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關(guān)鍵詞:工程師;培養(yǎng)模式;畢業(yè)設(shè)計(jì);教學(xué)改革
畢業(yè)設(shè)計(jì)是高等工科院校教學(xué)計(jì)劃的重要組成部分,是學(xué)生從學(xué)校走向社會的最后一個實(shí)踐性、綜合性的教學(xué)環(huán)節(jié),相對其他教學(xué)環(huán)節(jié)而言,它對進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力,全面提高畢業(yè)生素質(zhì),使之盡快適應(yīng)社會需要起著更為重要的作用。
然而如何搞好畢業(yè)設(shè)計(jì),各學(xué)校由于操作方法不同,結(jié)果也有很大差異。我校在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化06級畢業(yè)設(shè)計(jì)中,本著面向工程師培養(yǎng)模式的教學(xué)目標(biāo),采用了模擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)的教學(xué)改革方案,取得了較好的效果和經(jīng)驗(yàn),并從中探討和研究了工程教育培養(yǎng)的目標(biāo)、要求和方法等問題,對開展工程師培養(yǎng)模式的教學(xué)研究與實(shí)踐起到了積極的推動作用。
一、畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)方案的探索
我校是從2002年開始招收工科專業(yè)本科生的,作為專業(yè)課教師,從學(xué)生一入學(xué)就開始考慮如何開展畢業(yè)設(shè)計(jì)了。由于筆者和幾位教師正在研究和設(shè)計(jì)一種稱作支盤成形機(jī)的建筑地基施工機(jī)械,為此曾多篇,出版專著一部。在設(shè)計(jì)和研究的過程中,我們深深體會到作為一位機(jī)械工程師應(yīng)具備的基本素質(zhì)和能力,聯(lián)想到教學(xué)中的畢業(yè)設(shè)計(jì),如果讓大學(xué)畢業(yè)生達(dá)到或基本達(dá)到能夠開展類似產(chǎn)品設(shè)計(jì)的程度和能力,將會對提高學(xué)校的教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生在就業(yè)中的競爭能力一定會有突出的收獲和效果。但是要完成這樣的設(shè)計(jì),從教學(xué)計(jì)劃的時間上看是不可能的。于是,就考慮吸引部分機(jī)械設(shè)計(jì)愛好者,利用業(yè)余時間,開展第二課堂,進(jìn)行模擬產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。
這樣的教改思路與教研組教師和系領(lǐng)導(dǎo)通報(bào)之后,立即得到大家的肯定和支持,于是決定在06級學(xué)生中開展一次探索性的、非正規(guī)的教學(xué)改革:由學(xué)生自愿報(bào)名,利用業(yè)余時間,開展這項(xiàng)模擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)的教學(xué)活動。
由于各方面工作都組織得比較好,設(shè)計(jì)工作進(jìn)展順利,同學(xué)們很快就喜歡上了這項(xiàng)活動。并經(jīng)教研組和系里研究決定,即以此業(yè)余教學(xué)活動為起步,延續(xù)到利用畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)時間,進(jìn)行一次面向工程師培養(yǎng)模式的教學(xué)改革項(xiàng)目,設(shè)計(jì)題目確定為《ZPCXJ-×××/××××型支盤成形機(jī)結(jié)構(gòu)及機(jī)加工工藝設(shè)計(jì)》。
二、設(shè)計(jì)課題的選擇及設(shè)計(jì)任務(wù)的確定
1.設(shè)計(jì)課題選擇的依據(jù)
(1)作者近年來一直進(jìn)行此方面的科技研究和開發(fā)設(shè)計(jì)工作,手頭有這方面的研究資料和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),能夠方便地指導(dǎo)學(xué)生開展這項(xiàng)活動,這是能夠開展此項(xiàng)教改工作的外部條件。
(2)項(xiàng)目組主要成員在開展“支盤成形機(jī)”的設(shè)計(jì)研究過程中,充分體會到作為一個機(jī)械工程師,當(dāng)他走上工作崗位后所面臨的主要問題和應(yīng)具備哪些基本素質(zhì)和能力。為此對學(xué)校的教學(xué)過程和方法進(jìn)行反思,促進(jìn)了開展教學(xué)改革和研究的創(chuàng)新,這是能夠開展此項(xiàng)教改工作的內(nèi)部動力。
(3)這個課題的設(shè)計(jì)內(nèi)容比較全面。其結(jié)構(gòu)為一個涉及連桿機(jī)構(gòu)、液壓裝置等的中等復(fù)雜程度的機(jī)械產(chǎn)品;其制造涉及車、銑、刨、鏜、鉆和磨削等各種冷加工技術(shù),鑄、鍛、焊等各種熱加工技術(shù)和各種復(fù)雜的熱處理技術(shù);其內(nèi)容既包括機(jī)械設(shè)計(jì),又包括加II藝設(shè)計(jì)。這不僅培養(yǎng)了機(jī)械工程師的整體能力和全面素質(zhì),更重要的是實(shí)現(xiàn)了教學(xué)目標(biāo)。
(4)這是一個新產(chǎn)品,一個正在研究和開發(fā)的未定型產(chǎn)品。開展這樣的設(shè)計(jì),不僅局限在機(jī)械設(shè)計(jì)的理念上,而且更具有產(chǎn)品開發(fā)的意義,這又激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)造意識。
(5)這不僅是一個傳統(tǒng)的學(xué)科,而且還可以和其他學(xué)科緊密結(jié)合形成一門新的邊緣學(xué)科。因?yàn)閷W(xué)生必須在了解工程地質(zhì)、地基基礎(chǔ)和建筑施工等方面的基本知識后,方可進(jìn)行設(shè)計(jì)。這是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代教育思想,培養(yǎng)新世紀(jì)寬基礎(chǔ)、跨學(xué)科人才的重要手段,也是開展此項(xiàng)教改工作的更高層次的目標(biāo)。
2.設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求
(1)關(guān)于設(shè)計(jì)題目
設(shè)計(jì)題目雖然只有一個,但原始數(shù)據(jù)每人一組,設(shè)計(jì)的結(jié)果在方案上可以是相同的,但其計(jì)算結(jié)果、圖形結(jié)構(gòu)形狀和尺寸等是完全不同的,這樣不僅保證學(xué)生的設(shè)計(jì)必須要由自己親自完成,同時還將這個產(chǎn)品開發(fā)為一個系列化產(chǎn)品。這樣有利于學(xué)生在設(shè)計(jì)過程中互相協(xié)作、交流和溝通,充分發(fā)揮其主觀能動性,去分析、研究并最終找到一個共同的解決方案。當(dāng)然,也有不能達(dá)成一致意見的,或由指導(dǎo)教師確定,或者干脆就保留幾種不同的方案,形成明顯的對比,更有利于學(xué)生創(chuàng)造性思維的發(fā)揮和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。
(2)關(guān)于設(shè)計(jì)任務(wù)
按照項(xiàng)目組的教學(xué)實(shí)施計(jì)劃,本次設(shè)計(jì)要求每位同學(xué)完成如下任務(wù):
①設(shè)計(jì)任務(wù)的內(nèi)容。對“支盤成形”設(shè)備的總體設(shè)計(jì)和其兩個主要部件――“工臂工作機(jī)構(gòu)”和“推力液壓缸”,從幾何參數(shù)計(jì)算、結(jié)構(gòu)原理設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)尺寸和強(qiáng)度等設(shè)計(jì)、裝配圖設(shè)計(jì)、全部60多個零件及精度設(shè)計(jì)、大部分零件加工工藝設(shè)計(jì)、復(fù)雜零件的數(shù)控加工編程等進(jìn)行全面設(shè)計(jì)。
