時間:2023-03-07 15:05:33
序論:寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隱藏在內心深處的真相,好投稿為您帶來了七篇機械工程師論文范文,愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑,助力您的創作。
依據南通大學自身的特色,依托長三角經濟發展和南通市區域經濟發展需要,積極探索、創新校企協同工程人才培養模式,以實際工程為背景,以工程需求為導向,以培養優秀后備工程師為目標,循工程技術為主線,靠校企合作為手段,以培養“雙師型”教師隊伍為支撐,達回歸工程實踐之重點。從2007年至今,倡導企業與學校按照新的模式培養工程師人才,變招收學生為參與培養學生,組織并實施了卓越機械工程師培養計劃,并取得顯著成效,主要進行了如下探索與創新。
1.1創立了高校和一流企業聯合培養卓越工程師的新機制
從南通大學自身定位和辦學特色出發,調研南通及周邊地區產業結構,遴選在行業內產品技術含量高、科研實力雄厚,生產設備及管理模式先進的一流大型企業,研究論證校企協作共同實施人才培養的可行性,突破現有“訂單式”人才培養模式的局限,探索面向行業需求的卓越工程師培養新機制。行業企業深度參與卓越工程師培養全過程,校企合作共同制訂培養目標、共同建設課程體系和教學內容、共同實施培養過程、共同評價培養質量、共同促進學生就業。
1.2校企協同下的卓越工程師培養模式制度化創新設計
在校企協同培養的機制與理念下,需要對傳統的工科教育模式進行創新設計。將學生專業培養從宏觀上分為學校培養和企業培養兩個層面,學校培養以強化基礎理論教學為主、夯實專業基礎;企業培養以實踐教學為主,強化工程實踐能力。基于校企協同培養模式,進一步使特色課程建設、生產實習、綜合素質拓展和畢業設計等具體環節設計制度化,形成具有自主特色的體系,主要體現在以下幾方面。
1)創新設計特色課程體系和教學方法。
以強化工程實踐能力、工程設計能力與工程創新能力為核心,優化課程體系和教學內容。結合企業和行業對工程師素質實際需要,特設與企業實際結合的專業課程,并納入教學計劃,聘請企業資深工程師講授專業性強、實踐性強、學校難以開設的核心技術課程,并針對現有技術難題和生產過程組織實施案例教學,開展基于問題的學習、基于案例的學習等研究性教學和學習方法,對調動學生自主學習的積極性、提升學生專業理論水平、加強專業技能起到重要作用,教學效果明顯。
2)面向卓越工程師能力要求的綜合素質拓展創新。
開設包括人生勵志篇、生產組織與管理篇、制造科學與技術篇、交流與總結篇等涵蓋多方面的系列講座,對進一步提升學生與青年教師的工程素質、工程意識、人文科學素養和創新能力起到了積極作用。具有豐富工程背景和管理經驗的資深教授、高級工程技術專家的講座,極大調動了學生的學習熱情,取得了良好效果。
3)制訂規范、合理、安全且可操作性強的實習計劃。
結合專業培養的需要,制定定點崗位實習與全廠多崗位流動實習相結合的實習計劃,可滿足學生對未來從事工作的興趣需要,對培養未來工程技術人員的全面素質起到推動作用。
4)結合工廠實際生產,組織落實能符合學生培養要求的畢業設計。
畢業設計從選題論證、過程指導到答辯等諸多環節,以工廠工程師隊伍為主、學校指導教師為輔共同負責,有力強化了畢業設計在卓越機械工程師培養中的重要地位,提高了學生解決工程實際問題的能力,深化了學生對理論知識的理解與掌握,促進工程應用與實踐水平的提高。
1.3校企協同構建面向卓越工程師培養的“雙師型”師資隊伍
從企業層面構建穩定的企業教師梯隊,選擇技術水平高、責任心強的工程技術人員作為企業的指導教師,負責人才培養各個環節,同時負責對學校青年教師的再培養工作;學校組建以老教師為主、青年教師輪流參與的教師隊伍,在對學生實施培養的全過程中,完成對青年教師的工程實踐能力培養,逐步提升大學教師回歸工程實踐、服務工程需要的能力,使教師兼具工程師素養,取得對學生培養和對青年教師再培養雙重教育效果;學校教師有義務培養企業年輕工程師,努力參與營造工廠科學研究、人文與管理氛圍,使工程師兼具教師素質,共同構建適應卓越工程師教育培養的新型“雙師型”師資隊伍。
1.4以學科平臺支撐卓越工程師教育培養體系的健全與完善
牢固樹立大學以培養人才為宗旨,倡導一流企業為社會人才培養作貢獻的理念,構建教、學、產、研系統。校企深層次產學研合作、共建實踐基地和平臺,促進科研與教學的融合、促進高校教師理論與實踐的結合,構建寓研于教的培養模式,使校企合作平臺提升到學科平臺的層次。學科平臺的構建對促進專業建設、實踐基地建設、課程體系完善和科研反哺教學均具有重要的推動作用,最終支撐卓越工程師培養體系的完善,回歸高等學校人才培養的根本任務。
2校企協同構建卓越機械工程師培養模式的實踐
2007年,南通大學選擇機械工程學院為改革試點單位,根據學科專業特點和服務地方經濟發展的需要,與上海振華重工集團(南通)有限公司開始探索校企協同人才培養模式,從2005級300名學生中雙向遴選出30名學生,成立南通大學振華港機班,實施校企協同定向培養,由企業和學校共同制定培養目標、共同實施培養過程、共同促進學生就業,這種機制與模式在南通大學尚屬首次。作為校企合作單位的上海振華重工集團(南通)有限公司(以下簡稱“振華港機”)是世界著名企業上海振華重工集團下屬生產基地之一,主要從事港機鋼結構生產、總裝、調試、發運以及鋼橋、大型龍門吊、浮吊以及船舶配套件等海洋重型裝備的研發與制造。公司先后參與承擔了國家科技支撐計劃、國家高技術研究發展計劃(863計劃)、工業與信息化產業部產業技術創新計劃等幾十項研究課題,并獲得授權國家發明專利數十項。其中參與的:“ZPMC新一代港口集裝箱起重機關鍵技術研制平臺建設”獲2008年國家科技進步一等獎、“海上重型裝備全回轉浮吊關鍵技術及應用”獲得2010年國家科學技術進步二等獎。經校企雙方專家共同研討,制訂了面向企業的人才培養方案,并根據機械工程師培養的目標和要求,對專業課程體系進行了調整和優化,增設了與企業生產實際緊密接軌的課程。2008年上半年組織該批學生到企業進行了認識實習,2008年暑假又組織該批學生到振華港機進行了為期1個半月的生產實習;工廠及教師團隊完成了學生在企業半年的畢業設計任務,結合工廠實際題目,實施一生一題。針對公司港機鋼結構裝備制造的需要,開設了《鋼結構力學及制造工藝》課程,共32學時;開設了《焊接結構工藝實踐》,為期1周,由振華港機和學校共同實施組織完成。為適應振華公司面向進軍海洋工程市場的需求,南通大學通過中遠川崎公司邀請日本川崎造船株式會社及其配套件公司的日籍專家來校進行8場專題講座。總部設在南通的中遠川崎船舶制造有限公司是中國遠洋運輸集團公司與日本川崎造船株式會社的合資公司,是江蘇乃至全國屈指可數的一流船舶制造企業,實現了行業聯合實施人才培養。
