机械专业实习中齿轮加工教学过程探索
孙远韬郦滢澄刘广军
［摘要］随着新课程改革的实施和推进，实践教学得到了越来越多的关注。实践教学作为理论联系实际的重要手段，有利于学生掌握科学方法，提高操作能力，对学生专业核心素养的形成和发展起到良好的促进作用。为增强学生对齿轮加工过程的理解，基于齿轮制造加工基本原理介绍了齿形加工的方法和过程，阐述了齿轮测量和无损探伤的主要环节，说明了齿轮箱装配的基本流程。通过实践教学将专业基础理论和工程实际相结合，对实验、实习和课程设计等教学环节进行系统的设计。在教学和实践各个环节的共同作用下，有利于充分培养学生的专业实践能力和工程意识。
［关键词］专业实习；齿轮加工；教学过程
［基金项目］2022年度同济大学教育教学改革重点项目“思政—技能融合的现代机械工程师专业实习路径探索研究”；2022年度同济大学教育教学改革培育项目“理论与实践融合的教学团队构建”
［中图分类号］G420［文献标识码］A［文章编号］1674-9324（2023）18-0077-04［收稿日期］2022-10-18
近年来，各高校都在大力強化实践教学改革，加强实践育人，构建理论与实践、科研与教学、虚拟与现实、线上与线下、学校和企业深度融合的实践体系，注重实践体系的完整性、前瞻性和连贯性，重塑实践环节内涵。
齿轮工业是装备制造业的基础性产业，齿轮作为传递动力的重要机械零件之一，凭借其传动准确、结构紧凑等特点，广泛应用于现代机械设备中［1］。齿轮是利用齿与齿的啮合来进行工作的，由一对模数相同的齿轮相互啮合将动力由一轴传送到另一轴上［2-3］。齿轮生产和加工行业的转型升级，对加快我国制造业高水平发展具有重要的战略意义。对于同济大学机械专业的“机械设计”“机械设计课程设计”等理论课程，需要学生熟悉齿轮传动的类型、特点和应用，掌握齿轮精度等级的选择，了解齿轮传动的失效形式和计算准则，理解齿轮的设计过程和加工原理，了解齿轮传动的发展过程和未来趋势，使学生在综合考虑制造工艺、使用、维护、经济和安全等问题的情况下进行机械设计，培养学生的思维能力和工程意识。同时，对于实际工程而言，齿轮加工是实现产品设计、保障产品功能的重要手段，掌握齿轮零件的加工过程、熟悉各种材料的性能特点及热处理方法，能够运用理论和经验储备解决现场出现的一般工艺问题显得尤为重要。同济大学机械专业针对齿轮制造和加工的复杂流程，进行了深入的专业实习，引导学生全面了解齿轮加工的方法和过程，掌握齿轮检测主要内容和齿轮箱装配的主要流程，将齿轮计算的理论知识与加工对应起来，实现理论认知与实践的统一，有利于学生掌握其最新的发展趋势，提高齿轮的设计能力和加工水平。
一、齿轮加工认知实践内容
理论始终指导着实践，实践不断升华理论，教学从齿轮传动基本原理入手，通过现场实践讲解齿轮加工的基本理论，解构相关齿轮加工的知识，加深学生对齿轮加工过程的认识。同时基于实际工程案例，说明齿轮加工不同形式在不同传动方式中的作用，从而进一步重构齿轮传动的知识体系，实现从齿轮本身设计到加工及其工程应用的全面认知。
为了提高实习过程成效，让学生理解所设计齿轮的主要参数和加工过程，理解产品下线后的检测方法，以及在形成合格产品后如何进行装配，本实习通过企业实习的方式，由学校教师为学生进行理论知识铺垫，引导学生熟悉齿轮传动的主要原理，且通过企业导师示范让学生了解加工过程，并进行部分科目的独立练习和考核。在示范阶段，企业导师首先播放规范操作视频短片，指导学生进行基础加工，使学生对整体有一个清晰的认识。在加工的实践环节中，通过对重要的加工、检测步骤进行实物操作演示，并对每一步拆装过程进行详细讲解，使学生对整个操作流程有了更为具体的了解。接着，学生以小组的形式对齿轮加工和检测过程的问题进行探讨，利用现有理论知识储备，结合实践学习加工和测量工具的操作规范，采用课题互动、小组讨论等一系列方式调动学生的积极性，加深对齿轮设计和制造过程的认识。
二、齿轮加工实践教学过程
齿轮加工实践教学过程主要包含专业技术人员专题讲座、现场操作观摩、教师现场指导和答疑，以及学生撰写实习报告。实习的任务是让学生熟悉齿轮的加工过程，明确齿轮加工过程的标准和规范，了解生产中的技术革新方法，培养分析和解决问题的意识和能力。
在“机械制造工艺学”课程中，学生已经学习了各种切削工艺、热处理技术等，对齿轮加工的基本流程有了简单的认识。齿轮加工是一种采用机械手段，以获得满足一定齿轮结构和精度要求的工艺过程，主要分为四个步骤：首先，在锻造制坯后对齿轮进行正火处理，其目的是获得合适的切削加工硬度，以减少热处理环节产生的变形；其次，需对齿轮进行切削加工以获得满足要求的齿形，目前从原理上主要分为成型法和展成法两大方法；再次，为保证齿轮良好的力学性能，需对齿轮进