發布時間:2022-09-02 14:43:13
序言:寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁,我們為您精選了8篇的公差配合實訓總結樣本,期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發,請盡情閱讀。
The Exploration and Application of Case Teaching Method in the Teaching
of "Interchangeability and Foundation of Measurement Technology"
JING Xiurun, WANG Wei, CHEN Xinmin
(Engineering and technology College, Hubei University of Technology, Wuhan, Hubei 430068)
Abstract The course, "Interchangeability and Foundation of Measurement Technology", is a core curriculum of the college students studying mechanical professional or nearly it.in fact, it is a basic required course. So case-type teaching method is put forward in this paper to adapt to it by teaching straightaway case instead of the original hard to understand in the textbook.Interest in learning this course of students is inspired and the quality of teaching is improved greatly.
Keywords: case-type teaching method; "Interchangeability and Foundation of Measurement Technology" ; teaching reform
0 引言
“互換性與測量技術基礎”是機械類及近機類本專科學生的一門必修課,理論性和實踐性都很強,因此,講授該課程時,不僅要搞好理論性教學,而且要積極實施實踐教學,將二者有機地結合起來。在理論教學中,將復雜難懂的抽象概念,用生產生活中的??例加以講解,有利于提高學生的學習興趣,提高本課程的教學質量,為今后從事機械設計及制造工藝等工作打下良好的基礎。
1 “互換性與測量技術基礎”中案例式教學法的意義
為什么很多機械類畢業生工作多年后,仍然遺憾這門課“沒有學好”?是老師沒有教好還是學生沒有學好?究其原因,一是教師缺乏實踐經驗,授課時偏重于灌輸理論知識;二是學生缺乏實踐的鍛煉,對教師的講授不能很好地領悟,導致學生對知識點一知半解甚至不解,對這門課缺乏興趣,其結果是學生在后續的課程設計、畢業設計等教學環節中不能靈活運用學過的知識,錯漏較多。案例式教學法力求突破以往的“滿堂灌”,做到關鍵概念必有一個生產生活實例,甚至多個實例,讓學生有所學、有所悟,同時適當強調讓學生自己動手,在充分發揮教師主導作用的同時,豐富課堂內容,從而提高教學質量。
2 精挑、精選、精講案例
(1)引入生活實例。以本課程的主線“公差”這一概念為例,課本有多處定義,一個是“零件幾何參數誤差的允許范圍”,一個是“上偏差減去下偏差得到的代數值”。這樣的定義,對于剛入門的學生來說,還是知其然,不知其所以然。這里引入了一個實例:某同學身高1.73米,體檢(課本概念“測量”)過程中有時候測得的身高值為最大1.75米,有時候為最小1.72米,可以表示為1.73+0.02-0.01,那么1.75米就是最大極限尺寸,1.72米就是最小極限尺寸,+0.02和-0.01分別是上偏差和下偏差。公差就是最大的極限尺寸減去最小極限尺寸,也可以是上偏差減去下偏差得到的差值。而1.73米是該同學多次測量得到的平均值,是他心目中的“真值”,也是課本概念“基本尺寸”。實際工作中,常常用平均值代替真值進行數理統計分析,測量的次數越多,平均值越接近真值。這樣的案例講解,學生學起來非常輕松,課堂上回報給老師的是點頭的滿足的笑容。
(2)引入工廠實例。對于本課程的核心內容三種配合關系(間隙配合、過渡配合、過盈配合)的講解,學生把概念記住了,但是疑問還是很多,尤其是過盈配合,學生在課堂回答問題時,認為用鐵錘使勁砸才可以裝配,那么引入工廠概念“松配合、一般配合、緊配合”,與課本上三種概念對應。對于間隙配合,只要用手拍,就可以裝配;對于過渡配合,用橡皮錘或木頭錘砸幾下,就可以裝配;而過盈配合必須用“熱脹冷縮”的方法,把孔加熱或者把軸冷卻,傳統的方法是把帶孔件放在油鍋里加熱,俗稱“下油鍋”,現在一般用生產線旁邊的高頻加熱爐把帶孔件加熱即可。于是,對應這三種配合概念,同學們用裝配中的“輕輕拍、錘子打、下油鍋”記住了三種配合關系,既生動又形象。
(3)引入學生自己的學習實踐實例。將學生課外作業、課程設計、畢業設計以及工程實訓、挑戰杯中易錯易漏的知識點,收集整理,拿到課堂上講解,效果非常好。以本課程知識點表面粗糙度的標注為例,學生在工程實訓中委托某工廠加工長度不足10厘米的階梯軸,兩端軸頸處標注了Ra1.6的表面粗糙度符號,而中間尺寸段沒有標注,工人師傅加工后,沒有車加工中間尺寸段,從實物一眼就可以看出中間段與軸兩端的外圓柱面不同心,學生覺得工人師傅處理不當,當仔細檢查發現圖紙沒有標注未注的其余表面粗糙度,顯然不符合國家機械制圖標準規范,工人師傅按不加工處理也無可厚非。實訓中指導學生,把住了“問題圖紙”的“脈”,學生“服氣”。而課堂上這樣的實例,學生上課時聽得非常專注、認真。
3 讓學生動起手來
(1)巧借道具,達成教學效果。以比較測量法的講解為例,離開了實訓基地、離開了實驗室,課堂上怎么讓學生動手測量?以本課程的核心內容幾何公差中的直線度為例,在講解了直線度的概念及其公差帶特征后,學生對比較法測直線度似懂非懂。這時候要求學生拿起課本,閉著一只眼睛對著課本的棱角,看看這條棱角線是不是直線,進而提出問題:用眼睛測直線度這種方法是否不科學呢?有的學生回答說科學,有的學生回答說不科學。實際上這種測量方法是科學的,其實質就是把實際的書本的棱角線與直線傳播的光線進行比較得出的結果,工廠實踐中稱為“目測法”。再配合講解生活中“魯班”師傅做家具時用眼睛測平面度,用“光隙法”配合直角尺測木料的90?敖牽約敖ㄖと擻玫蹕唔冉ǜ唄ゴ笙茫浴氨冉喜飭糠ā本突腥淮笪蛄恕?
