面向車輛工程的先進制造技術課程改革探討

張渝

摘 要：很多高校都將先進制造技術作為專業必修課程，都非常重視先進制造技術在生產實踐中的應用。然而現有的先進制造技術教材不適應當前先進制造技術的發展，教學內容針對性不強，并且當前的教學模式不能夠很好地調動學生的學習主動性。針對上述問題，該文立足于車輛制造業，在先進制造技術課程內容體系、教學模式等方面做出了初步的改革嘗試，在課程內容中增加了先進材料成形技術，在教學模式上嘗試采取流程教學法。實踐證明，很好地激發了學生的學習興趣，收到了良好的效果。

關鍵詞：先進制造技術 車輛工程 教學改革 課程內容

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）06（c）-0152-02

1 先進制造技術課程背景

20世紀80年代末，美國為了應對其制造業所遭遇的挑戰，達到促進經濟持續健康發展和增加就業的目的，提出了發展先進制造技術（Advanced Manufacturing Technology，AMT）以增強其制造業在國際上的競爭力，由國家科學工程技術委員會（FCCSET）主持開始實施先進制造技術計劃。隨后，歐美日等國家紛紛跟進。

先進制造技術是現代制造技術的總稱，涵蓋了制造的各方面，包括工程設計、制造工藝、管理技術、物流技術和相關學科的支撐技術和支撐環境。

國際生產工程學會（International Institution for Production Engineering Researeh，CIRP）統計表明，當前先進制造系統和先進制造模式多達30余種[1]。特別是我國近十年來制造業迅猛發展，越來越多的先進制造技術應用到生產中。

汽車制造是先進制造技術最主要的應用領域之一。近年來，我國汽車制造業發展迅速。根據國家工業和信息化部發布的汽車工業數據顯示，2014年我國汽車總產量為2372.29萬輛，同比增長了7.3%，同時汽車銷量為2349.19萬輛，同比增長了6.9%，產銷量均位列世界第一。其中，前六強為上汽、東風、一汽、長安、北汽和廣汽，其銷量分別為558.37萬輛、380.25萬輛、308.61萬輛、254.78萬輛、240.09萬輛和117.23萬，占2014年全國汽車銷售總量的79.2%。然而，我國自主品牌轎車的銷量為277.44萬輛，僅占轎車銷售市場的22.4%，同比反而下降了17.4%。因此，國產汽車的自主知識產權的設計制造技術亟待提高和加強。相應地，作為培養創新人才的高校這方面的課程需要加強。

2 先進制造技術課程現狀

為了讓學生能夠了解和掌握相關的技術，從20世紀90年代起，許多高校就開始面向本科教學相繼開設了《先進制造技術》課程，來滿足工業企業生產的要求。

一直以來，先進制造技術教材的特點是內容全面，但是重點不突出。大多數教材都是把先進制造技術分為幾個主題技術群，即現代設計技術、先進制造工藝和制造自動化技術。該分類方法是1994年由美國工業技術委員會提出的[2]。然而，時至今日，先進制造技術發展了20年，許多新涌現出的技術尚未吸納進現行的教材中。

先進制造技術之所以謂之先進，是因為它指的是動態的技術，是在不斷吸收其它學科新技術的基礎上體現其先進性，所以先進制造技術課程內容也應該是動態的，其教學內容應該隨著相關技術的發展而不斷更新[3]。

另一方面，現有先進制造技術的教材內容廣泛，但沒有考慮到行業特點，缺乏對應的案例，因此就成了泛泛而談的一些基本概念介紹，造成學生感覺枯燥乏味的狀況。

3 課程改革

3.1 教學內容改革

針對目前的課程現狀與本校的行業特點，重慶交通大學機電學院著重強調交通裝備行業特色，對先進制造技術課程內容進行改革，以車輛制造（汽車、摩托車和軌道車輛）為導向，引入近年來車輛制造企業逐漸采用的新技術。

機械產品的制造分為三種方式：去除成形，整體成形和添加成形，對應的典型工藝分別為切削加工，材料成形（鑄造、沖壓等）和快速成形。當前幾乎所有的先進制造技術教材都包含了去除成形和添加成形的內容，例如高速加工、精密加工和快速成形，但是現有教材卻始終忽略了材料成形技術。然而，汽車、軌道車輛等制造企業已經在開始使用這些新技術。因此，非常有必要對學生增加這方面的知識。

近年來，出現了許多先進材料成形技術，如漸進成形技術、多點成形技術、熱沖壓成形等[4]。因此，在教學內容中增加先進板料成形技術內容。

另外，近年來，隨著節能環保日益受到重視，汽車輕量化成為當前的熱點，研究內容之一就是輕量化材料的使用。而鋁合金等輕量化材料的焊接完全不同于傳統的鋼質車身，因此例如攪拌摩擦焊等一些新的材料連接技術被應用于車身的焊裝生產[5]。因此，在教學內容中增加先進連接技術內容。

3.2 流程教學法

現行教材內容組織在章節上基本上分為先進設計技術、先進制造工藝、制造自動化、先進生產管理技術和制造模式幾部分[6]，然而企業生產實踐中，各種技術的應用并沒有明確的界限。為了讓學生對這些技術的使用有一個完整的了解，在課堂教學中，打亂教材的組織順序，以生產實際中制造流程來講授相關技術。實踐表明，流程教學法類似于案例教學法，更能激發學生的興趣和學習主動性。

（1）產品開發階段。從汽車概念設計開始，在車身造型階段引入逆向工程技術和CAD建模技術，在車身結構設計時引入CAE技術，在樣車制造階段引入快速成型技術。

（2）生產準備階段。針對工裝夾具設計講解成組技術和計算機輔助工藝設計CAPP，針對模具設計制造講解CAM編程和數控技術。

（3）批量生產階段。針對汽車三大部件：發動機、車身和底盤，以發動機為對象，講解高速加工技術、超精密加工技術和特種加工技術。以車身沖壓為例，講解先進板料成形技術；以白車身焊接為例，講解攪拌摩擦焊等先進焊接技術；結合焊接機器人講解機器人技術。結合沖壓生產線和總裝生產線，講解先進生產管理技術和先進制造模式。

通過上述教學內容和教學模式的改革，極大地調動了學生的興趣，激發了學生的學習主動性，收到了很好的效果。

參考文獻

[1] 劉喜雙，姚健.先進制造系統課程教學改革的研究與實踐[J].教育探索，2010，8（230）：62-63.

[2] 盧晨光，范久臣.改革先進制造技術課程教學體系學生實踐創新能力[J].長春教育學院學報，2009，3：124-125.

[3] 黃中華，謝雅.先進制造技術課程教學改革[J].湖南工程學院學報，2011，12：112-115.

[4] 李光耀，王琥，楊旭靜，等.板料沖壓成形工藝與模具設計制造中的若干前沿技術[J].機械工程學報，2010，5：31-39.

[5] 欒國紅，郭德倫.攪拌摩擦焊技術在中國的發展和推廣應用[J].航空制造技術，2014（17）：70-75.

[6] 任小中.先進制造技術[M].華中科技大學出版社，2006.