時間:2022-12-08 00:37:31
序論:在您撰寫機械設計工程師總結時,參考他人的優秀作品可以開闊視野,小編為您整理的7篇范文,希望這些建議能夠激發您的創作熱情,引導您走向新的創作高度。
關鍵詞 方案比較 優化設計 節約投資 方案比較 基礎處理
寺江電排站位于廣東省肇慶市廣寧縣賓亨鎮寺江堤圍下段,綏江堤圍全長5km,保護農田面積5600畝,人口6000余人,工農業生產總值1.3億元。電排站裝機4臺250kw加2臺55kw共6臺機組,總裝機容量為1110kw。工程等級為III等,主要建筑物為3級,次要建筑物為4級,設計標準采用10年一遇24小時降雨量為205mm三天排干的設計標準,設計排水量為10.5m3/s。
工程主體建筑項目包括上游交通橋、前池、泵室、集水池、跨堤出水箱涵和出口擴散段。其中交通橋、前池、泵室底主高程為16.50m左右,集水池、出水箱涵和出口擴散段底高程在22.00m左右,現地面高程22.00m。
擬建泵室基礎底板在設計高程為16.00m,根據地質資料,廠房大部分地基巖土為第2層―軟可塑褐黃色粘土。由于該層厚度較薄且變化大,其下部發育較為更為軟弱的第3層―軟可塑深灰色含淤泥粉質粘土和第5層―軟可塑黑色含淤泥粘土,對地基穩定不利,因此建議采用樁基礎,樁端應深入到弱風化基巖內。
基礎開挖支護方案的比較
由地質資料可知,整個泵站處在軟弱地基上,為了防止滲漏而導致開挖滲水厲害,危及到堤身安全,為安全度汛,必須通過計算來分析比較一下采用鋼筋砼灌注樁和預制砼樁兩種方案?;镜牡刭|資料如下表一:
滲流計算Q=kωj
k為滲透系數,k=0.496×10-4cm/s,ω為滲流過水斷面面積,取7×25=175m2計算,j為滲透坡降,J=H/L=6/15=0.4,
所以Q=0.496×10-4×10-2×175×0.4=3.472×10-5m3/s
屬于中等滲流量情況,可以采用現澆鋼筋砼樁基礎,應該注意開挖過程出現險情,防止管涌的情況出現。
由于建基面在22.50m高程,開挖面最低在16.50m高程,高差6.0m,整個作業面為25m×30m=750m2的矩形面積。壩址的開挖放坡受到各種條件的限制,東面與舊泵站連接,南面為農田保護區,西面為竹林,北面作為鄉級二級公路,不能采用放夠自然坡的方式來進行基坑開挖,必須另找其他的處理方式,經過討論和結合已有的工程經驗,現按照打鋼板樁和化學灌漿兩種方式進行比較,采用9m長鋼板樁,化學灌漿為水泥漿,分析比較結果如下表二:
從上表的分析可以知道,方案一采用鋼板樁方案無論是工程造價還是工程進度明顯優于方案二化學灌漿方案,因此采用方案一處理基礎開挖。根據實際的使用效果來看,起到了很好的防滲作用,而且可以兼做邊坡開挖的支護,達到了預期效果,使得后續施工能夠順利開展。
二、各種形式擋墻方案的比較
根據設計,前池進水段的擋墻凈高為7米,基礎為軟塑狀態的――含淤泥質粘土,可以通過基礎處理達到承載力要求。現通過方案比較來選擇擋土墻的形式,特性表如下三:
從上表可以看出,方案二和方案三造價相差不大,但是施工工期提前一半以上,對于在汛期施工的工地來說更具有優越性,因此直接選擇C20純砼擋墻方案。此方案通過優化設計,可以達到節約投資和加快施工進度的目的,在實際工作中,我們應該多思考,多進行方案的比較,不斷優化設計。通過不斷完善設計,努力提高設計水平。
三、閘底板的基礎處理方案
從地質資料可知,閘室底板處在軟弱基礎上,必須進行基礎處理,才能滿足承載力和穩定的需要。結合實際的工程投資和建筑材料的供給等考慮,可以采用打松木樁和預制混凝土方樁的方式進行處理。先進行比較兩種方案的優劣來看其可行性,如下表四:
可以防止松樁的腐爛而失效,本地松木樁資源較為豐富,方便購買運輸等市場因素,因此直接采用松木樁基礎方案。對比采用混凝土方樁或者其他的處理措施,達到了節約投資和因地制宜的目的。
四、跨堤箱涵基礎處理方案
按照設計的建筑物布置,跨堤箱涵通過河堤向外江排水,由地質資料知道其地基基礎有部分為軟弱地基,對于軟弱地基有幾種的處理方式,先列表進行比較,如下表五:
通過比較可以知道,采用方案三投資最經濟,首選選方案三。
關鍵詞:現代學徒制;機械設計;課程設計
2014年8月教育部提出在高職院校中開展“現代學徒制”的教學改革,深化產教融合、校企合作,進一步完善校企合作育人機制,創新技術技能人才培養模式。[1]“學徒制”指以師傅帶徒工為主要形式,以某行業或職業的知識技能學習為內容,徒工可因勞動獲得某種形式回報的職業教育形態,[2]是企業本位、基于工作進行學習的職業教育制度,它綜合了學歷職業教育和在職職業培訓的優點,是一種理想的職業教育形式。[3]該?!稒C械設計》教學團隊在這方面做了積極的探索,并進行了初步的應用。
1“現代學徒制”在《機械設計》課程設計的研究和探索