2009年6月,首次由校企聯合培養的30名學生到振華集團順利就業,在各自的崗位上發揮了積極的作用,部分學生已經成長為企業骨干和中層管理,在人才培養實踐過程中,通過不斷積累經驗,積極拓展,深化改革,進一步強化校企互動,彰顯了辦學特色,為地方經濟社會發展做出了應有的貢獻。在人才培養的基礎上,南通大學機械工程學院與上海振華重工集團(南通)有限公司開展了深層次的產學研合作,積極參與企業重大項目研發和技術攻關。雙方合作成功申報了2012年江蘇省科技成果轉化專項項目:“潮間帶及近海風電設備多功能安裝作業船的研發及產業化”獲批經費1200萬元,成功申報了2009及2012年南通市重大科技創新項目:“大型船舶動力定位推進器的研發與制造”、“大型高效回轉伸縮式裝船機關鍵技術研發與產業化”共獲批經費900萬元。雙方合作科研項目的成果“噴射流場電沉積機理及綠色環保應用”、“噴射電沉積流場主導結晶機理與綠色技術應用”榮獲2011年教育部高校科技進步二等獎、2011年江蘇省科技進步三等獎;“海洋鉆井平臺升降系統設計與制造”、“潮間帶風電設備多功能安裝作業工程船設計與制造”分別榮獲2012年南通市科技進步二等、三等獎各一項。協助公司申報高新技術企業、國家及江蘇省首臺套產品;與公司共建省級企業研究生工作站、省級技術研發中心,為企業自身發展、研究生培養、青年教師提升知識和應用能力都創造了條件和機會,在實踐過程中逐步形成并完善了以公司高端人才、學校資深教授、年輕工程師、青年教師、研究生共同構成的多層次梯隊,每年定期舉行學術、技術研討會,進一步促進和完成對“雙師型”隊伍的培養,促進科研團隊與教學團隊的融合。在科研合作過程中探索構建寓研于教的培養模式,在面向本科生開設的《先進制造技術》、《機械制造工程學》和《測試技術》等多門專業課中努力把與企業合作項目的科研思想、方法及成果納入教學過程,讓本科層次的學生及早了解技術發展前沿和趨勢,尤其是讓即將進入該行業的未來工程師們提前接觸和了解行業的發展現狀、技術前沿與趨勢,對于學生的專業水平、科學素養、創新意識和能力都有明顯提高,為這些學生畢業后能夠迅速融入企業,參與企業的科技創新和技術革新,成長為社會需要的卓越工程師,奠定了良好的基礎。振華港機的多名學生畢業后參與了企業的一系列重大技術攻關,獲得了優秀團隊的稱號,體現出校企協同人才培養的良好效果。幫助公司工程技術人員進行工程理論再教育,接納17名振華公司員工開設專科升本科的學歷教育,派出學院教師參與企業文化、教育與工程技術交流等活動。把科研優勢轉化為教學優勢,把科研成果轉化為教學資源,促進科研與教學的融合、科研基地與教學基地的融合。
在成功實施南通振華港機校企定向培養的基礎上,通過進一步總結經驗,結合2010年6月教育部出臺的關于卓越工程師教育培養計劃的新要求和新形勢,2011年經過與江蘇蘇南重工機械科技有限公司(以下簡稱“蘇南重工”)多次協商,挑選機械工程學院30名學生組成“08蘇南重工班”開展面向卓越工程師計劃的培養。江蘇蘇南重工機械科技有限公司是由江蘇蘇南特鋼集團有限公司于2006年投資創辦的現代化冶煉大型鍛件及裝備的研發、生產企業,產品主要用于船舶、電力、石油化工、冶金設備制造等領域。企業擁有世界一流的生產設備和一批高端工程技術人員。2011年7月,南通大學和蘇南重工校企合作簽約儀式在常熟市舉行,雙方簽署了面向卓越工程師教育培養的人才培養協議,共同推進南通大學卓越工程師教育培養計劃全面啟動。2011年7月,30名學生到蘇南重工進行了為期一個半月的生產實習,結合學生就業興趣和工廠需求,實施生產實習定點及崗位輪訓制度,這是南通大學與蘇南重工開展本科人才培養的一個重要環節,并倡導企業把工程師對學生指導、授課等培養環節納入年終個人考核中。2011年9月,由南通大學與蘇南重工共同開設的人才培養“08蘇南重工班”特色課程班開課,特意安排三位享受國家特殊津貼、研究員級高級工程師周奠華、林堯武與白多智分別講授《大功率低速柴油機用N80A高溫合金排氣閥的研制》、《柴油機半組合式特種曲軸制造技術及設備》、《大型鍛件制造工藝及設備》等三門課程,各24學時,授課中實施了基于現場案例的教學,對照現場設備和制造過程講授專業理論知識,深受學生歡迎。邀請了近20位校內外專家學者,圍繞人生勵志篇、生產組織與管理篇、制造科學與技術篇、交流總結篇幾個部分組織、安排了15場特色系列講座,著力提升蘇南重工班學生的整體素質,提高人才培養的質量,取得了良好的效果。在畢業設計環節,機械工程學院根據南通大學畢業設計的規范和要求,結合蘇南重工的實際情況,經過雙方多次協商交流,共同落實了蘇南重工班學生畢業設計題目,確定了企業畢業設計指導教師團隊,以工廠工程師為主,學校教師為輔共同負責。學生在工廠為時半年,圓滿完成了在企業進行的畢業設計任務。通過畢業設計環節學生進一步熟悉了工作崗位要求,學習企業先進技術和文化,為走上工作崗位參與企業技術創新和工程開發奠定了良好基礎。
3結束語
2007年,南通大學與上海振華重工集團合作協同培養人才,形成初步培養方案,完成協同培養模式的設計;2011年,南通大學又與常熟蘇南重工進行協作培養,更加注重培養學生的實踐能力與創新能力,進一步發展完善培養模式。經過與振華港機和蘇南重工的成功實踐,完成了校企協同培養模式的構建,形成了校企協同的培養機制。協同培養學生的創新水平、實踐能力、責任意識,溝通能力等都有了進一步的提高。該模式已經逐步成為機械工程師培養的基本模式,已逐步成為南通大學卓越工程師教育培養的示范和樣板。結合南通大學卓越工程師培養的實踐經驗,對實施卓越工程師培養的改革與深化提出幾點思考:
(1)目前,實施卓越工程師培養的最大困難在于企業的認知度與參與度不夠。
