机械制造工程学课程设计教材体系探索

摘要： 本文分析了机械制造工程学课程设计的新形式，对课程设计教材编写方面提出了一些改革措施，对于提高课程设计质量，推动创新性人才培养具有一定的作用。

Abstract： This paper analyzes the new situations of course design of machinery manufacture engineering design and puts forward reform measures. These reform measures are effective on improving quality of curriculum design and promoting innovative talent training.

关键词： 机械制造工程学；课程设计；教学改革

Key words： mechanical manufacturing engineering；course design；teaching reform

中图分类号：G613 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）29-0240-02

0 引言

机械制造工程学课程设计是机械制造工程学课程中重要的实践性教学环节。课程设计的主要目的是巩固和深化所学的机械制造工程学理论知识，联系实际，提高学生的综合分析能力、夹具（结构）设计能力，并为毕业后从事机械制造方面的技术工作奠定基础。通过课程设计训练和提高学生设计的基本技能：收集、分析和应用设计资料方面的技能；查阅设计手册方面的技能；熟悉标准和规范方面的技能；计算、绘图及编写技术文件方面的技能等。要提高课程设计效果，特别是如何适应当今人才发展的需要，尤其是国家卓越工程师计划培养目标，使该课程设计更有利于提高学生设计能力，培养学生创新意识与能力，就成为摆在我们面前的重要课题。该课程的指导教材版本很多，但没有针对国家卓越工程师计划培养相适应的教材，本文针对该方面的教材内容作了一些探索。

1 设计总体要求

通过理论教学，使学生在理解机械制造理论知识的同时，了解传统和现代机械加工手段及其对应的工艺装备，掌握机械制造工艺的编制、机床夹具的三维CAD/CAM、数控编程以及零件的制造精度测试方法，培养学生的工程实践能力和创新意识，为今后的工作和学习奠定坚实的基础。其目的在于：①掌握机器零件机械加工工艺规程的一般过程，学会机械加工工艺规程的编制思想和方法。②通过机械加工专用夹具的设计课题，掌握机床夹具的一般设计方法。③学会使用有关标准、手册、图册以及其他技术资料，学会分析和解决设计中的各种问题。④综合运用所学课程知识，进一步提高机械设计、分析计算、机械制图、编写工艺技术文件及独立的技术工作能力。⑤熟悉三维软件的使用方法，强化三维设计能力的训练。⑥熟悉CAPP软件，学会用CAPP软件实现计算机辅助工艺的编制。

2 设计内容及要求

为保证课程设计质量，达到培养学生机械制造创新能力的目的，课程设计内容包括下述各项：①工艺分析。熟悉零件的结构，用三维软件对零件建模，并绘出零件二维工程图；零件的加工工艺审查；设计毛坯，分析计算毛坯余量，用三维软件对毛坯建模，并导出毛坯二维工程图。②工艺编制。编制零件的工艺流程，需考虑先进加工设备的使用；填写工艺卡片（可使用电子版）。③夹具设计。设计某道工序使用的夹具，确定使用专用夹具或组合夹具，进行夹具结构设计；夹具的三维设计与装配，利用《机床夹具标准件与三维图库》和《组合夹具标准件与三维图库》，选取夹具所用的标准零件，并设计绘制非标件；提交夹具的二维工程图（装配图）。④零件制造。参考所编工艺文件，指导实验室完成该零件的加工。⑤数控加工。对零件进行手工编程（或用Mastercam等软件实现自动编程）；熟悉数控机床操作面板上各控制键的操作（如加工中心、数控慢走丝线切割机床、数控雕刻加工机床、数控电火花成型机）；加工仿真或实际加工。⑥测试实验。对加工完成后的零件尺寸精度、形状精度、位置精度等进行测量，提交测量结果报告；把测量结果和零件设计图比较，分析加工工艺。

3 教材内容体系

全书共分8部分。①总体要求。②零件工艺分析与毛坯设计。③工艺规程编制，主要有编制过程、加工方法选择、热处理工序安排、工序加工余量、机床设备选择、金属切削刀具、量具选用、切削液选用、机械加工定位与夹紧、工艺文件填写等内容。④切削用量计算，主要有车削、铣削、孔加工、插削、拉削加工等。⑤机床夹具设计，主要有夹具设计与计算、夹具结构与绘图、夹具的公差与配合、夹具零件的公差和技术条件、定位误差的分析与计算、夹紧力的确定、机床夹具常用定位件、常用夹紧件、其它元件与部件等内容。⑥计算机辅助工艺过程设计，讲解了CAPP概念和CAXA工艺图表的用法。⑦典型设计题目与夹具示例，给出了CA6140后托架、法兰盘、拨叉等几个典型工件的专用夹具三维图。⑧附录部分给出了轴类、类、支架类、箱体类、杆叉类等典型工件供学生选用。

4 教材特点

4.1 针对该课程设计中题目少、多人同题的缺点，选择了34个常规零件作为参考题目。大部分题目网上资料较少，可有效避免学生拷贝，促使学生认真完成自己的题目。每个零件都用二维图、三维图片、三维模型（Pre/E、NX/UG、CATIA、Solidworks）等6种形式给出，方便学生读懂零件结构，也便于学生进行夹具设计时快速进行三维装配。图1、图2为某零件的三维图片、Solidworks三维模型。

4.2 在工艺规程编制部分，弥补该课程理论教学中金属切削刀具、量具选用部分的欠缺，编列了孔加工刀具和铣刀的型式和尺寸参数，并给出了三维图片。量具部分编列了实物类量具（量块、塞规、塞尺、R规、螺纹规）、卡尺类量具（游标卡尺、表盘卡尺、电子卡尺、高度尺）、千分尺类量具（外径千（百）分尺、内径千（百）分尺、电子千分尺、杠杆千分尺）、角度类量具（万能角度尺、万能角度规）、指示表类量具（百分表、杠杆百分表、内径百分表、千分表）、形位误差类量具（水平仪、平台、平板、方箱）、综合类量具、可靠度类量具等。

4.3 机床夹具设计部分，对机床夹具常用定位件、常用夹紧件、其它元件与部件等详细列举了其二维图、三维模型图片和有关尺寸数据，V形块如图3所示。为配合该部分设计，课题组编写了《机床夹具标准件与三维图库》和《组合夹具标准件与三维图库》两个数据库和本教材配套，便于学生进行数据查询和三维装配。

5 结束语

机械制造工程学课程设计教材内容组织以培养学生的现代制造能力和创新意识为出发点，配以大量的三维图片和三维模型，为学生进行机床夹具的三维设计提供方便。也可为指导教师进一步促使学生提高课程设计质量提供可用素材。

参考文献：

[1]万宏强.机械制造工程学课程设计指导书[M].西安：西北工业大学出版社，2013.

[2]曹岩.机床夹具标准件与三维图库[M].北京：化学工业出版社，2010.

[3]曹岩.组合夹具标准件与三维图库[M].北京：化学工业出版社，2013.