②設(shè)計(jì)成果的形式。設(shè)計(jì)成果要求同學(xué)完成《支盤成形機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書》、“設(shè)備工作系統(tǒng)示意圖”、“總體設(shè)計(jì)外形圖”、“各主要部件裝配圖”、“主要部件全部零件圖”、“大部分零件加工工藝卡”、“個別復(fù)雜零件數(shù)控加工程序”等。
三、設(shè)計(jì)過程中的知識運(yùn)用和能力培養(yǎng)
1.知識準(zhǔn)備和課題調(diào)研
首先是由同學(xué)自學(xué)《擠擴(kuò)支盤樁及其成形設(shè)備――技術(shù)與應(yīng)用》等書籍;查閱有關(guān)資料,了解本設(shè)計(jì)課題的服務(wù)對象、應(yīng)用價值和國內(nèi)外最新動態(tài)等。這是一個知識準(zhǔn)備過程,同時也是一個自學(xué)能力和資料檢索能力的培養(yǎng)過程,更是一個有目的、自覺的課題調(diào)研過程。
之后,帶領(lǐng)學(xué)生深入地基施工現(xiàn)場,進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)研和方案構(gòu)思或方案設(shè)計(jì)。這個過程非常重要,是學(xué)生進(jìn)行理論聯(lián)系實(shí)際的重要方式,是激發(fā)學(xué)生應(yīng)用自然科學(xué)知識,發(fā)揮自己的主觀能動性,認(rèn)識和改造世界,開展創(chuàng)新的良好切入點(diǎn)。
2.設(shè)備總體設(shè)計(jì)方案的確立
首先要考慮設(shè)備的作用是什么?設(shè)計(jì)要解決的主要問題是什么?在合理規(guī)劃設(shè)備的工作過程和基本要求、設(shè)備工作機(jī)構(gòu)的工況特點(diǎn)和動作要求等的基礎(chǔ)上,還應(yīng)考慮設(shè)備工作過程中可能出現(xiàn)的其他問題等。分析和研究之后,即可擬定出“支盤成形機(jī)”工作機(jī)構(gòu)的工作原理圖、設(shè)備配套裝置及工作系統(tǒng)圖和整個設(shè)備的機(jī)械傳動系統(tǒng)及液壓傳動系統(tǒng)圖。
這個設(shè)計(jì)過程是十分復(fù)雜的,需要機(jī)械專業(yè)方面的基本知識,還需要設(shè)備服務(wù)對象的基本知識。學(xué)生把在大腦中的形象思維轉(zhuǎn)變成產(chǎn)品模型的初步設(shè)計(jì)方案的過程中,常常會出現(xiàn)多種設(shè)計(jì)方案,需要進(jìn)行比較和優(yōu)化,經(jīng)過多次修改或迭代,最終確定合理方案。
3.設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)及技術(shù)參數(shù)的確定
一些設(shè)計(jì)只有其原始數(shù)據(jù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,必須經(jīng)過進(jìn)
一步的分析和計(jì)算確定一些其他必要的技術(shù)參數(shù),方可進(jìn)行下一步設(shè)計(jì)。這些參數(shù)的確定,常常要運(yùn)用數(shù)學(xué)和力學(xué)等理論知識進(jìn)行詳細(xì)精確的分析和計(jì)算,確保設(shè)計(jì)能夠科學(xué)合理,這是對學(xué)生開展技術(shù)設(shè)計(jì)的思想意識、從事技術(shù)工作的負(fù)責(zé)精神和精益求精的科學(xué)態(tài)度的考驗(yàn)和培養(yǎng)。
4.部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算
機(jī)身及推力液壓缸連接裝置的設(shè)計(jì)及校驗(yàn)計(jì)算,機(jī)身及工臂工作機(jī)構(gòu)主要結(jié)構(gòu)尺寸及其各連接結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì)和校驗(yàn),零件圖設(shè)計(jì)等。推力液壓缸各缸體內(nèi)、外徑的設(shè)計(jì)計(jì)算,推力液壓缸推、拉力的計(jì)算,推力液壓缸的主要結(jié)構(gòu)件尺寸及其各連接結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)和校驗(yàn)。最后完成機(jī)身及工臂工作機(jī)構(gòu)和推力液壓缸的裝配圖設(shè)計(jì)和全部零件圖設(shè)計(jì)等。
設(shè)計(jì)計(jì)算的知識涉及機(jī)械制圖、理論力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理、液壓傳動與控制等專門知識。這是檢閱學(xué)生基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)扎實(shí)與否的重要環(huán)節(jié),是對學(xué)生進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)基本功的強(qiáng)化訓(xùn)練,是學(xué)生能否成為一個合格工程師的必然途徑。
5.零件及其精度設(shè)計(jì)
零件精度設(shè)計(jì)是一項(xiàng)看似容易,實(shí)際復(fù)雜的工作。它是機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)有機(jī)聯(lián)系的紐帶,是機(jī)械工程師必須具備的關(guān)鍵技能。機(jī)械設(shè)計(jì)是否合理,能否達(dá)到設(shè)計(jì)的要求和理想目的,零件能否加工制造,產(chǎn)品成本是否科學(xué)合理等一系列指標(biāo),都與零件的精度設(shè)計(jì)有關(guān)。計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)雖然在零件精度設(shè)計(jì)中非常重要,但通過產(chǎn)品的試驗(yàn)和試生產(chǎn),發(fā)現(xiàn)缺陷與不足,進(jìn)而加以適當(dāng)?shù)母脑觳攀歉匾囊画h(huán)。
6.部分或全部零件的加工工藝設(shè)計(jì)
機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)所涉及的知識包括公差配合、機(jī)械制造工藝學(xué)、金屬切削機(jī)床與刀具、裝備設(shè)計(jì)、數(shù)控技術(shù)和CAM等一系列相關(guān)專業(yè)課。
機(jī)械加工工藝過程由若干個工序組成。機(jī)械加工中的每一個工序又可依次細(xì)分為安裝、工位、工步和走刀。不管什么樣的生產(chǎn)類型都要求有較為細(xì)致的組織分工及合理的機(jī)械加II藝規(guī)程。作為一個現(xiàn)代化的機(jī)械設(shè)計(jì)制造工程師,必須具備快速并且合理的設(shè)計(jì)工藝路線和填寫工藝卡片的能力。此外,對一些高精度零件,還進(jìn)行了數(shù)控加工程序設(shè)計(jì),培養(yǎng)和強(qiáng)化了學(xué)生數(shù)控編程的實(shí)際工作能力。
7.技術(shù)文件的編制
技術(shù)文件主要是畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書及其相關(guān)附件等。這些文件是對整個設(shè)計(jì)過程的全面記錄和總結(jié),是體現(xiàn)設(shè)計(jì)者的思想、意志和行為的書面文件,是完成設(shè)計(jì)任務(wù)的重要標(biāo)志,是設(shè)計(jì)者介紹設(shè)計(jì)成果、產(chǎn)品價值和使用說明等的重要手段。編制這些技術(shù)文件時,學(xué)生需熟練掌握各種計(jì)算機(jī)辦公軟件的使用,從而成為一個現(xiàn)代化辦公技術(shù)應(yīng)用和信息技術(shù)應(yīng)用的行家里手。
四、教改成果
1.知識應(yīng)用比較寬闊。學(xué)生在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中,不僅對其所學(xué)的專業(yè)知識進(jìn)行了一次比較全面、細(xì)致的應(yīng)用,而且還解決設(shè)計(jì)中的實(shí)際問題,特別是機(jī)械與建筑的有機(jī)結(jié)合,使學(xué)生的知識面得以拓寬,這是培養(yǎng)多學(xué)科、跨專業(yè)的現(xiàn)代化復(fù)合型人才的有益探討和有效途徑。
