數(shù)字化設計與制造環(huán)境下課程體系設置與應用型人才培養(yǎng)的探索實踐

1、<p>　　數(shù)字化設計與制造環(huán)境下課程體系設置與應用型人才培養(yǎng)的探索實踐</p><p>　　摘要將數(shù)字化產品開發(fā)技術涉及的各項單元技術，與機械設計制造及其自動化專業(yè)培養(yǎng)計劃中的相關課程進行有機的結合，并以新產品的數(shù)字化開發(fā)為主線，強化綜合性實訓環(huán)節(jié)，建立適宜于在數(shù)字化設計與制造環(huán)境下新的培養(yǎng)模式。 </p><p>　　關鍵詞數(shù)字化設計與制造 課程體系 人才培養(yǎng) </p&

2、gt;<p>　　1 數(shù)字化產品開發(fā)技術已成為現(xiàn)代制造業(yè)不可缺少的技術手段 </p><p>　　制造業(yè)是一個國家的支柱產業(yè)，制造業(yè)的發(fā)展水平直接反映出國家經濟和科技的發(fā)展水平。以信息技術為主導的現(xiàn)代科學技術的迅速發(fā)展，推動了制造業(yè)和數(shù)字化產品開發(fā)技術的快速發(fā)展，使傳統(tǒng)的制造業(yè)面臨巨大挑戰(zhàn)。 </p><p>　　傳統(tǒng)的產品開發(fā)過程采取串行設計模式，從產品設計、樣機試制到經過

3、改進再投產，導致新產品開發(fā)的周期較長，缺乏市場競爭力。而現(xiàn)代制造業(yè)則借助數(shù)字化產品開發(fā)技術實現(xiàn)了從設計、制造全過程的并行設計模式，盡可能采用數(shù)字化三維數(shù)據(jù)模型取代原來的物理原型，從而縮短新產品開發(fā)周期，加快上市速度。 </p><p>　　2 傳統(tǒng)教學模式與相關課程體系亟待改革 </p><p>　　目前許多高校機械工程學科在數(shù)字化產品開發(fā)系列技術方面存在較多問題，主要表現(xiàn)在：原有的傳統(tǒng)教

4、學模式是以常規(guī)機械設計制造流程為主線，課程體系的設置重理論輕實踐，各單元技術之間存在很大的脫節(jié)與重復現(xiàn)象，沒有形成完整的課程體系。 </p><p>　　數(shù)字化設計與制造環(huán)境下的現(xiàn)代制造業(yè)，正逐步普及以三維CAD技術為核心的數(shù)字化產品開發(fā)模式，這便要求機械類專業(yè)的人才培養(yǎng)目標、課程體系設置與之相適應。在充分調研的基礎上，提出將原有課程體系調整為：“以綜合素質培養(yǎng)為核心、創(chuàng)新教育為主線、以數(shù)字化產品開發(fā)技術為手段、

5、拓寬基礎、加強工程實踐能力培養(yǎng)”。 </p><p>　　3 數(shù)字化產品開發(fā)技術涉及的主要內容 </p><p>　　數(shù)字化產品開發(fā)技術集成了現(xiàn)代設計制造過程中的相關先進技術，可分為：數(shù)字化設計、數(shù)字化制造、數(shù)字化管理等三大模塊，各模塊涉及的單元技術如圖1所示。 </p><p>　　圖1數(shù)字化設計技術相關單元技術 </p><p>　　上述

6、各項單元技術貫穿于產品設計、分析、制造、使用等全過程，是一項多學科的綜合技術。以三維CAD/CAE/CAM為核心的數(shù)字化產品開發(fā)技術已成為新產品開發(fā)不可缺少的現(xiàn)代技術手段。 </p><p>　　4 數(shù)字化設計與制造環(huán)境下課程體系的設置 </p><p>　　機械設計制造及其自動化專業(yè)屬于工程應用型專業(yè)，人才類型分成應用研究型和技術應用型。技術應用型人才主要是應用知識而非科學發(fā)現(xiàn)，其知識結

7、構應圍繞現(xiàn)代制造業(yè)的實際需要進行設置，拓展基礎、注重實踐。在對重慶市眾多制造類企業(yè)（國營、民營；大、中、小型）進行廣泛調研的基礎上（涉及汽車整車制造廠、汽車零部件公司、摩托車制造企業(yè)、裝備制造業(yè)），并參照全國其他高等院校本專業(yè)的培養(yǎng)計劃，結合我校的實際情況，本專業(yè)方向人才培養(yǎng)目標為高素質應用型高級專門人才。 </p><p>　　4.1 機械設計制造及其自動化專業(yè)課程體系 </p><p>

8、;　　機械設計制造及其自動化專業(yè)課程體系的設置，應該建立在“機械設計技術基礎”、“機械制造技術基礎”以及“機電系統(tǒng)集成技術”三大平臺之上，并以數(shù)字化設計制造技術為特色、注重培養(yǎng)學生技術應用能力，強化綜合實踐與工程訓練。機械設計制造及其自動化課程體系框圖如圖2所示。 </p><p>　　圖2機械設計制造及其自動化課程體系框圖 </p><p>　　整個課程體系由理論教學、實踐環(huán)節(jié)以及課外社

9、會活動實踐等三大部分構成，其中理論教學按課程的性質可分為：公共基礎課、學科基礎課、專業(yè)主干課以及專業(yè)方向選修課等四大類（圖2中只列出少部分課程）。 </p><p>　　4.2 體現(xiàn)數(shù)字化設計與制造技術特色的實踐性環(huán)節(jié) </p><p>　　從課程體系中可以看出，綜合實踐性環(huán)節(jié)在整個課程體系中占有十分重要的地位，圖3為實踐性環(huán)節(jié)所涉及的主要內容，從中可以看出，數(shù)字化設計與制造技術在整個實踐