迄今,政府沒有相應的鼓勵政策與約束機制強化企業的參與,以追求產品利潤為目的的企業無義務履行大學生培養的職責;而教學資金短缺、無職場氛圍和規模產品生產的學校又難以滿足可持續性的卓越工程師培養任務。解決困難的措施在于把握企業的人才需求,倡導企業變市場普招學生為向學校定向培養學生,選擇優秀學生,根據雙向選擇機制,各用人單位合理出具相應資金、人力和場所,減少學校教學成本;
(2)在實施卓越工程師培養中,需要為同行業或相近多家企業進行特色人才培養,遴選一、二個大型企業為基礎,以其他企業為補充,以形成學生成班制的培養模式。
【摘要】文章分析了當前高校普遍采用的教考分離模式的不足,針對實踐性較強的機械制圖課程,提出了校企教考分離的考試模式,介紹了校企分離聯動的內容、方式,并著重介紹了這種方式的好處,進一步提出了這種新的校企教考分離考試辦法的保障措施。
【關鍵詞】機械制圖;校企教考分離考試辦法;優點;保障措施
教考分離考試制度是一種現代教學管理手段,它引進公平合理的評價和競爭機制,能增強考試評估的統一性、規范性和客觀性。所謂教考分離指的是將教學與考試分離進行,即將過去任課教師對自己所教課程實行自己命題、自己評分的做法,改為從規范、標準的試題庫中篩選、組合出符合要求的試卷,或由教學管理部門組織教學經驗較為豐富的非任課教師根據教學大綱命題,并統一組織考試,統一評閱試卷[1]。這種教考分離方式所體現的評價理念仍然是以知識為本位的課程觀,缺乏對學生知識運用能力和素質的考量。現代大學生不僅要有扎實的理論基礎、專業的知識和技能、良好的品德修養和身心素質,而且需要具有創新精神和較強的應用能力[2]。這種傳統的教考分離方法較適合于教材較穩定的傳統學科和基礎課程,但不適合于新興學科、邊緣學科、實踐性較強的課程及其他一些特殊課程。
機械制圖是表達和交流設計思想的重要工具,被譽為工程界的“共同語言”。機械制圖課程是工科類學生主修的一門專業基礎課,是學生成為一名合格工程技術人員必備的一項知識和技能。機械制圖是一門實踐性比較強的課程。學習機械制圖的目的是正確、完整、清晰地表達設計思想,即形成一張可以工作的零件圖、裝配圖。但由于學生在學的過程中和實踐結合不緊密,造成只知其然,不知其所以然,工程問題解決能力差的結果,也嚴重影響了學生的課程設計、畢業設計等教學、實踐環節的繪圖質量,甚至使得學生在以后的工作中也不能很好地實現理論與實踐的結合。
本文結合機械制圖這門課程實踐性比較強的特點,特提出校企教考分離的考試辦法。
一、校企教考分離的聯動內容、方式
此種校企教考分離,就是高校與相關機械設計、加工企業簽訂協議;任課教師在學校嚴格按照教學大綱,根據培養目標、教學目的等教授學生理論知識;課程進行過程中,學生可定期到這些企業參觀實習,把課堂上教師講的繪圖的標準、機械零部件和裝配圖的畫法、表示方法和公差、粗糙度等尺寸的標注在實際設計生產的圖紙中進行印證;企業工程師針對設計、生產中的一些問題對學生布置一些作業,或提出新的課題,讓感興趣的學生自己去研究;期末由這些企業自主對試卷命題并排版出來在學校由教師組織進行考試,或在企業生產現場進行實際操作考試;每種考試,企業機械工程師可根據學生對理論知識的掌握情況及學生的創新性進行評分;最后任課教師對評分結果進行登記,公布。
這種校企教考分離模式突破了現在的教考分離模式,實現了高校與相關行業企業相結合,充分利用了校外考試資源,考試方法變傳統的僅考核書本理論知識為考核理論與技能相結合的方式,企業在對學生的技能考核中占主導作用。
二、企業閱卷背景下機械制圖考試形式、試題內容、范圍
這種校企教考分離模式可采用多種并存的考試方式來檢驗學生的實際掌握程度,例如可采取基礎理知識與論述題相結合在學校特定時間、地點進行考試的方式;也可以在一段時間內由學生獨立查閱資料完成某項設計、做某項課題或寫論文的方式;對某些動手能力和操作技能比較強的學生,可采取到生產現場實際操作考核的方式,學生可根據自己的興趣進行自主選擇。試題的理論知識是教學大綱范圍內的內容,具體的論述題、設計題、論文是企業工程師根據企業生產實際及學生掌握知識的現狀選出的自由發揮的題目。機械設計與加工企業在實際生產中會產生許多需要改進的地方,這些由實際操作者提出的需要改進的地方就成為學生課堂之外較好的作業題目與考試題目。
三、實行校企教考分離的優點
(一)迎合了課程改革的方向
我國當前課程改革的基本方向就是要突破知識本位的課程觀,明確課程不等同于掌握知識,更不等同于對知識的靈活運用。校企教考分離不再是靜態的體系,而是教師、學生與企業具體實踐相互作用的“完整的文化”。它突出了學生在課程中的主體地位。也就是說,學生成為課程的參與者和實際應用者,而不僅僅是一個被評價者。各項教學改革的最終目標都是培養更適應社會要求的高技術應用型復合型人才。對教學成果的評價,除了要建立合理的評價制度外,還需要運用合理的考核方式以增強考核結果的客觀性與實踐性。
(二)有利于培養高校學生的主動性和創新性
機械制圖教學的一個重要目標是培養學生的專業實踐能力,強調學生的主體性、創新意識及個性發展。在與企業結合這種考核方式下,學生可根據企業的題目要求進行自我發揮,最后企業機械工程師對學生的設計進行充分評價。而如果采取傳統的教考分離方式,單純考書本上的理論知識,將會抑制教師與學生的主動性和創造性。
(三)有利于營造崇實尚能的學風
學生針對企業機械工程師給出的企業在實際生產中產生的感興趣的題目,通過積極地查資料,想辦法,與別人交流討論,用自己掌握的理論知識去解決。這樣極大地提高了學生運用理論知識來解決實際問題的能力,同時也提高了學生的認識能力、操作能力和社交能力,有利于激發學生學習的興趣和熱情,從而培養出理論型與實踐型相結合的人才,畢業之后能很快地適應社會。
(四)充分利用校外考試資源來提高教學評價的效度與信度
機械設計與加工企業在實際生產中產生的需要改進的地方,是學生產生創新思路的良好源泉。因為它與實際結合很緊密,學生的想法與設計是否合理可以很快地得到檢驗。因此我們要利用好企業這一考試平臺。對于機械制圖這種實踐性比較強的課程,我們可以采取設計實驗、做課題、寫論文的方式進行考核。這樣既充分利用了相關企業中貼近實際的題目,又提高了學生的動手能力和職業技能。這種方式既是對學生校內知識的延伸與擴展,又充分利用校外考試資源,達到教考分離目的,提高教學評價的效度與信度[3]。
四、校企教考分離考試辦法的保障措施
(一)配套制度及組織機構的建設與管理
