泰州职业技术学院工单式教学指导书（第1版）

# 《数控机床编程与操作》工单式教学教材

# 编写说明

课程定位：本课程是高等职业教育专科机电一体化技术专业核心实训课程，对接国家教学标准中"数控机床编程与操作"核心能力要求，面向数控车工、数控编程员、加工工艺员、质量检验员等岗位群。课程参考国家劳动部门数控车工/数控铣工中级工职业技能标准。

使用对象：机电一体化技术专业二年级学生

理论基础：完整行动七步法 × GPCT四层穿透 × COMET八标准 × Bybee四阶段 × 设计导向

企业角色：江苏太平洋精锻科技股份有限公司 数控车工/数控编程员

教学情境：所有工单均以"江苏太平洋精锻科技股份有限公司"真实或高度仿真的工作情境为背景，围绕企业汽车精锻齿轮、传动轴、盘套类零件的数控加工生产流程展开设计。江苏太平洋精锻科技股份有限公司（股票代码：300258）成立于1992年，位于泰州姜堰区，是中国汽车精锻齿轮行业的龙头企业，产品广泛应用于大众汽车、通用汽车、丰田汽车等知名品牌，其生产线上配备大量FANUC系统数控车床和加工中心。学生将以"精锻公司数控车间新员工"的身份完成从机床认知到独立加工复杂零件的完整岗位能力训练。

学生兴趣关照：

  • 成就感驱动：每个工单产出真实的金属加工零件，学生可带走自己的作品
  • 可视化编程：通过数控仿真软件（如斯沃数控仿真）在虚拟环境中验证程序，降低试错成本
  • 竞赛元素融入：引入数控技能大赛评分标准，设置"加工精度挑战赛"
  • 工匠精神故事：每个工单融入"全国技术能手""江苏大工匠"等真实人物案例
  • 职业成长路径：明确展示从"数控操作学徒→中级工→高级工→技师"的晋升通道

# 课程总纲

# 一、课程基本信息

项目 内容
课程名称 数控机床编程与操作
专业 机电一体化技术
课程代码 010403-4
总课时 72课时（18周×4课时/周）
学分 3学分
企业角色 江苏太平洋精锻科技股份有限公司 数控车工/数控编程员
教学模式 工单式教学（行动导向）
评价方式 过程性评价（50%）+ 技能考核（50%）
职业资格对标 数控车工中级工（国家职业技能等级四级）

# 二、GPCT四层能力穿透体系

┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│  G层：通用素养（泰职院全专业共享）                              │
│  ├── G1 职业责任感与工匠精神                                    │
│  ├── G2 自主学习能力与信息素养                                  │
│  ├── G3 批判性思维与问题解决能力                                │
│  ├── G4 团队协作与沟通能力                                      │
│  ├── G5 创新创业意识与可持续发展理念                            │
│  └── G6 数字素养与适应产业数字化发展能力                        │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│  P层：专业群能力（机电专业群共享）                              │
│  ├── P1 机械图样识读与绘制能力                                  │
│  ├── P2 机械加工工艺规程编制能力                                │
│  ├── P3 通用机床零件加工能力                                    │
│  ├── P4 数控机床编程与操作能力                                  │
│  └── P5 零件质量检测与控制能力                                  │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│  C层：课程能力（本课程特有，4项）                               │
│  ├── C1 数控车床安全操作与日常维护能力                          │
│  ├── C2 轴类零件数控编程与加工能力                              │
│  ├── C3 螺纹与复合循环编程加工能力                              │
│  └── C4 复杂零件工艺分析与综合加工能力                          │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│  T层：任务能力（8个工单，共24个T层能力点）                       │
│  └── 详见各工单任务定位栏                                       │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

# 三、课程模块与工单地图

模块 工单编号 任务名称 课时 主导类型 核心K标准
模块一
数控车床认知与安全		 工单01 认识数控车床与安全文明生产 9 ①示范模仿型 K5/K6
（9课时）
模块二
轴类零件编程加工		 工单02 销轴零件的编程与加工 9 ②循环强化型 K2/K4/K5
（27课时） 工单03 螺纹轴零件的编程与加工 9 ③问题解决型 K2/K4/K7
工单04 阶梯轴零件的编程与加工 9 ③问题解决型 K2/K4/K8
模块三
复合循环与螺纹加工		 工单05 传动轴零件的编程与加工 9 ④综合项目型 K1/K2/K7
（18课时） 工单06 盘套零件的编程与加工 9 ③问题解决型 K2/K4/K5
模块四
复杂零件与综合考核		 工单07 复杂曲面轴类零件的编程与加工 9 ④综合项目型 K1/K2/K8
（18课时） 工单08 综合轴零件的编程与加工（中级工考核） 9 ④综合项目型 K1/K2/K5/K8

# 四、COMET八标准课程评价总览

K标准 全称 在本课程中的体现
K1 清晰性 程序、工艺、图纸的表达清晰度 数控程序规范、工艺卡填写、加工步骤说明
K2 功能性 零件加工功能满足图纸要求的程度 尺寸精度、形位公差、表面粗糙度达标
K3 使用价值 加工方法的效率与可操作性 刀具路径优化、加工效率、装夹便捷性
K4 效率 资源利用与加工效率 切削参数合理、加工时间控制、材料利用率
K5 工作过程导向 完整行动过程的专业性 识图→工艺→编程→仿真→加工→检测→评价
K6 社会责任 安全操作、文明生产、环境保护 安全规程、5S管理、切屑清理、设备保养
K7 经济性 成本控制与资源节约 刀具寿命、材料消耗、加工成本控制
K8 创造性 工艺优化与创新加工 工艺路线优化、疑难问题解决、加工技巧创新

# 五、职业成长路径图

┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                    数控职业成长路径                            │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│  工单01-02        工单03-04        工单05-06        工单07-08 │
│    │                │                │                │      │
│    ▼                ▼                ▼                ▼      │
│ ┌──────┐       ┌──────┐       ┌──────┐       ┌──────┐      │
│ │学徒  │  →   │初级工│  →   │中级工│  →   │高级工│      │
│ │9课时 │       │18课时│       │18课时│       │27课时│      │
│ └──────┘       └──────┘       └──────┘       └──────┘      │
│   本课程覆盖范围                                               │
│   ├────────── 数控车工中级工（国家四级）──────────┤          │
│                                                              │
│   后续发展：数控车工高级工（三级）→ 技师（二级）→ 高级技师   │
│   典型标杆：江苏大工匠 ××（年薪30万+）                       │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

# 模块一：数控车床认知与安全（9课时）

模块目标：培养数控车床安全操作与日常维护能力（C1），使学生能够熟悉数控车床结构、坐标系、操作面板，掌握安全文明生产规范和机床日常维护保养方法，建立"安全第一、质量至上"的职业意识。

对应P层能力：P4 数控机床编程与操作能力

对应G层素养：G1 职业责任感与工匠精神 → G6 数字素养

# 【工单01】认识数控车床与安全文明生产 【C1→T】

# ■ 任务呈现区

情境：今天是您入职江苏太平洋精锻科技股份有限公司数控车间的第一天。人力资源部为您办理了入职手续后，车间主任带您来到FANUC 0i-TF系统数控车床前，说："小×，在我们精锻公司，安全是红线，质量是底线。这台CK6140数控车床是公司的主力设备，加工的齿轮坯、传动轴零件精度要求都是μ级的。在你动手操作之前，必须先通过'机床认知与安全操作'考核——不是走过场，是真的要考。去年我们车间有个新员工因为没戴防护眼镜，铁屑飞进眼睛，住院两周。你今天的任务：①认识数控车床各组成部分和功能；②掌握坐标系和手动操作方法；③熟记安全操作规程并通过安全知识测试；④完成机床的日常维护保养检查表。"

真实背景参考：江苏太平洋精锻科技股份有限公司数控车间拥有60余台数控车床（CK6140、CK6150等），主要加工汽车变速器齿轮坯、差速器齿轮、传动轴等零件。公司《数控车间安全管理规定》明确：新员工入职前3天为"安全观察期"，只能观看师傅操作，第4天起在师傅监督下进行简单操作；所有员工必须每年通过安全知识复考；违反安全操作规程的，第一次警告，第二次扣当月绩效20%，第三次调离岗位。

学习目标：

  1. 能够正确识别数控车床各组成部分（主轴箱、进给系统、刀架、尾座、防护装置等）及其功能
  2. 能够掌握数控车床坐标系（X轴、Z轴）的定义和判断方法
  3. 能够熟悉FANUC 0i-TF系统操作面板上各功能键的作用
  4. 能够正确完成数控车床回零操作、手动移动、主轴启停等基本操作
  5. 能够熟记并执行数控车床安全操作规程和文明生产规范
  6. 能够完成数控机床的日常维护保养内容并填写检查表

核心输出物：

  • [ ] 《数控车床结构认知图》（标注各部件名称和功能）
  • [ ] 安全操作规程背诵视频（每人录制1分钟背诵关键条款）
  • [ ] 机床基本操作演示视频（回零→手动移动→主轴启停→程序录入）
  • [ ] 《数控机床日常维护保养检查表》（填写完整）
  • [ ] 安全知识测试卷（≥90分通过）

# ■ 任务定位栏

【3D Penetration】本工单的三维属性标注

内容维度：① 示范模仿型（机床认知与安全操作基础训练）

行动维度：资讯→计划→决策→展示→执行→检查→评价

需求维度：目标水平=L2 | 核心K标准：K5/K6

向上穿透： T层"数控车床认知与安全操作" → C1"数控车床安全操作与日常维护能力" → P4"数控机床编程与操作能力" → G1"职业责任感与工匠精神"

# ■ 学生分组与角色分配【必备·勿遗漏】

【为什么必备】 分组不是"把学生凑在一起"，而是"让每个学生都有不可替代的责任"。没有角色分配的分组必然导致搭便车；没有协作规则的分组必然陷入混乱。本栏是十部分工单的第③部分，缺失则学生无法形成有效协作，教师后续也无法追溯个人贡献度。

分组建议：4人小组（模拟精锻公司数控车间的"师带徒"小组）。 角色分工（建议轮换，确保每人体验完整岗位链条）：

  • 机床认知员：负责机床结构学习、各部件功能梳理、绘制认知图
  • 操作练习员：负责操作面板学习、基本操作练习、录制操作视频
  • 安全监督员：负责安全规程学习、监督组内操作安全、组织安全测试
  • 文档记录员：负责填写维护保养检查表、整理学习笔记、制作汇报PPT

协作规则：

  • 分工原则：安全监督员拥有"一票否决权"——发现任何不安全行为可立即制止并要求整改
  • 交流机制：使用"安全口诀接力"——每人记住3条安全规程，组内互相抽查背诵
  • 冲突解决：操作步骤分歧时，以《FANUC 0i-TF操作手册》和车间安全规范为准

学生互评机制：

  • 组内互评：每份工单完成后，组员根据"参与度/贡献度/协作度"三维度互评（1-5分），匿名提交教师
  • 组间互评：成果展示环节，其他小组使用"K1-K8产出评价"进行交叉评价
  • 教师观察：教师记录小组协作中的角色担当、冲突处理、时间管理等行为，作为协作系数依据

分组操作指南：

  • 分组方式：开学初固定分组（4人/组），整个课程周期内保持稳定；每组对应一台数控车床（仿真机或实训设备）
  • 角色轮换：每个工单结束后，角色顺时针轮换，确保每人体验完整岗位链条
  • 搭便车预防：组内互评单项低于3分的成员，需接受教师面谈并制定改进计划；连续2个工单互评垫底者，触发个人独立补做机制
  • 协作激励：小组协作系数1.1-1.2的成员，在课程总评中获得额外能力积分

# ■ 知识准备区

1. 必备知识清单

知识点 掌握状态 复习资料
数控车床基本组成（主轴、进给、刀架、尾座、防护） □已掌握 □需复习 《数控车床编程与操作实训教程》第1章
数控车床坐标系（X轴径向、Z轴轴向） □已掌握 □需复习 实训室微课视频
FANUC 0i-TF操作面板功能键 □已掌握 □需复习 FANUC操作手册、实训室挂图
数控车床安全操作规程（10条核心条款） □已掌握 □需复习 《数控车间安全管理规定》
数控机床日常维护保养内容 □已掌握 □需复习 实训室设备保养卡

2. 工具与资源清单

  • 硬件设备：CK6140数控车床（FANUC 0i-TF系统）或斯沃数控仿真软件
  • 防护用品：防护眼镜、工作服、防砸鞋（实训时必须穿戴）
  • 参考资料：FANUC 0i-TF操作手册、太平洋精锻《数控车间安全管理规定》、设备保养卡
  • 安全规范：严禁戴手套操作旋转部件；长发必须盘起并戴工作帽；严禁用手清理铁屑

3. 前置任务检查

□ 已穿戴好工作服、防护眼镜、防砸鞋
□ 已阅读《数控车间安全管理规定》全文
□ 已认识数控车床各主要部件并能在实物上指出
□ 已理解X轴和Z轴的正方向定义
□ 已准备好学习笔记本和《维护保养检查表》

# ■ 计划区

任务拆解与进度安排（9课时 = 405分钟）：

阶段 时间 负责人 具体任务 完成标志
资讯 45min 全组 学习机床结构、观看安全视频、阅读操作手册 能说出10个部件名称
计划 30min 全组 分配角色、制定学习计划、分工绘制认知图 学习计划表签字
决策 15min 全组 确定认知图绘制方式、安全测试备考策略 决策记录
执行1 90min 机床认知员 实地认知机床各部件、绘制结构认知图 认知图完成
执行2 90min 操作练习员 学习操作面板、练习回零/手动/主轴操作 能独立完成基本操作
执行3 60min 安全监督员 组织安全规程背诵、互相抽查、准备测试 每人能背诵10条规程
执行4 45min 文档记录员 学习维护保养内容、填写检查表 检查表填写完整
检查 20min 全组 安全知识测试（≥90分通过）、操作考核 测试通过
评价 10min 全组 组内互评、提交成果 互评表提交

风险预判与应对：

  • 风险1：学生急于动手操作忽视安全 → 应对：执行"观察3天"制度，前3课时只能看不能摸
  • 风险2：操作面板功能键混淆 → 应对：制作"功能键速查卡"贴在机床旁
  • 风险3：安全测试不及格 → 应对：补考机制，补考仍不及格暂停实训资格

# ■ 决策区

学习策略选择：

决策项 选项A 选项B 选择 理由
认知方式 实物认知（推荐） 仿真软件认知 ____
坐标系记忆 右手定则口诀 实物比划记忆 ____
安全测试 闭卷笔试 口头抽查+实操观察 ____
操作练习 每人轮流上机 组内1人操作3人观察 ____

关键决策记录：

  • 本组对应的机床编号：____号
  • 机床型号：CK____
  • 数控系统：FANUC ____
  • 安全测试目标分数：____分

# ■ 展示区

组间成果展示要求：

  1. 每组派1名代表展示：《数控车床结构认知图》+ 安全规程背诵（限时5分钟）
  2. 展示内容必须包括：机床结构图讲解、3条最重要的安全规程及理由、维护保养要点
  3. 其他小组观察并记录：该组的1个认知亮点 + 1个可以改进的地方