(2)適當增加習題課,鞏固教學成果。高考走過來的大學生,對高中的“三天一小考、每周一大考”的?W習方法還是有“情結”的。適當的增加單獨的“習題課”,以及讓學生獨立作業,互相討論的課堂作業,學生很樂意上這樣的課,因此對教學還是很有幫助的。在本課程近兩年的教學中,每學期增加了四節習題課,一是對平時作業點評;二是講解涉及計算性的典型例題,如數理統計分析、公差帶的求解以及配合性質的判斷等;三是講解實戰題,比如配合公差、幾何公差以及表面粗糙度的標注,內外圓錐角度測量后的角度推算等等;四是在每節課后適當設置思考題,讓學生互相討論,充分調動學生的學習積極性。
4 不斷調整和完善教學方案
(1)精選教材。通過課前精選,各年級試用,找到一本適合本校學生的教材,對教學非常有益。我們先后引進試用多種版本教材,最后選用某出版社的教材,基本上滿足了教學需要。
(2)課時分層次,考核多元化。根據多年的教學經驗,以及綜合各方面的信息,我們適時調整了課時以及學生期末考試的成績與平時成績在結業成績中的比重,表1是最近4年的統計情況。通過不斷摸索方法、總結經驗,達到教學不放松,考試嚴要求,學生有收獲的教學目的。
關鍵詞:互換性與測量技術;案例式教學;創新思維;工程實踐
中圖分類號:G642.4 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)51-0152-02
一、前言
《互換性與測量技術》課程是機械類專業的一門專業技術基礎課程,主要是以零件幾何精度設計為基礎,對機械零件的設計標注進行完善,達到產品加工的標準。因此,本課程不但包含豐富的基礎理論知識,而且包含必要的工程實踐知識,是介于機械類基礎課與專業課之間的橋梁[1,2]。目前,該課程普遍采用傳統式教學法――灌輸式教學,以教師講授為主體,學生參與較少,因此教學效果不太理想[3]。為適應湖南文理學院應用型人才培養的要求,必須對該課程進行改革,引入案例式教學法,使學生學習本課程之后能夠應用到實際生產中。
二、案例式教學的概念及意義
案例式教學最早始于哈佛大學法學院。20世紀80年代初引入我國,經過多年的實踐和探索,案例式教學已日趨規范。該教學法需要教師精心策劃與指導,根據教學目的,調動學生參與到典型案例的討論中去,變被動式學習為主動式學習,提高學生的學習積極性[4,5]。通過學生的獨立思考或集體協作,進一步提高其解決具體工程問題的能力。
三、案例式教學的設計
1.案例的選擇。教師針對機械設計制造及其自動化專業的學生采用案例式教學,采用接近實際或工廠現有典型案例是教學的重點和基礎。案例與專業的契合程度將直接影響到教學效果,因此在選擇案例時要重點考慮以下幾個方面:(1)個性化定制。針對各個專業的特點,采用個性化定制案例。案例必須能夠覆蓋互換性與測量技術教學內容主要的知識點,通過案例的學習,學生可對相關案例進行借鑒和參考并得到啟示。(2)貼近工程實際。貼近實際的案例,可以讓學生將學習到的知識馬上應用到實際中去,真實感受到本課程的實用性。(3)與其他課程的相關性。《互換性與測量技術》是大多數機械類專業課程的基礎。譬如湖南文理學院機械工程學院《機械設計課程設計》的內容是減速器的設計,因此本課程在選擇案例時,就以實驗室現有的二級減速器為例,這樣既可以讓學生對減速器有更直觀的了解,又方便后續課程的開展。針對案例的選擇原則,設計了四個案例:
案例一:在涉及到尺寸公差與配合制等名詞時,學生不容易理解,也難以產生學習興趣。以校實訓中心現有的機械零件圖為例,對學生學習進行引導,使學生對實際的零件圖有感性認識。在此過程中,提出一些相關的問題,讓學生隨堂思考。
案例二:在講解標準公差數值表和基本偏差表時,以實驗室減速器中的輸入軸為案例,對不同軸頸尺寸所對應的標準公差和極限偏差進行設計。
案例三:在講解滾動軸承公差與配合時,以實驗室減速器為例,分析滾動軸承與減速器主動軸和傳動軸的配合關系以及與減速器箱體的配合關系,進一步完成對滾動軸承公差和配合的選擇。
案例四:鍵與花鍵是傳動系統中不可缺少的一個環節,用以傳遞扭矩和運動。因此,鍵與花鍵公差與配合的設計就顯得尤為重要。本案例同樣以實驗室現有的減速器輸為例。首先讓學生了解平鍵的功用,進一步學會選擇平鍵的公差與配合。然后結合學生自己的分析,完成平鍵圖樣上的標注。
2.案例的導入。案例的導入可以在理論知識介紹之后,這樣容易使學生將理論知識和實際應用相結合。譬如在介紹滾動軸承這章內容時,首先,給學生介紹滾動軸承的種類、滾動軸承與軸和外殼孔的配合性質及軸和外殼孔的尺寸精度、形位公差和表面粗糙度等因素,讓學生對滾動軸承有初步的了解。接著,給學生展示減速器中的滾動軸承。這樣容易激發學生帶著問題去學習,提高學習的效果。
3.案例的分析討論。案例的分析討論是案例式教學的核心。根據典型案例,在課堂上開展討論。討論方式通常采用兩種:(1)小組討論,可以調動每個學生的學習興趣;(2)在教師的引導下,來對案例進行分析討論,可以使討論更深入、更全面,使學生提前體會到作為一個機械專業學生所面臨的一些問題。
4.案例的總結。案例分析討論完以后,教師要進行總結。首先,對討論過程進行評價,表現好的學生應當予以肯定。接著,對討論過程中遇到的一些問題,可以幫助學生找出解決問題的方法,引導學生對相關問題保持長期的關注和不斷的思考。
5.案例式教學成績評價體系。學生學業評價和教師教學績效評價是案例式教學的重要環節之一。改變傳統的學生學業評價中“一考定全局”終結性評價模式,實行形成性評價和終結性評價相結合、課內教學與課外自主學習相結合的全程評價,采用多樣化的考試方式,推進考試制度改革。
本課程案例式教學評價可規定學生課程最終成績分平時成績與期末考試成績兩部分,平時成績占40%,期末考試成績占60%。平時成績的考核方法:平時成績滿分40分=出勤成績(滿分10分)+案例式學習過程成績(滿分15分)+案例分析總結報告/幾何精度設計大作業/學科競賽(滿分15分)。
四、結論
為適應應用型人才培養的要求,本文對案例式教學法在《互換性與測量技術》課程中的應用進行了探索和實踐。案例式教學法由四個階段組成:案例的選擇、案例的導入、案例的分析討論和案例的總結。它不同于傳統教學法,突出了學生的主體地位。通過該教學法的實施,學生學習的積極性得到很大的提高,教學效果也有了改進。
參考文獻:
[1]王曉玲.公差與測量技術[M].北京大學出版社,2010.
[2]廖輝,黃崇林.案例教學在“互換性與技術測量”中的實踐[J].課程教材改革,2013,(293):79-80.
[3]李F.案例教學法在互換性與技術測量教學中的應用[J].裝備制造技術,2013,(8):202-204.