校企教考分離考試辦法配套制度及組織機構是確保教考分離能順利實施的根本保證。首先,要成立專門的組織機構,教務處、二級院系、教學團隊及相關企業均要有專門的負責人。各級人員要有較強的責任心和一定的專業知識,熟悉考試過程,并具有試題的審查、驗收能力,同時還應具有一定的保密觀念。其次,專門制定《機械制圖校企教考分離考試辦法工作流程》,包括出題程序、出題原則,試題的題型、難度、范圍、題量等,以及閱卷及評分的標準,并根據實際情況進行多次完善與修訂。最后,建立出與校企教考分離考試辦法相關的規章制度,制定具體的可操作的章程。
(二)強化校企對教考分離考試辦法的認識
校企教考分離這一新的考試辦法的順利實施必須以教師和相關企業人員為依托。為了有效建立校企教考分離的模式,必須更新教師的觀念,使他們認識到這種辦法的優點及其對教學質量、教學效果、學生素質和學校發展的重要作用。要讓企業領導體會到與高校校企教考分離考試的合作不僅僅是一種利用企業資源對學生進行考試的淺層次的合作,更重要的是企業可以從中發現人才,為我所用。因此,需要對教師和企業相關工作人員進行培訓,做大量的說服、引導工作,使得有關部門和人員在校企教考分離的問題上達成共識。
由于受工作內容的限制,企業機械工程師在理論試題設計方面不能完全保證試題庫的質量。為了保證考試結果的客觀性、公正性和準確性,給教學管理部門提供準確可靠的教學反饋信息,提高試題庫的質量非常重要,試題庫的建設必須引起高度的重視。試題庫的建設應該由制圖課專任教師和企業機械工程師共同完成,要結合企業的實際需要,既要保證試題的質量,還要保證試題的數量[4]。
(三)建立完整的信息反饋機制
為了更好地了解這種考試方式的難易度、可行度和效果,在使用中l現問題要及時糾正,要認真地統計分析考試結果,及時地對學生成績進行分析,通過學生成績可以反映出教學管理中及考試過程中存在的問題。教學管理部門對試卷中反映出來的問題進行研究,將相關信息及時反饋,從而建立有效的考試信息反饋機制[5]。根據反饋,及時修正《機械制圖校企教考分離考試辦法工作流程》及相關章程,使這種考試方式得到不斷完善。
五、結束語
教考分離的設計既要考慮所學知識的考察,也要注重學生知識運用能力和素質的評價,這符合教程改革的基本方向。機械制圖是一門實踐性很強的課程,本文提出基于工程問題的機械制圖校企教考分離考試思想和具體措施,通過學校實施工程制圖理論教學,并結合機械制造類企業生產的具體產品設計考試內容,可以更好地使學生的制圖理論學以致用,有利于學生創新精神和應用能力的培養。
【參考文獻】
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[3]梁偉,盧遠. 高職教學評價改革中教考分離的實踐探索[J].教育與職業,2011(21):36-38.
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
為保證教學秩序穩定運行,鞏固和提高教學質量,根據學校《關于進行期中教學檢查的通知》要求,我中心于10月24日至11月4日對教學管理、教學秩序、教學質量、等項目進行了檢查,我們對本學期任課教師的教學大綱上網情況、教學日歷、授課情況、及實踐教學環節等各項工作進行了認真細致的檢查。檢查結果如下:
一、常規檢查項目
1、教學管理及教學研究活動的檢查
中心能按學校要求,認真組織和安排各項教學工作,及時下達學校的各種教學文件,保證常規教學的良好運轉。
(1)教學任務落實與教學計劃執行情況良好。
教學任務均按照培養計劃、教學進程進行,沒有調整現象。
(2)教學大綱上網
本學期需要上傳的教學大綱7門,已上傳7門。
(3)教學日歷上網情況
本學期需要上傳的教學日歷8門,全部已經上傳。
(4)聘課情況
聘課情況正常,均能按照學校規定的時間節點完成。
(5)教授為本科生上課情況
中心有2名教授,2名副教授,其中1名教授、2名副教授為本科生上課
(7)日常學籍管理、教學管理情況
成績單、學籍卡每學期分班放在指定的柜子存檔,保存有序完好,學生網上學籍卡保存齊全;全部學生按時完成電子注冊。
2、教學過程和教學秩序
教學秩序正常,沒有發生教學事故。目前,課堂教學進度與教學日歷相符,教師均能按本門課程的教學大綱和教學計劃要求,準備教學內容。
本學期實踐教學工作情況基本正常,各工種組織有序,教學效果良好。
3、教學質量監控情況
中心領導(教研室)進行了聽課。中心組織開展了同行聽課評價活動。督導組正常開展活動,我中心組織了2次公開課、示范課,由趙慧璧、李燁老師在第十周分別進行。
4、學風狀況
早晚自習情況基本正常,學生均能在第一節有課的時候到教室自覺早讀。學生的出勤情況,到課率基本能達到98%以上。教師評學:中心教師基本都能按照要求在教學網上對學生班級進行評價。
5、青年教師培養情況檢查
我中心近一年新進了5名青年教工,中心對其指定了指導老師幫助他們盡快熟悉教學工作,并讓他們參加了CAXA機械工程師的培訓。
本學期中心督導組重點檢查了他們的授課情況。學生和教師反映:新入校教師備課認真,對學生負責,并受到學生喜愛。
6、教學環境和教學條件保障情況檢查
在檢查過程中我們發現,傳統實訓用設備早已過了使用年限還在繼續使用導致故障率增多,先進制造技術訓練用軟件節點數和實訓學生人數不夠匹配,實訓學生正常使用受限,另外工業中心機房電腦配置低、運行慢,交換機老化影響到網絡的傳輸速度,以上這些問題都直接影響到教學質量急需改善。
二、專項檢查
1、上學期畢業設計(論文)質量抽查情況
上學期我中心共有24名畢業生,總體情況良好。其中4名同學的論文獲得了優秀,大多數抽檢的論文選題具有一定的理論價值和實踐意義,研究方法比較先進,理論分析比較深入,結構層次比較清晰,達到了要求。
2、規劃教材建設檢查
中心有一門規劃教材已申請延期。
為了進一步了解他的科研與教學情況,本刊記者(簡稱:記)對曹教授(簡稱:曹)進行了一次專訪。
科研:“我會再接再厲”
記:非常感謝曹教授能在百忙之中抽出時間接受我們采訪,希望這不會影響到您其他的工作安排。
曹:不必客氣,有什么問題你們可以隨便提問。
記:曹教授,我們知道您現在擔任哈工大航空學院的飛行器動力學與控制團隊責任教授以及動力學與振動控制實驗室主任,目前主要從事航天器空間飛行器然后航空發動機、大型發電機等復雜機構與結構的非線性耦合動力學與振動控制方面的研究工作。請問您是從什么時候開始研究的,目前主要取得了哪些成績?