該校經過充分的調研提出了“崗位教學”的模式,該模式是指學生在進行課程設計階段時,按照設計工程師的崗位職責將整個課程設計分為3個階段:方案論證、樣機設計、試制。方案論證階段:《機械設計》教學團隊聘請合作企業的設計工程師一起進行指導。在設計開始前,學校的教師和來自企業的設計工程師,一起同學生開展討論會議,幫助學生了解目前市場對某些產品的需求,引入“頭腦風暴”展開充分討論,對其設計難度進行整體把握。引導學生自己提出合理的、可實行的設計目標,并初步確定設計方案,學生提交方案設計文稿。樣機設計階段:在上一段階段所確定的設計方案基礎上,根據校內教師和來自企業的設計工程師的特點,對指導的內容進行分工。校內教師指導學生資料準備、資料查詢和理論計算方面的內容,來自企業的設計工程師因其對市場的了解和豐富的設計經驗,主要指導學生在設計過程中的標準件、緊固件選型以及對設計方案中零、部件的結構工藝性優化等方面的內容。學生在校內教師和設計工程師的指導下根據實際設計情況,調整和完善設計方案并完成設計,提交三維設計模型、平面加工CAD圖紙和設計計算書三項資料。試制階段:在該階段充分利用學校的“逆向工程實驗室”的3D打印機-FDM成型機,根據三維模型在校內教師的指導下對上階段所建立的三維模型進行打印制造,為后續裝配做好準備。設計工程師在裝配環節中充分指導學生對產品進行裝配,并對在裝配過程中出現的各種問題,指導學生進行手工修銼或者重新制造,直至完成整個產品裝配。校內教師和設計工程師一起指導學生檢驗該設計方案是否達到預期的目標,并提出后續改進的意見和建議。完成該階段內容后學生需提交完整的產品、產品設計圖(三維模型和平面加工圖)、使用說明書、后續改進方案和總結報告5項資料。
2“現代學徒制”在《機械設計》課程設計中的應用
根據《機械設計》教學團隊所提出的“崗位教學”模式,在該學期“機制專業”的《機械設計》課程設計中應用了該模式,制定出了適合于“崗位教學”模式的教學課時分配。按照上述課時分配,教學團隊根據此次全國創新設計大賽的題目,提出了“手持式封口膠帶裝置”“多功能手機保護殼”等題目供實訓學生參考,并指導學生查閱資料。分析現有類似產品的優、缺點,學生提出對該產品的理解和分析。針對學生的理解和分析,提出產品功能性想法和設計方案。學生在教師的指導下,學生手繪總體方案草圖,然后利用SOLIDWORKS、CATIA或UG等三維造型軟件對零件進行建模、裝配和投影平面圖,利用AUTOCAD軟件繪制加工用平面圖,并與指導教師一起進行交叉校核、圖紙標準化檢查和審查。學生設計過程中的零件如圖1所示。通過檢查的設計方案,將其三維模型導出為STL文件格式后,利用3D打印設備,打印零件,并進行裝配。
3結語
通過現代學徒制的“崗位教學”模式,在整個課程設計過程中,充分借助了來自企業的人力資源和經驗,調動起學生的積極性和主動性。使學生親身經歷整個設計過程,給學生留下深刻印象,并幫助學生將理論知識和實際操作進行良好的銜接。取得了較好的教學效果和學生的好評,同時對現代學徒制在實踐教學環節中進行了初步的探索和應用。
作者:李慶 劉之舟 張進春 單位:重慶電子工程職業學院
參考文獻:
[1]教育部關于開展現代學徒制試點工作的意見[EB/OL].教育部網站,2014.
陳伯雄,國內知名CAD應用專家和教育專家。歷任一汽-Autodesk集團培訓中心主任、Autodesk中國地區ATC管理中心技術總監、大恒CAD事業部首席技術顧問、Autdesk中國專家顧問、漢略(上海)信息技術有限公司產品設計部總監和歐特克中國研究院技術交流部主管,現已退休。
(接上期)
三、學校教育與自我提高
我國的機械設計大學教育,實在是令人扼腕,且在短期內解決無望。
想想看,一群自己不知道怎么做設計的教師,在教給也不知道機械設計為何物的學生做機械設計,會怎么樣呢?也就是“以其昏昏、使人昭昭”。就是說:目前僅憑學校的教育,不能學會機械設計。
另一方面,機械設計大學教育所用的教材、實驗室和實習工廠,按道理應當是合適的。但是在實施過程中,各種管控上的回退,使得應有的效果并沒有出現。最好的結果也就是學生們大概知道有些什么,而實際上屬于似是而非的狀態。
所以,一個經過了機械專業訓練并正常畢業的學生,在工作崗位上會經常產生“兩眼一抹黑”的感覺。因此學生必須在畢業后主動實施“自我提高”的過程,經過足夠的積累、學習和驗證,才有可能完成本該在學校內完成的基本訓練過程,達到最基本的專業能力。
這是一個基于目前客觀現狀的、合適的分析而得出的結論。
其實一個最典型的對比:學校的畢業設計和畢業后第一個實際設計的差距可能是天壤之別。其中的差距,只能用自我提高來補齊,沒有捷徑。所以,這個自我提高的過程,是必須經歷的、可能會延續十年以上的一個過程。
四、理論與實踐
理論與實踐,這是一個古老的話題。多次聽到“學校學習的東西沒啥用,到了實踐中都用不上”的說法。筆者不以為然。
理論是什么?是前人實踐的總結和提煉。
憑空的、不能指導實踐的理論是存留不下來的??梢?,大學期間所學的理論,從根本上說,是一種對前人的實踐結果和經驗的“速成學習”過程,這將能大幅度減少我們重新實踐驗證的過程――所謂“站在巨人肩上”。
理論不能指導實踐的感覺,其根源有以下兩種。
