前言:想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎?我們特意為您整理了5篇機床夾具畢業設計總結范文,相信會為您的寫作帶來幫助,發現更多的寫作思路和靈感。
1.產品功能分析
織機導板是橫機中重要的零部件,在橫機中起到走針線路的作用。
2.零件的加工面
零件的加工面有:外圓、2*¢8孔、內外輪廓、鍵槽
3.零件分析
確定加工表面的可加工方案:該零件下方屬于回轉類零件,其外圓的加工具有一定的局限性,特別適合以車削加工來完成,其他的方法有精車、磨削、或以車代磨等等,這主要以零件外形及加工要求來決定以何種方法來完成加工,前提是在保證質量的同時,以最快的效率,最低的成本來完成工件的加工。對于一些孔的加工無法以車磨加工,可以以另外的加工方法來完成,例如,鉆削,銑削,鉸削等等。一般以孔軸線的位置來確定,與外圓軸線重合的,可在銑床上加工。加工特殊表面,主要是零件的內外輪廓加工,主要以銑削完成,也可以用加工中心完成,其余適情況所定采用車、銑、磨等加工。
零件結構工藝性:零件形狀小,加工困難,其加工工藝不能一味的以普通的加工來確定工藝。由于該零件的輪廓下表面存在帶槽的臺階圓柱,不易進行一次性加工,所以先加工輪廓下表面(兩個圓柱)再對上表面輪廓進行銑削。(零件技術要求分析:1.零件精度要求:從零件圖紙上看,工件的尺寸要求并不大,表面粗糙度也不高,但工件使用有一定的要求,故在加工時應相應提高一點。φ15.9的圓與走針表面有垂直度要求,而且在該表面上鉆兩個φ8的通孔,在加工時有一點困難。2.零件的熱處理要求:加工完畢后進行真空淬火處理其硬度為HRC62-64,還需要振動研磨,可以看出對零件的工作環境要求較高,工件要求強度好)。
4.從生產條件分析看,生產設備、生產批量等。該零件加工工藝采用普通車床和數控銑床或加工中心及工序分散形式的生產方式進行。在本次畢業設計要求我們以我院現有的數控機床為可選擇的加工設備,按大批量生產方式。生產綱領為:400個/批,生產周期為兩周(包括熱處理)。數控加工與普通加工相比具有的優點是:工序高度集中,可減少很多復雜的工裝夾具,可減少工件的裝夾次數,提高勞動生產率,降低工件在裝夾中的累積誤差。
1.制訂工藝規程的步驟:
(1)熟悉和分析制訂工藝規程的主要依據,進行零件的結構工藝性分析,確定零件制造的關鍵技術問題。
(2)確定毛坯,包括選擇毛坯類型及其制造方法,繪制,毛坯圖。計算總余量、毛坯尺寸和材料利用率等。
(3)擬訂工藝路線。
(4)確定各工序的加工余量,計算工序尺寸及其公差,繪制工序圖。
(5)選擇切削用量和計算時間的定額。
(6)確定各主要工序的技術要求及檢驗方法。
(7)進行技術經濟分析,選擇最佳方案。
(8)編制工藝文件
前言
本課題的設計意義在于了解織機導板零件功能及工作場合,進行數控加工工藝設計,編制程序,以及設計數控加工夾具。在期間將發現的問題及時更正,將技術更新,充分將數控技術發揮到相應水平。隨著我國制造業的發展,數控設備的需求也在增加。它們總的發展趨勢是:高精化、高速化、高效化、柔性化、智能化和集成化,并注重工藝適用性和經濟性。
制造業是我國國民經濟的支柱產業,其增加值約占我國國內生產總值的40%以上,而先進的制造技術是振興制造業系統工程的重要組成部分。數控技術又是其核心技術,它的出現及所帶來的巨大效益,已引起了世界各國科技與工業界的普遍重視。目前,國內數控機床用量劇增,這就需要一大批面向生產第一線的熟悉數控加工工藝,能夠熟練掌握現代數控機床編程、操作和維護的應用型高級技術人員。
數控加工技術的應用,使機械加工的大量前期準備工作與機械加工過程聯為一體,使零件的計算機輔助設計(CAD)、計算機輔助工藝規劃(CAPP)和計算機輔助制造(CAM)的一體化成為現實,使機械加工的柔性自動化水平不斷提高。
本課題實踐性強,其理論源于生產實際,是歸根于生產實踐的總結。做本課題必須注重理論同實際相結合,根據不同的現場條件靈活運用理論知識,以獲得解決生產實踐問題的最佳方案。通過本課題的學習,應基本掌握數控加工中的基本知識和理論,達到本課程的要求。
目錄
摘要———————————————————1
前言————————————————————2
一、設計課題分析————————————————————5
1、產品功能分析————————————————————5
2、零件的加工面————————————————————5
3、零件分析————————————————————5
4、從生產條件分析————————————————————5
5、設計任務分析————————————————————5
二、工藝規程設計說明———————————————————6
1、毛坯的確定和材料分析————————————————6
2、工藝安裝原則和方法——————————————————7
3、工序卡片安排原則——————————————————7
4、工序順序的安排——————————————————8
5、定位基準的選擇——————————————————8
6、加工方法的選擇——————————————————9
7、工序集中與工序分散——————————————————9
8、零件加工工序——————————————————9
9、工藝裝備選擇——————————————————9
三、工裝夾具設計——————————————————9
1、夾具作用——————————————————10
2、選擇夾緊面時的原則——————————————————10
3、夾具結構設計要則——————————————————10
4、夾具的標準化——————————————————11
5、夾具的剛度和強度——————————————————11
6、夾具的穩定性——————————————————11
7、夾具與機床的位置關系—————————————————11
8、夾具與刀具的位置關系—————————————————11
9、夾具操作和使用上的要求————————————————11
10、對安全和可靠性的要求————————————————12
11、夾具零件結構的工藝性————————————————12
12、夾具體的方案分析及制訂————————————————12
———————————————————14
五、加工程序——————————————————15
關鍵詞 高職 數控技術 畢業設計 改革
中圖分類號:G424 文獻標識碼:A
Vocational CNC Technology Professional Graduate Design Reform
PAN Dong
(Shaanxi Institute of Technology, Xi'an, Shaanxi 710300)
Abstract Vocational education aims to cultivate high-skilled applied talents, in the whole process of training, professional and comprehensive training is particularly important; this article carried out bold reforms on CNC technology for vocational graduate design implementation process, take the original traditional text bold reforms to the typical structure of processing and assembly, through professional comprehensive training to improve students' ability to shorten vocational NC graduates distance between enterprises. The paper proposed features for professional conduct vocational graduate design reform, has important significance in cultivating qualified graduates of vocational CNC technology.
