時間:2023-09-15 17:31:43
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇機械制造工程原理,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞:機械制造基礎課程;新體系;構建舉措
1.前言
機械制造基礎課程是高等工科院校機械類和近機械類專業學生必修的一門重要的專業技術基礎課,它包含機械工程材料、金屬熱加工基礎、機械加工基礎等內容,是一門知識覆蓋面廣,厚理論、重實踐、強工藝的課程。整合機械類和近機械類部分專業基礎、專業課程及有關的實踐環節等內容,可形成一門新型的體現應用型人才培養特色的核心基礎課程。學生通過對機械制造基礎課程的學習,可初步掌握各種成型方法、零件加工工藝和結構工藝性等基本知識,具有選擇毛坯、零件加工方法及進行工藝分析的初步能力;可了解現代機械制造有關的新材料、新工藝、新技術及其發展趨勢;為學習其他相關后續課程、從事機械設計和機械制造工作,奠定必要的基礎。
2.機械制造基礎課程的現狀
《機械制造基礎》課程脫胎于《金屬工藝學》,其課程內容普遍存在三種問題:一是課程的教學內容一般存在知識陳舊的部分,有些內容很少反映現代科技水平;二是內容上未能很好地協調,有些內容在相關課程間重復是普遍存在的問題。金屬工藝學課程與后續的金屬切削機床、金屬切削原理及刀具、機械制造工藝學等工藝性專業課在教學內容上重復較多,比如零件的結構工藝性分析、特種加工等內容就與機械制造工藝學課程中的相關內容重復;三是課程的教學內容順序銜接都不同程度地存在不利學生能力培養的問題。
機械制造基礎是一門實踐相當強的技術基礎課程,同時也是機械加工領域的核心專業基礎課程,原有的課程《機械制圖》、《工程力學》、《機械設計基礎》、《工程材料與熱處理》、《公差配合與技術測量》等,圍繞專業能力的培養進行了一定程度和范圍上的改革,但由于僅限于單門課程或1—2門課程之間的局部改革,難以與其他相關課程很好地協調和銜接。本應課堂教學和實踐教學各有側重,互為補充,但目前關系仍沒有理順,理論教學與工程訓練相互獨立和分離,其間隔時間有時相隔一學期甚至兩學期,這樣一方面在一定程度上影響了理論教學的教學效果,如只在課堂上講授加工設備和加工方法,由于學生缺少感性認識,變得十分枯燥,教學很難達到好的效果。另一方面不利于工程訓練教學本身提升到更高的水平,因為沒有理論教學支撐的工程訓練必然只能停留在獲取一些感性知識和操作技能的較低層次上,這就難以滿足對學生工程素質教育和創新能力培養的要求。
在實驗教學上,一是課程總學時不斷減少,實驗學時數減少更多;二是現有的實驗主要為驗證性實驗,缺少綜合性和設計性的實驗,不利于學生能力的培養;三是重理論輕實踐、重設計輕工藝的思想觀念在長期制約著制造業發展的同時,深刻地影響著工科大學機械制造基礎課程的教學。
工程訓練作為十分重要的實踐環節,可為機械設計打下較好的實踐基礎的同時,也為機械制造提供了較好廣闊的實踐空間。但由于客觀條件和訓練時間的限制,學生僅通過短暫的工程訓練所獲得的制造基礎知識既比較零散和片面,又難以達到為后續課程打基礎和在實際工作中應用的程度。
3.構建機械制造基礎課程新體系的意義
機械制造基礎課程的知識體系既含有科學理論知識,又含有工藝技術知識,還含有工程實踐知識,因此在課程教學活動中,對突出學生的工程創新意識,培養學生的工程實踐能力,提高學生的工程綜合素質,具有重要和深遠的意義。
3.1我們以能力為本位構建模塊化的機械制造基礎課程新體系。課程模塊化是在總結國外經驗的基礎上,兼容我國以學科為中心的傳統三段式課程模式和以工作能力為中心的能力本位課程模式的長處,形成具有我國特色的又符合教育內在規律,并考慮學生個性發展的課程模式。所謂模塊,是一個自身相對獨立但又能與其他模塊保持一定聯系的課程組成元素,一門課程可以由多個模塊構成。一般情況下,模塊本身并不發生變化,但隨著市場需求的不斷變化發展,部分陳舊的模塊內容將會被淘汰,一些新的科技發現可以隨著經濟的日益發展而逐漸形成新的模塊。一方面,機械制造基礎課程新體系能夠使學生滿足行業多崗位轉換甚至崗位工作內涵變化發展所需的知識和能力的要求,另一方面,機械制造基礎課程新體系使學生具有知識內化、遷移和繼續學習的能力。新的課程體系具有靈活性、模塊化特點,圍繞專業培養目標,拓寬學生的知識面,培養學生的工程素質和提高學生的應用能力,采用理論教學與實踐教學合一的教學模式,滿足行業崗位對知識和能力的需求,培養學生更能適應行業和社會對應用型人才規格多變的需求。
3.2通過對機械制造基礎課程的課程內容的整合與改革,力求做到“寬、淺、精、實”。在原工程材料與機械制造工藝基礎課程的基礎上,吸取相關的最新知識和研究成果,對課程內容進行整合,如精選保留傳統教學內容中的基本原理和重要的工藝方法,刪除那些陳舊過時的內容,把技術上較成熟、應用范圍較寬的“三新”,即新材料、新技術、新工藝內容作為基本內容引入課堂教學,再通過吸收過去機械制造及其自動化專業課程的部分基礎性內容,并對主干課程和相關教學環節組成一個系統,進行統一規劃,與后續課程形成一組系列的基礎課程群,這樣既能加強課程之間的內在聯系,又能減少不必要的交叉重疊,使課程設置更加精練,使之在有限的課時基礎上,最大限度地拓展課程空間;同時在課程體系上,使機械制造基礎課程的改革與選修課、并行課和后續課配套進行,避免教學內容簡單重復,達到整合優化的目的。
3.3機械制造基礎工程訓練作為十分重要的實踐環節,它可為機械設計打下較好的實踐基礎,同時也為機械制造提供較好廣闊的實踐空間。因此,必須對機械制造基礎課程進行歸納、拓寬、加深和應用,尤其當專業面進一步拓寬,制造技術專業課進行合并和學時銳減的情況下更應如此。
4.構建機械制造基礎課程新體系的舉措
4.1構建模塊化的機械制造基礎課程的新體系。課程模塊化中的模塊課程又稱為“積木課程”,其最大的優點就體現在其組合特點。我們可以把模塊課程定義為一個自我包容的包,它包括有計劃的一系列學習經驗,設計這些經驗的目的是幫助學生達到具體的目標。在實施進程中,模塊式課程主要由主體、定向、輔助三個模塊組成。主體模塊具有奠基功能,由機械工程材料、金屬熱加工基礎、實踐教學環節等組成;定向模塊具有專業功能,包括機械加工基礎、公差配合與技術測量等組成;輔助模塊具有發展功能,由納米技術、新型高能材料、高溫超導材料、激光技術、大規模集成電路等組成,用于擴大學生的知識面。
4.2對機械制造基礎課程內容進行整合優化,使之成為一門適用于機械類和近機械類專業學生的專業基礎課程。
4.2.1根據整合優化的總體思路,將該課程分為兩部分。第一部分安排在第三學期進行,內容涵蓋工程材料、材料的性能和材料的成形,該部分將形成以材料和工藝為核心內容,以工程材料和成形原理為基礎理論,以選材料、毛坯、工藝和設備為主線的內容體系。其任務和目的是培養學生能夠運用機械工程材料、成形加工技術手冊,在材料和材料成形方面具有較寬的知識面,具有合理選用常用材料及常用熱處理、成型方法及工藝過程的初步能力。在具體講授內容上加強手冊的使用方法的學習,在工程材料方面重點介紹工業用鋼、鑄鐵、常用合金等金屬材料的性能、改性和選用,增強對常用非金屬材料的介紹;在材料成形方面,著重對成形原理的理解,去掉繁冗的工藝細節,適當增加新工藝和非金屬材料成形的內容。第二部分安排在第四學期進行,內容涵蓋公差配合與技術測量、切削原理、切削機床、機械制造工藝、機床夾具和刀具、機械裝配等,該部分將形成以機械加工工藝為核心內容,以切削原理為基礎理論,以工藝過程和加工質量,為主線的內容體系。其任務和目的是培養學生在機械加工方面具有較廣泛的知識面,具有選擇零部加工方法和制定加工工藝、控制機械加工質量,以及綜合運用工藝知識,分析零件結構工藝性的初步能力。在具體講授內容上,加強機械加工工藝過程和加工質量的影響因素及其控制,將公差與配合融入具體的工藝過程中,以強調其應用性,并通過應用場合實現概念清楚,應用目的明確,同時要簡化互換性原理的計算和分析,重點突出尺寸公差、形位公差和表面粗糙度的一般選用、查表方法,適當講授先進加工技術,拓寬學生的知識面,激發深入學習專業課程的興趣。
4.2.2吸收科學技術發展的最新成果。隨著科學技術發展的突飛猛進,機械制造基礎課程的有關領域無論是科學理論研究,還是應用技術成果,新技術、新成果不斷涌現。大學生更需要了解科學技術發展的新動態和信息,了解先進科學技術的目的是將來能在激烈的市場競爭中生存發展,更好地服務于社會,造福于人類。因此,機械制造基礎課程的教學應重視知識的更新換代,及時吸收先進的科學技術發展新成果,在教學中向學生介紹機械制造基礎領域的科學技術發展最新成果、新知識、新理論,如納米技術、新型高能材料、高溫超導材料、激光技術、大規模集成電路等,開闊學生的視野,豐富科技知識。同時結合教學進度,組織學生參觀工廠和實驗車間,加深對高科技知識的認識,提高其鑒賞和分析問題的能力。
4.3改革機械制造基礎課程的教學方法和教學手段。在機械制造基礎課程的建設與改革中,我們要重視教學方法和教學手段的改革與創新。本課程要求教師在教學過程中體現“工學結合”的理念,采用融“教、學、做”為一體的教學手段,充分利用多媒體技術,把實際生產的教學錄像以多媒體形式展現在課堂上,對見習和實習內容進行情景再現,幫助學生鞏固知識。多媒體教學能激發學生的學習興趣,提高課堂教學效率和教學質量,有助于加強基本技能訓練。
4.4建立一支思想穩定熱愛專業基礎教學、刻苦鉆研、積極上進、年齡和知識結構較為合理的教學隊伍。打造一支既具有扎實理論知識,又具有豐富實踐經驗的課程建設團隊是課程改革與建設成功的關鍵所在。同時,提高教師的教學與學術水平,是機械制造基礎課程生存和發展的必要條件,在機械制造基礎課程新體系的構建中,院系可通過安排課程組教師,特別是中青年教師到企業頂崗實踐或可以安排理論教師到實訓場所學習,使教師積累實踐工作經驗,提高課程組教師的實踐教學和綜合素質能力,從而提高教師的綜合素質與教學能力。
5.結語
機械制造基礎是在將一些專業和專業基礎課程的部分內容進行整合后形成的一門適用于機械類和近機械類學生的專業基礎課程。該課程體系的構建充分考慮了其實踐性強的特點,將理論、實驗、工程實訓和課程設計有機結合,形成“四位一體”的課程新體系格局。
參考文獻:
[1]付勝,李曉陽,程文彬,安國平.機械制造基礎課程建設應拓寬專業口徑[J].理工高教研究,2004,(6):92-93.