第一種,學生對理論所述并沒有真正理解其基本概念。例如,認為對結構加載的工況中,力可以用MPa來描述,并以為這是“應力”。其實,相關學科的大學生應該在大學期間學過“應力”和“外力”的概念,如果確實理解了兩者的不同,那么用MPa來描述外力,并稱之為“應力”的現象是不會出現的。
第二種,學生對理論所述并沒有真正理解其內涵。例如,對一個單獨設計的零件怎樣確定尺寸的公差提出疑問。其實,公差來自配合,這是一個基本的理論;而配合不可能在單個零件上產生,至少有個虛擬的“另一件”;正因為當初學習的時候并沒能理解其內涵,到再用到的時候就糊涂了。
只有一個辦法能解決用理論指導實踐的思維和方法,那就是“去實踐”。
而去實踐的過程,在設計室內面對著CAD軟件,是不能完成的。于是,下車間就成為解決這個問題唯一可行、唯一能行的辦法。
當然,在下車間的過程中,鬧笑話、露怯和搞錯等現象是不可避免的,這是理論與實踐結合過程中的必然。就像筆者在做工人時完成的第一個設計――工程師們甚至看不懂我畫的圖而明顯地露怯那樣。
經歷了這個過程之后,理論指導實踐的現象就會出現。就像筆者與人打賭,用G6材料的車刀正常切削用了很長時間的大型球軸承的鋼球那樣,雖然從未做過,但是有信心實現,而結果也確實實現了。
在筆者心中,工人與工程師的區別僅在于:工人說不會做從未做過的操作,可以理解;工程師的存在價值則是正確做出從未做過的設計。
這就是理論的價值。
五、設計與制造
說起設計與制造,這可是一個相當麻煩的事情。
能明白“設計不僅僅是造型”的人,已經不是全部的在職工程師了;而能明白“設計的成敗在于制造”的人,就又要少一些;至于明白“設計必須完整地考慮制造”的人,就更少了。
問題的癥結在于,設計的完成并不是整個過程的終點:制造的情況怎樣,對設計具有否決權。其實,設計是怎樣的,完全無法保密,只要產品賣出去,全部設計細節也就公開了;而制造的過程則是可能完全保密的,這才是關鍵技術環節。
一則趣聞,說的是一戰時期沙俄是怎樣學會制造光學玻璃的,一切的關鍵僅在于玻璃熔煉過程中的“攪拌”工藝。這個過程據說沙俄用了25年才真正“學會”。在筆者心目中,制造工藝才是最關鍵的、可用于建立自己技術實力的環節,設計則只能由專利和法律來保護,而且設計之所以可能成為產品,必須有合適的工藝來支持。
一個明確的現狀是:我國的機械專業大學生,奇缺基本的制造知識和工藝概念,這個靠學校來解決是沒有希望的,只能在畢業后自我完善。而這個過程只有一條路:進入車間。
首先是熟悉,甚至包括車間的味道,車間里各行的老師傅、設備和制造基本過程。
其次是對應,把自己的設計結果在車間的加工和裝配過程看清楚、問明白,總結設計中不適合順利制造的問題,積累下設計細節的提高和經驗。
最后是交友,幾個主要的大工匠應當是你的好友,以便必要的時候能給出解決問題的方法。
做到了上述三點,設計與制造之間的“橋”就會被建立起來。筆者認為,這座橋會使工程師受益終生。不去主動建立這座橋,我們自身的設計能力就始終沒有明顯的提高。
六、現場經驗
每個工程師都想做創新設計,其成就感是最高的。
但是,創新設計的工藝風險也是最高的。因此,設計者的現場經驗就成為設計成敗的主要因素之一。也就是:在設計時,應能夠預估可能在現場發生的問題,其準確度和符合度要很好,并在設計中準備好對策。為此,在實在想不清楚的時候,就只好“試制”。當然,這種試制的成本和失敗的風險都很高,沒人愿意走這條路。
盡量少走試制的過程也能實現正確的設計決策,其基礎就是足夠豐富的現場經驗。
什么是經驗?經驗是犯了足夠多的錯誤之后的醒悟。
經驗從何而來?主要的來源不是自己親自去犯錯誤才能醒悟,這樣的話人類就不會有進步。經驗的來源,首先是前人經驗之精華的專業書籍。其次,是別人的經驗介紹和我們的理解。最后,才是我們自己的經驗。
而現場經驗尤其是這樣:快速地積累來自現場的理念和方法。無論怎樣,不去現場是不可能得到現場經驗,去現場的過程必須經歷挫折,甚至善意的嘲笑。誰讓我們沒經驗、很幼稚呢?學會走路的過程就一定有摔跟頭伴隨。
下現場,要積極主動,要養成習慣。而善于動手,則是成熟的機械設計工程師的主要標志之一,這也是老一代工程師給我們樹立的好榜樣。
一“講”一“問”一講:本課程在整個大學學習中的地位和與其他課程的關系。機械設計是機械類及近機械類專業具有設計性質的技術基礎課,它綜合運用了數學、物理、理論力學、材料力學等基礎理論和機械制圖、機械原理、金屬工藝學、公差與技術測量和機械制造技術等專業基礎課的有關概念和知識,再結合本課程的學習,最終獲得機械設計方面的基礎理論和技術知識,聯系生產實際和機器的具體情況,去設計工程中所需要的零部件及簡單機械。因此可以說它是對先修課程的總結和運用。但在設計思想和方法,運用規范、標準查閱手冊、圖冊等方面又具有專業課的屬性。它是從理論性課程過渡到結合工程實際的設計性課程,從基礎課程過渡到專業課程的橋梁。學好本課程將為學好專業課以及專業產品和設備的設計打好堅實的基礎。一問:同學們該不該認真學好這樣的課程?