展示评价表（其他小组填写）：

评价组 认知亮点 改进建议
第____组

# ■ 执行区

操作步骤指导（脚手架）：

Step 1：数控车床结构认知

CK6140数控车床主要组成部分：

┌─────────────────────────────────────────────┐
│  主轴箱（主轴、卡盘、编码器）                   │
│       ↓                                      │
│  床身（导轨、防护罩）                          │
│       ↓                                      │
│  刀架（4工位/6工位电动刀架）                   │
│       ↓                                      │
│  进给系统（X轴/Z轴伺服电机+滚珠丝杠）          │
│       ↓                                      │
│  尾座（顶尖、套筒）                            │
│       ↓                                      │
│  数控系统（FANUC 0i-TF操作面板）               │
│       ↓                                      │
│  防护装置（防护门、排屑器、冷却系统）          │
└─────────────────────────────────────────────┘

Step 2：坐标系认知

  • Z轴：沿主轴轴线方向，远离卡盘为正方向（+Z指向尾座）
  • X轴：沿工件径向方向，远离工件轴线为正方向（+X指向操作者）
  • 判断口诀："Z轴顺主轴，X轴指操作者，远离工件皆为正"

Step 3：基本操作练习

  1. 开机步骤：检查电源→打开总电源→打开系统电源→等待系统自检→解除急停→回参考点
  2. 回零操作：选择"回零"模式→按+X→按+Z→观察回零指示灯亮
  3. 手动移动：选择"手动"模式→按方向键移动刀架→注意移动速度和方向
  4. 主轴操作：选择"MDI"模式→输入M03 S500→按循环启动→观察主轴转向
  5. 程序录入：选择"编辑"模式→输入程序号→逐行输入程序

Step 4：安全操作规程（10条核心）

  1. 操作前必须穿戴工作服、防护眼镜、防砸鞋
  2. 严禁戴手套操作旋转部件
  3. 长发必须盘起并戴工作帽
  4. 严禁用手或工具清理旋转中的铁屑
  5. 装夹工件前必须关闭主轴并确认停止
  6. 刀具安装后必须进行试运转检查
  7. 程序运行前必须进行图形模拟或空运行验证
  8. 加工过程中不得打开防护门
  9. 发现异常声音或振动立即按下急停按钮
  10. 下班前必须清理切屑、擦拭机床、填写保养记录

Step 5：日常维护保养

保养项目 每日 每周 每月
清理切屑 √
擦拭导轨并涂油 √
检查润滑油位 √
检查冷却液 √
清洁操作面板 √
检查刀具磨损 √
检查皮带张力 √
检查丝杠间隙 √
更换液压油 √

# ■ 成果提交区

提交清单：

  • [ ] 《数控车床结构认知图》（手绘或CAD，标注10个以上部件）
  • [ ] 安全操作规程背诵视频（每人1分钟，至少背诵5条）
  • [ ] 机床基本操作演示视频（回零→手动移动→主轴启停→程序录入）
  • [ ] 《数控机床日常维护保养检查表》（填写当日保养项目）
  • [ ] 安全知识测试卷（≥90分，教师批改签字）
  • [ ] 组内互评表（匿名提交）

《数控机床日常维护保养检查表》模板：

检查日期 机床编号 检查项目 正常 异常 处理措施 检查人
电源电压 □ □
润滑油位 □ □
冷却液 □ □
导轨清洁 □ □
切屑清理 □ □
刀具状态 □ □
防护装置 □ □
异常声音 □ □

# ■ 评价反思区

【K1-K8产出评价】 使用COMET八标准中的相关维度进行产出评价，评价的是"能力产出"而非"态度认同"。

K标准 评价维度 1分：未达标 2分：基本达标 3分：良好达标 4分：优秀达标
K5 工作过程导向 操作步骤规范、安全规程熟记、保养记录完整 操作混乱 基本会操作 步骤规范、规程熟记 能指导他人操作
K6 社会责任 安全装备穿戴规范、5S执行到位、无违规操作 有安全隐患 基本合规 完全规范 主动发现并纠正他人违规

同伴互评（其他小组对报告提1个优点+1个改进建议）：

评价组 优点 改进建议

个人改进计划：

【新增·组内成员互评表】（匿名提交教师，1-5分，与K1-K8能力画像数据对接）

互评维度 映射K标准 组员A 组员B 组员C 组员D 评分说明（行为锚定）
任务参与度（主动承担、按时完成） K5工作过程导向 5=全程主动，1=消极被动
成果贡献度（产出数量与质量） K2功能性 5=贡献最大，1=几乎无贡献
表达清晰性（汇报/文档/展示的逻辑） K1清晰性 5=逻辑严谨，1=混乱不清
创新积极性（提出新想法、解决问题） K8创造性 5=积极创新，1=无新想法
协作责任感（沟通配合、冲突处理） K6社会责任 5=主动补位，1=不配合

个人贡献度自评（与组内互评对照，防止自评偏差）：

  • 本工单中，我承担的角色是：________________
  • 我完成的核心任务是：________________
  • 我为团队解决的1个关键问题是：________________
  • 我从其他组员身上学到的1点是：________________
  • 如果重新来过，我会改进：________________

小组协作系数（教师评定，0.8-1.2，直接影响个人最终成绩）：____

系数说明：

  • 1.1-1.2 = 协作优异、互相补位、有超出分工的创造性贡献
  • 1.0 = 正常协作，各尽其责
  • 0.8-0.9 = 协作存在问题、搭便车或冲突未解决

计算公式：个人最终得分 = 基础产出分（K1-K8平均）× 个人贡献系数（β）× 小组协作系数（α）

数据去向：本表得分将汇入「COMET K1-K8能力画像数据库」，作为学生个体能力发展追踪的原始证据。

# ■ 理论注解 ★（可选阅读）

【理论溯源】 数控（Numerical Control, NC）技术起源于1940年代末的美国麻省理工学院（MIT），最初是为了满足美国空军复杂零件加工的需求。1952年，MIT成功研制出世界上第一台三坐标数控铣床。1970年代，微处理器的发明使计算机数控（CNC）取代了硬线数控，FANUC（发那科）公司由此崛起成为全球数控系统巨头。数控技术的本质是"用数字信息控制机床运动和加工过程"——将人的工艺知识"固化"为程序，使机床能够自动、精确、重复地执行复杂加工任务。

【为什么用它】 安全教育是数控实训的"第一课"，也是"终身课"。太平洋精锻公司每年因操作不当导致的设备故障损失超过50万元，最严重的一次事故是2019年一名操作工违规打开防护门清理铁屑，导致手指被卡盘夹伤。本工单将安全教育置于课程首位，不仅是为了避免事故，更是为了培养学生的"安全自觉"——那种在任何情况下都把安全放在第一位的职业本能。

【工匠精神故事】 江苏大工匠×××，太平洋精锻公司数控车工技师，从事数控加工28年，保持着"零事故、零废品"的记录。他说："我刚进厂时，师傅第一句话不是教我开机，而是带我看了车间的事故案例展板。那些血淋淋的照片让我明白：技术可以慢慢学，安全意识必须第一天就刻进骨头里。"

# 模块二：轴类零件编程与加工（27课时）

模块目标：培养轴类零件数控编程与加工能力（C2），使学生能够掌握数控编程格式、基本指令（G00/G01/G02/G03/G04/G20/G21/G50/G96/G97）、数值计算方法，独立完成销轴、螺纹轴、阶梯轴等典型轴类零件的工艺处理、程序编制和实际加工。

对应P层能力：P4 数控机床编程与操作能力 → P5 零件质量检测与控制能力

对应G层素养：G3 批判性思维与问题解决能力 → G5 创新创业意识与可持续发展理念

# 【工单02】销轴零件的编程与加工 【C2→T】

# ■ 任务呈现区

情境：您通过了工单01的安全考核，正式成为江苏太平洋精锻科技股份有限公司数控车间的一名学徒工。车间主任交给您一张图纸："这是汽车变速器中的定位销轴，批量500件。你今天先学编程，然后在仿真软件上验证，最后上机试切一件。要求：尺寸公差IT7级，表面粗糙度Ra3.2μm。记住，第一件是试切件，不合格不扣分，但不允许直接批量加工——这是公司的规矩。"

真实背景参考：太平洋精锻公司的定位销轴（零件号：PF-JXZ-001）材料为45#钢，毛坯φ25×80mm，加工内容包括：外圆车削（φ20h7×50mm）、端面车削、切断。加工工艺为：三爪卡盘夹持→车端面→粗车外圆→精车外圆→切断。每件加工时间约8分钟，批量500件需严格控制单件工时。

学习目标：

  1. 能够熟悉数控编程的内容和步骤、程序结构与格式
  2. 能够掌握G20/G21（英制/公制）、G00（快速定位）、G01（直线插补）、G96/G97（恒线速控制）、G50（最高转速限制）、G02/G03（圆弧插补）、G04（暂停）的使用方法
  3. 能够根据销轴零件图纸正确进行工艺分析、数值计算和程序编制
  4. 能够正确选择、安装和调整数控车床刀具
  5. 能够正确对刀并设定工件坐标系
  6. 能够用MDI功能验证加工原点位置
  7. 能够完成销轴零件的编程、仿真验证和实际加工

核心输出物：

  • [ ] 《销轴零件加工工艺卡》（含工序、刀具、切削参数）
  • [ ] 数控加工程序（手写+录入）
  • [ ] 斯沃数控仿真验证截图（程序运行无报警）
  • [ ] 实际加工零件（1件试切件）
  • [ ] 《零件检测报告》（尺寸精度、表面粗糙度）

# ■ 任务定位栏

【3D Penetration】本工单的三维属性标注

内容维度：② 循环强化型（基本指令编程与轴类零件加工）

行动维度：资讯→计划→决策→展示→执行→检查→评价

需求维度：目标水平=L3 | 核心K标准：K2/K4/K5

向上穿透： T层"销轴零件编程与加工" → C2"轴类零件数控编程与加工能力" → P4"数控机床编程与操作能力" → G3"批判性思维与问题解决能力"

# ■ 学生分组与角色分配【必备·勿遗漏】

【为什么必备】 分组不是"把学生凑在一起"，而是"让每个学生都有不可替代的责任"。没有角色分配的分组必然导致搭便车；没有协作规则的分组必然陷入混乱。本栏是十部分工单的第③部分，缺失则学生无法形成有效协作，教师后续也无法追溯个人贡献度。

分组建议：4人小组。 角色分工（建议轮换）：

  • 工艺编程员：负责图纸分析、工艺路线设计、数控程序编写、数值计算
  • 机床操作员：负责刀具安装、对刀操作、程序录入、试切加工
  • 质量检测员：负责量具使用（游标卡尺、千分尺）、尺寸检测、填写检测报告
  • 仿真验证员：负责斯沃仿真软件操作、程序验证、加工过程截图

协作规则：

  • 分工原则："程序不上机，仿真先验证"——所有程序必须先在仿真软件中验证无误后方可上机
  • 交流机制：使用"工艺卡协作"——工艺编程员填写工艺卡初稿，全组讨论确认后签字
  • 冲突解决：工艺路线分歧时，以"先粗后精、先主后次、基准先行"的原则为准

学生互评机制：

  • 组内互评：每份工单完成后，组员根据"参与度/贡献度/协作度"三维度互评（1-5分），匿名提交教师
  • 组间互评：成果展示环节，其他小组使用"K1-K8产出评价"进行交叉评价
  • 教师观察：教师记录小组协作中的角色担当、冲突处理、时间管理等行为，作为协作系数依据

分组操作指南：

  • 分组方式：开学初固定分组（4人/组），整个课程周期内保持稳定
  • 角色轮换：每个工单结束后，角色顺时针轮换，确保每人体验完整岗位链条
  • 搭便车预防：组内互评单项低于3分的成员，需接受教师面谈并制定改进计划；连续2个工单互评垫底者，触发个人独立补做机制
  • 协作激励：小组协作系数1.1-1.2的成员，在课程总评中获得额外能力积分

# ■ 知识准备区

1. 必备知识清单

知识点 掌握状态 复习资料
数控程序结构与格式（程序号、程序段、字） □已掌握 □需复习 《数控车床编程与操作实训教程》第2章
G00/G01/G02/G03指令格式与使用 □已掌握 □需复习 实训室微课视频
G96恒线速控制与G50最高转速限制 □已掌握 □需复习 FANUC编程手册
数值计算方法（基点坐标计算） □已掌握 □需复习 《机械制图》相关章节
刀具选择（外圆车刀、切断刀）与安装 □已掌握 □需复习 实训室刀具展示柜

2. 工具与资源清单

  • 硬件设备：CK6140数控车床、45#钢毛坯（φ25×80mm）
  • 刀具：外圆粗车刀（55°）、外圆精车刀（55°）、切断刀（宽4mm）
  • 量具：游标卡尺（0-150mm，精度0.02mm）、外径千分尺（0-25mm，精度0.01mm）、表面粗糙度对比样块
  • 软件：斯沃数控仿真软件（FANUC 0i-TF系统）
  • 参考资料：太平洋精锻《销轴零件加工工艺卡》模板

3. 前置任务检查

□ 已掌握G00/G01/G02/G03指令格式
□ 已理解恒线速控制G96的作用（保证表面粗糙度一致）
□ 已会计算销轴各基点坐标
□ 已熟悉游标卡尺和千分尺的使用方法
□ 已安装斯沃数控仿真软件并能正常运行

# ■ 计划区

任务拆解与进度安排（9课时 = 405分钟）：

阶段 时间 负责人 具体任务 完成标志
资讯 45min 全组 学习图纸、分析工艺、学习指令 能说出加工步骤
计划 30min 全组 分配角色、制定工艺路线、确定切削参数 工艺卡初稿完成
决策 20min 全组 确定刀具、转速、进给、切深 决策记录
执行1 60min 工艺编程员 编写数控程序、计算基点坐标 程序完成
执行2 60min 仿真验证员 仿真验证、截图记录、问题修正 仿真通过无报警
执行3 90min 机床操作员 刀具安装、对刀、程序录入、试切加工 试切件完成
执行4 45min 质量检测员 尺寸检测、粗糙度对比、填写报告 检测报告完成
检查 30min 全组 对照图纸检查、误差分析、改进计划 检查记录
评价 15min 全组 组内互评、提交成果 互评表提交

风险预判与应对：

  • 风险1：程序错误导致撞刀 → 应对：仿真验证 mandatory；上机前空运行（G00速度）
  • 风险2：尺寸超差 → 应对：试切时留0.5mm精加工余量；精加工前测量
  • 风险3：表面粗糙度不达标 → 应对：检查切削速度（G96 S150合理）、进给量、刀具磨损

# ■ 决策区

工艺参数决策：

决策项 选项A 选项B 选项C 选择 理由
粗车切深 1.5mm 2.0mm 2.5mm ____
精车切深 0.2mm 0.3mm 0.5mm ____
粗车转速 G96 S120 G96 S150 G96 S200 ____
精车转速 G96 S180 G96 S200 G96 S250 ____
粗车进给 F0.2 F0.25 F0.3 ____
精车进给 F0.08 F0.1 F0.15 ____

关键决策记录：

  • 工件坐标系设定：G54 X____ Z____
  • 对刀方法：□试切对刀 □对刀仪对刀
  • 仿真验证结果：□通过 □未通过（问题：____）

# ■ 展示区

组间成果展示要求：

  1. 每组派1名代表展示：工艺卡讲解+程序解读+试切件展示（限时5分钟）
  2. 展示内容必须包括：工艺路线说明、关键程序段讲解、检测结果汇报
  3. 其他小组观察并记录：该组的1个工艺亮点 + 1个可以改进的地方

加工精度挑战赛：

  • 各组试切件现场检测，尺寸精度最高者获"精度之星"称号
  • 评分标准：尺寸误差≤0.02mm得10分，≤0.05mm得8分，≤0.1mm得6分，>0.1mm得4分

