機械制造工程學(xué)課程內(nèi)容選擇研究*

王慧霖 張平寬

太原科技大學(xué)機械工程學(xué)院 太原 030024

作者：王慧霖，太原科技大學(xué)機械工程學(xué)院副教授，從事機械制造工藝方面的教學(xué)與科研工作。

1 目前該課程存在的問題

作為機械設(shè)計的工程師，必須具備相應(yīng)的機械制造知識，其中機械制造工藝知識是必備的，即要清楚設(shè)計能否制造出來，能否裝配成功，也應(yīng)清楚什么結(jié)構(gòu)的零件、機器容易制造，什么結(jié)構(gòu)的難以制造，什么結(jié)構(gòu)的目前還不能制造。這些知識除了工作經(jīng)驗外，在學(xué)校階段是通過機械制造工藝學(xué)課程完成的。但學(xué)習(xí)該課程所需要的一些先修課程對于非機械制造專業(yè)學(xué)生是不開設(shè)的，從而造成學(xué)習(xí)機械制造工藝學(xué)課程的困難。

近年來，隨著教學(xué)改革，出現(xiàn)機械制造工程學(xué)、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)等名稱的教材，大多數(shù)是把學(xué)習(xí)機械制造工藝學(xué)課程所需要的一些先修課程加進去而形成，這樣就最少要增加金屬切削機床、金屬切削原理與刀具、機床夾具設(shè)計等幾門課程的基本內(nèi)容，從而造成機械制造工程學(xué)內(nèi)容龐大，課時又有限，教師講解困難、學(xué)生學(xué)習(xí)困難、重點難以突出等諸多問題。

另外，從目前多數(shù)該類課程的內(nèi)容看，其主要目標仍然是機械制造工藝學(xué)的目標，即圍繞保證零件的加工質(zhì)量、效率、效益展開，這對機械類專業(yè)學(xué)生不很合適。

2 內(nèi)容特點分析

2.1 學(xué)生培養(yǎng)目標與本課程的關(guān)系

這里指非機械制造專業(yè)的機械類學(xué)生的主要培養(yǎng)目標，并且針對的是著力為企業(yè)培養(yǎng)高級工程技術(shù)人員的高校的相應(yīng)專業(yè)。查閱大量定位于此的高校相關(guān)資料，發(fā)現(xiàn)其主要內(nèi)容均是培養(yǎng)有較好創(chuàng)新意識的、能從事機械（電子）產(chǎn)品開發(fā)研究的高級應(yīng)用型人才。也就是說，這些專業(yè)培養(yǎng)出來的學(xué)生主要是從事機械產(chǎn)品設(shè)計的，那么，他們掌握機械產(chǎn)品制造的基本知識是為其能合理設(shè)計機器服務(wù)的。因為一個不懂得機械制造和機器裝配的人，是不可能設(shè)計出一臺好的機械產(chǎn)品的。所以，這些學(xué)生是為了獲得更好的機械產(chǎn)品設(shè)計能力而學(xué)習(xí)機械制造知識的，也即本課程對機械類專業(yè)學(xué)生來講非常重要。

2.2 課程目的

在了解了機械類專業(yè)學(xué)生的主要培養(yǎng)目標后，可以確定的是：該類專業(yè)開設(shè)該課程的主要目的是讓學(xué)生了解機器是如何制造出來的，以便提高其機械結(jié)構(gòu)設(shè)計能力。

學(xué)生對機械制造工藝知識的全面掌握，無疑會對其設(shè)計能力提高有很大的幫助，然而要在有限的學(xué)時內(nèi)，全面學(xué)習(xí)機械制造知識是不可能的。這樣就必須在有限的時間內(nèi)，讓其掌握與設(shè)計密切相關(guān)的機械制造知識才是正確的選擇。本文認為，該課程應(yīng)該解決6個關(guān)系問題：1）刀具性能與被切材料性能之間的關(guān)系問題；2）刀具形狀、被加工零件及表面形狀與機床的關(guān)系問題；3）零件安裝位置要求、自身形狀與其確定方法的關(guān)系問題；4）機械零件的結(jié)構(gòu)與其制造可能性及方便性的關(guān)系問題（包括零件結(jié)構(gòu)與機器裝配可能性與方便性的關(guān)系問題）；5）機器精度與相關(guān)零件精度的關(guān)系問題；6）機器使用性能與相關(guān)零件制造質(zhì)量的關(guān)系問題。其中后三個問題是重點。