Key words higher vocational; CNC technology; graduate design; reform
高職教育是高等教育的重要組成部分,而它又不同于本科教育,高職教育以適應社會需求為目標、以培養技術應用能力為主線;高職畢業生應具有一定的理論知識基礎,較強的技術應用能力,較高的職業能力和職業素養。
最近幾年數控技術專業一直是國家技能型緊缺人才培養專業,高端技能型數控人才的培養是高職教育一直研究的重要課題。高職數控技術專業人才的培養,主要經過三個過程:基礎學習階段、專業技能學習階段、專業綜合能力培養階段。在專業綜合能力培養階段,畢業設計又是檢驗專業學習情況,鍛煉專業綜合能力的最有效途徑之一。
1 高職數控技術專業畢業設計現狀
目前高職數控學生畢業設計依然主要停留在文本設計,對典型零件進行數控加工工藝規程設計,工裝的選擇設計,數控加工程序的編制。而這些內容主要從理論角度出發,無法真正地實現專業綜合訓練,貼近實際生產的目的。
2 改革立意
針對這一現狀,結合高職數控技術專業培養目標——真正使高職學校與企業的零距離對接,專業綜合訓練設計的合理與否,是實現專業理論知識與實踐相對接的最有效途徑。從這個角度出發,我院在數控技術專業畢業設計環節提出過多種思路,如:采用一人一題進行畢業設計,抓過程、重答辯、嚴審設計資料;讓畢業生在頂崗實習過程中,結合企業實際選題,由企業學校雙導師進行畢業設計指導;通過理論設計然后通過數控加工仿真軟件進行設計的驗證,并進行分析,然后進行答辯。多種畢業設計思路通過實踐,總存在諸多條件限制,而終未取得良好的效果。
在改革的道路上我們通過多次探索,最終確定了一種通過機械結構設計編程加工畢業設計論文答辯,全過程的專業綜合訓練模式。這種訓練模式,第一階段是有指導老師提前選擇適合數控技術專業進行綜合訓練的畢業設計機構,然后對所帶學生根據學習情況分組確定完成的零件;第二階段學生根據自己所要完成的任務進行零件造型設計,編程加工,待全組成員完成零件加工進行機械結構的組裝;第三個階段,學生進行所設計部分零件的數控加工畢業設計論文;第四個階段進行畢業答辯。
3 實施
我院在2010級數控技術專業畢業設計執行時采用上述模式,進行了數控技術專業畢業設計教學改革試點。試點選取30名數控技術專業畢業生進行,分為4組,根據學生綜合能力高低每組題目各有差異。
第一階段,指導老師根據學生情況選題。在試點階段,為了保質保量完成教改全過程,除風力推料機構為我院參加全省機械設計創新大賽機構難度較大外,其他的如裝卸器,槽輪機構,大力神杯相對難度都較小。風力推料機構由15人分別完成葉輪加工,凸輪軸加工,齒輪加工,偏心輪加工,底板、推桿、料筒等部分加工,其余3項目共有15人完成。
第二階段,畢業設計學生根據設計任務進行造型、編程、加工、裝配。本階段,由指導老師指導學生完成料單上報,所需工裝清單;院部進行材料的準備,并由數控實訓中心提供相應的工裝,機床;在不影響正常教學的前提下,畢業設計機構的加工我們主要安排在課余時間進行,如晚自習、周末。學生進行零件工藝設計、數據計算、造型、數控編程、數控加工;在整個加工過程中,老師指導學生選用合適的刀具、夾具、量具、切削用量保證零件的加工精度。最終各小組成員完成零部件加工后,進行裝配。標準件:如軸承、螺釘、螺母、墊片由項目組統一購買;在裝配過程中,出現問題,老師指導學生進行修正,直至完成機構裝配達到預定目標。
圖1 數控專業畢業設計實施流程圖
第三階段,畢業設計資料整理完善。各小組成員根據自己完成的指定零件進行畢業設計資料整理,主要內容有零件圖繪制,零件結構分析,工藝規程設計,各工序工裝的選擇,各工序切削用量的選擇,數控加工程序的編制,畢業設計總結幾個部分。本階段不僅僅要對零件進行工藝設計,更重要的是提高工藝規程資料的填寫、畢業設計文本資料的規范,通過本階段的總結,真正實現畢業設計內涵的升華,使理論與實踐相結合,為走上工作崗位做好鋪墊。
第四階段,進行畢業設計答辯。在答辯過程中我們一改以往提問基礎理論知識的模式,重點讓學生陳述自己在機構加工過程中出現的問題,以及問題的解決方案,真正通過畢業設計讓學生學會自己動腦、動手解決實際問題。圖1為數控技術專業畢業設計教學改革實施流程圖。
4 畢業設計教改效果
通過2013屆數控技術專業畢業生畢業設計教學改革試點后座談,學生普遍反映收獲頗豐,既鞏固了原本所學的專業理論知識,同時又加強了數控編程、加工、裝配等知識的學習,尤其對數控刀具、夾具、量具、切削用量這些知識理解更深刻,還教會了學生如何處理實際問題,如何獨立解決問題,學生的積極性很高,效果很好。
