《飛機鈑金工藝學》教學改革研究

王藝霖

摘要：在分析《飛機鈑金工藝學》課程教學現狀的基礎上，為提高教學質量，培養合格的應用型人才，從教學方法、教學反饋和實踐環節等方面提出了教學改革的方案。

關鍵詞：鈑金零件；教學方法；實踐環節；應用型人才

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）17-0127-02

一、引言

目前我國航空制造業發展迅速，飛機年產量較大。飛機零件數量根據飛機結構尺寸、類型的不同一般從幾萬件、幾十萬件到幾百萬件不等，其中鈑金零件占有較大的比例，飛機鈑金成形知識在鈑金零件制造過程中具有重要的應用。《飛機鈑金工藝學》是飛行器制造工程專業的一門專業主干課程，其教學任務是講授多種飛機鈑金成形的知識，并要求學生掌握飛機鈑金零件的基本成形理論、成形方法、工藝裝備的結構、工作原理等。本課程在飛行器制造工程專業的應用型人才培養中起到了較重要的作用。

二、課程教學現狀

目前學生通過本課程的學習能夠基本理解不同類型鈑金零件的成形方法、成形過程并了解對應的工藝裝備，但受到場地和其他因素的限制，《飛機鈑金工藝學》的授課方式一直是以教師講授為主并輔助多媒體進行零件外形、工藝裝備結構的圖片表達。飛機鈑金零件一般形狀不規則，而且工藝裝備結構也較為復雜，僅通過圖片展示其外形不能夠完整地表達全部幾何信息。另外，學生對板料成形結果有一定的認識，但對于板料成形過程、工藝裝備結構和原理的理解與掌握需要進一步提高。該課程原有的教學大綱、教學模式和教學方法已經不能完全適應當前航空制造業對應用型人才的培養要求，有必要對《飛機鈑金工藝學》課程進行教學改革研究。為解決以上問題，本文提出了教學改革措施來改善教學質量和教學效率，提升學生的理論知識水平和實踐能力。

三、教學改革措施

（一）數字化技術展示工藝裝備，有限元仿真模擬材料變形過程

1.借助三維數字模型，深化學生對工藝裝備的理解。工藝裝備的具體結構可以通過三維數字模型來表達[1]，也可以通過運動仿真軟件來模擬工藝裝備的工作過程，比如成形模具的運行過程、板料的變形情況、廢料的產生過程和成形零件的最終狀態等。通過三維數字模型的使用，學生能夠更加直觀地了解并掌握成形工藝裝備的工作原理和工作過程。

2.結合有限元仿真，模擬材料變形過程。如在拉深成形的講授中，通過有限元軟件對板料進行仿真，模擬材料在模具作用下的變形過程，展示材料不同區域的應力、應變情況，將教材中枯燥的數據和圖表通過靈活的方式呈現出來。學生通過有限元仿真軟件輔助教學，可以更加透徹、直觀地掌握材料的變形機理和變形過程，同時也使教學內容更加生動、形象。

三維數字模型和有限元仿真技術在教學中的有機結合，將鈑金零件成形過程和工藝裝備工作原理更全面、有效地展示給學生，使教學內容從單調變得生動，化抽象為形象，有利于學生對板料成形過程的理解和掌握。

（二）有效利用教學反饋，及時掌握學生學習現狀

通過有效的教學反饋，教師能夠及時掌握學生的學習現狀。教學過程中要以學生為中心[2]，可以設置問答環節來有效開展教學反饋。圍繞學生來設置問答環節的教學方式，教師不但能夠了解學生對知識的掌握情況，也可以深化學生對知識的理解，夯實所學知識。設置的不同問題之間要相互聯系，問題深度逐漸遞增。以學生為中心，針對零件成形過程設置的問答過程實例如下：（1）請學生回答板料的具體形狀，如圓形板料；（2）敘述所用到的成型設備，如拉深模具；（3）闡述具體的過程，如針對拉深成形，壓邊圈在壓力機外滑塊的作用下，下行并壓緊板料，凸模則在內滑塊的作用下向下移動一定距離后使材料發生變形[3]。整個問答環節均以學生為中心，教師作為問題的發起者要不斷地引導、啟發學生。學生回答上述一系列問題后，在腦海里回顧并形成了材料的全部成形過程，對該知識模塊有了進一步的認識。利用問答環節來開展教學反饋，教師可以及時掌握學生的學習狀況，學生則能夠自行思考、自主分析，達到了較好的教學效果[4]。

（三）增加課內實踐環節，注重應用型人才的培養

1.增加實踐教學內容，深化板料成形過程。在現有教學大綱的基礎上增加拉深實驗、杯突試驗等項目。拉深實驗前，學生使用量具測量毛坯的直徑（針對圓筒形拉深件）。在拉深過程中，仔細觀察板料變形的過程。在拉深結束后，繼續測量成形件杯口的直徑，通過變形后和變形前的直徑來計算拉深比，并對比觀察成形前后材料在不同方向的變形情況。在特殊的情況下，通過拉深實驗還可以發現板料變形過程中的問題，如觀察拉深件的起皺現象和拉裂現象。在杯突試驗中，主要通過成形模具在計算機的輔助控制下測試板料的性能。材料變形結束后，學生使用量具來測量零件成形后的尺寸，并計算板料的IE值。在實踐環節中，從板料的放置、對變形過程的觀察到最后測量成形件的尺寸及后續的計算，每一個步驟都由學生來完成（指導教師則負責模具等設備的操控）。學生通過課內實踐環節，能夠將理論知識與零件的成形過程緊密地聯系起來，進一步深化對該知識結構的理解。

2.結合行業前沿技術，確保實踐內容與時俱進。現代飛機的制造趨勢逐漸向快速制造、精密制造以及柔性制造等方向發展。一些較為先進的方法如噴丸成形、整體壁板成形等在飛機制造中應用廣泛，這些方法對于現代飛機的制造尤為關鍵，因而在教學中也要對應展示和講授噴丸成形、整體壁板成形等過程及工藝流程。但這類高精密的成形設備體積較大、價格昂貴而且操作復雜，教學中一般較少進行此類實驗的演示，因而可以使用計算機模擬仿真的方法來替代實物運行。如噴丸成形，學生可以通過計算機模擬成形來了解噴丸成形機理、成形過程和成形結果。后續還要安排學生到相關企業參觀實習，現場了解噴丸成形實際的工作原理和過程。在這一過程中，學生可以有效地接觸航空制造的前沿知識。實踐內容與時俱進，學生在工作后能較好地與企業對接，與航空制造業接軌[5]。

學生在理論知識的指導下完成實踐內容，通過對實踐過程的分析，對實踐結果的觀察，能夠對板料的成形過程有更加深入的認識和理解，同時提高了自身的實踐能力。

（四）結合多種零件實物，提高教學的直觀性

1.課前參觀飛機結構，提高學生的學習興趣。依托實驗室采購的小型通航飛機，在課前將飛機結構對學生進行展示，能夠引起學生的學習興趣和積極性。通過拆除飛機外部蒙皮的方式來展示飛機骨架等內部結構，并現場描述零件的一些典型成形方法。經過前期對飛機結構的觀察了解，學生在后續的課堂學習中會自然地聯想起所參觀的飛機零部件和對應的成形方法，從而較好地對接理論知識，同時也使教學內容具有較強的針對性，提升教學效率。

2.隨堂攜帶飛機零件，提高教學的直觀性。結合專業實驗室現有設備條件，教師可以隨堂攜帶小型飛機鈑金零件實物進行輔助教學，如小型鋁合金機身隔框、機翼部分肋板及機身局部蒙皮等，這些零件均具有一定的典型性，對應體現出彎曲成形、橡皮囊成形以及拉形成形等較為典型的成形特征。零件實物具有一定的教學直觀性和形象性，學生通過對零件實物的觀察和研究能夠更深刻地理解零件的成形過程和成形結果[6]。

充分發揮專業實驗室的資源優勢，利用零件實物直觀性和有效性的特點進行課堂輔助教學，調動了學生的學習積極性，對學生理解成形方法有較大的幫助。

四、結語

本次教學改革研究從當前航空制造業對飛行器制造工程專業人才的實際需求出發，注重提高學生對成形過程的理解和對知識的實際應用能力，對《飛機鈑金工藝學》從理論教學和實踐教學兩個方面提出了教學改革方案，為今后專業人才的培養提供了一條新的途徑。

參考文獻：

[1]楊永剛，祝世興，王旭東.《飛機液壓與燃油系統》教學模式改革研究[J].中國科教創新導刊，2013，（22）：140-141.

[2]徐蓓.論大學研究型教學[J].湘潭師范學院學報（社會科學版），2007，29（4）：238-241.

[3]宋滿倉.模具制造工藝[M].北京：電子工業出版社，2010.

[4]姚利民，段文彧.高校教學方法改革探討[J].中國大學教學，2013，（8）：60-64.

[5]閆鳳良.飛機系統課程專題化教學研究[J].中國民航飛行學院學報，2016，27（5）：63-65.

[6]劉文.《沖壓工藝與模具設計》課程教學改革探索[J].模具制造，2008，（9）：66-68.