二“講”二“問”二講:本課程的性質。本課程具有明顯的綜合性、設計性和工程性等特性。任何一個零件和機構的設計都要打破先修課程各自的系統,跳出其只局限于機械工程中的某一個特定范圍,學會綜合考慮問題的方法。養成理論聯系實際的思維方式和善于觀察、勤于動手的習慣。學習本課程主要是讓學生學會設計一般參數的通用零件和簡單機械。而任何一部機器設備都是由若干零件組成的。因此,機械零件設計是機械工程設計的基礎。只有在機械零件的設計過程中方法先進,結合實際,計算精細,才能設計出物美價廉,在市場上具有很強競爭力和生命力的產品來。二問:同學們愿不愿投入更大精力學好這門課程?
三“講”三“問”三講:本課程的重要性。由于本課程是最后一門技術基礎課,于是它不僅是基礎課過渡到專業課的橋梁,而且還可以認為是由大學生過渡到機械工程師的橋梁,因為學好本課程能夠使學生在通往機械工程師的道路上邁出一大步。本課程學得好與壞,內容掌握的深與淺,不僅反映在課程設計和畢業設計上,還反映在畢業后工作能力上。凡是畢業后在工作中表現突出、設計能力卓越者,大都是本課程學習較好者。三問:同學們要不要努力學好這門重要課程?
四“講”四“問”四講:工程師對人類的貢獻。本課程是由大學生過渡到工程師的橋梁。工程師在人類社會的發展進程中已經做出并將繼續做出卓越的貢獻。正如美籍力學家和航空工程學家卡門所指出的:“科學家研究現在的世界,工程師創造過去沒有過的世界”和“科學探索從好奇心開始,設計過程則從需要出發”。也就是說工程師正在為人類創造出一個又一個新的世界;工程師在為人類不斷增長的物質和精神需要而工作,而科學家的探索只是出于好奇。至此同學們將為自己能成為一名工程師而感到無上的驕傲和自豪。認識的提高將有力地激發學生的學習動力和興趣。那么要想成為有所作為的工程師,就必須掌握好基礎科學、工程科學和技術知識,而機械設計課的知識則是成為工程師的基架。四問:同學們想不想下決心學好這門有意義的課程?
五“講”五“問”五講:工程師的夢想。任何一個設計工程師都曾有這樣的夢想:坐在圖板或計算機前面創造出完美的工程實體———可能是一臺現代的機器、一座宏偉的建筑、一組成套的設備、一臺多性能的機器人或其他的成品。這里想象的“完美”指的是功能的協調、最佳的性能和無限的操作壽命,簡單而優美的外觀。通過這一夢想實現的描繪,可使同學們樹立起成就感和榮譽感,致使創造力得到激發。顯然要使夢想變為現實,要使自己今后取得突出的成就和有一個輝煌的未來,當前就需要打好基礎,學好機械設計這門課程。五問:同學們會不會為了自己美好的憧憬,學好這門通向發明創造之門的金鑰匙課程呢?
關鍵詞:工程師;培養模式;畢業設計;教學改革
畢業設計是高等工科院校教學計劃的重要組成部分,是學生從學校走向社會的最后一個實踐性、綜合性的教學環節,相對其他教學環節而言,它對進一步培養學生分析問題、解決問題的能力,全面提高畢業生素質,使之盡快適應社會需要起著更為重要的作用。
然而如何搞好畢業設計,各學校由于操作方法不同,結果也有很大差異。我校在機械設計制造及其自動化06級畢業設計中,本著面向工程師培養模式的教學目標,采用了模擬產品設計的教學改革方案,取得了較好的效果和經驗,并從中探討和研究了工程教育培養的目標、要求和方法等問題,對開展工程師培養模式的教學研究與實踐起到了積極的推動作用。
一、畢業設計教學方案的探索
我校是從2002年開始招收工科專業本科生的,作為專業課教師,從學生一入學就開始考慮如何開展畢業設計了。由于筆者和幾位教師正在研究和設計一種稱作支盤成形機的建筑地基施工機械,為此曾多篇,出版專著一部。在設計和研究的過程中,我們深深體會到作為一位機械工程師應具備的基本素質和能力,聯想到教學中的畢業設計,如果讓大學畢業生達到或基本達到能夠開展類似產品設計的程度和能力,將會對提高學校的教學質量和學生在就業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計,從教學計劃的時間上看是不可能的。于是,就考慮吸引部分機械設計愛好者,利用業余時間,開展第二課堂,進行模擬產品的設計。
這樣的教改思路與教研組教師和系領導通報之后,立即得到大家的肯定和支持,于是決定在06級學生中開展一次探索性的、非正規的教學改革:由學生自愿報名,利用業余時間,開展這項模擬產品設計的教學活動。
由于各方面工作都組織得比較好,設計工作進展順利,同學們很快就喜歡上了這項活動。并經教研組和系里研究決定,即以此業余教學活動為起步,延續到利用畢業實習和畢業設計時間,進行一次面向工程師培養模式的教學改革項目,設計題目確定為《ZPCXJ-×××/××××型支盤成形機結構及機加工工藝設計》。
二、設計課題的選擇及設計任務的確定
1.設計課題選擇的依據
(1)作者近年來一直進行此方面的科技研究和開發設計工作,手頭有這方面的研究資料和設計經驗,能夠方便地指導學生開展這項活動,這是能夠開展此項教改工作的外部條件。