關鍵詞:機械加工;刀具;前角;切削力中圖分類號:G718文獻標識碼:B文章編號:1672-1578(2014)10-0271-02現代機械零件的加工方法主要有三種:材料累加法,同一種材料或不同材料通過焊接、鉚接、粘接、累紋連接、襄接等方法讓各種形狀的材料組成零件,包括現代最為先進的快速原型制造技術(RPM)。材料成型法:如鑄造、鍛造、粉末冶金、注朔成型等方法,也稱無屑加工法。材料去除法:零件的最終幾何形狀局限在毛坯的初始幾何形狀范圍內,零件形狀的改變是通過去除一部分材料,減少一部分重量來實現的,如現在各工廠企業廣泛使用的車、銑、磨、刨、鏜、拉等等,也稱有屑加工。
很明顯,由于三種加工保證零件的加工精度的不同,現階段乃至今后相當長的一段時間內,加工精度在9級以上的零件都將長期使用有屑加工方法獲得,有屑加工的核心和實質是刀具和工件相對運動,刀具切除工件毛坯上多余金屬形成零件,當然,零件毛坯通過有屑加工最終變成零件,必然還會與工藝、機床、夾具、量具、刀具、設計、材料等因素有關,加工者必須都加以關注,但本文認為:在上述的諸多因素中,最為重要的、對加工零件的速度、質量影響最大的應該是刀具的幾何參數,組成刀頭的這些點線面在空間的位置、這些點線面的形狀,也就是大家熟知的刀具的幾何角度、刀尖形式、刀面形式、刀刃形式。
現代加工,為了達到高效、高質這樣兩個目的,業內已將人工手搖驅動刀具的移動改為電腦程序控制刀具的移動,也就是現代數控加工機床將逐步代替普通機床加工,變普通機床的二軸為三軸四軸五軸,將車銑磨齒輪加工機床合為一體,設計制造更多的高精度的專用夾具,選擇更好的刀具材料,使得加工更加快捷、更加方便,但是最終還是離不開刀具對零件的切削運動,在這對運動中,核心實質內容就是力的作用,所有運動的源頭都是力,加工中產生的切削力可以使得機床系統、夾具系統,零件、刀具發生變形,產生相對位移,從而使得加工過程中的刀具的行進路線失真,零件加工精度難以保證,而這些力的大小又與零件材料、切削速度、切削深度,進給速度、刀具幾何角度有關,加工中要想提高效率,勢必就要提高切削速度、切削深度和進給速度,工件材料對切削力的影響我們無法去改變,在切削用量中影響切削力最大的因素是切削深度,而加大切削深度后,切削力成倍增加,切削加工零件質量難以得到保證,問題的關鍵在于怎么樣在保證一定的加工速度的前提下,切削力得到最小值,金屬切削原理與刀具這門學科告訴我們,當鎖定上述條件后,刀具的空間幾何形狀會使切削力發生改變,也就是說:選擇一個合理的刀具切削部分的幾何形狀將會對切削力變化產生很大影響,刀具的切削部份的空間幾何形狀分為刀具幾何角度和刀具幾何參數,刀具上所有的角度對切削力都會產生影響,在這些因素中影響最大的是刀具的前角,本文重點討論刀具的前角、后角、楔角的關系和他們對切削效果的影響,在刀具對工件進行切削的過程中,切削力的來源主要是金屬被刀具從本體切下變成切屑的過程中的變形程度,變形越大切削力越大,切屑的變形又直接與刀具的前角相關,前角越大變形越小,現代刀具在加工過程中既要做到銳字當先,又要做到銳中求固,前面說到刀具的銳就是前角越大刀具越鋒利,也就是達到了銳字當先這一要求,刀具的固就與刀尖處受到的力的方向大有關系,現代金屬切削原理與刀具書定義:刀具的前角為刀具的前刀面與基面間的夾角,刀具的后角為刀具后刀面與切削平面間的夾角,楔角為前后刀面之間的夾角,這三個角加起來等于90度,
如下圖:
當前角選定后,楔角的大小就與后角相關,后角越大,楔角就越小,后角越小,楔角就越大,而后角又受到切削平面和后刀面的空間位置的控制,下面五種情況下,我們來分析刀尖處所受力對刀尖強度的影響。
圖1所示為刀尖和工件中心等高,切削力為圖示方向,切削力鉛錘向下,同時決定切削速度方向,此時刀具的工作后角等于標注后角,圖2所示為刀尖高于工件中心,切削力方向發生變化,方向正好沿著刀具主后刀面方向,切削平面和刀具后刀面帖合,此時刀具的工作后角等于零度,小于刀具的標注后角,這種情況和圖5的情況等價,圖5所示為:刀尖和工件中心等高,刀具的標注后角為零度,切削平面和后刀面重合,刀具工作角度等于標注角度,但此種情況下刀具的楔角大于圖2情況下的楔角,刀具刀頭強度大于圖2。