化、价值理念、管理制度等, 教育培养和规范学生的职业道德和职业理想, 使学生职业素养、市场价值理念逐步形成, 较好的促进了就业质量的稳步提升, 为地方行业发展提供了人才支撑。

三、校企合作的体会与思考

1. 校企合作共建共享性实训基地是职业学校解决实训设施不足, 提高实践教学质量的一个有效途径。

合作中要注意找好切入点, 实践证明, 在校企合作实习实训基地开设“企业课堂”就是校企深入合作的很好形式。

2. 校企合作共建共享实训基地是培养“双师型”教师的有效途径。

目前, “双师型”专业教师数量不足, 教学质量还不能完全满足社会需求。因此, 校企深度合作, 共建实训基地是一条投资小, 见效快, 能有效提升教师实践能力使之提高教学质量的理想途径。

浅谈数控加工技术 篇7

关键词：数控加工技术应用

随着我国制造业的飞速发展, 数控加工技术这种先进的加工技术在制造业行业中逐渐发展开来并得到了迅速推广。因此, 对数控加工技术进行合理改进, 加速其发展, 使其逐步走向自动化、快捷化、数字化及网络化, 是目前我国制造业发展的一大趋势。

1、数控加工、数控编程的工作过程

数控加工技术分为机床加工技术和编程技术两钟:其中数控机床加工是数控加工技术的基础部分有着相当重要的作用, 而对于零件加工进行编程则是数控加工的重要环节, 对于零件编程的好坏也同样直接影响到了产品的质量好坏。数控加工作的工作流程如下:在对数控零件进行加工时, 要以零件加工图样中标注的标准为依据确定对该零件加工的过程、工艺参数数据以及走刀运动数据等, 然后根据相关数据编制成数控加工的程序, 将其传输给数控系统, 在相关控制软件的支持下, 经过计算与处理, 发出相应的指令信号, 使机床按预定的轨迹来进行加工零件。数控加工程序, 用数字代码来描述被加工零件的零件尺寸、工艺参数和工艺过程, 将数字代码编制的程序输入数控机床的NC系统以控制机床的运动与辅助动作, 最终完成对零件的加工过程。把根据被加工零件的图纸以及技术工艺等信息, 按照数控系统中规定指令以及规定的格式编制成加工程序文件的整个过程称之为零件数控加工程序的编制, 我们也经常简称其为数控编程。数控编程是数控加工的重要步骤。通过正确的加工程序进行加工, 不仅加工的工件合格率高, 而且能使数控技术相关功能得到充分的利用, 并使数控机床的运用更加合理高效、同时也降低了数控机床应用的危险系数。使操作更安全。数控加工的程序编制过程是相当繁琐、复杂、也是相当精细的。一般来说, 数控编程包括:对零件图样分析、对零件的数学处理、工艺处理进而编写程序单、输入数控程序及进行程序检验。要想做好数控编程首先要根据所加工的零件的特点进行详尽的进行工艺分析;其次要合理的选择经济节能的加工方案, 确定零件的加工路线、顺序以及装夹方式、刀具及切削参数等关键数据;充分利用数控机床所具备的各项指令功能, 发挥其机床效能;并正确选择对刀、换刀点, 尽量减少换刀次数。

2、数控编程的方法及CAD/CAM系统自动编程

数控加工程序的编制方式包括手工编程和自动编程两种。手工编程是指整体数控编程的过程都是由人工来操作完成的。比如对阶梯轴的车削加工的编程, 由于其不需要冗长的坐标计算因此由相关的技术人员根据工序图纸标注的数据, 直接编写数控加工程序。但对其轮廓形状复杂的零件, 尤其是空间复杂曲面零件, 如手机的外壳、各种塑料模具、汽车外壳及零部件等, 数值计算则非常复杂, 任务量大, 也因此容易出现计算错误, 且一旦出现错误之后校对工作就变的相当难。因此对于这种操作必须使用自动编程, 使用CAD/CAM系统进行自动编程。编程人员首先利用计算机辅助设计CAD或自动编程软件的零件造型功能, 构造出零件的几何形状, 再对零件图样进行分析, 确定好加工方案, 之后还需要利用软件的计算机CAM功能, 完成工艺方案的制定, 自动计算并生成刀位轨迹文件——零件的加工程序。

