基于低碳节能数控车削实训项目优化设计

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1、基于低碳节能数控车削实训项目优化设计　　摘要：介绍了在实训过程中为了节约实训耗材实现低碳节能的目的，同时达到教学目标的要求，考虑教学内容之间的联系，优化设计的数控车削实训项目。实践表明，运用该项目进行实训，可以重复嵌套使用实训材料，节约实训耗材。关键词：低碳；节能；数控车削；实训项目中图分类号：G712文献标识码：A文章编号：1672-5727（2013）12-0127-03数控车削实训是中等职业学校数控技术应用专业中一项重要的专业技能训练，项目教学法是这一技能训练中广泛采用的教学方法，其中项目的选择显得尤为重要。目前，大多数学校选用的项目多是针对某一训练内容

2、而单独设置的项目，学生实训后的材料直接报废，因而在实训过程中用于训练的耗材量较大，造成了一定的浪费。为了节约实训过程中的耗材同时达到教学目标的要求，实现低碳节能的目的，拟在设计和选用项目的时候，考虑教学内容之间的联系，优化设计实训项目，使得前面项目中用过的实训材料还可用于后面项目的训练，从而可以重复嵌套使用实训材料，节约实训耗材。基于低碳节能的数控车削6实训项目的优化设计低碳指较低（更低）的温室气体（二氧化碳为主）排放。节能指尽可能地减少能源消耗量，生产出与原来同样数量、同样质量的产品；或者是以原来同样数量的能源消耗量，生产出比原来数量更多或数量相等质量更好的

3、产品。提倡低碳理念，一方面要积极承担环境保护责任，完成国家节能降耗指标的要求；另一方面要调整经济结构，提高能源利用效益，发展新兴工业，建设生态文明。目前，国内外很多院校在开展数控车削实训时，都采用由简到繁、由易到难的训练项目，符合学生的学习规律，而忽视了低碳节能的因素。随着低碳节能理念的不断深入，虽有部分院校已经开始重视实训项目的改进，以达到节约实训材料的目的，但尚未有成熟的研究成果。基于低碳节能的目的，考虑实训材料的嵌套使用，有两种数控车削实训项目的设计方案。方案一：设计实训项目的时候，侧重考虑长度方向的尺寸因素影响，使得在实训过程中，前一项目加工出的工件只

4、需切除第一段材料即可继续用于第二个项目的加工，材料实现嵌套加工；方案二：设计实训项目的时候，侧重考虑直径方向的尺寸因素影响，前面项目的直径尺寸较大，后面项目的直径尺寸较小，使得在实训过程中，前一项目加工出的工件仍可用于后一项目的加工，也可实现材料的嵌套加工。6结果分析（一）根据方案一设计的实训项目结果分析根据方案一的设计思想设计了数控车削实训项目，笔者以三个入门项目为例来进行分析，如图1，图2，图3所示。图4为三个项目的三维实体模型。分析如下：（1）未考虑材料的嵌套使用，三个项目所使用的毛坯均为Ф45mm×50mm的圆棒料（材料以45#钢为例），则使用材料的重

5、量为：m=ρV=7.85g/cm3×π×4.52×5×3=7491g=7.491kg。（2）考虑材料的嵌套使用，第一个项目加工后的工件切除第一段Ф26mm×16mm的台阶，继续用于第二个项目的加工，第二个项目加工后的工件切除第一段Ф22mm×10mm的台阶，继续用于第三个项目的加工，则三个项目所使用的毛坯为Ф45mm×80mm的圆棒料，使用材料的重量为：m=ρV=7.85g/cm3×π×4.52×8=3995g=3.995kg。通过上面的计算和图5可以发现，考虑了材料的嵌套使用后，同样的实训项目，使用的实训材料仅为原来的53%，节约了47%的实训材料，大大降低

6、了实训成本。（二）根据方案二设计的实训项目结果分析6根据方案二的设计思想设计了数控车削实训项目，仍以三个入门项目为例来进行分析，如图6，图7，图8所示。分析如下：（1）未考虑材料的嵌套使用，三个项目所使用的毛坯分别为Ф45mm×50mm、Ф45mm×50mm、Ф30mm×50mm的圆棒料（材料以45#钢为例），则使用材料的重量为：m=ρV=7.85g/cm3×π×4.52×5×2+7.85×π×32×5=6104g=6.104kg。（2）考虑材料的嵌套使用，第一个项目加工后的工件仍可继续用于第二个项目的加工，第二个项目加工后的工件仍可继续用于第三个项目的加工，

7、则三个项目所使用的毛坯为Ф45mm×50mm的圆棒料，使用材料的重量为：m=ρV=7.85g/cm3×π×4.52×5=2497g=2.497kg。通过上面的计算和图9可以发现，考虑了材料的嵌套使用后，同样的实训项目，使用的实训材料仅为原来的41%，节约了59%的实训材料。（三）方案一和方案二设计的实训项目对比分析根据上述分析和图10中可以看出，考虑材料的嵌套使用，方案一使用的实训材料的重量为3.995kg，方案二使用的实训材料的重量为2.497kg。两种方案相比未考虑材料嵌套均有节约材料的效果，但是方案二的效果更为明显。两种方案本身各有特点。方案一：该方案设

8、计的实训项目在实训过程中只需要切除工件