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1、焊接夾具課程設(shè)計(jì)教學(xué)思考
摘要：課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)大學(xué)生工程設(shè)計(jì)思想和實(shí)踐能力的主要途徑。為適應(yīng)地方行業(yè)人才需求為背景，對(duì)焊接夾具課程設(shè)計(jì)現(xiàn)狀、存在的問(wèn)題和產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析，提出了一些教學(xué)改革建議和措施，以加強(qiáng)專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)與地方工程實(shí)際需求緊密結(jié)合。
關(guān)鍵詞：焊接夾具；課程設(shè)計(jì)；實(shí)踐教學(xué)
焊接在汽車(chē)制造過(guò)程中占重要地位，從車(chē)身到零部件的成形制造，電阻焊、CO2氣體保護(hù)焊、TIG/MIG焊、激光焊、摩擦焊、釬焊等多種焊接方法得到廣泛應(yīng)用。汽車(chē)制造焊接生產(chǎn)具有大批量、快速、高裝焊精度等特點(diǎn)，需要專(zhuān)門(mén)的焊裝夾具來(lái)對(duì)車(chē)身及零部件的相對(duì)位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位、快速夾緊固定與貼
2、合[1]，以保證良好的焊接精度和準(zhǔn)確度。因此作為汽車(chē)焊裝線(xiàn)上重要的工藝設(shè)備，焊接夾具的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造水平和周期直接影響整個(gè)焊接工藝水平、汽車(chē)生產(chǎn)能力和質(zhì)量[2]。由于我國(guó)汽車(chē)行業(yè)起步較晚，汽車(chē)焊接夾具技術(shù)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，在實(shí)際的設(shè)計(jì)制造、管理等方面存在較大的不足，突出表現(xiàn)在自動(dòng)化成程度低、不能全面的考慮實(shí)際使用過(guò)程中的種種約束和要求，這也使得國(guó)內(nèi)大型汽車(chē)生產(chǎn)公司的焊接夾具90%靠進(jìn)口，增加了設(shè)計(jì)和加工成本[3]。因此如何調(diào)高焊接夾具設(shè)計(jì)水平，培養(yǎng)懂設(shè)計(jì)、熟悉焊接工藝、通曉一般生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)管理的高素質(zhì)復(fù)合技能型人才成為高校的焊接專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)需要解決的問(wèn)題。隨著本地汽車(chē)制造業(yè)的快速發(fā)展，我校每年焊接
3、專(zhuān)業(yè)有65%左右的畢業(yè)生在汽車(chē)企業(yè)工作，焊接夾具設(shè)計(jì)、制造與管理將是這些學(xué)生要面對(duì)的重要工作之一。然而據(jù)調(diào)查，目前在重慶汽車(chē)企業(yè)從事焊接夾具設(shè)計(jì)的主要是機(jī)電、機(jī)械自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，焊接專(zhuān)業(yè)畢業(yè)學(xué)生不超過(guò)20%。對(duì)此，為突出當(dāng)前我校立足地方，與地方行業(yè)服務(wù)的辦學(xué)特色與方向，增加焊接專(zhuān)業(yè)學(xué)生就業(yè)面，本文以焊接夾具課程設(shè)計(jì)為例，對(duì)如何適應(yīng)地方大工程行業(yè)背景的需要，培養(yǎng)地方性、應(yīng)用創(chuàng)新型和工程化結(jié)合的人才，進(jìn)行了思考。
一"焊接夾具";課程設(shè)計(jì)現(xiàn)狀分析
（一）"焊接夾具";課程設(shè)計(jì)要求
課程設(shè)計(jì)安排在本科教學(xué)第七學(xué)期末執(zhí)行，時(shí)間為四周，設(shè)計(jì)題目由老師自定，內(nèi)容涉及壓
4、力容器、管道連接、鋼架等結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的產(chǎn)品或構(gòu)件的焊接夾具設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過(guò)程中，指導(dǎo)教師的任務(wù)是對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)、檢查，以及結(jié)束后根據(jù)學(xué)生的表現(xiàn)和完成任務(wù)的質(zhì)量給予綜合評(píng)定。學(xué)生需要理解老師的給出的設(shè)計(jì)要求，并根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選用合適的焊接方法和焊接工藝，在此基礎(chǔ)上查閱資料完成包括夾具裝配圖、零件圖在內(nèi)的共計(jì)2張零號(hào)圖紙工作量的設(shè)計(jì)圖，編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1份。
