范素香

摘要：探討了華北水利水電大學與英國提賽德大學合作辦學的“制造工藝課程設計”在實踐教學中出現(xiàn)的問題，針對存在的問題，提出了改革的措施。經(jīng)過兩屆學生三個班的教學實踐，學生的主動性得到了更好發(fā)揮，數(shù)字化設計水平得到了提高，達到了教學改革的目的。

關鍵詞：數(shù)字化設計;課程設計;制造工藝;教學改革

中圖分類號：G642

文獻標識碼：A

DOI： 10.15913/j.cnki.kjycx.2019.09.057

1 引言

華北水利水電大學從2013年起，與英國提賽德大學開展合作辦學，機械設計制造及其自動化專業(yè)開設三個班，目的是培養(yǎng)具有國際視野，掌握現(xiàn)代機械設計和制造的基本理論和方法，從事新型、機電液一體化產(chǎn)品的開發(fā)、試驗、研究的國際化復合型高等工程技術人才。課程設置是公共基礎課程和具有系統(tǒng)特色的專業(yè)課程，執(zhí)行中方教學大綱，由中方人員授課，制造工藝等10門課程由英方提供全部教學資源，主要包括教學人員、教材、教學大綱等，教學內(nèi)容和教學要求以英方的教學大綱為主。

2 存在的問題

2.1 課程理論基礎與課程設計的銜接問題

制造工藝課程設計是機械工程及自動化專業(yè)合作辦學（以下簡稱合作辦學專業(yè)）的學生在修完制造工藝，并且進行過金工實習和生產(chǎn)實習之后進行的一個教學環(huán)節(jié)。通過課程設計，使學生了解機械加工工藝規(guī)程和工序，能設計出某一工序的專用夾具，為日后走向工作崗位打下基礎。根據(jù)培養(yǎng)方案和教學大綱，制造工藝課程內(nèi)容主要是金屬材料的制造工藝，內(nèi)容分為傳統(tǒng)的材料成型方法，如制造、鍛造、焊接、軋制和先進的制造方法，如粉末冶金、特種制造技術、3D打印技術等兩大部分，對國內(nèi)的零件加工工藝規(guī)程和夾具的設計并不涉及。這就造成制造工藝的課程理論基礎與課程設計兩者之間的銜接問題。

2.2 學生課程設計缺乏主觀能動性

學生課程設計只是機械式模仿，缺乏主觀能動性，被動設計，不愿意動腦筋思考，更談不上創(chuàng)新性思維，學生抄襲現(xiàn)象嚴重，為了防止抄襲，要求學生圖紙采用手繪說明書，手寫占用大量時間，效率低，修改困難，與企業(yè)和社會現(xiàn)實脫節(jié)，不使用以計算機為主的現(xiàn)代設計方法，不利于創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)。

2.3 采用一刀切的設計方法不利于學生潛能的發(fā)揮

學生層次不一，采用一刀切的設計方法不利于學生潛能的發(fā)揮。針對我校出現(xiàn)的這些情況，近兩年來，課程組以合作辦學專業(yè)3個自然班作為改革試點，大膽改革，進行了為期3年的實踐。

3 改革措施

3.1 完善理論知識

針對英方授課制造工藝理論課程與中方課程設計內(nèi)容的銜接問題，制造工藝增設20個學時，由中方授課，傳授有關機械加工工藝規(guī)程和夾具設計的理論知識。

3.2 因材施教，改革設計方法

每個學生都是獨立的個體，結(jié)合學生的興趣和個人的理論基礎和專業(yè)技能以及學習能力的差異，分為三維設計組、CAD二維設計組和手工設計組。

對三維設計組的要求：對于給定的被加工零件（二維圖和三維圖指導教師已給定）利用專用三維設計軟件Solidworks等完成所有機械零件的結(jié)構(gòu)設計，進入裝配環(huán)境完成夾具裝配，然后將三維轉(zhuǎn)化為二維工程圖，因為目前二維工程圖仍然是業(yè)內(nèi)主要的制造加工依據(jù)。三維設計組主要培養(yǎng)學生的設計能力和創(chuàng)新能力。

對CAD二維設計組的要求：熟練運用二維CAD軟件如AUTOCAD、CAXA等軟件繪制夾具裝配圖和零件圖，繪制要求符合國家制圖標準規(guī)范。在之前的課程中學生學過二維軟件，在本課程設計中要求學生以CAD軟件為工具完成夾具的設計，培養(yǎng)學生的設計能力。

手工設計組主要是為那些沒有數(shù)字化設計基礎又不愿意花費時間學習軟件的同學設置的，手工繪圖耗時長、效率低、不易修改，但是可以加深理解，防止抄襲。需要說明的是，雖然采用的設計手段不同，但教學大綱要求的知識點和能力點必須掌握。

3.3 過程控制，階段性成果

加強過程控制，不再一圖定終身。整個評價分為平時表現(xiàn)、零件的加工要求分析及毛坯確定、加工工藝規(guī)程、夾具方案設計、夾具圖紙繪制、設計計算說明書、答辯八部分，教師對課程設計的全過程給予指導和監(jiān)督，增強師生交流，避免抄襲現(xiàn)象。加強過程控制，分為以下幾個階段。

