前言:想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗?我们特意为您整理了5篇机床夹具毕业设计总结范文,相信会为您的写作带来帮助,发现更多的写作思路和灵感。
1.产品功能分析
织机导板是横机中重要的零部件,在横机中起到走针线路的作用。
2.零件的加工面
零件的加工面有:外圆、2*¢8孔、内外轮廓、键槽
3.零件分析
确定加工表面的可加工方案:该零件下方属于回转类零件,其外圆的加工具有一定的局限性,特别适合以车削加工来完成,其他的方法有精车、磨削、或以车代磨等等,这主要以零件外形及加工要求来决定以何种方法来完成加工,前提是在保证质量的同时,以最快的效率,最低的成本来完成工件的加工。对于一些孔的加工无法以车磨加工,可以以另外的加工方法来完成,例如,钻削,铣削,铰削等等。一般以孔轴线的位置来确定,与外圆轴线重合的,可在铣床上加工。加工特殊表面,主要是零件的内外轮廓加工,主要以铣削完成,也可以用加工中心完成,其余适情况所定采用车、铣、磨等加工。
零件结构工艺性:零件形状小,加工困难,其加工工艺不能一味的以普通的加工来确定工艺。由于该零件的轮廓下表面存在带槽的台阶圆柱,不易进行一次性加工,所以先加工轮廓下表面(两个圆柱)再对上表面轮廓进行铣削。(零件技术要求分析:1.零件精度要求:从零件图纸上看,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,故在加工时应相应提高一点。φ15.9的圆与走针表面有垂直度要求,而且在该表面上钻两个φ8的通孔,在加工时有一点困难。2.零件的热处理要求:加工完毕后进行真空淬火处理其硬度为HRC62-64,还需要振动研磨,可以看出对零件的工作环境要求较高,工件要求强度好)。
4.从生产条件分析看,生产设备、生产批量等。该零件加工工艺采用普通车床和数控铣床或加工中心及工序分散形式的生产方式进行。在本次毕业设计要求我们以我院现有的数控机床为可选择的加工设备,按大批量生产方式。生产纲领为:400个/批,生产周期为两周(包括热处理)。数控加工与普通加工相比具有的优点是:工序高度集中,可减少很多复杂的工装夹具,可减少工件的装夹次数,提高劳动生产率,降低工件在装夹中的累积误差。
1.制订工艺规程的步骤:
(1)熟悉和分析制订工艺规程的主要依据,进行零件的结构工艺性分析,确定零件制造的关键技术问题。
(2)确定毛坯,包括选择毛坯类型及其制造方法,绘制,毛坯图。计算总余量、毛坯尺寸和材料利用率等。
(3)拟订工艺路线。
(4)确定各工序的加工余量,计算工序尺寸及其公差,绘制工序图。
(5)选择切削用量和计算时间的定额。
(6)确定各主要工序的技术要求及检验方法。
(7)进行技术经济分析,选择最佳方案。
(8)编制工艺文件
前言
本课题的设计意义在于了解织机导板零件功能及工作场合,进行数控加工工艺设计,编制程序,以及设计数控加工夹具。在期间将发现的问题及时更正,将技术更新,充分将数控技术发挥到相应水平。随着我国制造业的发展,数控设备的需求也在增加。它们总的发展趋势是:高精化、高速化、高效化、柔性化、智能化和集成化,并注重工艺适用性和经济性。
制造业是我国国民经济的支柱产业,其增加值约占我国国内生产总值的40%以上,而先进的制造技术是振兴制造业系统工程的重要组成部分。数控技术又是其核心技术,它的出现及所带来的巨大效益,已引起了世界各国科技与工业界的普遍重视。目前,国内数控机床用量剧增,这就需要一大批面向生产第一线的熟悉数控加工工艺,能够熟练掌握现代数控机床编程、操作和维护的应用型高级技术人员。
数控加工技术的应用,使机械加工的大量前期准备工作与机械加工过程联为一体,使零件的计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工艺规划(CAPP)和计算机辅助制造(CAM)的一体化成为现实,使机械加工的柔性自动化水平不断提高。
本课题实践性强,其理论源于生产实际,是归根于生产实践的总结。做本课题必须注重理论同实际相结合,根据不同的现场条件灵活运用理论知识,以获得解决生产实践问题的最佳方案。通过本课题的学习,应基本掌握数控加工中的基本知识和理论,达到本课程的要求。
目录
摘要———————————————————1
前言————————————————————2
一、设计课题分析————————————————————5
1、产品功能分析————————————————————5
2、零件的加工面————————————————————5
3、零件分析————————————————————5
4、从生产条件分析————————————————————5
