數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造環(huán)境下課程體系設(shè)置與應(yīng)用型人才培養(yǎng)的探索實(shí)踐

1、<p>　　數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造環(huán)境下課程體系設(shè)置與應(yīng)用型人才培養(yǎng)的探索實(shí)踐</p><p>　　摘要將數(shù)字化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)技術(shù)涉及的各項(xiàng)單元技術(shù)，與機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃中的相關(guān)課程進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，并以新產(chǎn)品的數(shù)字化開(kāi)發(fā)為主線(xiàn)，強(qiáng)化綜合性實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，建立適宜于在數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造環(huán)境下新的培養(yǎng)模式。 </p><p>　　關(guān)鍵詞數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造 課程體系 人才培養(yǎng) </p&

2、gt;<p>　　1 數(shù)字化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)技術(shù)已成為現(xiàn)代制造業(yè)不可缺少的技術(shù)手段 </p><p>　　制造業(yè)是一個(gè)國(guó)家的支柱產(chǎn)業(yè)，制造業(yè)的發(fā)展水平直接反映出國(guó)家經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展水平。以信息技術(shù)為主導(dǎo)的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，推動(dòng)了制造業(yè)和數(shù)字化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)技術(shù)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(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程采取串行設(shè)計(jì)模式，從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、樣機(jī)試制到經(jīng)過(guò)

3、改進(jìn)再投產(chǎn)，導(dǎo)致新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的周期較長(zhǎng)，缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。而現(xiàn)代制造業(yè)則借助數(shù)字化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了從設(shè)計(jì)、制造全過(guò)程的并行設(shè)計(jì)模式，盡可能采用數(shù)字化三維數(shù)據(jù)模型取代原來(lái)的物理原型，從而縮短新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，加快上市速度。 </p><p>　　2 傳統(tǒng)教學(xué)模式與相關(guān)課程體系亟待改革 </p><p>　　目前許多高校機(jī)械工程學(xué)科在數(shù)字化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)系列技術(shù)方面存在較多問(wèn)題，主要表現(xiàn)在：原有的傳統(tǒng)教

4、學(xué)模式是以常規(guī)機(jī)械設(shè)計(jì)制造流程為主線(xiàn)，課程體系的設(shè)置重理論輕實(shí)踐，各單元技術(shù)之間存在很大的脫節(jié)與重復(fù)現(xiàn)象，沒(méi)有形成完整的課程體系。 </p><p>　　數(shù)字化設(shè)計(jì)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(shù)為核心的數(shù)字化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)模式，這便要求機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)、課程體系設(shè)置與之相適應(yīng)。在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，提出將原有課程體系調(diào)整為：“以綜合素質(zhì)培養(yǎng)為核心、創(chuàng)新教育為主線(xiàn)、以數(shù)字化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)技術(shù)為手段、

5、拓寬基礎(chǔ)、加強(qiáng)工程實(shí)踐能力培養(yǎng)”。 </p><p>　　3 數(shù)字化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)技術(shù)涉及的主要內(nèi)容 </p><p>　　數(shù)字化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)技術(shù)集成了現(xiàn)代設(shè)計(jì)制造過(guò)程中的相關(guān)先進(jìn)技術(shù)，可分為：數(shù)字化設(shè)計(jì)、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(shù)如圖1所示。 </p><p>　　圖1數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)相關(guān)單元技術(shù) </p><p>　　上述

6、各項(xiàng)單元技術(shù)貫穿于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、分析、制造、使用等全過(guò)程，是一項(xiàng)多學(xué)科的綜合技術(shù)。以三維CAD/CAE/CAM為核心的數(shù)字化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)技術(shù)已成為新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)不可缺少的現(xiàn)代技術(shù)手段。 </p><p>　　4 數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造環(huán)境下課程體系的設(shè)置 </p><p>　　機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)屬于工程應(yīng)用型專(zhuān)業(yè)，人才類(lèi)型分成應(yīng)用研究型和技術(shù)應(yīng)用型。技術(shù)應(yīng)用型人才主要是應(yīng)用知識(shí)而非科學(xué)發(fā)現(xiàn)，其知識(shí)結(jié)