曹:2006年5月,我結束在英國蘭開斯特大學的科研工作回國后,來到哈工大工作。此后,我就開始從事轉子系統,包括大型氣能發動機組、大型風力發電設備、航空發動機等旋轉機械的振動與穩定性問題的一些研究,并在轉子軸承的油膜力表征、帶葉片盤的轉子軸承系統的非線性振動、葉片機匣的碰摩力表征以及雙轉子系統的復合碰摩等方面都取得了一些成果。關于這方面的研究論文,主要發表在了英國《機械工程師會刊:工程摩擦學》、《摩擦學國際》、英國《聲與振動》、美國機械工程師協會的《振動與聲學》、《振動與控制》和《國際機械科學》、《振動與沖擊》、《力學季刊》、《航空動力學報》等國內外知名學術刊物,同時還包括一些在國內外的學術會議上報告和交流的一些論文。
2008年,我參加了國家自然科學基金重大研究計劃“近空間飛行器關鍵基礎科學問題”,并且主持了高超聲飛行器非線性耦合動力學與熱彈性顫振控制相關的兩個培育項目,因此在機翼以及臂板顫振和控制方面也取得一些成果,提出了包含非線性反饋在內的組合控制律,適用于不同飛行速度的遞進式控制律,不同程度地提高了顫振的臨界速度。這些相關的成果發表在《中國科學》、《非線性動力學》、《國際聲與振動雜志》等學術刊物上。
另外,在航天器研究方面,我從2010年開始著手研究航天器的部件以及衛星和火箭之間的隔振問題,包括主動隔振,被動隔振,主被動一體化的減振、隔振問題,同時還主持了相關的減振/隔振的幾個項目。從研究思路來說,我們主要是采取了電磁式的隔振器,包括這個現在用的很新的隔振平臺技術方面的工作,并且設計了相應的隔振平臺,從而獲得了比較好的隔振效果。目前,這部分工作還正在開展當中。
實事求是地說,這些年來我們的研究工作雖然已經取得了一些成績,但有很多工作還需要深入研究,還需要進一步努力,同時還要多跟國內外的同行進行交流。
記:說到學術交流,我們知道您參加過很多國內外專業學術討論會,并作了很多重要的學術報告,給您印象最深刻哪次會議,會議起到哪些作用?
曹:是的,我確實受邀參加過很多國際會議,在這些國際會議中,我大多擔任分會場主席,主持討論。此外,我自己也組織過相關的國際會議。要說印象最深刻的學術會議,我覺得2012年在北京召開的第23屆國際理論與應用力學大會(International Congress of Theoretical and Applied Mechanics,簡稱ICTAM)作為國際力學界最權威的學術聯合體IUTAM組織的最重要的學術大會,自1924年在荷蘭代爾夫特市首次舉辦后,每4年舉辦1次,迄今已經在世界范圍內成功舉辦了22次。由于IUTAM的權威性,ICTAM大會在國際力學界有著強大的號召力,被譽為國際力學界的“奧林匹克盛會”。由胡海巖院士主持召開。據不完全統計,有來自世界各地的1300多名力學工作者參加了第22屆ICTAM大會的學術交流,共收錄論文1322篇論文,其中包括來自中國大陸的近200篇論文。因此,從這個角度而言,這個會議能夠在我們國家召開,不僅是我國力學界的一次盛舉,而且充分體現了近年來中國力學水平的提高,是我們國家力學研究躋身于世界前列的一個表現。
對于這個會議,我的印象非常深刻,這個會議在我們國家召開,應該說對于我國的力學研究,尤其是動力學與控制及其工程應用的研究與發展起到了非常積極的作用。
記:作為哈工大航天學院的教授、博士生導師,您對我國航天事業現狀肯定有很深的了解。那么,您認為我國在航天航空領域還有哪些不足?
曹:我從事的是關于航天器結構振動與控制方面一些研究工作,所以還是著重從這個角度來談一談吧。應該說,我國近些年在這些領域的研究取得了很大的進步,但是還有很多相關的挑戰性的問題,比如大型航天器柔性結構振動對姿態運動、軌道穩定性等的影響,又比如說柔性結構振動與姿軌運動的協調控制器的設計與實現、連接鉸間隙帶來的非光滑系統動力學與控制問題,都需要深入的研究。
從航空領域來說,涉及大飛機的大展弦比機翼的顫振及其抑制也需要開展仔細地研究。此外,航空發動機轉子系統振動問題同樣是亟待解決的關鍵問題之一。
教學:“關鍵還是要培養學生的獨立科研能力和創新能力”
記:作為博士生導師,您最注重對學生哪些方面的培養,目前為止您培養過多少優秀的博士生,他們都在哪些領域為國家做著貢獻?