關鍵詞:自動化;工程機械;制造
隨著我國社會的快速發展和城鎮化的快速推進我國的建筑工程行業得以迅速發展,建筑工程業的快速發展也使與之相關的工程機械制造業得到了迅速崛起,并且由于工程數量的不斷上升,工程機械制造的需求量不斷攀升,這就促使了工程機械制造業必須提高自身的產量與質量,在這樣的前提下應用機電自動化技術是一種較為有效的方式,將機電自動化技術應用在工程機械制造業當中可以最大程度對工程機械制造水平進行整體提升。
1機電自動化和工程機械制造的發展
工程機械制造實際上自古有之,在春秋戰國時期的墨家就曾經創造出了一些用于建筑工程的輔助類工具,但是其真正的被世人所熟知或者說大型化、專業化還是在瓦特發明了蒸汽機之后。可以說大型機械指制造業的出現也促使了人們更加快速地步入了現代文明當中。而工程機械的發展也使得建筑工程行業得到了快速發展,并且一個國家的工程機械制造水平的好壞也間接地反映出了這個國家的工業制造業水平,象征著該國家的制造能力。因此工程機械的發展是與國家制造業的發展息息相關的。同時一個國家的工程機械制造業想要得以蓬勃的發展就必須與時俱進大量吸收先進的制造理念,而機電自動化就是一種較為新穎的理念其與傳統的人工機械制造業有著顛覆性的改變,是一種可以對整個工程機械制造業水平進行整體提升的重要途徑。從某種意義上來講一個國家的工程機械制造業是否應用機電自動化技術也在昭示著這個國家的工業是否進入了現代工業化時代[1]。
2機電自動化技術在工程機械制造中的應用
機電自動化在工程機械制造業中的發展空間廣闊,已成為我國現代化機械技術中不可缺少的部分,同時對于工程機械制造業有著深遠的影響。將自動化技術與工程機械制造技術相融合,不僅實現了自動化技術對工程項目現場的遠程調控,還從方案設計到技術控制上都形成了一體化的自我調節控制系統。所以,機電自動化對于機械制造設備在施工現場工作中有著深遠的影響。
2.1機電自動化技術的優勢
傳統的機械制造對于人工的依賴過大,使得制造工人的技術直接對工程機械制造的質量造成極大的影響,并且制造工人的身體狀態、心理狀態以及疲勞程度都會對整個工程機械制造起到極大的影響。除此之外,在以往工人對于機械制造圖紙的理解能力直接決定著其工程機械的精密性和實用性,使得原本的工程機械制造陷入了人工決定成敗的境地。機電自動化技術的應用則大大改善了這樣的情況,機電自動化可以對整個機械制造過程采用全自動模式進行,在自動化操作的模式下無論是對于工程機械產品所具備的信息處理還是在制造過程中的檢測工作都不需要人工進行過多的干預,全過程都是標準化流程化進行的,這樣就大大降低了工程機械制造業對于人工的依賴,也降低工程機械制造的成本,而工程機械的質量和產量都有著顯著地提高[2]。
2.2機電自動化中的技術融合
對于目前機電自動化技術在工程機械制造業當中的應用而言,其最為受到歡迎且應用范圍較為廣泛的技術應當是對于機械檢測、識別和修復等技術。這些技術對于工程機械制造業而言是極為重要的,其大大地降低了人工成本并且可以迅速地找到問題所在并且進行解決。在日常的機械管理工作當中,機電自動化技術可以定期定時地對各類設備的性能進行檢測,一旦發現問題就做出預警并且自動尋找解決方案對,從而使得工程機械制造設備本身的運營安全性大大增加。不僅如此,機電自動化技術還可以對這些故障信息進行記錄并且通過網絡技術進行保存,從而為以后發生類似故障保留有效地解決方式。
2.3機電自動化技術的廣泛運用
由于大量的工程機械制造產品中都運用到機電自動化的技術,所以其工作中的自我診斷、自動修復、自動監聽和自我適應的能力都大大的提高。不僅保證了設備的安全生產,還有效的延長了設備的壽命。所以機電自動化技術越來越受到用戶的青睞,運用范圍也越來越廣。其中以柔性化自動技術最具有代表性。所謂的柔性化技術就是利用數控技術為核心,實現自動化完成企業多品種、多批量的加工、制造、檢測等環節的先進技術。柔性化自動技術的核心數控技術是以遠程數控為基礎的,這種遠程數控不僅可以對生產環節進行模擬還可以大量地減少工程機械制造當中的人力、乃至能源的投入,并且由于其是以遠程控制為特點因此減少了人工在第一生產線上的操作,從而降低了以往傳統工程機械制造當中可能出現的工人傷亡現象。柔性化自動技術原本只是應用于機械加工當中下切削一個環節當中,但是隨著其技術的不斷發展目前已經覆蓋了多個領域,其中也包括了工程機械制造領域,其在工程機械制造當中的板材剪切、沖壓以及焊接環節當中都有著一定程度的應用。
3結束語
隨著我國機電自動化與工程機械制造行業的有機結合,在不久的將來我國的工程機械制造行業必將有著極大的進步從而使其能夠更好地為我國的國民經濟建設服務。
參考文獻
[1]鄒十踐.電動馬達輪鏟運機[J].工程機械,2011,(4).
[關鍵詞]機械制造;自動化技術;特點;發展
中圖分類號:TQ271 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2017)05-0193-01
1 引言
機械制造技術屬于一門系統性比較強的工程學科,產品生產、應用機械、維護機械、機械升級等每個環節都會應用到機械制造技術。在當前的機械制造技術中,自動化技術越來越成為一個不可繞開的趨勢。研究分析機械制造自動化技術可大大提高企業經濟效益。為此,我們應該對機械制造自動化技術的特點進行探究,并且對其未來發展趨勢進行判斷。下面是筆者對機械制造自動化技術特點及其未來的發展趨勢的看法。
2 機械制造自動化技術的特點
2.1 綜合性
機械制造自動化技術的特點可以用拆分和合并的思想來分析。機械制造行業根據其生產制造的目標不同,對于每一個制造目標所采用的制造理論和制造方式也不同,因此需要融合各個領域的制造理念和制造技術才能滿足生產需求。自動化技術的綜合性上文已經提到,計算機技術、感應技術、新材料研發等學科技術都與自動化技術有不同程度的交集。此外,機械制造自動化技術的行業流程也表明了其突出的綜合性特點。機械制造是研究大中小型工業機械、機電設備和微電子產品的設計、制造、運行操控等領域的學科,其綜合性特點貫穿在機械設備研發制造的各個方面。
2.2 系統性
現代機械制造自動化技術已經取代傳統的機械制造地位,成為了一項具備完整操作規程、具體生產目標、科學管理方法的一個系統工程。計算機技術、控制技術、微電子技術、感應技術、自動化技術等學科基礎構建了一個機械制造自動化技術完整的框架結構,并在機械制造的各個環節發揮著不可替代的作用。計算機技術應用在機械制造領域,使得機械制造自動化技術的操作更加高效、穩定。控制技術則使得機械制造自動化技術的安全性和可靠性大大提升。微電子技術、感應技術和自動化技術交叉融合,實現了機械自動化技術的操作步驟優化和自動流程一體化。機械制造自動化技術這一項系統工程的穩定運行和發展依賴于各項高新技術,同時又間接促進了各個子技術的創新進步。
2.3 安全性特點
但凡從事制造業的企業,均會在企業運營過程中對于安全生產問題給予足夠的關注,唯有依托系統化的安全生產管理活動方才能夠防患于未然。作為機械制造自動化技術而言,該項技術具備自動報警功能模塊,因而一旦出現險情或事故便能夠暫停工作,使檢修人員進行及時的故障排查,如此便能夠降低安全事故發生率,從而確保生產安全。其次,高精度行業相關的工作領域也可以應用機械制造自動化技術,尤其在加工芯片等電子元件方面具有很大優勢。機械制造生產具有安全性能較高、質量高、穩定性較高等特點會為企業創造更多的社會效益以及經濟效益。
3 機械制造自動化技術的發展趨勢
3.1 激光制造自動化生產技術
(1)激光加工快速成型。在激光加工快速成型生產過程中,通過激光技術進行選區燒結是其主要的生產技術之。其生產原理主要是通過對工業材料進行逐層添加的方式,選區處理三維模型,來生成激光燒結的路徑,接著利用激光掃描技術進行預先路徑掃描,最后進行逐層燒結固化,從而在形成最終產品。(如圖1所示為激光加工快速成型工作流程圖)。這種生產工藝不僅質量高、速度快以及產品質量好,而且生產過程也相對比較簡單,其將是機械自動生產模式的一種全新的技術生產模式。(2)激光熱處理。在工業機械化生產過程中,應用激光熱處理生產技術主要是由于其具有超強的穿透力。其工作原理是:對金屬表面進行加熱處理直至臨界轉變溫度,金屬表面奧氏體化,然后迅速淬火,使表面強化,也就是激光相變硬化。激光熱處理技術不僅能夠較好的解決工業材料表面硬化的現象,而且還能機械的耐損性能,從而在一定程度上有效的提高了機械的使用性能。(3)激光焊接技術。在機械制造過程中,傳統的焊接方式,不僅其焊縫寬、焊接速度慢,而且在進行焊接的過程中還存在著氣泡,容易發生變形,從而會出現焊縫斷裂的現象。然而,激光焊接技術能夠有效的緩解這類現象,激光焊接的優勢就是其熱影響小,焊縫窄,在大氣壓中即可進行,且不需保護氣,不會產生對人體有害的X射線,再加上其焊接速度快、不需接觸材料。因此,激光焊接被廣泛的應用到工業生產的過程中。
3.2 自動化與智能化有機的結合
隨著科技的發展與社會的進步,我國的工業化水平也在逐漸的提高,工業生產也逐漸朝著自動化與智能化的方向發展,同時與先進的計算機技術進行有效的融合,RICS芯片、高頻CPU以及多核CPU將會有效的應用到工業生產的控制系統中,從而有效的實現自動化與智能化的游記結合,從而提高我國的工業化生產水平。
3.3 對媒體技術的應用
在工業機械制造生產的過程中、一旦能夠有效的將聲像技術、計算機技術以及通信技術進行有機的結合,其工業生產的實際情況機會通過電腦屏幕顯示出來,從而對生產現場進行有效的控制,從而極大的減少了工作人員的工作量,提高了工業生產的效率,促進我國工業生產自動化水平的提高。
4 結語
我機械制造的自動化程度不高,因此作為我國支柱性產業的生產制造業仍有很大的上升空間。其自動化技術具有綜合性、世界性、系統性等多種優秀特質,在我國未來發展中會起到至關重要的作用,因此,要加大對機械制造的自動化技術的研究力度,致力于技術發展創新,跟上時代的潮流,讓我國機械制造業能夠在世界的舞臺中脫穎而出。希望本文的論述能夠為機械制造自動化技術的發展帶來一些有利的推動性條件,促進機械制造自動化技術的發展。
參考文獻
[1] 張殿楠.羅克韋爾自動化公司OEM配套業務發展戰略研究[D].上海交通大學,2009.
[2] 李衡.沖壓模具CAPP技術中零件信息管理和工藝生成方法的研究[D].長春工業大學,2010.
[3] 徐自越.基于OpenCV焊縫視覺跟蹤圖像處理的研究[D].蘭州理工大學,2012.