7、構(gòu)應(yīng)圍繞現(xiàn)代制造業(yè)的實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)置，拓展基礎(chǔ)、注重實(shí)踐。在對(duì)重慶市眾多制造類(lèi)企業(yè)（國(guó)營(yíng)、民營(yíng)；大、中、小型）進(jìn)行廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上（涉及汽車(chē)整車(chē)制造廠(chǎng)、汽車(chē)零部件公司、摩托車(chē)制造企業(yè)、裝備制造業(yè)），并參照全國(guó)其他高等院校本專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)計(jì)劃，結(jié)合我校的實(shí)際情況，本專(zhuān)業(yè)方向人才培養(yǎng)目標(biāo)為高素質(zhì)應(yīng)用型高級(jí)專(zhuān)門(mén)人才。 </p><p>　　4.1 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)課程體系 </p><p>

8、;　　機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)課程體系的設(shè)置，應(yīng)該建立在“機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)基礎(chǔ)”、“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”以及“機(jī)電系統(tǒng)集成技術(shù)”三大平臺(tái)之上，并以數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)為特色、注重培養(yǎng)學(xué)生技術(shù)應(yīng)用能力，強(qiáng)化綜合實(shí)踐與工程訓(xùn)練。機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化課程體系框圖如圖2所示。 </p><p>　　圖2機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化課程體系框圖 </p><p>　　整個(gè)課程體系由理論教學(xué)、實(shí)踐環(huán)節(jié)以及課外社

9、會(huì)活動(dòng)實(shí)踐等三大部分構(gòu)成，其中理論教學(xué)按課程的性質(zhì)可分為：公共基礎(chǔ)課、學(xué)科基礎(chǔ)課、專(zhuān)業(yè)主干課以及專(zhuān)業(yè)方向選修課等四大類(lèi)（圖2中只列出少部分課程）。 </p><p>　　4.2 體現(xiàn)數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù)特色的實(shí)踐性環(huán)節(jié) </p><p>　　從課程體系中可以看出，綜合實(shí)踐性環(huán)節(jié)在整個(gè)課程體系中占有十分重要的地位，圖3為實(shí)踐性環(huán)節(jié)所涉及的主要內(nèi)容，從中可以看出，數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù)在整個(gè)實(shí)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(jí)開(kāi)設(shè)的“工程圖學(xué)課程實(shí)踐”、“計(jì)算機(jī)輔助繪圖（二維）”實(shí)訓(xùn)中，要求學(xué)生用AutoCAD軟件完成減速器的測(cè)繪，使學(xué)生得到最基本的數(shù)字化設(shè)計(jì)基本訓(xùn)練；在“金工實(shí)習(xí)”環(huán)節(jié)，除進(jìn)行車(chē)、銑、磨、鉗工以及鑄造、焊接等常規(guī)的加工方式外，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)數(shù)控機(jī)床、加工中心、線(xiàn)切割機(jī)床等設(shè)備所采用的數(shù)字化制造方式給傳統(tǒng)制造業(yè)所帶來(lái)的巨大變革。 </p>

11、<p>　　在大二年級(jí)開(kāi)設(shè)的“三維CAD應(yīng)用實(shí)訓(xùn)”綜合實(shí)踐是數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù)最核心、最基礎(chǔ)的組成部分，通過(guò)高端三維CAD\CAE\CAM一體化軟件——UG NX5的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)掌握實(shí)體建模、曲面設(shè)計(jì)、鈑金設(shè)計(jì)、裝配、工程圖等模塊，為后續(xù)環(huán)節(jié)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)；在“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，除完成以齒輪減速器為主體的一般機(jī)械傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)過(guò)程外，同時(shí)要求學(xué)生必須完成該減速器的三維建模、虛擬裝配及簡(jiǎn)單的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析；在“電子

12、工藝實(shí)習(xí)”中，除完成收音機(jī)的裝配調(diào)試以外，同時(shí)要求學(xué)生用“protel電路圖繪制軟件”完成收音機(jī)的整張電路圖。 </p><p>　　圖3集中性專(zhuān)業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié) </p><p>　　在大三年級(jí)開(kāi)設(shè)的“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)”中，除常規(guī)內(nèi)容以外，同時(shí)要求學(xué)生采用CAPP軟件完成該零件的計(jì)算機(jī)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(shè)計(jì)；在“計(jì)算機(jī)輔助