【關鍵詞】極限配合與技術測量基礎;工學結合;教學設計
1引言
隨著機械制造業技術的飛速發展,中等職業教育為順應社會對技能人才的要求,培養出能夠適應企業需求的技能人才,改革傳統職業教育的教學模式已是必然。《極限配合與技術測量基礎》是中等職業教育機械專業的專業基礎課,如何在教學中做到理論教學與實踐教學相結合,專業學習與工作實踐學做結合,能力培養與工作崗位對接合一,培養具備綜合職業能力的技能人才。筆者依照行動導向教學法對《極限配合與技術測量基礎》進行教學設計,依據職業技能需要構建教學框架,以任務驅動的方式實施教學,根據相關教學內容設計學習情境,讓學生直接到生產實習車間進行教學活動,實現工學結合。
2傳統教學設計的利弊
技工學校傳統教學模式是學科型模式,學科型模式在教學上主要講求循序漸進,學時安排集中,主要以傳授知識為主,這種傳統的學習方式,學生對學習的興趣不高,且極限配合的知識部分概念比較抽象,難于理解,學生學習起來枯燥無味,聯系實際不夠,學生綜合運用知識的能力明顯不足,在工作崗位上易造成理論與實踐脫節,多數學生動手能力不強,難以解決實際問題。而工學結合的教學模式明顯比傳統教學模式有了較大的改進。工學結合的教學模式以培養綜合職業能力為主,教學的主體從原來的教師的講授活動變成學生的工作學習活動,從原來的教材的章節學習轉變成以工作任務為載體,學生通過在完成工作任務過程中學習知識、培養能力。這樣學生掌握的知識直接從工作中得到,掌握得牢固并且懂得運用,不會出現在工作崗位上理論與實踐脫節的現象。
3極限配合與技術測量基礎工學結合教學設計
《極限配合與技術測量基礎》課程改革采取工學結合的教學模式,利用行動導向教學法,以學生為主體,充分利用不同的教育環境和資源,把課堂教學和可獲取經驗的工作任務有機結合,培養具備綜合職業能力的人才。
3.1行動導向課程模式
行動導向教學,倡導學生參與教與學的全過程,圍繞某一項目開展教學活動,重視學習過程的體驗,創造一種學與教、學生與教師互動的情境。現代職業教育已經由原來的注重知識型向注重能力、素質型轉移,“行動導向型”教學模式是教與學雙向改革而形成的一種新型教學,以“培養綜合能力”為主導思想,以促進個人發展為課程目標,以“任務”組合為課程結構體系,從而培養學生的綜合職業能力。《極限配合與技術測量基礎》課程主要分為公差的識讀、查表和對零件正確測量技能的培養。現教學設計完全圍繞上述兩大模塊進行教學,依據職業技能需要構建教學框架,以任務驅動的方式實現技能教學,根據相關教學內容設計學習情境,學生直接在測量實驗室進行一系列教學活動,實現工學結合。
3.2依據職業技能需要構建教學框架
在機械制造業中,加工的關鍵是看懂圖紙上的圖形和尺寸的標注,而加工過程中正確的測量是減少誤差的手段。因此,根據機械制造業中職業技能需要,筆者對極限配合與技術測量基礎課程劃分為實用公差和零件測量兩大部分(如表2所示)。第一部分技能,通過培養學生分析圖紙上的公差標注,了解零件的尺寸大小、幾何精度等,從而掌握零件加工和裝配時所需的技能。制定合理的加工工藝路線和測量是生產合格零件的保障。因此,第二部分技能培養學生學會根據精度選用合適的量具并且能正確測量零件,通過分析誤差的范圍和原因,調整加工方法,以減小零件加工的誤差。這部分的技能學習,剛好本學期學生要進行車工實習,因此與車工實習老師合作,在車工實習時,對自己加工的零件進行檢測,通過檢測零件,熟悉掌握各種量具的使用方法和注意事項,并且在實習過程中通過完成任務培養學生的工作能力。
3.3以任務驅動的方式實現技能教學
在實際工作中,機械零件制造過程中通過正確識讀圖紙的尺寸標注,選擇正確量具不斷測量零件從而達到減小誤差的目的。由于各階段的工作內容不同,因此要求學生對各工作階段需要掌握的知識和技能也不同。
3.4構建工作任務學習情境
3.4.1創設學習情境情境
1:給學生提供簡單的裝配圖圖紙,從裝配圖上找出幾對配合,圖紙上的配合代號只有公差帶代號,要求學生正確識讀圖紙中的公差帶代號,根據圖紙中的公差帶代號查找極限偏差表,得到正確的偏差數值,再根據偏差數值從教師提供的標注偏差數值的零件圖紙上找到正確的配合零件的圖紙。情境2:在車工實習室,要求學生對加工的齒輪軸進行檢測,以達到減小誤差,加工出合格零件的目的。再在精密測量室給學生提供一階梯軸零件及圖紙,讓學生選擇合適的量具測量階梯軸上各部分軸的尺寸并且正確記錄,然后對照零件圖紙分析所測零件是否合格。以此讓學生更牢固掌握量具的使用。情境3:車工實訓時,學生對自己加工齒輪軸根據圖紙上的公差標注進行幾何誤差的檢測,根據公差項目選擇量具進行檢測。但由于幾何誤差的檢測較復雜,學生在加工過程中檢測需要時間較多,學生掌握知識不夠牢固。因此,車工實習后回到精密測量室,再給學生提供幾組零件,包括圓柱類零件檢測圓柱度、圓跳動、全跳動公差、對稱度,臺階狀零件檢測平面度、直線度、平行度、垂直度,法蘭盤零件檢測孔的位置度、同軸度等。讓學生正確識讀幾何公差的含義,然后選擇正確的測量儀器對各零件進行相應的幾何誤差的檢測,將測量所得數據記錄下來,然后對照圖紙,判斷零件是否合格。情境4:給學生提供齒輪軸零件及圖紙,讓學生正確識讀表面結構要求的含義,然后使用視覺法和觸覺法來對零件進行表面粗糙度測量,將測量所得數據記錄下來,然后對照圖紙,判斷表面粗糙度精度是否合格,最后讓學生使用電動輪廓儀測量。情境5:教師提供學生加工的螺紋零件及圖紙,讓學生識讀圖紙上的螺紋公差要求,學生使用螺紋工具量規和千分尺對螺紋進行檢測,將測量所得數據記錄下來,對照圖紙,判斷螺紋精度是否合格。
3.4.2新學習環境的創建
原始的教學以教室為主,只能在教室內進行分組教學,教室沒有專門的量具柜,因此零件、圖紙、量具必須要搬運,增加了教學的難度。學校新建的精密測量室,配備了各種量具,解決了這一難題,并且新增的六棱臺有利于學生進行分組練習,學生完成一個任務后可以和其他組互換任務。教學中與車工實習合作,學生的測量技能通過在車工實習室里加工和檢測零件來熟悉各種誤差的測量方法,從而掌握各種量具的使用方法和注意事項,達到本課程的教學目標。
3.5工學結合,將理論教學與實踐教學相結合,專業知識學習
與工作實踐學做結合,能力培養與工作崗位對接合一學生通過學習簡單的公差基本知識,根據工作任務選擇不同的教學環境進行學習。學習公差的基本知識和了解測量的基礎知識在精密測量室,實訓室進行工學結合的系列教學活動,將理論教學與實踐教學相結合,專業學習與工作實踐學做結合,能力培養與工作崗位對接合一,達到綜合職業技能的培養目標。以上面工作任務1和2為例,將學生分組,按以下步驟進行:(1)下達任務,將裝配圖和零件圖樣分到每個小組,根據裝配圖里的公差帶代號查表,通過這一過程讓學生掌握極限偏差表格的查找方法。(2)小組成員根據查表所得數據尋找裝配圖中對應零件的零件圖紙。這一過程讓學生識讀零件圖上尺寸標注,(3)由車工老師給學生下達加工齒輪軸任務,然后要求學生在加工過程中每段軸測量三次并記錄數據。學生到車工實習室進行加工,學生對自己加工的零件根據精度選擇合適的量具并進行檢測。通過檢測,學生掌握量具的使用方法和注意事項。如果在加工過程中,通過測量發現誤差較大,學生分析并記錄原因和解決方法。(4)自我評價。讓學生評價自己在整個活動中的積極性、行動表現、對知識技能的掌握情況,分析優勢和不足,并思考如何進行調整。(5)教師評價。老師根據學生在整個生產過程中獨立探究、小組協作精神以及運用知識、技能和解決實際問題的能力進行綜合評價。
4結束語
經過實踐,《極限配合與技術測量基礎》課程采用工學結合設計的行動導向教學法后,教學效果良好,學生不僅掌握了專業知識和技能,還在學習中提高了溝通、協作和相互幫助的能力,培養了學生的團隊精神,達到“以綜合職業能力培養目標”的目的。
作者:羅金平 單位:茂名技師學院
參考文獻
[1]龔風.工學結合與行動導向教學法在建筑工程技術專業課程教學中的應用[J].產業與科技論壇,2012,17.