3、数控机床的特点及相关应用

数控机床不仅制作零件的精准度高, 而且制作效率也是相当惊人的, 他同时能适应部分零件的小批量生产, 对于品种相对较为复杂的零件的加工也游刃有余, 也正是因此数控机床技术在机械加工的领域当中迅速推广开来并得到了广泛的应用。总结而言, 数控机床的加工有点主要有以下几点:

(1) 精准度高, 质量较稳定。数控机床是以数字形式形成相关指令来对零件进行加工的, 因此一般情况下工作过程当中不需人为进行干涉, 这也在一定程度上减少了误差。除此之外, 数控机床的机床结构以及其传动系统稳定性相对较高。在工作工程中运用补偿技术, 能使加工精度始终保持在高水平上。提高了产品的合格率, 稳定加工质量。

(2) 适应力强。数控机床的适应力是指其生产对象发生变化时其自身进行合理调整, 跟进变化的能力。在数控机床对零件进行加工时, 如果操作人员, 重新编制新的加工程序, 在输入新的程序后就能马上实现对新的零件的加工;并且而整个过程不用对机械的硬件部分做任何改动, 数控机床能够顺利的完成整个加工过程。

(3) 生产效率高。数控机床的零件加工一般为机动时间和辅助时间两个部分的时间和。而数控机床主轴的转速和进给量的变化范围比普通机床大, 因此数控机床在进行任意工序时都能选择最有利的切削用量。

(4) 良好的经济效益。在小批量生产的情况下, 采用数控机床加工可以节省划线工时, 减少机床的调整检验的时间, 节约直接产生费用。在大批量生产中, 由于数控机床加工的精确度较为稳定, 一定程度上减少了产品废品率, 降低了生产成本, 更使数控设备的经济效益显得尤为突出。同时, 利用控机床还能够一机多用, 在一定程度上节省了投资者在场地建设当面的投资, 减少了建厂面积。

伴随生产技术的应用及加工对象的复杂化、多样化, 数控技术向着功能复合化、高速化、高精度化、体系开放化、驱动并联化、控制智能化、新型功能部件、高可靠性、加工过程绿色的方向发展。航空航天、能源、汽车和医疗这四个重点领域四大产业的发展将对先进制造技术的应用和机床工业调整产生重大的影响, 我国的数控技术还要求解决到产业结构的调整、关键功能部件的问题、可靠性问题、产业结构重组等等这些问题, 缩小与国际水平间的距离。

参考文献

[1]张玉峰.浅谈我国数控机床的现状与发展趋势.贵州航天乌江机电设备有限责任公司, 2010.

[2]刘爽.数控技术的发展与应用.辽宁石化职业技术学院, 2010.

机械模具数控加工制造技术 篇8

1 机械模具数控加工的基本要求

1.1 明确产品的基本特征

模具的制造一般是单件生产的方式, 每一件模具都有自身特征, 在具体生产环节中, 常常在开模中出现重复情况。所以, 在运用数控编程和机床控制过程中, 对这两项技术提出了更高要求。如果模具具有很复杂的结构, 那么应该借助其他辅助软件进行加工, 才能完善整体的加工效果。

1.2 全面了解模具制造开发的各种不确定因素

进行模具设计过程中, 最主要是产品开发。设计中不能直接呈现最终产品, 所以进行模具开发时, 开发的时间具有不确定性, 且开发的数量也具有随机性特征。因此, 模具设计人员在平时的工作中应该不断完善自身的随机应变能力, 在工作中灵活处理这些不确定性因素, 从而应对随机性问题, 在设计过程中积累丰富的经验。