13、制造實(shí)訓(xùn)”綜合實(shí)踐環(huán)節(jié)中，要求學(xué)生掌握數(shù)控自動(dòng)編程的原理、方法，并熟練運(yùn)用UG NX5軟件中的CAM模塊，完成一個(gè)中等復(fù)雜程度帶異形曲面零件的數(shù)控銑削自動(dòng)編程，并實(shí)際加工操作。在“計(jì)算機(jī)輔助工程分析”綜合實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)中，要求學(xué)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(duì)虛擬機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析。 </p><p>　　在大四年級(jí)開(kāi)設(shè)的“逆向工程綜合實(shí)訓(xùn)”，與其它實(shí)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(shè)計(jì)到效果圖、油泥造型到三坐標(biāo)掃描、點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理到曲面設(shè)計(jì)及實(shí)體建模、快速原型制造，通過(guò)該實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，強(qiáng)化學(xué)生在數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造環(huán)境下進(jìn)行新產(chǎn)品快速開(kāi)發(fā)的實(shí)施流程。在“產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理綜合實(shí)訓(xùn)”實(shí)踐環(huán)節(jié)中，要求學(xué)生掌握數(shù)字化管理技術(shù)所涉及的領(lǐng)域，并熟練使用國(guó)產(chǎn)CAXA V5 PDM軟件的使用方法。在整個(gè)課程體系中，依據(jù)不同的專(zhuān)業(yè)方向特點(diǎn)設(shè)置了相應(yīng)的“專(zhuān)業(yè)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)”。諸如在模具設(shè)計(jì)與制造方向，其專(zhuān)業(yè)實(shí)訓(xùn)環(huán)

15、節(jié)則是“注塑模具CAD/CAE/CAM”綜合實(shí)訓(xùn)，主要學(xué)習(xí)UG NX5軟件中的MoldWizard注塑模具設(shè)計(jì)模塊以及的Moldflow流動(dòng)分析模塊的使用；在畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，若畢業(yè)設(shè)計(jì)題目為工程設(shè)計(jì)類(lèi)型，則要求學(xué)生必須完成一定工作量的三維設(shè)計(jì)。 </p><p>　　5 近三年應(yīng)用型人才培養(yǎng)的探索實(shí)踐 </p><p>　　近三年來(lái)，機(jī)械工程學(xué)院在重視理論教學(xué)的同時(shí)強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)節(jié)對(duì)學(xué)生能力的培

16、養(yǎng)，學(xué)生的綜合素質(zhì)得到顯著提高。并積極組織學(xué)生參加全國(guó)及重慶市的各種學(xué)科競(jìng)賽，如：在第二屆全國(guó)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽中獲得三等獎(jiǎng)一項(xiàng)、第三屆全國(guó)大學(xué)生先進(jìn)成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽榮獲四個(gè)單項(xiàng)二等獎(jiǎng)、第一屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽重慶賽區(qū)三等獎(jiǎng)二項(xiàng)、2009年度全國(guó)三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽（簡(jiǎn)稱(chēng)3D大賽）重慶賽區(qū)二等獎(jiǎng)兩項(xiàng)等較好成績(jī)。與此同時(shí)，學(xué)院作為國(guó)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(dá)五百人。 </p>

17、;<p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]曹建樹(shù).應(yīng)用型本科“CAD/CAM”課程的教學(xué)改革與實(shí)踐.實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2010.5. </p><p>　　[2]劉炎,羅學(xué)科.機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)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(jī)械制造專(zhuān)業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)方案的改革與實(shí)踐.南京工程學(xué)院學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版）,2007.9. </p><p>　　[4]王全先,張玉華.機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)人才三維數(shù)字化設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)的研究.安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版）,2007.5. </p><p>　　[5]劉迎春,寧立偉,鄧奕等.應(yīng)用型本科機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)課程體系的研究[J].湖南工程學(xué)院學(xué)報(bào),2004.3. </p