曹:就博士生培養而言,我認為最重要的還是要培養學生的獨立進行科研工作的能力,簡而言之,就是要著重培養學生的科研創新能力。也就是說,要在科研過程中,培養學生發現問題和解決問題的能力。當然,除了這些,還需要培養學生具備一些與科學研究相關的工作能力。比如說,從問題的提出到申請相應的項目,然后對這個項目進行相應的計劃和解決,最后寫出相應的科研報告等等,各個方面都需要培養。與此同時,導師還應當關注學生的修為和交流能力,比如說溝通與學術交流方面的能力培養、國際視野的培養等。
基于這些理由,我們會鼓勵學生參加相應的國際會議,并且也會派出學生進行聯合培養,同時我們因為自己組織過一些國際國內的學術會議,所以我們的學生在這個過程當中,也參與了這樣一個國際國內學術會議的組織安排等這樣一些工作。應該說,在博士生的培養方面,我們做的工作應該是比較全面的。
我在國外工作的時間比較長,2006年才回國,因此直到2006年我才開始帶自己的研究生。迄今為止,已有9人獲得了博士學位,他們分別在相關的科研院所和高等院校工作,如涉及航空航天的研究院所、南京理工大學、哈爾濱工程大學等單位。
至于說為國家做出了哪些重要貢獻,我想到現在還說不上。不過,從我了解到的情況來說,他們目前都已經在各自的工作崗位上發揮了一些積極的作用。
記:除了在哈工大從事教育工作,您還曾到香港、英國、澳大利亞等海內外進行訪問或教學,在這一過程您感覺和國外的教育方面有哪些差別?
曹:這個問題,我可以簡單地談一點自己的看法。1996年和1999年,我在香港理工大學的土木與結構工程系做了一些合作研究,2000―2006年在英國蘭開斯特大學物理系,也是做一些合作研究,后來去澳大利亞做了一個短期的訪問。通過在這些個國家和地區的合作研究,我本人也確實接觸到了一些新的東西,從而了解到國外教學與研究方式跟我們當然有一些區別。
我認為國外的教育跟我們最大的一個區別就是他們更注重啟發式的教學,并且更關注學生動手能力的培養,尤其是在研究成果的展示方面,外國的學生具有相當的優勢。因為他們從高中、大學、研究生到博士生都一直有相應的展示的機會,都要做相應的研究與交流,還要做相應的報告。所以國外學生在成果展示以及和外界的交流等方面,具有一定的優勢。但從另外一個角度來看,我們中國學生的基礎更好,更扎實,學的東西也更多一些。
因此,我們經常可以看到這樣一種情況,就是中國的學生大概在剛畢業的一兩年,如果要和國外的學生去競爭的話,那么在成果展示和交流能力方面可能會稍微差一些,但是一旦我們熟悉了國外學生的研究方法,應該說中國的學生還是很有優勢的。
目標:“教學與科研工作應當并舉,不可偏廢”
記:最后一個問題,就是說在未來您會偏重于教學還是研究?在您的研究領域還會做哪些努力?
關鍵詞:環形件,過程能力指數Cpk,過盈配合
中圖分類號:TH131文獻標識碼: A
Improvements of the aluminum annular rolling piece assembly process effect
Junxi Ma , Jianfeng Zhou
AVIC Hunan General Aviation Engine CO., LTD, Hunan, zhuzhou, 412002
Abstract Through elucidating the technology of annular rolling piece assembly and its deformation principle, we found several problems which should be responsible for the deformation of the annular rolling piece and the corresponding improvements were proposed. At last, the process capability index (Cp, Cpk) was used to evaluate the effectiveness after optimization, and the results indicated that the improvements we adopted were feasible, which provided a reliable guarantee for the production of annular rolling piece stable, controlled, efficient, and continue.
Keywords: Annular rolling piece; Process capability index; Interference fit
在機械制造中,尤其是航空類零部件中,環形件是最重要的安全部件之一。環形件的質量是影響整體裝配性能的重要因素[1]。但是因裝配引起的環形件變形是無法消除或根除的,只能通過有效控制環形件的關鍵尺寸,使其裝配工藝效果達到最優化[2]。本文以實際生產過程使用的鋁合金類典型環形件為例,通過對其變形原理的分析,采用合適的優化方法和控制措施,提高環形件的裝配工藝效果,為環形件的生產流程的穩定、可控、持續進行提供了保障。
環形件裝配工藝
1.1技術要求:
鋁合金環形件的主要成份(質量分數)是Mg1.0%、Si0.65%、Cu0.28%、Cr0.20%、鋁余量(鍛坯,牌號AMS 4127),主要控制的對象尺寸為:Φ368.707 mm -Φ368.782 mm (AVG) (-B-)(內孔)與Φ321.412 mm -Φ321.462 mm (AVG) (-D-)(外圓);硬度為95BIN最大。環形件的成品圖見圖1。
鍛造材料對環形件性能造成如下影響[3]:①材料易塑性變形,進而影響零件尺寸(影響較大);②材料較軟,裝配時易碰傷、劃傷;③材料受溫差影響大;④硅含量較高,加工時刀具磨損較嚴重,尤其是重復加工29個精密孔(裝配孔)時,孔徑尺寸一致性差;⑤組合工序時,零件表面不能損傷、有油污,必須佩戴干凈棉白紗手套進行裝配。
1.2裝配工藝分析
裝配工藝對環形件的變形影響較大:①環形件的裝配面在其側面,由于重心力作用,較難對孔軸心定位;②環形件襯套孔有特殊鍍層,不允許損壞 ;③裝配過程作用力易致零件變形;④特別是對29個精密孔進行裝配時,配合關系選用過盈配合,過盈度為0.01mm-0.0254mm。
1.2.1變形原理:
如圖2所示,裝配過程中產生的循環應力,最終分解為沿軸方向的兩個力和沿徑向的漲力,而這些力的最終作用結果是基準-B-和-D-的尺寸沿徑向方向的漲力,所以零件在裝配結束后,過一段時間應力釋放平衡后,-B-和-D-尺寸都有變大的趨勢。