# ■ 执行区

Step 1：图纸分析

销轴零件简图：

        φ20(-0.021)          φ16(-0.018)
    ├─────────┼────────┤
    │         │        │
    │  50±0.1 │  20±0.1│
    │         │        │
    └─────────┴────────┘
    
    材料：45#钢      毛坯：φ25×80mm
    表面粗糙度：Ra3.2μm（全部表面）

Step 2：工艺路线

工序1：三爪卡盘夹持毛坯，伸出55mm
工序2：车端面（平端面，保证长度）
工序3：粗车外圆至φ20.5×50mm、φ16.5×20mm
工序4：精车外圆至φ20h7×50mm、φ16h7×20mm
工序5：切断，保证总长70mm
工序6：掉头装夹，车另一端面，保证总长70±0.1mm

Step 3：程序编写（示例）

O0002;                          (程序号)
G21 G40 G97 G99;                (公制、取消刀补、恒转速、每转进给)
T0101;                          (1号刀：外圆粗车刀)
M03 S800;                       (主轴正转，800r/min)
G00 X26.0 Z2.0;                 (快速定位至起点)
G71 U1.5 R0.5;                  (粗车循环：切深1.5mm，退刀0.5mm)
G71 P10 Q20 U0.3 W0.1 F0.2;     (精加工余量X向0.3mm，Z向0.1mm)
N10 G00 X16.0;                  (精加工轮廓起点)
G01 Z0 F0.1;                    
X20.0 Z-2.0;                    (C2倒角)
Z-50.0;                         (φ20外圆)
X16.0;                          (台阶)
Z-70.0;                         (φ16外圆)
N20 X26.0;                      (轮廓终点)
G00 X100.0 Z100.0;              (退刀)
T0202;                          (2号刀：外圆精车刀)
M03 S1200;                      (精车转速)
G70 P10 Q20 F0.08;              (精车循环)
G00 X100.0 Z100.0;
T0303;                          (3号刀：切断刀，宽4mm)
M03 S600;
G00 X26.0 Z-69.0;               (定位至切断位置)
G75 R0.5;                       (切槽循环)
G75 X0 P1500 Q2500 F0.08;       (切至中心)
G00 X100.0 Z100.0;
M30;                            (程序结束)

Step 4：仿真验证要点

  1. 打开斯沃软件，选择FANUC 0i-TF系统
  2. 录入程序，检查语法错误
  3. 运行图形模拟，观察刀具路径是否正确
  4. 检查是否有过切、漏切、撞刀等问题
  5. 截图保存仿真结果

Step 5：实际加工要点

  1. 三爪卡盘夹持毛坯，伸出长度约55mm
  2. 安装刀具：1号位粗车刀、2号位精车刀、3号位切断刀
  3. 对刀：分别对3把刀的X向和Z向刀补
  4. 程序录入：通过MDI面板输入程序
  5. 空运行验证：G00快速移动，观察刀具路径
  6. 试切：单段执行，留精加工余量
  7. 精加工：程序自动运行，完成精车
  8. 切断：注意切断位置，避免留太长或切坏卡盘

# ■ 成果提交区

提交清单：

  • [ ] 《销轴零件加工工艺卡》
  • [ ] 数控加工程序（手写稿+电子档）
  • [ ] 斯沃仿真验证截图（3张：程序录入、模拟过程、模拟结果）
  • [ ] 实际加工零件（试切件，标注组号和姓名）
  • [ ] 《零件检测报告》（含尺寸测量值、粗糙度评价、合格判定）
  • [ ] 组内互评表（匿名提交）

《零件检测报告》模板：

检测项目 图纸要求 实测值 误差 合格判定
φ20外圆 φ20(-0.021) □合格 □不合格
φ16外圆 φ16(-0.018) □合格 □不合格
长度50 50±0.1 □合格 □不合格
长度20 20±0.1 □合格 □不合格
总长70 70±0.1 □合格 □不合格
表面粗糙度 Ra3.2μm □合格 □不合格

# ■ 评价反思区

【K1-K8产出评价】 使用COMET八标准中的相关维度进行产出评价，评价的是"能力产出"而非"态度认同"。

K标准 评价维度 1分：未达标 2分：基本达标 3分：良好达标 4分：优秀达标
K1 清晰性 工艺卡规范、程序注释清晰、检测报告完整 无工艺卡 基本有但欠规范 规范完整 可直接用于生产
K2 功能性 零件尺寸精度达IT7、形位公差达IT8、Ra3.2μm 无法加工 能加工但超差 全部达标 精度高于要求
K4 效率 切削参数合理、加工时间控制、材料利用率高 参数不合理 基本可用 优化良好 参数最优
K5 工作过程导向 工艺路线正确、仿真验证在先、操作步骤规范 步骤混乱 基本正确 规范完整 形成标准工艺

同伴互评（其他小组对报告提1个优点+1个改进建议）：

评价组 优点 改进建议

个人改进计划：

【新增·组内成员互评表】（匿名提交教师，1-5分，与K1-K8能力画像数据对接）

互评维度 映射K标准 组员A 组员B 组员C 组员D 评分说明（行为锚定）
任务参与度（主动承担、按时完成） K5工作过程导向 5=全程主动，1=消极被动
成果贡献度（产出数量与质量） K2功能性 5=贡献最大，1=几乎无贡献
表达清晰性（汇报/文档/展示的逻辑） K1清晰性 5=逻辑严谨，1=混乱不清
创新积极性（提出新想法、解决问题） K8创造性 5=积极创新，1=无新想法
协作责任感（沟通配合、冲突处理） K6社会责任 5=主动补位，1=不配合

个人贡献度自评（与组内互评对照，防止自评偏差）：

  • 本工单中，我承担的角色是：________________
  • 我完成的核心任务是：________________
  • 我为团队解决的1个关键问题是：________________
  • 我从其他组员身上学到的1点是：________________
  • 如果重新来过，我会改进：________________

小组协作系数（教师评定，0.8-1.2，直接影响个人最终成绩）：____

系数说明：

  • 1.1-1.2 = 协作优异、互相补位、有超出分工的创造性贡献
  • 1.0 = 正常协作，各尽其责
  • 0.8-0.9 = 协作存在问题、搭便车或冲突未解决

计算公式：个人最终得分 = 基础产出分（K1-K8平均）× 个人贡献系数（β）× 小组协作系数（α）

数据去向：本表得分将汇入「COMET K1-K8能力画像数据库」，作为学生个体能力发展追踪的原始证据。

# ■ 理论注解 ★（可选阅读）

【理论溯源】 G71粗车复合循环指令是FANUC数控系统的核心创新之一，它将传统需要数十行程序才能完成的粗车加工浓缩为2个程序段。其原理是"轮廓等距偏移"——系统根据精加工轮廓自动计算每层切削路径，大大简化了编程工作量。恒线速控制G96则是车削加工的另一项重要创新：它保持切削点线速度恒定（v=πdn/1000），使得无论工件直径如何变化，表面粗糙度保持一致。这在加工阶梯轴时尤为重要——如果没有G96，小直径处的转速会过高，大直径处的切削速度会过低。

【为什么用它】 销轴零件是数控车削最经典的入门零件——结构简单但涵盖了端面、外圆、台阶、切断等基本要素。通过这个工单，学生不仅学会了编程指令，更重要的是建立了"工艺先行"的意识：在动手编程之前，必须先分析图纸、确定工艺路线、选择刀具和切削参数。这种"先动脑、后动手"的工作习惯，是数控操作工与普工的根本区别。

【工匠精神故事】 全国技术能手、太平洋精锻公司高级技师王师傅，加工的齿轮坯跳动精度达到0.005mm（头发丝的1/10）。他的秘诀是："我每编一个程序，都要在纸上先画一遍刀具路径。程序不是敲出来的，是想出来的。"这种"纸上演算"的习惯，正是从销轴这样的简单零件开始培养的。

# 【工单03】螺纹轴零件的编程与加工 【C2→T】

# ■ 任务呈现区

情境：您在精锻公司数控车间已经工作了半个月，师傅说您的基础不错，现在可以接触"有技术含量的活儿"了。今天加工的是汽车传动轴——这个零件有外圆、有退刀槽、有螺纹（M20×1.5），是公司的常规产品。师傅特别提醒："螺纹加工是数控车工的'分水岭'——会车螺纹，你就是一个合格的数控车工；不会车螺纹，永远只能做最简单的外圆。螺纹的对刀、进刀方式、余量分配都有讲究，你好好学。"

真实背景参考：太平洋精锻公司的汽车传动轴（零件号：PF-CZD-003）材料为40Cr，调质处理，螺纹精度6g。螺纹加工采用分层切削，每次切深递减（0.4→0.3→0.2→0.15→0.1→0.05mm），最后一刀为光整加工。公司《螺纹加工工艺规范》要求：螺纹通规能顺利旋入、止规旋入不超过2扣；螺纹表面无振纹、无乱扣。

学习目标：

  1. 能够掌握外圆单一切削循环指令G90、锥面单一切削循环G90、车大端面循环G94的格式和使用
  2. 能够掌握单段车削螺纹加工指令G32的格式和使用方法
  3. 能够掌握螺纹刀的对刀方法和螺纹加工时余量的分配方法
  4. 能够根据螺纹轴零件图纸正确编程、图形模拟并加工工件

核心输出物：

  • [ ] 《螺纹轴零件加工工艺卡》
  • [ ] 数控加工程序（含G90/G94/G32指令）
  • [ ] 螺纹分层切削表（每次切深记录）
  • [ ] 实际加工零件（含螺纹）
  • [ ] 《零件检测报告》（含螺纹通止规检测）

# ■ 任务定位栏

【3D Penetration】本工单的三维属性标注

内容维度：③ 问题解决型（螺纹加工编程与工艺控制）

行动维度：资讯→计划→决策→展示→执行→检查→评价

需求维度：目标水平=L3 | 核心K标准：K2/K4/K7

向上穿透： T层"螺纹轴零件编程与加工" → C2"轴类零件数控编程与加工能力" → P4"数控机床编程与操作能力" → G5"创新创业意识与可持续发展理念"

# ■ 学生分组与角色分配【必备·勿遗漏】

【为什么必备】 分组不是"把学生凑在一起"，而是"让每个学生都有不可替代的责任"。没有角色分配的分组必然导致搭便车；没有协作规则的分组必然陷入混乱。本栏是十部分工单的第③部分，缺失则学生无法形成有效协作，教师后续也无法追溯个人贡献度。

分组建议：4人小组。 角色分工（建议轮换）：

  • 工艺编程员：负责工艺路线设计、G90/G94/G32程序编写、螺纹参数计算
  • 机床操作员：负责螺纹刀安装与对刀、分层切削执行、加工过程监控
  • 螺纹检测员：负责螺纹通止规检测、中径测量、螺纹表面质量检查
  • 仿真验证员：负责仿真验证、分层切削表制作、加工过程记录

协作规则：

  • 分工原则：螺纹加工必须"层层递进"——每层切削后必须测量，确认无误后再进行下一层
  • 交流机制：使用"分层切削记录表"——每切完一层，操作员记录切深，检测员记录尺寸，全组确认后再进行下一层
  • 冲突解决：螺纹参数计算分歧时，以《机械设计手册》螺纹章节为准

学生互评机制：

  • 组内互评：每份工单完成后，组员根据"参与度/贡献度/协作度"三维度互评（1-5分），匿名提交教师
  • 组间互评：成果展示环节，其他小组使用"K1-K8产出评价"进行交叉评价
  • 教师观察：教师记录小组协作中的角色担当、冲突处理、时间管理等行为，作为协作系数依据

分组操作指南：

  • 分组方式：开学初固定分组（4人/组），整个课程周期内保持稳定
  • 角色轮换：每个工单结束后，角色顺时针轮换，确保每人体验完整岗位链条
  • 搭便车预防：组内互评单项低于3分的成员，需接受教师面谈并制定改进计划；连续2个工单互评垫底者，触发个人独立补做机制
  • 协作激励：小组协作系数1.1-1.2的成员，在课程总评中获得额外能力积分

# ■ 知识准备区

1. 必备知识清单

知识点 掌握状态 复习资料
G90/G94单一固定循环指令 □已掌握 □需复习 《数控车床编程与操作实训教程》第3章
G32螺纹切削指令格式 □已掌握 □需复习 FANUC编程手册
螺纹参数计算（大径、中径、小径、牙高） □已掌握 □需复习 《机械设计手册》
螺纹分层切削原理（递减切深） □已掌握 □需复习 实训室微课视频
螺纹刀对刀方法（刀尖对准工件中心高） □已掌握 □需复习 实训室操作示范

2. 工具与资源清单

  • 硬件设备：CK6140数控车床、40Cr调质毛坯
  • 刀具：外圆车刀、螺纹刀（60°）、切断刀
  • 量具：游标卡尺、外径千分尺、螺纹通止规（M20×1.5-6g）、螺纹千分尺
  • 软件：斯沃数控仿真软件
  • 参考资料：太平洋精锻《螺纹加工工艺规范》

3. 前置任务检查

□ 已理解螺纹牙型高度计算公式（h=0.6495P）
□ 已会计算螺纹大径、中径、小径
□ 已掌握G32指令格式（G32 X__ Z__ F__）
□ 已理解分层切削的切深分配原则
□ 已准备好螺纹通止规

# ■ 计划区

任务拆解与进度安排（9课时 = 405分钟）：

阶段 时间 负责人 具体任务 完成标志
资讯 45min 全组 学习螺纹知识、分析图纸、学习G32指令 能说出螺纹参数
计划 30min 全组 分配角色、设计分层切削方案 分层切削表初稿
决策 20min 全组 确定每层切深、转速、进给 决策记录
执行1 60min 工艺编程员 编写程序（外圆+螺纹+切断） 程序完成
执行2 50min 仿真验证员 仿真验证、制作分层切削表 仿真通过
执行3 120min 机床操作员 对刀、分层切削加工（6层） 螺纹加工完成
执行4 45min 螺纹检测员 通止规检测、中径测量、表面检查 检测报告
检查 20min 全组 误差分析、改进总结 检查记录
评价 15min 全组 组内互评、提交成果 互评表提交

# ■ 决策区

螺纹加工决策：

决策项 选项A 选项B 选项C 选择 理由
螺纹切削方式 直进法（径向） 斜进法（单侧） 左右切削法 ____
每层切深分配 等分（6×0.1） 递减（0.3→0.2→0.15→0.1→0.08→0.05） ____
螺纹转速 300r/min 400r/min 500r/min ____
最后一刀 光整加工（切深0.02） 不再加工 ____

分层切削表（示例）：

切削次数 切深ap(mm) 螺纹小径(mm) 实际测量 备注
1 0.30 19.05 粗切
2 0.25 18.55 粗切
3 0.20 18.15 半精切
4 0.15 17.85 半精切
5 0.10 17.65 精切
6 0.05 17.55 精切
7 0.02 17.51 光整

# ■ 展示区

组间成果展示要求：

  1. 每组派1名代表展示：分层切削表+螺纹检测过程（限时5分钟）
  2. 展示内容必须包括：螺纹通规旋入演示、止规检测、中径测量值
  3. 其他小组观察并记录：该组的1个工艺亮点 + 1个可以改进的地方

螺纹加工挑战赛：

  • 各组螺纹件现场用通止规检测
  • 通规顺畅旋入+止规旋入不超过2扣 = 合格
  • 螺纹表面无振纹 = 加分

# ■ 执行区

Step 1：螺纹参数计算

螺纹M20×1.5-6g：

  • 螺距 P = 1.5mm
  • 牙型高度 h = 0.6495 × P = 0.974mm
  • 螺纹大径 d = 20mm（公差6g：-0.032/-0.268）
  • 螺纹小径 d1 = d - 2h = 20 - 1.948 = 18.052mm
  • 分层切削总切深 = 0.974mm（直径方向）

