淺議機械工藝與夾具設(shè)計教學(xué)改革

陳文強

摘 要：《機械工藝與夾具設(shè)計》是實踐性較強的課程，在社會經(jīng)濟快速發(fā)展的背景下，在本門課程教學(xué)中，老師應(yīng)注重教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)資源、教學(xué)方法的改革，結(jié)合學(xué)生實際情況，進行科學(xué)合理的分層教學(xué)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習的積極性，培養(yǎng)綜合運用知識的能力，提高《機械工藝與夾具設(shè)計》教學(xué)質(zhì)量和學(xué)習效率，讓每個學(xué)生在課堂教學(xué)中有所收獲。

關(guān)鍵詞：機械工藝與夾具設(shè)計 教學(xué) 改革

一、機械制造工藝與夾具實踐教學(xué)中存在的問題

1.課程設(shè)計時間短，任務(wù)重

“機械制造工程學(xué)”課程內(nèi)容多而廣，注重制造流程的講解，涉及有些具體內(nèi)容不夠，這就造成課程和工程實踐之間的脫節(jié)，而這個鏈接的任務(wù)就交給了課程實踐環(huán)節(jié)。且隨著教學(xué)改革的不斷深入，教學(xué)時間相應(yīng)縮短，但為了保證教學(xué)質(zhì)量，實踐內(nèi)容并沒有減少，從而影響了課程設(shè)計效果。[1]

2.課程設(shè)計的內(nèi)容陳舊，缺乏現(xiàn)代制造技術(shù)——數(shù)控加工工藝的訓(xùn)練

隨著數(shù)控技術(shù)的普及，對數(shù)控工藝處理能力的訓(xùn)練和培養(yǎng)日益成為機械制造專業(yè)本科生的基本能力要求。然而當前機械制造工程學(xué)課程實踐教學(xué)是以傳統(tǒng)機械加工為主線進行的，它涵蓋“機械制造工程學(xué)”課程中大部分內(nèi)容，但對數(shù)控加工工藝設(shè)計的訓(xùn)練很少甚至沒有，從而嚴重影響著學(xué)生對先進制造技術(shù)的熟悉和掌握。[2]

3.缺乏對零部件及整機檢測相關(guān)工藝內(nèi)容的訓(xùn)練

在當前的工藝與夾具課程設(shè)計中，在工藝分析階段，雖然也有對零件的技術(shù)要求和質(zhì)量標準的分析，設(shè)計人員也在腦海中有對零件檢測的模糊的思路，但在后續(xù)的設(shè)計中缺乏對整機、零件及工序加工檢驗的具體設(shè)計，致使學(xué)生缺乏對典型檢測方法、設(shè)備及應(yīng)用的訓(xùn)練。

4.CAD＼CAE技術(shù)應(yīng)用少

三維CAD＼CAE技術(shù)已相當成熟，并已應(yīng)用于機械設(shè)計與制造的各個領(lǐng)域，我國已經(jīng)制定三維設(shè)計的標準。在當前的工藝與夾具實踐中CAD技術(shù)雖然也有應(yīng)用，但以AutoCAD軟件的二維CAD為主，三維CAD軟件如UG、SOLIDWORK、SOLIDEDGE、PRE等基本沒有應(yīng)用，對夾具結(jié)構(gòu)的CAE分析基本沒有，致使學(xué)生缺乏相關(guān)能力的訓(xùn)練，也不利于學(xué)生獨立自主學(xué)習和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

二、教學(xué)改革新思路和新方法

1.突出應(yīng)用創(chuàng)新能力培養(yǎng)的全面綜合訓(xùn)練項目安排

相對于傳統(tǒng)的工藝與夾具課程設(shè)計，本綜合實踐環(huán)節(jié)在內(nèi)容安排上更多地以應(yīng)用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)為目標，以培養(yǎng)學(xué)生全面掌握機械制造工藝流程的基本知識和基本能力為目的。在傳統(tǒng)的實踐內(nèi)容：工藝分析、基準選擇、加工方法的選擇、加工階段的劃分及劃分原因、加工順序的安排、機床、夾具、刀具等工藝裝備的選擇與使用、切削用量和工時計算、編制工藝文件等的基礎(chǔ)上，增加工件熱處理工藝設(shè)計和檢測工藝設(shè)計等新的內(nèi)容，以使學(xué)生更加全面地了解和掌握機械制造全流程的知識，使培養(yǎng)的學(xué)生和社會需求的人才緊密結(jié)合起來。

2.自主學(xué)習和項目學(xué)習相結(jié)合

要想制定出合理的加工方案，首先要求工藝人員在理論和實踐上對各種加工方法要熟悉。使用什么刀具，選用多少的切削用量，采用什么樣的機床，然后根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模、企業(yè)現(xiàn)有的設(shè)備和工藝裝備來制定零件的加工工藝路線。在“機械制造工程學(xué)”課堂教學(xué)中，由于受教材篇幅和學(xué)時的限制，涉及有些具體內(nèi)容顯得不夠。針對這種問題，我們在課程開始第1周就把實踐的項目任務(wù)下發(fā)給學(xué)生，拿出一次課的時間有針對性地解釋本實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的考核內(nèi)容和最終的成果要求，同時與機械制造工程學(xué)課程教學(xué)大綱進行對比，使學(xué)生明確課堂教學(xué)的內(nèi)容和為完成本實踐環(huán)節(jié)需要學(xué)生自主學(xué)習的內(nèi)容，使學(xué)生在課程學(xué)習中帶有明確的任務(wù)和目的，在課程學(xué)習到相關(guān)章節(jié)時對于實踐需要而課堂教學(xué)又沒有講到的內(nèi)容在課后自學(xué)，同時在隨堂答疑時學(xué)生可以就自主學(xué)習中遇到的問題向教師請教，從而使學(xué)生在訓(xùn)練項目的指導(dǎo)下有目的性地學(xué)習，在自主學(xué)習中主動發(fā)現(xiàn)問題，自主解決問題，也使學(xué)生在解決工程實踐問題的過程中完成對應(yīng)用創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