2.能力培養(yǎng)十分全面。這樣的畢業(yè)設(shè)計(jì)對學(xué)生的能力培養(yǎng)是多方面的。比如分析問題和解決問題的能力,跨學(xué)科、跨專業(yè)綜合分析問題的能力,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和辦公軟件的應(yīng)用能力,產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)的基本能力,機(jī)械設(shè)計(jì)及機(jī)械制造的基本能力,科學(xué)研究和技術(shù)創(chuàng)新的初步能力,自學(xué)能力和資料檢索能力,論文的撰寫能力等。
3.學(xué)生素質(zhì)得以提高。在培養(yǎng)學(xué)生能力的過程中,學(xué)生的素質(zhì)也得以大幅度提高,主要體現(xiàn)在如下幾個方面:理論聯(lián)系實(shí)際、改造世界的創(chuàng)新精神和創(chuàng)造意識,新產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開發(fā)的意識、創(chuàng)業(yè)意識和市場意識,團(tuán)隊(duì)精神和協(xié)作意識,精益求精的工作態(tài)度,認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作精神,用于科學(xué)工程技術(shù)描述和論證的文學(xué)素養(yǎng)等。
4.教師能力有所強(qiáng)化。通過這樣的畢業(yè)設(shè)計(jì),使教師的科研能力和教學(xué)水平得到有效強(qiáng)化,顯然,這也是培養(yǎng)具有較強(qiáng)實(shí)踐工作能力、教學(xué)科研能力和創(chuàng)造能力的,符合時代特色和要求的合格教師的有效途徑,是加強(qiáng)大學(xué)師資隊(duì)伍建設(shè)的有效手段。
5.教學(xué)質(zhì)量得到保證。由于這種教學(xué)模式科學(xué)合理,教師在指導(dǎo)中方法得當(dāng)、孜孜不倦,學(xué)生在設(shè)計(jì)中克服困難、全力以赴、興趣盎然,因此取得了良好的效果,教學(xué)質(zhì)量得到保證。
五、存在的主要問題
不同學(xué)校的不同專業(yè)其專業(yè)性質(zhì),培養(yǎng)目標(biāo)不盡相同,針對機(jī)械專業(yè)的學(xué)生,教授時應(yīng)對內(nèi)容進(jìn)行必要的側(cè)重和取舍,同時要求學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)和金工實(shí)習(xí)進(jìn)行自學(xué)、理解。機(jī)械類專業(yè)同學(xué)的工作主要去向是產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造工作,由于材料品種很多,所以合理正確的選擇材料是一項(xiàng)重要工作。在對材料知識的掌握上,機(jī)械設(shè)計(jì)工程師與材料工程師是有明顯差異的,材料工程師側(cè)重對新任務(wù)的進(jìn)行開發(fā)及對材料性能進(jìn)行挖掘,故要求他們對材料內(nèi)部組織變化規(guī)律及性能特點(diǎn)有深入了解。而機(jī)械設(shè)計(jì)師側(cè)重合理的選擇材料和使用材料,同時要考慮材料對工作環(huán)境的適應(yīng)性、加工工藝路線及方法的等,這就要求他們必須將機(jī)械設(shè)計(jì)制造和相關(guān)材料知識緊密連接在一起。隨著當(dāng)前教學(xué)改革的深入,在對高校人才培養(yǎng)的方案上進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力,而《工程材料》作為一門機(jī)械專業(yè)基礎(chǔ)課程,對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行更好的改革規(guī)劃,探索新的教學(xué)方法,進(jìn)一步完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)及考核方式,以此更好的適應(yīng)人才培養(yǎng)需要,是課程改革的指導(dǎo)思想。
2.重視教學(xué)改革內(nèi)容
教學(xué)內(nèi)容直接關(guān)系到教學(xué)質(zhì)量和效率,如何根據(jù)人才培養(yǎng)方案對學(xué)生的綜合能力進(jìn)行提升,增加學(xué)生的應(yīng)用能力及動手能力,對于教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革勢在必行。由于以往的教材與日新月異涌現(xiàn)的新材料、新工藝、新技術(shù)的發(fā)展越來越脫節(jié),部分陳舊的課本內(nèi)容已無法和時代相順應(yīng),所以首先需要對課本內(nèi)容進(jìn)行整改。將傳統(tǒng)內(nèi)容和現(xiàn)代內(nèi)容很好的結(jié)合起來,增強(qiáng)教材的實(shí)用性,可引入一些較新的與材料類相關(guān)教材加以輔助。同時在制定教學(xué)改革時,對教學(xué)課時也應(yīng)加以調(diào)整。由于主要是針對機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)生進(jìn)行講授。重點(diǎn)應(yīng)放置在鐵碳合金和合金鋼章節(jié),其次是鋼的熱處理,講授時金屬材料部分重點(diǎn)講解,復(fù)合材料部分次重點(diǎn)講解,合金鋼部分可側(cè)重介紹幾種典型合金鋼的牌號、特點(diǎn)及應(yīng)用,熱處理部分可著重介紹幾種常見熱處理的方法、特點(diǎn)及應(yīng)用,鑄鐵與有色金屬部分以介紹相關(guān)材料的類型、牌號、特點(diǎn)及應(yīng)用。
3.改革考核方式
大部分對學(xué)生成績的評定方法方法,主要是采取期末考試這樣一錘定音的方式,很顯然這是不全面的,如果采用這種方式那么考核的只是學(xué)生對內(nèi)容的記憶,而考核的目的是了解學(xué)生對基礎(chǔ)知識、概念的掌握以及實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力等綜合能力的考查。工程材料概念多,內(nèi)容繁雜涉及面廣,學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中往往感到困難復(fù)雜不好學(xué),進(jìn)而導(dǎo)致厭學(xué)的情緒。想要扭轉(zhuǎn)這種不好的局面,讓學(xué)生對學(xué)習(xí)的熱情變被動為主動,除了從教學(xué)方式方法上進(jìn)行改革,在學(xué)生的考核成績測評上也非常有必要改革。對于考核方法的改革,在這里筆者通過平時成績(考勤、作業(yè)、課上表現(xiàn)等)10﹪,階段小測試10﹪,實(shí)驗(yàn)20﹪,小論文10﹪,期末考試50﹪的方式進(jìn)行綜合評定。與以往的教學(xué)相比,實(shí)驗(yàn)成績的比重增加了10﹪,其次新增了小論文撰寫測評。工程材料本身是建立在科學(xué)及生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)上的一門科學(xué),堅(jiān)持理論聯(lián)系實(shí)際,將課堂理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)有機(jī)的結(jié)合起來,培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用理論知識解決實(shí)際問題的能力,實(shí)現(xiàn)“知識-能力-方法”的同步提高。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,我們安排了“金屬材料試樣制備及組織分析”、“金相材料熱處理”、“硬度計(jì)操作培訓(xùn)及材料表面硬度研究”、焊接及砂型鑄造。要求學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)前充分預(yù)習(xí)了解實(shí)驗(yàn),給出實(shí)驗(yàn)報(bào)告,在實(shí)驗(yàn)過程中認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn),將課程理論與實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來,在實(shí)驗(yàn)完成后總結(jié)實(shí)驗(yàn),分析實(shí)驗(yàn)過程、數(shù)據(jù)。而增加論文考核內(nèi)容,可以提高學(xué)生的自學(xué)及寫作能力,在給出高質(zhì)量的論文前,學(xué)生必須大量閱讀文獻(xiàn)及查閱相關(guān)書籍,并且自行樹立論文觀點(diǎn),增加了學(xué)生自學(xué)的能力和創(chuàng)新精神。
