電機(jī)制造工藝學(xué)教學(xué)研究與探索

摘要：電機(jī)制造工藝學(xué)是電機(jī)與電器專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)必修課，課程內(nèi)容實(shí)踐性強(qiáng)，理論緊密結(jié)合實(shí)際，學(xué)生掌握比較困難。為了提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)高素質(zhì)的應(yīng)用型人才，針對(duì)“電機(jī)制造工藝學(xué)”課程建設(shè)的改革與實(shí)踐，在教學(xué)內(nèi)容、方法和實(shí)踐環(huán)節(jié)等幾方面進(jìn)行了探索。

關(guān)鍵詞：電機(jī)與電器；電機(jī)制造工藝學(xué)；教學(xué)研究

作者簡(jiǎn)介：孫曉波（1972-），男，遼寧昌圖人，哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院，高級(jí)工程師。（山東 榮成 264300）徐永明（1979-），男，山西山陰人，哈爾濱理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，副教授。（黑龍江 哈爾濱 150080）

基金項(xiàng)目：本文系“2011年哈爾濱理工大學(xué)教學(xué)研究課題項(xiàng)目”（項(xiàng)目編號(hào)：P201100075）的研究成果。

中圖分類(lèi)號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2012）24-0056-02“電機(jī)制造工藝學(xué)”是電機(jī)與電器專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)必修課，是以研究電機(jī)制造工業(yè)的特點(diǎn)、工藝方案分析方法、常用工藝裝備的結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品的試驗(yàn)及加工質(zhì)量對(duì)產(chǎn)品性能影響的一門(mén)課程。[1]該課程的特點(diǎn)是實(shí)踐性強(qiáng)，與生產(chǎn)實(shí)際聯(lián)系緊密。因此，課程內(nèi)容以培養(yǎng)實(shí)踐能力為重點(diǎn)，突出工藝要領(lǐng)與工藝分析，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐相結(jié)合、工藝與工裝相結(jié)合、質(zhì)量與檢測(cè)相結(jié)合，針對(duì)常規(guī)產(chǎn)品和工藝。哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院是黑龍江省政府與山東省政府為擴(kuò)展辦學(xué)空間，服務(wù)膠東半島經(jīng)濟(jì)區(qū)而聯(lián)合創(chuàng)建的新學(xué)院，依托哈爾濱理工大學(xué)的特色優(yōu)勢(shì)專(zhuān)業(yè)，緊密結(jié)合膠東半島經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)開(kāi)設(shè)電機(jī)與電器專(zhuān)業(yè)，貫徹多元化的人才培養(yǎng)目標(biāo)，[2]主要培養(yǎng)應(yīng)用性本科和專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才。為了提高教學(xué)質(zhì)量，教學(xué)必須進(jìn)行改革，增添新的教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法，加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。[3]

一、教材內(nèi)容的整合與取舍

榮成學(xué)院目前電機(jī)制造工藝學(xué)教學(xué)中，總學(xué)時(shí)為48學(xué)時(shí)，其中理論教學(xué)36學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)12學(xué)時(shí)，并有電機(jī)工藝與工裝課程設(shè)計(jì)。目前采用教材為上海電機(jī)技術(shù)高等專(zhuān)科學(xué)校徐君賢主編的《電機(jī)與電器制造工藝學(xué)》電機(jī)制造工藝部分。在教學(xué)課時(shí)有限的情況下，必須對(duì)教材有所取舍與整合。

1.教材內(nèi)容的整合

所選教材共八章，課程的主要內(nèi)容有電機(jī)制造工藝特征、電機(jī)零部件的加工、電機(jī)鐵心制造、電機(jī)繞組制造、籠型轉(zhuǎn)子制造、換向器與集電環(huán)的制造、電機(jī)的裝配工藝等部分內(nèi)容。重點(diǎn)講述電機(jī)鐵心制造、電機(jī)繞組制造、籠型轉(zhuǎn)子制造和電機(jī)裝配。[4]