1.3 尽可能减少误差

在机械模具数控加工过程中, 精确度非常关键。所以, 模具加工中应该采取措施降低误差的产生率。模具加工人员进行加工的过程中, 要不断完善自己的加工方式, 实现精细化的操作行为, 防止各类误差的产生。如果在模具加工过程中不能很好地进行误差控制, 产品的质量就会存在问题。

1.4 严格规范机械加工

一般情况下, 模具的内部结构非常复杂。所以, 进行机械加工过程中, 常常出现不彻底的问题。在机械加工中, 常常借助辅助性软件, 通过模拟加工过程, 再进行模具加工。在一些特殊的模具加工中, 要借助电火花进行。这项加工技术的流程并不复杂, 且可以高效完成加工的所有过程。加工过程中, 不需要大量借助机床, 且可以保障模具的质量。

2 国内模具制造技术的回顾和发展

我国的模具生产开始于20世纪初, 一直到现在, 模具制造实现了高速发展。在较短的时间内, 我国已经自主研发了很多数控机床。我国在加入世界贸易组织后, 对外贸易发展非常迅速。国外很多先进的数控机床技术引入我国, 我国也开始购买国外先进的数控机床, 这在一定程度上促进了我国数控加工设备的发展。各类完善的数据机床在模具生产中广泛运用, 使模具制造获得了技术支持, 其发展进入了一个新的领域。借助CAD和CAM设计, 完善了模具的仿真加工。在仿真过程中, 可以发现模具在设计中存在的不足, 从而可以改进方案, 节省大量的生产时间。但是, 目前我国的数控加工技术与发达国家还存在一定差距, 很多大型的模具制造水平还存在局限性, 不能达到发达国家的水平。

3 模具制造中机械模具加工制造技术的实际分析

在进行模具制造过程中, 大量采用机械加工技术。因此, 模具生产中, 机械加工技术也在不断完善。数据加工技术符合现代化机械加工的形式, 可以在模具制造中处理一些特殊情况, 特别是结合了数控机床的使用, 对模具的精度进行了改善。数据机床加工技术在模具生产中, 不仅完善了产品制造的精度, 而且大幅提升了模具的生产效率, 减少了材料浪费, 节省了模具生产的成本。如今, 我国在模具生产过程中已经开始大量使用数据加工技术, 所以在以往钳工加工的基础上, 可以获得较好的效果。在模具制造过程中, 借助数控加工方式, 使模具加工事业获得了长足发展。现在, 很多模具制造企业都广泛采用数控加工技术, 完善了模具加工的相关流程。

3.1 数控车削加工技术

在模具加工过程中, 数控车削技术在加工整个流程中得到了广泛运用。在一般生产中, 数据车削加工技术可以制造各类零部件, 也可以完成模具加工, 如进行冲压件和注塑模具的加工。但是, 在加工过程中, 容易受到平面的局限, 所以数据车床常用于零部件的加工中。

3.2 数控铣削加工技术

在机械模具加工过程中, 常常运用数控铣削加工技术。很多模具的外部结构并不是平面结构, 而且还有曲面或者凹凸型。所以, 数控铣削加工技术得到了较为广泛的运用。这项技术在采用过程中, 常常对曲面的模具进行加工, 且很多模具的轮廓并不清晰, 甚至外形比较复杂。所以, 铣削的方式非常适合复杂结构的模具生产。在电火花形成加工的过程中, 可以充分采用压铸模和注塑模的加工。如今, 数据加工技术发展非常快, 模具制造中也经常采用大型的铣削加工技术。

3.3 数据电火花加工技术

通常情况下, 加工中常常要采用快速成形技术。所以, 数据电火花技术得到了广泛运用。这种加工技术需要较高的精度要求, 而且编程比较复杂。但是, 与特殊材料的模具和复杂形状的模具相比, 数据电火花技术对形状要求较低。在不同的直壁模具加工过程中, 一般使用线切割技术较多。在注塑模具和冲压模具的设计制作中, 也都需要采用电极。