3.3.1 平時表現(xiàn)

平時表現(xiàn)分為學習態(tài)度和考勤情況。為解決課程設計期間學生考研、考雅思、找工作、補考對本課程設計的干擾，首先嚴格考勤制度，采用8h學習制，規(guī)定周一至周五上午08：00-12：00、下午02：30-06：30必須在設計教室做設計。其他時段和周六周日不做硬性要求，只要按進度完成課程設計即可。這樣既給出了課程設計時間，又給出了學生自主學習其他課程的時間。學生的態(tài)度在課程設計中起著關鍵的作用，在一定程度上決定著課程設計的質(zhì)量。教師要關注學生的考勤、紀律和學習態(tài)度，多和學生交流溝通和引導。

3.3.2 零件的加工要求和毛坯確定

對于給定的零件，學生要分析研究零件圖紙，進行工藝審查，明確加工要求，明確夾具設計是設計中哪一道工序。每年都有一兩個學生設計夾具不是任務書中指定的工序。學生需要根據(jù)零件計算出各個待加工表面的余量總和，繪制出毛坯圖。

3.3.3 制定零件加工工藝規(guī)程

要求學生根據(jù)制造工藝課程選擇定位基準面，進行加工方法比較，確定各加工面適宜采用的加工方法，確定最佳加工方案，制定零件加工工藝路線并填寫工藝過程卡片和工序卡片，培養(yǎng)學生合理選用加工方法、機床、刀具的能力，初步具有設計工藝規(guī)程的綜合能力。

3.3.4 方案設計階段

夾具方案設計非常重要，決定了夾具設計的成敗，也決定了課程設計的質(zhì)量。所設計的夾具不但機構(gòu)要合理，結(jié)構(gòu)也應當合理，否則無法正常工作。學生要確定夾具結(jié)構(gòu)形式，確定工件合理定位方案和夾緊力，合理選擇和設置定位元件和夾緊方案，確定對刀塊、鉆模、鏜套等對刀引導元件。指導教師要嚴格把關。

3.3.5 夾具圖紙繪制階段

在設計方法上雖然分為三維設計組、CAD二維設計組和手工設計組三個組，但無論是手工繪圖、CAD二維出圖還是三維模型轉(zhuǎn)化為二維工程圖，對最后出圖的要求卻是相同的。裝配圖繪制要求符合國家制圖標準規(guī)范，標題欄及明細欄按國家標準規(guī)定，夾具裝配圖上需要標注輪廓尺寸（外形的長、寬、高）、配合尺寸、與加工精度有關的尺寸等。

3.3.6 設計計算說明書

設計計算說明書是整個課程設計的重要組成部分，也是審核設計合理與否的重要技術文件，鍛煉學生的寫作能力、總結(jié)能力。為畢業(yè)設計做準備，說明書的排版格式按照華北水利大學機械學院畢業(yè)設計（論文）格式的統(tǒng)一規(guī)定。為了避免出現(xiàn)學術不端情況，要求設計計算重復率不超過30%。

3.3.7 答辯

給定學生5 min左右時間進行成果闡述，老師根據(jù)設計計算說明書、圖紙、規(guī)程卡提出問題，學生回答，從而確定學生對內(nèi)容的掌握程度，并確定學生是否抄襲。在各個階段都有成果要求，指導老師要審查每個學生的各階段性成果完成情況，作為課程設計成績很重要的一部分。

4 總結(jié)

本文針對本校機械設計制造及其自動化中英合作辦學專業(yè)的制造工藝課程設計的問題，提出改進措施，經(jīng)過兩屆學生的改革實踐，提高了課程設計質(zhì)量，取得了不錯的效果。通過課程設計，學生的設計能力、撰寫論文能力，運用數(shù)字化設計方法或手工繪制圖紙的能力得到了鍛煉，鍛煉了學院查閱和利用文獻、設計資料和手冊的能力。協(xié)調(diào)了課程設計和學生考研、出國、考雅思、補考、找工作等問題的矛盾。如果不顧學生需求，硬性要求學生全部時間用來做課程設計，學生易產(chǎn)生抵觸情緒，會影響學校和諧和課程設計的質(zhì)量。所以采取八小時工作制，除非進度落后需要“加班”，否則大部分學生都可以按進度完成。

強化過程控制，審核階段性成果，避免出現(xiàn)那種“課程設計不見人，最后一天交成果”的情況。經(jīng)過過程控制和檢查階段性成果，老師可以及時發(fā)現(xiàn)學生出現(xiàn)的問題，也徹底打破了“三人設計，全班抄襲”的現(xiàn)象。經(jīng)過此次課程設計改革，絕大部分同學的課程設計為獨立完成。分為三維設計組、CAD二維設計組和手工設計組三個組，學生可結(jié)合自己的知識基礎和愛好自主選擇設計手段，學生的潛力得到挖掘，積極性得到提高，專業(yè)興趣大大增強。

參考文獻：

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