10、環(huán)節(jié)中占有突出顯要的位置，并且四年不間斷。 </p><p>　　在大一年級開設的“工程圖學課程實踐”、“計算機輔助繪圖（二維）”實訓中，要求學生用AutoCAD軟件完成減速器的測繪，使學生得到最基本的數(shù)字化設計基本訓練；在“金工實習”環(huán)節(jié)，除進行車、銑、磨、鉗工以及鑄造、焊接等常規(guī)的加工方式外，重點強調數(shù)控機床、加工中心、線切割機床等設備所采用的數(shù)字化制造方式給傳統(tǒng)制造業(yè)所帶來的巨大變革。 </p>

11、<p>　　在大二年級開設的“三維CAD應用實訓”綜合實踐是數(shù)字化設計與制造技術最核心、最基礎的組成部分，通過高端三維CAD\CAE\CAM一體化軟件——UG NX5的學習，學生應掌握實體建模、曲面設計、鈑金設計、裝配、工程圖等模塊，為后續(xù)環(huán)節(jié)打下堅實基礎；在“機械設計基礎”課程設計環(huán)節(jié)中，除完成以齒輪減速器為主體的一般機械傳動裝置的設計過程外，同時要求學生必須完成該減速器的三維建模、虛擬裝配及簡單的機構運動分析；在“電子

12、工藝實習”中，除完成收音機的裝配調試以外，同時要求學生用“protel電路圖繪制軟件”完成收音機的整張電路圖。 </p><p>　　圖3集中性專業(yè)實踐環(huán)節(jié) </p><p>　　在大三年級開設的“機械制造技術基礎課程設計”中，除常規(guī)內容以外，同時要求學生采用CAPP軟件完成該零件的計算機輔助工藝規(guī)程編制，并且用三維CAD軟件采取自頂向下的裝配建模方法完成整套夾具的三維設計；在“計算機輔助

13、制造實訓”綜合實踐環(huán)節(jié)中，要求學生掌握數(shù)控自動編程的原理、方法，并熟練運用UG NX5軟件中的CAM模塊，完成一個中等復雜程度帶異形曲面零件的數(shù)控銑削自動編程，并實際加工操作。在“計算機輔助工程分析”綜合實訓環(huán)節(jié)中，要求學生掌握有限元分析的基本原理、方法，并基本掌握利用ADAMS軟件對虛擬機械系統(tǒng)進行靜力學、運動學和動力學分析。 </p><p>　　在大四年級開設的“逆向工程綜合實訓”，與其它實踐環(huán)節(jié)相比較，所

14、涉及的范圍及綜合性則顯得更加突出，從概念設計到效果圖、油泥造型到三坐標掃描、點云數(shù)據(jù)處理到曲面設計及實體建模、快速原型制造，通過該實訓環(huán)節(jié)，強化學生在數(shù)字化設計與制造環(huán)境下進行新產品快速開發(fā)的實施流程。在“產品數(shù)據(jù)管理綜合實訓”實踐環(huán)節(jié)中，要求學生掌握數(shù)字化管理技術所涉及的領域，并熟練使用國產CAXA V5 PDM軟件的使用方法。在整個課程體系中，依據(jù)不同的專業(yè)方向特點設置了相應的“專業(yè)實訓環(huán)節(jié)”。諸如在模具設計與制造方向，其專業(yè)實訓環(huán)

15、節(jié)則是“注塑模具CAD/CAE/CAM”綜合實訓，主要學習UG NX5軟件中的MoldWizard注塑模具設計模塊以及的Moldflow流動分析模塊的使用；在畢業(yè)設計環(huán)節(jié)，若畢業(yè)設計題目為工程設計類型，則要求學生必須完成一定工作量的三維設計。 </p><p>　　5 近三年應用型人才培養(yǎng)的探索實踐 </p><p>　　近三年來，機械工程學院在重視理論教學的同時強化實踐環(huán)節(jié)對學生能力的培

16、養(yǎng)，學生的綜合素質得到顯著提高。并積極組織學生參加全國及重慶市的各種學科競賽，如：在第二屆全國機械創(chuàng)新設計大賽中獲得三等獎一項、第三屆全國大學生先進成圖技術與產品信息建模創(chuàng)新大賽榮獲四個單項二等獎、第一屆全國大學生工程訓練綜合能力競賽重慶賽區(qū)三等獎二項、2009年度全國三維數(shù)字化創(chuàng)新設計大賽（簡稱3D大賽）重慶賽區(qū)二等獎兩項等較好成績。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，近三年培訓學生達五百人。 </p>

17、;<p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1]曹建樹.應用型本科“CAD/CAM”課程的教學改革與實踐.實驗室研究與探索,2010.5. </p><p>　　[2]劉炎,羅學科.機械設計制造及其自動化專業(yè)本科教育多層次人才培養(yǎng)模式探索[J].煤炭高等教育,2008.1. </p><p>　　[3]熊志卿.

18、機械制造專業(yè)應用型人才培養(yǎng)方案的改革與實踐.南京工程學院學報（社會科學版）,2007.9. </p><p>　　[4]王全先,張玉華.機械類專業(yè)人才三維數(shù)字化設計能力培養(yǎng)的研究.安徽工業(yè)大學學報（社會科學版）,2007.5. </p><p>　　[5]劉迎春,寧立偉,鄧奕等.應用型本科機械設計制造及其自動化專業(yè)人才培養(yǎng)課程體系的研究[J].湖南工程學院學報,2004.3. </p