屈長江

摘要：夾具是機械加工工藝系統(tǒng)中重要的組成部分，它既可以保證生產(chǎn)質(zhì)量的穩(wěn)定性，又可以提高生產(chǎn)效率。本文以某型號加工中心換刀臂專用夾具的設(shè)計為載體，通過設(shè)計不同的教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生分析定位原理、測量知識，并結(jié)合現(xiàn)場的實際情況，提出了解決辦法——設(shè)計專用夾具，論述了合理性及可行性等整個教學(xué)互動過程，使學(xué)生能夠在該項目的生產(chǎn)實踐中以小組學(xué)習(xí)的形式達到能夠獨立完成類似零件的夾具設(shè)計的教學(xué)目標(biāo)，提升學(xué)生發(fā)現(xiàn)和處理問題的能力及革新能力。

關(guān)鍵詞：學(xué)制技師；能力；小組學(xué)習(xí)；獨立

中圖分類號：G712 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）28-0251-02

一、依據(jù)技師課程教學(xué)目標(biāo)，選取真實工作任務(wù)設(shè)計學(xué)習(xí)任務(wù)

1.學(xué)習(xí)任務(wù)選取。（1）數(shù)控加工學(xué)制技師培養(yǎng)核心技能要求。從國家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及企業(yè)調(diào)研分析可知，數(shù)控加工學(xué)制技師班學(xué)生的核心技能包括數(shù)控加工工藝制定、工裝設(shè)計與制作、空間幾何精度測量等，其中工裝設(shè)計與制作核心技能涉及定位裝夾、檢測基準(zhǔn)、測量方法、誤差分析、元件選擇與制作、精度調(diào)整等多個方面。（2）夾具設(shè)計制作學(xué)習(xí)任務(wù)選取與分析。專用夾具的設(shè)計與制作主要針對應(yīng)用通用夾具難以完成加工任務(wù)的零件，對于支架類零件應(yīng)用較為廣泛，應(yīng)用專用夾具可以解決裝夾難的問題，提高裝夾剛性、裝夾效率、定位精度及精度穩(wěn)定性，快速檢測難以檢測的空間幾何精度。筆者在實際教學(xué)中針對《工裝設(shè)計與制作》課程目標(biāo)需要，選取企業(yè)真實的工作項目——某型號加工中心換刀臂加工中專用夾具設(shè)計制作項目為學(xué)習(xí)任務(wù)之一。

2.學(xué)習(xí)任務(wù)分析。（1）學(xué)習(xí)任務(wù)介紹。換刀臂的加工包含了數(shù)控加工難點中的幾乎所有方面，該零件如應(yīng)用平口鉗或壓板之類通用夾具給操作帶來了諸多不便。該類零件在技師階段難度適中，適合技師階段學(xué)習(xí)的提升，故此選用該零件作為技師一年級教學(xué)的一個初期課題。（2）學(xué)習(xí)任務(wù)難點分析。本零件屬于結(jié)構(gòu)剛性差、形狀不規(guī)則的異形零件。此類零件在加工中定位方法與外形規(guī)則的零件相比，有很大的差異。①這類零件在加工中容易產(chǎn)生變形，所以工序分開和選擇合適的夾緊力和夾緊位置很重要。②該類零件裝夾困難，通用或組合夾具很難滿足加工時零件定位的準(zhǔn)確性。③該類零件在加工時通常會由于零件結(jié)構(gòu)問題產(chǎn)生加工震動。④該零件的生產(chǎn)類型屬于批量生產(chǎn)，需要通過設(shè)計專用夾具滿足批量中定位裝夾快速準(zhǔn)確的要求。

二、在難點與問題的引領(lǐng)下，調(diào)動學(xué)生自主攻關(guān)完成任務(wù)

在充分分析“換刀臂”這個學(xué)習(xí)任務(wù)的重點和難點的基礎(chǔ)上，結(jié)合我校技師班的學(xué)生特點，筆者采用了行動導(dǎo)向的教學(xué)形式，調(diào)動了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，并取得了較好的教學(xué)效果。