[2]黃景容.一體化課程理念的認識[J].廣東技工教育研究,2012,4.
技能競賽不僅檢驗了師資力量,檢驗了學生的技能,同時也檢驗了學校的課程建設和教學模式。 技能競賽促進了教學模式的轉變,引導職業教育科學發展。筆者學校把“工學結合、校企合作”作為教學模式的切入點,根據職業能力特點,將機加工崗位所需知識與技能融合到教學中,嘗試工學交替,把技能比賽、課程建設作為工作重點。
二、結合技能競賽,調整課程設置
結合技能競賽,調整課程設置,在內容、方法上進行創新。將課程設置分為文化基礎模塊、專業理論模塊、技能實訓模塊和崗位訓練模塊等,分別占總學時的14%、20%、33%、33%,充分體現了工學結合的教學思路。學生學完文化基礎和專業理論模塊后,再學習技能實訓和崗位訓練模塊。通過實訓培養了學生的動手操作能力,達到中級工的操作水平,有利于學生更好地適應企業的生產需求。
三、結合技能競賽,開展實訓教學
根據大賽考核內容,將車工實訓教學分為以下幾個模塊:基礎模塊,包括圓柱面、圓錐面、螺紋、成形面、偏心件及溝槽等車削項目;提高模塊,包括深孔、蝸桿、曲軸、細長軸及薄壁件等車削項目;高階模塊,包括在四爪單動卡盤上裝夾車工件、在花盤和角鐵上裝夾車工件、復雜零件的加工以及如何保證配合精度和形位公差等項目。在車工實訓中要求學生進行分模塊練習,熟練掌握每一個模塊的技能,最終將各模塊的技能綜合運用,能夠加工不同類型的中等復雜的零件。
四、結合技能競賽,進行理實一體化教學的改革
一體化教學將課堂教學搬到實訓場地,將理論教學與實訓教學相結合,通過教師的講解、示范以及學生的體驗、練習,全面調動學生的學習熱情,使其更快、更牢固地掌握專業知識。一體化教學的實施步驟如下。
1.安全教育
機加工實訓場地在顯著地方懸掛“車工安全操作規程”“學生實訓守責”等規章制度。課前對學生進行安全教育,幫助其樹立安全意識,防止出現安全問題,確保學生的人身安全。
2.理論知識講解
機加工實訓的任課老師,為了順利完成教學任務,課上播放加工視頻、課件,利用多媒體教學把抽象的理論知識形象地表達出來。學生通過觀看教學課件和實習指導教師車削加工的視頻,對圖樣、技術要求、工件裝夾、車刀安裝、車削加工步驟和工件檢測等知識有了初步的了解。教師在講解過程中應該指出操作設備、加工零件時,容易產生的問題及注意事項。實訓課上要求教師在最短的時間內用最簡潔的語言完成講解過程,講解要生動形象。例如,講解在車床上如何正確使用銼刀進行修光時,為保證安全,最好用左手握銼柄,右手扶住銼刀前端進行銼削,實習教師用“右手前,左手后”六個字做總結。
3.分析圖樣,確定加工步驟
零件圖樣是學生加工工件的指導性文件。以機加工實訓一體化教學為例,車削加工前,教師指導學生認真研究圖樣,了解技術要求,了解零件各部位的尺寸、精度、形位公差等內容,從而確定工件的裝夾方法、加工順序、切削用量、使用的刀具和量具,最后共同探討制定出合理的車削加工步驟。
4.示范操作
示范操作時動作要慢,要做到動作準確、規范,可以將動作分解,讓學生看清每一個動作,利于學生模仿和學習。教師在進行演示時,要講清動作的特點和關鍵,以及如何防止出現錯誤。
5.學生練習,教師指導
學生練習時,教師應耐心地進行指導。教師要勤巡視,檢查學生的操作,解答學生提出的問題,看到操作中出現的安全問題應該及時糾正。必要時指導教師還需再次進行示范操作。實習教師責任重大,要仔細檢查、反復強調,否則一旦發生事故就危及到學生的人身安全,后果不堪設想。
五、小結
關鍵詞:高等職業教育;人才培養;產學研合作
近年來,我國高等職業教育發展迅速,建立健全高等職業教育體系已成為培養急劇變化的市場所需要的多樣化人才的必然趨勢。我院機電系“計算機輔助設計與制造”專業多年來一直致力于產學研合作教育的探索,重視培養學生的創新能力、實踐能力和創業精神,適應社會經濟的發展需要,培養具有創新精神的技術應用型人才。經過深入的市場調研,我院對該專業進行了定位,將核心能力與基本能力的培養明確地分為兩個方向,即CAD與CAM,每個方向均有適當的市場定位,以專業綜合改革為中心,以實訓環節為重點,以有機滲透為特征,通過產學研合作途徑,優化教學過程,更新教學內容,改進教學方法,調整課程體系,構建與完善新的育人環境。
在“計算機輔助設計與制造”專業建立固定的校外實訓基地并完成實訓很不容易,因此發揮校內實訓基地的作用,構建適當的專業教學內容,使之適應社會對人才知識結構、能力結構和綜合素質等方面的要求就成為本專業教學改革的中心。我院與首鋼型材軋鋼廠進行的產學研合作教育項目推動了CAD方向教學內容的改革,校內CAM實訓基地的建設及與相關單位的合作推動了CAM方向的建設。
明確的專業定位
高等職業教育的專業建設必須適應市場需求,專業方向的定位十分重要。我院“計算機輔助設計與制造”專業的建立及以后的發展均得益于廣泛的市場調研及專業委員會的指導,得益于教師的“雙師型”素質,得益于開展產學合作教育及技術服務。
2001年3月,我院與首鋼第一型材廠簽訂了研制首鋼第一型材廠圖紙管理軟件的協議書,為該廠的全部圖紙建立了數據庫結構,并對50噸剪頭曲柄飛剪機組的圖紙(藍圖)進行了AutoCAD格式的轉化。在此階段性成果的基礎上,2001年7月,我院又進一步與首鋼第一型材廠簽訂了對該廠其他圖紙進行轉化的第二階段協議。2002、2003年,我院分別在計輔001、002、003班畢業實訓中,結合此科研項目進行了《圖紙轉化及數據管理》課題的實訓,同時將相關內容納入課堂教學中。
我們的目的就是通過科研項目使學生在實際工程中得到鍛煉,總結經驗,同時完成《高職CAD專業“圖紙轉化與管理” 教學中產學合作實踐》教研題目,通過教研題目的完成,明確專業的CAD方向及相關課程的主要內容。
2005年,我院成功地建設了數控加工實訓基地,有力地促進了專業CAM方向的發展。
我院明確地將“計算機輔助設計與制造”專業分為兩個方向:(1)CAD方向。核心能力:二維繪圖、三維實體造型、CAD技術應用與開發等,要求能熟練地使用相應軟件進行繪圖、造型并能進行圖紙的數據管理。專項能力:CAD技術的應用開發與圖紙數據管理。(2)CAM方向。核心能力:三維實體造型、液壓與氣動技術、機械制造技術、數控加工與編程等,要求能熟練地使用相關軟件進行實體造型,掌握機械加工的基本技術,能在數控機床上進行操作,有進行數控編程的能力。專項能力:三維實體造型及數控加工。