4.結(jié)束語
關(guān)鍵詞:UG軟件 機(jī)械設(shè)計(jì) 應(yīng)用
UG作為五大主流產(chǎn)品(Parasolid、iMAN、UG、SolidEdge、ProductVision)之一,它經(jīng)過20多年的發(fā)展,并融入了美國航空工業(yè)及汽車工業(yè)的專業(yè)經(jīng)驗(yàn),發(fā)展到今天已經(jīng)成為世界上最先進(jìn)和緊密集成的面向制造業(yè)的高端三維軟件。UG(Unigraphics NX)是由Siemens PLM Software公司所生產(chǎn)的用來解決工程問題的軟件,它不僅可以為用戶提供專業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案,也可以為用戶提供數(shù)字化產(chǎn)品的造型,這樣就可以滿足用戶對虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)的需要,從而為用戶提供一些經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證的解決方案,該軟件已經(jīng)在航空、航天、汽車、通用機(jī)械、模具和家用電器等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
1、UG主要的功能模塊
1.1 內(nèi)置CAD模塊
UG的CAD模塊大體上可分為以下幾種,實(shí)體建模、特征建模、自由曲面建模、工程制度、裝配建模等。
(1)關(guān)于UG的實(shí)體建模
該模塊可以實(shí)現(xiàn)特征建模和幾何模型方法之間的無縫連接,這樣就便于用戶傳統(tǒng)的點(diǎn)、線、面、實(shí)體造型集成起來,也可以很容易地建立二維和三維線框模型、掃描以及旋轉(zhuǎn)實(shí)體等。
(2)關(guān)于UG的特征建模
特征模塊比實(shí)體建模模塊高一個層次,用戶的設(shè)計(jì)信息可以根據(jù)工程特征的術(shù)語進(jìn)行定義,它不僅可實(shí)現(xiàn)孔、槽、型腔、塊體、凸臺、錐體、柱體、管狀體、球體、桿、倒圓和倒角等實(shí)體的快速建模,也可以建立薄壁件。
(3)關(guān)于UG的自由曲面建模
自由曲面建模不僅可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的曲面造型,同時它也可以把實(shí)體建模和表面建模的兩項(xiàng)技術(shù)巧妙地合并,從而建成一個功能強(qiáng)大的建模工具組,其中沿曲線的通用掃描法、按比例地建立外形以及標(biāo)準(zhǔn)二次曲線的方法都是該項(xiàng)技術(shù)的內(nèi)容。該模塊還提供計(jì)算復(fù)雜模型的形狀、尺寸和曲率的易于使用的工具。
(4)關(guān)于UG的工程制圖
該模塊可以使設(shè)計(jì)者、工程師和繪圖員從三維實(shí)體模型得到完全相關(guān)的二維的工程圖。
(5)關(guān)于UG的裝配建模
UG的裝配建模可以提供自上而下的、并行的產(chǎn)品開放方法,可以在整個裝配過程中進(jìn)行設(shè)計(jì)與編輯。
1.2 UG的CAM模塊
UG的CAM模塊能夠?yàn)楫a(chǎn)品的加工提供有力的保障,UG的CAM模塊可以根據(jù)用戶的需要來觀察刀具的移動,通過對圖形進(jìn)行編輯的方法,實(shí)現(xiàn)刀軌與執(zhí)行圖形的變化。UG的CAM模塊點(diǎn)到點(diǎn)的子程序,如鉆孔、攻絲以及鏜孔在內(nèi)的子程序,用戶可以根據(jù)自己的需要來修改對話框以及建立被改編到它們的專用菜單,這樣就使得用戶化可以非常方便地進(jìn)行個性化操作,如精密加工、精加工、粗加工等,這些操作通過頻繁使用的參數(shù)和方法被標(biāo)準(zhǔn)化。
1.3 UG的CAE模塊
UG中的CAE模塊作為眾多分析軟件之一,它可以實(shí)現(xiàn)靜態(tài)結(jié)構(gòu)的分析和動態(tài)的分析;也可以對線性及非線性問題進(jìn)行分析;還可以對固體結(jié)構(gòu)、流場、物理場等進(jìn)行分析。利用CAE進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)有以下優(yōu)點(diǎn):
(1)可以利用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)分析計(jì)算的優(yōu)勢,利用CAE可以實(shí)現(xiàn)樣機(jī)的模擬,從而保證了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的合理性,這就避免了設(shè)計(jì)的不合理而造成的資源浪費(fèi),虛擬樣機(jī)作用能預(yù)測產(chǎn)品在整個生命周期內(nèi)的可靠性;
(2)對設(shè)計(jì)的產(chǎn)品進(jìn)行最優(yōu)化處理,可以找到產(chǎn)品設(shè)計(jì)的最佳方案,從而降低了成本;
(3)可以通過對各種試驗(yàn)方案進(jìn)行模擬,就可以使產(chǎn)品制造或工程施工前就提前發(fā)現(xiàn)潛在的問題,從而減少試驗(yàn)時間和經(jīng)費(fèi);
(4)一旦機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障時,通過UG軟件可以進(jìn)行事故分析,查找事故原因。
2、基于UG/CAD參數(shù)設(shè)計(jì)的應(yīng)用
我們通常把設(shè)計(jì)對象比較定型的結(jié)構(gòu)形狀,使用一組參數(shù)來對產(chǎn)品的尺寸進(jìn)行約束,即為參數(shù)設(shè)計(jì)。在實(shí)際產(chǎn)品的生產(chǎn)中常常用到系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)理念。參數(shù)設(shè)計(jì)也可以對一些需要修改尺寸的產(chǎn)品進(jìn)行參數(shù)尺寸的修改,從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品尺寸和形狀的變化。參數(shù)設(shè)計(jì)主要適用于產(chǎn)品的初始化設(shè)計(jì)以及產(chǎn)品的修改,這樣就可以滿足產(chǎn)品的設(shè)計(jì)圖紙隨參數(shù)結(jié)構(gòu)尺寸的變化而變化,但是在進(jìn)行產(chǎn)品參數(shù)修改時要考慮產(chǎn)品的約束問題,我們常常基于UG的來進(jìn)行產(chǎn)品的參數(shù)化設(shè)計(jì)主要有以下三種方法。
2.1 采用草圖方法對產(chǎn)品零件進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)
采用草圖方法對產(chǎn)品進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì),是在UG模型中建立參數(shù)化模型的一個非常重要的方法。由于草圖曲線本身就是參數(shù)化曲線,因此可使用草圖曲線繪制產(chǎn)品建模的大體輪廓。當(dāng)繪制好產(chǎn)品大體輪廓以后,要對繪制好的草圖添加幾何約束和尺寸約束,以便確保產(chǎn)品精確的形狀。然后使用拉伸或者旋轉(zhuǎn)等命令將這些精確的輪廓曲線轉(zhuǎn)換成符合該產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求的零件的三維參數(shù)化模型。如果要對零件進(jìn)行修改,只需要對草繪圖的尺寸進(jìn)行修改,這樣就使草繪建立的三維模型也相應(yīng)地發(fā)生了變化。
2.2 采用表達(dá)式對產(chǎn)品零件進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)