圖3所示情況為:刀具的工作后角大于刀具的標注后角,刀具的強度降低,圖4所示情況為:車刀刀尖處在工件的最低點,此時刀具的工作后角等于90度加上標注后角,大于90度,切削速度方向水平,此種情況基本不能車削,刀具強度最低,以上分析說明:刀具的前角影響刀具的鋒利程度,刀具的工作后角影響刀具的強度,不是傳統理論認為的刀具楔角越大,刀具刀頭強度越高。而是刀具的工作后角越小(不能為零)刀具的強度越高。上圖中圖5為最理想狀態,圖4為最不理想狀態,本文結論一:刀具前角在不影響刀具的強度的前提下越大越好,刀具的后角在不影響刀具后刀面與加工表面的摩擦的前提下越小越好。而目前很多加工者為了保證刀具的強度, 一味的減小刀具的前角,甚至采用負前角,這樣使得切屑變形十分嚴重,切削力加大,為了維持加工,被迫降低切削深度,這樣工效就談不上了。
關于引入工作楔角的概念,本文認為:在金屬切削原理與刀具一書中,應增加引入一個新的角度:工作楔角,工作楔角定義為:刀具前刀面與切削平面之間的夾角,這一角度是真正能夠反應出切削變形大小、切削力大小的因素,已成為班級教育中的一個重要課題和主要內容。本文認為應該是,切屑底面也就是前刀面與切削平面之間的夾角,如下圖:
這樣標注后可以看出工作楔角的大小與前角有關,與切削平面有關,與刀具的實體楔角無關,工作楔角越小切削變形越小,當刀具的實體角度楔角確定后,切削平面與刀具后刀面貼合時,也就是刀具工作后角趨于零度時,工作楔角取得最小值,切削力取得這種情況下的最小值,當工作后角趨近于零度時,前角越大,工作楔角越小,切削變形越小,切削力就越小。參考文獻:
[1]《金屬切削原理與刀具》機械工業出版社精品教程,主編:韓步愈
[2]《機械制造工藝基礎》 勞動和社會保障部教材辦公室組織編寫
[3]《銑工工藝學》勞動和社會保障部教材辦公室組織編寫
[4]《機床加工工藝學》 勞動和社會保障部教材辦公室組織編寫
關鍵詞:畢業設計;學風建設;治學方略
作者簡介:唐鈴鳳(1965-),女,安徽宣城人,安徽工程大學機械與汽車工程學院,副教授;王幼民(1964-),男,湖北孝感人,安徽工程大學機械與汽車工程學院,教授。(安徽蕪湖241000)
基金項目:本文系教育部機械設計制造及其自動化特色專業建設、安徽工程大學2007年重點教研項目(項目編號:2007 yjy048)的研究成果。
中圖分類號:G642.477 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2012)16-0095-02
畢業設計是本科教學中最后一項教學內容,也是最重要的一個實踐性教學環節,是各教學環節的繼續深化和檢驗,其實踐性和綜合性是其他教學環節所不能替代的。近年來,安徽工程大學對人才培養計劃的實踐環節內容進行了修訂,立足于提高學生的動手能力,強化了實驗、實習和畢業設計環節。這些措施的實施對學風建設產生了積極影響。機械專業畢業設計(論文)要求學生運用所學的基礎理論、專業知識和基本技能進行系統、全面、綜合的工程設計和科學研究及訓練,初步掌握產品開發、工藝革新、設備研制的方法和技能。畢業設計(論文)對提高學生工程實踐能力和創新能力、強化工程意識是十分重要的。畢業設計過程要充分體現理論與實踐相結合,引導學生掌握科學的思維方法,形成優良的工作作風和協作精神,為今后的工作和學習打下基礎。
一、機械各專業畢業設計大綱
機械各專業畢業設計大綱要求大同小異,以下以機制專業為例進行闡述。
機制專業畢業設計大綱要求達到以下目標:
(1)培養綜合運用所學的基礎理論、基本知識和基本技能;提高分析解決實際問題的能力。
(2)接受工程師必須的綜合訓練,提高實際工作能力。這些實際工作能力包括調查研究、查閱文獻和收集資料并分析的能力;專業外文資料閱讀和翻譯的能力;理論分析的能力;制訂設計或試驗方案的能力;設計、計算和繪圖的能力;實驗、研究能力;計算機應用能力;技術經濟分析和組織工作能力;總結提高、撰寫論文和設計說明書的能力等等。
(3)檢驗學生綜合素質與實踐能力是學生畢業及學位資格認證的重要依據(16周15個學分,占總學分的7.4%)。
(4)培養學生的創新能力和團隊精神,樹立良好的學術思想和工作作風。
二、影響畢業設計(論文)的學風因素