(2)項目組主要成員在開展“支盤成形機”的設計研究過程中,充分體會到作為一個機械工程師,當他走上工作崗位后所面臨的主要問題和應具備哪些基本素質和能力。為此對學校的教學過程和方法進行反思,促進了開展教學改革和研究的創新,這是能夠開展此項教改工作的內部動力。
(3)這個課題的設計內容比較全面。其結構為一個涉及連桿機構、液壓裝置等的中等復雜程度的機械產品;其制造涉及車、銑、刨、鏜、鉆和磨削等各種冷加工技術,鑄、鍛、焊等各種熱加工技術和各種復雜的熱處理技術;其內容既包括機械設計,又包括加II藝設計。這不僅培養了機械工程師的整體能力和全面素質,更重要的是實現了教學目標。
(4)這是一個新產品,一個正在研究和開發的未定型產品。開展這樣的設計,不僅局限在機械設計的理念上,而且更具有產品開發的意義,這又激發了學生的創新精神和創造意識。
(5)這不僅是一個傳統的學科,而且還可以和其他學科緊密結合形成一門新的邊緣學科。因為學生必須在了解工程地質、地基基礎和建筑施工等方面的基本知識后,方可進行設計。這是實現現代教育思想,培養新世紀寬基礎、跨學科人才的重要手段,也是開展此項教改工作的更高層次的目標。
2.設計內容和要求
(1)關于設計題目
設計題目雖然只有一個,但原始數據每人一組,設計的結果在方案上可以是相同的,但其計算結果、圖形結構形狀和尺寸等是完全不同的,這樣不僅保證學生的設計必須要由自己親自完成,同時還將這個產品開發為一個系列化產品。這樣有利于學生在設計過程中互相協作、交流和溝通,充分發揮其主觀能動性,去分析、研究并最終找到一個共同的解決方案。當然,也有不能達成一致意見的,或由指導教師確定,或者干脆就保留幾種不同的方案,形成明顯的對比,更有利于學生創造性思維的發揮和創新精神的培養。
(2)關于設計任務
按照項目組的教學實施計劃,本次設計要求每位同學完成如下任務:
①設計任務的內容。對“支盤成形”設備的總體設計和其兩個主要部件――“工臂工作機構”和“推力液壓缸”,從幾何參數計算、結構原理設計、結構尺寸和強度等設計、裝配圖設計、全部60多個零件及精度設計、大部分零件加工工藝設計、復雜零件的數控加工編程等進行全面設計。
②設計成果的形式。設計成果要求同學完成《支盤成形機設計計算說明書》、“設備工作系統示意圖”、“總體設計外形圖”、“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”、“個別復雜零件數控加工程序”等。
三、設計過程中的知識運用和能力培養
1.知識準備和課題調研
首先是由同學自學《擠擴支盤樁及其成形設備――技術與應用》等書籍;查閱有關資料,了解本設計課題的服務對象、應用價值和國內外最新動態等。這是一個知識準備過程,同時也是一個自學能力和資料檢索能力的培養過程,更是一個有目的、自覺的課題調研過程。
之后,帶領學生深入地基施工現場,進行現場調研和方案構思或方案設計。這個過程非常重要,是學生進行理論聯系實際的重要方式,是激發學生應用自然科學知識,發揮自己的主觀能動性,認識和改造世界,開展創新的良好切入點。
2.設備總體設計方案的確立
首先要考慮設備的作用是什么?設計要解決的主要問題是什么?在合理規劃設備的工作過程和基本要求、設備工作機構的工況特點和動作要求等的基礎上,還應考慮設備工作過程中可能出現的其他問題等。分析和研究之后,即可擬定出“支盤成形機”工作機構的工作原理圖、設備配套裝置及工作系統圖和整個設備的機械傳動系統及液壓傳動系統圖。
這個設計過程是十分復雜的,需要機械專業方面的基本知識,還需要設備服務對象的基本知識。學生把在大腦中的形象思維轉變成產品模型的初步設計方案的過程中,常常會出現多種設計方案,需要進行比較和優化,經過多次修改或迭代,最終確定合理方案。
3.設計原始數據及技術參數的確定
一些設計只有其原始數據還遠遠不夠,必須經過進
一步的分析和計算確定一些其他必要的技術參數,方可進行下一步設計。這些參數的確定,常常要運用數學和力學等理論知識進行詳細精確的分析和計算,確保設計能夠科學合理,這是對學生開展技術設計的思想意識、從事技術工作的負責精神和精益求精的科學態度的考驗和培養。
4.部件結構設計及計算
機身及推力液壓缸連接裝置的設計及校驗計算,機身及工臂工作機構主要結構尺寸及其各連接結構件的設計和校驗,零件圖設計等。推力液壓缸各缸體內、外徑的設計計算,推力液壓缸推、拉力的計算,推力液壓缸的主要結構件尺寸及其各連接結構件設計和校驗。最后完成機身及工臂工作機構和推力液壓缸的裝配圖設計和全部零件圖設計等。
設計計算的知識涉及機械制圖、理論力學、材料力學、機械設計、機械原理、液壓傳動與控制等專門知識。這是檢閱學生基礎知識學習扎實與否的重要環節,是對學生進行機械產品設計基本功的強化訓練,是學生能否成為一個合格工程師的必然途徑。
5.零件及其精度設計