5、设计任务分析————————————————————5
二、工艺规程设计说明———————————————————6
1、毛坯的确定和材料分析————————————————6
2、工艺安装原则和方法——————————————————7
3、工序卡片安排原则——————————————————7
4、工序顺序的安排——————————————————8
5、定位基准的选择——————————————————8
6、加工方法的选择——————————————————9
7、工序集中与工序分散——————————————————9
8、零件加工工序——————————————————9
9、工艺装备选择——————————————————9
三、工装夹具设计——————————————————9
1、夹具作用——————————————————10
2、选择夹紧面时的原则——————————————————10
3、夹具结构设计要则——————————————————10
4、夹具的标准化——————————————————11
5、夹具的刚度和强度——————————————————11
6、夹具的稳定性——————————————————11
7、夹具与机床的位置关系—————————————————11
8、夹具与刀具的位置关系—————————————————11
9、夹具操作和使用上的要求————————————————11
10、对安全和可靠性的要求————————————————12
11、夹具零件结构的工艺性————————————————12
12、夹具体的方案分析及制订————————————————12
———————————————————14
五、加工程序——————————————————15
关键词 高职 数控技术 毕业设计 改革
中图分类号:G424 文献标识码: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
高职教育是高等教育的重要组成部分,而它又不同于本科教育,高职教育以适应社会需求为目标、以培养技术应用能力为主线;高职毕业生应具有一定的理论知识基础,较强的技术应用能力,较高的职业能力和职业素养。
最近几年数控技术专业一直是国家技能型紧缺人才培养专业,高端技能型数控人才的培养是高职教育一直研究的重要课题。高职数控技术专业人才的培养,主要经过三个过程:基础学习阶段、专业技能学习阶段、专业综合能力培养阶段。在专业综合能力培养阶段,毕业设计又是检验专业学习情况,锻炼专业综合能力的最有效途径之一。
1 高职数控技术专业毕业设计现状
目前高职数控学生毕业设计依然主要停留在文本设计,对典型零件进行数控加工工艺规程设计,工装的选择设计,数控加工程序的编制。而这些内容主要从理论角度出发,无法真正地实现专业综合训练,贴近实际生产的目的。
2 改革立意
针对这一现状,结合高职数控技术专业培养目标——真正使高职学校与企业的零距离对接,专业综合训练设计的合理与否,是实现专业理论知识与实践相对接的最有效途径。从这个角度出发,我院在数控技术专业毕业设计环节提出过多种思路,如:采用一人一题进行毕业设计,抓过程、重答辩、严审设计资料;让毕业生在顶岗实习过程中,结合企业实际选题,由企业学校双导师进行毕业设计指导;通过理论设计然后通过数控加工仿真软件进行设计的验证,并进行分析,然后进行答辩。多种毕业设计思路通过实践,总存在诸多条件限制,而终未取得良好的效果。
在改革的道路上我们通过多次探索,最终确定了一种通过机械结构设计编程加工毕业设计论文答辩,全过程的专业综合训练模式。这种训练模式,第一阶段是有指导老师提前选择适合数控技术专业进行综合训练的毕业设计机构,然后对所带学生根据学习情况分组确定完成的零件;第二阶段学生根据自己所要完成的任务进行零件造型设计,编程加工,待全组成员完成零件加工进行机械结构的组装;第三个阶段,学生进行所设计部分零件的数控加工毕业设计论文;第四个阶段进行毕业答辩。
3 实施
我院在2010级数控技术专业毕业设计执行时采用上述模式,进行了数控技术专业毕业设计教学改革试点。试点选取30名数控技术专业毕业生进行,分为4组,根据学生综合能力高低每组题目各有差异。
第一阶段,指导老师根据学生情况选题。在试点阶段,为了保质保量完成教改全过程,除风力推料机构为我院参加全省机械设计创新大赛机构难度较大外,其他的如装卸器,槽轮机构,大力神杯相对难度都较小。风力推料机构由15人分别完成叶轮加工,凸轮轴加工,齿轮加工,偏心轮加工,底板、推杆、料筒等部分加工,其余3项目共有15人完成。
