張勇明　李永松　曹佩紅

摘要：“機械制造工藝與夾具設(shè)計”是高職院校數(shù)控、模具等機械類專業(yè)的核心職業(yè)能力課程，是培養(yǎng)學(xué)生機械加工工藝文件識讀與編制能力、夾具設(shè)計能力的重要環(huán)節(jié)。本文針對此課程的教學(xué)內(nèi)容及其特點，結(jié)合學(xué)校機械類專業(yè)辦學(xué)實際，從整合優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、創(chuàng)新教學(xué)組織模式、改革課程考核評價等方面，對高職“機械制造工藝與夾具設(shè)計”課程進行教學(xué)設(shè)計創(chuàng)新，并應(yīng)用于具體的教學(xué)應(yīng)用實踐，取得了較好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：機械制造工藝與夾具設(shè)計；教學(xué)設(shè)計；應(yīng)用實踐

中圖分類號：G718 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-5727（2019）02-0063-05

“機械制造工藝與夾具設(shè)計”是一門以工學(xué)結(jié)合人才培養(yǎng)模式為基礎(chǔ)開發(fā)的一門課程，是面向高等職業(yè)教育機械類各專業(yè)（機械、數(shù)控、模具、機電、汽車制造等）開設(shè)的一門專業(yè)技術(shù)主干課程。其前導(dǎo)課程主要為“機械制圖與識圖”“機械設(shè)計及應(yīng)用”等課程，后續(xù)課程主要有“數(shù)控車削編程與仿真加工”“數(shù)控銑削編程與仿真加工”等課程，在機械類專業(yè)課程體系中發(fā)揮著承上啟下的連接作用。

該課程的核心內(nèi)容是研究典型機械零件從毛坯到加工出合格零件整個加工制造過程的工藝規(guī)程編制及相應(yīng)專用夾具設(shè)計，重點在于培養(yǎng)學(xué)生選用和編制典型機械零件加工工藝規(guī)程編制的能力，夾具選用與設(shè)計的初步能力，并為學(xué)習(xí)其他有關(guān)課程及以后從事機械設(shè)計和制造工作奠定堅實的基礎(chǔ)。

面對該課程內(nèi)容涉及知識面廣、理論性較深、實踐性很強等特點，江西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院“機械制造工藝與夾具設(shè)計”課程教學(xué)團隊為提高課程教學(xué)質(zhì)量，在授課過程中十分注重教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化、教學(xué)組織的設(shè)計、教學(xué)方法手段的改進，大力推進課程教學(xué)改革，經(jīng)過多年實踐，有力促進了機械類專業(yè)學(xué)生加工工藝和夾具工裝設(shè)計能力的提高。

一、教學(xué)內(nèi)容改革

（一）課程內(nèi)容整合優(yōu)化思路

“機械制造工藝與夾具設(shè)計”主要是整合優(yōu)化了普通高等學(xué)校“機械制造工藝學(xué)”和“機床夾具設(shè)計”課程的主要內(nèi)容，整合后的教學(xué)內(nèi)容主要有：機械加工工藝規(guī)程的制定、典型零件加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計、裝配工藝規(guī)程的制定等。

“機械加工工藝規(guī)程的制定”是把“機床夾具設(shè)計”中“工件的定位與夾具的夾緊”等內(nèi)容融入到“機械制造工藝學(xué)”中的“機械加工工藝規(guī)程制定”里。這樣整合的意義主要有以下幾點：第一，可使學(xué)生在課程學(xué)習(xí)伊始，就在腦海中樹立“工藝與夾具是不可分割的整體”這樣一個概念[1]，在進行工藝路線和工序內(nèi)容擬定的時候，就會仔細思考相應(yīng)的定位基準(zhǔn)和元件的選擇等問題。第二，在講解工藝尺寸鏈的建立與計算時，可以結(jié)合定位誤差和工藝尺寸鏈之間的內(nèi)在聯(lián)系以及基準(zhǔn)選擇原則來進行講授，這樣更容易使學(xué)生理解和掌握。“夾具的夾緊”這部分內(nèi)容能讓學(xué)生意識到夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性與零件表面加工質(zhì)量存在著很大的關(guān)聯(lián)，從而可以很好的引導(dǎo)學(xué)生合理地進行夾具設(shè)計。

