机床夹具设计项目化教学设计的实施

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【摘要】《机床夹具设计》是高职教育机制类专业的核心课程之一，为适应职业教育的特殊要求和高职学生的学习特点，对该课程进行项目化教学改革，设计开发为6个以典型零件为载体、以夹具设计任务为驱动的教学项目。通过项目化教学方法学习的学生，夹具设计能力总体高于按传统学科方式培养的学生，从而达到了“强化培养学生夹具设计能力”的预期目标。

【关键词】机床夹具设计；项目化教学法；职业教育

1《机床夹具设计》课程项目化教学改革的意义

《机床夹具设计》是高等职业教育机械类专业的核心课程之一，在专业课程体系中占有重要位置。在职业教育不断发展的背景下，按照传统学科教育的章节体系来安排教学内容、组织教学实施，既不符合职业教育的运行规律，又日渐难以适应高职学生的学习特点[1]。因此，进行基于职业教育自身特征与要求的《机床夹具设计》课程改革就成为具有重要意义且应尽快实施的紧迫任务。相较于普通高等教育，职业教育更加重视教学过程的实践性，以强化学生职业能力的培养。当前兴起的项目化教学法，正是适应职业教育特殊要求的一种行之有效的教学方法[2]。项目化教学的基本思想是将传统专业课程原有的知识体系解构并重建为若干新的教学项目，每一个教学项目都接近于生产实践中的一项具体工作任务，需要学生在教师指导下去完成。一个“任务”中包含多个“子任务”，学生在完成这些“任务”及“子任务”的过程中，必然会遇到未曾接触过的新问题，问题会促使学生主动去学习、掌握新的知识并运用这些新知识来解决问题[3]。当学生解决了一系列问题最终完成任务时，也就学习掌握了若干相应的知识点并培养成能够在实践中加以运用的能力[4,5]。

2《机床夹具设计》项目化教学总体方案

顺应职业教育课程改革的形势，对《机床夹具设计》课程进行了全新的项目化教学改革、改革方案注重培养学生的夹具设计能力，将原课程体系解构并重新开发为7个项目，见表1。项目1的设置，可使学生通过实际动手拆装来探究机床夹具的组成结构、工作原理，为后续的设计项目奠定基础。从项目2至项目7，每一个项目都是一个非常接近于生产实践的专用夹具设计任务，这些项目并不仅仅是夹具设计流程的简单重复，而是分别选择不同的典型零件及具有代表性的工序，要求完成不同类型的专用夹具的设计。原课程所有的基础知识都被合理分散并包含在各个项目内容中。因此，当完成本课程的学习后，学生不仅可以学习相应的知识内容，而且强化了运用所学知识完成专用夹具设计任务的能力。

3《机床夹具设计》项目化教学方案的实施

项目实施过程完全按照生产实践中机床夹具设计规范进行，以项目2为例说明。首先给学生发放设计任务书、零件图、工艺卡片、工序卡片，引导学生分阶段完成设计任务。第一阶段子任务是工序分析。通过工序分析，明确零件尺寸、结构、材料、批量特点及工序加工要求。第二阶段是定位方案的设计，指导学生分析如何保证工序加工要求，并引出基准、自由度、定位副等基本概念，然后在此基础上选择定位基准。为了实现对工件的定位，需要对工件的自由度加以限制，于是过渡到定位元件的选择，在此需要熟悉工件以孔定位时常用的定位元件，才能合理的选择定位元件。随即引导学生思考定位方案是否可满足加工精度要求并引出定位误差的分析计算，介绍定位误差的概念、计算方法与合成规律。工件在夹具上的定位问题解决后，启发学生思考切削加工时如何能够保证定位位置，由此导入下阶段子任务：夹紧方案的设计。在此阶段，通过学生对夹具夹紧装置模型及实物的拆装、讨论，引导学生分析并总结夹紧装置的组成、作用、与设计要求，掌握常见典型夹紧装置的类型与结构，在此基础上确定本设计任务中夹具的夹紧装置。夹具应与机床实现良好的连接，这需要设计连接方案。首先组织学生通过现场观察，对夹具与机床的连接产生感性认识，了解常见的连接元件及典型的连接方案；再组织学生讨论本设计项目的连接方案。连接时会导致工件加工出现夹具位置误差，因此，在选择连接元件、确定连接方案时，还应引导学生思考并分析计算连接导致的夹具位置误差。专用机床夹具的特点之一是一次对刀可以加工一批工件，所以完整的典型夹具应包括对刀装置。仍然通过夹具实物观察、模型拆装来使学生熟悉典型对刀装置的构成、作用，通过讨论来理解对刀误差的含义，确定本项目的对刀方案并计算对刀误差。当定位方案、夹紧装置、连接方案、对刀方案都确定后，引导学生思考，夹具给工件加工带来的总误差，就是上述各个方案分别带来的误差的合成，由此引出基于概率法的夹具精度分析公式，根据公式分析本项目的夹具设计方案可行性。实际可使用的机床夹具应当是一个有机的整体，所以需要进行夹具体的设计。与前相同，通过夹具实物观察、模型拆装来使学生理解对于夹具体的结构、设计的基本要求，并完成本项目的夹具体方案设计。这些方案确定后进入绘图阶段，严格按照绘图规范，要求学生绘制夹具装配图和非标零件图，并注意装配图上五类尺寸的标注，最后还要求学生编写夹具设计计算说明书和使用说明书。通过这个项目的实施，使学生完成了一个完整的专用机床夹具的设计过程，并在设计过程中掌握了相关的知识点且培养了灵活运用的能力。项目实施后，经考核对比，项目化教学法培养学生的夹具设计能力在总体上明显高于传统教学方式培养的学生，从而达到了强化学生夹具设计能力培养的目标。

4结论

为适应职业教育注重学生职业能力培养的特点，设计开发了基于项目化教学方法的《机床夹具设计》课程教学方案。课程内容包括6个完整的典型零件专用夹具设计过程，并涵盖原课程所有基础知识内容。每一个项目载体以代表性的典型零件为载体，以夹具设计任务为驱动，激励学生探索未知知识、完成挑战性任务的决心。从实施效果看，达到了“培养专用机床夹具设计能力”的预期目标。

参考文献

[1]贾建华.《夹具应用技术》的课程建设[J].机械职业教育,2008(3):42-43.

[2]赵静.项目化教学在高职学生职业核心能力培养中的实践与思考[J].新疆职业教育研究,2014(4):44-46.

[3]黄淑芳,陈伟珍.高职“机床夹具设计与应用”项目化改革的实践[J].中国电力教育,2012(32):78-79.

[4]安淑女,王凤清.机床夹具设计”课程讨论式教学的开展与实施[J].教育与职业,2015(15):90-92.

[5]万丽.《机械制造工艺与机床夹具》课程教学改革的探讨[J].武汉交职业学院学报,2010(1):65-67.

作者:李智 单位:陕西国防工业职业技术学院