技工院校機床夾具課程教學(xué)改革探析與實踐

廖晟

摘 要：本文分析了目前技工院校機床夾具傳統(tǒng)理論教學(xué)及考核中存在的弊端，針對技工教育的特點以及企業(yè)生產(chǎn)的實際要求，結(jié)合筆者多年的教學(xué)經(jīng)驗對該課程進(jìn)行教學(xué)方法、教學(xué)課時、生產(chǎn)實踐及過程考核等理實一體化教學(xué)改革的嘗試。在教學(xué)改革中采用理論教學(xué)、夾具拆裝、夾具設(shè)計、三維建模、生產(chǎn)實踐相結(jié)合的方式，引入企業(yè)生產(chǎn)任務(wù)，以“任務(wù)”為主線，以學(xué)生為主體，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)加工工藝、加工工序來進(jìn)行夾具設(shè)計、生產(chǎn)、組裝及檢驗，充分調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性與興趣，取得了較好的教學(xué)效果，達(dá)到了教學(xué)改革的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：機床夾具設(shè)計 加工工藝 教學(xué)改革 生產(chǎn)實踐

技工院校是培養(yǎng)高技能人才的主陣地，高技能人才對推動區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展及產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級發(fā)揮著十分重要的作用。當(dāng)前我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)，對各行各業(yè)的從業(yè)人員有了新要求，特別是機械加工行業(yè)，對數(shù)控、模具方面有了更高的人才要求，不僅需要會編程、操作，而且要求能進(jìn)行簡單零件夾具設(shè)計與制作。目前，許多職業(yè)院校及技工院校都開設(shè)了機床夾具專業(yè)課程，該課程綜合性、理論性、實用性較強，但學(xué)校大多是以傳統(tǒng)理論教學(xué)為主，使得學(xué)生缺乏實例分析，以及進(jìn)行一般機床夾具設(shè)計、生產(chǎn)、試驗的能力，這與用工企業(yè)對學(xué)生的技能與崗位要求相距較遠(yuǎn)。因此，進(jìn)行機床夾具課程教學(xué)改革探討顯得極為迫切與必要。

一、 傳統(tǒng)理論教學(xué)的弊端

機床夾具這門專業(yè)課程包含機床夾具基礎(chǔ)知識、工件的定位、工件的夾緊、夾具圖的繪制、機床夾具的設(shè)計原理及方法、典型夾具設(shè)計實例等知識內(nèi)容。該課程的課程設(shè)計定位是理論課，而且學(xué)時有限、授課內(nèi)容繁雜，目前大多學(xué)校采用傳統(tǒng)理論教學(xué)。學(xué)習(xí)該門課程的多為高級班（大專）二年級學(xué)生，之前已經(jīng)歷過車工、鉗工、銑工的實訓(xùn)課程。他們對機床夾具的結(jié)構(gòu)、夾緊原理、定位等有初步的認(rèn)識，有一定的機床操作技能，同時也有CAD/CAM軟件制圖的基礎(chǔ)，因此學(xué)生對親自設(shè)計、生產(chǎn)、檢驗、裝配機床夾具的學(xué)習(xí)欲望較強。剛開始學(xué)習(xí)時學(xué)生是有興趣的，但是隨著學(xué)習(xí)的深入，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性與興趣便會隨著知識難度的加大而消退。學(xué)生難以理解夾具的原理、結(jié)構(gòu)與應(yīng)用方面的專業(yè)理論知識，然后各種問題就出來了：學(xué)生出現(xiàn)遲到、早退、上課睡覺、講話等不良現(xiàn)象，這就造成很大的教學(xué)管理難度，也難以實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)。

二、 調(diào)研機械制造類企業(yè)對夾具設(shè)計技能要求

筆者通過走訪調(diào)研珠三角一帶的機械企業(yè)，得知類似企業(yè)對數(shù)控、模具設(shè)計等崗位的要求是：學(xué)生能有機床夾具設(shè)計的基礎(chǔ)知識，在崗前能了解常見定位元件及夾緊元件的作用、選用方法，能對簡單零件進(jìn)行定位方案設(shè)計；具備初步設(shè)計車、銑、鉆等工序機床夾具的基本能力；能操作機床把設(shè)計的機床夾具生產(chǎn)并裝配。

筆者根據(jù)企業(yè)的崗位要求，制定了機床夾具實訓(xùn)課程的培養(yǎng)目標(biāo)：熟悉自由度、定位原則、夾緊力等概念；理解定位誤差、夾具對定等應(yīng)用；掌握定位分析、定位誤差計算、簡單零件車銑鉆床工序夾具設(shè)計方法；能熟練操作機床進(jìn)行夾具體的加工與檢驗裝配。

三、實施課程教學(xué)改革

由于機床夾具課程當(dāng)前采用的是傳統(tǒng)理論教學(xué)，各項知識點多以講授為主，所以在進(jìn)行機床夾具課程教學(xué)改革時，就需要對教學(xué)大綱、教學(xué)手段、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)地點、生產(chǎn)實踐等進(jìn)行全面修訂與改革。