零件精度設計是一項看似容易,實際復雜的工作。它是機械設計與機械加工工藝設計有機聯系的紐帶,是機械工程師必須具備的關鍵技能。機械設計是否合理,能否達到設計的要求和理想目的,零件能否加工制造,產品成本是否科學合理等一系列指標,都與零件的精度設計有關。計算和經驗雖然在零件精度設計中非常重要,但通過產品的試驗和試生產,發現缺陷與不足,進而加以適當的改造才是更重要的一環。
6.部分或全部零件的加工工藝設計
機械加工工藝設計所涉及的知識包括公差配合、機械制造工藝學、金屬切削機床與刀具、裝備設計、數控技術和CAM等一系列相關專業課。
機械加工工藝過程由若干個工序組成。機械加工中的每一個工序又可依次細分為安裝、工位、工步和走刀。不管什么樣的生產類型都要求有較為細致的組織分工及合理的機械加II藝規程。作為一個現代化的機械設計制造工程師,必須具備快速并且合理的設計工藝路線和填寫工藝卡片的能力。此外,對一些高精度零件,還進行了數控加工程序設計,培養和強化了學生數控編程的實際工作能力。
7.技術文件的編制
技術文件主要是畢業設計說明書及其相關附件等。這些文件是對整個設計過程的全面記錄和總結,是體現設計者的思想、意志和行為的書面文件,是完成設計任務的重要標志,是設計者介紹設計成果、產品價值和使用說明等的重要手段。編制這些技術文件時,學生需熟練掌握各種計算機辦公軟件的使用,從而成為一個現代化辦公技術應用和信息技術應用的行家里手。
四、教改成果
1.知識應用比較寬闊。學生在進行畢業設計的過程中,不僅對其所學的專業知識進行了一次比較全面、細致的應用,而且還解決設計中的實際問題,特別是機械與建筑的有機結合,使學生的知識面得以拓寬,這是培養多學科、跨專業的現代化復合型人才的有益探討和有效途徑。
2.能力培養十分全面。這樣的畢業設計對學生的能力培養是多方面的。比如分析問題和解決問題的能力,跨學科、跨專業綜合分析問題的能力,計算機輔助設計和辦公軟件的應用能力,產品設計和開發的基本能力,機械設計及機械制造的基本能力,科學研究和技術創新的初步能力,自學能力和資料檢索能力,論文的撰寫能力等。
3.學生素質得以提高。在培養學生能力的過程中,學生的素質也得以大幅度提高,主要體現在如下幾個方面:理論聯系實際、改造世界的創新精神和創造意識,新產品設計與開發的意識、創業意識和市場意識,團隊精神和協作意識,精益求精的工作態度,認真負責的工作精神,用于科學工程技術描述和論證的文學素養等。
4.教師能力有所強化。通過這樣的畢業設計,使教師的科研能力和教學水平得到有效強化,顯然,這也是培養具有較強實踐工作能力、教學科研能力和創造能力的,符合時代特色和要求的合格教師的有效途徑,是加強大學師資隊伍建設的有效手段。
5.教學質量得到保證。由于這種教學模式科學合理,教師在指導中方法得當、孜孜不倦,學生在設計中克服困難、全力以赴、興趣盎然,因此取得了良好的效果,教學質量得到保證。
五、存在的主要問題
機械設計制造及其自動化專業以機械設計與制造為基礎,融入信息技術、計算機科學、微電子科學和控制論的基本原理,其主要任務就是運用先進的設計制造技術和理論,解決現代工程領域中的復雜技術問題,從而實現產品設計與制造的智能化。機械行業作為國家的基礎及支柱產業,在國民經濟中占有相當重要的地位。對于煤炭、鋼鐵、有色金屬等上游產業和房地產、快消品等下游產業具有重要意義,同時也具有很強的拉動能力。而機械制造中最活躍的領域便是機械制造自動化技術,也是企業提高生產效率、增加工業產值和提升市場競爭能力的必要手段。我國自改革開放以來,從境外引進了大量的先進技術及裝備,雖然使自身機械制造業有所發展,但是外資企業不斷對我國民族制造業進行干預和收購,使我國機械制造業始終無法擺脫“外資”和“進口”的雙重枷鎖。隨著社會的發展和人們不斷提高的生活水準,機械制造業作為一個發展多年的傳統領域面臨著越來越多的挑戰和競爭,在工業生產逐漸趨向科技化、信息化的洪流中,先進的生產技術和高素質的專業人才成為我國機械制造業必然的選擇趨勢。所以,我國高等工程教育機械設計制造及其自動化專業大學生進行工程教育評估對于當前市場環境顯得尤為重要
2專業認證過程與方式
機械類專業認證工作的開展主要依據機械制造及其自動化專業認證工作組起草的相關文件:《高等學校機械制造及其自動化專業本科教育認證方法與程序》、《高等學校機械制造及其自動化專業本科教育認證標準》、《高等學校機械制造及其自動化專業本科教育認證試點學校準備工作指南》、《高等學校機械制造及其自動化專業本科教育認證專家培訓與遴選辦法》、《高等學校機械制造及其自動化專業本科教育認證考核小組工作指南》。專業認證的過程主要包括學校自評、專家組進??疾旌托纬烧J證報告3個階段。首先認證學校應向工作組提供申請表,并應包含以下內容。①師資情況(教師崗位結構、教師職稱結構、教師學歷結構)。②近3年學生數量(招生數、在校生數、畢業生數、授予學位數)。③圖書館資源概況(學校藏書、專業資源)。④實踐教學條件(主要實驗、實踐、實訓條件)。⑤近3年教學經費(教學經費、科研經費)。工作組接到學校的申請表和申請報告后,對申請進行審核評析,審核通過后申請學校需進行自我評價,并撰寫自評報告。工作組接到學校的自評報告后,與學校協商并進行實地考察,目的是對學校自評報告的準確性和真實性進行實地考察,并了解高校未曾在報告中反映出來的其他情況。