1.課前學(xué)生狀況分析。技師班學(xué)生對數(shù)控加工發(fā)自內(nèi)心的喜歡，同時對自己能創(chuàng)造性的解決實際問題有著較強的好勝心。有專門的一體化教學(xué)場地——技師研修中心，配備一名車間負責(zé)人擔(dān)任輔講教師。課前，筆者對每名學(xué)生的技能基礎(chǔ)做了摸底考察，制作了個人基礎(chǔ)記錄單，此方法已被后續(xù)課堂組織教學(xué)所使用。

2.學(xué)生分小組分析工作任務(wù)。在該環(huán)節(jié)中，學(xué)生需要查閱大量技術(shù)資料學(xué)習(xí)任務(wù)中未知的技術(shù)知識，需要在小組內(nèi)討論并明確任務(wù)要點。（1）小組工作，成員獨立找尋難點，小組大腦風(fēng)暴集合要點。對于各式各樣的技術(shù)難題，很多時候，一個人是很難攻克的，這時候就需要與周圍的人共同討論或需要一個技術(shù)團隊共同去努力解決，所以以小組為單位的合作性學(xué)習(xí)在技師階段尤為重要。每個人都想實現(xiàn)自己的想法，正是因為人存在的這種潛在情懷，所以教師在設(shè)置教學(xué)環(huán)節(jié)中，一定要在關(guān)鍵教學(xué)點處盡可能的設(shè)置學(xué)生之間互相展示點評的機會。以本案為例，學(xué)生通過給出的圖紙及工藝單，在教師的組織下，各小組積極探討論證，對本零件形成了如下的工藝分析：零件到達本工序時外形輪廓尺寸及基準(zhǔn)面A、B、C已經(jīng)完成加工或進行了粗加工。換刀臂的加工誤差主要集中在以下幾個方面（見下圖）：①兩個Φ16H7mm孔的同軸度超差，且很難保證該孔與A基準(zhǔn)面的12±0.05mm尺寸公差。②兩個Φ16H7mm孔與Φ18H7mm孔的平行度和孔距超差，使得換刀時刀柄與主軸不同心，影響換刀的可靠性。③梯形凸起的中心與兩個Φ16H7mm孔中心的12±0.05mm的尺寸很難保證，且目前沒有可靠的檢測裝置。學(xué)生們在進行工藝分析時，在討論中不斷的延伸問題的深度與廣度，不僅對零件進行了工藝分析，闡述了在加工中產(chǎn)生誤差的可能性，還對由于加工不良可能對零件使用造成的危害進行了說明。例如：“可造成刀柄在夾刀位置時的位置不正，裝入主軸時，與主軸軸線存在角度偏差，易造成主軸錐孔的過早磨損。另外，裝刀過程中附加的外力使換刀臂壽命縮短?！边@些已經(jīng)超過了一個單純的加工者的思考范疇，而是從一個使用者或設(shè)計者的角度出發(fā)，去考慮加工不良對使用者的影響。這種負責(zé)任的態(tài)度正是通過同學(xué)間反復(fù)的探討，不斷的激發(fā)靈感的火花逐步培養(yǎng)出來的，是一種自覺發(fā)自內(nèi)心的認(rèn)識。這恰恰是教師“灌輸式”教育及學(xué)生被動接受所不能達到的教育效果。（2）各小組自行確立加工基準(zhǔn)。機械加工要奉行基準(zhǔn)先行的原則，所以在加工時第一件事就是確立零件的定位基準(zhǔn)。較之規(guī)則形狀的四平八穩(wěn)的定位基準(zhǔn)而言，異形件定位基準(zhǔn)的選擇就要復(fù)雜多了，因此教師首先拋出最簡單的基準(zhǔn)選擇方法和確立原則，然后布置給學(xué)生的任務(wù)就是分析零件的各型面作為定位基準(zhǔn)和加工基準(zhǔn)的可行性。這是一個跨度非常大的問題，看似簡單粗暴，但這是使學(xué)生能夠深入思考，給他們最大發(fā)揮空間和學(xué)習(xí)自由度的一個方法。

