鄭德星 陽(yáng)程

摘要：本文分析機(jī)械制造工藝與夾具綜合實(shí)踐教學(xué)中存在的問(wèn)題，以應(yīng)用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)為主線，提出并實(shí)踐以項(xiàng)目教學(xué)為依托、將綜合實(shí)踐和課堂教學(xué)相融合的松散與集中相結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)模式；在綜合實(shí)踐中增加檢測(cè)及熱處理工藝設(shè)計(jì)等原來(lái)教學(xué)環(huán)節(jié)中缺失的內(nèi)容；強(qiáng)化現(xiàn)代制造技術(shù)——數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)的訓(xùn)練；將三維CADCAE軟件融入機(jī)械制造綜合實(shí)踐環(huán)節(jié)，借助WAVE技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)來(lái)輔助完成工藝規(guī)程與夾具設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：機(jī)械制造工藝與夾具；實(shí)踐教學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1002-4107（2012）08-0073-02

隨著社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步，社會(huì)對(duì)人才的需求逐漸從數(shù)量型向技能型轉(zhuǎn)變，越來(lái)越需要高素質(zhì)的應(yīng)用創(chuàng)新型人才。機(jī)械制造工程學(xué)課程是為拓寬機(jī)械類(lèi)、機(jī)電結(jié)合類(lèi)人才的知識(shí)面， 培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力、創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力和提高本科生面向社會(huì)及生產(chǎn)實(shí)踐的適應(yīng)性和綜合解決工程問(wèn)題的能力，對(duì)高校機(jī)械制造本科專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)的一門(mén)綜合性課程，重點(diǎn)在于機(jī)械制造工藝系統(tǒng)內(nèi)在規(guī)律的研究。機(jī)械制造工藝與夾具綜合實(shí)踐是和機(jī)械制造工程學(xué)課程理論教學(xué)相配合進(jìn)行的獨(dú)立集中性實(shí)踐教學(xué)，是機(jī)械制造技術(shù)由理論層次提升到應(yīng)用層次的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[1]。通過(guò)本實(shí)踐環(huán)節(jié)，要求學(xué)生學(xué)會(huì)應(yīng)用機(jī)械制造工程學(xué)及其相關(guān)課程理論和生產(chǎn)實(shí)習(xí)實(shí)踐知識(shí)，學(xué)會(huì)編制工藝規(guī)程，并進(jìn)行專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)。

一、當(dāng)前機(jī)械制造工藝與夾具實(shí)踐教學(xué)中存在的問(wèn)題

（一）課程設(shè)計(jì)時(shí)間短，任務(wù)重

“機(jī)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(shí)踐之間的脫節(jié)，而這個(gè)鏈接的任務(wù)就交給了課程實(shí)踐環(huán)節(jié)[2]。且隨著教學(xué)改革的不斷深入，教學(xué)時(shí)間相應(yīng)縮短，但為了保證教學(xué)質(zhì)量，實(shí)踐內(nèi)容并沒(méi)有減少，從而影響了課程設(shè)計(jì)效果。

（二）課程設(shè)計(jì)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(duì)數(shù)控工藝處理能力的訓(xùn)練和培養(yǎng)日益成為機(jī)械制造專(zhuān)業(yè)本科生的基本能力要求[3]。然而當(dāng)前機(jī)械制造工程學(xué)課程實(shí)踐教學(xué)是以傳統(tǒng)機(jī)械加工為主線進(jìn)行的，它涵蓋“機(jī)械制造工程學(xué)”課程中大部分內(nèi)容，但對(duì)數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)的訓(xùn)練很少甚至沒(méi)有，從而嚴(yán)重影響著學(xué)生對(duì)先進(jìn)制造技術(shù)的熟悉和掌握。

（三）忽略對(duì)熱處理工藝的訓(xùn)練

在機(jī)制專(zhuān)業(yè)課程設(shè)置中，較多院校未專(zhuān)門(mén)開(kāi)設(shè)“金屬材料及熱處理”課程， 而只在“機(jī)械制造基礎(chǔ)”課程中提到，或是雖簡(jiǎn)單開(kāi)設(shè)課程，但缺乏熱處理的集中實(shí)踐環(huán)節(jié)。學(xué)生普遍對(duì)材料的基本性質(zhì)、如何選擇零件材料、怎樣進(jìn)行熱處理及制定熱處理工藝等知識(shí)缺乏了解。在課程設(shè)計(jì)中制定工藝規(guī)程時(shí)， 如果遇到熱處理，只能粗略地說(shuō)出要進(jìn)行哪類(lèi)的熱處理，對(duì)熱處理的具體工藝要求不太清楚，更不要提具體去做一個(gè)熱處理工藝設(shè)計(jì)。

