机械制造工艺学教学方法探究

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机械制造工艺学是一门综合性的应用学科,是以机械制造过程中的工艺问题为研究对象的一门技术科学,是机械类制造专业的一门主要专业课程.该课程主要是培养学生掌握机械加工工艺的基本理论知识,使学生熟悉制订工艺规程的原则、步骤和方法.同时,配合生产实习、课程设计等实践环节的教学,使学生具有制订零件加工工艺规程和分析解决生产中工艺问题的能力；培养学生的产品装配与检测方面的技能；学习机械制造中的新工艺、新技术及发展动向.

传统的机械制造工艺学教学方法存在着理论与实践脱节的弊端,不能很好地解决该课程的重点、难点问题.笔者在机械制造工艺学课程教学,系统分析了该课程的特点,将课程内容分为四大部分：基础知识、机械加工质量、编制机械加工工艺规程和装配工艺.根据每一部分的内容、特点、教学要求和教学目标,分别采用不同的方法实施教学.课堂教学中,教师要务必理论联系实际,采取现场教学、项目教学、参观教学、实践性教学等多种教学方法,进行工艺问题的具体分析,以获得较理想的教学效果.

一、现场教学法

采用现场教学法可增强学生的感性认识,解决基础知识的教学问题.机械制造工艺学课基础知识部分包含的内容很多,有机床与工艺装备、毛坯选择与加工、热处理方法选择及工序安排、机械制造工艺常用数据的查阅、工艺参数的选择等.这些内容比较松散,相互之间也没有必然的联系,给教学带来一定的困难.为了增强学生的感性认识,笔者在教学实践中采用现场教学法,较好地解决了这些问题.例如,在讲授热处理方法选择及工序安排时,可通过现场教学法提高学生的学习兴趣.首先,预先准备一些未经热处理的材料：45钢、高碳钢、低碳钢、低碳合金钢.准备一些经热处理的材料：淬火后的45钢,经渗碳、渗氮后的低碳合金钢等.然后让学生在机加工车间亲自动手在车床上加工,感受不同材料的加工工艺性,包括切削加工难易程度和表面质量.在加工过程中,学生会发现45钢加工工艺性较好,高碳钢太硬,低碳钢、低碳合金钢材料太软,韧性太大,也不利于切削加工和实现表面质量；淬火钢,经渗碳、渗氮后的低碳合金钢,采用普通切削刀具根本无法加工.针对这种现象,将高碳钢、低碳钢和低碳合金钢拿到实验室分别进行退火、正火热处理,再进行试切.学生体会到经热处理后的高碳钢、低碳钢和低碳合金钢材料均比热处理前易于加工.最后有了这些感性认识后就可以进行系统归纳.这样采用现场教学法解决机械制造工艺学课的基础知识教学,容易被学生所掌握.

二、项目教学法

项目教学法是一种以实践为导向、教师为主导、学生为主体的教学方法,它从职业实际需要出发,选择典型的项目为教学内容,通过师生共同实施项目内容进行教学活动.项目教学法具有很强的实践性、针对性、探究性和职业性,采用此种教育方法可以达到良好的教学效果.以加工一个台阶轴为例.让学生以小组为单位根据加工表面的尺寸精度和表面粗糙度要求拟定加工工艺方案,由各小组选一名代表公布自己本组的方案并作出说明.将学生带到机加工车间,按照拟定的加工工艺方案进行零件的加工操作,操作加工的每个步骤过程和加工表面的质量都让学生仔细观察和比较,并对加工零件的质量进行检验.没有达到质量要求的,让学生分析原因并提出改进方法.对学生提出的问题和建议,笔者通过操作演示来验证学生的加工工艺方案.然后以学生为中心,讲练结合.学生以小组为单位,每个小组在组长的带领下互帮互学,共同学习,教师巡回指导,必要时给予适当的指导,每个学生加工好一个零件后,各个小组作总结,展示加工零件（台阶轴）.按评分标准,首先由学生个人对台阶轴进行自评,然后小组成员互评,最后由教师进行检查评定,给出学生的成绩.这样有助于培养学生的机械加工工艺能力,培养学生的学习能力和独立工作能力.