第二阶段,毕业设计学生根据设计任务进行造型、编程、加工、装配。本阶段,由指导老师指导学生完成料单上报,所需工装清单;院部进行材料的准备,并由数控实训中心提供相应的工装,机床;在不影响正常教学的前提下,毕业设计机构的加工我们主要安排在课余时间进行,如晚自习、周末。学生进行零件工艺设计、数据计算、造型、数控编程、数控加工;在整个加工过程中,老师指导学生选用合适的刀具、夹具、量具、切削用量保证零件的加工精度。最终各小组成员完成零部件加工后,进行装配。标准件:如轴承、螺钉、螺母、垫片由项目组统一购买;在装配过程中,出现问题,老师指导学生进行修正,直至完成机构装配达到预定目标。
图1 数控专业毕业设计实施流程图
第三阶段,毕业设计资料整理完善。各小组成员根据自己完成的指定零件进行毕业设计资料整理,主要内容有零件图绘制,零件结构分析,工艺规程设计,各工序工装的选择,各工序切削用量的选择,数控加工程序的编制,毕业设计总结几个部分。本阶段不仅仅要对零件进行工艺设计,更重要的是提高工艺规程资料的填写、毕业设计文本资料的规范,通过本阶段的总结,真正实现毕业设计内涵的升华,使理论与实践相结合,为走上工作岗位做好铺垫。
第四阶段,进行毕业设计答辩。在答辩过程中我们一改以往提问基础理论知识的模式,重点让学生陈述自己在机构加工过程中出现的问题,以及问题的解决方案,真正通过毕业设计让学生学会自己动脑、动手解决实际问题。图1为数控技术专业毕业设计教学改革实施流程图。
4 毕业设计教改效果
通过2013届数控技术专业毕业生毕业设计教学改革试点后座谈,学生普遍反映收获颇丰,既巩固了原本所学的专业理论知识,同时又加强了数控编程、加工、装配等知识的学习,尤其对数控刀具、夹具、量具、切削用量这些知识理解更深刻,还教会了学生如何处理实际问题,如何独立解决问题,学生的积极性很高,效果很好。
关键词:机械加工;刀具;前角;切削力中图分类号:G718文献标识码:B文章编号:1672-1578(2014)10-0271-02现代机械零件的加工方法主要有三种:材料累加法,同一种材料或不同材料通过焊接、铆接、粘接、累纹连接、襄接等方法让各种形状的材料组成零件,包括现代最为先进的快速原型制造技术(RPM)。材料成型法:如铸造、锻造、粉末冶金、注朔成型等方法,也称无屑加工法。材料去除法:零件的最终几何形状局限在毛坯的初始几何形状范围内,零件形状的改变是通过去除一部分材料,减少一部分重量来实现的,如现在各工厂企业广泛使用的车、铣、磨、刨、镗、拉等等,也称有屑加工。
很明显,由于三种加工保证零件的加工精度的不同,现阶段乃至今后相当长的一段时间内,加工精度在9级以上的零件都将长期使用有屑加工方法获得,有屑加工的核心和实质是刀具和工件相对运动,刀具切除工件毛坯上多余金属形成零件,当然,零件毛坯通过有屑加工最终变成零件,必然还会与工艺、机床、夹具、量具、刀具、设计、材料等因素有关,加工者必须都加以关注,但本文认为:在上述的诸多因素中,最为重要的、对加工零件的速度、质量影响最大的应该是刀具的几何参数,组成刀头的这些点线面在空间的位置、这些点线面的形状,也就是大家熟知的刀具的几何角度、刀尖形式、刀面形式、刀刃形式。
现代加工,为了达到高效、高质这样两个目的,业内已将人工手摇驱动刀具的移动改为电脑程序控制刀具的移动,也就是现代数控加工机床将逐步代替普通机床加工,变普通机床的二轴为三轴四轴五轴,将车铣磨齿轮加工机床合为一体,设计制造更多的高精度的专用夹具,选择更好的刀具材料,使得加工更加快捷、更加方便,但是最终还是离不开刀具对零件的切削运动,在这对运动中,核心实质内容就是力的作用,所有运动的源头都是力,加工中产生的切削力可以使得机床系统、夹具系统,零件、刀具发生变形,产生相对位移,从而使得加工过程中的刀具的行进路线失真,零件加工精度难以保证,而这些力的大小又与零件材料、切削速度、切削深度,进给速度、刀具几何角度有关,加工中要想提高效率,势必就要提高切削速度、切削深度和进给速度,工件材料对切削力的影响我们无法去改变,在切削用量中影响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,切削加工零件质量难以得到保证,问题的关键在于怎么样在保证一定的加工速度的前提下,切削力得到最小值,金属切削原理与刀具这门学科告诉我们,当锁定上述条件后,刀具的空间几何形状会使切削力发生改变,也就是说:选择一个合理的刀具切削部分的几何形状将会对切削力变化产生很大影响,刀具的切削部份的空间几何形状分为刀具几何角度和刀具几何参数,刀具上所有的角度对切削力都会产生影响,在这些因素中影响最大的是刀具的前角,本文重点讨论刀具的前角、后角、楔角的关系和他们对切削效果的影响,在刀具对工件进行切削的过程中,切削力的来源主要是金属被刀具从本体切下变成切屑的过程中的变形程度,变形越大切削力越大,切屑的变形又直接与刀具的前角相关,前角越大变形越小,现代刀具在加工过程中既要做到锐字当先,又要做到锐中求固,前面说到刀具的锐就是前角越大刀具越锋利,也就是达到了锐字当先这一要求,刀具的固就与刀尖处受到的力的方向大有关系,现代金属切削原理与刀具书定义:刀具的前角为刀具的前刀面与基面间的夹角,刀具的后角为刀具后刀面与切削平面间的夹角,楔角为前后刀面之间的夹角,这三个角加起来等于90度,