關鍵詞:激光技術;農業機械制造;應用
激光技術是基于現代科學技術不斷發展之上所形成的一種現代科形式,在農業機械制造中的合理應用,能夠促進機械加工質量不斷提升,提高農業機械的整體性能,從而推進我國農業機械生產與農業產業發展的順利開展。
1 激光技術概述
1.1工作原理
科學研究表明,激光具有平行光束,同{性和單色波長的性能特征。在科學實驗中,使用電管以電流或者光的能量對一些原子里含有易激發的物質或者某些晶體進行撞擊,撞擊后原子所帶的電子處于一種高能量狀態,當高能量的電子轉化為平和的低能量時,原子會產生更大的能量,繼而放出光子;該狀態下,被釋放出來的光子又不斷撞擊原子,原子繼續產生光子,不斷循環進行撞擊與釋放,而且持續往同一個方向運行,由此集中形成該方向的一束具有極強能量的光,形成所謂的激光原理。聚集的激光能量強大,可穿透各種材質。例如紅寶石激光,該激光輸出脈沖的全部能量不足以讓冷水沸騰,卻擁有穿透5mm鋼板的能量。可見,盡管激光的光能一般,但功率密度極高,穿透力強大,這是一般的光束無法企及的,因此激光的這一優點被廣泛應用于諸多行業。
1.2優越性
激光加工技術原理充分展示了該技術于其他處理技術的區別與優點。激光機工技術與材料進行零接觸加工,沒有對原件進行任何的直接性沖擊。這一系列光束特性為激光加工技術帶來了應用方面的先進性。根據激光加工技術的零接觸加工原理,在對機械進行處理時,不會影響機械的原型,破壞性極低;激光光束具有極高的能量密集度,對于局部加工的機械,加工時間段,在激光照射部位沒有任何不良影響,因此,在加工完畢后,機械受光束的熱能量影響小,減少了不必要的后續加工程序;激光光束對于導向和聚焦工作十分靈活,能根據控制靈活實現所需調整,配合十分默契,在復雜機械的加工上得以領先應用。可見,激光加工技術的使用十分有效,對于產品的質量也得到較好保證,生產效率明顯提高,在進行高精尖產品的加工上也得到了充分利用,加工過程不會造成污染,節省了材料,其優越性顯著。
2 激光技術在農業機械制造中的應用
2.1激光切割技術
激光切割技術是激光加工技術中的重要組成部分,基于激光光束高密度對材料表面進行精準掃描,在短時間內促使被掃描部分迅速上升至上千攝氏度的高溫狀態,并在被掃描部分熔化后以高壓氣體吹走融化部分,從而實現激光切割。激光切割技術作為激光技術中的重要形式,在農業機械制造中發揮著重要的作用,能夠通過激光光束聚能而達到目標,其在實際應用中能夠產生較高的能量,因此與一般加工方式相比更具優越性與可靠性。基于激光切割技術的應用,農業機械制造質量得到可靠保證,在激光切割條件下,金屬材料能夠保持完整形態不變,在有效節約加工材料的同時,能夠提高工作效率,降低成本,從而保障生產加工的綜合經濟效益。
就農業機械制造來看,其需要以厚度較大的金屬材料作為支持,以促進機械制造加工各項操作的順利開展。一般加工制造方法無法滿足農業機械制造的綜合要求,無法達到加工目的,并且所制造的農業機械精準度不足。而激光技術的合理應用,具有較強的穿透力,通過激光切割技術,即便是相對厚重的金屬板也能夠實現有效切割,保證工件制造精度,在農業機械制造中的應用,為機械產品質量與精度提供可靠保證,并降低機械制造材料成本,因而具有良好的應用價值。
2.2激光焊接技術
激光焊接技術在當前農業機械制造中也發揮著重要的作用,一般焊接技術是無法與之相媲美的。激光光束能夠實現能量的聚集,而激光焊接技術正是通過能量的聚集將光束照射到待焊接工件表面,促使其部分溶解,之后進行規范焊接并加以冷卻處理。激光焊接技術在實際應用中具有熔池凈化功能,保證金屬焊縫絕對純凈,從而對相同或不同的金屬材料進行規范焊接。激光焊接技術是基于熱傳導原理的基礎上所實現的,當激光照射于材料面時,表面受熱并逐步向內分散,內部受熱并使得工件熔化,促使熔池形成,為焊接操作的順利進行提供可靠保證。在焊接過程中,部分金屬器械部位難以靠近,傳統焊接技術無法得到有效應用,焊接難度較大,而激光焊接技術則能夠實現遠距離、零接觸焊接,應用便捷程度較高。
激光焊接技術在農業機械制造中的應用,通過其自身良好的電磁學性能、機械性能以及抗腐蝕性能,能夠在一定程度上控制焊接材料變形問題,保證后重金屬穿透效果,從而提高農業機械制造的精準度與可靠性。在農業機械制造中可以對激光焊接技術加以引進與應用,包括播種機、收割機等,此類設備與地面接觸較多,往往會產生較大的阻力,從而對機械設備接觸面磨損較為嚴重。通過激光焊接技術的合理應用,能夠有效提高農業機械焊接面質量,延農業機械使用壽命,并有助于優化農業機械的使用性能,推進農業生產活動的高效開展。
2.3激光快速成型技術的應用
激光快速成型技術的應用較為先進,該技術的工作原理主要通過將CAD、CAM、CNC、激光、精密伺服驅動和新材料等技術集成綜合運用集成。與傳統制造方法相比具有互換性高,復制性好,成本低,加工周期短等優點。激光快速成型技術采用非接觸的加工模式,沒有傳統加工的殘余力問題,工具的更新問題,無切割、噪聲等,有利于保護環境;可實現快速鑄造,快速模具制造,特別適用于新品的開發和單件零件的生產。據資料顯示,采用激光快速成型技術后,制造費用可降低50%以上,加工周期可縮短至80%,具有很大的優越性。但這一優越性在農業機械制造中的運用還比較有限,主要是由于農機制造向來都是以傳統的制造方式生產,對激光技術的了解不足,沒有投入到使用中。但隨著農業工業化的繼續發展,農機制造企業自身的實力也不斷提高,市場對農機產品的質量方面有更高的要求,激光加工技術在農機制造方面的應用趨勢不可避免。
3 結束語
總而言之,為促進激光技術的優越性及獨特性得到充分發揮,加大力度探討激光技術在農業機械制造中的應用是非常必要的。激光技術具有廣闊的發展前景,在工業、化學、電子等行業內得到廣泛應用,基于其時間控制性與空間控制性能夠促進農業機械制造各項工作的高效開展,從而為社會生產活動提供可靠的技術支持,促進社會經濟的不斷發展進步。
參考文獻:
[1] 崔莉 激光加工技術在農業機械制造中的應用研究[J]. 《科技創新與應用》, 2016(31)
關鍵詞:機械制圖;經驗指導;實用價值;應用效果
在機械工業、生產活動中,在施工的步驟方面,以及施工的模型當中,都要按照圖紙的形式進行表達機械施工者的心里想法。機械領域的圖紙,代表了機械設置者的意圖,如:在構架方面的制備原理以及整合形式的不同,這些都可以通過圖紙進行展示。在具體的制造生產過程中,保證了信息的技術交流,以及在施工內部,明確有關機器設備運轉性能的規定是否合理,從而使得系統的操作和程序得到維護保養。
1.機械制圖
1.1機械制圖的指引價值
所謂機械制圖,是指在整個機械制造工程過程內部,其是一種技術、交流的語言,對具備一定施工經驗的技術人員有很大意義,換句話說,就是具有指導的價值。我們要強調實現機械生產步驟的必要性,只有這樣,才能保證具體技術的意義,即在施工內部,實現其自身強化的能力,使得在整體機械制造工作中得到全面改良。
1.2機械制圖的基本原理、制圖標準和具體規則
機械制圖有著自己的指標,而國家對于機械制造工程有一定的限制,在整體的統一、管理效能方面更是如此。因此,他們具備或多或少的強制性,為了全面保證機械質量的提高,這是一個重要的途徑。在后期投入生產的使用過程中,這是其安全機能和穩定效應的重要保障,國家在進行機械制造工業的創新和延伸上,必須遵守這樣的規矩[1]。
目前,我國的各個領域都與國際接軌,是一個創新的時代,對于整個機械制造工業內部,按照國家的標準來建設,在實際施工中,要保持技術的先進性、一致性和完整性,這樣,我國具體的機械制造人員就能夠順利進行,在對圖紙進行觀察的時候,能夠使得溝通渠道得到延伸,同時把握技術的創新,以新的模式、結構去工作,確保了具體連接的功能得到延展,具有很好地效益,因此,針對具體的讀圖,我們要有一定的能力,即具體機械制造人員要具有的能力,這樣,才能保證工作的順利進行,他們在具備必要的、識圖能力下,整體機械改造建設格局得到拓展;技術得到更新、發展。一旦必要的制圖能力得到穩定后,按照國家必要的、專業化的標準去繼續,即按照嚴謹性的、權威性的以及法制性的規定去工作,這樣,相關的技術人員就會掌握必要的、標準化的常識,其具有著高的認識,能夠從整體把握機械制造工程的發展、方向和模式,使得現代化技術設備得到進展,在其支持下,具體機械設備得到拓展、延伸,使得不同結構的相關功能得到開拓、發展。
2.機械制圖的意義
2.1工藝方面的層級提升
2.1.1技術人員的素質
對于技術人員,除了明白制圖的體系化規則外,還要注重能夠去解決分析關聯性的工藝,按照制圖的意圖去理解,使得查驗圖紙所用的技能和現實的制備技能得到整合。為了技術人員有一定的維度、思考的技能,要求其獨立按照規律去掌握、控制其模式;針對國家規定的標準,即側重性制圖的內涵,使得其在專業機械制造技巧方面得到有序的延深發展。這樣,通過技能的延展,使得相關的知識,即在金屬工藝學方面的、在機械制造機理方面的以及在具體的技術測量工作等方面的內容得到把握。
2.1.2整合實際操作
對于零件結構、加工手段、材料選擇與機械表面質量要整合,這樣就能提升在關聯性的技術的水準。其中,對于主體、層次內的理念知識,除了理解制圖的概念和把握具體的規則定義外,我們應該學會掌握相關的、延伸的領域的知識,重點是要全面的、正確的去把握內在內容。在實際應用中,才能實現時效性。對于這種現代化生產技術來說,通過運用圖紙的功能、對其結構的定位,以及通過運用計算機,來控制、管理系統,使其具體的內部得到優化,再結合相關的材質、結構,按照整體去組裝、制造,所以,要從圖紙內去發覺;通過其總括的原則,來指引裝配、后續性的、養護的配件流程[2]。
在視覺領域內,設計具有新型的的設計是很必要的;工藝方面要達到構思巧妙,具有研究功能的工藝。在高新技術的支持下,為了確保實現具體的、事物形態的載體;為了人們觀察與研究的愿望得到滿足,以及在機械制圖引導的基礎上,創新設備,對于技術人員來說,在實際施工過程中,有一定的要求,即結合自己掌握的基礎制圖知識,新思想,使得具體設計方案,見圖1中所示,在整體制圖畫面的整體中,得到創新,在知識經濟的時代,這對于必要的機械制造工業來說,是一個必要的挑戰[3]。
2.2組裝配件的構架
對于機械在平日的運轉,脫離不開其具體的、部件的結構。若干部件需要裝配,通過其綜合功能的控制,針對各類別的設計方案,按照合理的配件方位的制定,使得系統功能在整體指導工具中得到好的作用。為了鞏固本源性的制備,從配件的構造開始,變更操作流程,需要真實的架構。在實際識圖過程中,才能夠把握具體的機械功能,這對于把握圖紙設計的過程具有科學的、參考的意義。