“典型零件加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計”是將夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計等有關(guān)內(nèi)容滲透到“具體典型零件加工工藝規(guī)程制定”講授過程中。這樣滲透結(jié)合的優(yōu)點就在于，當(dāng)講授典型零件加工工藝規(guī)程編制時，可使學(xué)生針對加工所用的設(shè)備及刀具自然引申出常用典型機床夾具的定位元件、導(dǎo)向元件、夾緊元件、緊固元件等夾具基本元件的設(shè)計內(nèi)容，促使學(xué)生進一步加深對專用夾具設(shè)計知識的理解與掌握。

“零部件裝配工藝規(guī)程的制定”是將夾具設(shè)計制造與裝配等內(nèi)容融入到了“裝配工藝規(guī)程制定”講授過程中，實現(xiàn)了二者的有機結(jié)合。使學(xué)生可運用裝配工藝規(guī)程知識來檢驗夾具設(shè)計的合理性，反之，又可把夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)作是裝配工藝規(guī)程制定的具體實例，互為補充，相互促進。

（二）內(nèi)容整合后的教學(xué)優(yōu)勢

一是將夾具設(shè)計相應(yīng)內(nèi)容分散地增添在原來“機械制造工藝學(xué)”課程當(dāng)中，使加工工藝學(xué)的講授內(nèi)容更加完整，確保了原來“機械制造工藝學(xué)”課程知識體系的完整性和邏輯性，學(xué)生也更容易理解和接受。二是可以在學(xué)習(xí)過程中綜合考慮工藝與夾具之間的聯(lián)系，有效避免了單獨教學(xué)時造成的工藝編制、夾具設(shè)計的知識割裂，學(xué)生編制的加工工藝與設(shè)計的夾具結(jié)構(gòu)不協(xié)調(diào)等弊端，使學(xué)生的設(shè)計思路更加清晰，能更合理地設(shè)計加工工藝規(guī)程[2]。三是在課程教學(xué)過程中，可以用同一教學(xué)載體零件為實例，來綜合講授工藝編制與夾具設(shè)計的知識，進一步加深了二者之間的結(jié)合聯(lián)系，提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和分析解決設(shè)計問題的能力[3]。

（三）學(xué)習(xí)情境及其任務(wù)設(shè)計

為進一步做好課程教學(xué)改革工作，教學(xué)團隊在前期深入江西佳時特數(shù)控技術(shù)有限公司、江鈴汽車股份有限公司、格特拉克（江西）傳動系統(tǒng)有限公司等多家制造類企業(yè)開展了深入調(diào)研，并在此基礎(chǔ)上歸納總結(jié)了機械類專業(yè)的就業(yè)崗位群、崗位典型工作任務(wù)及職業(yè)崗位能力要求，依據(jù)機械行業(yè)相關(guān)的國家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、學(xué)生的學(xué)情分析和職業(yè)成長規(guī)律，進行了課程內(nèi)容的整合優(yōu)化工作[4]。以知識點和能力結(jié)構(gòu)設(shè)計了7個學(xué)習(xí)情境，并從企業(yè)實際生產(chǎn)項目選取了軸類、套類、箱體類、齒輪類和異形類等常見典型機械零件作為學(xué)習(xí)情境教學(xué)載體，從對接職業(yè)崗位實際工作需求的角度來確定具體的教學(xué)內(nèi)容，使之能更有效地訓(xùn)練學(xué)生專業(yè)技能、提高工作崗位適應(yīng)能力。

“學(xué)習(xí)情境一：機械加工工藝規(guī)程的制定”的主要任務(wù)有機械加工工藝規(guī)程的認知、零件加工工藝分析及計算、零件毛坯和工序基準(zhǔn)的選擇、工藝路線和工序內(nèi)容的擬訂、機械加工質(zhì)量的分析，教學(xué)載體選用階梯軸、齒輪軸、偏心軸等簡單零件，使學(xué)生初步理解掌握機制工藝和夾具設(shè)計的相關(guān)概念、基礎(chǔ)理論知識及應(yīng)用知識。