4 机械模具数据加工技术的发展方向

4.1 精准度高

在数控加工过程中, 精准度是一个重要的衡量因素。在整个加工的流程中, 要对数据加工的几何精度进行有效分析, 从而提高加工精度, 防止各类误差的产生, 且应该运用闭环补偿技术, 在一定程度上提高机械模具数据加工的精度。

4.2 具有良好的柔性

通过分析不同数控加工技术, 柔性化的加工方式成为必然。模具加工过程中, 加工对象发生变化后, 整个技术流程也应该发生变化, 而数控机床也应该可以适应加工对象发生的变化。

在数据系统和整个机床系统中, 应该实现结构不同的零部件的加工。在数控加工过程中, 应该借助开放式系统。所以, 数控系统应该实现良好的兼容性, 并且具有通用性特征。用户可以存储数据, 可以在不同环境下更好的体验, 还能调整整个系统, 从而使系统更加符合加工环境。如今, 我国适应的数控系统比较死板, 不能进行柔性化设计, 不能融合各项技术使用, 在模具加工中还不够灵活。

4.3 完善数据加工的高效化

在进行数控加工过程中, 应该实现高效的切削方式, 以防止机床在切削过程中发生剧烈振动, 且可以完善排屑效果, 防止各类部件加工中出现变形, 使模具表面加工的精度更高。数据加工要提高加工效率, 还应该进行精加工。

4.4 智能化的加工

在未来的模具加工过程中, 各类智能化的加工方式会出现。这些加工实现了全自动化, 可以减少人力资源的使用, 可以保障加工效率, 使各类设备使用更加简单。

5 相关实例分析

以汽车的覆盖件模具加工为例。第一, 借助机械模具数控加工的方式实现型面加工, 在完善模具的定位和加紧后, 要对工件做试加工处理, 对毛坯的各个加工部位进行检测, 分析余量的切削是否均匀。在对型面进行加工过程中, 要分析覆盖件的本身特征。由于很多汽车的覆盖件体积非常大, 而且都是铸件制作, 常常出现表面加工不均匀的问题, 容易导致机床的振动问题。所以, 在对型面进行加工过程中, 应该通过对实际生产粗加工道具的利用情况进行分析, 然后在型面上采用由远及近的进刀方式, 以确定加工余量, 确保加工速度的平均。第二, 在模具型面粗加工过程中, 应该通过实际情况的分析, 对模具的型面毛坯进行粗加工。粗加工的主要的目的在于将大量毛皮去除, 确保在后续精加工中提高效率, 确保模具表面的质量合理, 使机床在加工过程中平稳, 防止切削方向发生变化。粗加工的量非常大, 所以要提高粗加工的效率。在加工过程中, 要对浅平面区进行分析, 然后选择进刀的路径。第三, 在粗清角加的过程中, 将毛坯角落中刀具不能加工的部分进行加工, 使加工的余量保持均匀。

6 结语

机械模具加工中, 应该合理运用数控加工技术, 完善企业模具加工效果, 提高加工效率, 防止模具加工中的材料浪费, 节约模具加工成本, 使模具加工企业的经济效益稳步提升。随着我国机械加工制造业的不断完善, 模具加工方式也发生了变化。所以, 模具加工应该朝着精加工方向发展, 提高模具加工效率, 借助数控加工技术, 完善加工效果。

参考文献

[1]李永.浅论现代数控加工技术对模具制造的促进作用[J].企业技术开发, 2016, (11) :17-18, 20.

[2]周红珠.数控加工技术在模具制造中的应用探析[J].中国城市经济, 2011, (15) :139.