2.3培育延展性技能
對于機械制作工作,具有一定的專業技術的能力,而機械制圖,一直是實際工作中的重點,在不同崗位的都需要得到拓展,由于工藝環節與機械制圖有聯系,所以,對于繪圖員、工藝員與工程設計人員、生產管理人員都有要求,確保系統的聯系,內部操作流程的連貫。因此,在機械制圖基礎能力的培養時,要注意結合計算機控制處理技術,從不同領域得到發展,在實際制作工藝中,使得應用效果和相關領域結構的適用效果得到發展。
總而言之,在現代社會不斷發展的形勢下,在實現計算機終端控制技術下,通過現實的可視化的監督,保證了機械制圖指引具體的生產和裝配工序的進行,保證了工藝質量達到機械制造的水準,企業資金得到合理的運轉,制造工業技能得到全面的發展,在機械制造綜合實力下,國家工業水平在全面競爭優勢水平方面得到提高。
參考文獻:
[1]陸柏林.淺論機械制圖與CAD教學[J].中國集體經濟.2010(16)
關鍵詞:中國制造;機械制造類;培養模式
中圖分類號:G640 文獻標識碼:A 文章編號:1002-4107(2016)10-0067-02
“中國制造2025”是中國版的“工業4.0”規劃,也是我國實施制造強國戰略第一個十年的行動綱領,實現制造業由大變強的歷史跨越[1]。機械制造業是“中國制造2025”的重要支柱和重要組成部分,對機械制造類的人才培養模式和要求帶來了新的挑戰[2]。基于“大工程教育理念”的本科教學工程系統地分析和研究高素質創新型人才――“現代機械工程師”的基本特征及其評價方法[3],探討機械工程專業學生創新素質形成原理及其規律。構建融知識、能力和工程素質于一體。集現代管理和先進技術為一體的人才培養新體系[4],對改變傳統的人才培養模式,培養具有開拓創新能力的“現代機械工程師”具有重要的理論意義和較大的實用價值。
一、傳統機械制造類專業人才培養模式現狀
(一)教育教學觀念滯后,人才培養目標模糊
目前機械工程專業本科人才培養目標定位為“能在機械工程及其自動化領域從事設計制造、科技開發、應用研究、運行管理和經營銷售等方面工作的高級工程技術人才”,其概念陳舊,涉及面寬泛,含義模糊[5],可以覆蓋學生畢業后一生中從事的工作,無法與我國日益迅速發展的工業化進程需要相對接。其結果是導致人才培養方案構建思路不清晰,重點不突出,其目標也比較難以實現。
(二)教學內容陳舊,工程能力訓練不到位
目前機械工程課程及其教學內容比較陳舊,學科前沿課程較少,專業課程體系無法適應學生個性發展的需求,也無法適應新時期經濟和社會發展的需要,導致機械工程專業學生實踐能力和創新能力培養體系不健全,出現了有環節要求[6],但無法落實而形同虛設的情況,嚴重影響和制約著人才培養質量。實踐教學體系設計的系統性不強,不能完全滿足應用型人才培養的需要;實訓基地未能充分利用,制約了實習指導工作的開展。
(三)教學方法手段滯后,多元化人才培養模式缺失
教學方法單一,現代教育技術手段的應用水平也并不高,影響了學生工程實踐能力的培養,無法滿足高等教育大眾化條件下多元化人才培養的需求[7]。在人才培養的關鍵問題上,深層次改革有一定難度,如產學研合作等。合作教育渠道、層次有待拓寬和提高。
二、機械制造類專業人才培養模式的構建
(一)創設“模塊化、組合式、開放型”的課程體系
以“大工程教育理念”為指導,以機械工程專業為研究試點,提出機械工程專業人才培養目標為具有高素質創新型能力的“現代機械工程師”,優化機械工程專業課程體系和實踐教學體系。以高等數學、大學物理、機械制圖、工程力學、機械原理、機械設計、電工與電子技術、工程材料、微型計算機原理為基礎理論知識;以公差技術、控制工程、測試技術、材料成型技術、機械制造技術基礎、液壓與氣動等為專業理論基礎;以制造裝備設計、機電一體化技術、機電傳動控制、數控技術、自動化制造系統等為相關和拓寬知識,構成畢業生的知識結構。
(二)優化教學資源
將課程建設、專業建設、學科建設和實驗室建設融為一體,實現教學與科研、學科與實驗、課程與設計的系統協調和有機統一,通過實施“青年教師工程能力培養計劃”和“青年教師創新能力培養計劃”,實現教學資源的優化配置,主要表現在:1.鼓勵教師利用科研成果更新教學內容,設立教案評估制度,并與教學考核相結合。2.探索建立科研成果轉化為課程的工作機制,鼓勵教師科研成果融入教材,并輔之以相應的考核、評估和獎勵。3.開設反映學術前沿的選修課,并結合教師承擔的科研課題來指導本科生畢業設計(論文)。
(三)完善創新型人才培養機制
推進教師工程能力提升及實踐教學基地建設,對新引進人才全部進行嚴格的崗前培訓;采用師徒結對的形式,由教學科研經驗豐富的老教師指導新教師的教學工作。學院組織新教師職工的聽講評活動,對青年教師的教學工作進行點評和指導,確保青年教師的教學質量。完善機械工程專業學生工程能力、創新意識和創新能力的實踐教學體系,在培養環節上,課堂教學、實踐環節、第二課堂整體優化設計;在教學方式上,必修課、選修課相結合;在教學內容上,自然科學、工程技術、人文知識相互兼顧,同時體現現代科技中學科交叉的特點,特別注重機械工程與信息化、自動化技術相結合。建立四段式教學體系:理論教學體系、實驗教學體系、課程設計體系、參觀實習教學體系。在教學中落實“產學研結合”、“理論教學與科研實踐案例教學相結合”、“課內教學與課外輔導素質拓展相結合”的教學改革,強化“課程設計與實習”兩個教學環節。
1.培養方案與培養目標的定位一致,改革培養模
式,改革教學方法,切實體現工程應用型人才培養特色。完善和修訂教學大綱,做好專業主干課程內容更新,知識體系優化。
2.強化實踐環節,加大實驗教學比例,改進實驗內容,減少驗證性實驗,增加設計性和綜合性實驗,課程設計和畢業設計環節從選題到具體指導注重工程實踐能力的培養。
3.完善實驗室設備,保證實驗項目開出率達到
100%,創建實習基地,校企合作承擔專業認識、生產實習、畢業實習的主要實踐教學任務。
(四)規范畢業設計(論文)過程
畢業設計(論文)是在學生完成全部大學課程后,走向工作崗位前的一次綜合訓練教學環節,是對學生在大學階段所學知識與能力的全面檢查與考核,對于培養學生的創新精神、協作精神,提高他們的實踐能力和綜合素質起著重要的作用。對畢業設計字數、參考文獻和圖紙等進行量化處理,主要分為五類:1.理論研究型;2.工程設計型;3.工程技術實驗研究型;4.計算機軟件型;5.綜合型。從畢業設計(論文)的全過程看,學生的機械設計制造的實踐能力及水平得到了提高,工程意識和素養增強,獨立分析和解決問題的能力進一步加強,尤其是畢業論文質量較往屆有了較大幅度的提高,全部順利通過院和小組答辯,成績優秀率達到14%,獲得校優秀畢業生標兵稱號的8人,占常州大學總數的8.2%,取得了令人滿意的成果,達到了預期的目標。
(五)健全教學質量保障機制
在教學實踐中,堅持以學生和教師雙主體與以學生為本的核心理念,激發學生學習的主人翁意識。實施“本科創新能力培養激勵機制”,提高教師和本科生參加科研創新活動的積極性。制定教學督導組和學生評議教學效果機制,每學期將評議結果公開,向各個教師反饋評議意見。由專業教師負責成立課程評估小組對專業課程進行自我評估,采取“主講教師負責、逐課評估、達標驗收”的辦法實施,采用計算機以及網絡手段對規章制度進行科學、規范管理與實施。完善教學質量評價機制,組織學生評教活動,促進學生對教師主要教學環節教學質量進行監控與評價,注重同行評教和領導評教,強化教學督導。
三、機械制造類專業人才培養模式的實踐
常州大學機械設計制造及自動化專業是在1984年原江蘇化工學院機械制造工藝及設備專業的基礎上建設和發展起來的,近幾年,本專業一直是常州大學招生人數最多的專業之一,在長三角人才市場上就業形勢一直處在前4位。裝備制造業是江蘇省重點發展的支柱產業之一,常州市已成為中國先進制造技術發源地,初步形成了較為完整的制造業體系,主要包括軌道交通設備制造業、工程機械制造業、農業裝備制造業、數控機床和基礎裝備制造業等。裝備制造業的快速發展必將擴大對應用型工程技術人才的需求,為長三角地區及全國裝備制造行業提供大量工程技術人才是本專業建設的方向。根據社會經濟發展需要和技術發展趨勢,結合常州大學發展目標和本專業現狀,培養的人才類型為:工程應用型。以上海為龍頭的長江三角洲經濟區機械制造業十分發達,對本專業畢業生的需求量很大。在長三角地區和常州先進制造技術基地對專業人才的技術需求基礎上,形成了本專業以先進制造技術為線的人才培養目標。
本專業堅持優化課程、提高質量、注重實效、形成特色的方針,及時修訂本專業培養計劃和教學大綱,從課程體系的學習方面衡量本專業培養目標是否體現了學生在知識、素質方面的協調發展。在生產實習、課程設計、各級科技競賽、畢業實習、畢業設計等環節考查學生能否從全局的觀點看問題,能否從市場研究、設計構思、生產制造中分析思考,以此判斷培養目標是否實現及實現的程度。近幾年來,學生的四級通過率在95%以上、考研錄取率在30%以上,就業率為100%,這些數據反映了培養目標的實現情況。
面向“中國制造2025”,以創新人才培養為主線,構建了機械制造類人才培養模式,并進行了有益的實踐。改革傳統的教學模式,將理論教學與實踐教學有機地結合,探索了一種適應“中國制造2025”的機械制造類人才培養的模式,逐漸培養了學生自主學習與探索求知的精神,使其創新能力得到提升,工程實踐能力更加突出,為今后的職業發展奠定堅實的基礎。
參考文獻:
[1]李拓宇,李飛,陸國棟.面向“中國制造2025”的工程科
技人才培養質量提升路徑探析[J].高等工程教育研究,
2015,(6).
[2]呂春芬,宋緒丁.工業4.0時代的特征與高校課程體系
改革研究[J].西安文理學院學報:社會科學版,2015,(5).
[3]劉玉梅,狀軍,王本亮.基于現代機械工程師技術應用能
力培養的綜合性課程設計構建與實踐[J].教育教學論
壇,2014,(23).
[4]王亞良,梁利華,董晨晨等.創新人才培養導向的機械類
實驗教學改革[J].實驗室研究與探索,2015,(2).
[5]田君,鐘守炎,孫振忠.基于卓越工程師培養目標和“學
習產出”(OBE)教學模式的機械設計課程群的建設與改
革[J].教育教學論壇,2015,(31).
[6]羅紅旗.機械工程專業實踐教學改革與創新實踐能力分
析[J].中國現代教育裝備,2013,(13).
[7]孔德軍,胡愛萍,朱偉.基于校企合作的工科專業畢業設
計教改實踐[J].黑龍江教育:高教研究與評估,2008,
(7-8).
