面向车辆工程的先进制造技术课程改革探讨

张渝

摘 要：很多高校都将先进制造技术作为专业必修课程，都非常重视先进制造技术在生产实践中的应用。然而现有的先进制造技术教材不适应当前先进制造技术的发展，教学内容针对性不强，并且当前的教学模式不能够很好地调动学生的学习主动性。针对上述问题，该文立足于车辆制造业，在先进制造技术课程内容体系、教学模式等方面做出了初步的改革尝试，在课程内容中增加了先进材料成形技术，在教学模式上尝试采取流程教学法。实践证明，很好地激发了学生的学习兴趣，收到了良好的效果。

关键词：先进制造技术 车辆工程 教学改革 课程内容

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）06（c）-0152-02

1 先进制造技术课程背景

20世纪80年代末，美国为了应对其制造业所遭遇的挑战，达到促进经济持续健康发展和增加就业的目的，提出了发展先进制造技术（Advanced Manufacturing Technology，AMT）以增强其制造业在国际上的竞争力，由国家科学工程技术委员会（FCCSET）主持开始实施先进制造技术计划。随后，欧美日等国家纷纷跟进。

先进制造技术是现代制造技术的总称，涵盖了制造的各方面，包括工程设计、制造工艺、管理技术、物流技术和相关学科的支撑技术和支撑环境。

国际生产工程学会（International Institution for Production Engineering Researeh，CIRP）统计表明，当前先进制造系统和先进制造模式多达30余种[1]。特别是我国近十年来制造业迅猛发展，越来越多的先进制造技术应用到生产中。

汽车制造是先进制造技术最主要的应用领域之一。近年来，我国汽车制造业发展迅速。根据国家工业和信息化部发布的汽车工业数据显示，2014年我国汽车总产量为2372.29万辆，同比增长了7.3%，同时汽车销量为2349.19万辆，同比增长了6.9%，产销量均位列世界第一。其中，前六强为上汽、东风、一汽、长安、北汽和广汽，其销量分别为558.37万辆、380.25万辆、308.61万辆、254.78万辆、240.09万辆和117.23万，占2014年全国汽车销售总量的79.2%。然而，我国自主品牌轿车的销量为277.44万辆，仅占轿车销售市场的22.4%，同比反而下降了17.4%。因此，国产汽车的自主知识产权的设计制造技术亟待提高和加强。相应地，作为培养创新人才的高校这方面的课程需要加强。

2 先进制造技术课程现状

为了让学生能够了解和掌握相关的技术，从20世纪90年代起，许多高校就开始面向本科教学相继开设了《先进制造技术》课程，来满足工业企业生产的要求。

一直以来，先进制造技术教材的特点是内容全面，但是重点不突出。大多数教材都是把先进制造技术分为几个主题技术群，即现代设计技术、先进制造工艺和制造自动化技术。该分类方法是1994年由美国工业技术委员会提出的[2]。然而，时至今日，先进制造技术发展了20年，许多新涌现出的技术尚未吸纳进现行的教材中。

先进制造技术之所以谓之先进，是因为它指的是动态的技术，是在不断吸收其它学科新技术的基础上体现其先进性，所以先进制造技术课程内容也应该是动态的，其教学内容应该随着相关技术的发展而不断更新[3]。

另一方面，现有先进制造技术的教材内容广泛，但没有考虑到行业特点，缺乏对应的案例，因此就成了泛泛而谈的一些基本概念介绍，造成学生感觉枯燥乏味的状况。

3 课程改革

3.1 教学内容改革

针对目前的课程现状与本校的行业特点，重庆交通大学机电学院着重强调交通装备行业特色，对先进制造技术课程内容进行改革，以车辆制造（汽车、摩托车和轨道车辆）为导向，引入近年来车辆制造企业逐渐采用的新技术。

机械产品的制造分为三种方式：去除成形，整体成形和添加成形，对应的典型工艺分别为切削加工，材料成形（铸造、冲压等）和快速成形。当前几乎所有的先进制造技术教材都包含了去除成形和添加成形的内容，例如高速加工、精密加工和快速成形，但是现有教材却始终忽略了材料成形技术。然而，汽车、轨道车辆等制造企业已经在开始使用这些新技术。因此，非常有必要对学生增加这方面的知识。

近年来，出现了许多先进材料成形技术，如渐进成形技术、多点成形技术、热冲压成形等[4]。因此，在教学内容中增加先进板料成形技术内容。

另外，近年来，随着节能环保日益受到重视，汽车轻量化成为当前的热点，研究内容之一就是轻量化材料的使用。而铝合金等轻量化材料的焊接完全不同于传统的钢质车身，因此例如搅拌摩擦焊等一些新的材料连接技术被应用于车身的焊装生产[5]。因此，在教学内容中增加先进连接技术内容。

3.2 流程教学法

现行教材内容组织在章节上基本上分为先进设计技术、先进制造工艺、制造自动化、先进生产管理技术和制造模式几部分[6]，然而企业生产实践中，各种技术的应用并没有明确的界限。为了让学生对这些技术的使用有一个完整的了解，在课堂教学中，打乱教材的组织顺序，以生产实际中制造流程来讲授相关技术。实践表明，流程教学法类似于案例教学法，更能激发学生的兴趣和学习主动性。

（1）产品开发阶段。从汽车概念设计开始，在车身造型阶段引入逆向工程技术和CAD建模技术，在车身结构设计时引入CAE技术，在样车制造阶段引入快速成型技术。

（2）生产准备阶段。针对工装夹具设计讲解成组技术和计算机辅助工艺设计CAPP，针对模具设计制造讲解CAM编程和数控技术。

（3）批量生产阶段。针对汽车三大部件：发动机、车身和底盘，以发动机为对象，讲解高速加工技术、超精密加工技术和特种加工技术。以车身冲压为例，讲解先进板料成形技术；以白车身焊接为例，讲解搅拌摩擦焊等先进焊接技术；结合焊接机器人讲解机器人技术。结合冲压生产线和总装生产线，讲解先进生产管理技术和先进制造模式。

通过上述教学内容和教学模式的改革，极大地调动了学生的兴趣，激发了学生的学习主动性，收到了很好的效果。

参考文献

[1] 刘喜双，姚健.先进制造系统课程教学改革的研究与实践[J].教育探索，2010，8（230）：62-63.

[2] 卢晨光，范久臣.改革先进制造技术课程教学体系学生实践创新能力[J].长春教育学院学报，2009，3：124-125.

[3] 黄中华，谢雅.先进制造技术课程教学改革[J].湖南工程学院学报，2011，12：112-115.

[4] 李光耀，王琥，杨旭静，等.板料冲压成形工艺与模具设计制造中的若干前沿技术[J].机械工程学报，2010，5：31-39.

[5] 栾国红，郭德伦.搅拌摩擦焊技术在中国的发展和推广应用[J].航空制造技术，2014（17）：70-75.

[6] 任小中.先进制造技术[M].华中科技大学出版社，2006.