如下图:
当前角选定后,楔角的大小就与后角相关,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间位置的控制,下面五种情况下,我们来分析刀尖处所受力对刀尖强度的影响。
图1所示为刀尖和工件中心等高,切削力为图示方向,切削力铅锤向下,同时决定切削速度方向,此时刀具的工作后角等于标注后角,图2所示为刀尖高于工件中心,切削力方向发生变化,方向正好沿着刀具主后刀面方向,切削平面和刀具后刀面帖合,此时刀具的工作后角等于零度,小于刀具的标注后角,这种情况和图5的情况等价,图5所示为:刀尖和工件中心等高,刀具的标注后角为零度,切削平面和后刀面重合,刀具工作角度等于标注角度,但此种情况下刀具的楔角大于图2情况下的楔角,刀具刀头强度大于图2。图3所示情况为:刀具的工作后角大于刀具的标注后角,刀具的强度降低,图4所示情况为:车刀刀尖处在工件的最低点,此时刀具的工作后角等于90度加上标注后角,大于90度,切削速度方向水平,此种情况基本不能车削,刀具强度最低,以上分析说明:刀具的前角影响刀具的锋利程度,刀具的工作后角影响刀具的强度,不是传统理论认为的刀具楔角越大,刀具刀头强度越高。而是刀具的工作后角越小(不能为零)刀具的强度越高。上图中图5为最理想状态,图4为最不理想状态,本文结论一:刀具前角在不影响刀具的强度的前提下越大越好,刀具的后角在不影响刀具后刀面与加工表面的摩擦的前提下越小越好。而目前很多加工者为了保证刀具的强度, 一味的减小刀具的前角,甚至采用负前角,这样使得切屑变形十分严重,切削力加大,为了维持加工,被迫降低切削深度,这样工效就谈不上了。
关于引入工作楔角的概念,本文认为:在金属切削原理与刀具一书中,应增加引入一个新的角度:工作楔角,工作楔角定义为:刀具前刀面与切削平面之间的夹角,这一角度是真正能够反应出切削变形大小、切削力大小的因素,已成为班级教育中的一个重要课题和主要内容。本文认为应该是,切屑底面也就是前刀面与切削平面之间的夹角,如下图:
这样标注后可以看出工作楔角的大小与前角有关,与切削平面有关,与刀具的实体楔角无关,工作楔角越小切削变形越小,当刀具的实体角度楔角确定后,切削平面与刀具后刀面贴合时,也就是刀具工作后角趋于零度时,工作楔角取得最小值,切削力取得这种情况下的最小值,当工作后角趋近于零度时,前角越大,工作楔角越小,切削变形越小,切削力就越小。参考文献:
[1]《金属切削原理与刀具》机械工业出版社精品教程,主编:韩步愈
[2]《机械制造工艺基础》 劳动和社会保障部教材办公室组织编写
[3]《铣工工艺学》劳动和社会保障部教材办公室组织编写
[4]《机床加工工艺学》 劳动和社会保障部教材办公室组织编写
关键词:毕业设计;学风建设;治学方略
作者简介:唐铃凤(1965-),女,安徽宣城人,安徽工程大学机械与汽车工程学院,副教授;王幼民(1964-),男,湖北孝感人,安徽工程大学机械与汽车工程学院,教授。(安徽芜湖241000)
基金项目:本文系教育部机械设计制造及其自动化特色专业建设、安徽工程大学2007年重点教研项目(项目编号:2007 yjy048)的研究成果。
中图分类号:G642.477 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2012)16-0095-02
毕业设计是本科教学中最后一项教学内容,也是最重要的一个实践性教学环节,是各教学环节的继续深化和检验,其实践性和综合性是其他教学环节所不能替代的。近年来,安徽工程大学对人才培养计划的实践环节内容进行了修订,立足于提高学生的动手能力,强化了实验、实习和毕业设计环节。这些措施的实施对学风建设产生了积极影响。机械专业毕业设计(论文)要求学生运用所学的基础理论、专业知识和基本技能进行系统、全面、综合的工程设计和科学研究及训练,初步掌握产品开发、工艺革新、设备研制的方法和技能。毕业设计(论文)对提高学生工程实践能力和创新能力、强化工程意识是十分重要的。毕业设计过程要充分体现理论与实践相结合,引导学生掌握科学的思维方法,形成优良的工作作风和协作精神,为今后的工作和学习打下基础。
一、机械各专业毕业设计大纲