關鍵詞:機械制造基礎 數字化教學資源 素材庫
根據教育部機械基礎課程教學指導分委員會金工課指組的指導精神,機械制造基礎課程是機類、近機類必修的一門專業技術基礎課,是工程訓練課程體系的理論基礎課程和核心課程之一。該課程教學目標為培養學生工程實踐能力,工程技術素質及工程創新能力。
目前機械制造基礎課程教學難點在于以下2點:(1)課程信息量大與教學學時少之間的矛盾。機械制造基礎課程包含材料成形技術基礎和機械制造工藝基礎兩部分內容,知識范圍廣泛,信息量大,理論知識點繁多難懂。在比較少的學時內,學生接受吸收大量的知識信息有一定難度。(2)理論與實踐結合的不夠。機械制造基礎課程是培養學生分析解決工程實際問題能力的重要教學課程,由于課程缺少實踐環節,而低年級大學生缺乏工程實踐能力。缺乏工程背景而使得知識點的學習抽象化,綜合分析問題及工程實踐能力過于低下。
面對以上問題,應深化教學改革,優化教學內容和方法,積極推進數字化教學資源建設,最大限度地滿足教育教學需要,實現教育創新,達到教學目的的總體優化,提高教學效果。
1 機械制造基礎課程數字化資源建設內容
機械制造基礎數字化教學資源包括電子教材及教案、各類型多媒體教學輔助課件、試題庫、工程案例教學素材庫及工藝技術虛擬仿真素材庫等(如圖1所示)。本數字化教學資源是一種綜合性、多層次、立體化的教學資源,能夠促進課程教學內容、教學體系和教學方法及教學手段的改革,優化課程教學結構和教學過程。
1.1 電子教材及教案
機械制造基礎課程理論知識體系龐大,知識點多,由于學時有限,為滿足教學要求,在保持經典的核心教學內容基礎上,須適當精簡優化教學內容。為此,將依托課程教學網站,建設精煉的電子教材及電子教案,進一步優化知識結構和體系。其中,電子教材在紙質版教材的基礎之上,將增加大量的圖片、動畫與視頻,將抽象的理論問題進行直觀解析,使教學內容更加生動形象;引入材料成形技術及機械加工工藝在生產實踐中的應用視頻,不僅提高學生的學習興趣與熱情,而且也增強學生的工程實踐能力。電子教材與教案不僅是一項有利于教師教學的手段,更有助于提高學生學習效果。
1.2 工藝技術虛擬仿真素材庫建設
機械制造基礎課程涉及理論教學內容多,同時又與實踐聯系緊密。因此,要充分利用動畫、仿真等學習方式,達到深入淺出的教學效果。
為此,采用計算機模擬仿真技術,以虛擬仿真、動畫等形式,以先進的教學手段向學生生動、形象、具體地展示各種先進工藝技術的工藝過程,將學生們帶到生動形象的知識世界,鞏固強化材料成形工藝及機械加工工藝方面的知識。利用UG,CATIA,Pro/Engineering,SolidWorks等有限元模擬建模軟件,DEFORM,ANSYS,Pamstamping等材料成形分析軟件,Flash,3DS MAX動畫制作軟件建立鑄造、鍛壓、焊接及機械加工模擬仿真素材資源庫。
如基于Solidworks工程軟件對不同齒輪加工方法加工原理的三維動靜態仿真,在加工直齒圓柱齒輪時,對滾齒、銑齒、插齒3種方法的加工原理進行動態演示,對比展現各方法加工時齒面成形原理的不同。從而讓學習者理解為何滾齒、銑齒不能加工多聯齒輪。直觀的圖片和動畫應用于課程教學中,很大程度上增加了學生的學習熱情,有效提高了教學效果。
1.3 多媒體輔助教學課件建設
多媒體教學課件建設中包含根據不同需求設計制作的不同類型的課件。除包括教學課件以外,還包括咨詢答疑型課件、試題型課件、工藝模擬型課件等,教師或學生都可有針對性地進行選擇。咨詢答疑型課件,是在教學授課中對有代表性的疑難問題進行分析與講解,教師應用這類課件時,可與學生互動討論與交流;學生在應用時,可以對課程學習中的疑難問題尋找答案。試題型課件,是按小節將各種試題進行分類匯編制作課件,題型包括填空、單選與多選、結構工藝性分析及問答題等題型,按各小節的內容歸納題型,極大地方便了學生對所學內容的熟練掌握與應用。工藝模擬型課件,是將課程中的材料成形及機械加工工藝過程進行計算機模擬,將工程實踐性強、抽象難懂的加工工藝問題具體化、直觀化,提高學生對工藝過程的理解。各類型課件制作完成后,將在課程網站上運行,以方便學生應用。
1.4 工程案例教學素材庫的建設
在機械制造基礎課程教學中,建設具有一定的代表性、綜合性、專業性和貼近工程實踐的教學案例及案例分析。將工程大背景引入教學環節,利用取材于實際工況的真實工程案例,為缺乏工程實踐經驗的學生提供真實的工程場景,從而讓學生知道為什么要學這些理論知識,并嘗試運用這些理論知識處理實際問題,極大提高了學生的積極性及主動性,不僅培養了學生的工程思維能力,而且提高了學生的工程實踐能力,還體現了面向卓越工程師培養的教育理念。為此,建立有關鑄造結構工藝性、鍛壓結構工藝性、焊接結構工藝性教學工程案例;建立鑄造工藝設計、自由鍛工藝設計及焊接工藝設計工程應用案例,詳細制訂各案例中零件結構工藝分析及零件工藝規程;建立零件機械加工結構工藝性分析工程案例,建立零件機械加工工藝過程工程案例。所選的工程案例不僅真實而且能揭示所要求掌握的理論知識,能切實提升學生的工程綜合能力。
1.5 試題庫技術平臺的建設
為改變傳統教學方式,充分運用現代化教育技術和手段,將研制出具有隨機抽題和具有記錄反饋信息功能的教學試題庫測試系統。試題類型將更加注重工程實際,設置工程類題目,如:結構工藝性分析、工藝方法選擇、工藝路線擬定和工藝規程設計等,使測試內容更加符合課程要求,貼近工程實際,注重工程實際應用,注重能力和素質的培養。
通過題庫建設,實現教考分離,進一步明確教學基本要求,突出工程特色,注重能力和素質的培養,規范授課過程,提高教學質量。
2 數字化教學資源庫建設途徑
依據網絡教學特點,以機械制造基礎課程網站為依托,建設數字化教學資源庫。
(1)利用現有教材,優化課程知識體系及結構。
利用Authorware7,Dreamweaver,Flash等相關軟件制作機械制造基礎練習題庫及試題庫。按章節進行題庫建設。
(2)利用Authorware,PPT及Flash等相關課件制作軟件,制作各類型課件,精煉素材內容。運用CATIA,Solidworks,Pro/E軟件進行三維實體建模,運用Solidworks的animator插件和cosmonmotion插件,Pro/E的機構運動仿真軟件,對機械加工過程進行模擬及動畫演示。
所建設的電子版教材與教案,工藝技術虛擬仿真素材庫,各類型多媒體教學輔助課件,試題庫以及工程案例教學素材庫等所有資源庫都將鏈接在課程網站上,以方便學生的自主學習與復習檢測。
3 結束語
(1)機械制造基礎數字化教學資源庫為教師教學,學生學習的整個過程提供優質的教學資源;
(2)數字化教學資源構建了多層次、開放式的教學平臺,形成了個性化自主學習的環境;
(3)工藝技術模擬仿真及工程案例素材庫建設了多形式的實踐教學體系,實現了工程實踐能力的培養與強化。
機械制造基礎數字化教學資源不僅為學生學習提供了方便和學習參考,也為授課教師準備了多樣化的教學素材,也將為所有在校學生了解和掌握機械制造基礎課程相關知識提供自學教學載體,最大限度地滿足教育教學需要,實現教育創新,達到教學目的的總體優化,提高教學效果。
參考文獻
[1]王寶璽.關于實施“卓越工程師教育培養計劃”的思考[J].高校教育管理,2012(6):15-19.
[2]劉達玉,張,衛茍.基于卓越計劃的應用型創新師資隊伍建設[J].教育與教學研究, 2012,26(1):34-36.
[3]陳慧南.開發立體化教材和網絡課堂,構建新型教學模式[J].南京郵電學院學報, 2005(7):12-14.
[關鍵詞]機械制造;工藝技術;措施
中圖分類號:TH16 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2017)13-0029-01
機械制造行業是我國重要的重工業生產行業,在社會經濟建設和國防建設中具有非常重要的作用。以往機械制造行業的人力資源比較密集,但是隨著科學技術的不斷發展,原先的勞動力資源已經無法滿足機械制造行業的發展,當前只有不斷提高機械制造工藝技術,才能推動機械制造行業的快速發展。
1、提高機械制造工藝技術的重要性
我國國土面積龐大,資源儲備豐富,但這些資源并不是用之不竭的,近年來,社會各界對我國不可再生資源的合理開發和利用越來越重視,如何提升不可再生資源的利用率更是受到人們的普遍關注。機械制造技術的發展,能夠有效的提升我國重工業的科技水平,重工業作為能源消耗的大戶,提升重工業的現代化水平能夠有效的提升我國不可再生資源的開發和利用效率,為我國實現社會和經濟的可持續性發展提供保證。
另外,機械制造作為保證我國社會進步、經濟發展、國防安全的重要產業,其在生產機械設備時所耗用的能源數量是十分驚人的。我國加入 WTO 以來,在亞太地區的經濟格局中占據著重要的地位,隨著國內市場的逐步開放,機械制造業面臨著嚴峻的國內、國際行業競爭壓力。傳統的機械制造技術不但耗費大量的能源和人力資源,其生產的設備精度和質量無法和具有國際領先機械制造水平的跨國企業相媲美[1]。解決我國機械制造行業的危機,提高我國機械制造技術和制造工藝是唯一的辦法。為了提升我國機械制造技術的工藝水平,我們必須從生產工藝和技術的研發入手,實現我國機械制造產業從勞動密集型產業向技術密集型產業的轉變,提升我國機械制造工業的整體技術水平,實現我國機械制造業的自動化、機械化和現代化生產,才能夠使我國的機械設備制造企業以先進的技術和生產工藝為依托,在全球經濟一體化的大背景下爭得生存和發展的空間。
2、機械制造工藝技術
2.1 快速成型技術
快速成型技術是一種集機械工程、CAD、逆向工程技術、數控技術等先進技術為一身的一種高新制造技術。快速成型技術能夠利用自動化生產設備將設計人員的設計從原料直接加工成零件,為零件的原型制作、新設計思想的校驗提供了高效低成本的實現手段。通常情況下,快速成型技術可以完成單獨的操作作業,不需要其他的生產設備和工具的協助,簡化了操作的復雜程度,也為生產節省了大量的時間,提高了企業的生產效率。
2.2 沖壓技術
沖壓是金屬塑性加工(或壓力加工)的主要方法之一,是材料成型工程技術重要分支。沖壓技術是靠壓力機和模具對生產材料進行外力施壓,使材料發生變形或分離,進而獲得工件的機械設備制造技術。我們常用的沖壓技術有兩類,一種是強磁場沖壓技術,另一種是爆炸沖壓技術。強磁場沖壓工藝技術是利用磁場對金屬的強制吸引力,對金屬物質產生沖壓效果。強磁場沖壓對周邊的環境有著一定要求,是一種物理沖壓的工藝技術。爆炸沖壓技術是利用水壓對材料進行加工,爆炸沖壓的零件加工程序在水下進行,利用水壓進行沖炮,在炮中放置火藥,點燃炮時產生的沖量會對金屬材料產生強烈的沖壓,爆炸沖壓能夠在零件加工過程中實現節約材料的目的,被廣泛應用于機械制造領域。
2.3 智能制造技術
智能制造技術利用計算機模擬制造業領域的專家的分析、判斷、推理、構思和決策等智能活動,并將這些智能活動和智能機器融合起來,貫穿應用與整個制造企業的子系統,以實現整個制造企業經營運作的高度柔性化和高度集成化的機械制造技術。 智能制造技術與傳統的機械制造工藝相比較,不僅能夠提高單位零件生產效率,還能夠提升零件的工件和質量,由于智能化生產其生產的主要流程都由計算機進行控制,能夠極大的減少機械制造流程中的人力資源投入[2]。計算機技術的應用,使智能化制造生產過程中的能夠實現數據的快速、精準計算,便于操作人員對生產過程進行實時的監督和控制,并為生產工藝的優化提供歷史資料。智能化制造技術是機械制造行業發展的必然趨勢,也是我國機械制造工業發展的主要方向,實現機械制造行業的智能化生產,對我國機械制造行業的可持續發展具有重要意義。
3、資源節約型機械制造工藝技術
3.1 干式加工技術
干式加工技術與一般的加工技術相比,減少了刀具的使用程度,從機械制造成品上來看將切屑減少了,從而使制造成效大為提高。干式加工技術不但可以使制造成本大大減少,還能夠有效避免刀具和清洗用品對周邊環境造成的嚴重污染,可以說是真正意義上的資源節約型機械制造工藝技術。
3.2 準干式加工技術
準干式加工技術是一種在機械設備加工過程中不使用或者微量使用切削液的工藝方法,準干式加工技術具有切屑易于回收、節約制造成本、減少能源損耗、降低環境污染等優點,目前常用的準干式加工技術有“汽束”噴霧冷卻切削技術和風冷切削技術兩種。“汽束”噴霧冷卻切削技g作為現階段機械制造行業最普遍應用的技術,其技術原理是將空氣壓縮,根據一定標準對切削液進行液化,以便切削液能夠更方便儲存,防止液化后的切削液過度消耗,在生產過程中實現資源的節約。風冷卻切削技術是在已有的機械制造工藝技術上用降溫和等技術進行改革的新技術。通過風冷卻切削技術,機械制造可以做到空氣的冷卻和加工的,達到了資源節約型機械制造的應用要求。
4、結語
機械制造行業在我國國民經濟的發展中具有非常重要的作用,只有不斷研究創新機械制造工藝技術,提高機械制造行業的自動化、智能化和現代化程度,提高我國機械制造行業的整體水平,才能提升我國的綜合國力,促進社會經濟的迅速發展。當前全球能源危機和環境問題比較嚴重,在這種大背景下機械制造行業要堅持可持續發展的原則,滿足機械制造工藝技術中能源節約和環保的需求,進而促進機械制造行業的健康發展。
參考文獻
關鍵詞:機械制造技術基礎;精品課程建設;工程能力培養;教學改革
作者簡介:王(1966-),女,河南鄭州人,北京信息科技大學機電工程學院,教授;張懷存(1956-),男,陜西延安人,北京信息科技大學機電工程學院,副教授。(北京 100192)