3 內(nèi)容分析與選擇

根據(jù)上面的分析，課程內(nèi)容圍繞本文提出的三個問題（也稱三大關(guān)系）選擇，內(nèi)容盡量壓縮，一般學(xué)時數(shù)在48左右，下面介紹具體內(nèi)容。

3.1 內(nèi)容多

課程內(nèi)容是一般課程的3倍，必須做一定取舍，否則無法講完，即使采用多媒體等手段講完，也不會收到好的教學(xué)效果。

3.2 內(nèi)容實踐性強

本課程涉及的4部分內(nèi)容，無一例外其實踐性均很強。金屬切削原理部分的理論性是較強的，但涉及到刀具結(jié)構(gòu)，需要很高的空間想象力，即使采用多媒體技術(shù)輔助教學(xué)，同樣需要足夠的空間想象力才能理解相關(guān)內(nèi)容。切削加工過程的一些現(xiàn)象，常用刀具形狀、特征、使用方法，均需要有一定的時間認識才好理解。

金屬切削機床部分的內(nèi)容，要對切削加工中常用機床的結(jié)構(gòu)、原理、用途進行學(xué)習(xí)，其每一步內(nèi)容均來自于生產(chǎn)。

機床夾具與機械制造工藝部分的內(nèi)容，更是與實踐中的內(nèi)容完全一致。如機床夾具部分講解零件如何裝夾才能完成其合格加工，所講內(nèi)容完全是從實踐中總結(jié)出來的，上升到理論，進行抽象分析，以便使初學(xué)者能盡快掌握相關(guān)技術(shù)，其每一步的分析、設(shè)計等工作均會原樣照搬到生產(chǎn)中使用，課堂上講的每一內(nèi)容均來自于實踐，應(yīng)用于生產(chǎn)。機械制造工藝部分的內(nèi)容更是與生產(chǎn)緊密聯(lián)系，它是指導(dǎo)生產(chǎn)的學(xué)問，一個零件如何一步步制造出來，就由它來決定，零件能否合格制造和高效制造、企業(yè)成本如何等與它緊密相關(guān)。盡管這些在生產(chǎn)現(xiàn)場可能不會完全直接表現(xiàn)出來，零件的制造過程，即零件的工藝規(guī)程則是理論與實踐的完全統(tǒng)一。所以，本門課程中的大部分內(nèi)容是生產(chǎn)實際的再現(xiàn)，而不僅是工程問題的抽象。

3.3 學(xué)生的感性認識少

現(xiàn)在的學(xué)生，從幼兒園到大學(xué)，始終在校園內(nèi)度過，即便放假也是參加各種復(fù)習(xí)班的課程學(xué)習(xí)，很少參加實踐活動，盡管課程中許多問題與日常生活中的常識相關(guān)，但學(xué)生對此也沒用反應(yīng)。事實上現(xiàn)在在街上許多地方都有各種修理鋪等工作場所，上街、路過、家務(wù)均有不少增加感性認識的機會，但他們已經(jīng)習(xí)慣視而不見，減少了本來就少的感性認識。

機械工程是一門隨處可見的、實用性很強的學(xué)科，但對于初學(xué)者，對于實踐中很簡單的東西，如果沒見過，對其沒有感性認識，學(xué)習(xí)起來也較困難。在學(xué)習(xí)本課程時，學(xué)生一般只有金工實習(xí)，或叫認識實習(xí)安排，時間一般是4周，與機械加工相關(guān)的內(nèi)容一般只有車、鉆加工，學(xué)生見到的機械加工設(shè)備非常有限。另外，因為學(xué)生是初次到工廠，由于安全等原因，實習(xí)車間對學(xué)生管理較嚴，學(xué)生獲得的感性認識很有限，如果學(xué)生感到環(huán)境差，怕臟、怕累，得到的感性認識還會打折扣。因此，在學(xué)習(xí)本課程時，多數(shù)學(xué)生的頭腦里對機械加工幾乎一片空白，談不上有感性認識。