3認證實踐
機械設計制造及其自動化以及相關專業,應以培養社會適應能力強、專業知識扎實全面的學生為目標,以滿足用人單位和當今市場瞬息萬變的人才需求,因此機械制造專業學生工程教育認證工作就顯得尤為重要。以華中科技大學為例,該校結合機械制造專業的課程設置和培養模式,對參加工程教育認證的學生進行動手能力和專業技能強化訓練的同時,加強基本教學科目的鞏固,在培訓的同時充分考慮當前機械設計制造及其自動化專業工程師面臨機械設計制造逐步與世界接軌,其基礎知識及應用能力將在國際社會上的競爭中受到挑戰以及考驗的實際情況。為了在步入崗位中能夠具有當代機械工程師應具備的基本素質,必須追求創新,應用新理論,該校在培訓過程中尤其注重學生創新能力和發散思維的培養,注重基礎理論和實踐相結合的培養理念,以時代和企業的需求為培養方向,以現代機械設計制造方法和理論的應用為培養重點。華中科技大學在機械設計工程師資格認證工作和平時的培訓過程中投入了必要的軟硬件物質,并精選優秀師資力量,針對機械制造專業學生的教育教學特點,研究本校所適應的獨特培訓方案以及培訓模式。為了提高學生的應用能力和動手設計能力,對企業的實際工程需要進行模擬訓練及實踐操作,使機械制造專業學生更具備實用型人才的綜合素質。近幾年來該校機械制造及其自動化專業共培訓711人,603人通過認證,認證通過率達到83.2%。國內外許多大型工程公司也認可和支持對在校大學生進行機械工程設計資格認證,該認證在機械行業內具有重要影響,它代表通過認證學生的知識儲備及綜合應用能力符合當今企業需要,通過認證者在就業過程中更加受到用人單位的歡迎。在對一些資格持有者的后續跟蹤調查中,發現其卓越的知識應用能力和環境適應能力得到了大部分企業的認可,實現了企業和員工的互利雙贏。員工自身也感到受益匪淺,從而更加熱愛機械制造業,為祖國工業的發展貢獻力量。
4認證的重要作用
境外許多國家早已通行對機械工程師的工程教育認證,我國受到體制和高等教育背景的影響,正處于探索和經驗積累的時期。幾年來的試點試驗證明,開展此項工作具有以下重要作用。
(1)推進高校機械設計制造及其自動化專業的改革。
目前若干高校專業教學脫離實際,不考慮學生素質能力與社會需要的契合性,教學內容繁多而缺乏重點,空泛而不切合企業實際需求,注重理論而缺乏實踐,學生往往偏重書本的理論知識而不注重實踐能力。因此,高校的專業教育應當改革,引導學生與企業溝通,培養具有扎實基礎理論知識、嫻熟實踐操作能力的高素質復合型人才,并積極地與國際人才培養模式接軌。
(2)推動企業積極參與人才培養。
企業一方面對優秀機械設計制造工程師求才若渴,一方面把培養集理論知識、動手操作能力為一身的高素質人才的重任全部推給高校。自身需求的矛盾使企業對高校畢業生始終不滿意,從而花費時間和精力進行“二次培養”。其實,高校的教育投入是有限的,再資深的老師、再完備的實驗室也很難單方面培養出符合企業口味的技術人才,只有充分利用企業和社會的資源,讓學習、研究、實踐和生產更緊密地結合起來,才能培養出理論與實踐相結合的高素質復合型人才,企業也應擔負起與高校共同培養人才的責任,實現雙贏。
(3)畢業生可以快速適應工作環境。
高校的主要任務是培養企業和社會所需要的適應性技術人才和管理人才,高校畢業生在步入社會后應具有獨立解決企業在生產設計過程中所面臨的技術及管理問題的能力,能夠熟練地運用在課堂中所學到的理論知識并結合嫻熟的動手操作能力,真正成為高適應性、高技術操作性的實用型人才。這也應是企業和高校共同的人才培養方向。
(4)為我國機械工程師得到國際認可,并走向國際市場奠定基礎。
在生產經濟趨向高度全球化的今天,專業人才培養目標不應僅僅停留在國內市場,應該意識到我國的工程師在專業技能、專業知識和職業資格等方面與國際水準還有差距。以《工程師流動論壇協議》為主流的國際社會通行的職業資格認可是對人才職業技能和專業知識的肯定,雖然我國目前還未加入任何國際認證體系,但是開展大學生工程教育認證為接下來的工程師國際互認做好了前期鋪墊??梢灶A見,未來我國的機械工程師必定會與國際接軌,并積極參與到與其他國家和地區的人才互動和技術交流中來。
5總結及思考
