焊接夾具課程設(shè)計教學思考

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1、焊接夾具課程設(shè)計教學思考 摘要：課程設(shè)計是培養(yǎng)大學生工程設(shè)計思想和實踐能力的主要途徑。為適應地方行業(yè)人才需求為背景，對焊接夾具課程設(shè)計現(xiàn)狀、存在的問題和產(chǎn)生的原因進行了分析，提出了一些教學改革建議和措施，以加強專業(yè)實踐教學與地方工程實際需求緊密結(jié)合。 關(guān)鍵詞：焊接夾具；課程設(shè)計；實踐教學 焊接在汽車制造過程中占重要地位，從車身到零部件的成形制造，電阻焊、CO2氣體保護焊、TIG/MIG焊、激光焊、摩擦焊、釬焊等多種焊接方法得到廣泛應用。汽車制造焊接生產(chǎn)具有大批量、快速、高裝焊精度等特點，需要專門的焊裝夾具來對車身及零部件的相對位置進行準確定位、快速夾緊固定與貼

2、合[1]，以保證良好的焊接精度和準確度。因此作為汽車焊裝線上重要的工藝設(shè)備，焊接夾具的設(shè)計、生產(chǎn)制造水平和周期直接影響整個焊接工藝水平、汽車生產(chǎn)能力和質(zhì)量[2]。由于我國汽車行業(yè)起步較晚，汽車焊接夾具技術(shù)與發(fā)達國家相比，在實際的設(shè)計制造、管理等方面存在較大的不足，突出表現(xiàn)在自動化成程度低、不能全面的考慮實際使用過程中的種種約束和要求，這也使得國內(nèi)大型汽車生產(chǎn)公司的焊接夾具90%靠進口，增加了設(shè)計和加工成本[3]。因此如何調(diào)高焊接夾具設(shè)計水平，培養(yǎng)懂設(shè)計、熟悉焊接工藝、通曉一般生產(chǎn)、經(jīng)營管理的高素質(zhì)復合技能型人才成為高校的焊接專業(yè)人才培養(yǎng)需要解決的問題。隨著本地汽車制造業(yè)的快速發(fā)展，我校每年焊接

3、專業(yè)有65%左右的畢業(yè)生在汽車企業(yè)工作，焊接夾具設(shè)計、制造與管理將是這些學生要面對的重要工作之一。然而據(jù)調(diào)查，目前在重慶汽車企業(yè)從事焊接夾具設(shè)計的主要是機電、機械自動化專業(yè)的學生，焊接專業(yè)畢業(yè)學生不超過20%。對此，為突出當前我校立足地方，與地方行業(yè)服務的辦學特色與方向，增加焊接專業(yè)學生就業(yè)面，本文以焊接夾具課程設(shè)計為例，對如何適應地方大工程行業(yè)背景的需要，培養(yǎng)地方性、應用創(chuàng)新型和工程化結(jié)合的人才，進行了思考。 一"焊接夾具";課程設(shè)計現(xiàn)狀分析 （一）"焊接夾具";課程設(shè)計要求 課程設(shè)計安排在本科教學第七學期末執(zhí)行，時間為四周，設(shè)計題目由老師自定，內(nèi)容涉及壓

4、力容器、管道連接、鋼架等結(jié)構(gòu)相對簡單的產(chǎn)品或構(gòu)件的焊接夾具設(shè)計。設(shè)計過程中，指導教師的任務是對學生進行指導、檢查，以及結(jié)束后根據(jù)學生的表現(xiàn)和完成任務的質(zhì)量給予綜合評定。學生需要理解老師的給出的設(shè)計要求，并根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點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2張零號圖紙工作量的設(shè)計圖，編寫設(shè)計說明書1份。 （二）目前存在的問題及原因分析 焊接夾具課程設(shè)計雖然對大多數(shù)學生在一定程度上起到了一定的實踐能力和創(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)計內(nèi)容陳舊、單一，題目覆蓋的知識面過窄，綜合度低，體現(xiàn)在學生采用的焊接方法基本是手工電弧焊和少量氣體保護焊，面很窄，設(shè)計的夾具基本為手動裝夾操作，適應性不強，與國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及工程實際脫節(jié)；設(shè)計任務對汽車領(lǐng)域的夾具很少涉及，與地方行業(yè)背景發(fā)展、與將來的從事的工作聯(lián)系不緊密，不能滿足汽車行業(yè)夾具設(shè)計需求。 2.學生基本技能不全面，綜合運用能力不足 學生已修完基礎(chǔ)課程，但在實際訓練時對所設(shè)計的零部件不知道如何選材，85%學生在材料一欄中寫得最多的就是Q235，或者鑄鐵；不考慮所設(shè)計零件的結(jié)構(gòu)合理性和加工工藝性，在學生眼中，鑄造和焊接是萬能的夾具零部件加工方