1.2.2變形的問題分析:
通過上述裝配工藝和變形原理的分析可知,引起環形件變形的主要主要問題在于:①裝配過程的輔助力不可避免,否則裝配不到位,且因其更大的變形;②配合時過盈漲力不可避免,因為技術裝配要求是過盈配合;③材料容易產生塑性變形。但在整個裝配過程中,各種力的產生都是裝配過程不可缺少的,因此這些力在裝配過程中帶來的零件變形也是不可避免。但零件的變形量最大的部位尺寸發生在零件的兩端(-B-和-D-處),即所以-B-和-D-尺寸是關鍵尺寸,也是技術要求控制的關鍵尺寸,因此本文主要對尺寸Φ368.707 mm -Φ368.782 mm (AVG) (-B-)和Φ321.412 mm -Φ321.462 mm (AVG) (-D-)在進行了裝配工序后零件變形控制的研究。
優化/改進環形件變形的措施[4-5]
2.1工藝加工方法的優化:主要采用工藝補償法:預先補償零件的必然變形量,以控制零件變形后的尺寸,用試加工方法取得補償量值:①基于多次裝配試驗中收集的數據統計數據,裝配前與裝配后相比較尺寸-B-和-D-的實際尺寸都會變大0.01 mm~0.03 mm;②裝配前,采用工藝方法,對易變形的-B-和-D-尺寸,預先補償變形量0.01 mm~0.03 mm。具體措施:縮小-B-和-D-公差(根據需求),將-D-尺寸d(直徑) =321.462(0/-0.05) mm優化為d=321.432(0/-0.02) mm;-B-尺寸優化為d=368.71(+0.024/0) mm。
裝配方法的優化:
2.2.1裝配夾具的定制[6]:在滿足裝配要求的情況下,通過量身定制裝配襯套夾具(見圖3),可有效控制變形力,使零件的影響最小化、可控化,提高零件加工過程的有效性。(1)采用角向分度盤定位:由于零件有29孔/個,工作量比較大,采用角向分度定位裝置,既可節約零件方位的校正時間,也可快速找出裝配孔的位置;(2) 采用引導導向裝配襯套裝置:既可解決襯套和裝配件的正確裝配問題;也可防止襯套在過盈配合裝配過程中產生偏斜、擠壓配合面等現象;(3)采用限位裝置:對裝配襯套設置限位止動塊,并保持止動塊與襯套的理論位置保持0.02mm距離(防止止動塊與零件接觸),止動塊僅發揮止動效果。
2.2.2過盈度控制(提高過盈度的一致性)[7]:(1) 裝配孔分組:裝配前測量 29個裝配孔的實際尺寸(恒溫21℃),標記并記錄相應數據,分析數據并分組(以0.004 mm段為一組);(2)有效控制過盈量,使因過盈產生的漲力均勻一致、可控; (3) 裝配孔與襯套配對:根據29個孔的實際尺寸,選擇與裝配孔相對應的襯套,進行配對;(4)控制裝配孔的過盈量:保持實際過盈量為0.015 mm -0.02mm,且各孔間的過盈量要保持一致。
2.2.3速冷法[8]:
(1)根據熱脹冷縮原理,用液氮對29個裝配襯套進行快速降溫,使裝配襯套的裝配尺寸暫時縮小,通過物理方法縮小裝配過盈量,以避免襯套在安裝的過程中損傷配合面。(2)但在開始裝配時,裝配襯套表層會有一層冰(空氣中的水分遇冷凝結而成),必須盡量縮短零件取出到開始安裝的時間;(3)開始安裝前,要求快速清理干凈襯套過盈配合部位的薄冰,并迅速一次性把襯套安裝到位,然后停留3-5秒,但要避免重復性二次用力。
2.2.4采用對稱裝配法:先對裝配位置進行配對、分組,然后采取對稱裝配。這樣有利于裝配過程中零件變形力的均衡消除,同時使裝配的循環漲力、輔助力等對零件的影響也最小化。
3 裝配工藝效果的評估[9]:
過程能力指數是受控狀態下過程對加工精密度的保證能力,是用來衡量過程加工內在一致性的指標,是反映過程能力滿足產品設計質量要求的程度。常用指標為Cp和Cpk,Cp >1反映加工能力好, Cpk>1.33反映加工過程優,綜合應用這兩個指標是進行裝配工藝效果評估的科學方法之一。
通過對連續裝配了50個環形件的過程能力分析統計結果見表1。表1中-B-和-D-尺寸的過程能力分析結果表明,采取上述優化措施后,環形件的加工過程能力良好,狀態是穩定、可控、高效的。
4結語
為解決環形件在加工和組裝過程中易變形、不穩定、不可控等問題,本文深入探討了在裝配過程中引起環形件變形的問題,并有針對性的提出了相應的修改意見和措施,然后采用典型的案例進一步說明了我們提出的優化改進措施是可行的。為環形件生產流程的穩定、可控、高效和持續提供了可靠的保障。同時對航空工業制造領域中類似環形件等易變形部件的加工業有重要的借鑒意義和參考價值。
此外,在對工程技術要求越來越高的今天,我們工程技術人員更應當在技術層面上,用先進的工藝技術引領生產的發展,真正體現科技是第一生產力的真理。
參考文獻
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附錄(本文的圖片和數據)
圖1環形件成品圖
圖2環形件裝配過程中的受力示意圖(左)和簡圖(右)
關鍵詞:機械類 畢業設計 就業能力
中圖分類號:G6 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)12(b)-0-02
教育部關于進一步深化本科教學改革全面提高教學質量的若干意見指出:高度重視實踐環節,提高學生實踐能力。要大力加強實驗、實習、實踐和畢業設計(論文)等實踐教學環節,特別要加強專業實習和畢業實習等重要環節。列入教學計劃的各實踐教學環節累計學分(學時),人文社會科學類專業一般不應少于總學分(學時)的15%,理工農醫類專業一般不應少于總學分(學時)的25%。推進實驗內容和實驗模式改革和創新,培養學生的實踐動手能力、分析問題和解決問題能力。要加強產學研密切合作,拓寬大學生校外實踐渠道,與社會、行業以及企事業單位共同建設實習、實踐教學基地。要采取各種有力措施,確保學生專業實習和畢業實習的時間和質量,推進教育教學與生產勞動和社會實踐的緊密結合[1]。
1 機械類本科畢業設計中就業能力培養的重要性
實施高校青年教師深入企業行動計劃,本人有幸到某機械有限公司服務鍛煉,期間,為高校人才培養方案的的不斷完善,抓緊機會與人事資源部工作人員、新進大學生及技術人員座談,了解用人單位對大學生的要求,以及畢業生就業初期遇到的實際困難,調研高校辦學過程中存在的一些問題,為提高辦學質量提供一些建設性意見。其中之一就是加強對機械類本科畢業設計中就業能力的培養。