基金項目:本文系北京信息科技大學市級精品課程建設項目、北京信息科技大學2010教學改革項目(項目編號:2010JG06)的研究成果。
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)01-0087-03
一、“機械制造技術基礎”精品課程建設的背景
隨著高等教育改革的不斷深入和發展,課程作為高等學校培養計劃的基本組成單元,是實現高等學校教育目標的基本保證。課程體系、內容的合適與否影響著培養目標實現。教育部在2003 年正式啟動國家精品課程建設項目并在《教育部關于啟動高等學校教學質量與教學改革工程精品課程建設工作的通知》中指出“國家精品課程是具有一流教師隊伍、一流教學內容、一流教學方法、一流教材、一流教學管理等特點的示范性課程”。[1]即精品課程應該具有體系的整體性、內容的先進性、資源的開放性和師生之間的互動性并具有強烈的示范作用。要求精品課程以多媒體信息技術為實現手段,基于互聯網,包括課程的歷史沿革、網上教學資源如大綱、電子教案、多媒體課件、教材和課堂錄像、教育理念、師資隊伍、教學方法手段與教學改革、學生和專家的評價考核等建設要素。[2]精品課程不單純是教學方法和教學模式的改革,更是一個包含教師、學生、教材、教學技術手段、教學制度等多種要素的系統工程。精品課程建設一般分為內容建設、隊伍建設、教學方法和手段建設、教材建設、實驗內容建設及機制建設等六個方面。[3]
1997年國家教委工科處委托制圖與機械基礎兩課委員會組織全國重點工科高校就工程材料和機械制造基礎課程召開會議,對原金工系列課程改革的必要性和基本思路進行了探討,會議通過了《高等工科院校金工系列課程改革指南》。提出根據“以培養學生創新能力為核心,以CAD/CAM為主線,拓寬基礎,重視實踐”的總體改革思路;重新規劃了機械制造系列課程的內容體系。按照其改革方案而設置的“機械制造技術基礎”課程是機械制造基礎系列課程中的一門主要專業基礎課程。1998年配合北京信息科技大學拓寬專業口徑和人才培養模式改革,進行專業改革,將原機械制造及其自動化、機械設計和機械電子等專業合并為機械設計制造及其自動化專業。為了適應擴寬機械類專業人才培養模式的需要,將“機械制造工藝學”、“金屬切削原理與刀具”、“金屬切削機床”和“機床夾具設計”四門課程按照重基礎、少學時、新知識、寬面向的原則整合優化合并為“機械制造技術基礎”。[4]“機械制造技術基礎”不僅是機械設計制造及其自動化專業的專業基礎課程,也是工業工程、車輛工程等專業的專業基礎課程。目前北京信息科技大學機械設計制造及其自動化、工業工程、車輛工程等專業均設置該門課程。機械設計制造及其自動化專業計劃80學時、工業工程專業計劃72 學時,其中實驗8學時;車輛工程專業計劃40 學時,其中實驗6學時。
北京信息科技大學一直以來非常重視精品課程建設。為了適應當今社會對機械專業人才需求,實現機械設計制造及其自動化專業應用型人才專業核心能力的要求,[5]學生既要具有必備的理論基礎,又要具有快速適應工作崗位的工程能力。2006年“機械制造技術基礎”被列為北京信息科技大學重點建設課程、2007年被評為校精品建設課程。經過多年的建設和完善,2009年被評為北京市精品課程。在精品課程建設過程中進行了深入思考,特別注重教學內容的與時俱進;注重教學方法和教學模式的改革;構建了公益勞動、金工實習、課程內實驗、生產實習、綜合實驗周、課程設計、制造綜合能力學科競賽的基于工程的實踐教學體系,實現對學生工程能力的培養。
二、與時俱進優化課程體系和教學內容,適應學科最新發展
“機械制造技術基礎”課程內容涉及知識面寬、知識點多、綜合性強,與實際工程結合緊密,圖多、層次多。科學技術的迅猛發展不斷促進制造技術的發展,新材料新技術不斷涌現。要實現與工業企業的無縫連接,教師需密切關注學科發展,與時俱進優化課程體系和教學內容,協調傳統內容與先進性。
課程的內容圍繞產品的加工制造,以機械加工工藝為主線,以優質、高效、低成本、節能減排為宗旨,將涉及到的機床設備、金屬切削原理與刀具、工藝裝備等有關內容有機結合起來,并根據這條主線的需求作為取舍的原則,強調以產品質量、生產率、經濟性、可持續發展為中心融入節約能源和綠色制造的理念。從培養學生的綜合工程素質出發,使學生熟悉和掌握基本理論和專業知識,具有能夠在理論上進行分析、在實踐上具有解決一般技術問題能力。補充新知識,增加現代工業領域采用的新刀具材料、新加工方法、數控機床的基本介紹、數控加工工藝的特點、計算機輔助工藝設計、綠色制造等內容,使教學內容能夠充分反映現代制造技術的發展。
目前,“機械制造技術基礎”教學內容多課時少,在教學內容的講授上既要加強基礎,又要拓寬知識面;既要保持經典,又要體現先進制造技術的發展;既要掌握基本理論,又要加強工程實踐能力和創新思維的培養。在教學內容上以少、精、寬、新為原則,對教學內容進行必要的調整,如減少車床進給和螺紋加工運動傳動鏈的講授,而將這部分內容放在實驗課中,學生在現場對著實物進行感性觀察,學得更快、記得更牢。對于機械加工工藝擬定、加工精度部分等重點內容仍進行重點講解,但是更加注重對實際工程問題的分析和理解,強化學生在實際工程中應用所學知識解決問題的能力。
高水平教材的建設是課程建設的基本,本課程選用韓秋實和王主編《機械制造技術基礎(第3版)》作為教材。該教材是普通高等教育“十一五”國家級規劃教材和北京市精品教材立項,該教材還獲得中國機械工業科技進步三等獎。編寫出版與之配套的《機械制造技術基礎習題集》,分為學習指導和習題(包括填空題、選擇題、判斷題、簡答題、分析題、計算題和參考答案)。編寫《機械制造技術基礎實驗指導書》和實驗報告,用于實驗教學。編寫《綜合實驗周大綱》和《綜合實驗周指導書》用于指導學生完成綜合實驗周的學習。建設了“機械制造技術基礎”的課程教學網絡化平臺。制作了網絡課件、編寫了多媒體教案,網上提供教學大綱、教案、電子講義等資料,實現教學資源的共享。開設網上答疑和交流通道。學生利用網絡資源鞏固課本知識的同時,進一步拓寬知識面,增強理論學習的深入性,使課堂教學得到擴展。
三、以工程能力培養為中心,構建層次式的實踐教學體系,實現理論教學和創新實踐活動的有機融合
深入企業調研,分析整合和提煉典型生產流程所需的知識、技能、核心能力和態度,構建專業認知與實踐-金工實習-課程實驗教學-生產實習-課程設計-綜合實驗周-制造綜合能力-數控加工學科競賽“多元結合”的實踐教學體系。在實踐性教學體系構建的過程中,特別注重學生實踐能力的培養,努力實現從模擬型向實戰型轉變,由限制性向自主性轉變,由驗證性向綜合性轉變,由理論性向應用性轉變。注重讓學生建立起工程的系統概念,了解工藝設計、制造、檢驗等過程。從機械制造技術基礎—先進制造技術—數控編程—實際加工操作,注重層次化、從設計、仿真到實際零件加工的動手能力培養,體現漸進性教學方式。
金工實習使學生了解基本的機械制造知識和方法;生產實習使之了解機械產品加工與裝配工藝過程和工藝裝備,將所學理論知識與生產實際緊密聯系起來;課程實驗教學將科研成果引入教學,教師運用現代實驗手段開出綜合性、設計性實驗,讓學生親自動手,提高了學生實驗技能和實際動手能力;課程設計選自實際生產課題,要求學生獨立完成,同時注意發揮團隊作用。重點培養學生制訂零件機械加工工藝規程和分析工藝問題的能力;綜合實驗課使學生受到一次接近實際的工程訓練,全面實踐和了解產品從設計、分析、制造、裝配的全過程,提高學生綜合分析能力、解決工程實際問題能力、協同工作能力和系統集成能力。制造綜合能力-數控加工學科競賽滿足學生進行創新的需求,進一步融合理論與實踐,使學生的工程能力得到進一步提升。
在課程建設過程中,本校進一步強化和加強生產實習組織、指導教師隊伍的建設,設立長春一汽生產實習基地,使生產實習取得實效。綜合實驗周通過學生對產品的設計建模,進行工藝設計、數控編程和在機床上加工出產品,使學生綜合運用知識解決問題的能力大大提高。
實驗指導教師在實驗中只講述實驗中的難點、應注意的事項,而實驗原理、儀器的工作原理和使用方法由學生自己在實驗預習中完成。另外,安排學生生產實習,使學生對機械制造工藝及設備有一個切身的感性認識,每年還鼓勵學生參加各種比賽和見習工程師考試,取得了較好的效果。
在專業課程設計中融入現代計算機工程軟件的應用,實現與先進制造技術和信息技術的融合。從計算機輔助設計進行產品的建模分析,然后基于計算機輔助制造軟件進行零件的數控編程,通過DNC系統將程序傳到數控機床上進行加工,得到零件。通過實驗為學生建立起制造系統的概念。專業課程設計過程中教師的指導和討論環節規范化,使學生的課程設計真正取得實效。
面向工程實際,為學生營造現代工業背景的工程大環境。利用北京市的相關資源為學生提供實踐機會。與機床協會密切合作,每年組織學生參觀機床展覽會并進行討論和研討。邀請相關企業的技術工程師到校講座、聯系北汽福田、現代等現代化企業組織學生進行參觀,為學生創造機會接觸了解先進制造技術的最新發展動向和行業發展趨勢,增加對現代化企業實際的感性認識。學校購置了各種教學模型、高檔加工中心、數控車床、FMS系統、機床靜剛度測試儀、主軸動態特性測試試驗臺等實驗設備,設有專門的制造實驗室,為學生構建了實際的工程環境,使從未接觸過工程實際的學生建立應用的整體概念,突出實驗的演示性、設計性和綜合性,追求實驗手段的先進性。
為了適應應用型高級人才培養目標的實驗體系研究和實驗環節的建設,學校開設綜合性和設計性實驗,構建實驗平臺,編寫實驗指導書和任務書;編寫相關的課程設計指導書。開設綜合性和設計性實驗,初步設想設定加工某零件要求達到的精度目標,讓學生自主設計實驗項目和方案,并獨立完成實驗。利用綜合實驗周的時間開設計算機輔助工藝設計和先進制造技術實驗等。主要安排反映制造工程領域技術先進性和技術發展動向的實驗,包括數控機床加工操作、計算機輔助工藝設計、計算機輔助制造等實驗,使學生了解先進制造技術的研究發展和基本技術方法,建立現代制造工業先進技術的實際概念,完成先進技術設備實際操作的基礎訓練。
四、實施工程意識培養和實踐能力提高的基于項目的教學改革
1.以建構主義理論為指導,以工程應用為主線,研究基于項目的教學模式,注重工程能力的培養
針對目前普遍存在的教學與科研相脫節,課堂教學內容缺乏現實感,學生缺乏對先進制造技術的認識和專業學習積極性;課堂教學與企業的實踐操作彼此割裂,學生運用學科理論與方法解決工程實際問題的能力得不到培養和鍛煉;校園生活與工業實際彼此分離等問題,以建構主義理論為指導,在機械制造及其自動化專業方向實施基于項目的教學模式改革的實踐,整個過程貫穿學習—實踐—再學習—再實踐,以項目引領、任務驅動、教學做一體化課程教學模式設計和組織教學內容。
從“機械制造技術基礎”課程的第一節課,提出基于項目研究的學習。給每個同學發一份項目研究任務書,一個“機械制造技術基礎課程”項目研究活動一覽表。學生自愿組合,1~3人為一個小組,以小組為單位開展研究。隨著教學內容的開展,基于項目的要求,在教師的指導下,學生通過課堂學習、下課到圖書館查閱相關資料,遇到問題請教教師,循序漸進地完成項目的研究。學生成為學習主體,充分調動學生的主觀能動性,將教師的教學與學生的學習活動融為一體。學生以小組為單位通過解決實際問題而學習,通過討論與小組其他成員進行積極的良性互動,相互交流想法、相互鼓勵和溝通,培養了學生的團隊合作意識和工程能力。實行新的教學模式后,學生的學習積極性和主動性提高,解決工程實際問題的能力得到了鍛煉和提高。
2.課堂討論法
在課程講授過程中常注意提出一些思考問題啟發學生積極主動思考。結合課程的重點、難點,設計課堂討論題目,通過討論、質疑和總結提高學生學習的興趣和課堂活力,使學生對知識易于理解和掌握。對于習題中的錯誤,教師設計題目,供同學們討論。比如對于機械加工關鍵工序的工序尺寸的擬訂,如何判斷封閉環是關鍵,教師給出一個實例,給同學們討論,然后通過正確和不正確方法的比較,和同學們一起總結出“尺寸鏈很重要,基準轉換用得著;先看封閉環,再判增和減,極值和概率法幫計算;多尺寸計算,圖表法最有效” 等朗朗上口的口訣,便于學生記憶。注重結合生產實踐,講課過程中還經常結合科研項目中的問題與學生進行課堂討論得出解決方案。
3.案例教學法
本課程主講教師近年承擔國家高檔數控機床科技重大專項、國家和北京市自然基金、北京市科技計劃等多項科研項目,得到科研經費上千萬,獲得省部級科技獎勵7項。在高端數控裝備的研制和開發上取得多項科研成果。在教學過程中,將科研成果作為案例介紹給學生,從實際需求、方案的構思、方案的設計和實施方式,使學生較真實地接觸工程實際,將其中的科學規律與教學內容有機地結合起來,培養學生科學思考問題的工程能力。比如在講到提高生產效率的時候,將研制的復合機床作為實例,使學生深刻理解提高效率的各種不同途徑。在講到機床傳動鏈時,介紹傳動鏈的長短的優點和不足。在介紹數控機床時,以研究的電主軸為例,提出電主軸概念的來源,在于縮短傳動鏈,揭示機械制造科學技術進步內在規律,開闊了學生的學術眼界。其次,鼓勵學生參與科研,積極拓展第二課堂,吸收學生參與教師科研項目,依托科研項目培養學生的綜合素質、實際解決問題的能力和創新能力。
在“機械制造技術基礎”精品課程建設中,基于工程能力培養的精品課程的建設是一個長期的工作,需要不斷凝練課程特色、持續完善課程體系和優化教學內容、在教學模式和教學方法的改革等方面不斷探索實踐改進,才能將“機械制造技術基礎”課程建設成真正意義上的精品課程。
參考文獻:
[1]教育部高教司.教育部關于啟動高等學校教學質量和教學改革工程精品課程建設工作的通知[EB/OL]..