自評估和更名之后,機械與汽車工程學院畢業設計的過程管理和要求都上了一個很高的臺階,從審題、過程監督到評閱、答辯、成績評定循序漸進,一人一題的模式讓更多有特長的學生得到最大程度的發揮,也給畢業后不同去向的學生提供了寬泛的課題選擇空間,為提前進入工作狀態或進一步深造提供了良好的訓練平臺。雖然如此,畢業設計中反映出來的問題也很多,如題目難易程度的合理性、題目的針對性、遇到問題學生心氣浮躁、不能踏踏實實解決問題而過分依賴網絡、老師監督輔導程度常常不到位、對提交成果的評判隨意性大、沒有統一的、相對明確的標準等等,這些問題表現在學生,而根源于教學管理和老師。老師的責任心決定學生的學習態度,老師的治學水平影響學生的習得能力,要把好畢業設計這一關需要一套完整的治學方略,才能形成良好的學習風氣。
在學校,學風的定義就是學習風氣,就是學校師生員工在治學精神、治學態度和治學方法等方面的風格。學風是凝聚在教與學過程中的精神動力,它依不同特點的學校表現出獨有的特色和豐富的內涵,并通過學校全體成員的意志與行動,逐步地形成和固化,成為一種傳統和風格。這些傳統和風格對學生的成長起著重大的作用,對學校的發展和建設產生深遠的影響。一般意義上來說,影響學校學風的關鍵因素是學生、教師、學校環境、家庭和社會因素,其中學校環境、家庭因素和社會大氣候我們無法左右,所以只能從自身做起,以身試教,做一個稱職的老師。
畢業設計過程是老師和學生近距離一對一授課的過程,教師的工作是如何傳播知識,如何能讓學生很有效的接受知識。這個傳播過程并沒有很深奧的理論,但敬業是首要的,一定的基本技能是必須具備的。對畢業設計的任課老師來說,要達到畢業設計大綱規定的目標,老師必須具備以下基本職業技能:
(1)具備課題所涉及到的基礎理論、基本知識和基本技能;具備解決實際問題的能力。
(2)熟悉交給學生的課題,掌握課題的難易程度和完成的方法,懂得如何培養學生調查研究、查閱文獻和收集資料的能力;督促學生閱讀和翻譯與課題有關的外文資料;指導學生對課題進行理論分析、設計和計算;幫助學生制訂設計或試驗方案;強化學生對課題進行技術經濟分析的意識;總結提高、撰寫論文和設計說明書的能力等等。
(3)具備良好的學術思想和工作作風,懂得如何培養學生的創新能力和團隊精神。
上述要求不僅有專業知識方面的,也有做人做事方面的,所以要帶好畢業設計,老師只有具備深厚的三基基礎、系統的專業知識、時刻關注專業的發展方向才能很好地引導學生掌握扎實的基本功,培養學生濃厚的專業興趣,向更高的目標努力。不僅在專業上要堅持教中學、學中教,不斷進取,還要在做人方面為學生樹立榜樣。孔子曰:“其身正,不令而行;其身不正,雖令不從。”學生總是把老師看作學習、模仿的對象。葉圣陶先生也曾說:“千教萬教,教人學真;千學萬學,學做真人。”但是為師者不“真”,又怎能讓學生學“真”?所以老師高尚的人格、整潔的儀表、和藹的態度、豐富的學識、博大的胸懷、率先垂范、做出表率才能保證教書育人的實效,學生才會“親其師,信其道”,進而“樂其道”,良好的學風就會在這種互動中形成。
三、畢業設計教學過程中的治學方略
按詞典的解釋,治學就是研究學問,方略就是全盤的計劃和策略,研究如何帶好畢業設計,為學生上好最后一堂課而制訂的計劃和策略就是畢業設計教學過程中的治學方略。根據自己的親身經歷,結合安徽工程大學畢業設計現狀,建議對畢業實習及畢業設計采取一些方略,具體包括兩個方面。
1.畢業實習
畢業實習作為畢業設計中的一個環節,是經過很多學校考證了的,在各方條件具備的情況下,在一個理想的實習場所經過一段時間的實習是非常必要的。畢業實習的主要目的是培養學生的實踐能力、培養學生理論聯系實際的能力。有人說書本上的理論是沒有用的,實際工作中一點也用不到。事實情況絕非如此。筆者和企業打交道20多年,設計的產品有發動機、臥式帶鋸機、農用機械還有工裝夾具,最后落腳在防腐泵產品的研究中,到目前為止設計了幾十個規格的產品都在使用中,還有的產品出口國外,最早的產品在線使用近20年了。這些產品的設計沒有哪一個尺寸不需要計算,沒有哪一個結構不需要找理論依據,只有在同類型產品不同規格系列化或者在仿制別人產品時才參照成熟產品的結構和尺寸做相應的放大、縮小或原樣測繪,即使如此這也只是一條捷徑,并不是設計產品正常的程序,一旦產品有質量問題就必須回歸正常的設計程序查找原因,正常的設計程序必須要用到理論計算,而課堂上講授的都是各學科的經典都是各種機械產品設計計算的基礎。書本如何結合實際,關鍵就在如何把實際工程問題提煉出來,變成作業里面的已知條件,這不是一個單純的理論問題或是一個實踐問題,而是需要用系統專業的眼觀觀察實際的事物,需要在一定理論的基礎上思考總結,最后找出理論公式與實際問題之間的結合點,把一些影響不大的因素忽略掉,把理論計算公式的假定條件作為計算結果的誤差來源,最后用系數進行補償,如此就很好地將理論和實踐結合起來了。