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應(yīng)用型機械類專業(yè)人才數(shù)字化設(shè)計制造能力培養(yǎng)體系的初探
1、數(shù)字化設(shè)計制造能力培養(yǎng)體系構(gòu)建
培養(yǎng)體系以機械產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計制造過程為導(dǎo)向，課程教學(xué)內(nèi)容改革為重點，分學(xué)期展開進行。從大一到大四整個過程中，與數(shù)字化設(shè)計制造相關(guān)的軟件學(xué)習(xí)循序漸進，從工程圖學(xué)能力培養(yǎng)、機械設(shè)計能力培養(yǎng)和機械加工工藝及夾具能力培養(yǎng)，到虛擬樣機及有限元分析和計算機輔助制造，每一過程都在強化軟件的應(yīng)用和能力的培養(yǎng)。
1.1 工程圖學(xué)能力培養(yǎng)工程圖學(xué)能力培養(yǎng)以畫法幾何和機械制圖為基礎(chǔ)，以三維建模為主線，培養(yǎng)學(xué)生的空間想象、看圖、讀圖、三維建模和工程圖制作能力等，將機械制圖經(jīng)典內(nèi)容與計算機輔助繪圖相結(jié)合，將計算機輔助設(shè)計軟件作為輔助空間思維的有效工具，幫助學(xué)生建立由空間到平面，從平面到空間的思維能力，具體結(jié)合齒輪泵測繪進行實施障。
教學(xué)中還引入三維設(shè)計軟件，如Pro/E，重點進行三維零件創(chuàng)建和裝配設(shè)計，讓學(xué)生能夠看得見自己的設(shè)計。在裝配設(shè)計中具體還可結(jié)合自底向上和自頂向下兩種設(shè)計方法，為后續(xù)的虛擬樣機及計算機輔助制造教學(xué)奠定基礎(chǔ)，不斷培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成嚴謹?shù)墓こ虉D制作習(xí)慣，能夠繪制出符合國家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的工程技術(shù)圖樣。
1.2 基于三維的機械設(shè)計綜合能力培養(yǎng)基于三維的機械設(shè)計綜合能力培養(yǎng)，主要以減速器設(shè)計為重點，在第七學(xué)期還會結(jié)合一個機械制造裝備的課程設(shè)計。設(shè)計題目下達以后，進行方案構(gòu)思、設(shè)計計算，初步建模直至最后完成設(shè)計。在整個設(shè)計過程中，從零件建模、部件裝配到整機的運動仿真，均以數(shù)字化、可視化的形式，更直觀和形象。
另外，三維設(shè)計軟件可以直接轉(zhuǎn)換生成二維的零件圖和裝配圖，并在AutoCAD、CAXA中進行適當(dāng)修改后，就是完成課程設(shè)計所要求的圖紙。這樣，學(xué)生對三維設(shè)計與二維工程圖之間關(guān)系的理解會得到進一步的加深。
1.3 基于三維的機械加工工藝及夾具設(shè)計基于三維的機械加工工藝及夾具設(shè)計能力培養(yǎng)包括兩個方面：一是零件的工藝過程卡和工序卡制作，二是某道工序的夾具設(shè)計�？ㄆ闹谱饕髮W(xué)生利用CAXA工藝圖表進行生成，便于修改和進一步完善;夾具的設(shè)計一般只設(shè)計某一道工序即可，一般為鉆夾具或者銑夾具，對于鉆夾具要設(shè)計鉆模板，對于銑夾具要有對刀裝置和定位裝置。
因零件的制造工藝和夾具設(shè)計對于學(xué)生來說是非常重要的，絕大多數(shù)課題都來自企業(yè)項目產(chǎn)品，從零件建模到工序夾具設(shè)計，都必須采用三維進行表達，夾具的運動形式還要進行仿真。有了三維圖之后再進行工程圖的制作就更方便和直觀。
1.4 虛擬樣機及有限元分析技術(shù)。
先期學(xué)生已進行了齒輪泵和減速器的三維設(shè)計，但絕大部分還只局限于靜態(tài)的三維建模和裝配的階段，重點要通過虛擬樣機分析產(chǎn)品的動態(tài)特性，基于ADAMS軟件對機構(gòu)進行運動學(xué)和動力學(xué)分析，以更直觀的形式理解機構(gòu)原理等知識，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情;基于ANSYS軟件對設(shè)計產(chǎn)品進行工程分析，得到重要零部件的應(yīng)力、應(yīng)變等物理量，在物理樣機制作之前進行檢查，以便提高實際樣機制作成功的概率。
1.5 計算機輔助制造廣義計算機輔助制造是利用計算機完成從毛坯到產(chǎn)品制造過程中的直接和間接的各種生產(chǎn)活動，包括工藝準(zhǔn)備、生產(chǎn)作業(yè)計劃、物流控制、質(zhì)量保證等。狹義計算機輔助制造是數(shù)控加工程序編制。對于復(fù)雜零件的加工，采用手工編程已經(jīng)無能為力，圖形交互式數(shù)控編程應(yīng)運而生，此項技術(shù)在企業(yè)里已被廣泛應(yīng)用。
從我院實際出發(fā)，二維或三維模型的構(gòu)建主要基于AutoCAD、Pro/E和UG NX，數(shù)控加工程序的生成主要基于MasterCAME 。
結(jié)合實際，把以前的數(shù)控機床課程設(shè)計改為數(shù)控實訓(xùn)，數(shù)控實訓(xùn)中要求學(xué)生編制中等復(fù)雜程度零件的數(shù)控加工工藝過程，NC代碼的輸人采用手工編寫和自動生成兩種方式，以宇龍仿真軟件為程序驗證平臺，給學(xué)生提供良好的情境教學(xué)環(huán)境，讓學(xué)生真正感受到數(shù)控機床進行加工制造的過程。
2、實踐與效果
利用課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計等，以機械產(chǎn)品的三維設(shè)計和制作為切人點來進行學(xué)生數(shù)字化設(shè)計制造能力培養(yǎng)。通過研究與實踐發(fā)現(xiàn)，該培養(yǎng)體系具有較好的效果，不但使學(xué)生在圖形表達和常規(guī)工程設(shè)計制造能力得到提高，其創(chuàng)新設(shè)計和工程實踐能力也得到培養(yǎng)和訓(xùn)練。
我校學(xué)生通過數(shù)字化設(shè)計制造能力的培養(yǎng)，獲得2010年度全國三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計大賽(簡稱3D大賽)安徽賽區(qū)特等獎兩項，一等獎一項，全國總決賽三等獎一項，2011年度全國3D大賽安徽賽區(qū)特等獎一項，一等獎一項，全國總決賽二等獎一項。與此同時，學(xué)院作為國家制造業(yè)信息化三維CAD教育培訓(xùn)基地，近三年培訓(xùn)學(xué)生達一千人。
3、結(jié)束語
經(jīng)實踐檢驗，該培養(yǎng)體系能調(diào)整并優(yōu)化專業(yè)課程間的不合理、跟不上時代需求的設(shè)置，能有效地解決學(xué)生對機械類相關(guān)課程內(nèi)容的理解和掌握，改善目前學(xué)生應(yīng)用數(shù)字化設(shè)計制造軟件能力差的現(xiàn)狀，有效地解決學(xué)校教學(xué)與企業(yè)需求之間的脫節(jié)現(xiàn)象，為學(xué)校培養(yǎng)應(yīng)用型本科專業(yè)人才提供保障。
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