[2]柳禮泉.論精品課程的特征[J].高等教育研究,2009,(3).
[3]段遠源,楊蕾.以提高人才培養質量為核心 深入推進精品課程建設[J].中國高等教育,2008,(Z3).
1.專業認知學習階段在第一學年第一學期開設的“機械專業導論”為所有機械專業本科生的必修課(32學時)。該課程保證有8學時的關于紡織機械的授課內容,重點介紹紡織機械行業的情況、紡織機械的分類、紡織機械的主要設備,使學生對紡織機械有初步的感性認識。
2.專業基礎課學習階段紡織機械門類繁多、性能各異,有紡紗機械、織造機械、化纖機械、針織機械、非織造機械、染整機械、服裝機械、紡織器材與儀器8大類,分別對應8個紡織機械子行業,僅紡織機械的主流機型就超過200種。這些門類繁多的紡織機械幾乎涵蓋了所有的機械結構、光機電控制系統及工程材料。因此,在通用機械類課程教學中,以紡織機械為載體,將紡織機械的案例融入到如“機械原理”“機械設計”“機械工程材料”“機械制造技術基礎”“微機原理及應用”“測試技術”“液壓氣動技術”等相關課程中,盡可能以紡織機械為案例進行授課。
3.專業課學習階段對于實行學分制的高校來說,學生有一定的選課自由,但由于專業課的學時有限,因此,紡織機械類選修課不宜開設太多,以免因選課人數太少而導致課程設置流產。我校(東華大學)機械工程學院機械工程及自動化專業設有4個專業方向:機械設計及理論、機械制造及其自動化、機械電子工程、幕墻工程與機械。在機械設計及理論專業方向開設3門紡織機械類課程:(1)“紡織機械概論”,64學時,基于大紡織范疇,涉及紡紗機械、織造機械、針織機械、化纖機械、染整機械、非織造機械等內容,使學生了解紡織機械的工作原理、基本構成。(2)“紡織機械設計(1)”,48學時,使學生掌握紡紗機械、織造機械、針織機械的共性關鍵機構及系統的設計原理和方法。(3)“紡織機械設計(2)”,48學時,使學生掌握化纖機械、染整機械、非織造機械的共性關鍵機構及系統的設計原理和方法。機械設計及理論專業方向的選修課設置如表1所示。要求學生至少選修12學分。選課組合方案如下:(1)偏“通用機械”的選課方案:紡織機械概論、現代設計方法、機械優化設計、機械動力學基礎、機械噪聲控制。(2)偏“紡織機械”的選課方案:紡織機械概論、現代設計方法、紡織機械設計(1)、紡織機械設計(2)。(3)“通用機械+經典紡織機械”的選課方案:紡織機械概論、現代設計方法、紡織機械設計(1)、機械優化設計、機械動力學基礎(或機械噪聲控制)。(4)“通用機械+新型紡織機械”的選課方案:紡織機械概論、現代設計方法、紡織機械設計(2)、機械優化設計、機械動力學基礎(或機械噪聲控制)。
4.實踐教學在機械類實驗教學、工程實踐教學、課程設計、畢業設計中,以紡織機械為載體,設計相關題目或課題;在專業實習(實驗)階段,確保有4個學時的參觀實習,要求撰寫參觀實習報告。
二、編寫適應新形勢的紡織機械類教材
(1)首次出版“十二五”省部級規劃教材《紡織機械概論》(陳革、楊建成主編,中國紡織出版社,2011年5月出版)。該教材基于“大紡織”的概念,介紹紡織機械的分類,分析紡紗機械、織造機械、針織機械、化纖機械、染整機械、非織造機械的基本工藝原理、核心技術、關鍵設備、產品分類等;還簡要介紹了國內外紡織機械制造業的現狀、光機電一體化技術在各類紡織機械上的應用情況及現代紡織機械設計的發展趨勢。
(2)出版“十二五”省部級規劃教材《織造機械》(陳革主編,中國紡織出版社),獲2011年中國紡織服裝教育學會優秀教材獎、2012年中國紡織工業聯合會科技進步二等獎。
(3)出版“十二五”省部級規劃教材《紡紗機械》(毛立民、裴澤光主編,中國紡織出版社)。教材介紹了紡紗機械的分類、機構組成、工藝過程和工作原理,以及近年來紡紗機械的新裝備和新技術,特別是機電一體化技術在紡紗機械上的應用。
(4)正在編寫“十二五”部委級規劃教材《機械專業導論》。該書為面向紡織特色高校機械工程及自動化專業的概論性教材,其中包含紡織機械概論的相關內容。主要內容有:機械工程概述、機械工程中的力學、機械設計、機械制造基礎、機電一體化技術、新材料及其工程應用、紡織機械導論。
(5)正在編寫“十二五”部委級規劃教材《紡織機械設計》。教材從各類紡織機械中提煉出關鍵共性機構(裝置或系統),強調對機構(裝置或系統)的綜合設計。主要內容有:梳理機構的設計、牽伸機構的設計、卷繞機構的設計、往復運動機構的設計、同步傳動機構的設計、烘干裝置的設計、紡絲成型裝置的設計、自調勻整系統的設計、針織成圈機構的設計、立體織物編織機構的設計。
三、編寫《機械類課程的紡織機械案例集》
《機械類課程的紡織機械案例集》擬收集各類紡織機械的典型機構(裝置或系統)案例,可用于“機械原理”“機械設計”“機械制造技術基礎”“液壓與氣動技術”“測試技術”“機電控制系統”“機械工程材料”等機械類課程的教材編寫、課件制作、授課舉例等,從而將紡織機械的案例融入到相關課程中。表2為機械類課程的知識點與紡織機械典型機構(裝置或系統)的對照表。
四、編寫《紡織機械課程設計(畢業設計)選題集》
從以往的畢業設計或課程設計題目中,精選出包括各類紡織機械典型機構、典型系統的題目,在此基礎上修改、擴展,設計新的課程設計或畢業設計題目;從所承擔的紡織機械類科研項目中,提煉出一些典型機構或共性技術,設計出適合本科生畢業設計或課程設計的選題,同時編寫《紡織機械課程設計(畢業設計)選題集》。
五、結語
[關鍵詞]機械制造工藝;新技術;應用性
中圖分類號:TD406 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2014)40-0400-01
1 分析機械制造工藝對新技術應用
1.1 精密切削技術
用直接切削來獲取高精度一直是慣用的辦法,可是,若想獲得高水準與高精度的商品,那么一定要盡量的降低刀具、工件與機床等的因素所產生的影響。倘若要想機床有著高剛度與小熱變形及抗震功能,便一定得有更為先進的科技,譬如,精密控制技術、空氣靜壓軸承技術、微驅動技術以及微進給技術等,除此以外,增強機床轉速同樣也是及其有效的方法,現今的超精密加工機床已經提升到每一分鐘就有幾萬轉功效。
1.2 模具成型技術
時下,汽車、電機、飛機、儀表與家電等一系列的商品里面至少有將近一半的零件是利用模具加工而制造出來的。而模具深加工的主要環節在于怎樣增強模具器材的加工之精度,同時它還是評估一個國家的科技水平的關鍵標志。電解加工技術可以讓模具的精度到達微米級,這可很好地處理好工件表層的質量問題,特別符合復雜腔型器件的加工。
1.3 超精密研磨技術
超精密研磨技術通常用于集成電路基板硅片的加工,其表面粗糙度要求很高,以往傳統的研磨與磨削及拋光技術難以滿足其的加工需要,一定得采用原子級的拋光這一技術才行。所以,各種先進的超精密研磨技術便接二連三的生根發芽、 應運而生,愈發不可收拾,倘若將其運用到彈性的發射加工以及流體動壓型懸浮研磨里邊去的非接觸性研磨,借助加工液來進一步增強化學反應之化學研磨等。那么,新型的研磨辦法和原理便會在很大程度上提高超精密研磨技術之發展步伐。
2 機械制造工藝的發展
2.1 集成化
集成化是微機設備技術晉級的一個極具代表性的標志,并且是現代微機技術的新飛躍與新進步,同時它還代表著計算機系統的各項不同功能由以往的分割狀態到了如今的融為一體的狀態的一個改變,而
集成化的主要原理是把各個單獨的部件與功能,經過有機的整合之后獲取一個整體性作業功效大于零散的、部分的作業功效的總和的效果,其也正是集成化能夠徹底改變廣大民眾的生活與生產的關鍵的因素之一,由于新時代信息的交流與處理的辦法的相對而言比較的復雜,使得廣大民眾在對待計算機多種功能的時候不得不同時進行使用。這一因素的存在也是集成化至今一直依舊在使用的優勢之所在。 因此,大家在對制造化機械運用進行改造與革新的同時,必須要把該技術運用的獨特之優勢加以考慮。
2.2 智能化
智能化技術早已逐步滲透到了各行、各業以及各個領域當中,智能化技術的較為顯著的特點是非簡單化機械的程序運行,其能夠較好的模擬人類大腦一些思維方式以及邏輯性運行形式。如此的機械性技術毫無疑問給我們人工帶來了一種全所未有的挑戰,同時也是機械化的今后發展的目標之一。在智能化技術的使用以前我們在運用機械設備時,時常都會不禁感慨機械的速度及精度,可是在對于機械的邏輯性能力及分析綜合性的能力根本不報一點兒希望,原因在于我們大家都清楚的知道機械僅僅是根據一個固定式的程序來進行?作用的,無法與人們的操作產生進行互動,它所能做的僅僅是被動性的接受指令,而今智能化技術很顯然以及徹底改變了我們的這個觀點,使得我們也不得不對智能化技術的機械的作業能力嘆為觀止,同時把這一技術運用到各個不同領域以及各個不同行業當中去,以替代一部分人工作業,目前我們在對智能化這一技術的運用上早已走入了一個比較成熟及完善的時期,很多有著智能化人工效能的機械已經廣泛運用到了各個不同行業與各個不同領域中去,正在慢慢地改變著廣大群眾的生活及工作方式,并且也讓人們慢慢的體驗到了智能化機械技術運用的人性化,以及“以人為本”的設置理念。
2.3 清潔化
