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技工机械设计教程的优化
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在设计题目的选择方面,笔者的做法是结合不同工种专业的特点进行设计。如机械加工专业(包括数控加工),在实际加工生产过程中必须要对所加工的零件进行有效的定位与夹紧,经常会碰到通用夹具不能使用的情况,此时需要针对该零件设计专门的夹具设备,所以机械加工专业(包括数控加工)的学生可以根据先修课程的知识,融合机械加工工艺、夹具设计等课程,按照制定的夹具流程完成一副夹具的设计。因为与自己所学专业知识比较靠近,学生的学习兴趣变浓,容易上手,同时也是对所学工种专业能力的一种提升。其他专业同样如此,如模具加工专业和汽车专业的学生可以结合专业方向设计一副冷冲模或者注塑模,焊接专业学生可以设计一副焊接的辅具。总之,设计的题目要尽量跟学生所学专业比较贴近。
改革教学内容,降低理论知识掌握要求
减速器机械设计传统教学模式是要求学生根据一组数据(运输带的工作拉力和工作速度),运用先修课程如工程力学、机械原理、公差配合与技术测量、机械制图等知识,通过若干公式进行大量的计算、验证,最终获得减速器的各项数据。这个过程对于文化理论基础相对较薄弱的技工院校学生而言,有困难,而且枯燥乏味,常常被认为是翻手册、套公式,依葫芦画瓢,最终学生的设计作业千篇一律,只是机械、僵硬的模仿,失去了教学的本意。
针对这种情况,考虑到技工院校学生的文化理论基础及技工院校培养方向,可以适当调整机械设计课程设计教学目标,降低对设计过程的具体要求及简化推算过程,强调对设计流程的了解和熟悉。具体做法是:设计的流程方面,可以给学生一个比较详细的参考,要求学生按照固定的样式设计,但对于如查阅国标、选择标准件等实用技能则要求必须掌握;对涉及的先修课程中比较难而且在实际生产中不常用的部分只要求学生了解即可,如工程力学中的相关推算和计算、夹紧力计算、加工精度的分析和工艺尺寸链计算分析等;而对于如识读机械图样、结合专业制定部分或个别零件的加工工艺过程、计算机三维造型及二维绘图等这些实用型技术则重点巩固,真正切合技工院校的培养目标。
改革教学方法,采用三维技术进行教育与设计
传统机械课程设计教学模式是通过设计过程得到数据,用手工绘图的形式在图纸上以二维图形表达设计内容。由于学生空间想象能力不足和缺乏工程实践经验,很难全面想象出减速器的全部机构和结构,导致学生对自己设计的减速器似懂非懂,不能达到对先修课程的巩固作用。针对这个问题,笔者认为设计流程应该从三维入手,借助三维造型软件的实体造型功能,把比较抽象枯燥的二维设计绘图改成直观可见的三维实体造型,以弥补学生空间想象力的不足。
同时,为了增强学生在设计过程中对机械部件的感性认识,可以先进行零部件拆绘、三维建模及模拟装配的实验。学生在使用三维造型软件设计时,可以利用软件强大的参数化功能和装配功能,完成各零件的设计和装配。由于学生缺乏实际经验,往往要对某些结构不够合理的地方进行多次修改,采用三维造型软件只需修改零件的某个参数的数值即可完成整体修改。采用三维设计,整个设计过程符合学生的认知规律,有助于学生更加深入地理解设计的内涵,并且能够使学生直观地看到自己的设计成果,增强成就感。完成三维设计后,利用三维造型软件的工程图模块,可以方便地将实体零件模型或装配模型转换为二维工程图,最终完成课程设计所要求的图样,提高学生的机械制图的识图能力,加深学生对三维设计与二维工程图之间关系的理解。
引入三维造型软件对课程教学也起到了帮助作用,使得教师教授课程的过程变得简捷、直观。在课程设计开始之前,学生往往不知道如何下手,教师需要向学生介绍设计的流程及要点。传统教学依靠书本及挂图,配以设计好的PPT课件来进行讲解,但这些都是固定的图片,不能更改,达不到随机应变的效果。而采用三维造型软件来教学,可以对零件直接进行三维建模,并用建造好的虚拟模型进行教学,能够随机应变、按需造型以及修改模型,提高了课堂教学质量。在教学中采用三维造型软件教学,使用三维造型对设计的各个零件进行装配,能使学生看到每个零件的设计过程和绘图细节,加深对知识的理解。目前企业中使用的三维造型软件种类比较多,如Pro/Engineer、solidworks、UG、Mastercam、CAXA等。
可以根据各个学校、工种专业的不同以及学生之前所学习的软件种类选择不同的造型软件,这样可以使学生得到更多的实践训练,巩固软件使用和识图的学习效果。
结论
机械设计课程设计是对先修课程进行巩固的途径。传统的机械设计课程设计教学对专业的针对性不强,尤其是在实用技术的巩固方面效果不明显。这与以培养高技能人才为主的技工院校的教学目的不符,这也是设计教学改革最关键的原因。在机械设计课程设计教学改革中,通过对设计内容和设计模式的改革,使得设计教学让学生在设计过程中更好地巩固已学知识,真正达到提高学生对所学知识综合运用能力的效果。
