基于汽車裝配工藝設計的汽車拆裝實驗教學研究

胡翼 王超 田哲文 譚罡風

摘要：汽車拆裝實驗是汽車專業的核心實踐課程，基于汽車裝配工藝設計為導向的汽車拆裝實驗教學體系建設與實踐，通過分析汽車裝配工藝與汽車拆裝實驗之間的內在關系，將現代汽車企業裝配工藝設計單元中工程實踐要素進行提煉并融入汽車拆裝實驗教學的全流程中，提出符合卓越工程師培養要求的汽車拆裝實驗教學體系，提升汽車專業類學生對工程應用的培養質量。

關鍵詞：汽車裝配工藝規劃；汽車拆裝實驗；工程實踐

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）34-0196-03

一、引言

汽車拆裝實驗是在汽車構造和汽車理論課堂教學環節完成后的一個實踐類實驗教學環節。目前，傳統的汽車拆裝實驗在內容上一般能夠在培養學生的動手與團隊協作能力的同時，完成對汽車的結構形式和組成關系的認知。但在基于工程實踐能力培養的教學效果上存在不足，汽車拆裝實驗教學主線不夠明晰且缺乏規范化和標準化的教學模塊，這一方面涉及實驗教師工程實踐經驗缺乏的問題，另一方面汽車拆裝實驗教學體系相對零散，缺乏汽車整車在企業模式下的裝配流程的教學，基于汽車裝配工藝設計的汽車拆裝實踐教學研究，將現代汽車裝配工藝的模塊融入教學過程并建立系統的汽車拆裝實驗教學模塊，同時結合現有的發動機臺架、變速器臺架、虛擬裝配等平臺，促使學生在拆裝實踐過程中以實際工程為背景，以工程技術為主線進行自主學習，著力提高學生的工程意識、工程素質和工程實踐能力。

二、汽車拆裝實驗在現階段實踐教學中的分析

汽車拆裝實驗是能源與動力、車輛工程、汽車服務工程的核心實踐課程，汽車拆裝實驗課程在現階段教學中，一般是教師將實驗進行分步講解，然后要求學生按照實驗指導書完成實驗，此種教學模式內容上注重對汽車結構本體和組成關系的認識和掌握，培養了學生的動手能力。其局限性也很明顯，實踐教學的主線不夠明晰，教學過程缺乏對汽車整車設計及整車在汽車企業內部的裝配流程的教學，實驗內容與現代汽車企業的工程技術路線部分脫節，學生對于汽車產品開發、生產及應用、工藝設計及控制方面等工程實踐認知不夠深刻，制約了工程意識、工程素質和工程實踐能力的培養。

三、汽車裝配工藝設計的簡介

汽車裝配的主要內容就是將已經檢驗合格的零配件按照相應的要求和標準進行組合，包括發動機裝配、變速器和底盤的裝配以及車身等關鍵零部件的裝配，裝配工藝設計一般包括以下幾點。

1.裝配前處理。整理出有關產品總裝工藝規范的設計經驗、準則及裝配條件，包含裝配分析，要對裝配零部件的裝配工差分析和判斷，保證零部件的裝配能夠嚴格按照相應標準和規范進行。

2.虛擬裝配工藝。指借助計算機輔助技術來建立汽車零部件的主模型，依照模型的特點、精度和約束關系等要素，經過計算機模擬裝配、干涉分析等流程，在達到預期的標準和要求后滿足汽車裝配工藝要求的方法。

3.裝配工藝卡的設計。結合汽車實際生產模式的需求，設計裝配工藝卡，保證裝配作業得到有序進行，促使裝配工藝滿足相關質量要求。

4.裝配資源的管理。裝配資源管理主要是指對裝配過程中涉及的各種要素進行整合和管理，進而滿足汽車的裝配要求，通常情況下，裝配資源管理的對象主要包括裝配過程中應用到的設備和工具等。

四、基于汽車裝配工藝設計的汽車拆裝實驗的優勢

1.汽車裝配工藝設計與汽車拆裝實驗設計的關系。汽車裝配包括發動機裝配、變速器和底盤的裝配以及車身等關鍵零部件的裝配，裝配工藝是通過將已經檢驗合格的零配件按照相應的要求和標準進行操作，滿足產品質量要求的整車制造的最后一個環節。其設計內容必須以工程實踐為主線、以滿足生產質量要求為目的，這就與汽車拆裝實驗教學內容要求高度重合，將現代汽車企業裝配工藝設計理念融入汽車拆裝實驗環節中，沉淀一系列工程訓練項目，在對原有結構原理及連接關系認識的基礎上，幫助學生通過虛擬裝配初步建立一些汽車設計的基本思路，通過工藝卡的設計和資源管理，進一步熟悉現代汽車裝配工藝、操作方法，質量的控制過程、企業生產管理等要素，激發學生實踐學習的積極性，可通過實驗的設計與實踐進行如圖1所示的關聯轉化。