3.松散、集中相結(jié)合的實踐模式

機械制造綜合實踐是在機械制造工程學(xué)課程結(jié)束后進行的獨立實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，訓(xùn)練的內(nèi)容包括制造工藝過程設(shè)計、工序設(shè)計、熱處理工藝設(shè)計、工件及工序的檢測設(shè)計、基于三維CAD—WAVE技術(shù)工藝過程的典型夾具設(shè)計等，一般需要用3或4周的實踐時間來完成。目前機械制造綜合實踐環(huán)節(jié)沿襲傳統(tǒng)的工藝與夾具設(shè)計2周的習慣，因而時間短任務(wù)重，需要采用一種全新的模式來完成實踐。根據(jù)學(xué)生平時時間相對比較充裕的情況，本實踐環(huán)節(jié)和機械制造工程學(xué)課堂教學(xué)相結(jié)合，在課程開始就下發(fā)實踐任務(wù)，把實踐中原需要集中的環(huán)節(jié)分散在課程教學(xué)過程中來完成，而在集中實踐時把時間更多地用在工藝文件的編制和規(guī)范上，從而形成一種松散和集中相結(jié)合的實踐教學(xué)模式來解決集中實踐時間不足的問題。

4.融合三維CAD軟件WAVE技術(shù)的輔助工藝規(guī)程設(shè)計

在生產(chǎn)實踐中，三維軟件如UG、SOLIDWORK、SOLIDE-DGE、PRE等已廣泛應(yīng)用于機械設(shè)計與制造的各個領(lǐng)域，但在傳統(tǒng)的工藝與夾具設(shè)計實踐環(huán)節(jié)中卻缺失相關(guān)內(nèi)容的訓(xùn)練和能力的培養(yǎng)。在機械制造綜合實踐環(huán)節(jié)中要求學(xué)生借助當前流行的三維軟件如NX的WAVE模塊來輔助完成零件機械加工工藝設(shè)計。學(xué)生在實踐中首先依據(jù)工藝分析的結(jié)果制定零件加工的工藝過程卡，建立零件的虛擬裝配結(jié)構(gòu)，在虛擬裝配結(jié)構(gòu)中建立零件加工的各個工序模型作為裝配件，后建立工藝模板。最后根據(jù)所建立的工藝模型調(diào)用工藝模板自動生成工藝文件。

5.融合三維CAD＼CAE技術(shù)和WAVE技術(shù)的夾具設(shè)計

在本綜合實踐教學(xué)模式中，要求學(xué)生全流程應(yīng)用三維軟件如NX的WAVE設(shè)計技術(shù)來完成夾具從總體方案到具體的零部件設(shè)計，同時所有工程圖紙全部由三維實體模型導(dǎo)出。在夾具設(shè)計中除傳統(tǒng)的夾緊力計算外，還要求學(xué)生運用三維軟件如NX的CAE模塊完成夾具的運動仿真及有限元分析等，借助分析結(jié)果來完成對夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化，從而使學(xué)生熟悉主流的CAD＼CAE功能模塊的應(yīng)用，具備應(yīng)用CAD＼CAE軟件完成工程設(shè)計和分析的能力。

6.將數(shù)控加工工藝的訓(xùn)練融合在傳統(tǒng)的機械加工訓(xùn)練中

在現(xiàn)有的工藝與夾具課程設(shè)計中，學(xué)生在做工藝設(shè)計時基本上做的都是傳統(tǒng)的機加工藝，學(xué)生很少主動去采用數(shù)控機床來完成零件加工。在機械制造綜合實踐選題時，我們有意識地去選有一道或幾道工序需要借助數(shù)控加工來完成的典型工件，要求在安排工藝流程時必須至少有一道工序是采用數(shù)控加工的方式來完成，鼓勵學(xué)生廣泛采用數(shù)控機床來完成工件加工。同時提供一個典型的數(shù)控加工工序卡模板供學(xué)生參考。

結(jié)語

我們必須建立科學(xué)的教學(xué)體系，明確教學(xué)目標，優(yōu)化教學(xué)結(jié)構(gòu)，完善教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)新教學(xué)方法，變模式化教學(xué)為個性化教學(xué)，營造思維創(chuàng)新、個性創(chuàng)作的教學(xué)氛圍，以實現(xiàn)建筑教育培養(yǎng)文化修養(yǎng)與藝術(shù)創(chuàng)造力兼具的專業(yè)人才的綜合目標。

參考文獻

[1]鄭德星，陽程。機械制造工藝與夾具綜合實踐教學(xué)改革與探索[J].黑龍江教育（高教研究與評估），2012，08：73-74.

[2]王新榮，王俊發(fā)，王萍，楊麗華。“機械制造工藝與夾具設(shè)計”精品課程建設(shè)的探索與實踐[J].中國電力教育，2012，29：62-63.endprint