Step 2：程序编写

O0003;
G21 G40 G97 G99;
T0101;                          (外圆车刀)
M03 S800;
G00 X25.0 Z2.0;
G90 X22.0 Z-50.0 F0.2;          (粗车外圆)
X20.5;
G00 X100.0 Z100.0;
T0202;                          (精车刀)
M03 S1200;
G00 X20.0 Z2.0;
G01 Z-50.0 F0.08;               (精车外圆)
G00 X100.0 Z100.0;
T0303;                          (螺纹刀)
M03 S400;
G00 X22.0 Z5.0;
G92 X19.40 Z-45.0 F1.5;         (螺纹循环第1刀)
X19.10;                         (第2刀)
X18.85;                         (第3刀)
X18.65;                         (第4刀)
X18.55;                         (第5刀)
X18.50;                         (第6刀-光整)
G00 X100.0 Z100.0;
M30;

Step 3：螺纹加工要点

  1. 螺纹刀安装：刀尖必须与工件中心等高（用中心高样板检查）
  2. 对刀：X向试切对刀，Z向刀尖对准工件端面
  3. 转速选择：螺纹切削转速不宜过高（建议300-500r/min）
  4. 分层切削：每次切深递减，避免"扎刀"
  5. 最后一刀：切深0.02-0.05mm，光整螺纹表面

# ■ 成果提交区

提交清单：

  • [ ] 《螺纹轴零件加工工艺卡》
  • [ ] 数控加工程序
  • [ ] 分层切削表（实际执行记录）
  • [ ] 实际加工零件
  • [ ] 《零件检测报告》（含螺纹通止规检测）
  • [ ] 组内互评表（匿名提交）

# ■ 评价反思区

【K1-K8产出评价】 使用COMET八标准中的相关维度进行产出评价，评价的是"能力产出"而非"态度认同"。

K标准 评价维度 1分：未达标 2分：基本达标 3分：良好达标 4分：优秀达标
K2 功能性 螺纹通规旋入顺畅、止规不超2扣、表面无振纹 无法加工螺纹 有螺纹但不通 通止规合格 表面光洁
K4 效率 分层切削合理、加工时间控制、刀具磨损正常 分层不合理 基本可用 优化良好 效率最高
K7 经济性 刀具寿命合理、材料消耗少、无废品 刀具磨损快 基本可控 成本合理 精益加工

同伴互评（其他小组对报告提1个优点+1个改进建议）：

评价组 优点 改进建议

个人改进计划：

【新增·组内成员互评表】（匿名提交教师，1-5分，与K1-K8能力画像数据对接）

互评维度 映射K标准 组员A 组员B 组员C 组员D 评分说明（行为锚定）
任务参与度（主动承担、按时完成） K5工作过程导向 5=全程主动，1=消极被动
成果贡献度（产出数量与质量） K2功能性 5=贡献最大，1=几乎无贡献
表达清晰性（汇报/文档/展示的逻辑） K1清晰性 5=逻辑严谨，1=混乱不清
创新积极性（提出新想法、解决问题） K8创造性 5=积极创新，1=无新想法
协作责任感（沟通配合、冲突处理） K6社会责任 5=主动补位，1=不配合

个人贡献度自评（与组内互评对照，防止自评偏差）：

  • 本工单中，我承担的角色是：________________
  • 我完成的核心任务是：________________
  • 我为团队解决的1个关键问题是：________________
  • 我从其他组员身上学到的1点是：________________
  • 如果重新来过，我会改进：________________

小组协作系数（教师评定，0.8-1.2，直接影响个人最终成绩）：____

系数说明：

  • 1.1-1.2 = 协作优异、互相补位、有超出分工的创造性贡献
  • 1.0 = 正常协作，各尽其责
  • 0.8-0.9 = 协作存在问题、搭便车或冲突未解决

计算公式：个人最终得分 = 基础产出分（K1-K8平均）× 个人贡献系数（β）× 小组协作系数（α）

数据去向：本表得分将汇入「COMET K1-K8能力画像数据库」，作为学生个体能力发展追踪的原始证据。

# ■ 理论注解 ★（可选阅读）

【理论溯源】 螺纹是人类最早发明的机械连接方式之一，距今已有2000多年历史。但螺纹的精密加工一直是机械制造的难题——直到19世纪惠氏螺纹（Whitworth thread）的标准化才使互换性成为可能。数控螺纹加工的核心是"主轴旋转与Z轴进给的严格同步"：主轴每转一圈，刀具必须精确移动一个螺距。这种同步通过主轴编码器实现——编码器检测主轴转角，CNC系统据此控制Z轴进给，确保螺纹不乱扣。FANUC系统的G32/G92/G76螺纹切削指令，底层都是这个同步机制。

【为什么用它】 螺纹加工是数控车削的"技术分水岭"。如果说外圆加工考验的是"基本功"，螺纹加工考验的就是"真功夫"——螺纹刀的对刀精度、分层切削的经验、切削参数的选择，都需要在实践中反复磨练才能掌握。太平洋精锻公司的传动轴螺纹精度要求6g，这意味着中径公差只有0.16mm——比头发丝还细。学生通过这个工单，不仅学会了一个指令，更是体验到了"精度"二字的真正含义。

【工匠精神故事】 江苏工匠、太平洋精锻公司螺纹加工技师李师傅，加工M30×2的梯形螺纹，中径精度稳定在0.01mm以内。他说："螺纹加工没有捷径，就是一刀一刀地试。我第一次车螺纹时，连断了3把刀。师傅说：'刀断了不可怕，可怕的是不知道为什么断。'后来我每断一把刀，都认真分析原因——是转速太高？切深太大？刀尖太高？现在我的刀几乎不断了，因为我知道每把刀的'脾气'。"

# 【工单04】阶梯轴零件的编程与加工 【C2→T】

# ■ 任务呈现区

情境：您在精锻公司已经能独立完成外圆和螺纹加工了，师傅决定给您一个"综合性任务"。今天加工的是汽车差速器齿轮轴——这是一个阶梯轴，有3个不同直径的台阶、有退刀槽、有圆角、还有一段锥面。师傅说："这个零件用到了刀尖半径补偿，你要是搞懂了G41/G42，你的编程水平就上了一个台阶。很多操作工干了三年还不会用刀补，加工出来的圆弧总是小一点或大一点的。"

真实背景参考：太平洋精锻公司的差速器齿轮轴（零件号：PF-CZD-008）材料为20CrMnTi，渗碳淬火，有3个台阶（φ35、φ28、φ22）、1个退刀槽（宽3mm、深2mm）、2个圆角（R2）、1个锥面（1:10）。加工精度要求：尺寸公差IT7级，圆跳动0.03mm。该零件使用G71/G70复合循环编程，刀尖半径补偿（R0.4）确保圆弧精度。

学习目标：

  1. 能够掌握刀尖圆弧半径补偿指令G40/G41/G42的原理和使用
  2. 能够掌握内、外圆粗车复合固定循环G71、精车复合固定循环G70
  3. 能够掌握封闭（或固定形状）粗车复合固定循环G73、外径切槽固定循环G75
  4. 能够合理选用固定循环指令加工出符合零件图纸要求的较复杂轴类零件
  5. 能够正确使用量具检测被加工工件以保证加工精度要求

核心输出物：

  • [ ] 《阶梯轴零件加工工艺卡》
  • [ ] 数控加工程序（含G71/G70/G73/G75/G41/G42）
  • [ ] 刀尖半径补偿计算书
  • [ ] 实际加工零件
  • [ ] 《零件检测报告》（含圆跳动检测）

# ■ 任务定位栏

【3D Penetration】本工单的三维属性标注

内容维度：③ 问题解决型（刀补与复合循环综合应用）

行动维度：资讯→计划→决策→展示→执行→检查→评价

需求维度：目标水平=L4 | 核心K标准：K2/K4/K8

向上穿透： T层"阶梯轴零件编程与加工" → C2"轴类零件数控编程与加工能力" → P4"数控机床编程与操作能力" → G3"批判性思维与问题解决能力"

# ■ 学生分组与角色分配【必备·勿遗漏】

【为什么必备】 分组不是"把学生凑在一起"，而是"让每个学生都有不可替代的责任"。没有角色分配的分组必然导致搭便车；没有协作规则的分组必然陷入混乱。本栏是十部分工单的第③部分，缺失则学生无法形成有效协作，教师后续也无法追溯个人贡献度。

分组建议：4人小组。 角色分工（建议轮换）：

  • 工艺编程员：负责工艺路线设计、复合循环程序编写、刀补参数计算
  • 机床操作员：负责刀具安装、对刀（含刀补设定）、试切加工
  • 质量检测员：负责尺寸检测、圆跳动检测（百分表）、表面粗糙度检查
  • 仿真验证员：负责仿真验证、刀补效果验证、加工过程截图

协作规则：

  • 分工原则：刀补是"隐形的技术"——程序上看不出来，但加工结果差很多。必须全组理解刀补原理
  • 交流机制：使用"刀补原理图"——在白板上画出刀尖圆弧与理想刀尖的区别，理解为什么要补偿
  • 冲突解决：刀补方向（G41/G42）分歧时，用"顺着刀具前进方向看，刀补在工件左侧为G41，右侧为G42"的口诀判断

学生互评机制：

  • 组内互评：每份工单完成后，组员根据"参与度/贡献度/协作度"三维度互评（1-5分），匿名提交教师
  • 组间互评：成果展示环节，其他小组使用"K1-K8产出评价"进行交叉评价
  • 教师观察：教师记录小组协作中的角色担当、冲突处理、时间管理等行为，作为协作系数依据

分组操作指南：

  • 分组方式：开学初固定分组（4人/组），整个课程周期内保持稳定
  • 角色轮换：每个工单结束后，角色顺时针轮换，确保每人体验完整岗位链条
  • 搭便车预防：组内互评单项低于3分的成员，需接受教师面谈并制定改进计划；连续2个工单互评垫底者，触发个人独立补做机制
  • 协作激励：小组协作系数1.1-1.2的成员，在课程总评中获得额外能力积分

# ■ 知识准备区

1. 必备知识清单

知识点 掌握状态 复习资料
刀尖圆弧半径补偿原理（G40/G41/G42） □已掌握 □需复习 《数控车床编程与操作实训教程》第4章
G71/G70复合循环指令 □已掌握 □需复习 FANUC编程手册
G73/G75固定循环指令 □已掌握 □需复习 实训室微课视频
圆跳动检测方法（百分表使用） □已掌握 □需复习 实训室仪器使用手册
切槽刀和圆角刀的选择 □已掌握 □需复习 实训室刀具展示柜

2. 工具与资源清单

  • 硬件设备：CK6140数控车床、20CrMnTi毛坯
  • 刀具：外圆车刀（R0.4刀尖圆弧）、切槽刀（宽3mm）、圆角刀
  • 量具：游标卡尺、外径千分尺、百分表+磁力表座、表面粗糙度对比样块
  • 软件：斯沃数控仿真软件
  • 参考资料：太平洋精锻《刀补应用指南》

3. 前置任务检查

□ 已理解刀尖圆弧半径补偿的必要性
□ 已掌握G41/G42的判断口诀
□ 已会计算G71循环的精加工余量
□ 已掌握百分表测量圆跳动的方法
□ 已理解G73与G71的区别和应用场景

# ■ 计划区

任务拆解与进度安排（9课时 = 405分钟）：

阶段 时间 负责人 具体任务 完成标志
资讯 45min 全组 学习刀补原理、G71/G73/G75指令 能画出刀补原理图
计划 30min 全组 分配角色、设计工艺路线 工艺卡初稿
决策 20min 全组 确定刀补方向、循环指令、切槽参数 决策记录
执行1 70min 工艺编程员 编写程序（含刀补和复合循环） 程序完成
执行2 50min 仿真验证员 仿真验证、刀补效果对比（有/无刀补） 仿真通过
执行3 120min 机床操作员 对刀、设定刀补、试切加工 零件加工完成
执行4 45min 质量检测员 尺寸检测、圆跳动检测、表面检查 检测报告
检查 20min 全组 误差分析、刀补效果总结 检查记录
评价 15min 全组 组内互评、提交成果 互评表提交

# ■ 决策区

刀补与循环决策：

决策项 选项A 选项B 选项C 选择 理由
粗车循环 G71（轴向粗车） G73（仿形粗车） ____
刀补方向 G41（刀补在左） G42（刀补在右） ____
刀尖圆弧R 0.4mm 0.8mm 1.2mm ____
切槽循环 G75（径向切槽） G01手动切槽 ____

刀尖半径补偿原理图：

        理想刀尖（程序中的点）
              ●
             /|
            / |
           /  | 刀尖圆弧R
          /   |
         /    |
    ────●─────┼──── 实际切削刃（圆弧）
         实际刀位点
    
    不补偿时：程序按理想刀尖计算 → 圆弧加工偏小
    补偿后：系统按实际圆弧计算 → 圆弧加工准确

# ■ 展示区

组间成果展示要求：

  1. 每组派1名代表展示：刀补原理讲解+程序解读+圆跳动检测（限时5分钟）
  2. 展示内容必须包括：刀补原理图、有/无刀补的仿真对比、圆跳动测量值
  3. 其他小组观察并记录：该组的1个技术亮点 + 1个可以改进的地方

刀补效果对比挑战：

  • 同一程序，分别用G41和不用刀补加工
  • 测量圆弧尺寸，对比偏差
  • 偏差最小者获胜

# ■ 执行区

Step 1：刀补原理理解

  • 数控程序中的坐标点是"理想刀尖"的位置
  • 实际刀具的刀尖是圆弧（R0.4或R0.8）
  • 加工外圆/端面时：刀补影响不大（误差可忽略）
  • 加工圆弧/锥面时：必须用G41/G42补偿，否则圆弧尺寸会偏差2R左右

Step 2：程序框架

O0004;
G21 G40 G97 G99;
T0101;                          (外圆粗车刀，R0.4)
M03 S800;
G00 X42.0 Z2.0;
G71 U2.0 R1.0;                  (粗车循环)
G71 P10 Q20 U0.3 W0.1 F0.25;
N10 G42 G00 X22.0;              (刀补开启)
G01 Z0 F0.1;
G03 X28.0 Z-3.0 R3.0;           (R3圆角)
G01 Z-25.0;
X28.0;
X35.0 Z-30.0;                   (锥面)
Z-55.0;
X40.0;
N20 G40 G01 X42.0;              (刀补取消)
G00 X100.0 Z100.0;
T0202;                          (精车刀)
M03 S1200;
G70 P10 Q20 F0.08;              (精车循环)
G00 X100.0 Z100.0;
T0303;                          (切槽刀)
M03 S500;
G00 X30.0 Z-25.0;
G75 R0.5;
G75 X24.0 Z-28.0 P1500 Q3000 F0.08; (切退刀槽)
G00 X100.0 Z100.0;
M30;

Step 3：刀补设置

  1. 对刀时输入"假想刀尖"位置（不是圆弧中心）
  2. 在刀补页面输入刀尖圆弧半径R和刀尖方位T（3号刀位对应外圆车刀）
  3. 程序中用G41/G42开启补偿，G40取消补偿
  4. 注意：G41/G42必须在G00/G01中指定，不能在G02/G03中指定

# ■ 成果提交区

提交清单：

  • [ ] 《阶梯轴零件加工工艺卡》
  • [ ] 数控加工程序
  • [ ] 刀尖半径补偿计算书（含补偿值计算过程）
  • [ ] 实际加工零件
  • [ ] 《零件检测报告》（含圆跳动检测值）
  • [ ] 组内互评表（匿名提交）

