技工院校机床夹具课程教学改革探析与实践
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摘 要：本文分析了目前技工院校机床夹具传统理论教学及考核中存在的弊端，针对技工教育的特点以及企业生产的实际要求，结合笔者多年的教学经验对该课程进行教学方法、教学课时、生产实践及过程考核等理实一体化教学改革的尝试。在教学改革中采用理论教学、夹具拆装、夹具设计、三维建模、生产实践相结合的方式，引入企业生产任务，以＂任务＂为主线，以学生为主体，引导学生根据加工工艺、加工工序来进行夹具设计、生产、组装及检验，充分调动了学生的学习主动性与兴趣，取得了较好的教学效果，达到了教学改革的目标。
关键词：机床夹具设计 加工工艺 教学改革 生产实践
技工院校是培养高技能人才的主阵地，高技能人才对推动区域经济社会发展及产业转型升级发挥着十分重要的作用。当前我国经济发展进入新常态，对各行各业的从业人员有了新要求，特别是机械加工行业，对数控、模具方面有了更高的人才要求，不仅需要会编程、操作，而且要求能进行简单零件夹具设计与制作。目前，许多职业院校及技工院校都开设了机床夹具专业课程，该课程综合性、理论性、实用性较强，但学校大多是以传统理论教学为主，使得学生缺乏实例分析，以及进行一般机床夹具设计、生产、试验的能力，这与用工企业对学生的技能与岗位要求相距较远。因此，进行机床夹具课程教学改革探讨显得极为迫切与必要。一、 传统理论教学的弊端
机床夹具这门专业课程包含机床夹具基础知识、工件的定位、工件的夹紧、夹具图的绘制、机床夹具的设计原理及方法、典型夹具设计实例等知识内容。该课程的课程设计定位是理论课，而且学时有限、授课内容繁杂，目前大多学校采用传统理论教学。学习该门课程的多为高级班（大专）二年级学生，之前已经历过车工、钳工、铣工的实训课程。他们对机床夹具的结构、夹紧原理、定位等有初步的认识，有一定的机床操作技能，同时也有CAD/CAM软件制图的基础，因此学生对亲自设计、生产、检验、装配机床夹具的学习欲望较强。刚开始学习时学生是有兴趣的，但是随着学习的深入，学生的学习积极性与兴趣便会随着知识难度的加大而消退。学生难以理解夹具的原理、结构与应用方面的专业理论知识，然后各种问题就出来了：学生出现迟到、早退、上课睡觉、讲话等不良现象，这就造成很大的教学管理难度，也难以实现人才培养目标。二、 调研机械制造类企业对夹具设计技能要求
笔者通过走访调研珠三角一带的机械企业，得知类似企业对数控、模具设计等岗位的要求是：学生能有机床夹具设计的基础知识，在岗前能了解常见定位元件及夹紧元件的作用、选用方法，能对简单零件进行定位方案设计；具备初步设计车、铣、钻等工序机床夹具的基本能力；能操作机床把设计的机床夹具生产并装配。
笔者根据企业的岗位要求，制定了机床夹具实训课程的培养目标：熟悉自由度、定位原则、夹紧力等概念；理解定位误差、夹具对定等应用；掌握定位分析、定位误差计算、简单零件车铣钻床工序夹具设计方法；能熟练操作机床进行夹具体的加工与检验装配。三、实施课程教学改革
由于机床夹具课程当前采用的是传统理论教學，各项知识点多以讲授为主，所以在进行机床夹具课程教学改革时，就需要对教学大纲、教学手段、教学内容、教学地点、生产实践等进行全面修订与改革。
1.全面修订《机床夹具教学大纲》
笔者根据对机械制造类企业进行的调研，形成了系统书面的《夹具设计与生产技能岗位要求》调研报告，并结合当前学校机床夹具教学大纲，进行教学大纲的全面修订。在保证完成教学目标的前提下，主要在优化教学内容、引入生产案例、压缩理论课时、增加实践课时、夹具设计技能目标等方面进行了全面修订。
2.增加生产实践教学内容
笔者在原来《机床夹具教学大纲》里增加了＂生产实践教学内容＂，而且在教学目标中重点体现出生产夹具的相关技能要求与课时分配等。生产实践教学内容主要是把学生设计出的机床夹具进行生产，通过车、铣、钳等生产加工夹具体，并进行检验与装配。
3.增加夹具拆装教学环节
根据新修订的机床夹具教学大纲，笔者在保证整体课时不变的情况下，增加了＂夹具拆装教学环节＂，并把夹具拆装的教学地点搬到实训室。例如，教师在讲解＂夹具结构与夹紧原理＂这一教学内容时，可以结合＂夹具拆装＂进行辅助讲解，把学校废旧的平口虎钳进行维修再利用，在指定一体化教室内组织学生进行拆装，让学生直接看到平口虎钳夹具的定位组件、机构及工件在其上的定位、夹紧的整个动作过程。通过拆装机床夹具，使学生能更加直观地弄清楚夹具体的结构和各部件作用，从平面思维上升至立体思维。