用数控加工技术建造未来 篇9

数控加工技术(CNC)正是在BIM平台上实现从文件到工厂的“参数化建构”过程的关键。参数化建构具有两层含义:首先是使用数字技术在电脑上生成形体,其次是借助数控设备进行建筑构件的生产与制造(徐卫国,2009)。前者的关键是“生成”,后者的关键是“建造”。基于前者的研究已经持续十余年,数字技术的发展已经从“纸面实验”逐渐走向前台,而基于后者的研究,由于其跨学科和颠覆传统设计与建造方法的特点,在我国学术领域的研究亟待展开。

数控加工技术应用于建筑生产是建筑建造技术发展史上的一次飞跃,虽然我国在部分重要建筑的建造过程中已有小范围的使用,但是由于这种建造方式必须建立在高度工业化的基础之上,而中国目前总体上仍然处于工业化中期水平,因此建筑业作为典型的劳动密集型产业之一,全面应用数控加工技术尚需一定时间。从工业化进程的发展状态来看,中国将在15年左右超过德国,跻身世界制造业前三位,并在2040年左右实现全面工业化,数控加工技术全面应用于建筑业指日可待。如果我们不做好充分准备,积极参与到这个世界性的技术变革历史进程中去,那么即使我国实现了全面工业化,建筑师的技术理念也将滞后于时代的发展,错失与世界同步发展的机遇。

一、国内外研究现状及发展动态

随着数控加工技术的逐渐推广,国外的很多建筑师及建筑院校都在进行相应的建筑实践。1994年,时任哥伦比亚大学建筑学院院长的伯纳德·屈米(Bernard Tschumi)成立了“无纸建筑工作室”(Paperless Design Studio),其主要研究项目便是数控加工技术。在屈米的领导下,无纸建筑工作室抛弃了传统的“笛卡尔网格”设计方法,直接利用计算机强大的建模功能进行建筑形态研究,探索设计过程的无纸化。格雷格·林恩(Greg Lynn)作为彼得·埃森曼(Peter Eisenman)的学生,其20世纪90年代中期在哥伦比亚大学的早期数字化教学实践实际上影响了一代美国建筑学生。有趣的是,肯尼思·弗兰姆普敦(Kenneth Frampton)同时也在该校历史与理论方向任职,但当时他的传统建构(tectonic)思想虽然影响世界却无法与格雷格·林恩的计算机数字化设计教学融合。虽然后来格雷格·林恩远赴西海岸的UCLA任教,但历史还是证明了肯尼思·弗兰姆普敦的传统建构思想最终被延展到数字化时代。

随着尼尔·林奇(Neil Leach)数字化建构(digital tectonic)理论的提出,数字与建造从最初的二元对立逐渐走到了一起。在无纸建筑工作室所取得的成就的激励下,一些青年建筑师很快成熟起来,被称为数字建筑师(digital architects)活跃于当今建筑界,如丽莎·岩本(Lisa Iwamoto)、本纳赫·弗兰肯(Bernhard Franken)、FOA建筑事务所(Foreign Office Architects)、纽约CAP设计小组(Contemporary Architecture Practice)以及d ECOi设计小组等。与盖里一样,他们借鉴汽车、飞机、造船等制造领域的技术成果来进行数控设计建造研究,并逐渐形成一种新的建筑潮流开始影响世界。与盖里不同的是,他们从设计开始就利用电脑进行三维建模,没有传统的草图绘制过程,电脑的建模能力成为建筑师探索建筑形态的源动力之一,实现了建筑从设计到建造全过程的数控化。随着数控加工机械设备发展的日新月异,我国的一些建筑项目已开始应用数控技术。如2008北京奥运会的“鸟巢”和“水立方”(图1)、2010上海世博会的西班牙馆和奥地利馆、广州歌剧院及2010广州亚运会主场馆等。在我国尚处于低劳动力成本的背景下,参数化建构与低成本建造结合将彻底改变我国的建筑产业。上海创盟国际建筑设计有限公司的作品“绸墙”(上海某厂房改造项目)正是运用参数化设计手法与低劳动力、低成本建造相结合完成的,充分体现了低技参数化的可行性(图2)。