# ■ 评价反思区

【K1-K8产出评价】 使用COMET八标准中的相关维度进行产出评价，评价的是"能力产出"而非"态度认同"。

K标准 评价维度 1分：未达标 2分：基本达标 3分：良好达标 4分：优秀达标
K2 功能性 尺寸精度达IT7、圆跳动≤0.03mm、圆弧尺寸准确 超差严重 基本尺寸对 全部达标 精度高于要求
K4 效率 复合循环使用合理、加工时间控制、刀具切换顺畅 循环用错 基本正确 优化良好 效率最高
K8 创造性 刀补理解深刻、工艺优化有思路、疑难问题解决 不理解刀补 会用但不懂 理解深刻 能优化工艺

同伴互评（其他小组对报告提1个优点+1个改进建议）：

评价组 优点 改进建议

个人改进计划：

【新增·组内成员互评表】（匿名提交教师，1-5分，与K1-K8能力画像数据对接）

互评维度 映射K标准 组员A 组员B 组员C 组员D 评分说明（行为锚定）
任务参与度（主动承担、按时完成） K5工作过程导向 5=全程主动，1=消极被动
成果贡献度（产出数量与质量） K2功能性 5=贡献最大，1=几乎无贡献
表达清晰性（汇报/文档/展示的逻辑） K1清晰性 5=逻辑严谨，1=混乱不清
创新积极性（提出新想法、解决问题） K8创造性 5=积极创新，1=无新想法
协作责任感（沟通配合、冲突处理） K6社会责任 5=主动补位，1=不配合

个人贡献度自评（与组内互评对照，防止自评偏差）：

  • 本工单中，我承担的角色是：________________
  • 我完成的核心任务是：________________
  • 我为团队解决的1个关键问题是：________________
  • 我从其他组员身上学到的1点是：________________
  • 如果重新来过，我会改进：________________

小组协作系数（教师评定，0.8-1.2，直接影响个人最终成绩）：____

系数说明：

  • 1.1-1.2 = 协作优异、互相补位、有超出分工的创造性贡献
  • 1.0 = 正常协作，各尽其责
  • 0.8-0.9 = 协作存在问题、搭便车或冲突未解决

计算公式：个人最终得分 = 基础产出分（K1-K8平均）× 个人贡献系数（β）× 小组协作系数（α）

数据去向：本表得分将汇入「COMET K1-K8能力画像数据库」，作为学生个体能力发展追踪的原始证据。

# ■ 理论注解 ★（可选阅读）

【理论溯源】 刀尖圆弧半径补偿是数控技术中一个重要的几何修正问题。由于实际刀具的刀尖不是理想的"点"而是一个圆弧，当刀具沿轮廓移动时，实际切削点的位置与程序中设定的理想刀尖位置之间存在系统性偏差。这种偏差在加工直线时影响不大（因为刀尖圆弧与直线相切），但在加工圆弧和锥面时会导致显著的尺寸误差。G41/G42补偿的原理是：CNC系统根据刀尖圆弧半径R和刀尖方位号T，实时计算出"实际切削刃"的位置，使实际加工轮廓与程序设定的理想轮廓一致。这一技术的数学本质是"等距线/等距面"计算——在几何学中已有深入研究。

【为什么用它】 刀补是数控编程从"入门"到"进阶"的关键节点。不会刀补，只能加工最简单的外圆和端面；会用刀补，才能加工复杂的轮廓和曲面。更重要的是，刀补概念培养了学生的"误差意识"——理解"程序中的理想模型"与"实际加工中的物理现实"之间的差异，并学会用技术手段消除这种差异。这种"模型-现实-修正"的思维模式，是工程师的核心素养。

【工匠精神故事】 全国五一劳动奖章获得者、太平洋精锻公司数控技师张师傅，加工一种精密轴承座，圆弧精度要求±0.005mm。他发现即使使用了刀补，圆弧尺寸仍然有微小偏差。经过反复试验，他找到了原因：刀尖圆弧R值在刀具磨损后会变小，而系统中输入的R值是固定的。他提出了"动态刀补修正法"——每加工50件后，用标准环规测量圆弧尺寸，根据偏差微调刀补值。这一方法使圆弧合格率从85%提升到99.5%，每年为公司节约成本20余万元。

# 模块三：复合循环与螺纹加工（18课时）

模块目标：培养螺纹与复合循环编程加工能力（C3），使学生能够掌握螺纹复合循环G92/G76、变导程螺纹G34、盘套类零件加工工艺、深孔钻G74/G72端面粗车等高级指令，具备加工传动轴、盘套类等中等复杂零件的能力。

对应P层能力：P4 数控机床编程与操作能力 → P5 零件质量检测与控制能力

对应G层素养：G1 职业责任感与工匠精神 → G3 批判性思维与问题解决能力

# 【工单05】传动轴零件的编程与加工 【C3→T】

# ■ 任务呈现区

情境：您在精锻公司的技术水平已经得到了师傅的认可，今天车间主任亲自给您布置任务："这是大众汽车公司的新订单——传动轴零件，要加工螺纹，而且是大螺距螺纹（M30×3）。这个零件我们用G92循环加工，但大批量生产时要用G76复合循环，效率高、螺纹质量好。你先把这件样品做出来，程序要同时写G92和G76两个版本，我们要对比哪个更适合批量生产。"

真实背景参考：太平洋精锻公司的传动轴（零件号：PF-CZD-015）是大众汽车DQ380变速器的关键零件，月产量2万件。该零件外螺纹M30×3-6g，内螺纹M20×1.5-6H（需在数控车床上用镗刀加工），还有一段花键（需用G01分度加工）。大批量生产采用G76复合循环，单件加工时间从G92的12分钟缩短到8分钟。公司《螺纹加工效率优化规范》要求：批量>1000件时必须评估G76替代G92的经济性。

学习目标：

  1. 能够掌握单一固定循环车削螺纹加工指令G92的格式和使用
  2. 能够掌握复合固定循环车削螺纹加工指令G76的格式和使用
  3. 能够掌握变导程螺纹车削加工指令G34的概念
  4. 能够运用螺纹加工指令加工螺纹，正确使用量具检测螺纹以保证加工精度
  5. 能够对比G92和G76的加工效率和质量，提出批量生产优化建议

核心输出物：

  • [ ] 《传动轴零件加工工艺卡》（含G92和G76两个版本）
  • [ ] G92版本数控程序
  • [ ] G76版本数控程序
  • [ ] 《G92 vs G76对比分析报告》（效率、质量、经济性）
  • [ ] 实际加工零件（任选一种循环加工）
  • [ ] 《零件检测报告》（含螺纹通止规检测）

# ■ 任务定位栏

【3D Penetration】本工单的三维属性标注

内容维度：④ 综合项目型（螺纹复合循环与批量生产优化分析）

行动维度：资讯→计划→决策→展示→执行→检查→评价

需求维度：目标水平=L4 | 核心K标准：K1/K2/K7

向上穿透： T层"传动轴螺纹加工与循环对比" → C3"螺纹与复合循环编程加工能力" → P4"数控机床编程与操作能力" → G5"创新创业意识与可持续发展理念"

# ■ 学生分组与角色分配【必备·勿遗漏】

【为什么必备】 分组不是"把学生凑在一起"，而是"让每个学生都有不可替代的责任"。没有角色分配的分组必然导致搭便车；没有协作规则的分组必然陷入混乱。本栏是十部分工单的第③部分，缺失则学生无法形成有效协作，教师后续也无法追溯个人贡献度。

分组建议：4人小组。 角色分工（建议轮换）：

  • 工艺编程员：负责G92/G76程序编写、螺纹参数计算、工艺路线设计
  • 机床操作员：负责两种循环的试切加工（对比体验）、刀具管理
  • 效率分析员：负责加工时间记录、刀具磨损对比、成本估算
  • 质量检测员：负责螺纹检测、表面质量对比、撰写对比报告

协作规则：

  • 分工原则：G92和G76两个版本的程序必须并行开发，然后进行"同条件对比"
  • 交流机制：使用"对比记录表"——每次试切记录时间、刀具状态、表面质量，全组共同分析
  • 冲突解决：效率与质量冲突时（如G76效率高但表面略差），以"满足客户要求前提下成本最低"为决策准则

学生互评机制：

  • 组内互评：每份工单完成后，组员根据"参与度/贡献度/协作度"三维度互评（1-5分），匿名提交教师
  • 组间互评：成果展示环节，其他小组使用"K1-K8产出评价"进行交叉评价
  • 教师观察：教师记录小组协作中的角色担当、冲突处理、时间管理等行为，作为协作系数依据

分组操作指南：

  • 分组方式：开学初固定分组（4人/组），整个课程周期内保持稳定
  • 角色轮换：每个工单结束后，角色顺时针轮换，确保每人体验完整岗位链条
  • 搭便车预防：组内互评单项低于3分的成员，需接受教师面谈并制定改进计划；连续2个工单互评垫底者，触发个人独立补做机制
  • 协作激励：小组协作系数1.1-1.2的成员，在课程总评中获得额外能力积分

# ■ 知识准备区

1. 必备知识清单

知识点 掌握状态 复习资料
G92单一螺纹循环指令 □已掌握 □需复习 《数控车床编程与操作实训教程》第5章
G76复合螺纹循环指令 □已掌握 □需复习 FANUC编程手册
G34变导程螺纹指令 □已掌握 □需复习 实训室参考手册
批量生产效率分析（单件工时×批量） □已掌握 □需复习 实训室微课视频
螺纹加工经济性评估 □已掌握 □需复习 太平洋精锻《螺纹加工效率优化规范》

2. 工具与资源清单

  • 硬件设备：CK6140数控车床、40Cr调质毛坯
  • 刀具：外圆车刀、螺纹刀（M30×3）、切断刀
  • 量具：螺纹通止规（M30×3-6g）、螺纹千分尺、秒表
  • 软件：斯沃数控仿真软件、Excel（效率计算）
  • 参考资料：太平洋精锻《螺纹加工效率优化规范》

3. 前置任务检查

□ 已理解G76的7个参数含义（P、Q、R等）
□ 已掌握G92与G76的适用场景区别
□ 已会计算螺纹加工的单件工时
□ 已理解批量生产中的"效率-质量-成本"三角关系
□ 已阅读《螺纹加工效率优化规范》

# ■ 计划区

任务拆解与进度安排（9课时 = 405分钟）：

阶段 时间 负责人 具体任务 完成标志
资讯 45min 全组 学习G92/G76/G34指令、分析对比需求 能说出两者区别
计划 30min 全组 分配角色、制定对比方案 对比方案签字
决策 20min 全组 确定试切条件、评价标准 决策记录
执行1 60min 工艺编程员 编写G92和G76两个版本程序 两版程序完成
执行2 50min 仿真验证员 两版仿真验证、截图对比 仿真通过
执行3 90min 机床操作员 G92试切加工、记录时间 试切完成
执行4 60min 机床操作员 G76试切加工、记录时间 试切完成
执行5 45min 效率分析员+质量检测员 数据整理、撰写对比报告 报告完成
检查 15min 全组 汇报对比结果、讨论优化建议 检查记录
评价 10min 全组 组内互评、提交成果 互评表提交

# ■ 决策区

G92 vs G76 对比方案：

对比维度 G92 G76 本组选择
编程复杂度 简单（每刀一行） 复杂（7个参数）
加工效率 较低（直进法） 较高（斜进法/左右切削）
螺纹表面质量 一般（易振纹） 较好（切削力分散）
刀具寿命 较短 较长
适用批量 小批量(<100件) 大批量(>1000件)
单件工时（估算） 12分钟 8分钟

# ■ 展示区

组间成果展示要求：

  1. 每组派1名代表展示：G92 vs G76对比分析报告（限时5分钟）
  2. 展示内容必须包括：两种循环的程序对比、加工时间对比、质量对比、经济性分析
  3. 其他小组观察并记录：该组的1个分析亮点 + 1个可以改进的地方

# ■ 执行区

G92程序示例（M30×3）：

O0005A;
G21 G40 G97 G99;
T0303;
M03 S400;
G00 X32.0 Z5.0;
G92 X29.2 Z-40.0 F3.0;      (第1刀)
X28.6;                       (第2刀)
X28.2;
X27.9;
X27.7;
X27.6;
X27.55;                      (光整)
G00 X100.0 Z100.0;
M30;

G76程序示例（M30×3）：

O0005B;
G21 G40 G97 G99;
T0303;
M03 S400;
G00 X32.0 Z5.0;
G76 P020560 Q100 R100;       (精加工2次、退尾5mm、60°牙型、最小切深0.1mm、精加工余量0.1mm)
G76 X27.55 Z-40.0 P725 Q200 F3.0; (牙高0.725mm、第1刀切深0.2mm)
G00 X100.0 Z100.0;
M30;

# ■ 成果提交区

提交清单：

  • [ ] 《传动轴零件加工工艺卡》（两个版本）
  • [ ] G92版本程序 + G76版本程序
  • [ ] 《G92 vs G76对比分析报告》
  • [ ] 实际加工零件
  • [ ] 《零件检测报告》
  • [ ] 组内互评表（匿名提交）

# ■ 评价反思区

【K1-K8产出评价】 使用COMET八标准中的相关维度进行产出评价，评价的是"能力产出"而非"态度认同"。

K标准 评价维度 1分：未达标 2分：基本达标 3分：良好达标 4分：优秀达标
K1 清晰性 对比报告逻辑清晰、数据准确、结论明确 无报告 基本有 清晰完整 专业级分析
K2 功能性 螺纹通止规合格、表面质量达标 螺纹不合格 基本合格 全部达标 表面光洁
K7 经济性 效率分析合理、成本估算准确、优化建议可行 无分析 基本分析 分析合理 建议可行

同伴互评（其他小组对报告提1个优点+1个改进建议）：

评价组 优点 改进建议

个人改进计划：

【新增·组内成员互评表】（匿名提交教师，1-5分，与K1-K8能力画像数据对接）

互评维度 映射K标准 组员A 组员B 组员C 组员D 评分说明（行为锚定）
任务参与度（主动承担、按时完成） K5工作过程导向 5=全程主动，1=消极被动
成果贡献度（产出数量与质量） K2功能性 5=贡献最大，1=几乎无贡献
表达清晰性（汇报/文档/展示的逻辑） K1清晰性 5=逻辑严谨，1=混乱不清
创新积极性（提出新想法、解决问题） K8创造性 5=积极创新，1=无新想法
协作责任感（沟通配合、冲突处理） K6社会责任 5=主动补位，1=不配合

个人贡献度自评（与组内互评对照，防止自评偏差）：

  • 本工单中，我承担的角色是：________________
  • 我完成的核心任务是：________________
  • 我为团队解决的1个关键问题是：________________
  • 我从其他组员身上学到的1点是：________________
  • 如果重新来过，我会改进：________________

小组协作系数（教师评定，0.8-1.2，直接影响个人最终成绩）：____

系数说明：

  • 1.1-1.2 = 协作优异、互相补位、有超出分工的创造性贡献
  • 1.0 = 正常协作，各尽其责
  • 0.8-0.9 = 协作存在问题、搭便车或冲突未解决