因此要想很好地運用理論就必須學到一定的程度,厚積才能薄發。同時,也必須具備一定的實踐知識,才能找出實際問題的關鍵點,而畢業實習正好是一個機會,為學生增加感性認識提供了平臺,所以畢業實習是非常重要的環節。另外,通過畢業實習還能增強學生適應社會的能力和增強就業競爭力,也能加深了解社會對本專業的需要,培養獨立進行資料收集和解決問題的能力,并開闊眼界及思路,為畢業設計收集資料及醞釀設計方案,也為今后的工作積累經驗。而目前缺少理想的實習基地,沒有真正意義上實施這一過程,其中的原因很多,如果單方面依靠老師尋找實習基地,會涉及到學生安全問題、經費問題、企業的認可度等等,目前還有相當大的難度,需要學院和老師各方努力。
2.畢業設計
目前我院還沒有完整的關于畢業設計課題內容的的具體要求和驗收標準。筆者結合其他學校的經驗,將幾種類型的畢業設計內容和要求總結如下:
(1)機械制造工藝工裝及設備設計方面的課題。
1)以機械制造工藝規程設計為主的課題,應提交:工藝路線和工藝卡;各工藝卡上必須按要求完整填寫相關工藝參數,比如機床、量具和刀具的選擇、切削速度、切削量的規定等內容;必要的工裝圖;畢業論文按學校規定的格式和字數撰寫,其中必須有關于誤差分析的內容。
2)以機械設備設計為主的題目,應提交:完整的設備結構總圖和全部非標準零件圖;畢業論文按學校規定的格式和字數撰寫,其中必須有設備結構設計的詳細計算過程。
畢業設計中圖紙的要求:圖紙大小在能清楚反映設備結構的情況下選擇最小的標準圖幅打印,標題欄明細表按國家標準規定的格式填寫,不可再用課程設計的簡易標題欄和明細表;總圖上必須標注必要的尺寸,技術要求可根據情況確定是否需要填寫;設備上所有非標準零件都必須要畫零件圖(標準件如螺栓、軸承等能在專業商店購買,只要有型號就行,不需要畫圖),零件圖圖幅和標題欄要求同上,零件圖上要合理標注尺寸、公差、粗糙度,技術要求可根據情況確定是否需要填寫。
(2)模具設計方面的課題。
1)沖壓模設計:應是具有三工位以上連續模,或將三種以上簡單工序進行復合的模具。
2)注塑模具設計:應是含有側抽芯機構的中等以上復雜程度模具。
3)模具工作部分尺寸及公差應進行詳細設計計算。
4)模具典型零件的選材及熱處理工藝路線分析。
5)設計中典型零件應編制零件制造工藝規程卡片(該內容可根據學生的情況刪減)。
6)應用模具CAD軟件設計的,應該對模具結構進行三維剖析,并有模具開合結構圖。
7)必要時對設計方案和設計結果進行經濟分析和環保分析。
提交結果包含:有完整的總裝配圖和所有非標零件的零件圖。圖紙內容和格式要求同(1);一份1萬字以上的設計計算說明書或論文,論文里應有不少于3000字的文獻綜述和上面3)、4)、5)部分的內容。
(3)仿真、軟件設計和實驗研究類畢業設計內容及要求。以仿真為主的課題,必須提交仿真結果分析報告;以軟件設計為主的課題必須通過程序驗收,內容應符合軟件工程規范,還應包括需求分析、總體設計、詳細設計與編碼、測試等全過程;實驗研究類課題學生要完成一個完整的實驗(包括調研、方案設計與決策、實驗方法與過程、實驗數據處理、實驗結論等的全過程),取得足夠的實驗數據。實驗要有探索性,而不是簡單重復已有的工作。上述三類畢業設計工作量應至少完成1.2萬字以上的設計計算說明書或論文。論文應包括3000字的文獻綜述、實驗分析研究與結論等內容。
四、結束語
機械專業畢業設計(論文)是本科教學中最后一項教學內容,也是最重要的實踐性教學環節,是各教學環節的繼續深化和檢驗,其實踐性和綜合性是其他教學環節所不能替代,并對學風建設及治學方略產生重要影響。
參考文獻:
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關鍵詞:工程設計;核心課程;CDIO;完整技術工作;角色轉變
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)36-0042-03
一、培養工程設計型人才是工業現代化的需求
隨著計算機、微電子、自動控制等技術的發展,工業自動化正向集成綜合自動化過渡。機械設計制造及其自動化技術的綜合應用正起著越來越重要的作用,由于機械產品及設備的技術復雜性和涉及知識的交叉性,使得現有的技術人才難以勝任技術含量較高的工作。