課程以三相異步電動(dòng)機(jī)的工藝流程為主線，按定子、轉(zhuǎn)子、機(jī)座端蓋等三部分分別講述。課程條理清晰，內(nèi)容簡(jiǎn)練、重點(diǎn)突出、目的明確、針對(duì)性強(qiáng)，方便學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握。課程學(xué)習(xí)完成后，學(xué)生初步獲得電機(jī)制造工藝的基本理論知識(shí)，具備設(shè)計(jì)和分析一般工藝方案的基本能力，掌握典型工藝裝備設(shè)計(jì)的原理和方法，對(duì)電機(jī)的結(jié)構(gòu)工藝有較全面的認(rèn)識(shí)。

2.教學(xué)中融入電機(jī)最新工藝內(nèi)容

電機(jī)制造工藝學(xué)課程工程實(shí)用性和實(shí)踐性強(qiáng)，學(xué)生就業(yè)主要進(jìn)入各個(gè)大大小小的電機(jī)廠或電器廠從事電機(jī)工藝設(shè)計(jì)工作，少部分可能還將進(jìn)行電機(jī)的設(shè)計(jì)，因此教學(xué)中必須讓學(xué)生了解電機(jī)制造工藝的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，以適應(yīng)以后的工作。所以教學(xué)中融入電機(jī)工藝的最新內(nèi)容也是必然的。例如在理論教學(xué)中講了一個(gè)特大型電機(jī)部件加工的例子。

三峽工程是我國(guó)最大的水利工程。它裝有世界規(guī)模最大的水輪發(fā)電機(jī)組。那么這樣大的水輪發(fā)電機(jī)組怎么制造出來(lái)的呢？換句話說(shuō)，三峽工程水輪發(fā)電機(jī)的制造工藝如何？通過(guò)查閱資料，可以大致將其工藝分成以下幾個(gè)部分。

首先是定子制造工藝。三峽水輪發(fā)電機(jī)定子機(jī)座外徑21.42m、最小內(nèi)徑19.42m、高約3.306m，重約170t。這么大的水輪發(fā)電機(jī)由上海東方電機(jī)廠制造，制造難度可想而知。如若按傳統(tǒng)的加工方式，雖然整個(gè)機(jī)座的加工占用大型設(shè)備周期短，易于操作，質(zhì)量容易保證。但由于三峽定子機(jī)座尺寸大、重量重，給劃線及整體起吊帶來(lái)了一定的難度，在大型立車(chē)上占用的加工周期大大增加，立車(chē)精度受到很大影響，無(wú)法滿足加工的要求。這樣就需創(chuàng)新加工工藝。上海東方電機(jī)廠制定了數(shù)控鏜床分瓣加工定子機(jī)座的加工工藝，機(jī)座焊接后整圓劃線，利用數(shù)控機(jī)床能夠多軸聯(lián)動(dòng)、加工精度高的特點(diǎn)，在數(shù)控鍵床上加工出機(jī)座大齒壓板平面和把合螺栓孔及鍵槽。

其次是轉(zhuǎn)子制造工藝。轉(zhuǎn)子支架采用圓盤(pán)式結(jié)構(gòu)，由轉(zhuǎn)子中心體和10個(gè)扇形瓣組成，外形尺寸很大。這樣大的轉(zhuǎn)子支架需在22m的立車(chē)上進(jìn)行，需要條形平臺(tái)支撐，反復(fù)調(diào)整平面度和和圓度，真正將22m立車(chē)發(fā)揮到極致。

再次，三峽水輪發(fā)電機(jī)的主軸外形尺寸達(dá)3800×4013mm，重達(dá)78t。按傳統(tǒng)工藝需在15m臥式車(chē)床上進(jìn)行加工。但由于軸的剛度不能滿足要求，變形大，只能另辟蹊徑，采用立式車(chē)床進(jìn)行加工。最后在立式車(chē)床上，采用一系列的加強(qiáng)措施完成。[5]

從上述的例子可以讓學(xué)生知道，制定電機(jī)零部件的加工工藝要根據(jù)零件的特點(diǎn)、難點(diǎn)，利用已有的加工設(shè)備，創(chuàng)造條件來(lái)完成。制定加工工藝并不是一件容易的事情。