“學(xué)習(xí)情境二：軸類零件加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計”是以減速器傳動軸、普通車床傳動軸等軸類零件為教學(xué)載體，讓學(xué)生獨立或合作完成工藝規(guī)程的編制和專有夾具的設(shè)計，并與實際生產(chǎn)文件對照。

“學(xué)習(xí)情境三：套類零件加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計”是以軸承套、氣缸套等套類零件為教學(xué)載體，讓學(xué)生獨立或合作完成工藝規(guī)程的編制和專有夾具的設(shè)計，并與實際生產(chǎn)文件對照。

“學(xué)習(xí)情境四：箱體類零件加工工藝規(guī)程編制及夾具設(shè)計”是以角形軸承箱、減速器箱體為教學(xué)載體，讓學(xué)生獨立或合作完成工藝規(guī)程的編制和專有夾具的設(shè)計，并與實際生產(chǎn)文件對照。

“學(xué)習(xí)情境五：齒輪類零件加工工藝規(guī)程編制及夾具設(shè)計”是以直齒圓柱齒輪、減速器變速齒輪為教學(xué)載體，讓學(xué)生獨立或合作完成工藝規(guī)程的編制和專有夾具的設(shè)計，并與實際生產(chǎn)文件對照。

“學(xué)習(xí)情境六：異形類零件加工工藝規(guī)程編制及夾具設(shè)計”是以法蘭、減速器撥叉為教學(xué)載體，讓學(xué)生獨立或合作完成工藝規(guī)程的編制和專有夾具的設(shè)計，并與實際生產(chǎn)文件對照。

“學(xué)習(xí)情境七：零部件裝配工藝規(guī)程的制定”的主要任務(wù)是將前面六個學(xué)習(xí)情境的教學(xué)載體零部件進行裝配，讓學(xué)生獨立或合作完成裝配工藝規(guī)程的制定、裝配尺寸鏈的建立與計算，并與實際生產(chǎn)文件對照。學(xué)習(xí)情境及學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)計的具體內(nèi)容見下頁表1所示。

二、教學(xué)組織設(shè)計

教學(xué)活動的組織設(shè)計是以具體的學(xué)習(xí)任務(wù)貫穿整個課程教學(xué)過程，按照任務(wù)引入和任務(wù)分析、工藝過程設(shè)計、工序內(nèi)容設(shè)計、夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計以及加工質(zhì)量分析等環(huán)節(jié)來逐步進行，如圖1所示。

（一）引入學(xué)習(xí)任務(wù)，獲取必備知識

教師引入學(xué)習(xí)任務(wù)，將學(xué)生分成若干個工作小組，下發(fā)任務(wù)工單，工作小組獲取學(xué)習(xí)任務(wù)以后，首先要熟悉掌握零件加工所需的機床、刀具等設(shè)備的選用知識，不同結(jié)構(gòu)零件的合適加工方法等必備的課程基礎(chǔ)理論知識。

（二）開展任務(wù)分析，設(shè)計工藝過程

在上述基礎(chǔ)上，教師引導(dǎo)學(xué)生運用所學(xué)的理論知識融入到項目任務(wù)完成過程中，學(xué)會分析和解決工藝規(guī)程編制等問題。要求工作小組認真分析任務(wù)載體零件的組成結(jié)構(gòu)和表面特征，確定零件各相關(guān)表面的加工方法，進行零件的加工工藝性分析，填寫工藝過程卡片，為避免工作任務(wù)雷同，規(guī)定同一工作小組成員要分單件小批生產(chǎn)和大批大量生產(chǎn)兩種生產(chǎn)類型編制零件加工工藝。學(xué)生編制的加工工藝過程經(jīng)指導(dǎo)教師批改后，教師再指定每一小組成員需要設(shè)計的工序內(nèi)容。

