機(jī)床夾具設(shè)計(jì)項(xiàng)目化教學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)施

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【摘要】《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》是高職教育機(jī)制類專業(yè)的核心課程之一，為適應(yīng)職業(yè)教育的特殊要求和高職學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，對(duì)該課程進(jìn)行項(xiàng)目化教學(xué)改革，設(shè)計(jì)開發(fā)為6個(gè)以典型零件為載體、以夾具設(shè)計(jì)任務(wù)為驅(qū)動(dòng)的教學(xué)項(xiàng)目。通過項(xiàng)目化教學(xué)方法學(xué)習(xí)的學(xué)生，夾具設(shè)計(jì)能力總體高于按傳統(tǒng)學(xué)科方式培養(yǎng)的學(xué)生，從而達(dá)到了“強(qiáng)化培養(yǎng)學(xué)生夾具設(shè)計(jì)能力”的預(yù)期目標(biāo)。

【關(guān)鍵詞】機(jī)床夾具設(shè)計(jì)；項(xiàng)目化教學(xué)法；職業(yè)教育

1《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》課程項(xiàng)目化教學(xué)改革的意義

《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》是高等職業(yè)教育機(jī)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(xué)科教育的章節(jié)體系來安排教學(xué)內(nèi)容、組織教學(xué)實(shí)施，既不符合職業(yè)教育的運(yùn)行規(guī)律，又日漸難以適應(yīng)高職學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)[1]。因此，進(jìn)行基于職業(yè)教育自身特征與要求的《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》課程改革就成為具有重要意義且應(yīng)盡快實(shí)施的緊迫任務(wù)。相較于普通高等教育，職業(yè)教育更加重視教學(xué)過程的實(shí)踐性，以強(qiáng)化學(xué)生職業(yè)能力的培養(yǎng)。當(dāng)前興起的項(xiàng)目化教學(xué)法，正是適應(yīng)職業(yè)教育特殊要求的一種行之有效的教學(xué)方法[2]。項(xiàng)目化教學(xué)的基本思想是將傳統(tǒng)專業(yè)課程原有的知識(shí)體系解構(gòu)并重建為若干新的教學(xué)項(xiàng)目，每一個(gè)教學(xué)項(xiàng)目都接近于生產(chǎn)實(shí)踐中的一項(xiàng)具體工作任務(wù)，需要學(xué)生在教師指導(dǎo)下去完成。一個(gè)“任務(wù)”中包含多個(gè)“子任務(wù)”，學(xué)生在完成這些“任務(wù)”及“子任務(wù)”的過程中，必然會(huì)遇到未曾接觸過的新問題，問題會(huì)促使學(xué)生主動(dòng)去學(xué)習(xí)、掌握新的知識(shí)并運(yùn)用這些新知識(shí)來解決問題[3]。當(dāng)學(xué)生解決了一系列問題最終完成任務(wù)時(shí)，也就學(xué)習(xí)掌握了若干相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)并培養(yǎng)成能夠在實(shí)踐中加以運(yùn)用的能力[4,5]。

2《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》項(xiàng)目化教學(xué)總體方案

順應(yīng)職業(yè)教育課程改革的形勢，對(duì)《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》課程進(jìn)行了全新的項(xiàng)目化教學(xué)改革、改革方案注重培養(yǎng)學(xué)生的夾具設(shè)計(jì)能力，將原課程體系解構(gòu)并重新開發(fā)為7個(gè)項(xiàng)目，見表1。項(xiàng)目1的設(shè)置，可使學(xué)生通過實(shí)際動(dòng)手拆裝來探究機(jī)床夾具的組成結(jié)構(gòu)、工作原理，為后續(xù)的設(shè)計(jì)項(xiàng)目奠定基礎(chǔ)。從項(xiàng)目2至項(xiàng)目7，每一個(gè)項(xiàng)目都是一個(gè)非常接近于生產(chǎn)實(shí)踐的專用夾具設(shè)計(jì)任務(wù)，這些項(xiàng)目并不僅僅是夾具設(shè)計(jì)流程的簡單重復(fù)，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(shè)計(jì)。原課程所有的基礎(chǔ)知識(shí)都被合理分散并包含在各個(gè)項(xiàng)目內(nèi)容中。因此，當(dāng)完成本課程的學(xué)習(xí)后，學(xué)生不僅可以學(xué)習(xí)相應(yīng)的知識(shí)內(nèi)容，而且強(qiáng)化了運(yùn)用所學(xué)知識(shí)完成專用夾具設(shè)計(jì)任務(wù)的能力。

3《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》項(xiàng)目化教學(xué)方案的實(shí)施