三、参观教学法

参观教学法是指根据教学目的,组织与指导学生到校内外一定的场所,对实际事物进行实际观察、调查、研究和学习,从而获得新知识或巩固、验正和扩大已学知识技能的教学方法.例如,在讲授圆柱齿轮加工内容时,笔者在讲授编制盘式齿轮的机械加工工艺过程后,为了让学生能验正、加深和开拓所学知识、技能,亲自联系了某机械厂,让学生到该厂进行参观学习.在工厂,笔者邀请技术人员对学生作讲解介绍,首先给学生分析零件的技术要求和结构特点,寻找出零件由哪些基本表面和特形表面组成.对于盘式齿轮来说,可把它分解成外圆表面、端平面、内圆表面和渐开线齿形表面.其次,在开始编制零件的机械加工工艺过程之前,讲解如何拟定单一的外圆表面、平面、内孔和齿面的加工方案.最后,将这些单一表面的加工方案合理地融合在一起,最终形成盘式齿轮的加工路线,解决了编制盘式齿轮的机械加工工艺过程卡的主要问题.然后把学生带到生产车间,引导学生根据工艺过程卡的内容,学习掌握盘式齿轮加工过程的几个阶段.

四、多媒体教学法

多媒体教学由文本、图形、动画、声音、视频等多种媒体信息组成,图文声像并茂,因此给学生提供的外部刺激不是单一的刺激,而是多种感官的综合刺激,这种刺激能引起学生的学习兴趣和提高学生的学习积极性.例如,在机械加工质量（误差分析）一章,因涉及空间误差变化情况,十分抽象,很难理解.笔者在讲磨床导轨的制造误差对加工表面的形状影响,水平面内的直线度误差引起被磨削工件半径方向上的误差,这种误差造成工件的圆柱度误差,这一误差的形成过程,对于大多数学生来说理解和接受难度很大.笔者利用Pro/E绘图软件,绘出空间误差形成图,并对其磨削过程进行演示和动画模拟,做成CAI课件,课上直接打开CAI课件投放在屏幕上,投影效果是放大的,画面是彩色的、可动的,看起来既清晰又直观,不仅使复杂问题简单化、抽象问题具体化,还利于引发学生思考,开发学生的智力.可见,采用多媒体教学,既可使课堂变得灵活、直观、生动、形象,又可使教学过程得以精简、优化；既能活跃课堂气氛,开发学生的思维能力,又能增加课堂的教学知识量,节省授课时间,提高教学效率.

五、实践教学法

合理安排实践性教学环节,可提高学生应用能力.生产实习、课程设计等实践性教学环节,是培养学生综合应用能力的重要组成部分.应组织学生深入车间或工厂参观、实习,了解工厂的生产条件、产品结构、制造工艺、检验和管理情况.例如,笔者组织学生到某机械公司进行生产实习和课程设计.生产实习的主要目的是工艺实习,笔者要求学生对机械加工车间的典型产品YC6105QC柴油机的连杆应详细了解图纸和工艺条件,深入现场学习工艺过程,了解其典型设备及工艺装备的结构特点、使用调整等.在实习过程中,把遇到的典型工艺方法、夹具结构,包括定位、夹紧装置、专用刀具的结构记录到实习笔记上,与所学理论进行比较,总结实习中自己的收获和见解,提高运用知识的能力.课程设计是学生对已学知识的应用,是对绘图、识图、加工方法选择、切削刀具种类、材料选择能力的一种训练和提高,是培养学生独立查找资料、运用表格的一个实践过程.笔者给学生布置的课程设计内容是：YC6105QC柴油机的连杆制造工艺设计.要求学生编制工艺规程,包括连杆体、连杆盖、连杆总成的工艺过程卡,绘制主要工序卡和工序图.整个设计过程,笔者要求学生不断地深入工厂车间的工艺室、夹具库、刀具库、量具库,多研究相关的工艺,以及同类夹具、刀具的结构,运用所学的知识在老师的指导下,能够独立完成课程设计,实现应用能力的提高.

综上所述,根据机械制造工艺学的课程特点,分别采用适当的教学方法,容易激发学生的学习兴趣,对提高教学效果和教学质量起着十分重要的作用.教师在教学中应不断探索,结合中职教育特点,在教学中有针对性地培养学生,增强学生运用本专业知识分析和解决实际工艺技术问题和实际操作能力,切实提高学生的实际应用能力,为他们走向工作岗位、从事生产实践打下扎实的基础.

【参考文献】

[1]朱焕池.机械制造工艺学[M].北京：机械工业出版社,2004.

[2]杜吉泽.社会主义市场经济条件下职业教育研究[M].北京：经济科学出版社,2005.

（作者单位：江苏省江阴中等专业学校）