（三）設(shè)計工序內(nèi)容，填寫工序卡片

教師先講授工序內(nèi)容設(shè)計等理論知識，然后要求學(xué)生根據(jù)上一階段制定的工序內(nèi)容設(shè)計任務(wù)，通過查表確定加工機床的規(guī)格型號、切削加工用量、加工余量、工時定額等內(nèi)容，最后要求學(xué)生填寫完成工序卡片。

（四）設(shè)計夾具結(jié)構(gòu)，分析加工質(zhì)量

教師先講授夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計、產(chǎn)品加工質(zhì)量檢測及分析方法等理論知識，然后要求學(xué)生擬定夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，經(jīng)教師審閱批準(zhǔn)后，要求學(xué)生各自進行相應(yīng)加工工序的夾具結(jié)構(gòu)三維圖模型繪制工作。最后，教師指導(dǎo)學(xué)生進一步修正完善設(shè)計方案，并把設(shè)計方案轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實生產(chǎn)中正規(guī)的加工工藝文件、加工圖紙，在學(xué)?，F(xiàn)代制造技術(shù)中心進行零件加工生產(chǎn)以及加工質(zhì)量的檢測與分析。

三、教學(xué)評價改革

建立合理有效的課程教學(xué)考核評價體系，采用多元化的課程教學(xué)考核方式，充分發(fā)揮考核評價的導(dǎo)向作用，是提升課程教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵，也是“機械制造工藝與夾具設(shè)計”課程教學(xué)改革的重要內(nèi)容[5]。課程教學(xué)團隊依據(jù)學(xué)校數(shù)控技術(shù)、模具設(shè)計與制造等專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)以及現(xiàn)行課程考核方式所存在的弊端，提出了以“方式多元、注重過程、嚴(yán)考技能”為課程考核原則，以學(xué)生專業(yè)技能的掌握程度為考核重點，提高其在總考核成績中的比重，同時注重學(xué)生創(chuàng)新思維能力的考核，采用形成性考核和終結(jié)性考核相結(jié)合，參照學(xué)生完成學(xué)習(xí)任務(wù)的表現(xiàn)，進行綜合評定[6]?！皺C械制造工藝與夾具設(shè)計”課程考核具體評定辦法見表2所示。

課程的總考核成績包括兩大部分：

一是形成性考核，即平時學(xué)生完成項目工作任務(wù)的過程考核，其在總考核成績中占比80%。根據(jù)各學(xué)習(xí)情境的主要知識點和核心技能點的重要性，以及所包含的學(xué)習(xí)任務(wù)數(shù)量，確定“機械加工工藝規(guī)程的制訂”在總考核成績中占比為12%，“軸類零件加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計”占比為10%，“套類零件加工工藝規(guī)程編制及夾具設(shè)計”占比為12%，“箱體類零件加工工藝規(guī)程編制及夾具設(shè)計”占比為12%，“齒輪類零件加工工藝規(guī)程編制及夾具設(shè)計”占比為12%，“異形類零件加工工藝規(guī)程編制及夾具設(shè)計”占比為12%，“零部件裝配工藝規(guī)程的制定”占比為10%，其中，各學(xué)習(xí)情境的具體考核方式又主要包括學(xué)生考勤情況（占比8%）、教師評價（占比14%）、小組評價（占比10%）、自我評價（占比8%）、項目工作任務(wù)完成質(zhì)量（占比60%）。

二是終結(jié)性考核，就是期末綜合測驗考核，在總考核成績中占比20%。

實踐證明，通過以上的教學(xué)改革措施，顯著提高了學(xué)生對“機械制造工藝與夾具設(shè)計”課程的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)的主動性和積極性，取得了較好的教學(xué)效果，使學(xué)生在完成項目工作任務(wù)的過程中，強化加深了對課程的主要學(xué)習(xí)點和核心技能點的認知與掌握，提升了學(xué)生的工藝規(guī)程編制和夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計能力。后續(xù)，課程教學(xué)團隊將進一步優(yōu)化完善課程教學(xué)改革方案，進一步提高課程教學(xué)質(zhì)量。

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[6]肖篤飛，祝建孫.高職院?！稒C械制造技術(shù)》課程的教學(xué)實踐分析[J].科技風(fēng)，2018（1）：158.

（責(zé)任編輯：張宇平）