机械制造技术课程教学方案改革浅析

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摘要：针对机械制造技术课程存在的“一听就懂、一看就会、一考就蒙、一动手就不会”现象，课题组在多年教学经验的基础上，结合企业生产实践和企业运行管理经验，对机械制造技术课程教学形式、教学设计、教学效果进行多方位、多层次分析，提出了有针对性的解决方案，实例展示企业产品洽谈订单全流程。教改实践证明，课题组提出的机械制造技术课程教学方案，较好地解决了教学中存在的“四个一”问题。

关键词：机械制造技术；加工工艺驱动；教学改革；提高方案

1“四个一”课堂现状

机械制造技术课程是机械设计制造及自动化专业的核心主干课程。然而，学生在实际的学习中却存在一些问题。笔者根据教学实际，将其归纳为“四个一”，即学生一听就懂、一看就会、一考就蒙、一动手就不会。

2原因分析

2.1知识技能方面

导致学生对机械制造加工工艺的认识了解片面和零散的主要原因有以下四个：1）大多数学生对车铣刨磨镗等机械加工实际操作感性认识不足；2）绝大部分学生几乎没有实际机械产品加工的经验；3）缺乏对学到的机械加工相关知识的实践与验证；4）学生对机械加工装备和人员组成的加工生产能力特点及影响不了解。此外，机械加工相关知识涵盖面广，包括工程材料、车铣刨磨镗等加工机床、互换性与技术测量、机械制图、机械设计、机械原理等，将这些知识融会贯通、灵活运用也是对学生们的一大考验。

2.2企业生产方面

除了上述知识技能方面的原因，学生缺乏加工型企业产品订单洽谈流程训练、抓不住加工工艺的重点也是造成机械制造技术课程课堂“四个一”的主要原因。

3解决方案

解决“四个一”课堂现状，首先需运用正确的解决方案，有针对性地弥补学生的不足。1）解决学生对车铣刨磨镗等机械加工实际操作感性认识不足的方案：依托多媒体素材和课堂设计，老师通过生动形象的情景教学在课堂上再现加工现场，以此丰富课堂的趣味性，提高学生的课堂专注度。根据经验，任课教师亲自操作的加工视频等多媒体素材使得学生接受效果更佳[1-2]。2）解决机械产品加工经验不足的方案：首先，教师在课堂上要多展示实物产品，让学生经常接触轴、台阶面等，经常触摸能有效培养学生对粗糙度、形位公差、尺寸精度等的感觉。学生面对产品加工时的茫然来自对目标产品的不了解、不明确，由此就会出现无从下手、不敢动手的状况。3）解决缺乏对学到的机械加工相关知识的实践与验证的方案：加工要素如切削速度、背吃刀量、进给速度对加工的影响，可以通过老师指导学生用不同的切削速度、背吃刀量、进给速度对阶梯轴的不同轴段进行加工而形成的阶梯轴各轴段表面不同的纹理和光泽度来实践验证；另外同一批毛坯可以用不同精度的机床、相同的加工要素加工，对比加工效果，这也是很重要的实践验证方式[3-6]。4）解决学生对机械加工企业装备和人员组成的加工生产能力特点了解不足的方案：系统性、全流程地给学生分析企业现有机床设备的性能精度档次、工人技能级别、企业的生产能力。一般企业在接订单时必须衡量自己的机床设备性能精度、工人技能级别是否满足零件加工要求，企业的生产能力是否与订单数量匹配等；要是完全不满足、不匹配，则不能承接订单。同一厂家的不同设备或工人，加工同一个订单产品的工艺要根据设备或工人的不同而调整[7]，这样才能保质保量而且又有利润。5）学生缺乏加工型企业产品订单洽谈流程训练方面的解决方案：加工型企业产品订单洽谈的核心为订单数量大小、能否加工、生产效率能否满足交货期。若无法满足这3个核心因素，企业则不能接单，也就不用去洽谈订单。订单洽谈流程如下：首先看产品的要求与企业生产能力是否匹配，如果匹配则能加工；再分析效率，效率高才能保证按期交货[8-9]，因为目前企业接到的订单交货期都比较短，有的交货期甚至在1个星期内。确定能加工和效率后，逐步制定生产计划、生产方案、技术方案和检验方案。平时课堂上讲解和分析各加工工艺时，让学生考虑加工工艺类型与洽谈订单的核心3要素（订单数量大小、能否加工、生产效率能否满足交货期）是否匹配，比如量很大、交货期很短的订单，对于效率较低的磨削加工要考虑尽量减小预留的磨削量，车削加工中精车预留的车削量也要尽可能小。另外，主轴转速和进给速度尽可能用偏高值等；对于量很大、交货期不急的订单优先选用本企业的经济加工方案和经济加工速度，实现利润最优和节省能耗。总之，平时课堂上加工工艺教学和分析围绕订单的特点来展开，方便学生找到和明白每个加工工艺适应的加工对象。换言之，脱离订单和生产讲加工工艺，学生则不会使用，即出现一用就不会的现象[10]。

