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應用型機械類專業(yè)人才數(shù)字化設計制造能力培養(yǎng)體系的初探
1、數(shù)字化設計制造能力培養(yǎng)體系構(gòu)建
培養(yǎng)體系以機械產(chǎn)品數(shù)字化設計制造過程為導向，課程教學內(nèi)容改革為重點，分學期展開進行。從大一到大四整個過程中，與數(shù)字化設計制造相關(guān)的軟件學習循序漸進，從工程圖學能力培養(yǎng)、機械設計能力培養(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用和能力的培養(yǎng)。
1.1 工程圖學能力培養(yǎng)工程圖學能力培養(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，將計算機輔助設計軟件作為輔助空間思維的有效工具，幫助學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。
教學中還引入三維設計軟件，如Pro/E，重點進行三維零件創(chuàng)建和裝配設計，讓學生能夠看得見自己的設計。在裝配設計中具體還可結(jié)合自底向上和自頂向下兩種設計方法，為后續(xù)的虛擬樣機及計算機輔助制造教學奠定基礎(chǔ)，不斷培養(yǎng)學生養(yǎng)成嚴謹?shù)墓こ虉D制作習慣，能夠繪制出符合國家標準及行業(yè)標準的工程技術(shù)圖樣。
1.2 基于三維的機械設計綜合能力培養(yǎng)基于三維的機械設計綜合能力培養(yǎng)，主要以減速器設計為重點，在第七學期還會結(jié)合一個機械制造裝備的課程設計。設計題目下達以后，進行方案構(gòu)思、設計計算，初步建模直至最后完成設計。在整個設計過程中，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中進行適當修改后，就是完成課程設計所要求的圖紙。這樣，學生對三維設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計基于三維的機械加工工藝及夾具設計能力培養(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計�？ㄆ闹谱饕髮W生利用CAXA工藝圖表進行生成，便于修改和進一步完善;夾具的設計一般只設計某一道工序即可，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計對于學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)。
先期學生已進行了齒輪泵和減速器的三維設計，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)進行運動學和動力學分析，以更直觀的形式理解機構(gòu)原理等知識，激發(fā)學生的學習熱情;基于ANSYS軟件對設計產(chǎn)品進行工程分析，得到重要零部件的應力、應變等物理量，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)控編程應運而生，此項技術(shù)在企業(yè)里已被廣泛應用。
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)控機床課程設計改為數(shù)控實訓，數(shù)控實訓中要求學生編制中等復雜程度零件的數(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，給學生提供良好的情境教學環(huán)境，讓學生真正感受到數(shù)控機床進行加工制造的過程。
2、實踐與效果
利用課程設計、畢業(yè)設計等，以機械產(chǎn)品的三維設計和制作為切人點來進行學生數(shù)字化設計制造能力培養(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，不但使學生在圖形表達和常規(guī)工程設計制造能力得到提高，其創(chuàng)新設計和工程實踐能力也得到培養(yǎng)和訓練。
我校學生通過數(shù)字化設計制造能力的培養(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，學院作為國家制造業(yè)信息化三維CAD教育培訓基地，近三年培訓學生達一千人。
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置，能有效地解決學生對機械類相關(guān)課程內(nèi)容的理解和掌握，改善目前學生應用數(shù)字化設計制造軟件能力差的現(xiàn)狀，有效地解決學校教學與企業(yè)需求之間的脫節(jié)現(xiàn)象，為學校培養(yǎng)應用型本科專業(yè)人才提供保障。
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