计算公式：个人最终得分 = 基础产出分（K1-K8平均）× 个人贡献系数（β）× 小组协作系数（α）

数据去向：本表得分将汇入「COMET K1-K8能力画像数据库」，作为学生个体能力发展追踪的原始证据。

# ■ 理论注解 ★（可选阅读）

【理论溯源】 G76螺纹复合循环是FANUC系统在G92基础上的重大改进。G92采用"直进法"——刀具沿径向直接切入，每次切削都在螺纹的同一侧，导致切削力集中、刀具磨损快、表面易产生振纹。G76则采用"斜进法"或"左右交替切削法"——刀具沿螺纹侧面斜向切入，切削力分散在螺纹两侧，刀具寿命显著延长，表面质量明显改善。从数学上看，G76的优化本质是一个"切削力均衡分配"问题：将总切削量分配到多个切削刃和多个方向上，避免单点过载。

【为什么用它】 本工单不仅教授一个指令，更重要的是培养学生的"工程经济意识"。在真实企业中，选择G92还是G76不是技术偏好问题，而是成本决策问题：小批量用G92（编程快、调试简单），大批量用G76（效率高、刀具省）。学生通过亲自对比两种方法的效率和质量，体验到了"技术决策"的复杂性——这不是教科书上的选择题，而是需要综合考虑效率、质量、成本多个因素的系统决策。

# 【工单06】盘套零件的编程与加工 【C3→T】

# ■ 任务呈现区

情境：精锻公司接到一批法兰盘订单——这是汽车制动系统的零件，需要加工外圆、内孔、端面槽。师傅说："盘套类零件和轴类零件最大的区别是：轴类零件主要加工外圆，盘套类零件要同时加工外圆和内孔，而且内孔加工的装夹方式不同——要用软爪或撑具。内孔加工时排屑困难、刀具容易振动，是最考验技术的环节。你今天把这个法兰盘做出来，内孔精度IT7，端面槽的深度公差±0.05mm。"

真实背景参考：太平洋精锻公司的制动法兰盘（零件号：PF-FLP-022）材料为HT250灰铸铁，外圆φ120mm、内孔φ60H7、端面槽宽8mm深5mm。加工难点：内孔镗削时刀杆长径比大（L/D>3），易产生振动；端面槽加工时切槽刀悬伸长，易崩刃。公司《盘套类零件加工规范》要求：内孔加工采用"阶梯镗削"——先粗镗留余量，再半精镗，最后精镗；端面槽采用G72端面粗车循环加工。

学习目标：

  1. 能够掌握盘套零件加工工艺特点及编程技巧
  2. 能够掌握深孔钻固定循环指令G74、端面粗车复合固定循环指令G72
  3. 能够掌握指令外圆单一切削循环指令G90加工内孔的方法
  4. 能够合理选用循环指令G72/G74加工盘套类零件以保证加工要求

核心输出物：

  • [ ] 《盘套零件加工工艺卡》
  • [ ] 数控加工程序（含G72/G74/G90内孔加工）
  • [ ] 实际加工零件
  • [ ] 《零件检测报告》（含内孔精度、端面槽深度）

# ■ 任务定位栏

【3D Penetration】本工单的三维属性标注

内容维度：③ 问题解决型（盘套类零件内外圆加工与端面槽加工）

行动维度：资讯→计划→决策→展示→执行→检查→评价

需求维度：目标水平=L3 | 核心K标准：K2/K4/K5

向上穿透： T层"盘套零件编程与加工" → C3"螺纹与复合循环编程加工能力" → P4"数控机床编程与操作能力" → G3"批判性思维与问题解决能力"

# ■ 学生分组与角色分配【必备·勿遗漏】

【为什么必备】 分组不是"把学生凑在一起"，而是"让每个学生都有不可替代的责任"。没有角色分配的分组必然导致搭便车；没有协作规则的分组必然陷入混乱。本栏是十部分工单的第③部分，缺失则学生无法形成有效协作，教师后续也无法追溯个人贡献度。

分组建议：4人小组。 角色分工（建议轮换）：

  • 工艺编程员：负责盘套工艺设计、G72/G74程序编写、内孔加工参数计算
  • 机床操作员：负责软爪装夹、内孔刀具安装与对刀、端面槽加工
  • 质量检测员：负责内径测量（内径千分表）、端面槽深度测量、形位公差检测
  • 仿真验证员：负责仿真验证、加工过程记录、问题分析

协作规则：

  • 分工原则：内孔加工是"高风险环节"——刀具易振动、排屑困难、尺寸难控制，必须全组关注
  • 交流机制：使用"内孔加工监控表"——每层切削后记录声音、振动、尺寸，全组评估是否继续
  • 冲突解决：加工参数分歧时，以"先保守后激进"为原则——先小切深试切，确认无问题后再加大

学生互评机制：

  • 组内互评：每份工单完成后，组员根据"参与度/贡献度/协作度"三维度互评（1-5分），匿名提交教师
  • 组间互评：成果展示环节，其他小组使用"K1-K8产出评价"进行交叉评价
  • 教师观察：教师记录小组协作中的角色担当、冲突处理、时间管理等行为，作为协作系数依据

分组操作指南：

  • 分组方式：开学初固定分组（4人/组），整个课程周期内保持稳定
  • 角色轮换：每个工单结束后，角色顺时针轮换，确保每人体验完整岗位链条
  • 搭便车预防：组内互评单项低于3分的成员，需接受教师面谈并制定改进计划；连续2个工单互评垫底者，触发个人独立补做机制
  • 协作激励：小组协作系数1.1-1.2的成员，在课程总评中获得额外能力积分

# ■ 知识准备区

1. 必备知识清单

知识点 掌握状态 复习资料
盘套零件工艺特点（内外圆同轴度要求） □已掌握 □需复习 《数控车床编程与操作实训教程》第6章
G72端面粗车循环指令 □已掌握 □需复习 FANUC编程手册
G74深孔钻循环指令 □已掌握 □需复习 实训室微课视频
内孔加工刀具（镗刀、内孔车刀）选择 □已掌握 □需复习 实训室刀具展示柜
软爪/撑具装夹方法 □已掌握 □需复习 实训室操作示范

2. 工具与资源清单

  • 硬件设备：CK6140数控车床、HT250灰铸铁毛坯
  • 刀具：外圆车刀、内孔镗刀（φ60）、端面切槽刀（宽8mm）、中心钻
  • 量具：游标卡尺、外径千分尺、内径千分表、深度游标卡尺
  • 夹具：三爪卡盘+软爪（或撑具）
  • 软件：斯沃数控仿真软件

3. 前置任务检查

□ 已理解盘套零件"一刀活"的加工策略
□ 已掌握G72与G71的区别（G72是端面方向粗车）
□ 已理解内孔加工的排屑和振动问题
□ 已会使用内径千分表测量孔径
□ 已了解软爪的使用方法

# ■ 计划区

任务拆解与进度安排（9课时 = 405分钟）：

阶段 时间 负责人 具体任务 完成标志
资讯 45min 全组 学习盘套工艺、G72/G74指令、内孔加工要点 能说出工艺步骤
计划 30min 全组 分配角色、设计工艺路线 工艺卡初稿
决策 20min 全组 确定装夹方式、刀具、切削参数 决策记录
执行1 60min 工艺编程员 编写程序（外圆+内孔+端面槽） 程序完成
执行2 50min 仿真验证员 仿真验证 仿真通过
执行3 120min 机床操作员 软爪装夹、对刀、试切加工 零件加工完成
执行4 45min 质量检测员 内外径测量、端面槽深度测量 检测报告
检查 20min 全组 误差分析、改进总结 检查记录
评价 15min 全组 组内互评、提交成果 互评表提交

# ■ 决策区

盘套加工决策：

决策项 选项A 选项B 选择 理由
装夹方式 软爪夹外圆 撑具撑内孔 ____
内孔粗加工 G71（轴向） G72（端面） ____
内孔精加工 G01手动精镗 G70精车循环 ____
端面槽 G01分层切槽 G74切槽循环 ____

# ■ 展示区

组间成果展示要求：

  1. 每组派1名代表展示：盘套零件+内孔检测过程（限时5分钟）
  2. 展示内容必须包括：装夹方式说明、内孔测量值、端面槽深度
  3. 其他小组观察并记录：该组的1个工艺亮点 + 1个可以改进的地方

# ■ 执行区

程序框架示例：

O0006;
G21 G40 G97 G99;
T0101;                          (外圆粗车刀)
M03 S600;
G00 X122.0 Z2.0;
G71 U2.0 R1.0;
G71 P10 Q20 U0.3 W0.1 F0.25;
N10 G00 X60.0;
G01 Z0 F0.1;
X120.0 Z-2.0;                   (倒角)
Z-30.0;                         (外圆)
N20 X122.0;
G00 X150.0 Z50.0;
T0202;                          (外圆精车刀)
M03 S1000;
G70 P10 Q20 F0.08;
G00 X150.0 Z50.0;
T0303;                          (中心钻)
M03 S1200;
G00 X0 Z2.0;
G74 Z-5.0 Q5000 F0.1;           (钻中心孔)
G00 Z50.0;
T0404;                          (内孔镗刀)
M03 S500;
G00 X58.0 Z2.0;
G71 U1.5 R0.5;                  (内孔粗镗)
G71 P30 Q40 U-0.3 W0.1 F0.15;   (U为负值表示内孔)
N30 G00 X60.0;
G01 Z0 F0.08;
X58.0 Z-2.0;
Z-25.0;
N40 X56.0;
G00 Z50.0;
T0505;                          (内孔精镗刀)
M03 S800;
G70 P30 Q40 F0.06;
G00 Z50.0;
T0606;                          (端面切槽刀)
M03 S400;
G00 X118.0 Z-10.0;
G01 X100.0 F0.05;               (切端面槽)
G04 P500;                       (槽底暂停)
G00 X118.0;
Z50.0;
M30;

# ■ 成果提交区

提交清单：

  • [ ] 《盘套零件加工工艺卡》
  • [ ] 数控加工程序
  • [ ] 实际加工零件
  • [ ] 《零件检测报告》
  • [ ] 组内互评表（匿名提交）

# ■ 评价反思区

【K1-K8产出评价】 使用COMET八标准中的相关维度进行产出评价，评价的是"能力产出"而非"态度认同"。

K标准 评价维度 1分：未达标 2分：基本达标 3分：良好达标 4分：优秀达标
K2 功能性 内孔精度达IT7、端面槽深度达标、同轴度合格 超差严重 基本尺寸对 全部达标 精度高于要求
K4 效率 装夹可靠、排屑顺畅、加工时间合理 装夹不稳 基本可行 优化良好 效率高
K5 工作过程导向 工艺路线合理、内孔加工有序、记录完整 步骤混乱 基本正确 规范完整 形成标准工艺

同伴互评（其他小组对报告提1个优点+1个改进建议）：

评价组 优点 改进建议

个人改进计划：

【新增·组内成员互评表】（匿名提交教师，1-5分，与K1-K8能力画像数据对接）

互评维度 映射K标准 组员A 组员B 组员C 组员D 评分说明（行为锚定）
任务参与度（主动承担、按时完成） K5工作过程导向 5=全程主动，1=消极被动
成果贡献度（产出数量与质量） K2功能性 5=贡献最大，1=几乎无贡献
表达清晰性（汇报/文档/展示的逻辑） K1清晰性 5=逻辑严谨，1=混乱不清
创新积极性（提出新想法、解决问题） K8创造性 5=积极创新，1=无新想法
协作责任感（沟通配合、冲突处理） K6社会责任 5=主动补位，1=不配合

个人贡献度自评（与组内互评对照，防止自评偏差）：

  • 本工单中，我承担的角色是：________________
  • 我完成的核心任务是：________________
  • 我为团队解决的1个关键问题是：________________
  • 我从其他组员身上学到的1点是：________________
  • 如果重新来过，我会改进：________________

小组协作系数（教师评定，0.8-1.2，直接影响个人最终成绩）：____

系数说明：

  • 1.1-1.2 = 协作优异、互相补位、有超出分工的创造性贡献
  • 1.0 = 正常协作，各尽其责
  • 0.8-0.9 = 协作存在问题、搭便车或冲突未解决

计算公式：个人最终得分 = 基础产出分（K1-K8平均）× 个人贡献系数（β）× 小组协作系数（α）

数据去向：本表得分将汇入「COMET K1-K8能力画像数据库」，作为学生个体能力发展追踪的原始证据。

# ■ 理论注解 ★（可选阅读）

【理论溯源】 内孔加工是车削加工中技术含量最高的环节之一。与外圆加工相比，内孔加工面临三大困难：①刀具刚性差——刀杆必须伸入孔内，长径比大导致振动；②排屑困难——切屑被封闭在孔内，易划伤已加工表面；③观察困难——操作者无法直接看到切削区域。G74深孔钻循环的设计正是为了解决排屑问题：它采用"啄钻"方式——钻入一定深度后快速退出，使切屑断裂并排出，然后再次钻入。这种"间歇进给"策略在深孔加工（L/D>3）中尤为重要。

【为什么用它】 盘套类零件是机械产品中数量最多的零件类型之一（轴承座、法兰盘、齿轮坯等都属于此类）。学生通过加工盘套零件，不仅学会了G72/G74等新指令，更重要的是理解了"内外圆同轴度""一刀活"等工艺概念。内孔加工的困难也让学生体会到：真正的技术不是"会按按钮"，而是"能在困难条件下保证质量"——这正是工匠精神的本质。

# 模块四：复杂零件与综合考核（18课时）

模块目标：培养复杂零件工艺分析与综合加工能力（C4），使学生能够掌握简单宏程序、端面槽加工、配合件加工等高级技术，具备独立完成复杂轴类零件工艺分析、程序编制和整机调试的能力，达到数控车工中级工考核标准。

对应P层能力：P4 数控机床编程与操作能力 → P5 零件质量检测与控制能力

对应G层素养：G1 职业责任感与工匠精神 → G3 批判性思维与问题解决能力 → G5 创新创业意识与可持续发展理念

# 【工单07】复杂曲面轴类零件的编程与加工 【C4→T】

# ■ 任务呈现区

情境：精锻公司技术部接到了一个"有挑战性的订单"——某新能源汽车企业的电机轴样品。这个零件不仅有多段台阶、螺纹、退刀槽，还有一段抛物线形曲面（用于减少应力集中）。技术部主任说："这个曲面用普通G01/G02/G03指令没法编，得用宏程序。宏程序是数控编程的'高级武功'，学会了它，你的编程水平就达到中级工以上了。当然，如果宏程序太难，也可以用CAD/CAM软件生成程序。"

真实背景参考：太平洋精锻公司的新能源电机轴（零件号：PF-DJZ-031）材料为40CrNiMoA，有一段抛物线曲面y=0.001x²（x从0到50mm）。公司技术部最初使用Mastercam生成程序，但后置处理后的程序长达5000行，调试困难。后来数控技师刘师傅用宏程序将程序缩短到50行，且修改参数极为方便。公司《复杂曲面加工规范》要求：曲面轮廓度误差≤0.05mm，表面粗糙度Ra1.6μm。

学习目标：

  1. 能够掌握复杂轴类零件加工的工艺特点和编程技巧
  2. 能够掌握简单宏程序的使用（变量定义、运算、循环）
  3. 能够掌握端面槽的加工方法
  4. 能够根据所学知识加工出零件以保证加工要求

核心输出物：

  • [ ] 《复杂曲面轴零件加工工艺卡》
  • [ ] 数控加工程序（含宏程序或CAM生成程序）
  • [ ] 宏程序原理说明（变量表、流程图）
  • [ ] 实际加工零件
  • [ ] 《零件检测报告》（含轮廓度、粗糙度）

