应用型本科大学普通车床实训教学改革的探索

兰自志，吴桢芸，张文琴，郭治定

（武夷学院 机电工程学院，福建 武夷山 354300）

应用型本科大学普通车床实训教学改革的探索

兰自志，吴桢芸，张文琴，郭治定

（武夷学院 机电工程学院，福建 武夷山 354300）

摘要：针对应用型本科大学在普通车床实训中存在着教学安排不合理、培养目标不明确的问题，对传统实训教学模式和内容进行了改革。围绕着应用型人才培养这一目标，改革后的方案不仅可以使学生获得较完整的机械加工工艺规程设计训练，而且培养了学生发现问题和解决问题的能力。方案可操作性好，值得借鉴。

关键词：应用型人才；普通车床实训；教学改革

应用型本科大学是区别于传统研究型本科和职业型专科的“新型教育”形式，其培养的机械类专业人才应能够将研究型人才设计出的图纸或方案变成物质形态，并负责生产第一线的技术指导，而不是简单的技能操作。为了实现横跨于研究型和技能型人才之间的中间人才培养目标，对课程教学内容的优化改革是重点[1]。金工实训是培养工科学生工程意识的实践性基础课，课程提供了多种机床的加工训练，其中普通车床实训是一个重要环节。普通车床是一种典型的切削机床，在当今工业制造中依然起着相当重要的作用，而且从工艺的角度来说，传统的普车工艺和新型的数控工艺还是一种相关联的技术服务[2]。通过普通车床实训，不仅要使学生得到进一步的专业认知和工艺规程设计训练，而且还应注重培养学生在实训中发现问题、解决问题的能力。然而，传统的普通车床实训存在着教学模式不合理、教学内容不完整的问题，使其偏离了应用型人才培养目标，因此有必要对其进行优化改革。

1　普通车床实训存在的问题

1.1实训时间安排不合理

传统的普通车床实训一般作为单独的实践性课程安排在《机械制造技术基础》课程之前集中进行，这种安排有利于教学管理，也能够为后续课程打下一定的基础。但《机械制造技术基础》课程是以机械加工工艺为主线，内容包括了机械加工的基本概念、切削基本原理、切削机床与刀具、切削加工工艺规程设计等，课程的实践性很强。如果实训课早于理论课安排，由于没有了必要的理论支撑，教学过程中指导教师只能把重点放在了机床操作技能上。学生根据已知的加工步骤，能够按图纸加工出零件就算完成任务，实际上并未得到真正的工艺训练，因此实训也就往往流于表面。同时，由于时间上的断层，即使在后续课程的学习中，学生学习理论知识也同样存在着困难。

1.2实训内容未突出应用型本科人才的培养目标

应用型本科院校工程实训的基本目的是培养工科学生的工程素质，实际上就是指学生利用所学理论知识解决实际问题的素质[3]。目前，大多数新建本科院校的普车实训内容只是高职院校实训的延续，为了培养“熟练的操作工”，片面地强调了单纯的车床操作训练。与之相反的是，研究型大学的普车实训内容一般较为简单，学生操作要求不高，更多强调的是“感性认识”，以上两种实训要求均未突出应用型人才的培养目标。此外，毕竟校内实训和实际生产有所差别，因此学生难以获得较完整的工艺训练，现场发现问题、解决问题的能力也得不到较好培养。

2　普通车床实训的改革

2.1教学模式的改革

普通车床实训和《机械制造技术基础》课程关系密切，两者知识重叠度大，并且互为铺垫，因此传统分离式的、集中进行的实训模式是不合理的，而应将实训教学与理论教学结合起来，交错开展，构建一体化的教学模式。这种模式在全局时间安排上并不连续，但对于单个实训项目而言是连续的，同时实训应既有超前也有滞后于理论课。例如对于车床结构、刀具等知识在上理论课前，应通过实训使学生先建立感性认识，而在车削阶梯轴、轴套等零件之前则要求学生先具备工艺规程设计的知识，并能够填写零件的加工工艺卡。在具体实施时，可根据《机械制造技术基础》课程教学进度，通过制定实训教学日历来实现。这种模式不仅及时地体现了实训在专业知识方面的目的性，而且激发学生的学习积极性，真正地使他们在工艺知识和实践技能上获得训练。

在该实训模式下，理论课与实训课最好由同一指导教师担任，即教师需要有“双师”素质，因为“双师型”的指导教师能在理论授课时联系实际，而在实训教学时又能将理论知识融入到具体的实训中，这有利于将学生对机械加工的感性认识上升到理性认识，并且同一指导教师也便于协调教学进度。但是，改革后的模式将对教师能力提出了更高的要求，指导教师应具备的能力主要有以下几个方面：（1）车床操作能力，体现在能够熟练地利用车床加工各种零件；（2）工艺制定能力，包括合理选择工艺路线、刀具、切削用量等；（3）结合生产、培养学生专业素养的能力，包括使学生树立正确工作观与企业观、学会科学的工作方法以及高效的沟通技巧等。

