機械制造工程學課程內容選擇研究*

王慧霖 張平寬

太原科技大學機械工程學院 太原 030024

作者：王慧霖，太原科技大學機械工程學院副教授，從事機械制造工藝方面的教學與科研工作。

1 目前該課程存在的問題

作為機械設計的工程師，必須具備相應的機械制造知識，其中機械制造工藝知識是必備的，即要清楚設計能否制造出來，能否裝配成功，也應清楚什么結構的零件、機器容易制造，什么結構的難以制造，什么結構的目前還不能制造。這些知識除了工作經驗外，在學校階段是通過機械制造工藝學課程完成的。但學習該課程所需要的一些先修課程對于非機械制造專業學生是不開設的，從而造成學習機械制造工藝學課程的困難。

近年來，隨著教學改革，出現機械制造工程學、機械制造技術基礎等名稱的教材，大多數是把學習機械制造工藝學課程所需要的一些先修課程加進去而形成，這樣就最少要增加金屬切削機床、金屬切削原理與刀具、機床夾具設計等幾門課程的基本內容，從而造成機械制造工程學內容龐大，課時又有限，教師講解困難、學生學習困難、重點難以突出等諸多問題。

另外，從目前多數該類課程的內容看，其主要目標仍然是機械制造工藝學的目標，即圍繞保證零件的加工質量、效率、效益展開，這對機械類專業學生不很合適。

2 內容特點分析

2.1 學生培養目標與本課程的關系

這里指非機械制造專業的機械類學生的主要培養目標，并且針對的是著力為企業培養高級工程技術人員的高校的相應專業。查閱大量定位于此的高校相關資料，發現其主要內容均是培養有較好創新意識的、能從事機械（電子）產品開發研究的高級應用型人才。也就是說，這些專業培養出來的學生主要是從事機械產品設計的，那么，他們掌握機械產品制造的基本知識是為其能合理設計機器服務的。因為一個不懂得機械制造和機器裝配的人，是不可能設計出一臺好的機械產品的。所以，這些學生是為了獲得更好的機械產品設計能力而學習機械制造知識的，也即本課程對機械類專業學生來講非常重要。

2.2 課程目的

在了解了機械類專業學生的主要培養目標后，可以確定的是：該類專業開設該課程的主要目的是讓學生了解機器是如何制造出來的，以便提高其機械結構設計能力。

學生對機械制造工藝知識的全面掌握，無疑會對其設計能力提高有很大的幫助，然而要在有限的學時內，全面學習機械制造知識是不可能的。這樣就必須在有限的時間內，讓其掌握與設計密切相關的機械制造知識才是正確的選擇。本文認為，該課程應該解決6個關系問題：1）刀具性能與被切材料性能之間的關系問題；2）刀具形狀、被加工零件及表面形狀與機床的關系問題；3）零件安裝位置要求、自身形狀與其確定方法的關系問題；4）機械零件的結構與其制造可能性及方便性的關系問題（包括零件結構與機器裝配可能性與方便性的關系問題）；5）機器精度與相關零件精度的關系問題；6）機器使用性能與相關零件制造質量的關系問題。其中后三個問題是重點。

3 內容分析與選擇

根據上面的分析，課程內容圍繞本文提出的三個問題（也稱三大關系）選擇，內容盡量壓縮，一般學時數在48左右，下面介紹具體內容。

3.1 內容多

課程內容是一般課程的3倍，必須做一定取舍，否則無法講完，即使采用多媒體等手段講完，也不會收到好的教學效果。

3.2 內容實踐性強

本課程涉及的4部分內容，無一例外其實踐性均很強。金屬切削原理部分的理論性是較強的，但涉及到刀具結構，需要很高的空間想象力，即使采用多媒體技術輔助教學，同樣需要足夠的空間想象力才能理解相關內容。切削加工過程的一些現象，常用刀具形狀、特征、使用方法，均需要有一定的時間認識才好理解。

金屬切削機床部分的內容，要對切削加工中常用機床的結構、原理、用途進行學習，其每一步內容均來自于生產。

機床夾具與機械制造工藝部分的內容，更是與實踐中的內容完全一致。如機床夾具部分講解零件如何裝夾才能完成其合格加工，所講內容完全是從實踐中總結出來的，上升到理論，進行抽象分析，以便使初學者能盡快掌握相關技術，其每一步的分析、設計等工作均會原樣照搬到生產中使用，課堂上講的每一內容均來自于實踐，應用于生產。機械制造工藝部分的內容更是與生產緊密聯系，它是指導生產的學問，一個零件如何一步步制造出來，就由它來決定，零件能否合格制造和高效制造、企業成本如何等與它緊密相關。盡管這些在生產現場可能不會完全直接表現出來，零件的制造過程，即零件的工藝規程則是理論與實踐的完全統一。所以，本門課程中的大部分內容是生產實際的再現，而不僅是工程問題的抽象。