机械各专业毕业设计大纲要求大同小异,以下以机制专业为例进行阐述。
机制专业毕业设计大纲要求达到以下目标:
(1)培养综合运用所学的基础理论、基本知识和基本技能;提高分析解决实际问题的能力。
(2)接受工程师必须的综合训练,提高实际工作能力。这些实际工作能力包括调查研究、查阅文献和收集资料并分析的能力;专业外文资料阅读和翻译的能力;理论分析的能力;制订设计或试验方案的能力;设计、计算和绘图的能力;实验、研究能力;计算机应用能力;技术经济分析和组织工作能力;总结提高、撰写论文和设计说明书的能力等等。
(3)检验学生综合素质与实践能力是学生毕业及学位资格认证的重要依据(16周15个学分,占总学分的7.4%)。
(4)培养学生的创新能力和团队精神,树立良好的学术思想和工作作风。
二、影响毕业设计(论文)的学风因素
自评估和更名之后,机械与汽车工程学院毕业设计的过程管理和要求都上了一个很高的台阶,从审题、过程监督到评阅、答辩、成绩评定循序渐进,一人一题的模式让更多有特长的学生得到最大程度的发挥,也给毕业后不同去向的学生提供了宽泛的课题选择空间,为提前进入工作状态或进一步深造提供了良好的训练平台。虽然如此,毕业设计中反映出来的问题也很多,如题目难易程度的合理性、题目的针对性、遇到问题学生心气浮躁、不能踏踏实实解决问题而过分依赖网络、老师监督辅导程度常常不到位、对提交成果的评判随意性大、没有统一的、相对明确的标准等等,这些问题表现在学生,而根源于教学管理和老师。老师的责任心决定学生的学习态度,老师的治学水平影响学生的习得能力,要把好毕业设计这一关需要一套完整的治学方略,才能形成良好的学习风气。
在学校,学风的定义就是学习风气,就是学校师生员工在治学精神、治学态度和治学方法等方面的风格。学风是凝聚在教与学过程中的精神动力,它依不同特点的学校表现出独有的特色和丰富的内涵,并通过学校全体成员的意志与行动,逐步地形成和固化,成为一种传统和风格。这些传统和风格对学生的成长起着重大的作用,对学校的发展和建设产生深远的影响。一般意义上来说,影响学校学风的关键因素是学生、教师、学校环境、家庭和社会因素,其中学校环境、家庭因素和社会大气候我们无法左右,所以只能从自身做起,以身试教,做一个称职的老师。
毕业设计过程是老师和学生近距离一对一授课的过程,教师的工作是如何传播知识,如何能让学生很有效的接受知识。这个传播过程并没有很深奥的理论,但敬业是首要的,一定的基本技能是必须具备的。对毕业设计的任课老师来说,要达到毕业设计大纲规定的目标,老师必须具备以下基本职业技能:
(1)具备课题所涉及到的基础理论、基本知识和基本技能;具备解决实际问题的能力。
(2)熟悉交给学生的课题,掌握课题的难易程度和完成的方法,懂得如何培养学生调查研究、查阅文献和收集资料的能力;督促学生阅读和翻译与课题有关的外文资料;指导学生对课题进行理论分析、设计和计算;帮助学生制订设计或试验方案;强化学生对课题进行技术经济分析的意识;总结提高、撰写论文和设计说明书的能力等等。
(3)具备良好的学术思想和工作作风,懂得如何培养学生的创新能力和团队精神。
上述要求不仅有专业知识方面的,也有做人做事方面的,所以要带好毕业设计,老师只有具备深厚的三基基础、系统的专业知识、时刻关注专业的发展方向才能很好地引导学生掌握扎实的基本功,培养学生浓厚的专业兴趣,向更高的目标努力。不仅在专业上要坚持教中学、学中教,不断进取,还要在做人方面为学生树立榜样。孔子曰:“其身正,不令而行;其身不正,虽令不从。”学生总是把老师看作学习、模仿的对象。叶圣陶先生也曾说:“千教万教,教人学真;千学万学,学做真人。”但是为师者不“真”,又怎能让学生学“真”?所以老师高尚的人格、整洁的仪表、和蔼的态度、丰富的学识、博大的胸怀、率先垂范、做出表率才能保证教书育人的实效,学生才会“亲其师,信其道”,进而“乐其道”,良好的学风就会在这种互动中形成。
三、毕业设计教学过程中的治学方略
按词典的解释,治学就是研究学问,方略就是全盘的计划和策略,研究如何带好毕业设计,为学生上好最后一堂课而制订的计划和策略就是毕业设计教学过程中的治学方略。根据自己的亲身经历,结合安徽工程大学毕业设计现状,建议对毕业实习及毕业设计采取一些方略,具体包括两个方面。
1.毕业实习