項(xiàng)目實(shí)施過程完全按照生產(chǎn)實(shí)踐中機(jī)床夾具設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行，以項(xiàng)目2為例說明。首先給學(xué)生發(fā)放設(shè)計(jì)任務(wù)書、零件圖、工藝卡片、工序卡片，引導(dǎo)學(xué)生分階段完成設(shè)計(jì)任務(wù)。第一階段子任務(wù)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(diǎn)及工序加工要求。第二階段是定位方案的設(shè)計(jì)，指導(dǎo)學(xué)生分析如何保證工序加工要求，并引出基準(zhǔn)、自由度、定位副等基本概念，然后在此基礎(chǔ)上選擇定位基準(zhǔn)。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的定位，需要對(duì)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(shí)常用的定位元件，才能合理的選擇定位元件。隨即引導(dǎo)學(xué)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(jì)算，介紹定位誤差的概念、計(jì)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(xué)生思考切削加工時(shí)如何能夠保證定位位置，由此導(dǎo)入下階段子任務(wù)：夾緊方案的設(shè)計(jì)。在此階段，通過學(xué)生對(duì)夾具夾緊裝置模型及實(shí)物的拆裝、討論，引導(dǎo)學(xué)生分析并總結(jié)夾緊裝置的組成、作用、與設(shè)計(jì)要求，掌握常見典型夾緊裝置的類型與結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上確定本設(shè)計(jì)任務(wù)中夾具的夾緊裝置。夾具應(yīng)與機(jī)床實(shí)現(xiàn)良好的連接，這需要設(shè)計(jì)連接方案。首先組織學(xué)生通過現(xiàn)場觀察，對(duì)夾具與機(jī)床的連接產(chǎn)生感性認(rèn)識(shí)，了解常見的連接元件及典型的連接方案；再組織學(xué)生討論本設(shè)計(jì)項(xiàng)目的連接方案。連接時(shí)會(huì)導(dǎo)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(shí)，還應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生思考并分析計(jì)算連接導(dǎo)致的夾具位置誤差。專用機(jī)床夾具的特點(diǎn)之一是一次對(duì)刀可以加工一批工件，所以完整的典型夾具應(yīng)包括對(duì)刀裝置。仍然通過夾具實(shí)物觀察、模型拆裝來使學(xué)生熟悉典型對(duì)刀裝置的構(gòu)成、作用，通過討論來理解對(duì)刀誤差的含義，確定本項(xiàng)目的對(duì)刀方案并計(jì)算對(duì)刀誤差。當(dāng)定位方案、夾緊裝置、連接方案、對(duì)刀方案都確定后，引導(dǎo)學(xué)生思考，夾具給工件加工帶來的總誤差，就是上述各個(gè)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(xiàng)目的夾具設(shè)計(jì)方案可行性。實(shí)際可使用的機(jī)床夾具應(yīng)當(dāng)是一個(gè)有機(jī)的整體，所以需要進(jìn)行夾具體的設(shè)計(jì)。與前相同，通過夾具實(shí)物觀察、模型拆裝來使學(xué)生理解對(duì)于夾具體的結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)的基本要求，并完成本項(xiàng)目的夾具體方案設(shè)計(jì)。這些方案確定后進(jìn)入繪圖階段，嚴(yán)格按照繪圖規(guī)范，要求學(xué)生繪制夾具裝配圖和非標(biāo)零件圖，并注意裝配圖上五類尺寸的標(biāo)注，最后還要求學(xué)生編寫夾具設(shè)計(jì)計(jì)算說明書和使用說明書。通過這個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施，使學(xué)生完成了一個(gè)完整的專用機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)過程，并在設(shè)計(jì)過程中掌握了相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)且培養(yǎng)了靈活運(yùn)用的能力。項(xiàng)目實(shí)施后，經(jīng)考核對(duì)比，項(xiàng)目化教學(xué)法培養(yǎng)學(xué)生的夾具設(shè)計(jì)能力在總體上明顯高于傳統(tǒng)教學(xué)方式培養(yǎng)的學(xué)生，從而達(dá)到了強(qiáng)化學(xué)生夾具設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)的目標(biāo)。

4結(jié)論

為適應(yīng)職業(yè)教育注重學(xué)生職業(yè)能力培養(yǎng)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)開發(fā)了基于項(xiàng)目化教學(xué)方法的《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》課程教學(xué)方案。課程內(nèi)容包括6個(gè)完整的典型零件專用夾具設(shè)計(jì)過程，并涵蓋原課程所有基礎(chǔ)知識(shí)內(nèi)容。每一個(gè)項(xiàng)目載體以代表性的典型零件為載體，以夾具設(shè)計(jì)任務(wù)為驅(qū)動(dòng)，激勵(lì)學(xué)生探索未知知識(shí)、完成挑戰(zhàn)性任務(wù)的決心。從實(shí)施效果看，達(dá)到了“培養(yǎng)專用機(jī)床夾具設(shè)計(jì)能力”的預(yù)期目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

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作者:李智 單位:陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院