現代大學生多已是年滿十八周歲的成年人,心理和生理都迅速走向成熟,已具有一定的生活閱歷,對事物初具獨立的判斷和處理能力,他們具有積極的探索精神和強烈的好奇心?!稒C械設計基礎》課程作為機械類學科的一門基礎課程,其教學目的不僅在于傳授學生一定的機械基礎知識,更重要的是培養學生對機械學科的興趣,激發學生在機械方面的創造能力。例如,在講授齒輪的相關知識時,“齒輪”這個名詞對于每一位大學生都不陌生,不管是兒時的玩具汽車還是現在隨處可見的轎車上,都有它的存在。之前,學生對齒輪的認識只是主觀上的“知道”?,F在,在課堂上我們要教會學生從原理上認識齒輪、學會齒輪的特點、使用或設計齒輪。所以,我們要充分利用大學生的生活閱歷和強烈的好奇心等特點進行分組討論式教學,給學生思考的機會,讓他們產生對齒輪的第一映像和最初認識。可以先讓學生分成小組,相互討論大家見過的齒輪,總結其特點和使用等,然后老師充當揭秘者,對齒輪的相關知識進行總結和介紹。如此,不僅活躍了課堂氣氛,避免課堂上打瞌睡等現象出現,還能激勵學生積極思考,發展思維,培養學生對機械學科的興趣?!褒X輪”這個名詞會在學生的腦海中留下具體的形象,對知識的掌握更加牢固。另外,現代社會已是一個分工明確、團隊合作的社會。個人能力固然重要,但要完成一個項目更重要的是集合團隊的力量。在各種招聘會現場,“善于溝通,團隊協作”的字樣頻現,由此可見,團隊合作不僅是社會發展的趨勢也是現代企業需求。現在的大學生是未來各行各業的精英,學校應該肩負起培育精英的重擔,讓他們走出校園為社會創造更多的財富。分組討論式教學,能夠讓學生定位自己在團隊中的地位,協調與組員之間的關系,發現別人的優點與自己的不足,培養自己的團隊合作能力。
2.自學檢測式教學
大部分的大學生都經過高考的洗禮,對新知識具有一定的自學能力。學生大學畢業后,不管是繼續深造還是進入企業工作,必須要有更強的自學能力。我國大學生的培養模式正逐漸向“產學研聯合培養”模式轉變:(1)以科研項目為依托,以開發成果為目的與企業進行聯合;(2)在學校(科研院所)或企業設立人才培養基地進行大學生的聯合培養;(3)聘任企業的高端人才作為聯合導師進行聯合培養[5]。而企業更是以“產”為主,所以,為了適應未來的發展,學生必須具有較好的收集信息、整理信息、學習新知識的能力,這時,自學能力顯得尤為重要。在《機械設計基礎》課程的課堂上,再優秀的老師也不能教給學生他們以后全部要用的東西,能傳授的只是冰山一角。所以,我們要在教授機械學科基礎知識的同時,把重心放在培養學生的自學能力上。例如,在講授“螺旋傳動”的知識點時,我們可以采用自學檢測式教學。首先,讓學生借助課本和參考資料進行自學,然后老師按照教學要求對他們進行測試,并納入成績考核范圍。如此,不僅鍛煉了大家的自學能力,同時,督促學生積極主動的去學習,避免學生敷衍了事現象的出現。
3.實踐教學
《機械設計基礎》是一門偏向于實際應用的課程,理論學得好并不意味著學生能把所學的東西應用于實踐,去為社會創造財富,空談理論沒有意義。為了加強課堂理論教學與實際應用的聯系,必須在《機械設計基礎》課程的教學環節中增加實踐環節。有條件的學??梢詭ьI學生到工廠、學校的加工中心、實驗室等地點參觀學習,看看課堂上學的軸承、齒輪、聯軸器等零件是用在機器的什么地方、起什么作用等,深化對課堂理論的理解。理論與實際的綜合聯系能夠讓學生對機械學科有更好的認識。老師還可以給學生提供一些組件,讓大家動手拆卸組裝,鍛煉動手能力?!稒C械設計基礎》課程設計的設計題目一直比較單一,均為一級圓柱齒輪減速器的設計。減速器是一個非常典型的機器,包括了大部分理論課程中給學生講授的內容,比較符合學生的課程設計任務要求。但符合要求的典型零部件不只是減速器一種,題目的單一往往使一些學生抄襲他人成果,極大限制了學生的創新思維。此外由于學生的基礎參差不齊,如工程制圖、工程力學(理論力學,材料力學)、工程材料、公差配合等這些課程的成績差別很大,有些非專業的學生甚至沒有學過這些課程,導致做出的課程設計水平千差萬別,極大的影響了課程設計的質量。針對不同層次的學生,選擇不同的設計題目,使每個學生都有適合自己的目標,教師則可以根據學生個體目標因材施教。
4.改進成績評定方式
傳統的通過卷面考試來評定課程學習成績的方法只能在短時間內強化學生對部分知識點的掌握,它只是讓學生對《機械設計基礎》課程的知識點進行一次總結和記憶,對機械相關基礎知識的掌握情況,短期效果良好,但從長遠看并沒有意義。這種記憶式的知識掌握,將隨著時間的迅速淡忘。為了更好地讓學生真正掌握機械設計基礎知識,鞏固課程學習成果,可適當取消課程結束后的卷面考試,將自學測試環節的測試成績與最終的設計實驗環節相結合,對學生綜合評價。課程即將結束時,老師應該讓每位學生開拓自己的思維,設計一種具有一定實際意義的簡單機械,提交設計報告,以設計報告的完整性,創新性等為標準評定每位學生的課程學習成績。按照設計實驗的要求,不管學生是對已有的機械結構進行改進還是原始創新設計,這都將促使學生將所學的理論知識應用到實際中去。學生將以一位機械設計工程師的身份去體會機械行業從業者該有的素質,培養學生的整體素養。在設計實驗過程中,學生需要復習已修課程《機械設計基礎》等相關課程的知識、需要查閱《機械設計手冊》等工具書、需要繪圖,甚至是三維建模。這將使學生在很好地掌握書本知識的同時學會收集整理信息,獨立解決問題。這種能力是未來發展中必不可少的。
5.總結