毕业实习作为毕业设计中的一个环节,是经过很多学校考证了的,在各方条件具备的情况下,在一个理想的实习场所经过一段时间的实习是非常必要的。毕业实习的主要目的是培养学生的实践能力、培养学生理论联系实际的能力。有人说书本上的理论是没有用的,实际工作中一点也用不到。事实情况绝非如此。笔者和企业打交道20多年,设计的产品有发动机、卧式带锯机、农用机械还有工装夹具,最后落脚在防腐泵产品的研究中,到目前为止设计了几十个规格的产品都在使用中,还有的产品出口国外,最早的产品在线使用近20年了。这些产品的设计没有哪一个尺寸不需要计算,没有哪一个结构不需要找理论依据,只有在同类型产品不同规格系列化或者在仿制别人产品时才参照成熟产品的结构和尺寸做相应的放大、缩小或原样测绘,即使如此这也只是一条捷径,并不是设计产品正常的程序,一旦产品有质量问题就必须回归正常的设计程序查找原因,正常的设计程序必须要用到理论计算,而课堂上讲授的都是各学科的经典都是各种机械产品设计计算的基础。书本如何结合实际,关键就在如何把实际工程问题提炼出来,变成作业里面的已知条件,这不是一个单纯的理论问题或是一个实践问题,而是需要用系统专业的眼观观察实际的事物,需要在一定理论的基础上思考总结,最后找出理论公式与实际问题之间的结合点,把一些影响不大的因素忽略掉,把理论计算公式的假定条件作为计算结果的误差来源,最后用系数进行补偿,如此就很好地将理论和实践结合起来了。因此要想很好地运用理论就必须学到一定的程度,厚积才能薄发。同时,也必须具备一定的实践知识,才能找出实际问题的关键点,而毕业实习正好是一个机会,为学生增加感性认识提供了平台,所以毕业实习是非常重要的环节。另外,通过毕业实习还能增强学生适应社会的能力和增强就业竞争力,也能加深了解社会对本专业的需要,培养独立进行资料收集和解决问题的能力,并开阔眼界及思路,为毕业设计收集资料及酝酿设计方案,也为今后的工作积累经验。而目前缺少理想的实习基地,没有真正意义上实施这一过程,其中的原因很多,如果单方面依靠老师寻找实习基地,会涉及到学生安全问题、经费问题、企业的认可度等等,目前还有相当大的难度,需要学院和老师各方努力。
2.毕业设计
目前我院还没有完整的关于毕业设计课题内容的的具体要求和验收标准。笔者结合其他学校的经验,将几种类型的毕业设计内容和要求总结如下:
(1)机械制造工艺工装及设备设计方面的课题。
1)以机械制造工艺规程设计为主的课题,应提交:工艺路线和工艺卡;各工艺卡上必须按要求完整填写相关工艺参数,比如机床、量具和刀具的选择、切削速度、切削量的规定等内容;必要的工装图;毕业论文按学校规定的格式和字数撰写,其中必须有关于误差分析的内容。
2)以机械设备设计为主的题目,应提交:完整的设备结构总图和全部非标准零件图;毕业论文按学校规定的格式和字数撰写,其中必须有设备结构设计的详细计算过程。
毕业设计中图纸的要求:图纸大小在能清楚反映设备结构的情况下选择最小的标准图幅打印,标题栏明细表按国家标准规定的格式填写,不可再用课程设计的简易标题栏和明细表;总图上必须标注必要的尺寸,技术要求可根据情况确定是否需要填写;设备上所有非标准零件都必须要画零件图(标准件如螺栓、轴承等能在专业商店购买,只要有型号就行,不需要画图),零件图图幅和标题栏要求同上,零件图上要合理标注尺寸、公差、粗糙度,技术要求可根据情况确定是否需要填写。
(2)模具设计方面的课题。
1)冲压模设计:应是具有三工位以上连续模,或将三种以上简单工序进行复合的模具。
2)注塑模具设计:应是含有侧抽芯机构的中等以上复杂程度模具。
3)模具工作部分尺寸及公差应进行详细设计计算。
4)模具典型零件的选材及热处理工艺路线分析。
5)设计中典型零件应编制零件制造工艺规程卡片(该内容可根据学生的情况删减)。
6)应用模具CAD软件设计的,应该对模具结构进行三维剖析,并有模具开合结构图。
7)必要时对设计方案和设计结果进行经济分析和环保分析。
提交结果包含:有完整的总装配图和所有非标零件的零件图。图纸内容和格式要求同(1);一份1万字以上的设计计算说明书或论文,论文里应有不少于3000字的文献综述和上面3)、4)、5)部分的内容。
(3)仿真、软件设计和实验研究类毕业设计内容及要求。以仿真为主的课题,必须提交仿真结果分析报告;以软件设计为主的课题必须通过程序验收,内容应符合软件工程规范,还应包括需求分析、总体设计、详细设计与编码、测试等全过程;实验研究类课题学生要完成一个完整的实验(包括调研、方案设计与决策、实验方法与过程、实验数据处理、实验结论等的全过程),取得足够的实验数据。实验要有探索性,而不是简单重复已有的工作。上述三类毕业设计工作量应至少完成1.2万字以上的设计计算说明书或论文。论文应包括3000字的文献综述、实验分析研究与结论等内容。
四、结束语
机械专业毕业设计(论文)是本科教学中最后一项教学内容,也是最重要的实践性教学环节,是各教学环节的继续深化和检验,其实践性和综合性是其他教学环节所不能替代,并对学风建设及治学方略产生重要影响。
参考文献:
[1]唐铃凤,王幼民.应用型本科机械设计制造及其自动化专业毕业设计(论文)选题标准研究[J].科教研究,2010,(4).