（四）缺乏對(duì)零部件及整機(jī)檢測(cè)相關(guān)工藝內(nèi)容的訓(xùn)練

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

（五）CADCAE技術(shù)應(yīng)用少

三維CADCAE技術(shù)已相當(dāng)成熟，并已應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的各個(gè)領(lǐng)域，我國(guó)已經(jīng)制定三維設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。在當(dāng)前的工藝與夾具實(shí)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(méi)有應(yīng)用，對(duì)夾具結(jié)構(gòu)的CAE分析基本沒(méi)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(dú)立自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

二、機(jī)械制造綜合實(shí)踐教學(xué)的特色

針對(duì)當(dāng)前存在的問(wèn)題，本文在多年實(shí)踐的基礎(chǔ)上提出以應(yīng)用創(chuàng)新型能力培養(yǎng)為目的綜合實(shí)踐教學(xué)模式。

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

相對(duì)于傳統(tǒng)的工藝與夾具課程設(shè)計(jì)，本綜合實(shí)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(biāo)，以培養(yǎng)學(xué)生全面掌握機(jī)械制造工藝流程的基本知識(shí)和基本能力為目的。在傳統(tǒng)的實(shí)踐內(nèi)容：工藝分析、基準(zhǔn)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(jī)床、夾具、刀具等工藝裝備的選擇與使用、切削用量和工時(shí)計(jì)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(jì)和檢測(cè)工藝設(shè)計(jì)等新的內(nèi)容，以使學(xué)生更加全面地了解和掌握機(jī)械制造全流程的知識(shí)，使培養(yǎng)的學(xué)生和社會(huì)需求的人才緊密結(jié)合起來(lái)。

（二）自主學(xué)習(xí)和項(xiàng)目學(xué)習(xí)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(shí)踐上對(duì)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(jī)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(lái)制定零件的加工工藝路線。在“機(jī)械制造工程學(xué)”課堂教學(xué)中，由于受教材篇幅和學(xué)時(shí)的限制，涉及有些具體內(nèi)容顯得不夠。針對(duì)這種問(wèn)題，我們?cè)谡n程開(kāi)始第1周就把實(shí)踐的項(xiàng)目任務(wù)下發(fā)給學(xué)生，拿出一次課的時(shí)間有針對(duì)性地解釋本實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的考核內(nèi)容和最終的成果要求，同時(shí)與機(jī)械制造工程學(xué)課程教學(xué)大綱進(jìn)行對(duì)比，使學(xué)生明確課堂教學(xué)的內(nèi)容和為完成本實(shí)踐環(huán)節(jié)需要學(xué)生自主學(xué)習(xí)的內(nèi)容，使學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中帶有明確的任務(wù)和目的，在課程學(xué)習(xí)到相關(guān)章節(jié)時(shí)對(duì)于實(shí)踐需要而課堂教學(xué)又沒(méi)有講到的內(nèi)容在課后自學(xué)，同時(shí)在隨堂答疑時(shí)學(xué)生可以就自主學(xué)習(xí)中遇到的問(wèn)題向教師請(qǐng)教，從而使學(xué)生在訓(xùn)練項(xiàng)目的指導(dǎo)下有目的性地學(xué)習(xí)，在自主學(xué)習(xí)中主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，自主解決問(wèn)題，也使學(xué)生在解決工程實(shí)踐問(wèn)題的過(guò)程中完成對(duì)應(yīng)用創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