6、法；弄不清楚零件設(shè)計過程中公差配合、粗糙度等級、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)計更是缺乏工廠觀點和工程設(shè)計規(guī)范指導[4]。引起"焊接夾具";課程設(shè)計出現(xiàn)上述問題的原因如下： 1.課程體系設(shè)置問題 汽車焊接夾具設(shè)計是一門經(jīng)驗性和理論性都很強的綜合性技術(shù)，涉及到材料、機械設(shè)計、金屬加工工藝、單片機/PLC和自動控制原理，以及一些軟件的使用。理論上學生應該先修完相關(guān)的基礎(chǔ)課和專業(yè)基礎(chǔ)課后,才能很好的理解和開展焊接夾具設(shè)計。實際上我校的焊接專業(yè)歸屬于材料大類，對自動化焊裝夾具設(shè)計所需要的金屬加工工藝、單片機/PLC等課程沒有設(shè)置，像自動控制、互換性和測量

7、技術(shù)等課程基本為選修課，課時少，內(nèi)容淺。在當前這種學分模式下，學生不懂如何選，也不愿多選，因此造成學生在這些知識方面的欠缺，沒有能力開展汽車領(lǐng)域自動化焊裝夾具設(shè)計。 2.專業(yè)課程相關(guān)知識無法有機融合 這主要體現(xiàn)在兩個方面，一個是專業(yè)課老師知識有限，老師在講解專業(yè)課程時對相關(guān)知識之間的銜接性和連貫性不夠，各門課程中的內(nèi)部邏輯關(guān)系不夠緊密，學生難以從中學到完整的知識。比如老師在講解互換性中量具設(shè)計時，多是對公差配合、結(jié)構(gòu)作詳細講解，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)計時，參考教學書詳細介紹夾具的結(jié)構(gòu)特點，忽略了結(jié)構(gòu)的可加工性，

8、以及實際不同使用場合對材料和熱處理工藝的要求，這就使得學生難以對知識建立一種系統(tǒng)的完整的聯(lián)系。其次從學生角度講，學生自身對自動控制、電工、機械方面的知識掌握較少，對一些先修課程掌握不牢或不會綜合應用，造成相關(guān)知識無法有機融合，理論知識不能很好地與實踐結(jié)合。 3.感性知識少，理性知識欠缺 焊接夾具設(shè)計與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方案、產(chǎn)量、工廠焊接裝備、現(xiàn)場自動化程度等有關(guān)。特別是汽車焊接夾具的設(shè)計，必須要了解生產(chǎn)綱領(lǐng)，了解汽車產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及變形特點、熟悉焊接工藝，把握制件及裝配精度，通曉工藝要求，才能對焊接夾具進行全方位的設(shè)計[5]。由于接觸的工程實際少，大部分老師對汽車領(lǐng)域采用較多的電阻點

9、焊、激光焊、以及機器人自動化焊裝線了解不多，學生對一些焊接方法和設(shè)備的認識僅限書本上提供的理論，僅有的生產(chǎn)實習時間短、學生主要是參觀，深入的程度不夠，對設(shè)計的幫助不大，因此汽車焊接夾具設(shè)計難以開展，使得培養(yǎng)的學生競爭力減弱，進入企業(yè)的適應周期增長。 二對焊接夾具課程設(shè)計教學改革的思考 這些問題在一定程度上弱化了學生的工程設(shè)計能力，影響著人才培養(yǎng)的質(zhì)量，使我系培養(yǎng)的畢業(yè)生到汽車企業(yè)后不能快速適應大規(guī)模自動化焊裝生產(chǎn)線要求，無法進行汽車產(chǎn)品自動化工裝夾具設(shè)計，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，無明顯的競爭優(yōu)勢。對此，本文結(jié)合實踐教學體會提出一些改進措施和建議

10、。 1.強化選課指導，加強理論教學內(nèi)容的匹配性 首先在選課上要加強指導，大部學生對將來從事的工作不了解，對需要具備的知識能力不清楚，因此在選修課程時普遍存在趨眾、盲目、避重就輕的情況，需要有責任心強、教學經(jīng)驗豐富的教師為學生選課做引導。其次，汽車焊接夾具設(shè)計所涉及的領(lǐng)域較多，作為非機電、非自動化專業(yè)的學生，基礎(chǔ)知識不夠，現(xiàn)有的機電一體化、電氣控制等課程內(nèi)容對焊接的學生來講內(nèi)容多，難度大，因此我們在現(xiàn)有少學時的選修課上，根據(jù)汽摩焊接夾具自動化較高的特點，探索以實際應用為目的，有針對性的對一些知識點，如PLC、電機控制等內(nèi)容加強講解，用圖例、案例等直觀教具，有意識引導學生進