目前我院主要以“下工厂”、“进课堂”的方式来加强对“双师”型教师的培养。例如2012年以来我们就分批选派教师到南平汽配厂、建阳龙翔科技公司等企业学习，教师主要在车间学习夹具、模具等零件的制造。同时，我们聘请了企业专家来校授课，教师通过进课堂学习，不仅提高了在制造工艺方面的专业知识水平，而且对新技术、新工艺有了进一步的了解。我院还鼓励教师参加国家技能证书考试，目前大部分实训指导教师已取得了高级技能证书，并获得了专业技能考评员资格。

2.2教学大纲的制定

实训教学大纲对教学质量乃至人才培养质量的提高有着至关重要的作用，教学大纲不仅要体现出“使学生获得机械制造技术的基本知识和了解生产工艺过程，掌握机械制造常规操作技能”[4]的基本原则，还应体现出应用型人才培养这一目标，因此制定大纲时主要考虑以下几个方面。

2.2.1实训项目的确定

根据我校现有实训条件，我们将《机械制造技术基础》课程中能够实现的理论知识科学、有序地融入普通车床实训项目中，做到有的放矢。制定的项目要注重专业技能与专业知识的全面性，要把《机械制造技术基础》中的切削原理、刀具角度、夹具定位及夹紧、机床构造、加工工艺、加工质量等理论知识适当地增加到实训中。例如三爪自定心卡盘是实训中的主要夹具，它是一种定位和夹紧的综合装置。三爪卡盘一般没有限制轴向移动和轴向旋转两个自由度，但需要限制其它四个自由度才能够满足车削加工的基本要求，属于不完全定位。实际上，车床在加工不同的工件或者为了使切削时工件更加稳固，装夹方式会有所不同，因而其定位也存在差别。学生应能够根据六点定位原理，从限制自由度方面，分析工件装夹时是否存在过定位或欠定位。如果盘类零件装夹的外圆直径大，一般需要将已加工端面紧靠在卡盘的反爪台阶面上，这样装夹不仅定位方式不同，而且需要更换反爪，学生通过对卡爪的拆装、更换可深入了解卡盘的夹紧原理。因此实训项目中必须包含有短轴、长轴以及盘类零件的加工。

2.2.2注重学生能力的培养

为了达到应用型人才培养的目标，我们主要从两个方面来体现对学生能力的培养。一是实际操作能力，除了刀具与工件的装夹外，实训包括了刀具刃磨、外圆面和端面的加工、圆锥面加工、内孔加工、割槽以及中心孔加工等；二是工艺分析能力，主要包括装夹定位分析、尺寸链分析、质量分析与控制等，在具体实施时可对每一个实训项目制定出若干个训练课题。如训练课题：一顶一夹定位分析，这种装夹虽然能承受较大的进给力，但卡盘卡爪和顶尖重复限制工件的自由度，所以属于过定位，而卡盘夹持部分的长短或者夹持端与中心孔的同轴度对定位有很大影响，学生应能够分析这种装夹的特点以及适用的范围，进而训练学生根据具体工件选择不同装夹方式的能力。又如训练课题：表面粗糙度的控制，针对影响工件表面粗糙度的各个因素：刀具安装、工件安装夹紧、刀具角度及磨损、切削用量等，让学生在实训时改变影响因素中的一项，并观察工件表面粗糙度的变化。学源于思，思源于疑，这些训练课题能使学生产生强烈的求知欲和好奇心，充分调动学生学习的主动性和积极性。

2.2.3注意实训难度的把握

系统的理论专业知识将在 《机械制造技术基础》课程中进行，而普通车床实训课毕竟有别于制造技术的理论课程，同时受到课时的限制，故实训内容不宜太深、太理论化，零件不必过于复杂，加工要求也不需太高。实训要以“训练应用技能，培养创新能力，树立工程意识”为基本目标。例如对于螺纹、偏心件等零件的加工，由于其工艺比较复杂，技术难点多，要求学生的操作技能也较高，因此未加入实训项目中。又如在用三爪卡盘夹持工件外圆时，外圆面为定位基准面，替代了轴线作为定位基准，此时虽然可认为设计基准和定位基准重合[5]，但由于工件装夹后必有变形产生，因此实际上存在着装夹误差，这个误差因人而异；同时，由于卡盘本身的制造精度、磨损量和卡盘各个部分的配合间隙，会使得工件夹紧后存在着定心误差[6]，而经过学生长期使用后的车床这个误差会更大。由于这两种误差的存在，实训零件的加工精度要求不宜过高。此外这些误差也会造成加工余量不均匀，理论上加工余量计算时需计入这个误差，但计算过于繁琐，所以不要加入实训为好，而工艺系统几何误差、动态误差的影响分析过于理论化，也不必在实训中体现。