三、通過“舉三反一”的項目實施，實現(xiàn)“舉一反三”的教學(xué)效果

學(xué)生完成項目不是該項目的學(xué)習(xí)結(jié)束，因為學(xué)習(xí)的目的是為了勝任未來未知的工作，能完成該項目只能表明具備完成該任務(wù)的能力，當(dāng)條件改變了，面對同類型工作是否能有行之有效的方案還不能確定，因此在此基礎(chǔ)上需要引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)同類型工作的特點、原理、關(guān)鍵技術(shù)等，進一步需要給出其他同類型工作檢驗學(xué)員的適應(yīng)能力，這才完成了該項目的教學(xué)過程。

1.教師提供其他支架零件夾具設(shè)計項目，學(xué)生獨立制訂方案。在本項目教學(xué)中，技師學(xué)員完成夾具設(shè)計制作后，在設(shè)計加工中驗證是否滿足技術(shù)要求，并要求學(xué)生每人選取一個項目獨立設(shè)計夾具方案。

2.由部分學(xué)生擔(dān)任“技術(shù)專家”，逐一審核答辯各個方案。每名學(xué)生對立完成方案后，還不能對其他類型的夾具設(shè)計方案做深入學(xué)習(xí)，往往教學(xué)時間也不允許每個學(xué)生對每種類型零件的夾具設(shè)計做方案和學(xué)習(xí)，筆者采用“專家答辯”的方式實現(xiàn)全面深入的學(xué)習(xí)效果。通過“專家”答辯方式可以有效培養(yǎng)學(xué)生提出問題、分析問題的能力及應(yīng)變能力。要點如下：（1）教師組織答辯儀式，預(yù)先布置每名學(xué)生要對自己的方案做規(guī)定時間及規(guī)定內(nèi)容陳述，“專家”在規(guī)定時間內(nèi)提出限定數(shù)量的問題，被答辯人需作答，征得“專家”的一致同意。（2）“專家”由不固定的4名以上的學(xué)生組成，每名學(xué)生至少要做3次專家，答辯的方案必須有2個與本人的方案項目類型不同，并對被答辯學(xué)生的方案預(yù)先研讀。（3）在答辯過程中，教師只控制節(jié)奏和時間，不參與具體答辯內(nèi)容，最后做總結(jié)，同時要布置2名學(xué)生對典型問題及回答做記錄并在展板展示。

3.以工作頁為引導(dǎo)，激發(fā)和收斂學(xué)生思維的發(fā)散性，保證實現(xiàn)學(xué)習(xí)成果。工作頁是一體化教學(xué)中不可或缺的重要工具，它是引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的工具。教學(xué)中的工作頁要基于教學(xué)目標(biāo)出發(fā)，再根據(jù)教學(xué)現(xiàn)場的條件編寫。工作頁不僅可以輔助教師引導(dǎo)學(xué)生完成教學(xué)任務(wù)，還可以在學(xué)生的學(xué)習(xí)過程中起到激發(fā)學(xué)生發(fā)散思維，使設(shè)計具有多樣性和創(chuàng)新性，又能讓學(xué)生在其引導(dǎo)下使結(jié)果更具可行性和唯一性，保證學(xué)習(xí)成果。

筆者在《工裝設(shè)計與制作》教學(xué)實施中，始終按照行動導(dǎo)向的教學(xué)模式引導(dǎo)學(xué)生自主負責(zé)任的學(xué)習(xí)，通過項目實踐培養(yǎng)分析問題、發(fā)現(xiàn)問題及解決問題的能力，同時兼顧知識的系統(tǒng)性，有意識的提升小組合作、傾聽、結(jié)構(gòu)性思維、總結(jié)等非專業(yè)能力。筆者也從學(xué)習(xí)任務(wù)選取、教學(xué)活動組織、教學(xué)總結(jié)與拓展等方面得到了些許收獲。