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0引言
在国家创新驱动发展战略背景下，如何培养适应现代社会发展和企业需求的高素质工科人才成为各高校高度关注的问题。实践教学作为培养工科专业人才的重要环节，在整个人才培养体系中占有重要地位。汽车制造业作为国家发展的支柱产业，其人才培养更要紧跟行业发展，培养具有扎实理论基础和实践能力的人才，但目前各高校车辆工程专业在实践条件、教学内容及教学方式上存在一些共性问题，表现如下：
（1）实践教学平台不足。由于汽车产品对于动力性、燃料经济性、舒适性、安全性能等方面要求非常高，所以在产品研发时会进行大量的试验测试，这些测试大都是整车测试，试验设备精度高、成本高，并且需要专业的试验场地，这些对于高校实践教学来说是挑战，所以各个高校车辆工程专业教学实践平台条件差异很大。
（2）实践教学难以跟上社会发展。目前车辆工程专业实践课程普遍以传统燃油汽车教学为主，当前新能源汽车及智能网联汽车等新兴技术发展迅速，针对这些热点发展方向的理论和实践知识等内容涉及较少。新工科建设背景下车辆工程专业实践教学需要增加对新能源汽车、智能网联汽车和智能制造等热点方向相关技术教学设备和实践教学内容。
（3）实践教学对学生创新能力培养不足。目前车辆工程专业开设的实验教学课程主要以经典性、验证性实验为主，实验流程都是事先制定好的，对于学生创新性思维的启发不够。而对于应用性、设计性、综合性较强的专业实验设计的教学更是鲜有见闻。
针对当前存在的一些问题，各高校专业老师进行了大量的实践教学改革方面的探索，提出并实施了许多新的教学内容及教学模式，均取得了较好的教学效果，比如基于项目式的实践教学[1]、基于PBL的教学法[2]、构建虚拟实验教学体系[3-5]、以赛促教的实践教学模式[6]等。本文在分析当前车辆工程专业实践教学现状基础上，建立了一种基于柔性夹具实验台的实践教学模式，实现了人才的持续进阶培养，取得了良好的教学效果。
DOI:10.19694/jki.issn2095-2457.2022.27.48
基于柔性夹具实验台的车辆工程专业实践
教学探讨
于奎刚彭伟利
(山东大学机械工程学院高效洁净机械制造教育部重点实验室及国家级实验教学示范中心,
山东济南250061)
【摘要】车辆工程专业培养的是适应社会发展和汽车产业需求的相关人才，但目前各高校车辆工程专业在实践条件、教学内容及教学方式上存在一些共性问题。本文基于当前车辆工程专业实践教学现状，建立了一种基于柔性夹具实验台的实践教学模式。利用实验台，开展了从夹具设计方法认识实践、新型柔性夹具创新设计，到夹具设计方法科学研究的系列教学，实现了人才的持续进阶培养，取得了良好的教学效果。
【关键词】实践教学；车辆工程；夹具设计
※基金项目：山东大学2021年校级教育教学改革研究项目“基于“基础理论+前沿+案例”的汽车试验学课程建设与实践”(2021Y216)。
作者简介：于奎刚，博士，讲师，研究方向为汽车车身设计与制造。
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1柔性夹具实验台组成及功能
夹具是汽车车身制造过程中必不缺少的装备，通常现代汽车车身制造使用的夹具为专用夹具，无法满足产品研发阶段不同车身结构设计和制造需求，因此组合式夹具成为科研和新产品试制部门的首选。本实验室的三维柔性组合夹具实验台，是一种具有网格孔和标尺的孔系夹紧系统，可用于焊接、机械加工和检测工件。实验台以五个工作面的三维焊接工作台为基础，配备各种用于定位的标准模块，通过快速销栓连接，对于各种形状的工件进行快速、精确的装夹，实现焊接或加工工件高精度定位和夹紧。组合夹具实验台可代替传统的专用夹具，缩短大量的夹具设计、制造时间，并且可以反复使用，节约研制和生产成本。