表1　普通车床实训内容与主要能力训练

2.3实训内容改革的实践

基于人员基础、设备条件及课时等方面的考虑，我们对普通车床教学内容和能力训练课题进行了优化，在制定时注重了工艺原理的实际应用，强调了应用能力的培养，如表1所示。

该实训内容制定的主要特点有：（1）内容丰富，由易到难。实训项目既包括简单阶梯轴、圆锥的加工，也包括了轴类、套类、盘类这些典型零件的加工，精度要求逐步提高，并涵盖了大部分刀具和量具的使用，所以实训内容较全。但考虑到学生一般是第一次接触车床，直接车削钢件容易打刀，造成机床或人员的事故，同时也会增加实训成本，因此项目2、3采用了尼龙棒作为过渡。总体上来看，所有实训项目均容易加工，因此方案的可行性较好。（2）学生可获得较完整的工艺训练。由于机械加工工艺规程是规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法的工艺文件[7]，应用型人才必须能够进行工艺规程的设计，因此在进行项目4、5、6实训时，为了让学生能够理解加工阶段划分的意义，规定了粗加工-半精加工-精加工的要求，学生进行工艺规程的设计，并填写机械加工工艺卡；项目5的内孔台阶深度尺寸采用了设计基准与测量基准不重合的方案，学生需进行尺寸链分析与计算；项目6对径向圆跳动和端面圆跳动提出要求，学生需进行形位公差的测量与控制等等。

3　小结

面临着转型发展，应用型本科院校的人才培养模式需要改革，普通车床实训作为机械类专业的一项重要实践性课程，其教学意义和地位不容忽视。我们紧紧围绕应用型人才培养这一目标，在培养理念和课程改革方面作出了适应社会需求的变革。首先是在教学模式上进行了改革，提出了实训与《机械制造技术基础》课程的一体化教学，并且为了适应这种模式，通过“下工厂”、“进课堂”的方式加强了“双师型”教师在制造工艺方面的专业知识水平。其次在实训教学大纲制定时，从实训项目、能力训练课题、难度把握上进行了改革，以项目为基本实施载体，将实训内容设计为6个典型项目，同时每个项目包含有若干个操作训练和工艺训练课题。实践证明，改革后的普车实训教学不仅能够培养了学生实做动手能力，而且可以很好地培养了学生处理实际问题的能力。

参考文献：

[1] 李宝银.地方新建本科院校转型发展的背景与路径[J].武夷学院学报,2014,33(1):1-4.

[2]刘文勇.加大普车实训教学改革力度促进数控车实训教学的发展[J].辽宁教育行政学院学报,2007,24(6):101-102.

[3]胡剑慧.应用型本科院校实训中心建设中的问题及其对策研究[D].上海:华东师范大学,2007:5-8.

[4] 倪小丹,杨继荣,熊运昌.机械制造技术基础[M].北京:清华大学出版社,2007:2-5.

[5] 魏康民.机械制造技术基础[M].重庆:重庆大学出版社,2004: 47-62.

[6] 陶孟有,孙振水,陈铁军,等.三爪卡盘产生定心误差的原因及采取的方法[J].煤矿机械,2003(7):95-96.

[7] 周宏甫.机械制造技术基础[M].北京:高等教育出版社,2004: 154-162.

（责任编辑：华伟平）

中图分类号：TG511

文献标识码：A

文章编号：1674-2109(2015)09-0086-04

收稿日期：2014-11-19

基金项目：南平市科技计划项目(N2013X01-4)。

作者简介：兰自志（1978-），男，汉族，讲师，主要研究方向：机械制造技术及金工实训的教学。

Exploration on Teaching Reform in Engine Lathe Training of Application-oriented Universities

LAN Zizhi，WU Zhenyun，ZHANG Wenqin，GUO Zhiding

（School of Mechanical and Electrical Engineering,Wuyi University,Wuyishan,Fujian 354300）

Abstract:There are unreasonable arrangement and unclear training objective in the engine lathe training of the application-oriented universities.To get around such problems this paper studies on the reform of traditional teaching mode and teaching content.Surrounding the cultivating objective of applied talents,the program not only enables students to obtain the complete training in the machining process planning,but also cultivates the students’ability of finding and solving problems.The program can be good operation and worth popularizing.

Key words:applied talents;engine lathe training;teaching reform