結合實際的課程內容
高等職業教育培養面向生產第一線的高等技術應用型人才,需要學生不但要具備綜合職業能力,還要在動手能力方面有突出的表現。通過廣泛的市場調研及開展產學合作教育與技術服務,逐步使專業方向得到了明確,實現了專業教學計劃及主要課程的內容與生產實際的密切結合。
專業能力(1)機械設計與制造基本能力。(2)計算機輔助設計與制造基本能力。(3)進行數控編程與操作的基本能力。(4)熟練使用計算機,具有一定的文字錄入速度。(5)具有良好的人際交往能力和外語能力。(6)對材料、熱處理工藝、各種標準的基礎知識有一定的了解。(7)對于CAD方向,應能針對不同部門、不同專業的需求進行相應軟件的二次開發;對于CAM方向,應能熟練掌握數控機床的操作與編程技術。
主干課程工程制圖、機械設計基礎、機械制造基礎、計算機繪圖、數據庫基礎、程序設計、三維實體造型設計、機械制造技術、CAD應用與開發、數控編程與仿真加工等,主干課程的設置圍繞專業的核心能力。
主要課程的內容以“CAD應用與開發”課程為例,要求密切地聯系工程實際設置課程內容,例如“圖紙轉化與管理”項目涉及如下問題:(1)讀圖:讀標題欄及明細表、名稱、圖號、裝配圖號、件號、材料、比例、重量等,了解本圖與其他圖的關系,能對材料進行轉化;能基本讀懂圖形的形狀、尺寸、公差、粗糙度及技術要求等;能對公差、粗糙度、技術要求等進行轉化。(2)轉化中的技術問題:掌握材料、技術要求、公差與配合、粗糙度、螺紋的新舊畫法。(3)圖紙數據的管理:自定義標題欄、明細表、附加欄及樣板文件。定制“表格”,產生BOM,產生“設備清單”、“標準件清單”,合成為一個項目(機組)的管理系統。“CAD應用與開發”課程的主要內容如下:CAD基本知識(CAD/CAM原理及應用、CIMS基本知識、PDM基本知識);自編圖紙管理軟件(使用Access自編多媒體數據庫);AutoCAD應用與開發、CAXA EB開發(AutoCAD應用、基本定制、自定義命令、菜單的定制與開發等);圖紙管理(CAXA、PCCAD〈MCAD&PDM〉的圖紙管理);圖紙處理系統(Vpstudio 6.75、UnisCAD軟件使用)。
實踐環節服務于專業方向
高等職業教育實踐環節的安排應服務于專業方向,培養適應市場需求的專項能力。“計算機輔助設計與制造”專業的實踐環節體現在專門的實訓課程和課堂教學中。
主干職業技能訓練(1)金工實訓:使學生了解金屬的主要成型原理與加工方法。(2)機械CAD:使用CAD軟件進行簡單的機械裝配圖與零件圖設計,使用Word等軟件編寫設計計算說明書,使CAD應用水平得到提高。(3)數控編程與操作實訓:掌握數控編程的方法及調試手段,掌握常見數控機床的操作方法,了解零件加工程序的編制與輸入方法及加工零件的工藝過程,熟悉并嚴格遵守安全操作規程。(4)專業實踐:針對學生的職業技能課、職業技能選修課進行與本專業方向相關的社會實踐。(5)畢業實訓:培養學生綜合運用所學基礎課、技術基礎課與專業課知識分析解決工程技術問題的工作能力,培養學生獨立思考問題、分析問題、解決問題的能力。
課程教學中的實踐性環節工程制圖、計算機繪圖、機械制造基礎、機械設計基礎、三維實體造型、數據庫基礎、機械檢測技術、機械制造技術、計算機輔助工藝設計、數控編程與仿真加工、CAD應用軟件、液壓與氣動技術、CAD應用與開發等,所有課程均安排實驗及作業并多數在計算機房上課,采取邊講邊練習的方式。
畢業實訓(1)實訓的目的:以理論知識為依據,以掌握的機械CAD/CAM技術、三維造型與數控加工技術為工具,進行與本專業相關的生產實踐與實習;培養學生獨立分析與解決工程實際問題的能力;在實訓過程中,使學生掌握相應的技能,在實際工作崗位中得到鍛煉。以就業為中心,鼓勵自主選擇實習單位,由指導教師準備實訓題目及指導在外實訓。(2)實訓的效果:專業教學計劃要求的基本能力得到了相應的鍛煉;學生根據興趣所找的實訓單位與所選的多數題目與本專業相關,CAD技術應用(圖紙轉化繪圖、圖紙管理與圖庫、機械設計等)題目占47.33%、三維實體設計題目占5.33%、數控加工與應用題目占20.66%,其他題目占26.68%;學生在實訓單位的表現多數是較好的。
幾點思考
實訓分題方式結合就業聯系實訓單位,畢業實訓的題目較分散。按名單學號順序對學生進行分組,各組中的題目也較分散。因此,我們對03級學生進行了相對集中的管理與指導。
論文從論文質量上看,有與實訓內容不附及“克隆”的現象。可考慮改為“實訓總結”,取消外文翻譯。論文與實際相差太大,談實際的內容應該多些,改為“實訓總結”可以做到這一點。對論文頁數的要求也不應太多,10頁左右即可。
實訓指導因為題目分散,導致實訓單位的題目不能使學生得到系統訓練,因此可要求指導教師有針對性地增加相應的內容。
實訓與就業的關系以就業為主,要處理好實訓與就業的關系,應盡可能地使學生在實際崗位上得到系統訓練。
能力培養實訓集中反映出學生的設計能力與加工基本知識的欠缺。對土建圖應有適當的要求。要培養學生良好的職業道德。
產學研合作教育的模式有多種,就“計算機輔助設計與制造”專業而言,進行現場實訓有一定的困難,理想的方式應該是CAD方向去設計院跟隨工程師學習畫圖,CAM方向去機械廠跟隨技術人員學習操作。如果能與某設計院、機械廠長期合作則比較理想。
教師的“雙師型”素質應鼓勵教師參加科研或技術服務,參加畢業實訓指導,廣泛地接觸社會,接觸生產實際,了解社會對專業的需求,及時調整專業方向及教學內容,充分發揮校內實訓基地的作用,使教學內容緊密地聯系生產實際。
以加強科研與技術服務推動教學內容的改革,使之服務于生產實際,可使培養的學生就業后“上手快”,實現教學內容與市場需求的“零距離”,這樣的專業改革才能有生命力。我院自03級后實行的學分制給學生的學習提供了一定的自主性,體現了專業分方向教學的優越性。