# ■ 任务定位栏

【3D Penetration】本工单的三维属性标注

内容维度：④ 综合项目型（宏程序编程与复杂曲面加工）

行动维度：资讯→计划→决策→展示→执行→检查→评价

需求维度：目标水平=L4 | 核心K标准：K1/K2/K8

向上穿透： T层"复杂曲面轴类零件编程与加工" → C4"复杂零件工艺分析与综合加工能力" → P4"数控机床编程与操作能力" → G5"创新创业意识与可持续发展理念"

# ■ 学生分组与角色分配【必备·勿遗漏】

【为什么必备】 分组不是"把学生凑在一起"，而是"让每个学生都有不可替代的责任"。没有角色分配的分组必然导致搭便车；没有协作规则的分组必然陷入混乱。本栏是十部分工单的第③部分，缺失则学生无法形成有效协作，教师后续也无法追溯个人贡献度。

分组建议：4人小组。 角色分工（建议轮换）：

  • 宏程序工程师：负责宏程序设计、变量定义、数学公式转换、流程图绘制
  • CAM工程师：负责CAD/CAM软件建模、刀具路径生成、后置处理（备选方案）
  • 机床操作员：负责复杂刀具路径的试切加工、参数微调、安全监控
  • 精密检测员：负责轮廓度检测（轮廓仪或三坐标测量机）、表面粗糙度检测

协作规则：

  • 分工原则：宏程序和CAM两条线并行开发，最后对比选择最优方案
  • 交流机制：使用"宏程序变量白板"——在白板上列出所有变量及其含义，全组确认
  • 冲突解决：宏程序与CAM方案分歧时，以"程序简洁性+修改便捷性+加工精度"综合评分决定

学生互评机制：

  • 组内互评：每份工单完成后，组员根据"参与度/贡献度/协作度"三维度互评（1-5分），匿名提交教师
  • 组间互评：成果展示环节，其他小组使用"K1-K8产出评价"进行交叉评价
  • 教师观察：教师记录小组协作中的角色担当、冲突处理、时间管理等行为，作为协作系数依据

分组操作指南：

  • 分组方式：开学初固定分组（4人/组），整个课程周期内保持稳定
  • 角色轮换：每个工单结束后，角色顺时针轮换，确保每人体验完整岗位链条
  • 搭便车预防：组内互评单项低于3分的成员，需接受教师面谈并制定改进计划；连续2个工单互评垫底者，触发个人独立补做机制
  • 协作激励：小组协作系数1.1-1.2的成员，在课程总评中获得额外能力积分

# ■ 知识准备区

1. 必备知识清单

知识点 掌握状态 复习资料
宏程序基础（变量#1~#33、运算、条件判断） □已掌握 □需复习 《数控车床编程与操作实训教程》第7章
WHILE循环语句 □已掌握 □需复习 FANUC宏程序编程手册
抛物线/圆弧数学方程 □已掌握 □需复习 《高等数学》相关章节
CAD/CAM软件基础（Mastercam/UG） □已掌握 □需复习 实训室CAD/CAM教程
轮廓度检测方法 □已掌握 □需复习 实训室精密测量仪器使用手册

2. 工具与资源清单

  • 硬件设备：CK6140数控车床、40CrNiMoA毛坯
  • 刀具：外圆车刀、圆弧车刀（R2）、螺纹刀、切断刀
  • 量具：游标卡尺、外径千分尺、轮廓仪（或R规）、表面粗糙度仪
  • 软件：斯沃数控仿真软件、Mastercam（可选）
  • 参考资料：太平洋精锻《复杂曲面加工规范》

3. 前置任务检查

□ 已理解宏程序变量的定义和赋值方法
□ 已掌握WHILE DO循环结构
□ 已能将数学方程（如y=0.001x²）转换为数控程序
□ 已了解CAD/CAM软件生成程序的基本流程（如使用）
□ 已阅读《复杂曲面加工规范》

# ■ 计划区

任务拆解与进度安排（9课时 = 405分钟）：

阶段 时间 负责人 具体任务 完成标志
资讯 45min 全组 学习宏程序、分析曲面方程、了解CAM方案 能写出宏程序框架
计划 30min 全组 分配角色、确定编程方案（宏程序或CAM） 方案签字
决策 20min 全组 确定变量表、步长、切削参数 决策记录
执行1 80min 宏程序工程师 编写宏程序、调试变量、绘制流程图 程序完成
执行2 60min CAM工程师 CAD建模、刀具路径生成、后置处理（如选CAM方案） 程序完成
执行3 90min 机床操作员 试切加工、参数微调、安全监控 零件加工完成
执行4 45min 精密检测员 轮廓度检测、粗糙度检测、填写报告 检测报告
检查 20min 全组 误差分析、宏程序优化总结 检查记录
评价 15min 全组 组内互评、提交成果 互评表提交

# ■ 决策区

编程方案决策：

决策项 选项A 选项B 选择 理由
编程方式 宏程序（推荐） CAM软件生成 ____
曲面逼近方式 直线段逼近（G01） 圆弧逼近（G02/G03） ____
步长（Δx） 0.5mm 1.0mm 0.2mm ____
精加工次数 1次 2次（粗精分开） ____

宏程序变量表（示例）：

变量 含义 初始值 范围
#1 X坐标（直径方向） 20.0 20.0~30.0
#2 Z坐标 0 0~-50.0
#3 步长 0.5 —
#4 抛物线系数 0.001 —
#5 循环计数 0 —

# ■ 展示区

组间成果展示要求：

  1. 每组派1名代表展示：宏程序原理+曲面加工效果（限时5分钟）
  2. 展示内容必须包括：变量表讲解、流程图展示、轮廓度测量值
  3. 其他小组观察并记录：该组的1个技术亮点 + 1个可以改进的地方

宏程序创意挑战：

  • 鼓励修改宏程序参数，加工不同形状的曲面
  • 最有创意的曲面设计获"编程之星"称号

# ■ 执行区

宏程序示例（抛物线曲面y=0.001x²）：

O0007;
G21 G40 G97 G99;
T0101;
M03 S1000;
#1 = 0;                         (Z坐标初始值)
#2 = 50;                        (Z坐标终点)
#3 = 0.5;                       (步长)
#4 = 20.0;                      (X起点，直径值)

G00 X#4 Z#1;

WHILE [#1 GE -#2] DO1;         (当Z≥-50时循环)
  #5 = 0.001 * #1 * #1;        (y = 0.001x²)
  #6 = #4 + 2 * #5;            (X坐标=起点+2y)
  G01 X#6 Z#1 F0.1;            (直线插补到计算点)
  #1 = #1 - #3;                (Z向步进)
END1;

G00 X100.0 Z100.0;
M30;

说明：上述宏程序将抛物线y=0.001x²用步长0.5mm的直线段逼近。步长越小，逼近精度越高，但程序执行时间越长。实际加工中需要根据精度要求选择合适的步长。

# ■ 成果提交区

提交清单：

  • [ ] 《复杂曲面轴零件加工工艺卡》
  • [ ] 数控加工程序（含宏程序或CAM程序）
  • [ ] 宏程序原理说明（变量表+流程图）
  • [ ] 实际加工零件
  • [ ] 《零件检测报告》（含轮廓度、粗糙度）
  • [ ] 组内互评表（匿名提交）

# ■ 评价反思区

【K1-K8产出评价】 使用COMET八标准中的相关维度进行产出评价，评价的是"能力产出"而非"态度认同"。

K标准 评价维度 1分：未达标 2分：基本达标 3分：良好达标 4分：优秀达标
K1 清晰性 宏程序注释清晰、变量表完整、流程图规范 无注释 基本可读 清晰完整 专业级文档
K2 功能性 曲面轮廓度≤0.05mm、粗糙度Ra1.6μm 无法加工 基本成形 精度达标 表面光洁
K8 创造性 宏程序设计有创意、参数优化有独到思路 仅复制示例 有少量变化 设计有特色 创新实用

同伴互评（其他小组对报告提1个优点+1个改进建议）：

评价组 优点 改进建议

个人改进计划：

【新增·组内成员互评表】（匿名提交教师，1-5分，与K1-K8能力画像数据对接）

互评维度 映射K标准 组员A 组员B 组员C 组员D 评分说明（行为锚定）
任务参与度（主动承担、按时完成） K5工作过程导向 5=全程主动，1=消极被动
成果贡献度（产出数量与质量） K2功能性 5=贡献最大，1=几乎无贡献
表达清晰性（汇报/文档/展示的逻辑） K1清晰性 5=逻辑严谨，1=混乱不清
创新积极性（提出新想法、解决问题） K8创造性 5=积极创新，1=无新想法
协作责任感（沟通配合、冲突处理） K6社会责任 5=主动补位，1=不配合

个人贡献度自评（与组内互评对照，防止自评偏差）：

  • 本工单中，我承担的角色是：________________
  • 我完成的核心任务是：________________
  • 我为团队解决的1个关键问题是：________________
  • 我从其他组员身上学到的1点是：________________
  • 如果重新来过，我会改进：________________

小组协作系数（教师评定，0.8-1.2，直接影响个人最终成绩）：____

系数说明：

  • 1.1-1.2 = 协作优异、互相补位、有超出分工的创造性贡献
  • 1.0 = 正常协作，各尽其责
  • 0.8-0.9 = 协作存在问题、搭便车或冲突未解决

计算公式：个人最终得分 = 基础产出分（K1-K8平均）× 个人贡献系数（β）× 小组协作系数（α）

数据去向：本表得分将汇入「COMET K1-K8能力画像数据库」，作为学生个体能力发展追踪的原始证据。

# ■ 理论注解 ★（可选阅读）

【理论溯源】 宏程序（Macro Program）是CNC系统提供的一种"在机编程"能力，它允许用户用类似高级语言的语法（变量、运算、循环、条件判断）编写参数化程序。宏程序的本质是"参数化几何描述"——用数学方程定义零件轮廓，通过改变参数值生成不同尺寸或形状的零件。这与现代CAD软件中的"参数化设计"（Parametric Design）思想一脉相承。FANUC系统的用户宏程序B级提供了丰富的功能，包括局部变量（#1~#33）、公共变量（#100~#199）、系统变量（#1000以上）、算术运算、逻辑运算、条件分支和循环控制。

【为什么用它】 宏程序是数控编程从"手工逐点计算"迈向"数学驱动加工"的桥梁。它让学生理解：数控程序不仅仅是"告诉机床怎么走"，更是"用数学语言描述零件形状"。一个50行的宏程序可以替代5000行的点位程序，而且修改一个参数就能改变整个零件的形状。这种"参数化思维"是智能制造时代的核心能力——在工业4.0中，零件的个性化定制正是通过参数化模型实现的。

【工匠精神故事】 太平洋精锻公司数控技师刘师傅，用宏程序开发了一套"齿轮坯参数化加工程序库"——输入齿轮的模数、齿数、压力角，系统自动生成完整的数控程序。这套程序库使新品试制时间从3天缩短到2小时，每年为公司创造经济效益超过100万元。刘师傅说："宏程序不是炫技，是让自己从重复劳动中解放出来，把精力用在更有价值的地方。"

# 【工单08】综合轴零件的编程与加工（中级工考核） 【C4→T】

# ■ 任务呈现区

情境：今天是您在精锻公司"转正考核"的日子。车间主任说："你来了两个月，从安全操作到宏程序都学过了。今天这个综合轴零件，就是数控车工中级工的考核标准——如果你能在规定时间内独立完成编程、加工和检测，并且精度全部达标，我就给你签'中级工推荐表'，你可以去参加市里的职业技能鉴定了。"

真实背景参考：太平洋精锻公司的数控车工中级工考核零件是一个综合轴：有外圆（多段台阶）、有锥面、有圆弧、有螺纹、有退刀槽、有端面槽，材料45#钢，加工时间限制4小时。公司《中级工考核标准》要求：尺寸公差IT7级、形位公差IT8级、表面粗糙度Ra3.2μm、螺纹通止规合格。考核评分：工艺合理性（20%）+ 程序正确性（20%）+ 加工精度（40%）+ 安全文明生产（20%）。

学习目标：

  1. 能够熟悉中级工考核相关要求
  2. 能够综合运用所学知识，合理选用刀具、切削用量，拟定工艺路线
  3. 能够进一步熟悉常规工量具的正确使用
  4. 具备独立完成典型零件从工艺分析到加工检测的完整能力

核心输出物：

  • [ ] 《综合轴零件加工工艺卡》（完整工艺文件）
  • [ ] 数控加工程序（完整程序，含所有工序）
  • [ ] 实际加工零件（考核件）
  • [ ] 《零件检测报告》（全尺寸检测）
  • [ ] 《中级工考核自评表》（对照标准逐项自评）

# ■ 任务定位栏

【3D Penetration】本工单的三维属性标注

内容维度：④ 综合项目型（中级工考核综合项目）

行动维度：资讯→计划→决策→展示→执行→检查→评价

需求维度：目标水平=L4 | 核心K标准：K1/K2/K5/K8

向上穿透： T层"综合轴零件编程与加工" → C4"复杂零件工艺分析与综合加工能力" → P4"数控机床编程与操作能力" → G1"职业责任感与工匠精神"

# ■ 学生分组与角色分配【必备·勿遗漏】

【为什么必备】 分组不是"把学生凑在一起"，而是"让每个学生都有不可替代的责任"。没有角色分配的分组必然导致搭便车；没有协作规则的分组必然陷入混乱。本栏是十部分工单的第③部分，缺失则学生无法形成有效协作，教师后续也无法追溯个人贡献度。

分组建议：4人小组（本次工单中，组内成员可互相讨论，但每人必须独立提交自己的工艺卡和程序，考核件可以合作加工）。 角色分工（最后一次轮换，由组员自选最擅长角色）：

  • 工艺总工：负责完整工艺路线设计、工时计算、工序编排
  • 编程主管：负责完整程序编写、仿真验证、程序优化
  • 加工主管：负责刀具准备、对刀、试切、完整加工
  • 质检主管：负责全尺寸检测、填写检测报告、合格判定

协作规则：

  • 分工原则：本次是"综合考核"——虽然组内可讨论，但每人必须有独立思考和产出
  • 交流机制：使用"工序交接确认制"——每完成一道工序，全组检查确认后再进行下一道
  • 冲突解决：工艺路线分歧时，以"先基准后其他、先粗后精、先主后次"的原则为准

学生互评机制：

  • 组内互评：每份工单完成后，组员根据"参与度/贡献度/协作度"三维度互评（1-5分），匿名提交教师
  • 组间互评：成果展示环节，其他小组使用"K1-K8产出评价"进行交叉评价
  • 教师观察：教师记录小组协作中的角色担当、冲突处理、时间管理等行为，作为协作系数依据

分组操作指南：

  • 分组方式：开学初固定分组（4人/组），整个课程周期内保持稳定
  • 角色轮换：本次为终极工单，由组员自选最擅长角色（体现个人特长）
  • 搭便车预防：组内互评单项低于3分的成员，需接受教师面谈并制定改进计划；连续2个工单互评垫底者，触发个人独立补做机制
  • 协作激励：小组协作系数1.1-1.2的成员，在课程总评中获得额外能力积分

# ■ 知识准备区

1. 必备知识清单

知识点 掌握状态 复习资料
前7个工单全部知识点 □已掌握 □需复习 前序工单
中级工考核标准和评分细则 □已掌握 □需复习 《数控车工国家职业标准》中级工部分
完整工艺文件编制方法 □已掌握 □需复习 前序工单工艺卡
全尺寸检测方法 □已掌握 □需复习 实训室量具使用手册
时间管理和工序衔接 □已掌握 □需复习 前序工单经验总结