4教学案例

运用解决方案将知识技能和企业生产方面的不足提高到够用的水平后，平时案例教学要完全贴合企业接单流程，对学生进行全接单流程训练，让学生掌握不同加工工艺参数对企业的影响程度，下面课题组以轴零件加工案例展示案例教学过程。

4.1订单图纸、材料、数量

材料，45#钢；热处理，58HRC~62HRC；数量，6000个。如图1所示。

4.2订单数量与生产类型分析

订单数量是企业关心的数据，该数据对企业整体生产和管理运行过程都产生影响，订单数量决定生产类型是大批量生产、中批量生产还是小批量生产。这3种生产类型对企业原材料（图1零件原材料为棒料）采购渠道、生产设备类型、技术工人类型、物流运输吨位等都有影响。大批量生产原材料一般联系钢材厂家或者大经销商采购，有一个询价招标谈判的过程；中批量生产一般联系普通经销商或者批发市场采购，有一个询价择优采购的过程；小批量生产原材料一般就近采购。也就是说，订单数量决定原材料采购渠道。大批量生产一般采用流水线+专用夹具量具方式集中区域生产；中批量生产一般采用自动化设备模块化生产；小批量生产一般采用数控机床+通用夹具量具生产。换言之，订单数量决定生产设备，不同生产设备加工工艺一般不同，加工工艺要和设备匹配才能保质保量。另外，不同加工设备配备的技术工人不同，特别是流水线+专用夹具量具方式的工人，都需要培训和预演调试，保证衔接顺畅，即订单数量决定加工设备、加工工艺、技术工人类型。大批量生产、中批量生产、小批量生产的生产类型对应的物流设备和运行方式不同，大批量生产物流设备吨位大，运行方式是整个生产统筹管理，按照时间点和上下料位置顺序安排表各自就位运行；中批量生产物流设备一般用普通物流车，采用约定时间地点方式运行；小批量生产物流设备一般不用专门配备，用车间的手推车或小物流车。本订单数量为6000个，属于中批量生产，对应的原材料采用联系普通经销商或者批发市场的方式，采购φ35*215热轧圆钢，要求经过时效处理，残余应力小；如果有疲劳寿命要求则选择φ35*215锻造钢。本订单没有提及疲劳寿命要求，故选择φ35*215热轧圆钢。采用自动化设备模块化生产。

4.3技术分析

项目经理接订单时了解数量后立马看图纸，首先看总体尺寸是否在自己公司现有设备的极限范围内，如果出现超程尺寸的订单，一般不能接，因为无法加工。接下来分析技术要求，主要是尺寸精度、形状精度、位置精度、表面质量等要求。同样需要看这些要求的最高者是否能够通过本公司的设备和技术工人加工，加工不出来或者成品率不高的订单也不能接。如表1所示，需要的装备如下：本订单6级尺寸精度、Ra0.1表面质量，要求比较高，需要精密车床和精密磨床；0.006形位精度较高，轴两端中心孔需要采用专用中心孔磨床修磨。由于是中批量生产，不一定要求集中生产，因此精密车床和外圆精密磨床、专用中心孔磨床可以在不同区域，按照不同工序进行加工。

4.4加工工序卡制定

加工工序按照粗车—精车—热处理—修磨中心孔—磨外圆—研磨进行，具体如表2所示。毛坯选φ35*215热轧圆钢，市场上供应充足，长度5mm余量，直径3mm余量，都在常用的余量范围，既能保证去除毛坯表面粗糙表层，又能保留材料属性好的浅层。磨外圆余量0.5mm，其中研磨余量0.01mm，难度较大，时间要把握很准。检验方面尺寸精度需要工业游标卡尺，表面粗糙度用粗糙度检测仪，形位公差要用形位误差测量仪来检测。

5教学效果对比

经过解决方案和教学案例改革后2届学生与教学改革前3届学生的教学效果和学生反映调查问卷数据，如表3所示。

6总结

要解决机械制造技术课程“四个一”的课堂现状，必须让学生在平时增强解决方案中能力的基础上，结合企业接单流程训练，掌握订单数量与生产工艺的相互关系；掌握产品特征、图纸技术要求与企业机械加工装备和人员组成的加工生产能力的关系；掌握生产企业机床设备和技术工人的极限精度和效率对生产的影响；掌握从洽谈订单到成品检验整个流程。并且在此基础上，熟悉与掌握订单数量、产品特征与技术要求、企业加工装备、企业加工与技术人员、产品加工工艺之间的交叉网状关系与裙带效应后，才不会出现“四个一”现象。

作者:严育才 张向阳 侯加文 张融 陈爱平 单位:武昌工学院智能制造学院 驻马店卷烟厂 绿色风机制造湖北省协同创新中心