[關鍵詞]鉗工;實訓方法;操作技能
[DOI]10.13939/ki.zgsc.2015.15.148
1 確立學習目標,激發學習興趣
首先要讓學生確立學習目標,激發實際操作練習興趣。一方面,學校實行“雙證”制度。即技術等級證和畢業證。畢業證、技術等級證書是學生畢業、就業的必要條件,也就是說在同一批畢業的學生,如果取得技術等級證會優先就業,如果即取得技術等級證又在校級技能大賽、省級技能大賽或國家級技能大賽取得成績的,學校會更優先向好的用人單位去積極推薦就業,近幾年我校已有多例證明。另一方面,我國目前正處在一個前所未有的發展階段,工業上緊缺大量熟練的技術工人。作為職業學校學生,練好專業技能,既是其區別于普通學校學生的特征,也是對其今后的就業有著不可代替的重要意義。所以,在鉗工教學時,我并不是一開始就把學生帶到鉗工實訓車間開始講解,而是先開一個動員會,強調上述觀點,使學生認識到鉗工技能的重要性,真正在內心覺得有必要學好練好鉗工技能。
2 講清實訓練習要求,學生做到心中有數
學生僅知道了“為什么學”還不夠,還要清楚“我要學和學什么”。教師不僅要求學生要有掌握鉗工技能的愿望,還要讓學生對總體實訓的內容,各階段必須要掌握的技能要求和掌握程度制定一個目標。做到心中有數,知道自己在何時應該達到什么樣的技能水平。適時制定出每個訓練階段計劃,對比找出自己技能的不足之處,進一步提升自己的實際操作技能水平。有了目標、計劃和時間意識這個壓力,訓練就會有一種緊迫感,壓力變動力后,效果就會很理想。
在開始練習前,先展示歷屆干得好的工件給同學們看,從工件的形狀、尺寸公差、形位公差、配合精度、加工的方法與過程、加工工時幾方面給學生進行現場分析講解,先讓學生初步對他們要應練習的鉗工技能有個總體了解,然后把從開始實訓到參加技能考試之間的時間進行分配,指出在每個時間階段內要掌握的技能程度。比如第一周的課是鋸割練習,學生要做到基本掌握正確的鋸割方法,保證鋸割尺寸誤差小于正負一個毫米,鋸縫與基準面垂直度誤差小于正負一個毫米。第二周鋸割練習要控制尺寸誤差小于正負半個毫米,并向學生指出,如果鋸割尺寸誤差不能控制在公差要求之內,過小導致工件報廢,過大則增加銼削工作量和勞動時間及體力消耗,對工件精度控制有直接影響。學生明確了每個階段的學習目標后,練習起來的時間觀念、目的性、緊迫感就會增強,效果顯而易見。
3 強化單項基本功操作技能訓練,打牢堅實基礎
單項基本功技能操作訓練就像建造樓房的地基,是否堅實牢固將直接影響大樓的高度,是構成鉗工技能的基礎動作。這些動作練習起來相對比較簡單,容易掌握。通過老師的示范、動作要領的講解,使學生從簡單機械的模仿,逐步過渡到地熟練掌握。在這個過程中,學生會出現較多地怪癖、僵硬的多余動作。如果老師不能及時發現糾正,一旦養成不良習慣就難以糾正。因此,在學生開始練習時,老師要及時巡視,多注意觀察學生操作姿勢動作的正確性,及時糾正指出不正確的姿勢動作。當學生能初步掌握基本操作技能后,隨著練習的深入,動作的連貫、協調一致了,教師才能讓學生自行練習。并要求學生做好自檢、互檢,老師隨時抽檢,以敦促學生認真練習、自覺練習,不偷懶,打好堅實的基本功基礎,為鉗工技能形成做好準備。
鉗工的基本操作技能主要包括:劃線、鋸割、銼削、鏨削、鉆孔、擴孔、锪孔、鉸孔、攻絲、套絲等。其中的鋸割和銼削又是重中之重,這些操作技能要在生產實習過程當中通過大量的單項、和綜合練習后才能掌握。以鋸割來說,許多學生剛開始并不是太重視技術要求,憑著一股子沖勁,一口氣鋸下來,鋸條頓了不說,一會兒就累的胳膊困、手發酸,鋸縫歪歪扭扭。而正確的鋸割動作,從工件劃線、裝夾,鋸條的安裝,起鋸的方法,鋸弓的握法,恰當的站立位置,身體與上肢的運動配合,用力的大小與速度,眼睛的注視部位等都有著密切關系。掌握正確的動作,可以使操作者節省很多體力,才能進行長時間的練習。剛開始學生要對這些要求進行反復練習,逐步加強動作協調性,形成良好的操作習慣,并且隨著大量的練習,逐漸提高鋸割的精度,減少為下道銼削加工所留的余量。如鋸割后的切削余量大約達到0.2mm,這樣才算打牢了鋸割的技能基礎。再比如銼削加工時,學生對銼刀的握法、站立位置與姿勢動作的協調性、銼削時兩手的用力、銼削方法等幾方面的掌握也都需要大量的反復練習。銼刀是否端平,是銼平的關鍵,更需要用心去認真仔細體會,通過反復觀察銼刀的運行軌跡、反復正確檢測工件平面度、垂直度等、反復糾正調整前后兩手用力情況,并加上自己一定能銼平的意識后,通過一段時間的正確反復系統練習后才能端平銼刀,銼出平面。學生對自己姿勢是否正確往往會“當局者迷”,通常都要安排最少兩人一組,互相檢查。有條件可采用攝像后再回放的教學方法會更好。當隨手端起銼刀進行銼削就能達到基本水平后,才能進行更高層的組合或綜合銼削練習。
4 訓練感覺技能,提高應變能力
感覺技能是指與感覺器官敏銳程度有關的技能,不同專業有其特殊的感官要求。如汽車修理工能憑聽覺判斷發動機工作是否正常;焊工能通過聽焊接時焊條燃燒聲音和看到的運條軌跡就能判斷出焊縫的好壞。在鉗工實訓中,僅掌握基本操作技能還不夠。鉗工的操作主要用手工來完成,培養出一定手感非常重要。感覺是否正確與能力的強弱直接影響加工工件的質量和速度,體現了學生的技能水平。對初級技工考核而言,加工的尺寸精度通常也要控制在絲米。學生要對自己的下手有一定控制能力。以銼削為例,學生需要了解當自己分別采用大板銼、中銼與細銼、油光銼時,每次銼削的銼削量的大概值,以免下手不分輕重,開始尺寸超出,忍不住用力連銼幾下,就把工件尺寸銼小了。這就要求學生多銼、多測,多思考,多觀察、多總結,通過科學訓練,循序漸進,逐步培養出一定的感覺技能。一般情況下,熟練的學生鋸割后留下約0.2mm的余量,使用(10~12寸)大板銼連銼十次左右,將余量減少到0.1mm左右,然后使用中銼(6~8寸)再銼削十余次,余量控制在0.05mm左右,最后用細銼和油光銼修整,達到尺寸、技術要求。
5 注重綜合課題訓練,全面提高實際操作水平
學生能熟練地掌握單項技能操作后,就要有計劃地把各種單項操作技能有機地結合在一起,進行綜合訓練,培養學生的綜合操作技能,這是鉗工實訓的又一個重要階段。教師應根據實訓的內容和要求,制定出有一定針對性的訓練課題。這種訓練應即能引起學生的學習興趣和注意力又能提高學生的綜合加工水平,促進學生技能迅速提高,做到熟能生巧。如鉗工技能訓練中多數都要制作的一個扁嘴方榔頭,包括的練習項目很全面(劃線、鋸、銼、鏨、鉆、擴、锪、攻絲)就是出于這樣的考慮。對于技能考核的要求,鉗工的針對性練習課題很多,如“凹凸T形配”、“單角配”、“方孔配”、“八卦配”等。每個課題都包括:劃線、鋸削、銼削、鉆孔、擴孔、锪孔、鉸孔、攻絲等基本操作,很全面。
1.理論知識沒有形成系統。主要有兩個方面:一是先修課程的理論知識沒有跟《機械設計基礎》聯系起來。《機械設計基礎》的課程學習,要綜合運用到《工程材料》、《工程制圖》、《工程力學》、《互換性與技術測量》及《機械原理》等課程的知識,由于這些課程學習時是分開單獨學習的,學生在獨立進行設計計算時,往往無法運用這些知識,比如不能運用力學知識去校核齒輪、軸及軸承等零件的強度;不能運用互換性原理中的公差知識去設計軸孔配合公差;不能運用工程材料的知識選擇零件材料等。二是本課程內各章節知識沒有形成有機整體。由于各章節基本上是以機器中不同類型的機構來進行劃分的,學生在碰到多機構組合的裝置時,往往不知道如何進行設計,比如不知道軸承設計的輸入參數應該從軸的設計結果中獲取。
2.缺乏查閱資料解決問題的能力。查閱資料解決問題是進行機械設計必備的技能之一。在實際教學過程中,由于教材一般不會強調這方面的知識,學生在這方面的能力相對匱乏。比如在查閱機械設計資料時,遇到圖表不能根據橫縱坐標查到所需的參數,或者遇到表格不知道表頭所指代的參數,遇到新的問題不知道從目錄中找到參考資料的位置等。
3.缺乏思考、生搬硬套。學生在進行設計計算時,生搬硬套比較多,機械地套用公式,或者完全按照例題參數進行設計,不考慮自己的設計任務與現有方案的差異,缺乏獨立的思考。比如在進行帶傳動設計時,未直接給出轉速(需要用其他參數計算得出),有的學生直接將例題中的轉速帶入計算。甚至有些學生直接照抄別人的設計結果,數據計算和結構設計都相同。
4.對設計參數缺乏宏觀把握。對設計參數缺乏宏觀把握主要表現在課程設計的過程中。由于學生缺乏工程經驗,對所設計的機構沒有在大腦中形成一個宏觀的概念,對其尺寸和參數也沒有感性的認識,因此在設計出現明顯不合理,甚至錯誤時,不能及時發現,直到設計后期,甚至繪圖時才發現問題,已經沒有足夠的時間修改,影響設計成績。比如在設計減速器時傳動比分配不合理,導致制圖時發現結構比例不協調等。
5.制圖能力弱。制圖能力弱同樣是主要表現在課程設計的過程中,課程設計的最后都要求學生把自己設計的裝置按照國家標準要求的工程制圖樣式表達出來,在這一過程中出現了很多問題。主要是因為學生對工程制圖的標準掌握不夠,比如標題欄格式、零件簡化畫法、螺紋的繪制、殼體相貫線的繪制等經常出現錯誤。綜合上述問題分析可以看出,學生在創造能力及設計思維上相對較弱,實際上通過平時作業和操作實踐,學生基本都能完全掌握單一零件的設計,比如設計帶傳動、設計齒輪機構、軸的結構設計等,但卻在需要整合運用這些知識技能時出現了問題。這實際上就是因為心智技能的匱乏,因此,培養心智技能是提高學生機械設計能力的關鍵。
二、心智技能培養在《機械設計基礎》教學中的應用
1.機械設計心智技能形成分析。根據馮忠良教授的研究,心智技能的形成是階段性的,其過程分為原型定向、原型操作和原型內化三個階段。原型定向階段以理論知識傳授為主,讓主體掌握技能操作的原理;原型操作階段通過實踐讓主體熟練掌握操作技能,為原型內化奠定基礎;原型內化階段在主體大腦中形成內化的思維模式,使主體能夠靈活運用操作技能解決實際問題。根據上述理論,結合《機械設計基礎》教學的實際情況,機械設計心智技能的形成階段如圖1所示。機械設計心智技能的形成分為三個階段:掌握基本理論、熟悉常用設計和綜合設計計算三個階段。在整個學期的教學過程整體上按照三個階段進行劃分,同時每個章節的教學同樣按照三個階段進行,甚至具體到每次課都盡可能遵循心智技能形成的過程進行,如此不斷反復強化,才能提高心智技能。在整個學期的教學過程中,掌握基本理論、熟悉常用設計和綜合設計計算三個階段的主要教學內容是:(1)講授常用機構和通用零部件的工作原理、設計、應用等知識;(2)講授常用機構和通用零部件的設計步驟,通過課內實訓,大作業等方式加以鞏固;(3)指導學生綜合運用所學知識,獨立進行機構設計,總結設計中出現的問題,形成經驗反饋。而在具體某個機構或零件設計的教學過程中也應遵循三階段原則,教師首先講授機構或零件的工作原理。然后按照設計步驟讓學生動手練習,在此過程中不斷發現和改正出現的問題,再通過針對性布置大作業及課內實訓進行鞏固。最后提出一些設計案例,組織學生進行分組討論,培養獨立設計的能力。
2.教學內容及教學模式。在前述理論研究的基礎上,《機械設計基礎》的教學內容分為理論教學內容、實訓教學內容和討論教學內容。其中,理論教學內容針對機械制造專業學生必須具有通用零部件和常用機構的初步分析能力和設計能力而設置,對教材中的內容進行簡化,重點講授平面連桿機構、凸輪機構、帶傳動、齒輪傳動、滾動軸承、軸、減速器等內容。實訓教學內容與理論教學的重點相呼應,包括平面運動簡圖的測繪、機構的結構及特性分析、漸開線直齒圓柱齒輪參數的測定、軸系結構設計、機械傳動裝置的拆除和結構分析、機械創新設計。討論教學內容則針對常用機構和零件的設計中存在不確定性的部分,例如平面連桿機構、凸輪機構、帶傳動、齒輪傳動、軸等,這些機構或零件的設計往往需要學生在一定范圍內去選取參數,經常會讓學生不知如何進行,因此進行討論和總結是有必要的。
三、小結
關鍵詞: 尺寸鏈理論;工藝尺寸鏈;裝配尺寸鏈;機械制造工藝學
中圖分類號:TH16 G42 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2012)22-0263-020 引言