（二）目前存在的問(wèn)題及原因分析
焊接夾具課程設(shè)計(jì)雖然對(duì)大多數(shù)學(xué)生在一定程度上起到了一定的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)效果，但從整體完成情況看并不理想。存在如下問(wèn)題：
1.與地方行業(yè)背景發(fā)展聯(lián)系不緊密，"多年一題";
5、
設(shè)計(jì)內(nèi)容陳舊、單一，題目覆蓋的知識(shí)面過(guò)窄，綜合度低，體現(xiàn)在學(xué)生采用的焊接方法基本是手工電弧焊和少量氣體保護(hù)焊，面很窄，設(shè)計(jì)的夾具基本為手動(dòng)裝夾操作，適應(yīng)性不強(qiáng)，與國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及工程實(shí)際脫節(jié)；設(shè)計(jì)任務(wù)對(duì)汽車(chē)領(lǐng)域的夾具很少涉及，與地方行業(yè)背景發(fā)展、與將來(lái)的從事的工作聯(lián)系不緊密，不能滿(mǎn)足汽車(chē)行業(yè)夾具設(shè)計(jì)需求。
2.學(xué)生基本技能不全面，綜合運(yùn)用能力不足
學(xué)生已修完基礎(chǔ)課程，但在實(shí)際訓(xùn)練時(shí)對(duì)所設(shè)計(jì)的零部件不知道如何選材，85%學(xué)生在材料一欄中寫(xiě)得最多的就是Q235，或者鑄鐵；不考慮所設(shè)計(jì)零件的結(jié)構(gòu)合理性和加工工藝性，在學(xué)生眼中，鑄造和焊接是萬(wàn)能的夾具零部件加工方
6、法；弄不清楚零件設(shè)計(jì)過(guò)程中公差配合、粗糙度等級(jí)、行位公差要求，不知道零件使用還需要一定的熱處理要求，設(shè)計(jì)更是缺乏工廠觀點(diǎn)和工程設(shè)計(jì)規(guī)范指導(dǎo)[4]。引起"焊接夾具";課程設(shè)計(jì)出現(xiàn)上述問(wèn)題的原因如下：
1.課程體系設(shè)置問(wèn)題
汽車(chē)焊接夾具設(shè)計(jì)是一門(mén)經(jīng)驗(yàn)性和理論性都很強(qiáng)的綜合性技術(shù)，涉及到材料、機(jī)械設(shè)計(jì)、金屬加工工藝、單片機(jī)/PLC和自動(dòng)控制原理，以及一些軟件的使用。理論上學(xué)生應(yīng)該先修完相關(guān)的基礎(chǔ)課和專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課后,才能很好的理解和開(kāi)展焊接夾具設(shè)計(jì)。實(shí)際上我校的焊接專(zhuān)業(yè)歸屬于材料大類(lèi)，對(duì)自動(dòng)化焊裝夾具設(shè)計(jì)所需要的金屬加工工藝、單片機(jī)/PLC等課程沒(méi)有設(shè)置，像自動(dòng)控制、互換性和測(cè)量
7、技術(shù)等課程基本為選修課，課時(shí)少，內(nèi)容淺。在當(dāng)前這種學(xué)分模式下，學(xué)生不懂如何選，也不愿多選，因此造成學(xué)生在這些知識(shí)方面的欠缺，沒(méi)有能力開(kāi)展汽車(chē)領(lǐng)域自動(dòng)化焊裝夾具設(shè)計(jì)。
2.專(zhuān)業(yè)課程相關(guān)知識(shí)無(wú)法有機(jī)融合
這主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一個(gè)是專(zhuān)業(yè)課老師知識(shí)有限，老師在講解專(zhuān)業(yè)課程時(shí)對(duì)相關(guān)知識(shí)之間的銜接性和連貫性不夠，各門(mén)課程中的內(nèi)部邏輯關(guān)系不夠緊密，學(xué)生難以從中學(xué)到完整的知識(shí)。比如老師在講解互換性中量具設(shè)計(jì)時(shí)，多是對(duì)公差配合、結(jié)構(gòu)作詳細(xì)講解，卻忽略了為什么要選擇這種材料和后續(xù)熱處理要求的介紹；同樣我們焊接老師講解焊接夾具設(shè)計(jì)時(shí)，參考教學(xué)書(shū)詳細(xì)介紹夾具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，忽略了結(jié)構(gòu)的可加工性，
8、以及實(shí)際不同使用場(chǎng)合對(duì)材料和熱處理工藝的要求，這就使得學(xué)生難以對(duì)知識(shí)建立一種系統(tǒng)的完整的聯(lián)系。其次從學(xué)生角度講，學(xué)生自身對(duì)自動(dòng)控制、電工、機(jī)械方面的知識(shí)掌握較少，對(duì)一些先修課程掌握不牢或不會(huì)綜合應(yīng)用，造成相關(guān)知識(shí)無(wú)法有機(jī)融合，理論知識(shí)不能很好地與實(shí)踐結(jié)合。
3.感性知識(shí)少，理性知識(shí)欠缺