2. 工具与资源清单

  • 硬件设备：CK6140数控车床、45#钢毛坯
  • 刀具：外圆粗车刀、外圆精车刀、螺纹刀、切槽刀、圆弧刀
  • 量具：游标卡尺、外径千分尺、螺纹通止规、百分表、R规、表面粗糙度对比样块
  • 软件：斯沃数控仿真软件
  • 参考资料：太平洋精锻《中级工考核标准》、《数控车工国家职业标准》

3. 前置任务检查

□ 已复习前7个工单的全部知识点
□ 已熟悉中级工考核的评分标准
□ 已准备好所有刀具和量具
□ 已制定详细的加工计划（时间节点）
□ 已了解"时间到即停止"的考核规则

# ■ 计划区

任务拆解与进度安排（9课时 = 405分钟，模拟4小时考核）：

阶段 时间 负责人 具体任务 完成标志
资讯 30min 全组 分析图纸、明确考核要求 能说出所有加工要素
计划 30min 全组 制定完整工艺路线、分配时间 工艺卡初稿+时间表
决策 15min 全组 确定刀具清单、切削参数 决策记录
执行1 60min 编程主管 编写完整程序、仿真验证 程序完成+仿真通过
执行2 30min 加工主管 刀具安装、对刀、空运行 准备就绪
执行3 150min 全组协作 粗车→半精车→精车→切槽→车螺纹→检验 零件加工完成
执行4 45min 质检主管 全尺寸检测、填写报告 检测报告
检查 30min 全组 对照考核标准自评、总结经验 自评表完成
评价 15min 全组 组内互评、提交成果 互评表提交

考核时间分配建议（4小时）：

工序 时间 关键检查点
工艺分析+程序编写 60min 程序仿真通过
刀具安装+对刀 30min 对刀准确、刀补正确
粗车外圆 45min 留精加工余量0.3-0.5mm
半精车 30min 尺寸接近目标
精车外圆+圆弧+锥面 45min 尺寸精度达IT7
切槽+车螺纹 30min 螺纹通规检验
检测+修整 30min 全尺寸合格
缓冲时间 30min 应对突发情况

# ■ 决策区

工艺路线决策：

工序号 工序内容 刀具 转速 进给 切深
1 车端面 T01外圆刀 800 0.2 1.0
2 粗车外圆 T01外圆刀 800 0.25 2.0
3 精车外圆 T02精车刀 1200 0.08 0.3
4 切退刀槽 T03切槽刀 500 0.05 —
5 车螺纹 T04螺纹刀 400 — 分层
6 切断 T03切槽刀 500 0.08 —
7 掉头车端面 T02精车刀 1200 0.08 0.5

# ■ 展示区

组间成果展示要求：

  1. 每组派1名代表展示：完整工艺卡+考核件+检测报告（限时5分钟）
  2. 展示内容必须包括：工艺路线说明、关键尺寸检测值、自评得分
  3. 其他小组观察并记录：该组的1个亮点 + 1个可以改进的地方

中级工考核模拟：

  • 教师按照《数控车工国家职业标准》中级工评分标准现场评分
  • 公布各组成绩，最高分获"准中级工"称号

# ■ 执行区

综合轴零件图纸（示意）：

        φ30(-0.021)      φ24(-0.021)    M20×1.5-6g
    ├─────┼─────┼─────┼─────┤
    │     │     │     │     │
    │ 25  │ 15  │ 20  │ 15  │
    │     │     │     │     │
    └─────┴─────┴─────┴─────┘
    
    材料：45#钢      毛坯：φ35×100mm
    表面粗糙度：Ra3.2μm
    圆弧：R3（两处）
    退刀槽：宽3mm×深2mm
    锥面：1:5（φ30→φ24）

完整程序框架：

O0008;
G21 G40 G97 G99;
T0101;
M03 S800;
G00 X37.0 Z2.0;
G71 U2.0 R1.0;
G71 P10 Q20 U0.3 W0.1 F0.25;
N10 G42 G00 X16.0;
G01 Z0 F0.1;
X20.0 Z-2.0;                   (C2倒角)
Z-15.0;                         (M20螺纹大径)
X22.0;
X24.0 Z-20.0;                   (锥面1:5)
Z-35.0;
G03 X30.0 Z-38.0 R3.0;          (R3圆弧)
G01 Z-63.0;
X32.0;
N20 G40 G01 X37.0;
G00 X100.0 Z100.0;
T0202;
M03 S1200;
G70 P10 Q20 F0.08;
G00 X100.0 Z100.0;
T0303;
M03 S500;
G00 X22.0 Z-15.0;
G75 X16.0 Z-18.0 P1500 Q3000 F0.08; (退刀槽)
G00 X100.0 Z100.0;
T0404;
M03 S400;
G00 X22.0 Z5.0;
G92 X19.4 Z-13.0 F1.5;
X19.1;
X18.85;
X18.7;
X18.6;
X18.55;
G00 X100.0 Z100.0;
T0303;
M03 S500;
G00 X37.0 Z-64.0;
G75 X0 P1500 Q2500 F0.08;      (切断)
G00 X100.0 Z100.0;
M30;

# ■ 成果提交区

提交清单：

  • [ ] 《综合轴零件加工工艺卡》（完整版）
  • [ ] 数控加工程序（完整版）
  • [ ] 实际加工零件（考核件）
  • [ ] 《零件检测报告》（全尺寸）
  • [ ] 《中级工考核自评表》
  • [ ] 组内互评表（匿名提交）

《中级工考核自评表》模板：

考核项目 标准分 自评分 依据
工艺合理性 20
程序正确性 20
尺寸精度 20
形位公差 10
表面粗糙度 10
安全文明生产 20
合计 100

# ■ 评价反思区

【K1-K8产出评价】 使用COMET八标准中的相关维度进行产出评价，评价的是"能力产出"而非"态度认同"。

K标准 评价维度 1分：未达标 2分：基本达标 3分：良好达标 4分：优秀达标
K1 清晰性 工艺卡完整规范、程序注释清晰、检测报告齐全 不完整 基本完整 规范完整 可直接送审
K2 功能性 全尺寸合格、螺纹通止规合格、粗糙度达标 多件超差 基本合格 全部合格 精度优秀
K5 工作过程导向 工序衔接顺畅、时间管理合理、安全无违规 时间失控 基本按时 按时完成 提前完成
K8 创造性 工艺优化有思路、问题解决有独到方法 无优化 有少量 优化明显 创新显著

同伴互评（其他小组对报告提1个优点+1个改进建议）：

评价组 优点 改进建议

个人改进计划：

【新增·组内成员互评表】（匿名提交教师，1-5分，与K1-K8能力画像数据对接）

互评维度 映射K标准 组员A 组员B 组员C 组员D 评分说明（行为锚定）
任务参与度（主动承担、按时完成） K5工作过程导向 5=全程主动，1=消极被动
成果贡献度（产出数量与质量） K2功能性 5=贡献最大，1=几乎无贡献
表达清晰性（汇报/文档/展示的逻辑） K1清晰性 5=逻辑严谨，1=混乱不清
创新积极性（提出新想法、解决问题） K8创造性 5=积极创新，1=无新想法
协作责任感（沟通配合、冲突处理） K6社会责任 5=主动补位，1=不配合

个人贡献度自评（与组内互评对照，防止自评偏差）：

  • 本工单中，我承担的角色是：________________
  • 我完成的核心任务是：________________
  • 我为团队解决的1个关键问题是：________________
  • 我从其他组员身上学到的1点是：________________
  • 如果重新来过，我会改进：________________

小组协作系数（教师评定，0.8-1.2，直接影响个人最终成绩）：____

系数说明：

  • 1.1-1.2 = 协作优异、互相补位、有超出分工的创造性贡献
  • 1.0 = 正常协作，各尽其责
  • 0.8-0.9 = 协作存在问题、搭便车或冲突未解决

计算公式：个人最终得分 = 基础产出分（K1-K8平均）× 个人贡献系数（β）× 小组协作系数（α）

数据去向：本表得分将汇入「COMET K1-K8能力画像数据库」，作为学生个体能力发展追踪的原始证据。

# ■ 理论注解 ★（可选阅读）

【理论溯源】 职业技能等级认定制度是我国技能人才评价的重要制度创新。2020年，人社部推行职业技能等级制度，将原来的"职业资格"改为"职业技能等级"，由用人单位和社会培训评价组织按照国家职业技能标准或行业企业评价规范开展。数控车工职业技能等级标准（四级/中级工）明确规定了工作要求：能独立完成中等复杂程度零件的编程与加工，尺寸精度达IT7级，表面粗糙度达Ra3.2μm，掌握G71/G72/G73/G70/G92/G76等复合循环指令，具备刀具选择和切削用量制定的能力。这一标准既是教学的依据，也是学生职业发展的"标尺"。

【为什么用它】 工单08是本课程的"结业考试"——它不仅检验学生的技术能力，更检验学生的"综合职业能力"。在4小时的限定时间内，学生必须完成从图纸分析到零件交付的完整流程，这正是真实工作中面临的场景：客户给了图纸和 deadline，你必须在规定时间内交出合格产品。这种"时间压力下的完整行动"训练，是工单式教学的最高境界。

【课程总结】 完成8个工单后，学生应当能够自信地说："我可以独立操作数控车床，加工中等复杂程度的零件了。"从工单01的"不敢碰机床"到工单08的"独立完成考核件"，这72学时的工单之旅，正是从"新手"到"胜任者"（Dreyfus模型中的从 novice 到 competent）的完整跃迁。而比这更重要的是：学生在这个过程中建立了"安全第一、质量至上、精益求精"的职业信仰——这是比任何技术都更宝贵的财富。

# 附录

# 附录A：课程评价总表

# 一、过程性评价（50%）

评价维度 权重 评价方式 数据来源
工单产出质量（K1-K8平均） 30% 教师Rubric评分 各工单评价反思区K标准评分
个人贡献度（β系数） 10% 自评+互评对照 各工单个人贡献度自评+组内互评
小组协作系数（α系数） 5% 教师评定 教师课堂观察记录
组内互评数据完整性 5% 教师检查 各工单互评表提交情况

# 二、技能考核（50%）

评价项目 权重 内容
工单08综合轴考核件 30% 尺寸精度、形位公差、表面粗糙度、螺纹检测
理论知识考核 10% 数控编程指令、工艺知识、安全规范笔试
仿真操作考核 10% 斯沃仿真软件现场编程与加工验证

# 三、成绩计算公式

个人最终成绩 = Σ(各工单基础产出分 × β系数 × α系数) / 8 × 30%
            + 组内互评数据完整性得分 × 5%
            + 工单08考核件得分 × 30%
            + 理论知识考核得分 × 10%
            + 仿真操作考核得分 × 10%

注：组内互评单项低于3分≥2次的成员，个人贡献系数（β）最高按0.8计算。

# 附录B：COMET K1-K8能力画像追踪表

学生姓名 K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8 雷达图

数据汇聚规则：

  • K1/K2/K5/K6/K8：来源于组内互评数据（自评20% + 互评30% + 教师Rubric 50%）
  • K3/K4/K7：来源于教师Rubric直接评分
  • 各工单权重：工单01（基础，×0.8）+ 工单02-07（核心，各×1.0）+ 工单08（综合考核，×1.2）

# 附录C：企业与岗位对照速查表

工单编号 企业部门 对标岗位 核心职业素养
工单01 数控车间 数控操作学徒 安全意识、规范操作、5S管理
工单02 数控车间 数控车工（初级） 工艺分析、程序编制、基础加工
工单03 数控车间 数控车工（初级） 螺纹技术、分层切削、质量检测
工单04 数控车间 数控车工（中级） 刀补应用、复合循环、精度控制
工单05 技术部 数控编程员 效率分析、工艺优化、经济决策
工单06 数控车间 数控车工（中级） 内孔加工、盘套工艺、复杂装夹
工单07 技术部 数控工艺工程师 宏程序、曲面加工、创新思维
工单08 质检部 数控车工（中级工考核） 综合能力、时间管理、质量意识

# 附录D：安全操作规范（必读）

  1. 个人防护：必须穿戴工作服、防护眼镜、防砸鞋；长发盘起戴工作帽；严禁戴手套操作旋转部件
  2. 开机检查：检查润滑油位、冷却液、刀具状态；确认急停按钮正常；空运转3分钟
  3. 程序验证：所有程序必须先仿真验证，再上机空运行，最后试切
  4. 对刀安全：对刀时主轴低速旋转（<100r/min），手轮微调，严禁快速移动撞刀
  5. 加工监控：加工过程中不得离开机床；发现异常声音/振动/烟雾立即按急停
  6. 切屑处理：严禁用手清理铁屑；使用铁钩清理；清理前必须停止主轴
  7. 量具使用：测量时必须停止主轴并退刀；量具轻拿轻放，定期校准
  8. 5S管理：工具归位、切屑清理、机床擦拭、地面清扫、填写记录

# 附录E：数控车工中级工技能等级标准（摘录）

等级 工作要求 加工精度 表面粗糙度 核心指令
五级/初级工 简单轴类零件加工 IT8 Ra6.3μm G00/G01/G02/G03/G90/G94
四级/中级工 中等复杂轴类零件加工 IT7 Ra3.2μm G71/G70/G73/G75/G92/G76+刀补
三级/高级工 复杂零件及配合件加工 IT6 Ra1.6μm 宏程序、CAD/CAM
二级/技师 精密零件加工与工艺改进 IT5 Ra0.8μm 参数化编程、工艺优化
一级/高级技师 技术创新与疑难问题解决 IT5 Ra0.4μm 系统开发、技术攻关

本课程目标：达到数控车工四级/中级工水平

# 附录F：泰州本地数控相关企业名录（拓展阅读）

企业名称 所在地 主要产品 数控岗位需求
江苏太平洋精锻科技股份有限公司 泰州姜堰 汽车精锻齿轮 数控车工、加工中心操作工
江苏飞船股份有限公司 泰州 齿轮、传动件 数控车工、数控滚齿工
泰州春兰机械制造有限公司 泰州 压缩机零部件 数控车工、数控铣工
泰州隆基乐叶光伏科技有限公司 泰州 光伏组件 数控加工中心操作工
蓝思精密（泰州）有限公司 泰州 精密结构件 数控车工、CNC技术员

教材编写信息

项目 内容
课程名称 数控机床编程与操作
适用专业 机电一体化技术
课程代码 010403-4
总课时 72课时
工单数量 8个
企业角色 江苏太平洋精锻科技股份有限公司
编写依据 泰州职业技术学院工单式教学指导书（第1版）+ 数控机床编程与操作课程标准
理论基础 完整行动七步法 × GPCT四层穿透 × COMET八标准 × Bybee四阶段 × 设计导向
职业资格对标 数控车工中级工（国家职业技能等级四级）
版本日期 2026年6月

【使用说明】

本教材为工单式教学专用，每个工单均包含完整的10部分结构。教师在使用时请注意：

  1. 学生分组与角色分配【必备·勿遗漏】——这是工单式教学的核心结构，缺失则影响学生协作能力培养和教师对个人贡献度的追溯。
  2. 组内成员互评表——是COMET K1-K8能力画像数据库的数据来源，必须每份工单完成后匿名提交。
  3. 个人贡献度自评——与组内互评对照，防止自评偏差，培养学生的自我认知能力。
  4. 小组协作系数——教师根据课堂观察评定，直接影响学生个人最终成绩，请公正评定。
  5. 数据去向——所有互评数据汇入「COMET K1-K8能力画像数据库」，用于学生个体能力发展追踪。
  6. 学生兴趣关照——每个工单设置"加工精度挑战赛""创意挑战"等元素，激发学生成就感和竞争意识；通过"工匠精神故事"和"职业成长路径图"，让学生看到技能成才的希望。

← 宿舍6人工作小组育人手册 →