英国建筑联盟建筑学院(AA)、美国麻省理工学院(MIT)、美国哈佛大学设计学院(GSD)、澳大利亚皇家墨尔本理工学院(RMIT)均开设相关设计课程或建立研究机构。经过十多年的发展,数字建筑设计与参数化建造已经成为建筑界及社会所关注的一条新的建筑道路。从奥雅纳(Arup)的Advanced Geometry Unit和Smart Geometry Group技术团队、诺曼·福斯特(Norman Foster)的Special Modeling Group技术团队再到扎哈·哈迪德(Zaha Hadid)的Code技术团队,从盖里科技(Gehry Technology)研发的Digital Project(DP)、Bentley System的Generative Component(GC)到软件开发商开发的Rhino Scripting、Maya Mels、Grasshopper软件平台系统,数字化设计研究机构和相关软件技术不断涌现,并日臻成熟。其实,这些软件的发展一方面表明了参数化建构设计方法的后台软件平台已相对成熟,并不断升级完善,同时也凸显了需要数控加工技术迅速衔接的建筑需求。

数控加工技术这一概念直接源于在工业制造中已逐渐成为主流的数字化制造原理。虽然对建筑设计来说,“数字建造”还是一个新名词,但在工业制造领域,“数字制造”已经发展了近半个世纪,并已形成一套完整的生命周期式的生产模式。相对于制造业在信息技术运用方面的成熟,建筑业的数字化道路还处在起步阶段,但相信基于数控加工技术(CNC)的数字建造一定能为我们带来全新的突破性的创造。

二、基于数控加工技术(CNC)的建造过程

1. 从“生成”到“建造”—参数化建构理论基础

在建筑学理论界,建构与数字化曾经是两个水火不容的理论体系,建构学者认为,数字化对建筑设计的影响是与以手工艺传统为依托的诗性建构相悖的,而数字化设计早期也因为其夸张的表现和不可建造性给人以非物质化的印象。但随着数字化技术的进步,计算机辅助设计及建造的建筑作品如雨后春笋般涌现,原先只存在于幻想中的形象从纸面上跳出,成为一个个标志性的建筑实体,学者们也开始反思:数字化究竟是建筑学的天使还是魔鬼?参数化技术的出现进一步确立了数字化与建构学是可以相辅相成的一对搭档。参数化是对传统建筑设计思路和过程的一种优化和整理,不仅不会破坏原有的设计环节,还可以使建筑师从繁琐的重复劳动中解放出来,更专注于创造性的设计,而且参数化可以同时为标准化建筑设计批量加工和非标准化建筑设计应用提供平台,这一适应性使得参数化建构理论的应用范畴进一步扩大。

2.“化整为零”或“化零为整”—参数化建筑设计的实体构建与成型方法

建筑设计模块化的构建研究对研究设计方法有指导性作用。我们用不同的分类方式研究建筑设计模块化成型方法,数控加工手段成为此研究的主要考虑因素。我们按照数控加工技术的需要,把设计流程分为两大类:

一是从建筑的“实体”出发,将“实体”分解成“构件”,进而成型整个形体—即所谓“化整为零”。这种建构成型的方式是通过“切分”来实现的,“切分”的对象可以是“表皮”,也可以是“结构”。对结构体的切分,主要是为了便于对“结构单元构件”进行加工、运输与安装。譬如,通过对钢结构“构件”的定义与加工,可以将其组装成整个建筑,并且通过对单元结构体的“构件放样”与“钢板放样”,实现对单元体的精准数控加工。当然,这种思维也可以运用在低成本构件上。Alvin Huang的AADRL十周年展厅正是通过切片构件的组装完成的(图3)。

二是从建构的“基本单元体”出发,从而组织出建筑的整体结构或整体表皮—即所谓“化零为整”。这类设计一般都有最基本的建构单元体,建构的成型方式通常为“叠加”,“叠加”的对象为表皮或结构(有时表皮就是结构),单元体的形式可分为均质单元体和非均质单元体。在这样的分类方式下所发展出的建筑设计思想可以更切实际地指导参数化建筑设计,使设计更接近当下数控加工需求。Archimorph的Your Sukkah项目通过圆管的堆砌获得室内外界限模糊的空间效果(图4)。