由于參數(shù)化設(shè)計(jì)的一個重要工具就是利用表達(dá)式,而利用表達(dá)式對產(chǎn)品零件進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)也是十分方便快捷的。通過表達(dá)式不僅可以快捷地對零件進(jìn)行建模,也可以對零件進(jìn)行定義或者對零件尺寸進(jìn)行控制,例如利用表達(dá)式就可以實(shí)現(xiàn)齒輪零件的參數(shù)化設(shè)計(jì)。根據(jù)零件的一些基本特征和關(guān)系就可以建立條件表達(dá)式和算術(shù)表達(dá)式,根據(jù)建立的表達(dá)式可以對一個零件特征之間的尺寸和位置關(guān)系進(jìn)行控制,同時也可以對若干草圖之間的相互關(guān)系尺寸進(jìn)行控制,使他們之間產(chǎn)生相關(guān)性。通過關(guān)系式很容易對零件進(jìn)行修改,這樣就可以使零件的系列化生產(chǎn)變得可能。也可以通過修改表達(dá)式中任意一參數(shù),來實(shí)現(xiàn)零件的三維模型形狀的改變。
2.3 采用形狀約束來對零件進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)
通常也可以對零件的形狀進(jìn)行約束,建立截面與界面之間相對應(yīng)的關(guān)系,從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品零件的參數(shù)化設(shè)計(jì)。在對一些比較復(fù)雜的曲面進(jìn)行設(shè)計(jì)時,按照通常的方法是要建立各截面的形狀,然后可根據(jù)各界面的形狀求出指定平面與實(shí)體、表面、平面以及曲線之間的交線或交點(diǎn),然后利用零件之間幾何形狀的約束條件建立與零件截面之間的相關(guān)關(guān)系,這樣就可以使各個截面之間彼此建立起相對應(yīng)的參數(shù)化關(guān)系。如果需要對產(chǎn)品進(jìn)行修改時,只需要對零件中的某一個截面進(jìn)行修改,就可以實(shí)現(xiàn)三維模型的改變,從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品形狀和尺寸的變換。
3、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)
綜上所述,根據(jù)多年在機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用UG軟件的經(jīng)驗(yàn)可知,UG功能的強(qiáng)大已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出我們的想象,它完全可以為機(jī)械設(shè)計(jì)者提供最優(yōu)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案,從而為我們開發(fā)新產(chǎn)品節(jié)約了寶貴的時間。隨著UG軟件不斷地完善,它的優(yōu)點(diǎn)必將受到更多人的關(guān)注,也必將成為更多機(jī)械設(shè)計(jì)者首先選擇的機(jī)械設(shè)計(jì)與分析軟件。可以預(yù)見,UG軟件將來得到越來越廣泛地應(yīng)用。
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【關(guān)鍵詞】機(jī)電設(shè)備;安裝;調(diào)試
一、引言
機(jī)電設(shè)備準(zhǔn)確的安裝與調(diào)試工作是確保控制設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)。大型機(jī)電通常體積龐大、配套機(jī)組和附屬設(shè)備多,而且技術(shù)難度高,安裝和調(diào)試步驟也較復(fù)雜。筆者以多年來在公司擔(dān)任機(jī)械設(shè)計(jì)工程師的工作經(jīng)歷為例,淺析做好安裝調(diào)試工作需要完成的幾方面的工作。
二、安裝調(diào)試費(fèi)用的預(yù)算
機(jī)電設(shè)備的安裝和調(diào)試過程都會產(chǎn)生相應(yīng)的費(fèi)用,在機(jī)電設(shè)備的安裝和調(diào)試工作開展前做好費(fèi)用的預(yù)算是安裝和調(diào)試工作的前提條件也是必要條件。以筆者2007年在參與完成巖谷氣具(珠海)有限公司燃?xì)庾詣踊O(shè)備為例,安裝調(diào)試費(fèi)的預(yù)算用主要包括:安裝費(fèi)、調(diào)試費(fèi)、和其它費(fèi)用的預(yù)算,其中安裝費(fèi)是整個安裝調(diào)試費(fèi)用的重要組成部分。
1、安裝費(fèi)
木材、鐵絲、鐵件、水泥、青磚、中砂、片石等都是砌筑上料臺所需要的材料,安裝基座、吊裝設(shè)備、小型機(jī)具和人工使用量等這些都是機(jī)電設(shè)備在安裝時會產(chǎn)生費(fèi)用的因素。在進(jìn)行安裝費(fèi)用預(yù)算的時候應(yīng)結(jié)合待裝機(jī)的實(shí)際情況和上述因素,參照工程預(yù)算額定的基價,計(jì)算其費(fèi)用。
2、調(diào)試費(fèi)
機(jī)電設(shè)備能否正常運(yùn)轉(zhuǎn),相關(guān)的調(diào)試工作也是不可或缺的。調(diào)試的過程中也會有相應(yīng)的費(fèi)用產(chǎn)生:機(jī)電設(shè)備運(yùn)行的動力燃料費(fèi),提供加工的工程材料費(fèi),配套機(jī)械費(fèi),人工費(fèi),管理費(fèi)等。除此,對除此使用的進(jìn)口機(jī)電設(shè)備,一定時間空載、負(fù)載和連續(xù)、間斷的生產(chǎn)考核是必須經(jīng)過,工程材料更要注意準(zhǔn)備充足,工程燃料費(fèi)需納入預(yù)算費(fèi)用。各項(xiàng)費(fèi)用要按照各自的單價和用量計(jì)取。
3、運(yùn)輸費(fèi)
除了安裝費(fèi)和調(diào)試費(fèi)以外,運(yùn)輸費(fèi)也在整個費(fèi)用支出中占有一定比例。機(jī)務(wù)部門應(yīng)根據(jù)大型機(jī)電設(shè)備的體積、解體裝運(yùn)對象的數(shù)量和質(zhì)量,安排不同運(yùn)輸能力的車輛,并確定各種運(yùn)輸車輛的車次。然后,按相應(yīng)運(yùn)輸車輛的噸公里運(yùn)費(fèi)、被運(yùn)物的搬運(yùn)歷程計(jì)算運(yùn)輸費(fèi)用。也可根據(jù)運(yùn)輸車輛的臺班費(fèi)定額和使用臺班計(jì)算運(yùn)費(fèi)。在預(yù)算運(yùn)費(fèi)時,還要考慮計(jì)算裝卸、捆扎等人工費(fèi)用。
4、其它費(fèi)用
主要包括設(shè)備初到時的看管費(fèi)、管理費(fèi)等。這些費(fèi)用的預(yù)算應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行。
三、機(jī)電設(shè)備的安裝
機(jī)電設(shè)備的安裝是一個相對寬泛的概念,涉及到工業(yè)、民用、公用工程的各類設(shè)備、電氣、采暖、消防、通風(fēng)、給排水、通信和自動化控制等系統(tǒng)的安裝。安裝過程中,常采用新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝、新材料等新興技術(shù)。大型機(jī)電設(shè)備對吊裝、檢測技術(shù)、裝配的要求越來越高,因此現(xiàn)今的安裝技術(shù)和設(shè)備也在不斷革新、提高。機(jī)電安裝工程常作為整個建設(shè)工程的一個部分來進(jìn)行,因此,機(jī)電設(shè)備的安裝質(zhì)量直接影響到整個工程的質(zhì)量。因此機(jī)電設(shè)備的安裝具有很高的重要性,需要提高機(jī)械設(shè)備安裝的重視程度,嚴(yán)把質(zhì)量關(guān),完成機(jī)電設(shè)備的安裝工作。
就筆者工作經(jīng)歷而言,曾于2006年參與完成泰科電子深圳有限公司繼電器自動化生產(chǎn)流水線設(shè)備的開發(fā)設(shè)計(jì)和加工制作工作,當(dāng)時的機(jī)電設(shè)備的安裝工作共分為三個大的部分:基座安裝、安裝前的準(zhǔn)備工作、安裝施工。
1、基座安裝階段
機(jī)電設(shè)備的機(jī)電安裝時,先要合理設(shè)置設(shè)備安裝的位置和周圍的布局,布局好相關(guān)的機(jī)械配置及車輛通道、上料臺等設(shè)施,適時地進(jìn)行調(diào)整。機(jī)電設(shè)備的組合配件往往復(fù)雜而且數(shù)量很大,需要進(jìn)行放線并嚴(yán)格按照施工技術(shù)規(guī)范進(jìn)行安裝才能保證設(shè)備的順利安裝和運(yùn)行。
2、安裝準(zhǔn)備階段