機械制造業是工業自動化的重點,機械設計制造及其自動化是工科院校主要專業,其培養的學生畢業后相當一部分將直接面向工廠、面向車間、面向工程應用與設計的現代化主戰場。而現有的高等教育人才培養模式長期采用灌輸式理論教育,且受多種因素制約,學生對工程實際的認知較少,綜合運用知識的能力較差。學生畢業進入企業后,由于遇到的實際工程問題通常是隱性的,無法再像課堂學習一樣,根據已知條件和固有步驟就可得到答案,加上新的科學技術成果大量應用于生產實際,設備的復雜性和涉及學科的交叉性大大提高,使得現階段的高等教育人才培養模式已經阻礙了高素質工程技術人才的培養,其培育的紙上談兵型人才已經遠遠不能適應工業現代化的需求。因此,各高校工科專業進行以培養學生工程設計能力為目標的教學體系改革已經迫在眉睫。
二、機械設計制造及其自動化專業工程設計能力的內涵
機械設計制造及其自動化專業的人才培養目標是現代機械工程師,使學生接受機械工程領域的基本知識和專業理論知識,受到機械工程師基本技能的訓練。學生畢業進入企業后,除具備機械設計制造及其自動化專業的一般知識與能力外,作為現代機械工程師,還應具備以下能力:(1)能夠正確判斷機械設計制造及其自動化專業領域的工程實際問題;(2)具備針對工程實際問題的系統分析能力和解決問題的能力;(3)具備機械制造行業的工程設計、工程開發能力;(4)能適應機械制造行業涉及學科的交叉性和復雜性,具備協調與合作能力;(5)具備終生學習的能力。
三、機械工程系列核心課程教學培養現狀
機械工程系列核心課程包含機械制圖、機械原理、機械設計、理論力學、材料力學、電工電子技術、互換性與測量技術基礎、機械制造工藝學、機電傳動控制、液壓傳動與氣壓傳動、數控技術等理論課程,以及課程設計、專業課程設計、畢業設計、認識實習、生產實習等實踐教學環節。每門課程的理論性和實踐性都非常強,與相關課程關聯關系強,在機械類學生的知識結構中都具有舉足輕重的地位。
以《機電傳動控制》為例,該課程的理論性、實踐性和綜合性強,涉及動力學基礎、電機與拖動、傳感器、機床電氣自動控制、電力電子技術、傳動控制系統、可編程序控制器等知識面,關乎《理論力學》、《電工電子技術》、《機械制造技術基礎》等前期課程,和《金屬切削機床》、《機床夾具設計》、《液壓傳動與氣壓傳動》等同期課程,甚至《數控技術》、專業課程設計、生產實習、畢業設計等后期課程的關聯教學,在機械設計制造及其自動化專業人才培養體系中尤為重要。現有教學體系中,機械工程系列核心課程均存在內容量大,知識面廣,教學以理論為主,實驗為輔的現狀。理論教學方面,由于原理圖多,文字敘述較抽象,學生又無實物接觸,難以全面了解、掌握機械工程技術在生產實際應用中的內涵和精髓,不僅影響了學生的實際應用能力,也降低了學生在今后的工作中不斷學習提高的后勁。在工科教學中尤為重要的實驗或實踐教學環節,多采用驗證型實踐教學,且往往由于受控對象體積大、重量重、價格高、維護難等因素,難以大量裝備于實驗室,使學生在實踐教學中無法感受工程實踐的趣味性、知識性和實驗成功后的成就感,在很大程度上挫傷了學生的積極性,更談不上對工程設計能力的培養。對于教學另一重要環節,即考試,現有的考試方式僅注重于考查具體知識點的了解或掌握,比較理論化,并不注重與工程實際的聯系,往往出現教師為考而教,學生為考而考、考后即忘的現象,無助于對工程技術人才的培養。
機械工程領域知識的復雜性和交叉性,使得實際工程問題通常是隱性的,學生畢業進入企業后,無法再像課堂學習一樣根據已知條件和固有步驟得到答案,企業必須投入相關資源進行二次培養,企業的經濟效益和高校的人才競爭能力都大受影響。因此,工科院校機械設計制造及其自動化專業,針對機械工程系列核心課程實施以培養工程設計能力為目標的課程改革,培養學生對工程實際問題的分析判斷能力、工程設計能力和終生學習能力是實現該專業人才培養目標的需要,是適應社會發展需求的需要。
四、以培養學生工程設計能力為目標的機械工程系列核心課程教學改革研究與實踐
我校以培養工程設計能力為目標的機械工程系列核心課程教學改革的思路是以培養學生工程設計能力為總體目標,貫徹以工程項目構思(Conceive)、設計(Design)、實施(Implement)和運作(Operate)全過程為載體的CDIO高等工程教育理念,打破以理論知識全面性為原則的專業課程群設置方式和課程教學內容安排方式,以完成工程項目CDIO過程作為課程群設置或整合、課程教學內容(含實踐教學)安排、教學方法以及師資和教材建設的核心,系統推進教學改革。一個典型的領域工程項目(一級項目),其CDIO過程所需的專業知識和技能幾乎可以涵蓋一個專業方向甚至一個專業的所有課程(含實驗),這就給專業課程群設置及其教學內容整合提供了一個內在的“綱”,極大地增強了專業課程群的整體性。