面向車輛工程的先進(jìn)制造技術(shù)課程改革探討

張渝

摘 要：很多高校都將先進(jìn)制造技術(shù)作為專業(yè)必修課程，都非常重視先進(jìn)制造技術(shù)在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用。然而現(xiàn)有的先進(jìn)制造技術(shù)教材不適應(yīng)當(dāng)前先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展，教學(xué)內(nèi)容針對性不強(qiáng)，并且當(dāng)前的教學(xué)模式不能夠很好地調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性。針對上述問題，該文立足于車輛制造業(yè)，在先進(jìn)制造技術(shù)課程內(nèi)容體系、教學(xué)模式等方面做出了初步的改革嘗試，在課程內(nèi)容中增加了先進(jìn)材料成形技術(shù)，在教學(xué)模式上嘗試采取流程教學(xué)法。實(shí)踐證明，很好地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，收到了良好的效果。

關(guān)鍵詞：先進(jìn)制造技術(shù) 車輛工程 教學(xué)改革 課程內(nèi)容

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）06（c）-0152-02

1 先進(jìn)制造技術(shù)課程背景

20世紀(jì)80年代末，美國為了應(yīng)對其制造業(yè)所遭遇的挑戰(zhàn)，達(dá)到促進(jìn)經(jīng)濟(jì)持續(xù)健康發(fā)展和增加就業(yè)的目的，提出了發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)（Advanced Manufacturing Technology，AMT）以增強(qiáng)其制造業(yè)在國際上的競爭力，由國家科學(xué)工程技術(shù)委員會（FCCSET）主持開始實(shí)施先進(jìn)制造技術(shù)計(jì)劃。隨后，歐美日等國家紛紛跟進(jìn)。

先進(jìn)制造技術(shù)是現(xiàn)代制造技術(shù)的總稱，涵蓋了制造的各方面，包括工程設(shè)計(jì)、制造工藝、管理技術(shù)、物流技術(shù)和相關(guān)學(xué)科的支撐技術(shù)和支撐環(huán)境。

國際生產(chǎn)工程學(xué)會（International Institution for Production Engineering Researeh，CIRP）統(tǒng)計(jì)表明，當(dāng)前先進(jìn)制造系統(tǒng)和先進(jìn)制造模式多達(dá)30余種[1]。特別是我國近十年來制造業(yè)迅猛發(fā)展，越來越多的先進(jìn)制造技術(shù)應(yīng)用到生產(chǎn)中。

汽車制造是先進(jìn)制造技術(shù)最主要的應(yīng)用領(lǐng)域之一。近年來，我國汽車制造業(yè)發(fā)展迅速。根據(jù)國家工業(yè)和信息化部發(fā)布的汽車工業(yè)數(shù)據(jù)顯示，2014年我國汽車總產(chǎn)量為2372.29萬輛，同比增長了7.3%，同時(shí)汽車銷量為2349.19萬輛，同比增長了6.9%，產(chǎn)銷量均位列世界第一。其中，前六強(qiáng)為上汽、東風(fēng)、一汽、長安、北汽和廣汽，其銷量分別為558.37萬輛、380.25萬輛、308.61萬輛、254.78萬輛、240.09萬輛和117.23萬，占2014年全國汽車銷售總量的79.2%。然而，我國自主品牌轎車的銷量為277.44萬輛，僅占轎車銷售市場的22.4%，同比反而下降了17.4%。因此，國產(chǎn)汽車的自主知識產(chǎn)權(quán)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)亟待提高和加強(qiáng)。相應(yīng)地，作為培養(yǎng)創(chuàng)新人才的高校這方面的課程需要加強(qiáng)。

2 先進(jìn)制造技術(shù)課程現(xiàn)狀

為了讓學(xué)生能夠了解和掌握相關(guān)的技術(shù)，從20世紀(jì)90年代起，許多高校就開始面向本科教學(xué)相繼開設(shè)了《先進(jìn)制造技術(shù)》課程，來滿足工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)的要求。

一直以來，先進(jìn)制造技術(shù)教材的特點(diǎn)是內(nèi)容全面，但是重點(diǎn)不突出。大多數(shù)教材都是把先進(jìn)制造技術(shù)分為幾個主題技術(shù)群，即現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)、先進(jìn)制造工藝和制造自動化技術(shù)。該分類方法是1994年由美國工業(yè)技術(shù)委員會提出的[2]。然而，時(shí)至今日，先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展了20年，許多新涌現(xiàn)出的技術(shù)尚未吸納進(jìn)現(xiàn)行的教材中。

先進(jìn)制造技術(shù)之所以謂之先進(jìn)，是因?yàn)樗傅氖莿討B(tài)的技術(shù)，是在不斷吸收其它學(xué)科新技術(shù)的基礎(chǔ)上體現(xiàn)其先進(jìn)性，所以先進(jìn)制造技術(shù)課程內(nèi)容也應(yīng)該是動態(tài)的，其教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展而不斷更新[3]。

另一方面，現(xiàn)有先進(jìn)制造技術(shù)的教材內(nèi)容廣泛，但沒有考慮到行業(yè)特點(diǎn)，缺乏對應(yīng)的案例，因此就成了泛泛而談的一些基本概念介紹，造成學(xué)生感覺枯燥乏味的狀況。

