機床夾具設計項目化教學設計的實施

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【摘要】《機床夾具設計》是高職教育機制類專業(yè)的核心課程之一，為適應職業(yè)教育的特殊要求和高職學生的學習特點，對該課程進行項目化教學改革，設計開發(fā)為6個以典型零件為載體、以夾具設計任務為驅(qū)動的教學項目。通過項目化教學方法學習的學生，夾具設計能力總體高于按傳統(tǒng)學科方式培養(yǎng)的學生，從而達到了“強化培養(yǎng)學生夾具設計能力”的預期目標。

【關(guān)鍵詞】機床夾具設計；項目化教學法；職業(yè)教育

1《機床夾具設計》課程項目化教學改革的意義

《機床夾具設計》是高等職業(yè)教育機械類專業(yè)的核心課程之一，在專業(yè)課程體系中占有重要位置。在職業(yè)教育不斷發(fā)展的背景下，按照傳統(tǒng)學科教育的章節(jié)體系來安排教學內(nèi)容、組織教學實施，既不符合職業(yè)教育的運行規(guī)律，又日漸難以適應高職學生的學習特點[1]。因此，進行基于職業(yè)教育自身特征與要求的《機床夾具設計》課程改革就成為具有重要意義且應盡快實施的緊迫任務。相較于普通高等教育，職業(yè)教育更加重視教學過程的實踐性，以強化學生職業(yè)能力的培養(yǎng)。當前興起的項目化教學法，正是適應職業(yè)教育特殊要求的一種行之有效的教學方法[2]。項目化教學的基本思想是將傳統(tǒng)專業(yè)課程原有的知識體系解構(gòu)并重建為若干新的教學項目，每一個教學項目都接近于生產(chǎn)實踐中的一項具體工作任務，需要學生在教師指導下去完成。一個“任務”中包含多個“子任務”，學生在完成這些“任務”及“子任務”的過程中，必然會遇到未曾接觸過的新問題，問題會促使學生主動去學習、掌握新的知識并運用這些新知識來解決問題[3]。當學生解決了一系列問題最終完成任務時，也就學習掌握了若干相應的知識點并培養(yǎng)成能夠在實踐中加以運用的能力[4,5]。

2《機床夾具設計》項目化教學總體方案

順應職業(yè)教育課程改革的形勢，對《機床夾具設計》課程進行了全新的項目化教學改革、改革方案注重培養(yǎng)學生的夾具設計能力，將原課程體系解構(gòu)并重新開發(fā)為7個項目，見表1。項目1的設置，可使學生通過實際動手拆裝來探究機床夾具的組成結(jié)構(gòu)、工作原理，為后續(xù)的設計項目奠定基礎。從項目2至項目7，每一個項目都是一個非常接近于生產(chǎn)實踐的專用夾具設計任務，這些項目并不僅僅是夾具設計流程的簡單重復，而是分別選擇不同的典型零件及具有代表性的工序，要求完成不同類型的專用夾具的設計。原課程所有的基礎知識都被合理分散并包含在各個項目內(nèi)容中。因此，當完成本課程的學習后，學生不僅可以學習相應的知識內(nèi)容，而且強化了運用所學知識完成專用夾具設計任務的能力。

3《機床夾具設計》項目化教學方案的實施

項目實施過程完全按照生產(chǎn)實踐中機床夾具設計規(guī)范進行，以項目2為例說明。首先給學生發(fā)放設計任務書、零件圖、工藝卡片、工序卡片，引導學生分階段完成設計任務。第一階段子任務是工序分析。通過工序分析，明確零件尺寸、結(jié)構(gòu)、材料、批量特點及工序加工要求。第二階段是定位方案的設計，指導學生分析如何保證工序加工要求，并引出基準、自由度、定位副等基本概念，然后在此基礎上選擇定位基準。為了實現(xiàn)對工件的定位，需要對工件的自由度加以限制，于是過渡到定位元件的選擇，在此需要熟悉工件以孔定位時常用的定位元件，才能合理的選擇定位元件。隨即引導學生思考定位方案是否可滿足加工精度要求并引出定位誤差的分析計算，介紹定位誤差的概念、計算方法與合成規(guī)律。工件在夾具上的定位問題解決后，啟發(fā)學生思考切削加工時如何能夠保證定位位置，由此導入下階段子任務：夾緊方案的設計。在此階段，通過學生對夾具夾緊裝置模型及實物的拆裝、討論，引導學生分析并總結(jié)夾緊裝置的組成、作用、與設計要求，掌握常見典型夾緊裝置的類型與結(jié)構(gòu)，在此基礎上確定本設計任務中夾具的夾緊裝置。夾具應與機床實現(xiàn)良好的連接，這需要設計連接方案。首先組織學生通過現(xiàn)場觀察，對夾具與機床的連接產(chǎn)生感性認識，了解常見的連接元件及典型的連接方案；再組織學生討論本設計項目的連接方案。連接時會導致工件加工出現(xiàn)夾具位置誤差，因此，在選擇連接元件、確定連接方案時，還應引導學生思考并分析計算連接導致的夾具位置誤差。專用機床夾具的特點之一是一次對刀可以加工一批工件，所以完整的典型夾具應包括對刀裝置。仍然通過夾具實物觀察、模型拆裝來使學生熟悉典型對刀裝置的構(gòu)成、作用，通過討論來理解對刀誤差的含義，確定本項目的對刀方案并計算對刀誤差。當定位方案、夾緊裝置、連接方案、對刀方案都確定后，引導學生思考，夾具給工件加工帶來的總誤差，就是上述各個方案分別帶來的誤差的合成，由此引出基于概率法的夾具精度分析公式，根據(jù)公式分析本項目的夾具設計方案可行性。實際可使用的機床夾具應當是一個有機的整體，所以需要進行夾具體的設計。與前相同，通過夾具實物觀察、模型拆裝來使學生理解對于夾具體的結(jié)構(gòu)、設計的基本要求，并完成本項目的夾具體方案設計。這些方案確定后進入繪圖階段，嚴格按照繪圖規(guī)范，要求學生繪制夾具裝配圖和非標零件圖，并注意裝配圖上五類尺寸的標注，最后還要求學生編寫夾具設計計算說明書和使用說明書。通過這個項目的實施，使學生完成了一個完整的專用機床夾具的設計過程，并在設計過程中掌握了相關(guān)的知識點且培養(yǎng)了靈活運用的能力。項目實施后，經(jīng)考核對比，項目化教學法培養(yǎng)學生的夾具設計能力在總體上明顯高于傳統(tǒng)教學方式培養(yǎng)的學生，從而達到了強化學生夾具設計能力培養(yǎng)的目標。

4結(jié)論

為適應職業(yè)教育注重學生職業(yè)能力培養(yǎng)的特點，設計開發(fā)了基于項目化教學方法的《機床夾具設計》課程教學方案。課程內(nèi)容包括6個完整的典型零件專用夾具設計過程，并涵蓋原課程所有基礎知識內(nèi)容。每一個項目載體以代表性的典型零件為載體，以夾具設計任務為驅(qū)動，激勵學生探索未知知識、完成挑戰(zhàn)性任務的決心。從實施效果看，達到了“培養(yǎng)專用機床夾具設計能力”的預期目標。

參考文獻

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[5]萬麗.《機械制造工藝與機床夾具》課程教學改革的探討[J].武漢交職業(yè)學院學報,2010(1):65-67.

作者:李智 單位:陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院