2.優勢。在實驗內容優化上，實踐環境實現了企業場景的模擬化，汽車拆裝實驗也可作為高等工程教育回歸到工程實踐的一個良好的平臺；在教師隊伍培養上，實驗設計中涵蓋了許多適合企業學習階段的基礎實踐教學和專業實踐教學，將企業項目的內容納入日常教學中，在一定程度上改善了教師工程實踐經歷缺乏的現狀，對培養“雙師型”教學人才奠定了基礎；在教學質量提升上，激勵學生以工作組為單位進行自主實踐學習，激發了學生的積極性和主觀能動性。通過實踐教學的研究與建設，打造一個將汽車工程學科知識與實踐技術深入融合的實驗平臺，讓學生真刀實槍地深入工程系統。

五、基于裝配工藝設計的實驗體系實踐與研究

1.基于汽車裝配工藝的汽車拆裝實驗設計思路。汽車裝配工藝是現代汽車企業汽車制造的一個必不可少的環節，汽車拆裝實驗作為核心實踐性環節，教學內容需要貼近真實的工程實踐項目，通過分析現代企業汽車裝配工藝規劃的具體內容，可將其細分并轉化為汽車拆裝實驗的一系列教學模塊，在教學設計的思路上本著還原現代汽車企業的工程實踐情景為目標，在實驗課程體系中加入汽車裝配線的分工、裝配工藝規范的設計、工藝卡的設計、裝配設備工具的管理等教學模塊，并滿足學科綜合知識與工程實踐能力相互結合的培養要求。

2.基于汽車裝配工藝的汽車拆裝實驗的實踐探索。根據現代汽車裝配工藝設計內容及技術應用，將汽車拆裝實驗分為四個階段或者模塊進行：（1）拆裝前的準備實習。通過多媒體教學，著重回顧整車的各零件與部件、部件與系統、系統與整車之間的裝配關系及工藝的認識和研究，并了解發動機、底盤總成總體拆裝工藝規范、拆裝條件、裝配公差等問題；重點針對拆裝實驗中多次出現的汽車緊固件（螺栓）的機械基礎、裝配工藝分析、材料應力分析、零件互換、公差與配合等工程技術知識結合實物的演示性教學。（2）汽車虛擬裝配實驗教學。在實驗過程引入計算機輔助技術，增設虛擬拆裝實驗項目，利用汽車發動機和底盤部件拆裝三維模型的虛擬平臺，讓學生在計算機上完成模擬拆裝、干涉分析等虛擬實驗。虛擬拆裝教學中一方面需在考慮汽車拆裝的裝配關系、裝配順序、工具配合使用和關節控制點等要點的基礎上，保證虛擬拆裝的質量，使其能夠應用到汽車拆裝實踐環節中；另一方面，需通過計算機中汽車零部件及總成件三維模型的展示，熟悉發動機、底盤各部件的結構形式及裝配關系，思考汽車設計中的基本思路。在虛擬拆裝實驗完成后，保留虛擬拆裝實驗成績納入實踐考核指標。（3）汽車拆裝工藝實驗。在這個階段增設現代汽車企業裝配工藝的實踐項目，讓學生模擬裝配線上的工組及裝配工藝部門的技術人員等，對工作崗位進行合理分工。教學中分為若干工作小組，每組學生人數為6—8人，組員基本模擬裝配線上的工組和工藝技術部門的架構，分為生產準備工位、裝配工位、檢驗工位、工藝技術工位，再對照節點控制表分工協作地完成拆裝、節點檢查并同步設計編制作業指導書如圖2，基本實現對汽車生產線工藝設計及控制，為保證實踐教學效果，可在拆裝實踐中的不同模塊上進行合理的輪換。（4）汽車拆裝實驗資源管理。資源管理實際上是汽車拆裝實驗室裝配工作環境的建設，主要是對實驗的生產要素進行整理和管理，內容分為以下幾方面：工具、設備的管理、重點設備操作說明的管理，零配件物料的管理。在汽車實驗室內部環境中，一方面，對工具柜使用標簽紙（工具清單）進行了有效分類，標簽紙分為拆裝通用工具清單、專用工具清單及量具清單，以便學生認知、使用及歸還；另一方面，在實驗室的顯著位置張貼專用工具操作說明，使學生快速掌握正確的使用場合、使用方法和注意事項。

六、基于汽車裝配工藝設計的實驗教學探索與總結

通過基于現代汽車企業裝配工藝設計的課程建設，引入汽車行業的工程技術標準，以汽車拆裝實驗的課程建設探索為契機，注重對汽車工程領域實踐課程的過程開發，系統地凝練出貼合現代汽車裝配工藝技術的教學模塊，在實踐課程過程中也凸顯了工程意識、工程素質及工程能力的培養目標，達到了汽車卓越工程師的課程教學培養要求，使汽車拆裝實驗成為汽車專業人才培養的奠基石，為后續的汽車畢業實習以及今后從事車輛工程領域的產品開發、工藝設計及控制、生產及應用方面奠定了夯實的基礎。

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