焊接夾具設(shè)計(jì)與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方案、產(chǎn)量、工廠焊接裝備、現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化程度等有關(guān)。特別是汽車(chē)焊接夾具的設(shè)計(jì)，必須要了解生產(chǎn)綱領(lǐng)，了解汽車(chē)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及變形特點(diǎn)、熟悉焊接工藝，把握制件及裝配精度，通曉工藝要求，才能對(duì)焊接夾具進(jìn)行全方位的設(shè)計(jì)[5]。由于接觸的工程實(shí)際少，大部分老師對(duì)汽車(chē)領(lǐng)域采用較多的電阻點(diǎn)
9、焊、激光焊、以及機(jī)器人自動(dòng)化焊裝線(xiàn)了解不多，學(xué)生對(duì)一些焊接方法和設(shè)備的認(rèn)識(shí)僅限書(shū)本上提供的理論，僅有的生產(chǎn)實(shí)習(xí)時(shí)間短、學(xué)生主要是參觀，深入的程度不夠，對(duì)設(shè)計(jì)的幫助不大，因此汽車(chē)焊接夾具設(shè)計(jì)難以開(kāi)展，使得培養(yǎng)的學(xué)生競(jìng)爭(zhēng)力減弱，進(jìn)入企業(yè)的適應(yīng)周期增長(zhǎng)。
二對(duì)焊接夾具課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革的思考
這些問(wèn)題在一定程度上弱化了學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力，影響著人才培養(yǎng)的質(zhì)量，使我系培養(yǎng)的畢業(yè)生到汽車(chē)企業(yè)后不能快速適應(yīng)大規(guī)模自動(dòng)化焊裝生產(chǎn)線(xiàn)要求，無(wú)法進(jìn)行汽車(chē)產(chǎn)品自動(dòng)化工裝夾具設(shè)計(jì)，使我們培養(yǎng)的本科畢業(yè)生與市內(nèi)其他高校焊接方向相比，無(wú)明顯的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。對(duì)此，本文結(jié)合實(shí)踐教學(xué)體會(huì)提出一些改進(jìn)措施和建議
10、。
1.強(qiáng)化選課指導(dǎo)，加強(qiáng)理論教學(xué)內(nèi)容的匹配性
首先在選課上要加強(qiáng)指導(dǎo)，大部學(xué)生對(duì)將來(lái)從事的工作不了解，對(duì)需要具備的知識(shí)能力不清楚，因此在選修課程時(shí)普遍存在趨眾、盲目、避重就輕的情況，需要有責(zé)任心強(qiáng)、教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富的教師為學(xué)生選課做引導(dǎo)。其次，汽車(chē)焊接夾具設(shè)計(jì)所涉及的領(lǐng)域較多，作為非機(jī)電、非自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，基礎(chǔ)知識(shí)不夠，現(xiàn)有的機(jī)電一體化、電氣控制等課程內(nèi)容對(duì)焊接的學(xué)生來(lái)講內(nèi)容多，難度大，因此我們?cè)诂F(xiàn)有少學(xué)時(shí)的選修課上，根據(jù)汽摩焊接夾具自動(dòng)化較高的特點(diǎn)，探索以實(shí)際應(yīng)用為目的，有針對(duì)性的對(duì)一些知識(shí)點(diǎn)，如PLC、電機(jī)控制等內(nèi)容加強(qiáng)講解，用圖例、案例等直觀教具，有意識(shí)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)
11、行充分的感知，拓寬知識(shí)面，加強(qiáng)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的滲透[4]。
2.加強(qiáng)校企聯(lián)合，改革選題
拋棄"多年一題";的現(xiàn)象，結(jié)合真實(shí)的工程現(xiàn)場(chǎng)和企業(yè)的實(shí)際需求，增加貼近汽車(chē)生產(chǎn)和工程設(shè)計(jì)題目，給出貼合實(shí)際的設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)及技術(shù)指標(biāo)參數(shù)，設(shè)計(jì)過(guò)程中加強(qiáng)學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的熟悉和使用，要求他們采用當(dāng)前行業(yè)同等版本的工程設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行工程圖紙繪制，掌握說(shuō)明書(shū)和計(jì)算書(shū)的編寫(xiě)[6]。從企業(yè)聘請(qǐng)相關(guān)汽車(chē)夾具設(shè)計(jì)、工藝控制管理的技術(shù)人員走進(jìn)課堂,現(xiàn)身指導(dǎo)，增強(qiáng)了教學(xué)效果，提高學(xué)生設(shè)計(jì)的積極性。
3.加強(qiáng)工程意識(shí)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)
改革學(xué)生的學(xué)習(xí)模式，將模仿型設(shè)計(jì)和思考型設(shè)計(jì)相結(jié)合，鼓