機(jī)電設(shè)備安裝進(jìn)入準(zhǔn)備階段后,工程管理人員負(fù)責(zé)按照顧客要求和實(shí)際情況確定開工和竣工時間,根據(jù)工程量及施工設(shè)備情況配備工作人員,制定安裝網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃。在設(shè)備安裝前,要對設(shè)備及其外觀的質(zhì)量進(jìn)行檢查,比如焊接件之間有無裂縫,螺母、螺栓等有無松動、管道接頭之間是否牢固是否安全等情況。另外,工程管理人員應(yīng)劃定安裝人員的工作區(qū)域,做好安全保衛(wèi)工作,制定安全技術(shù)措施,向施工人員進(jìn)行安全技術(shù)交底等工作。還有,施工單位應(yīng)加強(qiáng)對技術(shù)、設(shè)備、材料等方面的管理工作的重視。
3、安裝階段
這是保證機(jī)電設(shè)備安裝質(zhì)量的重要階段,其中施工設(shè)備、材料、施工方法、施工人員、外界環(huán)境等都是影響安裝質(zhì)量的因素。因此,需要綜合多方面的因素進(jìn)行全面分析,制定有效的安裝措施進(jìn)行設(shè)備的安裝。(1)隨時檢查設(shè)備質(zhì)量, 例如燃潤油及水、氣的儲量及管道接頭是否牢固,有無漏氣,電路布線是否整齊,絕緣性能是否良好,測量工具是否精確,在工藝文件中編制關(guān)鍵工序控制點(diǎn)表,列出重要的控制參數(shù)和控制內(nèi)容。(2)做好安全防衛(wèi)工作,安裝現(xiàn)場派專門人員負(fù)責(zé),采取必要的安全措施,工作人員要帶好安全帽,安裝工作要循序漸進(jìn),按設(shè)計(jì)順序進(jìn)行,確保工作人員的生命安全。(3)人員分工和協(xié)作要進(jìn)行合理安排,以便于提高安裝效率。安裝完成后需要對機(jī)電設(shè)備的完整性和安全性進(jìn)行全面檢查,并及時進(jìn)行處理和完善。
四、機(jī)電設(shè)備的調(diào)試和驗(yàn)收
機(jī)電設(shè)備的的調(diào)試和驗(yàn)收是確保控制設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ),其重要性不言而喻。筆者曾于2005年7月至今,長期擔(dān)任機(jī)械設(shè)計(jì)工程師,從事機(jī)電自動化設(shè)備設(shè)計(jì),并負(fù)責(zé)機(jī)電設(shè)備調(diào)試和驗(yàn)收相關(guān)工作,對機(jī)電設(shè)備調(diào)試和驗(yàn)收的必要性深有感觸。
1、機(jī)電設(shè)備的調(diào)試過程
安裝完成的大型機(jī)電設(shè)備還需要進(jìn)行調(diào)試,原因是機(jī)電設(shè)備在出廠時一般都無法進(jìn)行總裝和負(fù)荷試驗(yàn),有的使用過的機(jī)電設(shè)備,在拆卸、搬運(yùn)、再安裝后改變了原始的安裝面貌,因此都需要進(jìn)行及時的調(diào)試。除了初次使用的大型機(jī)電設(shè)備在解體裝運(yùn)安裝完成后需要進(jìn)行調(diào)試,所有更新、改造、新增、大型或中型的機(jī)電設(shè)備在投入使用之前,調(diào)試都是必不可少的。調(diào)試前,首先檢查機(jī)電設(shè)備安裝是否完整,是否合理,是否安全、是否有滲漏痕跡等等方面。這樣能確保調(diào)試工作能夠順利、安全地進(jìn)行。機(jī)電設(shè)備的工作質(zhì)量、可靠性能、操作性能、經(jīng)濟(jì)性能是調(diào)試工作的主要內(nèi)容。考核時,為了能直觀準(zhǔn)確地檢驗(yàn)機(jī)電設(shè)備是否能達(dá)到工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)條件的要求,我們應(yīng)該在施工現(xiàn)場進(jìn)行空負(fù)荷和負(fù)荷試驗(yàn)。參加調(diào)試的機(jī)械技術(shù)人員和隨機(jī)操作人員在調(diào)試工作過程中應(yīng)主動了解設(shè)備的現(xiàn)實(shí)技術(shù)狀況、操作控制方法、調(diào)試的程序,做到時時到位,切實(shí)負(fù)責(zé)。調(diào)試過程必須由機(jī)械技術(shù)人員現(xiàn)場進(jìn)行筆錄,切實(shí)保存原始記錄,在日后撰寫技術(shù)報(bào)告、操作機(jī)電設(shè)備、解決留問題中能夠起到提供重要的依據(jù)。
2、撰寫安裝調(diào)試技術(shù)報(bào)告
撰寫安裝調(diào)試技術(shù)報(bào)告是一項(xiàng)必不可少的工作,這份報(bào)告的作用是:是大型機(jī)電設(shè)備初次安裝調(diào)試后進(jìn)行技術(shù)、資產(chǎn)及財(cái)務(wù)驗(yàn)收的重要依據(jù),是設(shè)備運(yùn)行后檢查機(jī)電設(shè)備的依據(jù)。技術(shù)報(bào)告應(yīng)能夠達(dá)到還原技術(shù)人員安裝、調(diào)試現(xiàn)場的真實(shí)性,報(bào)告和實(shí)際得出的結(jié)果也應(yīng)一致。機(jī)電設(shè)備安裝調(diào)試報(bào)告屬于科技文件,內(nèi)容精、深、專、細(xì),是十分重要的文件。在撰寫報(bào)告時,也有相應(yīng)的要求,不同于一般的論文,需做到有主有次、層次分明、詳略得當(dāng)。在技術(shù)報(bào)告的結(jié)尾處,需向安裝調(diào)試工作的以及支持、幫助或者知道的人員和部門致謝,這樣同時也是對安裝、調(diào)試過程中的相關(guān)人員和部門的工作和成績的如實(shí)記錄。
3、技術(shù)驗(yàn)收
機(jī)電設(shè)備安裝調(diào)試結(jié)束后要進(jìn)行技術(shù)驗(yàn)收和總結(jié)。大型機(jī)電設(shè)備安裝調(diào)試完成、生產(chǎn)考核合格,經(jīng)濟(jì)和技術(shù)性能符合訂貨合同的規(guī)定指標(biāo),并且具備工業(yè)化生產(chǎn)條件,符合這些條件才是機(jī)電設(shè)備安裝調(diào)試成功的標(biāo)志。技術(shù)驗(yàn)收和總結(jié)的主要內(nèi)容是:對安裝調(diào)試技術(shù)報(bào)告、設(shè)備有關(guān)文件、單證、資料的審查和現(xiàn)場進(jìn)行考查后,決定是否通過技術(shù)驗(yàn)收。通過后,才能辦理資產(chǎn)、財(cái)務(wù)手續(xù),交付使用。否則,無法入賬和投入使用。要認(rèn)真總結(jié)機(jī)電設(shè)備安裝、調(diào)試過程中出現(xiàn)的失誤,并認(rèn)真總結(jié)。及時處理存在的問題,責(zé)任分明。在有效期內(nèi)妥善解決相關(guān)的索賠事宜。
五、結(jié)語
就筆者多年來一直擔(dān)任機(jī)械設(shè)計(jì)工程師負(fù)責(zé)機(jī)電設(shè)備安裝調(diào)試管理來說,隨著生活水平的提高和技術(shù)的不斷提高,機(jī)電設(shè)備的安裝要求也越來越高,在機(jī)電設(shè)備從安裝到調(diào)試到最后的投入使用都必須由一個健全完善的管理體系,對設(shè)備的安裝、調(diào)試到最后的技術(shù)報(bào)告,交付使用進(jìn)行全程管理和控制。機(jī)電設(shè)備技術(shù)安裝過程是一個多工序、多系統(tǒng)的復(fù)雜過程,我們應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)章和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行每一環(huán)節(jié)的操作和實(shí)施,確保機(jī)電設(shè)備的順利安裝完成投入使用,在工作中不斷積累經(jīng)驗(yàn),不斷進(jìn)步總結(jié),并致力于機(jī)電設(shè)備技術(shù)安裝工程的逐步完善的工作中。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞: 機(jī)械類本科教育 機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì) 能力培養(yǎng)
引言
機(jī)械工業(yè)是一個國家制造業(yè)發(fā)展的重要領(lǐng)域,機(jī)械類工程設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)能力對國家制造業(yè)的發(fā)展起到了關(guān)鍵作用。我國機(jī)械工業(yè)工程師的受教育層次和規(guī)模數(shù)量都已達(dá)到了很高的層次,但對機(jī)械工程設(shè)計(jì)人員創(chuàng)新能力的培養(yǎng),還處于摸索階段。因此,探索一套現(xiàn)實(shí)可行的學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)方法,是形成工程創(chuàng)新能力的重要基礎(chǔ)[1][2][3]。
根據(jù)我國普通高等學(xué)校機(jī)械類本科教育的現(xiàn)狀和特點(diǎn),總結(jié)出我國目前學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)方法存在的不足,制定一套符合我國高等教育實(shí)際情況的學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)方法,在普通機(jī)械類本科教育教學(xué)活動中具有非常重要的意義[4][5]。
1.學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力方面的主要問題
1.1創(chuàng)新設(shè)計(jì)理論教學(xué)深度嚴(yán)重不足
目前,大學(xué)生的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)理論教學(xué)主要依靠課堂教學(xué)完成,由于機(jī)械創(chuàng)新能力的培養(yǎng)需要堅(jiān)實(shí)而豐富的理論基礎(chǔ),因此,與機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)理論相關(guān)課程的課堂教學(xué)活動就顯得尤為重要。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)相關(guān)的課程主要包括:《機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)》、《機(jī)械原理》、《機(jī)械設(shè)計(jì)》、《機(jī)械工程三維設(shè)計(jì)》等。這些課程目前的計(jì)劃學(xué)時較少,因此,學(xué)生在課堂教學(xué)中只能學(xué)到最簡單的基礎(chǔ)知識,而深層次的理論知識卻沒有掌握,使得學(xué)生在進(jìn)行機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)踐活動時缺乏足夠的理論支撐。
1.2創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)平臺和實(shí)踐環(huán)境建設(shè)不足
學(xué)生進(jìn)行機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)活動的最終成果是創(chuàng)新設(shè)計(jì)作品,而這些作品的制作需要學(xué)生通過大量的設(shè)計(jì)、制造、裝配、調(diào)試、修改活動才能完成。作品的制造、裝配、調(diào)試需要相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備、加工設(shè)備、調(diào)試環(huán)境作為支撐,否則,無論多么完美的設(shè)計(jì),都無法轉(zhuǎn)化為實(shí)際的創(chuàng)新設(shè)計(jì)作品。
而目前國內(nèi)普通高等本科院校機(jī)械類專業(yè)的創(chuàng)新類實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺普遍不足,很多構(gòu)思類機(jī)械創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)無法開展。
1.3創(chuàng)新設(shè)計(jì)軟件培養(yǎng)不足
學(xué)生的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)作品需要通過計(jì)算機(jī)三維設(shè)計(jì)軟件完成設(shè)計(jì)、理論分析、強(qiáng)度校核、完善修改后,才進(jìn)入實(shí)際生產(chǎn)制造階段。在作品的整個設(shè)計(jì)、制造、調(diào)試、修改過程中,三維設(shè)計(jì)軟件起到了關(guān)鍵作用,因此需要強(qiáng)化對學(xué)生的計(jì)算機(jī)三維設(shè)計(jì)方法培訓(xùn),讓學(xué)生能夠熟練掌握現(xiàn)代計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)軟件的使用,從而高水平地完成設(shè)計(jì)作品。
1.4缺乏企業(yè)工程實(shí)例教學(xué)過程
機(jī)械工程方面的創(chuàng)新能力培養(yǎng),必須緊密結(jié)合企業(yè)實(shí)際的工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)、制造、裝配、試驗(yàn)等過程。如果沒有相應(yīng)的工程實(shí)例教學(xué),學(xué)生就無法把所學(xué)到的理論知識和工程實(shí)際相結(jié)合,就不會對理論知識有更直觀、深層次的理解。
1.5創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)沒有與畢業(yè)設(shè)計(jì)、就業(yè)相結(jié)合
培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的最終目標(biāo)是使其在工作以后能夠更好地完成相關(guān)的工程設(shè)計(jì)工作,只有把創(chuàng)新能力培養(yǎng)和畢業(yè)設(shè)計(jì)、學(xué)生就業(yè)相結(jié)合,才能最大限度地發(fā)揮學(xué)校教育的作用,使學(xué)生更快、更好地適應(yīng)今后的工作環(huán)境。
2.創(chuàng)新能力培養(yǎng)經(jīng)驗(yàn)的學(xué)習(xí)途徑
2.1學(xué)習(xí)其他高校的主要經(jīng)驗(yàn)
目前的大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)類比賽主要有全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、全國大學(xué)生3D設(shè)計(jì)大賽、全國大學(xué)生機(jī)器人大賽等,另外,還有與之對應(yīng)的省級比賽。可以在參加各類比賽的過程中,通過交流溝通、學(xué)術(shù)論壇等活動,學(xué)習(xí)其他高校在培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力方面的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),從而完善我校的培養(yǎng)方法。
2.2通過參訪國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、國家工程中心等機(jī)構(gòu)學(xué)習(xí)培養(yǎng)經(jīng)驗(yàn)
在機(jī)械工程領(lǐng)域有很多國際知名的國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、國家工程中心,通過對這些國家級科技創(chuàng)新機(jī)構(gòu)進(jìn)行學(xué)習(xí)訪問,了解他們在培養(yǎng)人才機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力方面的方法和手段,從而完善我校在這方面的培養(yǎng)方法。
2.3通過教師在職培訓(xùn)引進(jìn)經(jīng)驗(yàn)
教師攻讀博士研究生、已有博士學(xué)位的教師進(jìn)入博士后工作站、流動站學(xué)習(xí)深造,可以大大開闊我校教師的視野,提高教師的科研水平。同時,也可以引入國內(nèi)外先進(jìn)的科研方向和創(chuàng)新能力培養(yǎng)方法、體制,從而完善我院的學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)方法。
2.4分析企業(yè)在機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力方面的經(jīng)驗(yàn)
可以通過走訪周邊知名企業(yè)調(diào)研其在培養(yǎng)員工創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力方面的主要經(jīng)驗(yàn);通過學(xué)生就業(yè)洽談等機(jī)會了解企業(yè)對學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的要求;通過畢業(yè)生回訪了解已經(jīng)畢業(yè)的學(xué)生對母校培養(yǎng)方法的意見。
2.5基于各種學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)類大賽學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)
在指導(dǎo)方法上把各種學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽和理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合;學(xué)生培養(yǎng)過程中強(qiáng)調(diào)用理論指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)實(shí)例,用工程設(shè)計(jì)實(shí)例牽引學(xué)生理論學(xué)習(xí);在創(chuàng)新方法上強(qiáng)調(diào)靈活運(yùn)用各類工程設(shè)計(jì)軟件。
3.建立學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)體系
3.1總體培養(yǎng)體系分析
可以從學(xué)校層面對學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)進(jìn)行制度建設(shè),建立一整套符合本校實(shí)際情況的培養(yǎng)制度,主要包括:教師輔導(dǎo)、激勵制度;學(xué)生組織、激勵制度。
3.2教師輔導(dǎo)、激勵制度的建立
學(xué)生獲取知識主要來源是教師,教師在學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)的各個環(huán)節(jié)中起到了非常重要的作用,只有教師對學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)實(shí)現(xiàn)制度化和規(guī)范化,才能穩(wěn)定持續(xù)地實(shí)施學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)。教師輔導(dǎo)制度的建立,需要在培養(yǎng)方案制訂、教師大綱修改、授課計(jì)劃實(shí)施等方面入手。首先,只有培養(yǎng)方案中包含了與學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)相關(guān)的內(nèi)容,才能使教師有的放矢,帶著目標(biāo)進(jìn)行輔導(dǎo)工作;其次,在教學(xué)大綱的修改方面,要做到與時俱進(jìn),及時更新相關(guān)領(lǐng)域的最新成果,從而為學(xué)生奠定最新的創(chuàng)新設(shè)計(jì)思維基礎(chǔ);最后,授課計(jì)劃的實(shí)施也起到關(guān)鍵作用,教師只有靈活掌握授課計(jì)劃的實(shí)施過程,才能根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)、創(chuàng)新、設(shè)計(jì)過程進(jìn)行跟蹤教學(xué),從而實(shí)現(xiàn)因材施教。教師激勵制度的建立,需要從經(jīng)濟(jì)獎勵、科研獎勵等方面入手,首先,要對教師輔導(dǎo)成果進(jìn)行考評,根據(jù)考評對教師進(jìn)行合理經(jīng)濟(jì)獎勵,從而激發(fā)教師參與學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)的動力;其次,可以對參與輔導(dǎo)學(xué)生的教師進(jìn)行科研方面的獎勵,給予一定的優(yōu)惠政策。
3.3學(xué)生組織、激勵制度的建立
學(xué)生是機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)活動的主題,因此,學(xué)生在機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)的各個環(huán)節(jié)中發(fā)揮主體作用,只有把學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)活動及其相關(guān)規(guī)則實(shí)現(xiàn)制度化和規(guī)范化,才能穩(wěn)定持續(xù)地實(shí)施學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。學(xué)生組織制度的建立,需要從學(xué)生動員、學(xué)生啟發(fā)、學(xué)生分組實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)等方面入手。首先,在對學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)之前,需要充分對學(xué)生進(jìn)行思想動員,讓學(xué)生了解機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的興趣所在,從而自發(fā)地參與其中;其次,在學(xué)生產(chǎn)生興趣后,需要通過創(chuàng)新方面的教學(xué),對學(xué)生進(jìn)行思維啟發(fā),從而激發(fā)學(xué)生的潛在創(chuàng)造力;最后,讓學(xué)生自由組隊(duì),按照課題小組長負(fù)責(zé)制的原則,使學(xué)生能夠通過團(tuán)隊(duì)協(xié)作的方法完成自己的創(chuàng)新設(shè)計(jì)作品。學(xué)生激勵制度的建立,需要在經(jīng)濟(jì)獎勵、榮譽(yù)獎勵方面入手,首先,要對學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)成果進(jìn)行考評,根據(jù)考評對學(xué)生進(jìn)行合理經(jīng)濟(jì)獎勵,從而激發(fā)學(xué)生參與機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)的動力;其次,可以對參與的學(xué)生進(jìn)行榮譽(yù)方面的獎勵,讓學(xué)生感到從事機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)活動的光榮性,給予一定的優(yōu)惠政策。
4.創(chuàng)新能力培養(yǎng)“雙結(jié)合”理念
把“雙結(jié)合理念”,即創(chuàng)新理論與創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)例相結(jié)合;學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐與創(chuàng)新工具、手段相結(jié)合作為理論知識和教學(xué)目標(biāo)之間的“橋梁”,通過“雙結(jié)合理念”把理論知識轉(zhuǎn)化為實(shí)際創(chuàng)新能力,按照產(chǎn)生興趣初步了解理解概念深入思考靈活運(yùn)用的順序建立培養(yǎng)方法,從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)欲望。在此基礎(chǔ)上建立起一套符合實(shí)際情況的學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新能力培養(yǎng)體制。
5.結(jié)語
通過學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)體系的建立,建立能夠同時培養(yǎng)學(xué)生“創(chuàng)新意識”和“創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力”的培養(yǎng)方法、相關(guān)制度,完善學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的相關(guān)制度,提高普通高等教育的學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)水平。
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