11、行充分的感知，拓寬知識面，加強專業(yè)知識的滲透[4]。 2.加強校企聯(lián)合，改革選題 拋棄"多年一題";的現(xiàn)象，結(jié)合真實的工程現(xiàn)場和企業(yè)的實際需求，增加貼近汽車生產(chǎn)和工程設(shè)計題目，給出貼合實際的設(shè)計任務書及技術(shù)指標參數(shù)，設(shè)計過程中加強學生對設(shè)計規(guī)范、標準的熟悉和使用，要求他們采用當前行業(yè)同等版本的工程設(shè)計軟件進行工程圖紙繪制，掌握說明書和計算書的編寫[6]。從企業(yè)聘請相關(guān)汽車夾具設(shè)計、工藝控制管理的技術(shù)人員走進課堂,現(xiàn)身指導，增強了教學效果，提高學生設(shè)計的積極性。 3.加強工程意識和創(chuàng)新能力培養(yǎng) 改革學生的學習模式，將模仿型設(shè)計和思考型設(shè)計相結(jié)合，鼓

12、勵合理改進和創(chuàng)新。對車身等綜合性較強的汽車夾具設(shè)計采取集體合作與個人分工相結(jié)合的方法。集體合作是對前期設(shè)計方案進行集體討論協(xié)作完成，個人分工是根據(jù)項目的大小和難易程度細分成小的單元，每人一題獨立完成。學生先根據(jù)分工進行資料收集，集體討論提出初步設(shè)計方案，然后在老師的帶領(lǐng)下進行方案論證分析，確定可選方案。設(shè)計后期由個人獨立完成設(shè)計，包括給出零件和元器件的結(jié)構(gòu)設(shè)計、計算和選型，培養(yǎng)學生的工程意識，集體協(xié)作精神和主觀能動性。 4.采用以系統(tǒng)化專業(yè)知識為主線的課程設(shè)計模式 由于課程設(shè)計時間短，為了能讓學生將大學里幾年來學習的知識點"串";起來，形成有機的整體。對汽車焊接夾具課程

13、設(shè)計這種綜合度要求高的課題，可以將其與畢業(yè)設(shè)計結(jié)合，學生針對某一選題，以系統(tǒng)化專業(yè)知識為主線，將電工技術(shù)、焊接自動化、機械設(shè)計、焊接方法，金屬材料等課程聯(lián)系起來，將方案設(shè)計、功能設(shè)計融為一體。課程設(shè)計期間強調(diào)綜合與集成，不限定設(shè)計結(jié)果，不規(guī)定具體的實現(xiàn)過程，以完成夾具主題圖紙設(shè)計為準。在畢業(yè)設(shè)計時，細化主要零部件的計算和選型、控制系統(tǒng)的分析、設(shè)計等，對控制系統(tǒng)設(shè)計以現(xiàn)今常用的PLC、計算機+步進電機/伺服電機+運動控制卡的控制方式為主，傳動部分以氣壓傳動、機械傳動為主，完成汽車夾具綜合性設(shè)計。 5.加強現(xiàn)代設(shè)計手段和網(wǎng)絡資源的運用 鼓勵學生充分利用網(wǎng)絡資源多查閱有關(guān)圖例

14、和標準，增加感性認識。對課程設(shè)計所用到的主要零部件產(chǎn)品，引導學生到相應企業(yè)網(wǎng)站查詢需要的技術(shù)數(shù)據(jù)，學會并掌握元器件的選型。有意識強調(diào)讓學生選用Catia、Pro/E、UG等汽車焊接夾具常用設(shè)計軟件直接繪制三維裝配圖。 三結(jié)束語 焊接夾具課程設(shè)計主要針對焊接專業(yè)學生進行階段專業(yè)技術(shù)訓練，對學生的工程意識和創(chuàng)新意識進行培養(yǎng)，使學生樹立正確的設(shè)計思想。本文以適應地方大工程行業(yè)背景的需要、培養(yǎng)應用型人才為目的，以社會職業(yè)崗位、企業(yè)技術(shù)領(lǐng)域所需的知識和技能為依據(jù)，探討了焊接夾具課程設(shè)計目前存在的問題，從教學方式和實踐內(nèi)容上進行了改革思考，以期提高專業(yè)課程設(shè)計質(zhì)量，提高學生的工程意

15、識，滿足汽車企業(yè)一線工作崗位對焊接類畢業(yè)生快速適應大規(guī)模自動化焊裝生產(chǎn)線要求。 參考文獻 [1]袁慶勇.汽車車身零部件焊裝夾具的特點和裝配工藝[J].現(xiàn)代機械，2011(6):4-6. [2]李國林,姜春曉,張俊華.汽車車身焊裝夾具的結(jié)構(gòu)優(yōu)化及設(shè)計規(guī)則提取的研究[J].焊接技術(shù),2014,43(06):42-46. [3]邊明軍.淺談汽車焊接夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計研究與發(fā)展趨勢[J].軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品,2015(12)6:22-23. [4]吳瑋."焊接專業(yè)";夾具課程設(shè)計質(zhì)量提升的策略與思考[J].科教導刊,2015,(10):57-58. [5]郭俊臣.汽車焊接夾具設(shè)計制作與應用[J].軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品,2015.(5)3:22-23. [6]姜波,甫拉提·阿不里米提.關(guān)于工科畢業(yè)設(shè)計題目的設(shè)計思考[J].中國電力教育,2013(04):154-155.