3.3 學生的感性認識少

現在的學生，從幼兒園到大學，始終在校園內度過，即便放假也是參加各種復習班的課程學習，很少參加實踐活動，盡管課程中許多問題與日常生活中的常識相關，但學生對此也沒用反應。事實上現在在街上許多地方都有各種修理鋪等工作場所，上街、路過、家務均有不少增加感性認識的機會，但他們已經習慣視而不見，減少了本來就少的感性認識。

機械工程是一門隨處可見的、實用性很強的學科，但對于初學者，對于實踐中很簡單的東西，如果沒見過，對其沒有感性認識，學習起來也較困難。在學習本課程時，學生一般只有金工實習，或叫認識實習安排，時間一般是4周，與機械加工相關的內容一般只有車、鉆加工，學生見到的機械加工設備非常有限。另外，因為學生是初次到工廠，由于安全等原因，實習車間對學生管理較嚴，學生獲得的感性認識很有限，如果學生感到環境差，怕臟、怕累，得到的感性認識還會打折扣。因此，在學習本課程時，多數學生的頭腦里對機械加工幾乎一片空白，談不上有感性認識。

3.4 對學生的學習條件要求高

由于學生的感性認識少，課程的實踐性又強，客觀上造成學習的困難，這個問題部分地可以用現代技術彌補，如借助于多媒體把一個零件乃至于一臺機器所有生產過程做出來，或到企業把一個或多個生產線拍攝下來，拿到課堂上放映。它可以起到一定作用，但一方面需要占用較多課時，另一方面，看完后還需要對應課本學習消化。

對于繼續學習方面的書，幾乎全是圖文并茂，且許多圖很復雜，這給學生提出兩個難題：第一是識圖，到學生學習本課程時，多數學生的識圖能力不是很好，造成對圖的理解困難，需要花費較長的思考時間；第二是由于圖較復雜，與之相配的文字說明經常不完全在同一頁面上，給看書造成麻煩，需要學生有足夠的耐心，這些圖均代表著相應實體零件或機構，需要學生有足夠的想象力，并主動思考才能完成課后復習。

要切實完成上述這些作業，對許多學生來講不是自覺能夠完成的，需要教師的督促，并提供開放的實驗室等條件。

4 課程內容的選擇

綜合前面的分析，由于本課程的教學安排只有48學時，課程內容需要完成2.2中提出的目標，著重解決六大關系問題，又由第3部分知道本課程對學生來講是一門很不容易學習的課程。為了在短學時內達到課程目標，本課程在內容上可以做適當取舍。

1）對金屬切削原理部分的內容做大量刪減，著重講解刀具切削性能的相關知識。基本解決刀具性能與被切材料性能之間的關系問題。

2）對金屬切削機床部分的內容也做大量刪減，著重講解金屬切削表面成形原理、常用機床、刀具形狀及其使用的相關知識，基本解決刀具形狀、被加工零件及表面形狀與機床的關系問題。

3）機床夾具部分內容著重講解零件如何在機床上獲得正確的位置等相關知識，基本解決零件安裝位置要求、自身形狀與其確定方法的關系問題。

4）機械制造工藝學部分內容，大量刪減機械加工精度、機械加工質量的保證措施等內容，加強結構工藝性內容，解決機械零件的結構與其制造可能性及方便性的關系問題。加強零件加工質量對機器使用性能影響等知識，解決機器使用性能與相關零件制造質量的關系問題。在機器的裝配工藝過程里解決機器精度與相關零件精度的關系問題。

表1

圍繞本文提出的6個問題（也稱六大關系）選擇，其余內容盡量壓縮，具體教學計劃如表1所示。

實驗課程安排在課時外，利用開放實驗室，在自由時間內完成相關實驗。可以安排刀具的幾何角度及形狀、切削加工（車、銑）、夾具拼裝、零件表面成形原理等實驗，另外，學生也可以根據自己需要，聯系其他相關實驗。

5 小結

通過上述分析，根據該課程在培養計劃中的作用，按照前面所選擇的教學內容組織教學實踐，教學總課時為48學時。因為大量減少了機械制造工藝學中的理論內容及工藝規程編制內容，所有先修課程內容以夠用為限，從而節省大量課時。對有利于提高學生機械設計能力的結構工藝性等內容進行充實，雖學時有限，但重點突出，并不感到學時太緊，學生感到該課程是為其設計服務的。所以，學生的學習積極性有明顯提高，考核成績比原來的平均提高約15分，效果顯著。