关键词:工程设计;核心课程;CDIO;完整技术工作;角色转变
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)36-0042-03
一、培养工程设计型人才是工业现代化的需求
随着计算机、微电子、自动控制等技术的发展,工业自动化正向集成综合自动化过渡。机械设计制造及其自动化技术的综合应用正起着越来越重要的作用,由于机械产品及设备的技术复杂性和涉及知识的交叉性,使得现有的技术人才难以胜任技术含量较高的工作。
机械制造业是工业自动化的重点,机械设计制造及其自动化是工科院校主要专业,其培养的学生毕业后相当一部分将直接面向工厂、面向车间、面向工程应用与设计的现代化主战场。而现有的高等教育人才培养模式长期采用灌输式理论教育,且受多种因素制约,学生对工程实际的认知较少,综合运用知识的能力较差。学生毕业进入企业后,由于遇到的实际工程问题通常是隐性的,无法再像课堂学习一样,根据已知条件和固有步骤就可得到答案,加上新的科学技术成果大量应用于生产实际,设备的复杂性和涉及学科的交叉性大大提高,使得现阶段的高等教育人才培养模式已经阻碍了高素质工程技术人才的培养,其培育的纸上谈兵型人才已经远远不能适应工业现代化的需求。因此,各高校工科专业进行以培养学生工程设计能力为目标的教学体系改革已经迫在眉睫。
二、机械设计制造及其自动化专业工程设计能力的内涵
机械设计制造及其自动化专业的人才培养目标是现代机械工程师,使学生接受机械工程领域的基本知识和专业理论知识,受到机械工程师基本技能的训练。学生毕业进入企业后,除具备机械设计制造及其自动化专业的一般知识与能力外,作为现代机械工程师,还应具备以下能力:(1)能够正确判断机械设计制造及其自动化专业领域的工程实际问题;(2)具备针对工程实际问题的系统分析能力和解决问题的能力;(3)具备机械制造行业的工程设计、工程开发能力;(4)能适应机械制造行业涉及学科的交叉性和复杂性,具备协调与合作能力;(5)具备终生学习的能力。
三、机械工程系列核心课程教学培养现状
机械工程系列核心课程包含机械制图、机械原理、机械设计、理论力学、材料力学、电工电子技术、互换性与测量技术基础、机械制造工艺学、机电传动控制、液压传动与气压传动、数控技术等理论课程,以及课程设计、专业课程设计、毕业设计、认识实习、生产实习等实践教学环节。每门课程的理论性和实践性都非常强,与相关课程关联关系强,在机械类学生的知识结构中都具有举足轻重的地位。
以《机电传动控制》为例,该课程的理论性、实践性和综合性强,涉及动力学基础、电机与拖动、传感器、机床电气自动控制、电力电子技术、传动控制系统、可编程序控制器等知识面,关乎《理论力学》、《电工电子技术》、《机械制造技术基础》等前期课程,和《金属切削机床》、《机床夹具设计》、《液压传动与气压传动》等同期课程,甚至《数控技术》、专业课程设计、生产实习、毕业设计等后期课程的关联教学,在机械设计制造及其自动化专业人才培养体系中尤为重要。现有教学体系中,机械工程系列核心课程均存在内容量大,知识面广,教学以理论为主,实验为辅的现状。理论教学方面,由于原理图多,文字叙述较抽象,学生又无实物接触,难以全面了解、掌握机械工程技术在生产实际应用中的内涵和精髓,不仅影响了学生的实际应用能力,也降低了学生在今后的工作中不断学习提高的后劲。在工科教学中尤为重要的实验或实践教学环节,多采用验证型实践教学,且往往由于受控对象体积大、重量重、价格高、维护难等因素,难以大量装备于实验室,使学生在实践教学中无法感受工程实践的趣味性、知识性和实验成功后的成就感,在很大程度上挫伤了学生的积极性,更谈不上对工程设计能力的培养。对于教学另一重要环节,即考试,现有的考试方式仅注重于考查具体知识点的了解或掌握,比较理论化,并不注重与工程实际的联系,往往出现教师为考而教,学生为考而考、考后即忘的现象,无助于对工程技术人才的培养。
机械工程领域知识的复杂性和交叉性,使得实际工程问题通常是隐性的,学生毕业进入企业后,无法再像课堂学习一样根据已知条件和固有步骤得到答案,企业必须投入相关资源进行二次培养,企业的经济效益和高校的人才竞争能力都大受影响。因此,工科院校机械设计制造及其自动化专业,针对机械工程系列核心课程实施以培养工程设计能力为目标的课程改革,培养学生对工程实际问题的分析判断能力、工程设计能力和终生学习能力是实现该专业人才培养目标的需要,是适应社会发展需求的需要。
四、以培养学生工程设计能力为目标的机械工程系列核心课程教学改革研究与实践