3. 具体化技术路线—数控加工技术基本方法及实施手段

当实体建构与成型方法成为主体思维构架,还必须对其具体实现方法加以细化与理论概括:

断面(sectioning):本研究所述的断面不同于传统意义上的剖面,而是一系列断面的组合,同时断面可以是各个方向的,最终目的是通过放样连接完成形体建造。这种建造方式是对飞机和船舶制造工艺的借鉴,通过多个方向上的一系列拟合形体外轮廓线的断面曲线作为结构构件,支撑起整个建筑。这种方法也可以用在表皮与饰面的建造以及建筑构筑物或展品的设计制造中。雅克布的乔治餐厅即是通过断面切割制作断面钢架搭建而成的实例(图5)。

嵌片(tessellating):嵌片的技术概念是将完整的几何形体拆分成易于加工的细分面,在工厂批量加工生产后到现场装配完成。用这种方法建造的建筑可以通过构件自身的形体变化形成表面肌理,或通过构件表面的形式创造完成组装后的表皮肌理。莱博建筑师事务所的联邦广场项目中,建筑的外表皮就是通过三角形叠加的方式得到了丰富的表皮肌理(图6)。

折叠(folding):折叠是将二维平面构件(如木板或铝板)弯折加工成三维的几何形体,再通过单体折叠重组的方式完成复杂形体的建造,形成独特的表皮肌理。PTW建筑事务所的天堂入口展亭,即通过展开的特质尼龙膜结构折叠组装而成空间的曲面喇叭状连接物(图7)。

等高成形(contouring):等高成形是通过等距高度上的断面薄片叠加而成,通过数控机床的平行(parallel)加工模式或者3D打印机(3Dprinter)加工完成的建筑构件也包括在这一类中。Behrokh Khoshnevis博士提出的3D混凝土打印理论上讲可以完成整栋建筑的三维空间成型。

发泡(forming):发泡技术应用于建筑可以制作五金件、立面嵌板、玻璃竖框等,当然更多是用来制作大型的建筑构件(如预制板、结构件、装饰件、筑模件、墙体)甚至整栋建筑。它的工作原理与嵌片和折叠基本一致,都是通过大量的细分构件的组合装配完成,不同的是嵌片和折叠的构件有其相似性,而发泡的构件为建筑体细分后的单元,单元之间可以有很大的差异性。佛罗伦西亚·皮塔的展品爱丽丝是利用PETG混合黄色乙烯基材料在数控机床加工好的模具中倒模而成(图8)。

以上方法,无论是切割、折叠还是筑模,都要用到一个或多个设备,而最终目的都是实现对三维信息模型的处理,所以如果要强化具体技术路线,就必须加强对跨学科的机械制造领域知识与经验的吸取与学习。

4. 设备作为实现参数化建构的手段—数控加工设备类型、使用性能及工作原理

从三维激光扫描仪对建筑模型的云点收集到Catia设计软件的模型调整,数字手臂(digitizer arm)测试模型制作、水切割机(water-jet cutter)构件制作、数控机床(CNC milling machines)模具制作这一系列数控加工设备都扮演了不可或缺的角色,因此对数控加工设备使用性能及工作原理的研究亦是本项目的研究重点之一。

如今已在建筑业广泛应用的数控加工设备可以分为二维和三维两大类。其中常见的二维加工设备(图9)包括:

激光切割机(laser cutters),可以通过对薄片材料(如木板、有机玻璃板等)进行镂空切割,雕刻完成建筑构件的剖切面及立面的制作;

等离子电弧切割机(plasma-arc cnc cutting),是利用高温等离子电弧的热量使工件切口处的金属局部熔化(和蒸发),并借高速等离子的动量排除熔融金属以形成切口的加工工具;