與此同時,工程項目的實施流程及各部分工作內容也為專業課程的教學內容和教學重點安排提供了有效依據。以工程項目運行過程來驅動課程教學實施,構建真實的工作場景,以完成“完整技術工作”的訓練并以此來實現工程綜合應用能力的培養,加速學生從在校生到工程技術人員的角色轉變。解決現有教學體系中重理論輕實際、教學過程中缺乏工程實踐和工程設計的引入、教與學均是紙上談兵等教學問題;解決現有實驗環節以傳統的驗證型實驗為主的實驗教學模式下,學生動手能力差、綜合分析問題能力欠缺,以及現有實驗設置與工廠實際脫離、與先進技術的發展和應用相脫離的現狀,使實驗教學環節與培養工程設計人才目標相促進;解決現有考試方式“考”老師所“教”、考試內容簡單化、命題標準化等教學問題,真正避免現有教學制度下,老師教學生“考”而不是教學生“學”和“用”的現狀。
針對教學體系改革,建立以能力培養為中心、以工程設計為主線的課程教學體系,優化課程結構,改革教學內容。如教學過程中,以“車用氣瓶螺紋接口自動加工專機”的完整設計工作為主線,給出學生某企業待加工氣瓶產品的不同形狀與尺寸規格、加工精度要求、加工效率與設備成本要求等參數,要求學生直接進行該產品加工設備的設計。整個教學過程既圍繞“氣瓶螺紋接口自動加工專機”的實際工程課題研究,又緊密圍繞《機電傳動控制》課程各章節內容,注重工程實際在恰當知識點的引入。如進行第二章“機電傳動系統的動力學基礎”內容的教學時,將轉矩折算與電機選擇、專用鉆孔動力頭設計、車床變頻器主軸改造等工程實際案例逐層相結合,扎實培養學生的工程設計思路和能力。教學過程中適當引入“三通球閥加工專機設計”、“鋁塑藥品包裝機改造”、“80噴漆線伺服系統”等相關工程設計實例貫穿課堂的教學和設計指導。部分章節如“繼電器接觸器控制系統”、“PLC控制技術”等采用了現場教學模式,使學生易學,老師易教。
在《機電傳動控制》課程教學改革過程,共有三條主線:其一,課程自身教學系統主線;其二,工程設計項目與實驗教學主線;其三,對相關課程知識進行驗證學習的主線。三條主線圍繞工程設計項目主線同步展開,最終為學生的《機電傳動控制》課程服務。學生在課程學習過程中,在授課教師的帶領下,進行了企業委托項目《氣瓶螺紋接口自動加工專機》的研究與設計。因涉及學習內容多,工作量大,單靠課堂學時遠遠不能完成。但是由于構建了一個學生進入企業后真正的現代化生產主戰場,極大地激發了整個團體的學習積極性和創造性。依靠課后大量的資料查閱與學習,課堂上再結合教師對《機電傳動控制》相應章節的講解與對該工程項目的設計思路引導,學生在課程學習期間即完成了該項目的工廠調研、工藝分析、方案設計、刀具設計等工作,完成了企業要求的設計任務。并成功申請了發明專利“氣瓶螺紋接口自動加工生產線”1項和實用新型專利“直動式電控疊加溢流閥”、“專用锪車復合刀具”等9項,目前均已獲得授權。由于學生學習積極性高漲,課后主動學習時間大增,在這個環節中扮演重要角色的教師的實際教學過程相對以往教學模式輕松。教師更多是扮演“導師”角色,而不是以往的“填鴨式”教學;學生通過實際的工程設計歷練逐步建立和深化了工程意識與能力,達到的是雙贏效果的工程設計人才培養目標的實現。同步實施的實驗環節改革,強調針對工程實際進行設計、選型、搭建、調試的系統性實驗,培養動手操作和創造能力,注重該課程與相關課程的關聯設計,注重該環節理論與實踐的聯系;對于考試環節,不以最后一考來定輸贏,而以階段性工程設計與期末整體性設計相結合,筆試與口試結合,注重工程設計的實際應用方面的考評。
五、總結
目前,我校《機電傳動控制》課程以培養學生工程設計能力為目標的教學改革已經實施了五年,并帶動了機械工程系列相關核心課程群的教學改革。由于在改革實踐過程中,以工程項目運行過程來驅動課程教學實施,以完成“完整技術工作”的訓練實現工程綜合應用能力的培養,加速了學生從在校生到工程技術人員的角色轉變。從用人單位反饋情況(兩屆)看,就業學生在創新能力、實踐能力、知識結構、團隊意識、崗位適應能力等方面較往屆有較高水平的提升。
總之,我們將繼續積極進行改革,密切觀察實施過程,冷靜分析成績和不足,不斷總結經驗教訓,期望能為中國的工程教育改革做些實事,提供新的改革思路,為培養符合現代企業要求的工程技術人才做出貢獻。
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