3.結(jié)合畢業(yè)后學(xué)生工作需要增加內(nèi)容

學(xué)生畢業(yè)后在電機(jī)廠進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)工作，不要有工藝的編制、工藝裝備的設(shè)計(jì)等，因此在授課中增加CAXA工藝編制、AUTOCAD計(jì)算機(jī)輔助制圖等內(nèi)容，訓(xùn)練學(xué)生對(duì)常用電機(jī)零部件進(jìn)行工藝編制，對(duì)一些簡(jiǎn)單工裝進(jìn)行繪圖，對(duì)以后工作內(nèi)容有所了解。通過(guò)對(duì)電機(jī)的零部件編寫(xiě)機(jī)械加工工藝，熟悉CAXA工藝編程軟件的運(yùn)用及工藝的編寫(xiě)規(guī)則。運(yùn)用AUTOCAD進(jìn)行工藝工裝的設(shè)計(jì)繪圖，掌握工裝的設(shè)計(jì)原則和方法。通過(guò)實(shí)踐環(huán)節(jié)來(lái)進(jìn)行上述內(nèi)容教學(xué)。

通過(guò)三年來(lái)的教學(xué)實(shí)踐表明，在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)既完成了理論教學(xué)，又調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，取得比較好的教學(xué)效果。

二、教學(xué)方法的改進(jìn)與探索

1.理論教學(xué)

電機(jī)制造工藝學(xué)教學(xué)，以往采用板書(shū)教學(xué)，方法單一。在教學(xué)改革中引入多媒體教學(xué)手段，使內(nèi)容更加清晰簡(jiǎn)潔生動(dòng)。比如在講解繞組制造的內(nèi)容時(shí)，在講完制造工藝過(guò)程后，將工廠實(shí)際的電機(jī)繞組制造過(guò)程視頻進(jìn)行播放，讓學(xué)生有直觀的感受。通過(guò)播放繞組機(jī)械自動(dòng)嵌線的視頻，了解自動(dòng)機(jī)械嵌線工藝。教學(xué)反饋的結(jié)果良好。

2.實(shí)踐環(huán)節(jié)

為了鞏固理論教學(xué)的效果，課程安排實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)。在實(shí)踐環(huán)節(jié)中主要進(jìn)行三個(gè)方面的內(nèi)容：電機(jī)零部件機(jī)械加工工藝的編制；電機(jī)的拆卸與裝配；電機(jī)定子繞組的嵌線及檢驗(yàn)。

電機(jī)零部件機(jī)械加工工藝的編制主要在機(jī)房?jī)?nèi)進(jìn)行。通過(guò)給學(xué)生播放電機(jī)零部件、定子制造、轉(zhuǎn)子制造及電機(jī)裝配等方面的視頻，讓學(xué)生觀察了解生產(chǎn)過(guò)程，運(yùn)用CAXA軟件進(jìn)行工藝編制，分組討論并進(jìn)行講述。通過(guò)此項(xiàng)訓(xùn)練，使學(xué)生對(duì)電機(jī)的生產(chǎn)工藝了解加深。

電機(jī)的拆卸與裝配在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行。通過(guò)觀看電機(jī)拆卸分解和裝配的視頻，閱讀電機(jī)拆機(jī)裝配過(guò)程說(shuō)明。然后按要求進(jìn)行電機(jī)拆解與裝配。在拆解裝配的過(guò)程中注意引導(dǎo)學(xué)生觀察電機(jī)的結(jié)構(gòu)，了解各部件的功能，比如電機(jī)轉(zhuǎn)子的斜槽，電機(jī)定子鐵心與繞組的結(jié)構(gòu)，軸伸端軸承室彈簧片的作用等，撰寫(xiě)電機(jī)拆卸和裝配報(bào)告。通過(guò)此項(xiàng)訓(xùn)練，使學(xué)生進(jìn)一步了解電機(jī)的結(jié)構(gòu)和各部件的功能，同時(shí)體會(huì)電機(jī)裝配的工作要點(diǎn)。