水切割机(water-jet cutters),又称水刀切割,是一种利用高压水流切割的机器,在电脑的控制下能任意雕琢工件,而且受材料质地影响很小,甚至可以切开38cm厚的钛金属;

数控冲床(CNC punch machine),主要针对板材,能过模具,能做出落料、冲孔、成型、拉深、修整、精冲、整形、铆接及挤压件等。

常见的三维设备(图10)包括:

三维激光扫描仪(three-dimensional laser scanner),是通过激光测距原理(包括脉冲激光和相位激光)瞬时测得空间三维坐标值的测量仪器,利用三维激光扫描技术获取的空间点云数据可快速建立结构复杂、不规则的场景的三维可视化模型,省时省力;

数控弯管机(CNC bending machine),可以对结构构件进行弯折,操作简单,移动方便,是常用的弧形弯曲构件的加工工具;

数控机床(CNC machine tools),在建筑中多用于模型与模板的制作,能够对金属、工程塑料等材料进行加工,使用以三轴机床为主,五轴机床可以直接加工三维立体构件;

机械臂(robotics)是一种代替人手在三维或二维空间中的某一点进行操作的数控技术,能够进行精确的定位及替代具有一定危险的加工作业;

3D打印机(3D printer),其工作原理与传统打印机极为相似,可以对粉状塑料进行分层凝固成型,最终实现三维立体成型。

5. 建立参数化建构的完整过程—从虚拟设计、数控加工到现场建造的对接

完整的参数化建筑设计全过程包括虚拟设计、数控加工和现场建造三部分,其中存在两次对接的互动过程,这种互动正是参数化建构的重点。

首先,我们需要研究如何合理地把虚拟设计中的建筑信息传送给数控加工,从而尽可能避免重复设计,同时减少设计人力、降低加工成本。这需要研究如何将一些在Maya、Rhino等三维建模软件中设计的物件通过IFC等通用标准转换到诸如Revit、Archi Cad、Digital Project等软件中,赋予建筑信息,从而将纯几何模型转变成一个建筑信息化模型(BIM),从SOM的建筑信息化模型结构图可以了解BIM工作平台的工作流程(图11)。只有获取建筑信息化模型,才能进行进一步的数控加工。另外需要考虑的便是这个传送过程的逆过程,即在建筑虚拟设计中就充分考虑数控加工需求,从而提高第一次对接的可行性,降低对接成本。目前诸如Rhino之类的主流三维建模软件中已推出一些专门针对建筑设计的建模模块,但是这些模块不同于BIM软件中的模块,没有考虑到进一步数控加工的可能性。因此,为这类主流建模软件提供一系列基于建筑设计的数控加工模块非常重要。

其次,我们需要研究数控加工和现场建造的对接。探索一种相对简单、廉价的方式,使数控加工成型的构件能够被现场中施工人员很好地理解,从而准确无误地建造。目前,施工现场所使用的基本都是二维图纸,对于安装复杂构件尤为不利。我们可以通过一些BIM的延展可视化平台(如Autodesk Review),让现场施工人员直接通过便携设备观看三维模型。既避免了从三维转化到二维的无意义劳动,又提高了场地安装的效率和准确性。

同样,我们需要研究这个过程的逆过程,即在数控加工的过程中就考虑现场建造的各种可能性,尽可能避免构件的重复加工,减少现场协调的人力、降低施工成本。在建筑信息化软件中,目前只有Digital Project提供了在计算机上完全模拟现场施工流程的模块(曾大量运用于汽车制造),但由于模拟的成本高昂,这个模块目前在世界范围的建筑施工过程中很少使用,“鸟巢”是比较成功地应用DP指导设计施工的案例。笔者也将继续探索这个方式在国内建筑施工中的可行性。

三、展望

数控加工技术的发展将推动我国建筑产业的升级与发展,提升我国建筑建造的水平。同时,数控加工技术的学科属性使我们认识到“建筑学”、“机械制造”以及“数字化技术”等多学科的融合与技术创新极富潜力的发展前景。