1.全面修訂《機床夾具教學(xué)大綱》

筆者根據(jù)對機械制造類企業(yè)進(jìn)行的調(diào)研，形成了系統(tǒng)書面的《夾具設(shè)計與生產(chǎn)技能崗位要求》調(diào)研報告，并結(jié)合當(dāng)前學(xué)校機床夾具教學(xué)大綱，進(jìn)行教學(xué)大綱的全面修訂。在保證完成教學(xué)目標(biāo)的前提下，主要在優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、引入生產(chǎn)案例、壓縮理論課時、增加實踐課時、夾具設(shè)計技能目標(biāo)等方面進(jìn)行了全面修訂。

2.增加生產(chǎn)實踐教學(xué)內(nèi)容

筆者在原來《機床夾具教學(xué)大綱》里增加了“生產(chǎn)實踐教學(xué)內(nèi)容”，而且在教學(xué)目標(biāo)中重點體現(xiàn)出生產(chǎn)夾具的相關(guān)技能要求與課時分配等。生產(chǎn)實踐教學(xué)內(nèi)容主要是把學(xué)生設(shè)計出的機床夾具進(jìn)行生產(chǎn)，通過車、銑、鉗等生產(chǎn)加工夾具體，并進(jìn)行檢驗與裝配。

3.增加夾具拆裝教學(xué)環(huán)節(jié)

根據(jù)新修訂的機床夾具教學(xué)大綱，筆者在保證整體課時不變的情況下，增加了“夾具拆裝教學(xué)環(huán)節(jié)”，并把夾具拆裝的教學(xué)地點搬到實訓(xùn)室。例如，教師在講解“夾具結(jié)構(gòu)與夾緊原理”這一教學(xué)內(nèi)容時，可以結(jié)合“夾具拆裝”進(jìn)行輔助講解，把學(xué)校廢舊的平口虎鉗進(jìn)行維修再利用，在指定一體化教室內(nèi)組織學(xué)生進(jìn)行拆裝，讓學(xué)生直接看到平口虎鉗夾具的定位組件、機構(gòu)及工件在其上的定位、夾緊的整個動作過程。通過拆裝機床夾具，使學(xué)生能更加直觀地弄清楚夾具體的結(jié)構(gòu)和各部件作用，從平面思維上升至立體思維。

4.調(diào)整授課時間安排

以某技師學(xué)院為例，機床夾具為數(shù)控、模具專業(yè)高級班二年級第三或第四個學(xué)期的理論課程，周課時為6節(jié)/周，共54節(jié)（采用倒周授課）。在理論課階段的機床夾具6節(jié)/周是穿插在其他理論課程的授課中，由于不能連貫授課，不利于讓學(xué)生理解專業(yè)性強的夾具知識，不利于夾具圖的繪制，不利于生產(chǎn)實踐，也就不利于課程的改革實施。所以，把機床夾具的授課時間進(jìn)行調(diào)整，把機床夾具6節(jié)/周穿插的授課時間安排調(diào)整至一天6節(jié)課連貫授課。

5.調(diào)整授課地點

機床夾具課程的所有知識都來自于現(xiàn)實的生活、生產(chǎn)實踐中，并與現(xiàn)代機械工業(yè)密切聯(lián)系。機床夾具傳統(tǒng)理論授課地點都是在教室，而進(jìn)行該課程教學(xué)改革就是根據(jù)需要把部分知識點的授課地點搬到學(xué)校機械實訓(xùn)室與車間。在實訓(xùn)車間教師讓學(xué)生邊觀察邊聽講，這樣就可以用20分鐘的時間高效解決需要40分鐘甚至50分鐘講解的內(nèi)容，并且讓學(xué)生對車、銑、鉆等機床夾具有了感性認(rèn)識，最后再回到課堂上，引導(dǎo)學(xué)生對本課題的知識點做總結(jié)，以加深記憶理解。通過調(diào)整授課地點，既生動又直觀，加深了學(xué)生對所學(xué)知識的理解，也有助于學(xué)生對機床夾具的靈活應(yīng)用。

6.重新編排分配教學(xué)課時

筆者根據(jù)新修改的教學(xué)大綱重新編排教學(xué)課時，在總課時不變的前提下科學(xué)合理分配，刪減部分專業(yè)理論講授課時，增加專用夾具生產(chǎn)實踐與參觀實訓(xùn)室的課時，并與新修訂教學(xué)大綱、教學(xué)內(nèi)容相匹配。如在講授“工件的夾緊”這一教學(xué)內(nèi)容時，增加3個課時，帶領(lǐng)學(xué)生參觀鉗工、車工實訓(xùn)室，并通過拆分虎鉗、三爪卡盤來深入講解。在進(jìn)行專用夾具生產(chǎn)實踐這一教學(xué)內(nèi)容時增加16個課時來進(jìn)行生產(chǎn)實踐。