（三）松散、集中相結(jié)合的實(shí)踐模式

機(jī)械制造綜合實(shí)踐是在機(jī)械制造工程學(xué)課程結(jié)束后進(jìn)行的獨(dú)立實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，訓(xùn)練的內(nèi)容包括制造工藝過(guò)程設(shè)計(jì)、工序設(shè)計(jì)、熱處理工藝設(shè)計(jì)、工件及工序的檢測(cè)設(shè)計(jì)、基于三維CAD—WAVE技術(shù)工藝過(guò)程的典型夾具設(shè)計(jì)等，一般需要用3或4周的實(shí)踐時(shí)間來(lái)完成。目前機(jī)械制造綜合實(shí)踐環(huán)節(jié)沿襲傳統(tǒng)的工藝與夾具設(shè)計(jì)2周的習(xí)慣，因而時(shí)間短任務(wù)重，需要采用一種全新的模式來(lái)完成實(shí)踐。根據(jù)學(xué)生平時(shí)時(shí)間相對(duì)比較充裕的情況，本實(shí)踐環(huán)節(jié)和機(jī)械制造工程學(xué)課堂教學(xué)相結(jié)合，在課程開(kāi)始就下發(fā)實(shí)踐任務(wù)，把實(shí)踐中原需要集中的環(huán)節(jié)分散在課程教學(xué)過(guò)程中來(lái)完成，而在集中實(shí)踐時(shí)把時(shí)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(shí)踐教學(xué)模式來(lái)解決集中實(shí)踐時(shí)間不足的問(wèn)題。

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

在生產(chǎn)實(shí)踐中，三維軟件如UG、SOLIDWORK、SOLIDEDGE、PRE等已廣泛應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的各個(gè)領(lǐng)域，但在傳統(tǒng)的工藝與夾具設(shè)計(jì)實(shí)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(jī)械制造綜合實(shí)踐環(huán)節(jié)中要求學(xué)生借助當(dāng)前流行的三維軟件如NX的WAVE模塊來(lái)輔助完成零件機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)。學(xué)生在實(shí)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(guò)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(gè)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(dòng)生成工藝文件。

（五）融合三維CADCAE技術(shù)和WAVE技術(shù)的夾具設(shè)計(jì)

在本綜合實(shí)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(jì)技術(shù)來(lái)完成夾具從總體方案到具體的零部件設(shè)計(jì)，同時(shí)所有工程圖紙全部由三維實(shí)體模型導(dǎo)出。在夾具設(shè)計(jì)中除傳統(tǒng)的夾緊力計(jì)算外，還要求學(xué)生運(yùn)用三維軟件如NX的CAE模塊完成夾具的運(yùn)動(dòng)仿真及有限元分析等，借助分析結(jié)果來(lái)完成對(duì)夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化，從而使學(xué)生熟悉主流的CADCAE功能模塊的應(yīng)用，具備應(yīng)用CADCAE軟件完成工程設(shè)計(jì)和分析的能力。

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

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

機(jī)械制造工藝與夾具綜合實(shí)踐以應(yīng)用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)為主線，主要完成制造工藝過(guò)程設(shè)計(jì)、工序設(shè)計(jì)、熱處理工藝設(shè)計(jì)、工件及工序的檢測(cè)設(shè)計(jì)、基于三維CAD—WAVE技術(shù)的工藝過(guò)程的典型夾具設(shè)計(jì)等內(nèi)容。本文介紹機(jī)械制造綜合實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)在鹽城工學(xué)院的改革與實(shí)踐情況，推出突出應(yīng)用創(chuàng)新能力培養(yǎng)的全面綜合訓(xùn)練項(xiàng)目安排，提出了以項(xiàng)目教學(xué)為依托，將綜合實(shí)踐教學(xué)融入課堂教學(xué)，提高課堂教與學(xué)的目的性、針對(duì)性的教學(xué)方法與松散和集中相結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)模式。在實(shí)踐過(guò)程中，增加檢測(cè)及熱處理工藝設(shè)計(jì)等原來(lái)教學(xué)環(huán)節(jié)中缺失的內(nèi)容；將現(xiàn)代制造技術(shù)及三維CADCAE技術(shù)融入機(jī)械制造綜合實(shí)踐環(huán)節(jié)，借助WAVE技術(shù)來(lái)輔助完成工藝規(guī)程與夾具設(shè)計(jì)。通過(guò)上述措施，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、獨(dú)立進(jìn)行工程實(shí)踐和創(chuàng)新的能力，進(jìn)一步拓寬學(xué)生的知識(shí)面，培養(yǎng)學(xué)生的標(biāo)準(zhǔn)化意識(shí)，有力促進(jìn)卓越工程師應(yīng)用創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

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