12、勵(lì)合理改進(jìn)和創(chuàng)新。對(duì)車(chē)身等綜合性較強(qiáng)的汽車(chē)夾具設(shè)計(jì)采取集體合作與個(gè)人分工相結(jié)合的方法。集體合作是對(duì)前期設(shè)計(jì)方案進(jìn)行集體討論協(xié)作完成，個(gè)人分工是根據(jù)項(xiàng)目的大小和難易程度細(xì)分成小的單元，每人一題獨(dú)立完成。學(xué)生先根據(jù)分工進(jìn)行資料收集，集體討論提出初步設(shè)計(jì)方案，然后在老師的帶領(lǐng)下進(jìn)行方案論證分析，確定可選方案。設(shè)計(jì)后期由個(gè)人獨(dú)立完成設(shè)計(jì)，包括給出零件和元器件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、計(jì)算和選型，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)，集體協(xié)作精神和主觀能動(dòng)性。
4.采用以系統(tǒng)化專(zhuān)業(yè)知識(shí)為主線(xiàn)的課程設(shè)計(jì)模式
由于課程設(shè)計(jì)時(shí)間短，為了能讓學(xué)生將大學(xué)里幾年來(lái)學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)"串";起來(lái)，形成有機(jī)的整體。對(duì)汽車(chē)焊接夾具課程
13、設(shè)計(jì)這種綜合度要求高的課題，可以將其與畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)合，學(xué)生針對(duì)某一選題，以系統(tǒng)化專(zhuān)業(yè)知識(shí)為主線(xiàn)，將電工技術(shù)、焊接自動(dòng)化、機(jī)械設(shè)計(jì)、焊接方法，金屬材料等課程聯(lián)系起來(lái)，將方案設(shè)計(jì)、功能設(shè)計(jì)融為一體。課程設(shè)計(jì)期間強(qiáng)調(diào)綜合與集成，不限定設(shè)計(jì)結(jié)果，不規(guī)定具體的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，以完成夾具主題圖紙?jiān)O(shè)計(jì)為準(zhǔn)。在畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)，細(xì)化主要零部件的計(jì)算和選型、控制系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)等，對(duì)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)以現(xiàn)今常用的PLC、計(jì)算機(jī)+步進(jìn)電機(jī)/伺服電機(jī)+運(yùn)動(dòng)控制卡的控制方式為主，傳動(dòng)部分以氣壓傳動(dòng)、機(jī)械傳動(dòng)為主，完成汽車(chē)夾具綜合性設(shè)計(jì)。
5.加強(qiáng)現(xiàn)代設(shè)計(jì)手段和網(wǎng)絡(luò)資源的運(yùn)用
鼓勵(lì)學(xué)生充分利用網(wǎng)絡(luò)資源多查閱有關(guān)圖例
14、和標(biāo)準(zhǔn)，增加感性認(rèn)識(shí)。對(duì)課程設(shè)計(jì)所用到的主要零部件產(chǎn)品，引導(dǎo)學(xué)生到相應(yīng)企業(yè)網(wǎng)站查詢(xún)需要的技術(shù)數(shù)據(jù)，學(xué)會(huì)并掌握元器件的選型。有意識(shí)強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生選用Catia、Pro/E、UG等汽車(chē)焊接夾具常用設(shè)計(jì)軟件直接繪制三維裝配圖。
三結(jié)束語(yǔ)
焊接夾具課程設(shè)計(jì)主要針對(duì)焊接專(zhuān)業(yè)學(xué)生進(jìn)行階段專(zhuān)業(yè)技術(shù)訓(xùn)練，對(duì)學(xué)生的工程意識(shí)和創(chuàng)新意識(shí)進(jìn)行培養(yǎng)，使學(xué)生樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想。本文以適應(yīng)地方大工程行業(yè)背景的需要、培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目的，以社會(huì)職業(yè)崗位、企業(yè)技術(shù)領(lǐng)域所需的知識(shí)和技能為依據(jù)，探討了焊接夾具課程設(shè)計(jì)目前存在的問(wèn)題，從教學(xué)方式和實(shí)踐內(nèi)容上進(jìn)行了改革思考，以期提高專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)質(zhì)量，提高學(xué)生的工程意
15、識(shí)，滿(mǎn)足汽車(chē)企業(yè)一線(xiàn)工作崗位對(duì)焊接類(lèi)畢業(yè)生快速適應(yīng)大規(guī)模自動(dòng)化焊裝生產(chǎn)線(xiàn)要求。
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焊接夾具課程設(shè)計(jì)教學(xué)思考