高等工程教育被譽為工程師的搖籃,高等工程教育是拓寬大學畢業生就業渠道有效措施,其中工程設計與生產實踐能力是機械工程師重要的基本工程素質。而實際上工科機械類各專業培養的本科畢業生的基本工程素質離企業生產一線的要求相距甚遠,目前工程教育的問題在于工程教育過于理論化,對學術問題過分關注,忽視對工程設計與生產實踐的培養。這在機械行業顯得尤為突出,當前我國高等工程教育中存在的“面向工程實際”不夠、實踐教學環節薄弱、人才培養目標定位不夠明確、培養口徑不適應實際需求、教學內容陳舊、教學方法不夠豐富和畢業生就業后適應期過長的問題越發凸顯[2]。
機械類畢業設計是對整個大學期間學習的一項綜合檢驗,是與其工作接軌的一個重要紐帶,也是本科培養計劃的重要組成計劃,是完成其專業基本訓練,其他教學環節無法代替的步驟,對于機械類學生來說,畢業設計是對所學知識的整體回顧消化并創新的過程,其難度較之其他專業更大,而且與其以后從事工作方向息息相關,因此必須加強機械類本科生畢業設計的科學管理,使其制度化,科學化,從而提高畢業設計的整體質量,更好地培養機械類本科生畢業的就業能力。
2 畢業設計和現代工程教育理念相
結合
現代工程教育理念是集構思、設計、實現和運作為一體的模式,以產品研發到運行的全周期為主線,讓學生以主動地聯系地實踐性地學習工程。從根本來說,工程意識的內涵包含創新意識、實踐意識、時代意識、經濟意識、社會意識、管理意識和道德意識等許多方面。工程意識是工程師最重要最基本的素質之一,也是當今高等工程教育的薄弱環節之一。現代高等工程教育必須注重加強學生工程意識的培養,使他們能獨立思考各種工程問題,抓住復雜多變的實際問題的主要矛盾,具備工程簡化能力,以合理經濟簡便的方式解決實際工程的能力及結合實踐自我學習自我完善的能力,培養他們成為合格的高級工程技術人才。
畢業設計可以強化工科學生的工程意識,培養其創新能力,將會對學生知識能力素質的協調發展起到促進作用。畢業設計是本科教學中的綜合性訓練環節,包括基礎理論和專業知識的掌握及應用、計算機應用、計算與繪圖、實驗儀器設備的操作、文獻檢索與外文翻譯、綜合分析與統籌規劃、語言表達及書寫、答辯口才與協同合作等方面。通過畢業設計可以培養自我獲取知識的能力、科研及工程設計的能力、分析問題解決問題的能力,提高學生工程意識、工程實踐、創新和圖形處理能力。
3 怎樣在機械類本科畢業設計中培養就業能力
3.1 提高指導教師的工程意識和能力
處于技術革新前沿的高等工程教育正面臨前所未有的機遇和挑戰,培養具有創新能力的人才是當今教育界共同的重要命題。因此工科院校在加強基礎教育的同時要更多地關注工程教育,而畢業設計在工科院校教育中占有重要的地位,因為畢業設計是培養人才能力的重要環節,可以強化工科學生的工程意識,將會對學生知識、能力、素質的協調發展起到積極的促進作用。
機械類學生的畢業設計需要在和指導教師一起共同完成,教師和學生是主導和主體的關系。對于指導教師而言,要出色地發揮主導作用,除了要有事業心和責任感以外,更重要的是指導教師必須不斷提高自身的素質和能力特別是專業設計方面的能力,所以要大力開展科學研究,加強產學研合作,提高畢業設計指導教師的工程意識和能力;對于沒有帶過畢業設計的青年教師,應該參加機械類畢業班的生產實習,到生產第一線去學習鍛煉,接觸工程實際,增加實踐知識;或者給有經驗的教師作畢業設計輔導教師,逐步了解畢業設計的要求和過程;有條件時應當參加團隊項目實踐工程設計,進一步提高其工程意識和能力[3]。
3.2 機械類畢業設計選題應具有先進性和實用性
在機械類畢業設計選題的過程中,應當力求選出的題目具有先進性和實用性,以利于全面培養學生,滿足機械類學生對現代工程設計的需求:根據機械類學生的專業和培養目標,盡可能多地選擇工程設計類題目;根據學生的分配去向,選擇一些與就業密切相關的題目,這樣可提高使學生盡早地開展自己未來從事的工作,縮短工作時的不適應期;拓寬選題渠道,積極地與科研單位、研究機構、企業集團、社會團體開展合作選題,豐富畢業設計題目,增加了題目的實用性;畢業設計領導小組對指導教師提出的畢業設計題目應當嚴格審查。
畢業設計選題所覆蓋的知識面要寬,畢業設計的選題是十分關鍵的,合適的選題對學生的綜合訓練有很大的幫助。避免畢業設計題目內容單一,涵蓋的知識面狹窄,設計簡單工作量不足。因此選題時要涉及較寬的知識面而且要有一定的深度,既要滿足教學要求,使學生能綜合運用所學的知識解決工程中碰到的實際問題,又要有一定的工程特點,能夠理論聯系實際。
3.3 從畢業設計質量保障體系各環節加強就業能力的培養
制定畢業設計質量保障體系,全面科學地從選題開題設計答辯各環節加強就業能力的培養,通過各環節質量的監控來提高本科生的就業能力。分析整個過程,選題:應將突出工程教育理念,要求畢業設計內容與工程實際更緊密的結合,使學生的工程意識、創新思維能力、工程實踐能力以及圖形處理能力得到全面的鍛煉和提高。開題過程:機械類學生更強調要闡明其研究的依據與意義、國內外同類研究的概況、課題研究的內容、研究的技術路線以及實施計劃等,審查小組通過審閱開題報告,聽取學生的開題答辯,對研究的內容方法等進行質疑,并提出建設性意見,進一步完善設計方案。設計過程:在畢業設計具體實施過程中,可以強化工科學生的工程意識,培養其創新能力,將會對學生知識能力素質的協調發展起到積極的促進作用。
通過畢業設計訓練環節,可綜合性考察基礎理論和專業知識的掌握及應用、計算機應用水平、計算與繪圖能力、實驗設備的操作、文獻檢索與外文翻譯、綜合分析能力、語言表達及文字處理能力等。通過畢業設計可以培養自我獲取知識的能力、工程設計的能力、分析問題解決問題的能力,提高學生工程意識、創新和圖新處理能力[4]。
答辯:答辯小組成員把論文中有闡述不清楚、不確切、不完善之處提出來,讓作者當場作出回答,從而就可以檢查出其對所論述的問題是否有充分的理解和真正運用。
對選題、開題、設計過程、結題監控很重要,能保證畢業設計的教育質量。 還需要通過畢業設計監控找出存在的問題,并提出改進措施,并且更要注重畢業設計過程加強就業能力的培養,才能構建出合理的畢業設計教育質量體系,才能培養學生成為符合需求的高素質應用型人才。
4 結語
工程學科本科教育的目的是培養具有扎實技術基礎、寬廣專業知識、綜合工程系統能力和良好團隊協作能力的工程師。畢業設計是一個在培養人才能力素質方面應該引起高度重視的重要環節,改變以往重理論輕實踐,重視個人能力而忽視團隊協作,重視專業知識而忽視創新能力培養的教育模式,它是目前國內進行工程類本科教育改革的方向。進一步深化進行工程教育改革,培養社會需求的現代化綜合性工程技術人才。
參考文獻
[1] 教育部關于進一步深化本科教學改革全面提高教學質量的若干意見[Z].教高〔2007〕2號,2007-02-17.
[2] 楊健.淺議機械專業的工程教育改革[J].成都理工大學學報,2006,14(3):110-112.