四、實施生產(chǎn)實踐改革探索

在進(jìn)行“機床夾具”教學(xué)改革過程中，最為關(guān)鍵的一環(huán)就是進(jìn)行生產(chǎn)實踐，這是安排在授課計劃的最后兩個教學(xué)內(nèi)容里，引入企業(yè)生產(chǎn)任務(wù)，進(jìn)行夾具設(shè)計生產(chǎn)實踐，并進(jìn)行裝配檢驗。

1.引進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)任務(wù)制定夾具設(shè)計說明書

筆者根據(jù)學(xué)生的專業(yè)知識基礎(chǔ)、技能基礎(chǔ)，引入難易合適的企業(yè)生產(chǎn)任務(wù)，通過對該任務(wù)的講解，把班級學(xué)生進(jìn)行科學(xué)分組，根據(jù)手工制圖、軟件繪圖、生產(chǎn)操作、溝通協(xié)調(diào)等技能高低進(jìn)行合理搭配，引導(dǎo)每一組學(xué)生進(jìn)行任務(wù)分析，教會學(xué)生查閱《機床夾具設(shè)計手冊》，并協(xié)助學(xué)生根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)制定夾具設(shè)計相關(guān)說明書。

2.根據(jù)加工工藝，確定裝夾方案

進(jìn)行該課程的學(xué)生都經(jīng)過車、銑、鉗工的實訓(xùn)，有機床生產(chǎn)加工基礎(chǔ)。通過引進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)任務(wù)，組織學(xué)生對零件生產(chǎn)任務(wù)進(jìn)行加工工藝分析，并科學(xué)合理制定加工工藝：選擇合適的機床、選定刀具、確定加工工序等。最后，與學(xué)生共同討論如何根據(jù)加工工藝來確定裝夾方案，根據(jù)加工工序和裝夾方案來設(shè)計機床夾具。

3.按工序進(jìn)行夾具設(shè)計

根據(jù)最終確定的加工工序，根據(jù)粗、精加工工序進(jìn)行零件的夾具設(shè)計。學(xué)生首先把夾具體的各項尺寸科學(xué)計算出來，接著確定夾具體的精度要求，然后采用手工繪圖與電腦繪圖相結(jié)合的方式，進(jìn)行夾具圖的繪制，最后通過CAD、UG或Pro/E等軟件進(jìn)行三維建模，把夾具實物圖生動形象地表示出來。

4.生產(chǎn)實施

通過對每組學(xué)生的夾具設(shè)計圖進(jìn)行分析與論證，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自檢，并指導(dǎo)學(xué)生把符合要求的夾具設(shè)計圖實施生產(chǎn)加工，并把生產(chǎn)的夾具體進(jìn)行檢驗裝配。通過生產(chǎn)夾具體來檢驗學(xué)生根據(jù)零件進(jìn)行機床夾具設(shè)計實際運用能力的掌握情況。

5.過程考核

對學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)積極性、表達(dá)能力、協(xié)調(diào)能力、查閱資料的能力、夾具方案設(shè)計、夾具圖樣繪制等進(jìn)行考核，及時發(fā)現(xiàn)問題，及時指導(dǎo)解決學(xué)生的問題，并且對加工過程、夾具裝配調(diào)試過程進(jìn)行全面考核。

筆者針對機床夾具傳統(tǒng)理論教學(xué)與考核的弊端，對機床夾具進(jìn)行課程教學(xué)改革（理實一體教學(xué)，按知識點、技能點分配），全面修訂教學(xué)大綱，從授課時間、課時分配、授課地點、授課方法等進(jìn)行全面的改革。在實施過程中，由易到難、由教室到車間、由書本到夾具產(chǎn)品，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)態(tài)度明顯提高了許多，真正調(diào)動了學(xué)習(xí)的主動性，同時也培養(yǎng)了學(xué)生分析零件裝夾方案、進(jìn)行夾具設(shè)計和動手制作的能力，讓學(xué)生初步具備了簡單零件機床夾具設(shè)計的能力。通過改革，機床夾具不再以傳統(tǒng)理論講授教學(xué)、試卷考核為主，而是以學(xué)生積極參與、主動設(shè)計、過程考核為主，把理論性強、專業(yè)性高的夾具設(shè)計知識生產(chǎn)實踐化，取得了良好效果，達(dá)到了教學(xué)改革目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]李慶壽.機床夾具設(shè)計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009.

[2]吳靜.機床夾具設(shè)計[M].北京：清華大學(xué)出版社，2010.

[3]董天毅，高鵬.工裝夾具設(shè)計中不可忽視的幾個細(xì)節(jié)[J].金屬加工（冷加工），2009（9）.

[4] 盧香利，李宏策.高職《機床夾具設(shè)計》課程教學(xué)及考核改革探討[J].讀與寫，2016（3）.

（作者單位：惠州市技師學(xué)院）