3.4 對學(xué)生的學(xué)習(xí)條件要求高

由于學(xué)生的感性認識少，課程的實踐性又強，客觀上造成學(xué)習(xí)的困難，這個問題部分地可以用現(xiàn)代技術(shù)彌補，如借助于多媒體把一個零件乃至于一臺機器所有生產(chǎn)過程做出來，或到企業(yè)把一個或多個生產(chǎn)線拍攝下來，拿到課堂上放映。它可以起到一定作用，但一方面需要占用較多課時，另一方面，看完后還需要對應(yīng)課本學(xué)習(xí)消化。

對于繼續(xù)學(xué)習(xí)方面的書，幾乎全是圖文并茂，且許多圖很復(fù)雜，這給學(xué)生提出兩個難題：第一是識圖，到學(xué)生學(xué)習(xí)本課程時，多數(shù)學(xué)生的識圖能力不是很好，造成對圖的理解困難，需要花費較長的思考時間；第二是由于圖較復(fù)雜，與之相配的文字說明經(jīng)常不完全在同一頁面上，給看書造成麻煩，需要學(xué)生有足夠的耐心，這些圖均代表著相應(yīng)實體零件或機構(gòu)，需要學(xué)生有足夠的想象力，并主動思考才能完成課后復(fù)習(xí)。

要切實完成上述這些作業(yè)，對許多學(xué)生來講不是自覺能夠完成的，需要教師的督促，并提供開放的實驗室等條件。

4 課程內(nèi)容的選擇

綜合前面的分析，由于本課程的教學(xué)安排只有48學(xué)時，課程內(nèi)容需要完成2.2中提出的目標，著重解決六大關(guān)系問題，又由第3部分知道本課程對學(xué)生來講是一門很不容易學(xué)習(xí)的課程。為了在短學(xué)時內(nèi)達到課程目標，本課程在內(nèi)容上可以做適當(dāng)取舍。

1）對金屬切削原理部分的內(nèi)容做大量刪減，著重講解刀具切削性能的相關(guān)知識?；窘鉀Q刀具性能與被切材料性能之間的關(guān)系問題。

2）對金屬切削機床部分的內(nèi)容也做大量刪減，著重講解金屬切削表面成形原理、常用機床、刀具形狀及其使用的相關(guān)知識，基本解決刀具形狀、被加工零件及表面形狀與機床的關(guān)系問題。

3）機床夾具部分內(nèi)容著重講解零件如何在機床上獲得正確的位置等相關(guān)知識，基本解決零件安裝位置要求、自身形狀與其確定方法的關(guān)系問題。

4）機械制造工藝學(xué)部分內(nèi)容，大量刪減機械加工精度、機械加工質(zhì)量的保證措施等內(nèi)容，加強結(jié)構(gòu)工藝性內(nèi)容，解決機械零件的結(jié)構(gòu)與其制造可能性及方便性的關(guān)系問題。加強零件加工質(zhì)量對機器使用性能影響等知識，解決機器使用性能與相關(guān)零件制造質(zhì)量的關(guān)系問題。在機器的裝配工藝過程里解決機器精度與相關(guān)零件精度的關(guān)系問題。

表1

圍繞本文提出的6個問題（也稱六大關(guān)系）選擇，其余內(nèi)容盡量壓縮，具體教學(xué)計劃如表1所示。

實驗課程安排在課時外，利用開放實驗室，在自由時間內(nèi)完成相關(guān)實驗?？梢园才诺毒叩膸缀谓嵌燃靶螤?、切削加工（車、銑）、夾具拼裝、零件表面成形原理等實驗，另外，學(xué)生也可以根據(jù)自己需要，聯(lián)系其他相關(guān)實驗。

5 小結(jié)

通過上述分析，根據(jù)該課程在培養(yǎng)計劃中的作用，按照前面所選擇的教學(xué)內(nèi)容組織教學(xué)實踐，教學(xué)總課時為48學(xué)時。因為大量減少了機械制造工藝學(xué)中的理論內(nèi)容及工藝規(guī)程編制內(nèi)容，所有先修課程內(nèi)容以夠用為限，從而節(jié)省大量課時。對有利于提高學(xué)生機械設(shè)計能力的結(jié)構(gòu)工藝性等內(nèi)容進行充實，雖學(xué)時有限，但重點突出，并不感到學(xué)時太緊，學(xué)生感到該課程是為其設(shè)計服務(wù)的。所以，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性有明顯提高，考核成績比原來的平均提高約15分，效果顯著。