实验台主要由三维柔性工作台、夹紧销模块、定位块模块及夹紧器模块组成。具体结构如下：（1）三维柔性工作台，由五面带有安装孔的工作面组成，工作面和安装孔具有非常高的制造精度，如图1所示。安装孔通过和夹紧销的配合，把各种定位块固定到工作平台上。
（2）夹紧销模块，由多种结构和长度的夹紧销组成，如图2所示。夹紧销内有锁紧钢珠，通过销头旋紧实现与工作台的自锁固定，从而将连接的定位块固定到工作台上。
（3）定位块模块，由多种结构的定位块组成，根据需要选择不同尺寸的定位块，通过定位块的表面对工件进行定位，定位块的固定通过夹紧销实现。
（4）夹紧器模块，由多种结构的夹紧器组成，夹紧器紧随定位块布置，用于定位后的工件夹紧，防止
焊接过程发生松动。
图1孔系工作台结构
三维柔性组合夹具实验台一方面是高校和汽车公司等进行新产品、新技术研发的必备辅助设备，另一方面也可结合《汽车构造》、《汽车车身结构与设计》、《汽车制造工艺学》等课程开展相应的教学实验和装配研究。
图2夹紧销结构
2基于柔性夹具装配实验台的实践教学在车辆工程专业本科实践教学中，我们利用此实验台设计了以学生专业能力培养为中心、以岗位能力需求为目标、以学生实践和创新成果为导向的教学内容，开展了从夹具设计方法认识实践、新型柔性夹具创新设计，到夹具设计方法科学研究的系列教学，实现了人才的持续进阶培养，取得了良好的教学效果。
（1）夹具设计方法认识实践教学。利用三维柔性组合夹具实验台，我们开展了夹具认识和设计实验教学。实验时，将学生分组，首先让学生熟悉并掌握实验台各定位块、夹紧器模块的结构及使用方法、掌握车身薄板零件夹具设计方法。然后各组均通过实际车身零件完成夹具方案设计及实物搭建实践，锻炼学生进行夹具设计和实践的能力。最后利用虚拟实验台及各模块三维模型，分配给各组不同车身
零件虚拟夹具设计任务，要求各组学生对其车身零件设计对象进行夹具方案设计和虚拟搭建。整个实验过程和任务，引起学生的极大兴趣和参与度，取得了非常好的教学效果。
（2）开展新型柔性夹具创新设计教学。柔性夹具是夹具设计开发的趋势，克服了专用夹具弊端，采用一套夹具就能实现多种车身零部件结构的定位和夹紧，其中组合式夹具是其一种结构形式。我们依托该三维柔性组合夹具实验台，在学生毕业设计中，指导学生开展新型车身柔性夹具创新设计实践活动，获得了多项创新成果，并成功申请多项国家发明及实用新
型专利。
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图3柔性夹具设计成果
（3）开展夹具设计方法科学研究。将此夹具实验台与焊机组成焊接装配系统，可以完成薄板产品制造工艺系统方法研究，用于完成科技创新产品制造和夹具设计方法科学研究，如图4为组合夹具与焊机组成的焊接实验系统。通过该焊接实验系统，可以完成薄板零件夹具设计方法、薄板装配偏差传递理论、钢板或其他材料的连接方法研究等，并可以将该焊接实验系统与学生科技创新活动相结合，完成相关研究和创新产品实物制作。
图4焊接实验系统
本实践教学模式为科研设备用于教学研究提供了有益探索，通过将科研设备用于本科实践教学的一系列教学内容设计，对学生进行全面的实践训练，弥补了当前实践平台的不足，增加了学生进行实际工程训练的机会，提高了学生创新设计能力及科研水平，取得了非常好的教学成效。
3结语
实验教学是培养学生实践能力和创新能力的重要环节，本文基于当前车辆工程专业实践教学现状，建立了一种基于柔性夹具实验台的实践教学模式。利用实验台，设计了以学生专业能力培养为中心、以岗位能力需求为目标、以学生实践和创新成果为导向的教学内容，开展了从夹具设计方法认识实践、新型柔性夹具创新设计，到夹具设计方法科学研究的系列教学，实现了人才的持续进阶培养，取得了良好的教学效果。
【参考文献】
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