電機(jī)定子繞組的嵌線與檢驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)分組進(jìn)行，每組2-3名學(xué)生。定子繞組的嵌線是電機(jī)廠內(nèi)人力最密集的生產(chǎn)工序，也是重要工序，了解電機(jī)定子繞組的嵌線過(guò)程對(duì)學(xué)生幫助很大。首先，由學(xué)生預(yù)習(xí)相關(guān)內(nèi)容，然后指導(dǎo)教師進(jìn)行板書(shū)講解。每組學(xué)生領(lǐng)取一個(gè)定子鐵心，將鐵心上的繞組拆下，進(jìn)行整理重繞達(dá)到規(guī)定匝數(shù)。再次，墊好槽內(nèi)絕緣，將線圈按規(guī)定的繞組形式嵌線、接線。檢查無(wú)誤后，利用自耦變壓器進(jìn)行驗(yàn)證。驗(yàn)證時(shí)定子鐵心內(nèi)放一個(gè)指南針。若嵌線接線正確，指南針將高速旋轉(zhuǎn)。通過(guò)此項(xiàng)訓(xùn)練，使學(xué)生對(duì)繞組的嵌線、接線工藝不再神秘。

3.工廠參觀實(shí)習(xí)和進(jìn)廠頂崗實(shí)習(xí)

課程教學(xué)中的實(shí)踐環(huán)節(jié)不能也不可能完全符合工廠的實(shí)際需要，因此增加工廠的參觀實(shí)習(xí)。榮成當(dāng)?shù)丶爸苓叺貐^(qū)有較多的電機(jī)廠。在課程結(jié)束后，學(xué)生進(jìn)入電機(jī)廠參觀實(shí)習(xí)，聽(tīng)現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)人員講解電機(jī)生產(chǎn)工藝知識(shí)和工藝流程。學(xué)生通過(guò)參觀了解工廠生產(chǎn)發(fā)展概況，了解電機(jī)生產(chǎn)過(guò)程，對(duì)重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)觀察。參觀后，查資料并結(jié)合自己所聽(tīng)所看所想撰寫(xiě)參觀實(shí)習(xí)報(bào)告，在許可的條件下進(jìn)行拍攝照片和視頻。有相當(dāng)多的學(xué)生表示參觀實(shí)習(xí)對(duì)他們理解電機(jī)工藝幫助很大。現(xiàn)在已經(jīng)將學(xué)生拍攝的視頻照片收集整理用于多媒體教學(xué)，反過(guò)來(lái)又促進(jìn)教學(xué)適量的提高。

在頂崗實(shí)習(xí)階段，安排有在電機(jī)行業(yè)就業(yè)意向的學(xué)生在電機(jī)廠進(jìn)行頂崗實(shí)習(xí)。學(xué)生在實(shí)習(xí)期間，從零部件加工環(huán)節(jié)開(kāi)始，熟悉轉(zhuǎn)子加工、定子加工、較轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡、電機(jī)裝配銀河實(shí)驗(yàn)工藝等，接觸工廠實(shí)際，固化電機(jī)工藝。三年的實(shí)踐取得較好的效果。

三、結(jié)語(yǔ)

（1）在榮成學(xué)院2011屆、2012屆電機(jī)與電器專(zhuān)業(yè)的中開(kāi)展電機(jī)制造工藝學(xué)的教學(xué)研究與探討，同學(xué)們反映良好，教學(xué)的質(zhì)量和效果都有很大提高。

（2）針對(duì)學(xué)生就業(yè)所增添的內(nèi)容，使畢業(yè)生的競(jìng)爭(zhēng)力大增，用人單位對(duì)畢業(yè)生使用滿意，提高了學(xué)院和專(zhuān)業(yè)的知名度，生源質(zhì)量也有所提高，為下一步教學(xué)工作奠定了良好基礎(chǔ)。

（3）上述教學(xué)方法的研究與探索雖然取得了一些成績(jī)，但將電機(jī)制造工藝這門(mén)課程講好講活還要不斷地探索新的教學(xué)方法，積累總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

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（責(zé)任編輯：劉麗娜）