我校以培养工程设计能力为目标的机械工程系列核心课程教学改革的思路是以培养学生工程设计能力为总体目标,贯彻以工程项目构思(Conceive)、设计(Design)、实施(Implement)和运作(Operate)全过程为载体的CDIO高等工程教育理念,打破以理论知识全面性为原则的专业课程群设置方式和课程教学内容安排方式,以完成工程项目CDIO过程作为课程群设置或整合、课程教学内容(含实践教学)安排、教学方法以及师资和教材建设的核心,系统推进教学改革。一个典型的领域工程项目(一级项目),其CDIO过程所需的专业知识和技能几乎可以涵盖一个专业方向甚至一个专业的所有课程(含实验),这就给专业课程群设置及其教学内容整合提供了一个内在的“纲”,极大地增强了专业课程群的整体性。与此同时,工程项目的实施流程及各部分工作内容也为专业课程的教学内容和教学重点安排提供了有效依据。以工程项目运行过程来驱动课程教学实施,构建真实的工作场景,以完成“完整技术工作”的训练并以此来实现工程综合应用能力的培养,加速学生从在校生到工程技术人员的角色转变。解决现有教学体系中重理论轻实际、教学过程中缺乏工程实践和工程设计的引入、教与学均是纸上谈兵等教学问题;解决现有实验环节以传统的验证型实验为主的实验教学模式下,学生动手能力差、综合分析问题能力欠缺,以及现有实验设置与工厂实际脱离、与先进技术的发展和应用相脱离的现状,使实验教学环节与培养工程设计人才目标相促进;解决现有考试方式“考”老师所“教”、考试内容简单化、命题标准化等教学问题,真正避免现有教学制度下,老师教学生“考”而不是教学生“学”和“用”的现状。
针对教学体系改革,建立以能力培养为中心、以工程设计为主线的课程教学体系,优化课程结构,改革教学内容。如教学过程中,以“车用气瓶螺纹接口自动加工专机”的完整设计工作为主线,给出学生某企业待加工气瓶产品的不同形状与尺寸规格、加工精度要求、加工效率与设备成本要求等参数,要求学生直接进行该产品加工设备的设计。整个教学过程既围绕“气瓶螺纹接口自动加工专机”的实际工程课题研究,又紧密围绕《机电传动控制》课程各章节内容,注重工程实际在恰当知识点的引入。如进行第二章“机电传动系统的动力学基础”内容的教学时,将转矩折算与电机选择、专用钻孔动力头设计、车床变频器主轴改造等工程实际案例逐层相结合,扎实培养学生的工程设计思路和能力。教学过程中适当引入“三通球阀加工专机设计”、“铝塑药品包装机改造”、“80喷漆线伺服系统”等相关工程设计实例贯穿课堂的教学和设计指导。部分章节如“继电器接触器控制系统”、“PLC控制技术”等采用了现场教学模式,使学生易学,老师易教。
在《机电传动控制》课程教学改革过程,共有三条主线:其一,课程自身教学系统主线;其二,工程设计项目与实验教学主线;其三,对相关课程知识进行验证学习的主线。三条主线围绕工程设计项目主线同步展开,最终为学生的《机电传动控制》课程服务。学生在课程学习过程中,在授课教师的带领下,进行了企业委托项目《气瓶螺纹接口自动加工专机》的研究与设计。因涉及学习内容多,工作量大,单靠课堂学时远远不能完成。但是由于构建了一个学生进入企业后真正的现代化生产主战场,极大地激发了整个团体的学习积极性和创造性。依靠课后大量的资料查阅与学习,课堂上再结合教师对《机电传动控制》相应章节的讲解与对该工程项目的设计思路引导,学生在课程学习期间即完成了该项目的工厂调研、工艺分析、方案设计、刀具设计等工作,完成了企业要求的设计任务。并成功申请了发明专利“气瓶螺纹接口自动加工生产线”1项和实用新型专利“直动式电控叠加溢流阀”、“专用锪车复合刀具”等9项,目前均已获得授权。由于学生学习积极性高涨,课后主动学习时间大增,在这个环节中扮演重要角色的教师的实际教学过程相对以往教学模式轻松。教师更多是扮演“导师”角色,而不是以往的“填鸭式”教学;学生通过实际的工程设计历练逐步建立和深化了工程意识与能力,达到的是双赢效果的工程设计人才培养目标的实现。同步实施的实验环节改革,强调针对工程实际进行设计、选型、搭建、调试的系统性实验,培养动手操作和创造能力,注重该课程与相关课程的关联设计,注重该环节理论与实践的联系;对于考试环节,不以最后一考来定输赢,而以阶段性工程设计与期末整体性设计相结合,笔试与口试结合,注重工程设计的实际应用方面的考评。
五、总结
目前,我校《机电传动控制》课程以培养学生工程设计能力为目标的教学改革已经实施了五年,并带动了机械工程系列相关核心课程群的教学改革。由于在改革实践过程中,以工程项目运行过程来驱动课程教学实施,以完成“完整技术工作”的训练实现工程综合应用能力的培养,加速了学生从在校生到工程技术人员的角色转变。从用人单位反馈情况(两届)看,就业学生在创新能力、实践能力、知识结构、团队意识、岗位适应能力等方面较往届有较高水平的提升。
总之,我们将继续积极进行改革,密切观察实施过程,冷静分析成绩和不足,不断总结经验教训,期望能为中国的工程教育改革做些实事,提供新的改革思路,为培养符合现代企业要求的工程技术人才做出贡献。
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