3 課程改革

3.1 教學(xué)內(nèi)容改革

針對目前的課程現(xiàn)狀與本校的行業(yè)特點(diǎn)，重慶交通大學(xué)機(jī)電學(xué)院著重強(qiáng)調(diào)交通裝備行業(yè)特色，對先進(jìn)制造技術(shù)課程內(nèi)容進(jìn)行改革，以車輛制造（汽車、摩托車和軌道車輛）為導(dǎo)向，引入近年來車輛制造企業(yè)逐漸采用的新技術(shù)。

機(jī)械產(chǎn)品的制造分為三種方式：去除成形，整體成形和添加成形，對應(yīng)的典型工藝分別為切削加工，材料成形（鑄造、沖壓等）和快速成形。當(dāng)前幾乎所有的先進(jìn)制造技術(shù)教材都包含了去除成形和添加成形的內(nèi)容，例如高速加工、精密加工和快速成形，但是現(xiàn)有教材卻始終忽略了材料成形技術(shù)。然而，汽車、軌道車輛等制造企業(yè)已經(jīng)在開始使用這些新技術(shù)。因此，非常有必要對學(xué)生增加這方面的知識。

近年來，出現(xiàn)了許多先進(jìn)材料成形技術(shù)，如漸進(jìn)成形技術(shù)、多點(diǎn)成形技術(shù)、熱沖壓成形等[4]。因此，在教學(xué)內(nèi)容中增加先進(jìn)板料成形技術(shù)內(nèi)容。

另外，近年來，隨著節(jié)能環(huán)保日益受到重視，汽車輕量化成為當(dāng)前的熱點(diǎn)，研究內(nèi)容之一就是輕量化材料的使用。而鋁合金等輕量化材料的焊接完全不同于傳統(tǒng)的鋼質(zhì)車身，因此例如攪拌摩擦焊等一些新的材料連接技術(shù)被應(yīng)用于車身的焊裝生產(chǎn)[5]。因此，在教學(xué)內(nèi)容中增加先進(jìn)連接技術(shù)內(nèi)容。

3.2 流程教學(xué)法

現(xiàn)行教材內(nèi)容組織在章節(jié)上基本上分為先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)、先進(jìn)制造工藝、制造自動化、先進(jìn)生產(chǎn)管理技術(shù)和制造模式幾部分[6]，然而企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中，各種技術(shù)的應(yīng)用并沒有明確的界限。為了讓學(xué)生對這些技術(shù)的使用有一個完整的了解，在課堂教學(xué)中，打亂教材的組織順序，以生產(chǎn)實(shí)際中制造流程來講授相關(guān)技術(shù)。實(shí)踐表明，流程教學(xué)法類似于案例教學(xué)法，更能激發(fā)學(xué)生的興趣和學(xué)習(xí)主動性。

（1）產(chǎn)品開發(fā)階段。從汽車概念設(shè)計(jì)開始，在車身造型階段引入逆向工程技術(shù)和CAD建模技術(shù)，在車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)引入CAE技術(shù)，在樣車制造階段引入快速成型技術(shù)。

（2）生產(chǎn)準(zhǔn)備階段。針對工裝夾具設(shè)計(jì)講解成組技術(shù)和計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)CAPP，針對模具設(shè)計(jì)制造講解CAM編程和數(shù)控技術(shù)。

（3）批量生產(chǎn)階段。針對汽車三大部件：發(fā)動機(jī)、車身和底盤，以發(fā)動機(jī)為對象，講解高速加工技術(shù)、超精密加工技術(shù)和特種加工技術(shù)。以車身沖壓為例，講解先進(jìn)板料成形技術(shù)；以白車身焊接為例，講解攪拌摩擦焊等先進(jìn)焊接技術(shù)；結(jié)合焊接機(jī)器人講解機(jī)器人技術(shù)。結(jié)合沖壓生產(chǎn)線和總裝生產(chǎn)線，講解先進(jìn)生產(chǎn)管理技術(shù)和先進(jìn)制造模式。

通過上述教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式的改革，極大地調(diào)動了學(xué)生的興趣，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，收到了很好的效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉喜雙，姚健.先進(jìn)制造系統(tǒng)課程教學(xué)改革的研究與實(shí)踐[J].教育探索，2010，8（230）：62-63.

[2] 盧晨光，范久臣.改革先進(jìn)制造技術(shù)課程教學(xué)體系學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力[J].長春教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，3：124-125.

[3] 黃中華，謝雅.先進(jìn)制造技術(shù)課程教學(xué)改革[J].湖南工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，12：112-115.

[4] 李光耀，王琥，楊旭靜，等.板料沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)制造中的若干前沿技術(shù)[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2010，5：31-39.

[5] 欒國紅，郭德倫.攪拌摩擦焊技術(shù)在中國的發(fā)展和推廣應(yīng)用[J].航空制造技術(shù)，2014（17）：70-75.

[6] 任小中.先進(jìn)制造技術(shù)[M].華中科技大學(xué)出版社，2006.