4.调整授课时间安排
以某技师学院为例，机床夹具为数控、模具专业高级班二年级第三或第四个学期的理论课程，周课时为6节/周，共54节（采用倒周授课）。在理论课阶段的机床夹具6节/周是穿插在其他理论课程的授课中，由于不能连贯授课，不利于让学生理解专业性强的夹具知识，不利于夹具图的绘制，不利于生产实践，也就不利于课程的改革实施。所以，把机床夹具的授课时间进行调整，把机床夹具6节/周穿插的授课时间安排调整至一天6节课连贯授课。
5.调整授课地点
机床夹具课程的所有知识都来自于现实的生活、生产实践中，并与现代机械工业密切联系。机床夹具传统理论授课地点都是在教室，而进行该课程教学改革就是根据需要把部分知识点的授课地点搬到学校机械实训室与车间。在实训车间教师让学生边观察边听讲，这样就可以用20分钟的时间高效解决需要40分钟甚至50分钟讲解的内容，并且让学生对车、铣、钻等机床夹具有了感性认识，最后再回到课堂上，引导学生对本课题的知识点做总结，以加深记忆理解。通过调整授课地点，既生动又直观，加深了学生对所学知识的理解，也有助于学生对机床夹具的灵活应用。
6.重新编排分配教学课时
笔者根据新修改的教学大纲重新编排教学课时，在总课时不变的前提下科学合理分配，删减部分专业理论讲授课时，增加专用夹具生产实践与参观实训室的课时，并与新修订教学大纲、教学内容相匹配。如在讲授＂工件的夹紧＂这一教学内容时，增加3个课时，带领学生参观钳工、车工实训室，并通过拆分虎钳、三爪卡盘来深入讲解。在进行专用夹具生产实践这一教学内容时增加16个课时来进行生产实践。
四、实施生产实践改革探索
在进行＂机床夹具＂教学改革过程中，最为关键的一环就是进行生产实践，这是安排在授课计划的最后两个教学内容里，引入企业生产任务，进行夹具设计生产实践，并进行装配检验。
1.引进企业生产任务制定夹具设计说明书
笔者根据学生的专业知识基础、技能基础，引入难易合适的企业生产任务，通过对该任务的讲解，把班级学生进行科学分组，根据手工制图、软件绘图、生产操作、沟通协调等技能高低进行合理搭配，引导每一组学生进行任务分析，教会学生查阅《机床夹具设计手册》，并协助学生根据生产任务制定夹具设计相关说明书。
2.根据加工工艺，确定装夹方案
进行该课程的学生都经过车、铣、钳工的实训，有机床生产加工基础。通过引进企业生产任务，组织学生对零件生产任务进行加工工艺分析，并科学合理制定加工工艺：选择合适的机床、选定刀具、确定加工工序等。最后，与学生共同讨论如何根据加工工艺来确定装夹方案，根据加工工序和装夹方案来设计机床夹具。
3.按工序进行夹具设计
根据最终确定的加工工序，根据粗、精加工工序进行零件的夹具设计。学生首先把夹具体的各项尺寸科学计算出来，接着确定夹具体的精度要求，然后采用手工绘图与电脑绘图相结合的方式，进行夹具图的绘制，最后通过CAD、UG或Pro/E等软件进行三维建模，把夹具实物图生动形象地表示出来。
4.生产实施
通过对每组学生的夹具设计图进行分析與论证，引导学生进行自检，并指导学生把符合要求的夹具设计图实施生产加工，并把生产的夹具体进行检验装配。通过生产夹具体来检验学生根据零件进行机床夹具设计实际运用能力的掌握情况。
5.过程考核
对学生的学习态度、学习积极性、表达能力、协调能力、查阅资料的能力、夹具方案设计、夹具图样绘制等进行考核，及时发现问题，及时指导解决学生的问题，并且对加工过程、夹具装配调试过程进行全面考核。
笔者针对机床夹具传统理论教学与考核的弊端，对机床夹具进行课程教学改革（理实一体教学，按知识点、技能点分配），全面修订教学大纲，从授课时间、课时分配、授课地点、授课方法等进行全面的改革。在实施过程中，由易到难、由教室到车间、由书本到夹具产品，学生学习兴趣和学习态度明显提高了许多，真正调动了学习的主动性，同时也培养了学生分析零件装夹方案、进行夹具设计和动手制作的能力，让学生初步具备了简单零件机床夹具设计的能力。通过改革，机床夹具不再以传统理论讲授教学、试卷考核为主，而是以学生积极参与、主动设计、过程考核为主，把理论性强、专业性高的夹具设计知识生产实践化，取得了良好效果，达到了教学改革目标。
参考文献：
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[4] 卢香利，李宏策.高职《机床夹具设计》课程教学及考核改革探讨[J].读与写，2016（3）.