尺寸鏈理論是高職機械類專業學生必須掌握的重要理論之一,它對機械加工工藝規程和裝配工藝規程的編制、機械產品設計工作具有重要的指導意義,是機械設計與制造專業畢業生專業素質的重要組成部分,也是《機械制造工藝學》課程的重點和難點。近年來招收的三年制高職學生文化素質相對有所降低,感性知識少、理解力亦欠缺,若要在有限的教學課時內系統掌握尺寸鏈理論確實有一定難度。下面筆者就把多年探索和實踐總結的關于尺寸鏈理論的教學經驗作一簡單闡釋。
1 對尺寸鏈理論分兩個階段講解
機械加工工藝尺寸鏈在學習第一板塊機械加工工藝規程的制訂時先行介紹,裝配尺寸鏈放到學期末學習第四板塊裝配工藝基礎時講解。教學第一階段計劃安排10課時,在第二階段裝配尺寸鏈講解計劃安排8課時。這樣安排主要有兩個好處:其一,在人才培養方案中本學期中間(大約第12周左右)給學生安排有為期兩周的裝配實習,這樣,在學習裝配尺寸鏈之前,學生對裝配方面的知識除了從多媒體課堂看到的圖片、視頻以外還有了初步的感性認識,有助于提高學習效率。其二,到了期末,由于學生對《機械制造工藝學》中的工藝理論有了比較全面認識,此時在回顧、對比和總結機械加工工藝尺寸鏈的基礎上進一步講解裝配尺寸鏈會起到融會貫通、事半功倍的教學效果。
2 在教學第一階段,以機械加工工藝尺寸鏈中的線性尺寸鏈為重點
講解這一部分內容時,應注意以下幾個問題。
2.1 尺寸鏈組成中關于“封閉環”的概念,盡管可以用機械加工過程中“自然形成、間接保證”八個字準確概括,但是要讓學生真正完全理解其含義還需要一個過程。這是建立工藝尺寸鏈的難點,通過大量實例進行實訓才能掌握。
2.2 關于尺寸鏈的特性。只強調封閉性和順序性,而對比較復雜的各組成環影響封閉環大小變化的傳遞系數問題暫不討論,降低難度,以便于掌握。
2.3 建立工藝尺寸鏈是學習機械加工工藝尺寸鏈理論的重點和難點,教學過程中應該安排2~4課時的習題課,列舉大量機械加工實例讓學生深刻理解組成尺寸鏈的各種環的概念,了解尺寸鏈的特性,親自動手繪制尺寸鏈圖,系統地掌握建立工藝尺寸鏈的方法和步驟。初學者最常見的錯誤是尺寸鏈圖畫對了,但找錯了封閉環,造成尺寸鏈計算失敗。教師應該及時提醒學生注意這個問題。
2.4 目前計算線性尺寸鏈方法主要有極值法和概率法兩種,前者簡單、實用,應該詳細介紹,后者相對復雜,可將其分散到第二階段裝配尺寸鏈學習過程中進行。另外,授課時給學生補充講解工廠里常用的豎式法(表格化的極值法),這種方法計算、調整方便,非常實用。
2.5 精簡極值法計算公式。工藝尺寸鏈理論用于確定工序尺寸及其公差(上偏差和下偏差)三個數值。從理論上講,借助三個一元一次方程就可以解決問題。在實際教學過程中,筆者建議學生只記住四個公式,即①封閉環的基本尺寸等于所有增環基本尺寸之和減去所有減環的基本尺寸之和;②封閉環的上偏差等于所有增環的上偏差之和減去所有減環的下偏差之和;③封閉環的下偏差等于所有增環的下偏差之和減去所有減環的上偏差之和;④封閉環的公差等于所有組成環的公差之和。選擇其中任意兩個公式便可完成極值法的全部尺寸鏈計算。
2.6 講解例題和討論習題注意由簡到繁。建議按照步驟進行:各種工藝基準和設計基準不重合情況下工藝尺寸鏈的解算“假廢品”問題極值法的表格形式計算方法(豎式法)工序尺寸的公差調整與分配方法形位公差環對尺寸鏈的影響規律尺寸鏈理論綜合應用平面尺寸鏈的解算工序尺寸圖解法。
3 關于裝配尺寸鏈理論講解應注意的問題
3.1 由于裝配尺寸鏈的封閉環通常都是產品裝配精度或部件、組件的裝配精度,不用查找,因此,從建立裝配尺寸鏈的過程來看相對于建立工藝尺寸鏈要容易一些。解算裝配尺寸鏈的真正難點在大數互換裝配法、修配裝配法和固定調整裝配法這三種方法。
3.2 互換裝配法中,完全互換裝配法的尺寸鏈解算和前面介紹過的工藝尺寸鏈極值法基本一樣,不再贅述。分組裝配法可以不應用尺寸鏈理論;只有大數互換裝配法由于需要應用概率統計理論,公式多,計算相對復雜,講解到利用“尺寸相依法”確定工序尺寸及其公差時,應適當放慢速度,力求詳細、透徹。
3.3 應該注意和強調的是修配裝配法和調整裝配法都是主要通過改變某一個被稱作補償環的組成環(修配環或調整環)的大小來調控整個裝配尺寸鏈的,而互換裝配法一般只利用調整分配各組成環的公差大小及其分布位置來滿足裝配精度要求,二者有著本質的區別。修配裝配法解算尺寸鏈時,判別修配環(補償環)變化引起封閉環“越修越小”還是“越修越大”或者二者兼而有之是解決問題的關鍵,不同的判斷導致引用不同的計算公式,結果也會不同,因而對學生來講有一定的難度;固定調整裝配法解算尺寸鏈時,調整環(補償環)的“補償量”、 “補償能力”和“分組數”這三個概念比較抽象,需要正確認識和理解,尺寸鏈的解算相對復雜。
3.4 角度尺寸鏈在裝配尺寸鏈中雖然占有一定的比重,但是經過角度轉換和線性化處理之后的角度尺寸鏈也類同與前面講過的線性尺寸鏈,可以代入上述四個公式進行計算。因此,在教學過程中僅作一般性介紹即可。
3.5 一種產品究竟采用何種裝配方法來保證裝配精度,通常在設計階段就應確定。因為只有在裝配方法確定后,才能通過尺寸鏈的解算合理地確定各個零部件在加工和裝配過程中的技術要求。由此可以看出,根據封閉環的公差要求(裝配精度)、產品或部件的結構特點(組成環環數)、生產類型及具體生產條件選擇恰當的裝配方法非常重要,要求學生掌握選擇要領。
3.6 在第二階段裝配尺寸鏈講解結束前,安排總結、竄講機械加工工藝尺寸鏈和裝配尺寸鏈的系統知識,并找出其內在聯系和異同之處,使學生對尺寸鏈理論的認識水平有一個綜合的提高。
4 機械類專業課程改革后的尺寸鏈理論
近年來,隨著教育教學改革的進一步深入,一些高職院校不再開設《機械制造工藝學》這門課程,但是尺寸鏈理論依然保留在新編的系列教材《機械基礎》、《機械制造基礎》、《機械加工技術》、《機械加工工藝方案設計與實施》等之中,并且增添了計算機輔助建立和計算工藝尺寸鏈的內容。目前各院校使用的《公差配合與技術測量》教材也涉及尺寸鏈理論。課程改革以后,總體來看各種教材留給尺寸鏈理論的理論課時愈加稀少。如何在有限的課時內把決定學生專業素質的重要理論不打折扣地傳授給學子們,對所有任課教師來講不能不說是一個很大的挑戰!
參考文獻:
[1]機械制造工藝學.王先達主編.北京:機械工業出版社,1995年.