隨著現今社會環保概念的不斷深入,對于機械制造這一行業而言同樣在其的觀念上也產生了一定程度上的影響,而清潔化這一技術便是其中的一個典型體現,這里所指的清潔生產便是:把綜合性預防的機械制造環境策略,延伸運用到生產的各個環節機產品當中去,促使有效減低對我們人類及生態環境所帶來的污染風險。同時清潔化產出的兩個根本性目標在于有限資源的高效利用及保護生態環境。就機械生產的所有環節來說,清潔化的生產需要全面運用到從產品原材料投放這個環節至產出成品之整個過程,其中包括了對原材料及能源的節約,代替一些有毒性的原材料以及短缺的資源,對于二次能源以及再生性資源的使用,革新優化工藝和機械設備,且把所有生產排放物之數量和有毒的物體全部隔離于離開生產環節以前。就產品來說,清潔
化生產涵蓋構成了產品整個生產周期之每一個階段,也就是說從原材料的選擇在到產品的最后一步處理,其中包含了對產品結構的設計、產品的生產、產品的包裝、產品的運輸、產品的流通、產品的銷售以及產品的報廢等的整個過程,科學合理的利用一切資源,并且在最大程度上降低對我們人類已經生態環境的負面影響。
3 當代機械制造工藝的特點
(1)制造過程是個系統工程。機械制造過程各個環節之間并不是都彼此關聯.也有的環節之間可以不關聯,是因為,機械制造過程是一
種離散的生產過程.不需要每個環節都有關聯性。從現代制造系統工
程學來分析.機械制造過程可以說是一個制造系統的過程,所以機械
制造過程是個系統工程。傳統機械制造技術與現代的計算機技術、自
動化技術、傳感技術、現代管理技術以及新材料技術有機結合,傳統的制造工藝和現代的制造工藝融為一體.使機械制造工藝成了能控制機械制造生產過程的信息流、能量流和物質流的系統工程。
(2)制造是管理、工藝、人員三者的結合。現代機械制造已不是單
純的管理問題,先進制造工藝的引入和誠聘英才,使機械制造發展為
管理、工藝、工作人員為一體的三者結合的系統工程。隨著機械制造行業的生產規模的擴大.企業已開始追求最佳技術經濟效果.從而推動了經營管理與工程技術的結合.現代機械制造行業意識到制造過程組織和管理體制的合理化和簡化的重要性。想出一系列管理、技術與人員相結合的新的生產方式,給制造全過程的優化運行提供有力保障。比如說.一家企業在建立計算機集成制造系統過程中,首先要采用有效的管理模式.然后選擇先進的制造工藝。對所有員工進行培訓,改變員工傳統的思維模式。
(3)現代機械制造工藝是多學科交叉融合。現代機械制造工藝最顯著的特點是現代的制造工藝是多學科交叉融合的結果。傳統的機械制造工藝的專業和學科單一。不同專業、學科之間界限分明,而現代的制造工藝已經是多學科交叉融合的結果.各專業和學科在不斷滲透.各專業之間不斷交叉融合.其各專業之間的界限逐漸淡化。
(4)現代機械制造工藝支持可持續發展。資源、人13與環境的問題
是當今社會面臨的主要問題.現代機械制造工藝將這三個問題放在首
位。從而體現出機械制造環保化生產的重要性。現代機械制造工藝強
調高校、清潔、低耗、靈活、優質生產,將綠色生產、清潔制造的概念融人到機械制造的全過程。使這些新概念成了可持續發展的有力武器。
4 結語
總而言之,機械制造工藝需要我們不斷的發展,為了適應激烈的市場競爭,我們應該共同努力全面增強機械制造的工藝技術,讓機械設備的質量及技術得到一個質的飛躍,唯有如此方能夠促使機械更好的為人類的社會進步以及經濟生活而服務。
參考文獻
[1] 馬軒凱.機械制造技術的特點及發展趨勢[刃.科技資訊,20lo(30).
[2] 高賀云.淺談現代機械制造技術的特點及發展趨勢叨才智,2011
關鍵詞 機械制造工藝 課程教學 教學改革
一、改革教學內容,突出我校特色,適應機械工業快速發展
當前,我國機械事業正處于大發展時期,迫切需要大量具有扎實理論功底,掌握科技發展最新技術以及具有較強動手能力的人才。在此背景下,我們針對機械制造技術基礎課程的教學內容進行了改革。
(一)在教學內容選取上突出了機械特色
在實際授課過程中,我們還結合科研工作,總結了眾多機械制造實例穿插在各章節之中,如針對某型號飛機水平翼鉆孔工序問題,講解專用機床夾具的設計過程及生產實踐中應注意的問題;針對某機械用大直徑盤形零件焊接后精度下降問題,講解殘余應力對工件加工精度的影響及對策等。通過舉例,使學生在進行機械制造技術基礎理論學習的同時,能夠潛移默化地吸收多方面的機械制造知識,培養學生對機械工業的興趣,為未來從事機械領域工作夯實了基礎。
(二)在教學內容更新上適應了機械工業發展的新要求
當前,機械零部件的結構越來越復雜,制造精度要求越來越高,機械新材料的應用也越來越廣泛,這些都對機械制造技術提出了更高的要求,在進一步提高相關人員工藝水平基礎上,還要求掌握現代制造技術的最新發展成果,并盡可能多地將這些成果運用到生產實踐當中去。為此,本人在教學中以專題形式介紹了特種加工技術、精密超精密加工技術以及快速成型技術的基本原理、主要特點、發展趨勢及其應用等,并且組織學生親自動手實踐,增強了感性認識。
二、改進教學方法,完善教學手段
(一)采用“討論式”教學形式”
針對課程重點內容設計了若干生活中的典型實例,通過在課堂上討論,進而引導學生采用聯想和類比等方式對技術基礎課程的一些重點內容(比如概念、原理等)進行比較,進一步總結和提煉,從而達到深入理解課程內容的目的,使學生接受起來更加容易。比如在講授尺寸鏈的概念時,以往的教學方法令學生理解不深,本人則在教學中舉例:每天下課后從機械實驗室到食堂,花費的最佳時間應該為15±5分鐘,如果中間經過綜合樓,經統計從機械實驗室到綜合樓一般花費的時間為4±1分鐘,那么從綜合樓到食堂應該在多大時間范圍內才能保證總時間在15±5分鐘以內?課堂上所有同學都給出了正確答案,本人首先肯定學生們的成績:實際上大家在日常生活中已經經常應用尺寸鏈的原理在解決實際問題,只是沒有把它上升到理論。然后進一步引導大家進行討論和總結,結果學生們輕松理解了尺寸鏈原理和主要計算公式,并且總結了極值法的優缺點,引出了概率法及其應用等。類似的實例還有很多,在課堂上采用討論式教學,不僅加深學生對課程內容的理解,也鍛煉了學生的分析能力和表達能力,同時活躍了課堂氣氛,增強了師生互動。
(二)充分運用計算機技術和多媒體教學手段
傳統的機械制造技術基礎教學,在課堂講授環節上往往以板書為主,近年來電子講稿逐漸普及應用,然而如果僅僅將教材內容搬到屏幕上,雖然節省了在黑板上繪圖等時間,提高了效率,但是對學生理解課程內容的幫助作用并不顯著。為此,本人將三維工程軟件Solid works應用到課程教學當中,該軟件可以在計算機上實現三維實體造型,可以實現空間虛擬裝配并且進行運動仿真,還可以完成簡單的受力分析等工作,是目前現代企業應用非常廣泛的工程軟件之一。在課堂教學中,運用該軟件建立大量三維立體模型,幫助學生理解基準、定位、夾緊、夾具等重要概念,同時還建立了一批裝配體零件并進行了動畫仿真,用于說明六點定位原理、工件定位過程、常用夾緊機構、各類機床夾具、先進制造技術等課程的重點、難點內容。在夾具設計過程這一節的講授中,運用Solid works軟件演示了夾具體運動過程仿真,并對夾緊力進行了分析,既強化了學生對教學內容的理解,又給學生介紹了運用計算機進行輔助夾具設計的基本過程,開闊了學生眼界,提高了學生在未來工作中的適應能力。
三、重視實踐環節,培養動手能力
工程性、實踐性強是機械制造技術基礎課程的一大特點,重視實踐教學環節,積極培養學生動手能力是我校多年來一直堅持的基本原則,本人采取了一系列有針對性的措施來保證這一教學目的的實現。
(一)利用三維模型、動畫及視頻資料等手段
由于課程學時、教學場地以及學生人數的限制,我們無法實現全部課程的現場教學,其基礎理論部分還主要以課堂講授為主,但是課堂講授不等于照本宣科,本人在教學中采用了大量實例、三維模型、動畫以及視頻資料,為學生提供了許多虛擬場景和實際加工過程錄像,使學生能夠體驗到一定程度的沉浸感和現場感,這些模型可以從不同角度進行反復觀察,場景和視頻也可以反復播放,為學生加深理解提供了便利,這是現場教學不容易做到的。
(二)設計安排相應實驗
針對課程內容,安排了機床夾具拆裝、工藝系統誤差分析、刀具角度測量以及金屬切削機床結構等部分實驗,內容涉及了本課程的幾個重點部分,既包括傳統的機制工藝,又包括機械制造領域相關的一些現代制造技術,確保學生在兩方面都得到實踐鍛煉強化了學生們對工藝規程制定過程的認識,加深了對重要概念的理解。
(三)其他外延手段
課堂和實驗教學并不是本課程的全部,本人在后續的生產實習和機械制造技術基礎課程設計等實踐環節中對課程進行了延伸,采取教師與學生現場討論、小范圍座談、指導學生寫實習報告(課程設計說明書)等形式進一步加深對課本內容的理解,同時結合實踐鍛煉學生的動手能力。
通過上述三個方面對我校機械制造技術基礎教學進行改革,使課程內容更加具有實用性和針對性,突出了實踐動手能力鍛煉和工程意識與工程素質培養,結合我校實際,在教學別強調了突出機械特色,包括教材、實驗、實習、課程設計等各個環節,充分利用了我校與機械大型企業之間的密切聯系,另外,還使學生在學習中了解和初步掌握了計算機在機械制造工藝等工程領域的應用方法,使學生的工程能力得到了較為全面的鍛煉。生產單位的反饋表明:本課程的改革對學生基礎理論學習、動手能力鍛煉、解決工程問題的綜合能力與創新能力培養都收到了很好的效果,能夠滿足企業對現代化技術應用型人才的需求。
參考文獻: