時間：2022-07-17 12:56:59
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇機械零件論文，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
1.1學(xué)生對課程設(shè)計的重要性認(rèn)識不足
一直以來中國傳統(tǒng)的教育體制，使教師和學(xué)生都特別重視書面應(yīng)試能力而較忽視“實踐”這一重要環(huán)節(jié)。因此，學(xué)生普遍認(rèn)為課程設(shè)計只是輔的作業(yè)，是機械地套用經(jīng)驗公式，查手冊，計算必要的數(shù)據(jù)，畫出圖而已。其實，課程設(shè)計是將所學(xué)理論知識與實踐相結(jié)合地極好機會，也是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維能力和想象力等良好素質(zhì)的必要過程，但由于學(xué)生存在上述想法，這兩項目標(biāo)很難達到。
1.2結(jié)構(gòu)設(shè)計中的不合理問題
從現(xiàn)場工作的學(xué)生反饋信息得知，設(shè)計中的結(jié)構(gòu)設(shè)計比設(shè)計計算更為重要。合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計，對實際生產(chǎn)會產(chǎn)生嚴(yán)格的影響。由于學(xué)生實踐經(jīng)驗和感性知識的缺乏，從而，在學(xué)習(xí)過程中不能運用已有理論知識透徹地分析和理解某種結(jié)構(gòu)的功用，以至在設(shè)計圖紙中出現(xiàn)不恰當(dāng)甚至錯誤的結(jié)構(gòu)。
1.3圖紙的規(guī)范化問題
圖紙是課程設(shè)計的最終反映，本應(yīng)很清晰地表達出全部零件的裝配關(guān)系、總體輪廓尺寸、各零部件的具體結(jié)構(gòu)。但是在學(xué)生的圖紙中，卻不能完整、確切地表達出上述要求。例如，學(xué)生總裝圖中對軸和孔間的配合尺寸及公差不加標(biāo)注，對加工表面粗糙度標(biāo)注不全或不當(dāng)?shù)榷喾N問題，反映出學(xué)生對圖紙的規(guī)范缺乏全面認(rèn)識和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。
1.4設(shè)計說明書編寫中出現(xiàn)的問題
設(shè)計說明書的編寫，可以培養(yǎng)學(xué)生撰寫技術(shù)文件的實際能力。它應(yīng)全面包括課程設(shè)計總體方案、設(shè)計結(jié)果、結(jié)構(gòu)設(shè)計依據(jù)以及維護、安裝等內(nèi)容，使讀者在結(jié)合圖紙的條件下，從說明書中能夠完全了解所設(shè)計產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、特性及科學(xué)依據(jù)。但有些學(xué)生卻片面地認(rèn)為，設(shè)計說明書的內(nèi)容只是各零部件有關(guān)尺寸及數(shù)據(jù)的計算過程和結(jié)果，而對圖紙中零部件結(jié)構(gòu)的設(shè)計依據(jù)不加任何說明，說明書便成了各類計算題的匯集。
2對改進《機械零件》課程設(shè)計的建議
2.1提高學(xué)生對課程設(shè)計重要性的認(rèn)識
學(xué)生對課程設(shè)計的重視程度，直接影響著設(shè)計效果。因此，提高學(xué)生對設(shè)計重要性的認(rèn)識，應(yīng)作為搞好設(shè)計的首要條件。將本思想貫穿于《零件》課程教學(xué)的始終。在基礎(chǔ)理論教學(xué)中，可列舉部分內(nèi)容在實際生產(chǎn)中應(yīng)用的反例，來強調(diào)設(shè)計的重要性。比如，講授某種傳動裝置的設(shè)計時，可通過分析實際生產(chǎn)中由于某部分結(jié)構(gòu)設(shè)計的不合理或錯誤，甚至由于某一參數(shù)選擇不當(dāng)而造成的不良后果，加強學(xué)生對設(shè)計重要性的認(rèn)識。加強實踐認(rèn)識。在教學(xué)中，可安排適當(dāng)?shù)恼n時，帶學(xué)生去現(xiàn)場參觀，針對同一部件不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計而獲得相異的生產(chǎn)效率進行分析，使學(xué)生在實踐的過程中領(lǐng)悟到設(shè)計的重要性。
2.2課程設(shè)計與教學(xué)內(nèi)容及實踐性環(huán)節(jié)的有機結(jié)合
針對學(xué)生實踐經(jīng)驗和感性知識貧乏，動手能力差等特點，在教學(xué)過程中，應(yīng)適當(dāng)減少課堂授課學(xué)時而增加見習(xí)課時。即在課程標(biāo)準(zhǔn)授課的過程中，根據(jù)不同教學(xué)內(nèi)容，安排針對性較強的短期見習(xí)，其目的在于為課程設(shè)計積累一定的感性素材和設(shè)計要素。在見習(xí)中，教師對有關(guān)設(shè)計內(nèi)容要加以講解，分析關(guān)鍵及難點，使學(xué)生加深對書本知識的理解。例如在“軸”一章授課結(jié)束后，可安排一次實訓(xùn)，教師可針對往屆學(xué)生在設(shè)計中存在的問題進行指導(dǎo)，從軸的加工工序至裝配工序，針對選材、結(jié)構(gòu)設(shè)計、圖紙的規(guī)范化等實際問題進行分析。把實際中軸的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計要素;生產(chǎn)中用于加工的圖紙應(yīng)如何正確、全面地反映所設(shè)計零部件的結(jié)構(gòu)、尺寸及技術(shù)要求總結(jié)出來。這樣，既解決了課堂上難以理解的實際問題，又培養(yǎng)了學(xué)生觀察問題、分析問題及獨立思考的能力，充分調(diào)動了學(xué)生的主觀能動性和積極性。
2.3做好課程設(shè)計的準(zhǔn)備工作
課程設(shè)計前的準(zhǔn)備工作是提高設(shè)計質(zhì)量的必要條件。為此，設(shè)計前，指導(dǎo)教師可針對設(shè)計課題，做好兩項準(zhǔn)備工作:①參觀有關(guān)設(shè)計內(nèi)容。針對設(shè)計課題，帶領(lǐng)學(xué)生參觀現(xiàn)場，加強學(xué)生對實物的直觀認(rèn)識，在具體感性認(rèn)識的基礎(chǔ)上進行設(shè)計，對學(xué)生和教師均有“事半功倍”之效果。②突破設(shè)計難點。對書本上較難理解的關(guān)鍵和難點內(nèi)容，進行實地測繪。比如，在設(shè)計1臺減速器之前，帶學(xué)生去工廠對減速器進行折裝，同時，對其中某些關(guān)鍵或較難的零部件結(jié)構(gòu)進行測繪，是獲得具體的設(shè)計要素的有效之法。
2.4加強金工實習(xí)對課程設(shè)計的輔助作用
金工實習(xí)是機械專業(yè)類學(xué)生在學(xué)習(xí)《零件》課之前對機械的加工原理，生產(chǎn)工序，裝配過程及工藝處理方法等進行的一次全面性認(rèn)識實習(xí)。為了使學(xué)生在學(xué)習(xí)《零件》課前對各種機械及零件具備初步的感性認(rèn)識，在金工實習(xí)過程中教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生有計劃、有目的的掌握有關(guān)《零件》及其課程設(shè)計的基本知識。如可安排學(xué)生畫出齒輪輪廓示意圖，觀察齒輪與軸的裝配關(guān)系及熱處理工藝方法，使學(xué)生對齒輪及軸等零部件具備初步的感性認(rèn)識。實習(xí)結(jié)束后，學(xué)生將上述內(nèi)容及測繪圖以實習(xí)報告的形式寫出出。
3結(jié)語
[關(guān)鍵詞]NX（UG） 機制本科 教學(xué)改革
[作者簡介]孫芹（1979- ），女，山東威海人，山東英才學(xué)院機械學(xué)院，講師，碩士，研究方向為機械制造、數(shù)控加工。（山東 濟南 250104）
[中圖分類號]G712 [文獻標(biāo)識碼]A [文章編號]1004-3985（2013）29
當(dāng)今社會機械制造業(yè)的發(fā)展壯大，得益于日趨激烈的市場競爭。面對機遇與挑戰(zhàn)，制造業(yè)只有不斷吸收機械、電子、信息及現(xiàn)代企業(yè)管理等多方面的成果，并應(yīng)用于產(chǎn)品生命周期的全過程，才能不斷推出新品，富有競爭力。集成化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、虛擬化以及智能化是使傳統(tǒng)制造系統(tǒng)成為信息時代、知識經(jīng)濟時代的先進制造系統(tǒng)的最主要內(nèi)容。目前，在眾多企業(yè)中廣泛應(yīng)用的CAD/CAM技術(shù)是現(xiàn)代先進的計算機技術(shù)成功滲入傳統(tǒng)制造業(yè)的結(jié)果。
為使學(xué)生進入企業(yè)后，能夠熟練掌握一門CAD/CAM軟件，盡快適應(yīng)自己的工作崗位，山東英才學(xué)院結(jié)合機制專業(yè)的自身特點，選擇NX（UG）作為CAD/CAM教學(xué)軟件。通過到兄弟院校走訪調(diào)研發(fā)現(xiàn)，在教學(xué)過程中，CAD/CAM單獨作為一門課程一般開設(shè)在第六學(xué)期或第七學(xué)期，雖然該課程設(shè)置的目的是為了起到連接作用，為后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計和學(xué)生就業(yè)提供好的繪圖工具。但作為一門課程，學(xué)生學(xué)完后，很難做到融會貫通，沒有達到預(yù)期的教學(xué)效果。為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，讓枯燥的機械課程變得簡單易懂，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，增強各門課程之間的聯(lián)系。在機制本科的教學(xué)過程中，嘗試運用NX的CAD/CAM一體化功能來輔助教學(xué)，實踐表明，這對學(xué)生理解和掌握專業(yè)課程有很大的幫助。
一、NX軟件在“機械制圖”課程中的應(yīng)用——NX 三維造型模塊
“機械制圖”是工科重要的主干專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程，在機械工程科學(xué)人才培養(yǎng)體系中占有重要地位。該課程以形體構(gòu)造和圖形表達為核心，以形象思維為主線，培養(yǎng)學(xué)生空間想象能力、形象思維能力、圖形表達能力和創(chuàng)新構(gòu)形能力等工程科學(xué)的基本素質(zhì)，并為進一步學(xué)習(xí)機械設(shè)計類、機械制造類和工程實踐類后續(xù)課程提供必備的制圖基礎(chǔ)知識與基本技能。
在制圖的教學(xué)過程中，仍以講授為主，部分教學(xué)環(huán)節(jié)借助模型和掛圖等輔助工具，學(xué)生往往是被動學(xué)習(xí)，建立空間思維相對困難，學(xué)生普遍反映課程太難學(xué)，從而對課程產(chǎn)生了厭倦，降低了學(xué)習(xí)積極性。到了高年級，進入專業(yè)課程學(xué)習(xí)、課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計階段，學(xué)生反而不會畫圖了。畢業(yè)后，進入社會，就業(yè)將更加困難。因此，嘗試將NX軟件引入“機械制圖”課程教學(xué)環(huán)節(jié)。建立機械制圖虛擬模型庫，讓學(xué)生有整體的概念，通過旋轉(zhuǎn)、剖切三維圖形，可以對三維模型進行動態(tài)仿真，讓學(xué)生理解模型各個方向的形狀，增加圖形的直觀性，搭建投影和三維實體之間的橋梁，這樣再來學(xué)習(xí)制圖的投影原理及其他表達方式，將變得非常輕松。同時，NX為參數(shù)化建模，方便對模型進行修改，可以根據(jù)教學(xué)大綱的變化，及時修改模型。可將模型庫上傳到網(wǎng)絡(luò)課程中，學(xué)生自主學(xué)習(xí)，大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定了堅實的基礎(chǔ)。
二、在“數(shù)控機床編程”課程中的應(yīng)用——NX加工模塊
“數(shù)控機床編程”課程是機械制造本科專業(yè)重要的專業(yè)課程。大部分院校數(shù)控機床編程主要以手工編程為主，講授數(shù)控車床編程和數(shù)控銑床（加工中心）編程。為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，手工編程的內(nèi)容也會借助NX軟件，講授自動編程應(yīng)如何實現(xiàn)。如在車削的教學(xué)過程中，相應(yīng)會講解軸類零件、螺紋類零件、綜合實例等自動編程過程，通過手工程序和自動生成程序的對比，學(xué)生對編程有更深刻的理解，更喜歡數(shù)控編程課程，為機床實訓(xùn)打下基礎(chǔ)。
手工編程雖然有不少優(yōu)點，如方便快捷，可以省略很多走空刀的地方，能最大地優(yōu)化加工路徑等。但手工編程無法編制復(fù)雜工件，如非常規(guī)曲面的程序編制，同時手工編程對編程人員有較高的要求，一個點計算錯誤，將會造成嚴(yán)重的后果。當(dāng)手工編程無法完成或是編程比較困難的零件，可以通過自動編程完成，NX軟件有強大的數(shù)控加工CAM模塊，包括平面銑削、型腔銑削和深度銑削、固定軸曲面輪廓銑削、多軸銑削和孔加工等，基本可以加工任意復(fù)雜的曲面。NX數(shù)控加工的一般流程為零件3D建模—指定工藝方案—進入CAM環(huán)境—創(chuàng)建程序節(jié)點、創(chuàng)建刀具節(jié)點、創(chuàng)建幾何節(jié)點、創(chuàng)建加工方法節(jié)點—設(shè)定參數(shù)—生成刀軌并驗證—機床后置處理—數(shù)控程序（NC代碼）。
三、在“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程中的應(yīng)用——NX仿真、裝配和工程圖模塊
“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程主要包括機械原理和機械零件設(shè)計兩部分，以機械原理部分學(xué)習(xí)過程中的四連桿機構(gòu)為例，在學(xué)習(xí)四連桿機構(gòu)時，如果僅僅通過理論講解，學(xué)生對四連桿的運動特性理解的不夠充分，可以利用NX運動仿真模塊，首先通過三維建模，虛擬裝配，設(shè)定連桿，設(shè)定驅(qū)動，完成平面四連桿機構(gòu)的三維動畫運動仿模擬。
機械設(shè)計基礎(chǔ)課程學(xué)完后，要進行課程設(shè)計。以減速器課程設(shè)計為例，學(xué)生要完成減速器裝配圖及零件圖的繪制。給定參數(shù)后，如果學(xué)生憑空想象，采用二維軟件即使完成了減速器的裝配圖，并拆畫零件圖，也不知道所繪制的減速器各零件間是否會產(chǎn)生干涉，能否保證加工后的零件能夠安裝。因此，可以利用NX的裝配模塊，將所設(shè)計的減速器零部件進行裝配，通過仿真建模，查看各個零部件之間是否存在干涉，為后續(xù)加工的零件的順利裝配打下基礎(chǔ)。并且，NX軟件可以將三維模型轉(zhuǎn)換為二維工程圖形。如果零部件模型尺寸進行了修改，裝配圖形也會自動做相應(yīng)的修改。
四、在本科畢業(yè)（論文）設(shè)計中的應(yīng)用——NX 綜合運用
畢業(yè)（論文）設(shè)計是每個本科生畢業(yè)前要完成的最重要的一項任務(wù)。機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的本科畢業(yè)生主要從事的工作崗位為：數(shù)控機床操作崗位（數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控線切割機床的機床操作工），數(shù)控工藝技術(shù)崗位（數(shù)控加工工藝設(shè)計師、數(shù)控工藝文件管理員、數(shù)控程序編寫技術(shù)員、電腦繪圖員等），普通機電設(shè)備設(shè)計師助理等技術(shù)工作崗位，這些崗位的共同特點是動起手來能干活，拿起電腦可設(shè)計。因此，畢業(yè)設(shè)計對他們來說尤其重要，畢業(yè)論好了，進入企業(yè)后，就能更快適應(yīng)工作崗位。
在教學(xué)過程中，為實現(xiàn)應(yīng)用型本科的人才培養(yǎng)目標(biāo)，減少理論型、研究型論文，要求畢業(yè)論文題目需“來自企業(yè)”，即學(xué)生的畢業(yè)論文內(nèi)容既要包含設(shè)計又要包含制造，而且學(xué)生必須在數(shù)控機床上至少加工出畢業(yè)論文中的一個中等復(fù)雜的零件，若能借助NX軟件，自動生成數(shù)控加工程序，并對刀路和程序進行優(yōu)化，會起到事半功倍的效果。通過畢業(yè)設(shè)計，讓學(xué)生掌握機械零件從設(shè)計到制造的全過程，為工作后以最短的時間適應(yīng)企業(yè)要求奠定基礎(chǔ)。
五、在機制專業(yè)各種大賽中的應(yīng)用――NX 提升
雖然將NX軟件融入多門專業(yè)課程的教學(xué)過程，使學(xué)生學(xué)習(xí)積極性大大提高了，教學(xué)效果明顯，但由于課時的限制， NX軟件強大的功能模塊，教學(xué)過程不可能面面俱到，很多模塊不能深入講解，一般是按照一定的講課模式完成教學(xué)任務(wù)。
教學(xué)過程中理論講解的思路和方法肯定與實際工作有一定的差距。針對學(xué)生的不同要求，鼓勵學(xué)生參加競賽來提高自己的能力。主要組織學(xué)生參加山東省數(shù)控大賽、山東省機電產(chǎn)品設(shè)計大賽和全國3D大賽等。在每項技能競賽中，都要求學(xué)生完成真實的產(chǎn)品，大賽的環(huán)境更接近于真實的工作環(huán)境，通過參加不同類型的大賽，學(xué)生會對NX軟件更加的熟悉，對自己感興趣的模塊有更深刻的了解。同時，大賽能拓寬學(xué)生的視野，提高團隊合作精神，提升自身的設(shè)計、制造和創(chuàng)新能力，拓寬將來的就業(yè)范圍，提高了就業(yè)機會。教師通過指導(dǎo)大賽，與學(xué)生進行溝通，更了解學(xué)生的想法。通過參加大賽，與其他院校進行交流，相互借鑒，獲得更多的信息，把握更新的教學(xué)理念，并不斷滲透到自己的教學(xué)過程中，使教學(xué)更貼近實際，使本來枯燥的課堂變得更加生動。技能大賽可以讓學(xué)生認(rèn)識到學(xué)習(xí)中的不足，明確自己的學(xué)習(xí)方向。
把NX（UG）軟件應(yīng)用于機制本科“機械制圖”“數(shù)控機床編程”“機械設(shè)計基礎(chǔ)”等課程中，使學(xué)生感覺枯燥、難懂專業(yè)課程變得生動、易懂、易學(xué)，學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力得到了提升，學(xué)習(xí)積極性得到了提高，同時，在本科畢業(yè)（論文）設(shè)計和各種大賽中，充分合理地選用NX軟件的相應(yīng)模塊，滿足了不同層次、不同要求的學(xué)習(xí)需求，教師更容易了解學(xué)生，可使教學(xué)更能滿足學(xué)生的需求，更能貼近社會實踐的要求。學(xué)生上學(xué)期間打下的堅實基礎(chǔ)，也為今后的就業(yè)奠定了堅實的基礎(chǔ)。
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關(guān)鍵詞：機械，公差原則，獨立原則
1 前言
我們知道，機械零件具有各種不同的功能要求，公差原則就是基于零件功能要求來確定的，要根據(jù)不同的功能要求來采取不同的公差原則，以保證機械產(chǎn)品質(zhì)量，這對于生產(chǎn)正常運行、提高勞動效率、提高經(jīng)濟效益都具有舉足輕重的現(xiàn)實意義。。下面，本文就對《公差原則》的應(yīng)用進行相關(guān)分析。
2 獨立原則
獨立原則是指圖樣上給定的各個尺寸、形狀和位置要求都是各自獨立、彼此無關(guān)的，分別滿足各自的要求。獨立原則是尺寸公差和形位公差互相關(guān)系遵循的基本原則，采用獨立原則時，無需標(biāo)注任何符號。
圖1為獨立原則的應(yīng)用示例，圖示光軸的軸徑實際尺寸應(yīng)該在15~14.973mm之間，其間的任何尺寸均為合格，而軸線的直線度誤差均不允許大于0.015mm。
在圖2中，套筒孔徑的實際尺寸受所控制，軸線與端面A的垂直度誤差受0.04mm控制。可見，在圖1和圖2中，形位公差和尺寸公差彼此無關(guān)，各自獨立。
3 相關(guān)要求
相關(guān)要求是指圖樣上給定的尺寸公差與形位公差相互有關(guān)的設(shè)計要求，相關(guān)要求主要有包容要求、最大實體要求以及最小實體要求。有配合或裝配性質(zhì)要求時，需要尺寸公差補償給形位公差，但有時后者反過來補償給尺寸公差（可逆要求）。
3.1 包容要求(ER)
包容要求表示在給定的長度上被測實際要素處處不得超越最大實體邊界的一種要求。包容要求只適用于單一尺寸要素的尺寸公差與形位公差之間的關(guān)系。采用包容要求的尺寸要素，在其尺寸極限偏差或公差代號后要加注符號E，其體外作用尺寸不得超出最大實體尺寸，且其局部實際尺寸不得超出最小實體尺寸（此即泰勒原則）。
圖3(a)中，軸后加注符號E表示遵守包容要求；在圖3(b)中，當(dāng)軸局部實際尺寸處處均為最大實體尺寸時，不允許圓柱的軸線有形狀誤差，而應(yīng)該具有理想形狀；在圖3(c)中，被測要素偏離最大實體尺寸，其直徑等于，則允許軸線有形狀誤差；在圖3(d)中，當(dāng)軸尺寸處于最小實體尺寸14.982mm時，允許軸線的直線度誤差值為0.018mm。
3.2 最大實體要求(MMR)
最大實體要求是被測要素的輪廓處處不超越最大實體實效邊界的一種要求。當(dāng)實際尺寸偏離最大實體尺寸時，允許其中心要素的形位誤差值超出其給出的公差值，此時應(yīng)在圖樣上標(biāo)注符號M；當(dāng)其中心要素的形位誤差小于給出的形位公差，又允許其實際尺寸超出最大實體尺寸時，可將可逆要求應(yīng)用于最大實體要求。此時應(yīng)在其形位公差框格中最大實體要求的符號M后面標(biāo)注符號R。采用最大實體要求時，形位公差的補償值取決于實際尺寸對其最大實體尺寸的偏離程度。因此，即便是規(guī)格相同的一批零件，各個零件上相對應(yīng)的要素所能得到的形位公差補償值也可能是各不相同的。
圖4中，軸線直線度公差0.1mm是在軸的尺寸為最大實體尺寸20mm時給定的。當(dāng)軸的實際尺寸等于最大實體尺寸20mm時，其軸線直線度誤差不能超過0.1mm，如圖4(b)所示。當(dāng)軸的實際尺寸偏離最大實體尺寸20mm時，允許其軸線的直線度誤差增大，軸的實際尺寸偏離其最大實體尺寸多少就允許其軸線的直線度誤差增大多少。。例如，當(dāng)軸的實際尺寸為da=19.985時，則允許其軸線的直線度誤差增大到0.1+(20-19.97)，即0.13mm；軸的實際尺寸等于最小實體尺寸時，其軸線的直線度誤差的增大值達到最大，0.1+(20-19.7)，即0.4mm。
3.3 最小實體要求(LMR）
最小實體要求是指被測要素的實際輪廓應(yīng)該遵守其最小實體實效邊界，當(dāng)其實際尺寸偏離最小實體尺寸時，允許其形位誤差值超出最小實體狀態(tài)下給出的公差值的一種要求。此時應(yīng)用符號L在圖樣上形位公差值之后注出，最小實體要求適用于中心要素，主要用于需保證零件的強度和壁厚的場合。當(dāng)其中心要素的形位誤差小于給出的形位公差，又允許其實際尺寸超出最小實體尺寸時，可將可逆要求應(yīng)用于最小實體要求。此時應(yīng)同時在其形位公差框格中最小實體要求的符號L后標(biāo)注符號R。
在圖5(a)中，孔的中心線對基準(zhǔn)的位置度公差采用最小實體要求。圖5(b)所示中孔處于最小實體狀態(tài)時，其中心線對基準(zhǔn)A的位置度公差為0.4mm。當(dāng)孔的實際尺寸為時，允許其中心線的位置度誤差增大到0.4+（8.25-8.15），即0.5mm。被測要素處于最大實體尺寸時，其中心線的位置度誤差的增大值達到最大0.4+（8.25-8.0），即0.65mm。。
4 結(jié)語
不同的公差原則滿足不同的功能要求，在具體的設(shè)計應(yīng)用中，選取哪一種公差原則要視具體情況來定，正確的選用相應(yīng)的公差原則對于提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本，意義重大。因此，作為設(shè)計者必須要深刻理解不同公差原則的含義并能夠運用靈活，以取得最佳工藝性及經(jīng)濟效益。
參考文獻：
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關(guān)鍵詞：課程設(shè)計；創(chuàng)新能力；培養(yǎng)
“工程材料與熱加工基礎(chǔ)”課程的主要內(nèi)容包括工程材料學(xué)、鑄造、鍛壓、焊接等。按照教學(xué)大綱要求，該課程的教學(xué)強調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)知識的“綜合性”、“自主性”和“實踐性”。由于機械零件中所用材料及其成形工藝的選擇是一個復(fù)雜的問題，材料和毛坯成形工藝的選擇合理與否直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量、壽命和生產(chǎn)成本。為了提高學(xué)生的工程實踐能力、逐步培養(yǎng)學(xué)生的工程意識，在學(xué)習(xí)該課程后進行為期一周的課程設(shè)計。其主要目的是：通過課程設(shè)計的實踐，使學(xué)生在理論課程中所學(xué)各部分知識融會貫通的基礎(chǔ)上，能夠在統(tǒng)籌考慮材料及成形工藝選擇的問題上理清思路、掌握基本原則和方法，提高綜合運用所學(xué)知識的能力；使學(xué)生初步達到在一般機械設(shè)計中，能合理地選擇材料和毛坯制造方法，并能合理地安排熱處理工藝及零件制造工藝流程，從而在處理工程技術(shù)問題上逐步建立起“工程思維方式”；理論與實踐相結(jié)合，提高學(xué)生的實驗技能，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力。
一、學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，有利于充分調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性
“工程材料與熱加工基礎(chǔ)”是一門研究工程材料及熱加工工藝的實踐性很強的綜合性課程。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和時代的進步，現(xiàn)代教育的目標(biāo)已從知識儲備性發(fā)展為智力開發(fā)性，學(xué)生的學(xué)習(xí)是要從根本上接受新知識，提高其智能水平和培養(yǎng)綜合解決問題的能力。單就知識的獲取本身來說，除了教師的傳授之外，還必須具備自己獲取知識的能力。因此，教師在教學(xué)過程中，應(yīng)著重培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，掌握如何獲取新知識的方式方法。依據(jù)教學(xué)進程安排，本課程設(shè)計是學(xué)生在大學(xué)期間最早接觸到的設(shè)計類型教學(xué)環(huán)節(jié)。課程設(shè)計的任務(wù)是在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)、自主設(shè)計、最終完成整個零件的選材及熱加工工藝設(shè)計。
為了充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、積極性和創(chuàng)造性，在進行課程設(shè)計選題時，通常都是根據(jù)每個同學(xué)自身的特點和興趣愛好，讓他們選擇感興趣的題目進行設(shè)計，而不是一味進行強迫式學(xué)習(xí)，完成所謂的設(shè)計任務(wù)。創(chuàng)新與興趣是兩位一體的，如果學(xué)生對所選的設(shè)計題目不感興趣，學(xué)習(xí)沒有動力，就談不上會有所創(chuàng)新。我校機械廠生產(chǎn)的小型高速臺鉆，應(yīng)用前景廣闊，同學(xué)們普遍興趣很大。該產(chǎn)品涉及的零部件有60余個，選用其中的幾個典型零件讓同學(xué)進行設(shè)計，有工作臺、立柱、主軸箱、主軸和罩殼等，這些看似簡單的零件，要使選材和工藝設(shè)計合理，做到滿足使用性、工藝性和經(jīng)濟性三原則，決非易事，需要付出大量的勞動，這其中既涉及各種材料的合理選擇，也涉及到各種熱加工工藝方案的制訂，需要查閱大量的文獻資料、小組反復(fù)討論，甚至還要深入工廠生產(chǎn)第一線進行調(diào)查研究，才能最后得到滿意的結(jié)果。這種教學(xué)方式極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的求知欲和探索意識，全面培養(yǎng)學(xué)生的各方面能力，包括與人交往能力等書本上學(xué)不到的知識，對學(xué)生今后走上工作崗位大有好處。
依據(jù)課程性質(zhì)，基于對學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)，在課程設(shè)計中，始終強調(diào)以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)的思想，因材施教。指導(dǎo)教師的作用一是如何使同學(xué)在設(shè)計過程中能盡快進入角色，消除設(shè)計開始時無從下手的畏懼感，在對學(xué)生嚴(yán)格要求的前提下，盡量放手讓學(xué)生獨立設(shè)計，使學(xué)生真正成為訓(xùn)練的主體。二是通過檢查與答疑，以便及時發(fā)現(xiàn)問題，進行現(xiàn)場指導(dǎo)，從而實現(xiàn)課程設(shè)計教學(xué)以教師為中心到以學(xué)生為中心的轉(zhuǎn)變。教師在指導(dǎo)過程中，要注意啟發(fā)、因勢利導(dǎo)，通過設(shè)計訓(xùn)練進一步激發(fā)學(xué)生的求知欲和創(chuàng)造力。由于在設(shè)計初期，學(xué)生基本上無工程設(shè)計經(jīng)驗，對各種熱加工工藝細(xì)節(jié)和零件的詳細(xì)結(jié)構(gòu)等不夠熟悉，此時，教師應(yīng)鼓勵學(xué)生大膽進行設(shè)計，拿出不同的工藝設(shè)計方案，此舉既能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造思維，又能鍛煉學(xué)生的設(shè)計能力。實踐證明，教師的悉心指導(dǎo)，有助于使傳統(tǒng)的模仿型設(shè)計訓(xùn)練轉(zhuǎn)變?yōu)樗伎夹驮O(shè)計訓(xùn)練。不少同學(xué)在課程設(shè)計的體會中都提到，通過課程設(shè)計的實踐，使他們進一步認(rèn)識到工程材料及熱加工工藝在實際生產(chǎn)中的重要作用，課程設(shè)計的訓(xùn)練使他們理清了思路，把握了重點和難點，對課程的教學(xué)主線掌握得非常好。
二、小組討論，有利于培養(yǎng)學(xué)生相互協(xié)作的團隊精神
在科學(xué)技術(shù)高度發(fā)達的今天，人們比以往任何時候都更加注重相互之間的合作，更加注重團隊精神。畢竟個人的力量是有限的，在一個相互融洽的研究小組中學(xué)習(xí)和工作，有利于相互之間的取長補短，有利于活躍思維，激發(fā)設(shè)計靈感，創(chuàng)新能力在課程設(shè)計過程中得到鍛煉和提高。與其他設(shè)計類課程一樣，本課程設(shè)計也提供了一個相互合作的平臺。課程設(shè)計的主要內(nèi)容包括機械零件結(jié)構(gòu)分析、受力狀況、工作環(huán)境和生產(chǎn)批量等，以此來決定材料選用、成形工藝方法選擇及其經(jīng)濟指標(biāo)確定等諸方面。考慮到機械零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料選用、成形工藝、經(jīng)濟性等諸多因素之間既相互關(guān)聯(lián)、又相互影響，甚至相互依賴，并且這些因素還并不都是協(xié)調(diào)統(tǒng)一的，有時甚至互為矛盾。因此，有必要在弄清它們之間的相互作用及其相對重要性基礎(chǔ)上，通過初步的工藝方案設(shè)計，再進行綜合分析比較，一般要經(jīng)過多次循環(huán)，反復(fù)進行，才能最后得到結(jié)果。鑒于課程設(shè)計具有一定的綜合性，通過課程設(shè)計，能鞏固、加深和擴展有關(guān)機械零件選材及熱加工工藝設(shè)計方面的知識，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的設(shè)計思想，提高分析和解決工程實際問題的能力，對學(xué)生的學(xué)習(xí)能力是一次較為全面的訓(xùn)練，并對后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(論文)教學(xué)以及今后走上工作崗位都具有重要作用。
正是由于機械零件選材及毛坯成形工藝選擇的復(fù)雜性，使得課程設(shè)計不但有利于學(xué)生獨立分析問題和解決問題能力的培養(yǎng)，而且有利于思維的群體性培養(yǎng)，即思考問題時，善于向別人學(xué)習(xí)，取別人之長的思維習(xí)慣。培養(yǎng)思維群體性較好的辦法之一是組織討論。通過討論，讓各種不同的見解展開爭辯，最后在相互補充之中統(tǒng)一。例如，承壓油缸(主體)零件的毛坯成形工藝選擇，依據(jù)零件的使用要求和技術(shù)條件、生產(chǎn)批量等，可以有以下幾種生產(chǎn)工藝方案可供選擇：(1)圓鋼切削加工；(2)鑄造毛坯：(3)模鍛毛坯；(4)胎模鍛毛坯：(5)焊接結(jié)構(gòu)毛坯等。通過綜合分析比較，從生產(chǎn)批量、生產(chǎn)可行性及經(jīng)濟性考慮，得出以模鍛毛坯的生產(chǎn)方案較為合理，但若有合適的無縫鋼管，也可采用焊接結(jié)構(gòu)。很明顯，如果沒有相互之間的團結(jié)合作，集思廣益，將很難在較短的時間內(nèi)獲得合理、經(jīng)濟、實用的工藝設(shè)計方案，因為成形工藝選擇過程中既需要對所學(xué)知識進行高度概括和綜合，又涉及到對有效知識的如何提取等能
力問題。
三、查閱技術(shù)文獻，編寫設(shè)計說明書，有利于培養(yǎng)學(xué)生的工程意識
當(dāng)今時代，創(chuàng)新教育對培養(yǎng)高素質(zhì)人才來說是一個永恒的主題，大學(xué)教育應(yīng)有一定的系統(tǒng)性、科學(xué)性和先進性。依據(jù)高等教育的功能和目標(biāo)，重要的是使學(xué)生掌握某種專門知識和謀生技能，使學(xué)生能從根本上適應(yīng)社會環(huán)境的變化，提高迎接挑戰(zhàn)的生存能力和自我發(fā)展能力。課程設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)把理論與實踐有機地結(jié)合起來，在一定程度上加強了對學(xué)生工程意識的培養(yǎng)。由于培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力不是一朝一夕的事，有一個逐步漸進的過程，在該過程中應(yīng)該從多角度和全方位來考慮。通過課程設(shè)計，可最大限度地啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題，讓學(xué)生在課程設(shè)計中通過查閱教材及相關(guān)參考書，找到所需要的文獻資料，并從中受到某種新的啟發(fā)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的好奇心，發(fā)展學(xué)生的辨證思維能力和邏輯推理能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計能力。
在課程設(shè)計過程中，對學(xué)生的整體知識水平提出了較高要求。工藝設(shè)計初步完成后，只有通過優(yōu)化組合，適時調(diào)整結(jié)構(gòu)設(shè)計和工藝參數(shù)，以獲得更加接近實際需要的設(shè)計方案。因為要生產(chǎn)某一種產(chǎn)品可選的材料可能有多種，如何在眾多的材料中選出符合實際的材料，既是對所學(xué)知識的檢驗，也是對學(xué)生綜合能力的檢驗，也就是我們通常所說的沒有最好，只有更好；同理，要生產(chǎn)某一種產(chǎn)品可能有許多制造方法可供選擇，但是如何在眾多的工藝方法中選擇符合要求且成本低廉的制造方法，是值得每一位設(shè)計人員認(rèn)真思考的問題。與通常在書本上就能簡單找到答案的解題方法不同，課程設(shè)計要求從眾多知識中進行概括推理，然后是實踐驗證的科學(xué)過程。通過訓(xùn)練，學(xué)生的工程思維方式得到較好的培養(yǎng)。
由于機械零件用材及毛坯成形工藝的選擇綜合程度很大，影響因素也很多，因此，通過課程設(shè)計，將使學(xué)生受到系統(tǒng)的設(shè)計訓(xùn)練，掌握如何查閱手冊、資料，運用相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，培養(yǎng)他們對各種信息及數(shù)據(jù)的歸納整理能力，掌握基本設(shè)計計算的技能以及進行機械零件的合理選材及加工工藝流程設(shè)計；學(xué)生對工程技術(shù)文件的寫作能力也得到鍛煉和提高，進一步增強學(xué)生的自信心與責(zé)任感；培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實的科研工作能力；有利于學(xué)生養(yǎng)成良好的職業(yè)道德和吃苦耐勞的精神，樹立正確的工程觀點、經(jīng)濟觀念和良好的全局觀念，培養(yǎng)他們的工程意識和工程素質(zhì)。可以設(shè)想，如果學(xué)生所學(xué)的知識未能達到融會貫通，就很難談得上有創(chuàng)新，也就不可能設(shè)計出令人滿意的工藝產(chǎn)品。
四、從理論設(shè)計到實踐驗證，進一步增強對學(xué)生實驗技能的培養(yǎng)
進行課程設(shè)計時，既要注意到設(shè)計的科學(xué)性和條理性，同時又要盡量和實際相結(jié)合。課程設(shè)計只有充分注意到理論與實踐的聯(lián)系、對知識的綜合應(yīng)用、全方位地展開學(xué)生的思維和最大限度地解放學(xué)生的思想，才能有助于培養(yǎng)學(xué)生具有活躍的應(yīng)變思維能力。在設(shè)計過程中要求學(xué)生處處從實際出發(fā)來考慮和處理問題，要使自己設(shè)計出的產(chǎn)品符合實際需要，就必須從實踐來，再到實踐中去，沒有實踐，再好的工藝設(shè)計也只能是紙上談兵，在實際生產(chǎn)中可能存在這樣或那樣的問題，難以真正生產(chǎn)出滿足要求的產(chǎn)品。考慮到本課程理論知識學(xué)習(xí)的繁雜性，學(xué)生在課堂教學(xué)中只能了解和獲取有關(guān)各種材料和加工工藝過程相對粗淺而空泛的知識，真正遇到實際問題時有可能仍然感到無從下手。因此，課程設(shè)計環(huán)節(jié)的安排，相當(dāng)于是一個處理實際工藝流程問題的模擬過程，學(xué)生在設(shè)計過程中能夠使繁雜的理論知識具體化，將許多抽象的概念通過一個具體的零件對象聯(lián)系起來，對強化學(xué)生的思維訓(xùn)練起到重要作用。
1.1高職機械類專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)。通過調(diào)查可知，我國大部分高職院校對機械類專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)定位如下：普通機械加工設(shè)備以及數(shù)控生產(chǎn)設(shè)備的操作人員、車間工藝人員、車間質(zhì)檢員、機械設(shè)備的維護、維修與管理人員；車間生產(chǎn)調(diào)度及生產(chǎn)管理人員、機械產(chǎn)品的銷售及售后服務(wù)人員。
1.2對專業(yè)教師的要求（雙師型要求）。專業(yè)知識全面、操作能力強、懂教學(xué)設(shè)計及課堂管理、懂學(xué)生心理。
2高職機械制造類專業(yè)教師的現(xiàn)狀分析
2.1與企業(yè)的工程師對比，高職機械制造類專業(yè)教師不足的表現(xiàn)2.1.1有理論知識，但缺乏實際動手能力。大部分高職院校的教師，都是從學(xué)校到學(xué)校，理論功底較為深厚，但對事物的認(rèn)識大多停留在書本上，缺乏直觀的認(rèn)知。就機械零件制造技術(shù)而言，許多教師接觸圖紙機會多，接觸實體零件的機會少，往往就圖紙來想象或臆斷零件的加工工藝和加工方法，很少考慮企業(yè)的加工設(shè)備、裝夾方式、加工方法、加工成本。2.1.2缺乏對區(qū)域企業(yè)的了解
①企業(yè)的設(shè)備、人才狀況。設(shè)備、人才因素是企業(yè)的硬件。作為國資委控股的國有企業(yè)，它是地方經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，因此，資金投入較大，它們在擁有大量的普通加工設(shè)備的同時，還擁有必要的高、精、尖加工設(shè)備，這是民營資本無法比擬的。國有企業(yè)中加工中心數(shù)量較多，其數(shù)控系統(tǒng)以西門子系統(tǒng)為主，柳州民營企業(yè)的大部分加工設(shè)備較為普通，許多還是國營企業(yè)淘汰的二手設(shè)備，后期購買的設(shè)備以數(shù)控車削、數(shù)控銑削設(shè)備為主，加工中心在民營企業(yè)中較為少有，其數(shù)控系統(tǒng)以FUNC系統(tǒng)為主。在人才方面，由于國企體制較為健全，資源及福利有保障，晉升通道暢通，職業(yè)培訓(xùn)機會更多，社會認(rèn)可度高，因此，他們吸引了眾多專業(yè)化的優(yōu)秀人力資源。而民營企業(yè)由于觀念、資金、資源、培訓(xùn)、制度、福利、保障及社會認(rèn)可度的限制，很難吸引高層次的人才。因此，出現(xiàn)了國企人才過剩，而民企人才嚴(yán)重不足的現(xiàn)象，這種局面在較長時間類還會延續(xù)。這對高職院校的學(xué)生而言，就是一種切入的大好機會。
②企業(yè)的產(chǎn)品特征及企業(yè)的技術(shù)狀態(tài)。大中型國有企業(yè)的產(chǎn)品是以整機或市場需求量大的產(chǎn)品為主導(dǎo)產(chǎn)品，其產(chǎn)品技術(shù)含量較高，資金需求量大，生產(chǎn)組織規(guī)模化，設(shè)備能力強。民營企業(yè)的產(chǎn)品以零部件為主，大多是為國有企業(yè)的整機產(chǎn)品配套，即使生產(chǎn)的是整機產(chǎn)品，其市場量也較為狹小，它是對國有企業(yè)產(chǎn)品市場的補充。作為柳州市的民營企業(yè)，大多是為柳工、五菱、柳汽、柳特配套的中小企業(yè)。其主導(dǎo)產(chǎn)品大多是軸類、套類、箱體（殼體）類、叉架類、齒輪類、沖壓件類、車架車身（結(jié)構(gòu)件）類、鈑金類、彈簧類、五金類、液壓附件類產(chǎn)品。作為機械制造類的專業(yè)教師，我們需要了解企業(yè)的產(chǎn)品構(gòu)成、企業(yè)的技術(shù)狀態(tài)，才能有的放矢研究專業(yè)發(fā)展方向，有意識地培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)技能。
2.2教學(xué)經(jīng)驗的不足
2.2.1教學(xué)方式、方法。教務(wù)處的專家在聽年輕教師講課的時候，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)他們對某些知識點只作蜻蜓點水式的分析，缺乏深度和剖析，導(dǎo)致學(xué)生對該知識只知其表而不知其里。其次，我們不難發(fā)現(xiàn)，許多年輕教師課堂語言生硬，照本宣科，不會傾聽學(xué)生心聲，急躁缺乏耐心，把自己的觀點強加在學(xué)生身上。以上諸多現(xiàn)象除了與他們的教學(xué)能力有關(guān)外，經(jīng)驗不足、方法不當(dāng)、手段不熟練是最大的責(zé)任載體。
2.2.2教學(xué)項目設(shè)計。教學(xué)項目設(shè)計是以教學(xué)效果最優(yōu)化為目的，以解決教學(xué)問題為宗旨而進行的預(yù)先設(shè)計。許多新教師不會教學(xué)項目設(shè)計或?qū)椖吭O(shè)計的目的性不明確或設(shè)計中忽略了環(huán)節(jié)、忽略了它的完整性，導(dǎo)致在教學(xué)過程中缺乏目的性、統(tǒng)一性，想到什么講什么，教學(xué)效果很不好。
2.2.3對學(xué)生的心理了解不足。許多新教師忽略或者很少關(guān)注大學(xué)生的心理因素，課內(nèi)教學(xué)常采用灌輸式的教學(xué)方法，以完成課堂教學(xué)任務(wù)為驅(qū)動目標(biāo)，沒有顧及學(xué)生對知識的理解、掌握，與學(xué)生的交流局限在“明白了嗎？懂了嗎？”這些干枯的語言表達上，不會觀察學(xué)生的表情及肢體語言。
3高職機械類專業(yè)教師成長之路探討
3.1教學(xué)項目的設(shè)計。教學(xué)項目設(shè)計要體現(xiàn)“為什么學(xué)”、“學(xué)什么”、“怎么學(xué)”的特點。它要求教師在透徹分析教材的同時，結(jié)合學(xué)生實際情況，根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容，將理論和實際有機地結(jié)合，選擇適當(dāng)?shù)妮d體，展示對知識目標(biāo)、能力目標(biāo)的要求，展示知識重點、難點的處理辦法。教學(xué)項目設(shè)計還應(yīng)體現(xiàn)教學(xué)的手段、方法及教學(xué)目標(biāo)的考核辦法。理論教學(xué)項目結(jié)合課程內(nèi)容，要以實施的載體———軸類、套類、盤類、箱體類等零件的加工來展開，設(shè)計思路要使教學(xué)內(nèi)容具有明確、清晰的目標(biāo)，所授知識需為學(xué)生所接受、掌握。實踐教學(xué)項目的設(shè)計采用整周實訓(xùn)的形式，結(jié)合校中廠所承接的企業(yè)加工零件，完成一些簡單零件或復(fù)雜零件的部分工序的加工———《螺紋的車削加工》、《軸類零件的加工》、《套類零件的加工》、《型腔零件的加工》、《箱體零件的加工》。操作實踐教學(xué)項目結(jié)束時，教師要對加工出的零件或復(fù)雜零件的部分工序進行評價，促使學(xué)生主動總結(jié)、思考問題，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)積極性，充分體現(xiàn)實踐教學(xué)的優(yōu)勢。綜合技能項目的設(shè)計可穿插與考證相關(guān)的教學(xué)資料，使教學(xué)、考證有機的結(jié)合，在培養(yǎng)同學(xué)們機械加工理論基礎(chǔ)知識的同時，有意識地提升同學(xué)們操作機械加工設(shè)備的能力，以達到提高學(xué)生綜合素質(zhì)的目的，使學(xué)生擁有一技之長。考證完畢可安排學(xué)生頂崗實習(xí)，使學(xué)生更能適應(yīng)工廠崗位的要求，實現(xiàn)教學(xué)與生產(chǎn)實際的零對接。教學(xué)考核———技能、產(chǎn)品。機械制造類專業(yè)以實踐操作考核為主，理論考核為輔的原則對學(xué)生進行考核。主要考核學(xué)生操作設(shè)備加工零件過程中對工藝文件的理解程度、對機械加工設(shè)備掌握的熟練程度、對工裝夾具的應(yīng)用能力、對檢測器具的使用能力及產(chǎn)品的合格率來進行評定。
3.2做好教學(xué)反思。教學(xué)反思是教師教學(xué)活動的重要組成部分，通過課后反思，我們可以知道教學(xué)目標(biāo)設(shè)定是否準(zhǔn)確，課堂的知識容量是否合適，知識銜接是否自然，知識滲透是否得當(dāng)，知識剖析是否到位，教學(xué)重點是否突出，教學(xué)難點是否得到化解，問題情景設(shè)計是否合理，教學(xué)方法和教學(xué)手段是否得當(dāng)，教學(xué)情感投入及語言表達是否到位，教學(xué)互動效果是否良好，教學(xué)是否達到預(yù)設(shè)目標(biāo)，課堂教學(xué)過程是否有錯誤和遺漏。如有不足，我們就要分析不足產(chǎn)生的原因，權(quán)衡利弊、得失，找到解決問題的措施。通過教學(xué)反思，我們可以修正不足，實現(xiàn)自我完善，自我更新，更好地促進教師專業(yè)化成長。
3.3掛職鍛煉。教師較長時間到企業(yè)生產(chǎn)一線掛職鍛煉，充當(dāng)企業(yè)的技術(shù)人員，身體力行地介入企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營活動，不僅可以拓展眼界，學(xué)到新工藝、新方法、新技能，而且可以把自身相對零散的知識串聯(lián)起來，完善自身的知識結(jié)構(gòu)，提升專業(yè)技能。
3.4參觀學(xué)習(xí)。教師由于平時忙于教學(xué)工作，因此對企業(yè)的理解、對區(qū)域內(nèi)行業(yè)的了解較為局限，參觀學(xué)習(xí)不失為拓展思維、開闊眼界的捷徑之一。參觀學(xué)習(xí)后，可召開以專業(yè)為基本單位的專題討論會，以學(xué)生就業(yè)方向為引領(lǐng)，優(yōu)化專業(yè)課程設(shè)置、專業(yè)教學(xué)項目的設(shè)計。
3.5教學(xué)科研。教師積極參加與專業(yè)相關(guān)的科研活動，不但可以將教學(xué)中遇到的實際問題融入教改項目這個載體進行研究，還可以加深教師對本專業(yè)、本學(xué)科的認(rèn)識和理解，從而達到提高教師教學(xué)能力、創(chuàng)新能力和教學(xué)反思能力，在提高教師文化素質(zhì)、優(yōu)化教師的知識結(jié)構(gòu)、提高學(xué)術(shù)水平同時，促進教師教學(xué)水平的提高。
3.6撰寫論文。撰寫教學(xué)論文的過程是高校教師在感性認(rèn)識的基礎(chǔ)上，對教學(xué)實踐活動中發(fā)生的各種現(xiàn)象、積累的各種資料加以分析、思考、歸納，并提升為理性認(rèn)識的過程。通過論文的撰寫，我們可以將教學(xué)經(jīng)驗、技術(shù)經(jīng)驗提煉成自己的教學(xué)風(fēng)格，從而促進專業(yè)教師的成長。
4結(jié)束語
論文摘要：在機械設(shè)計中引入CAD技術(shù)，可以解決機械企業(yè)中重復(fù)性設(shè)計多、信息資源利用率低的難題，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，具有巨大的經(jīng)濟效益和應(yīng)用前景。
1 CAD技術(shù)的發(fā)展
CAD(Computer Aided Design)是計算機輔助設(shè)計的英文縮寫，是利用計算機強大的圖形處理能力和數(shù)值計算能力，輔助工程技術(shù)人員進行工程或產(chǎn)品的設(shè)計與分析，達到理想的目的，并取得創(chuàng)新成果的一種技術(shù)。自1950年計算機輔助設(shè)計（CAD）技術(shù)誕生以來，已廣泛地應(yīng)用于機械、電子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等領(lǐng)域，產(chǎn)品的設(shè)計效率飛速地提高。現(xiàn)已將計算機輔助制造技術(shù)（Com-puter Aided Manufacturing，CAM）和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)（Product Data Management，PDM）及計算機集成制造系統(tǒng)（Computer Itegrated manufacturing system，CIMS）集于一體。
產(chǎn)品設(shè)計是決定產(chǎn)品命運的研究，也是最重要的環(huán)節(jié)，產(chǎn)品的設(shè)計工作決定著產(chǎn)品75%的成本。目前，CAD系統(tǒng)已由最初的僅具數(shù)值計算和圖形處理功能的CAD系統(tǒng)發(fā)展成為結(jié)合人工智能技術(shù)的智能CAD系統(tǒng)（ICAD）(Intelligent CAD)。21世紀(jì)，ICAD技術(shù)將具備新的特征和發(fā)展方向，以提高新時代制造業(yè)對市場變化和小批量、多品種要求的迅速響應(yīng)能力。
以智能CAD（ICAD）為代表的現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)、智能活動是由設(shè)計專家系統(tǒng)完成。這種系統(tǒng)能夠模擬某一領(lǐng)域內(nèi)專家設(shè)計的過程，采用單一知識領(lǐng)域的符號推理技術(shù)，解決單一領(lǐng)域內(nèi)的特定問題。該系統(tǒng)把人工智能技術(shù)和優(yōu)化、有限元、計算機繪圖等技術(shù)結(jié)合起來，盡可能多地使計算機參與方案決策、性能分析等常規(guī)設(shè)計過程，借助計算機的支持，設(shè)計效率有了大大地提高。
2 三維CAD技術(shù)在機械設(shè)計中的優(yōu)點
通過實際應(yīng)用三維CAD系統(tǒng)軟件，筆者體會到三維CAD系統(tǒng)軟件比二維CAD在機械設(shè)計過程中具有更大的優(yōu)勢，具體表現(xiàn)在以下幾點:
2.1 零件設(shè)計更加方便
使用三維CAD系統(tǒng)，可以裝配環(huán)境中設(shè)計新零件，也可以利用相鄰零件的位置及形狀來設(shè)計新零件，既方便又快捷，避免了單獨設(shè)計零件導(dǎo)致裝配的失敗。資源查找器中的零件回放還可以把零件造型的過程通過動畫演示出來，使人一目了然。
2.2 裝配零件更加直觀
在裝配過程中，資源查找器中的裝配路徑查找器記錄了零件之間的裝配關(guān)系，若裝配不正確即予以顯示，另外，零件還可以隱藏，在隱藏了外部零件的時候，可清楚地看到內(nèi)部的裝配結(jié)構(gòu)。整個機器裝配模型完成后還能進行運動演示，對于有一定運動行程要求的，可檢驗行程是否達到要求，及時對設(shè)計進行更改，避免了產(chǎn)品生產(chǎn)后才發(fā)現(xiàn)需要修改甚至報廢。
2.3 縮短了機械設(shè)計周期
采用三維CAD技術(shù)，機械設(shè)計時間縮短了近1/3，大幅度地提高了設(shè)計和生產(chǎn)效率。在用三維CAD系統(tǒng)進行新機械的開發(fā)設(shè)計時，只需對其中部分零部件進行重新設(shè)計和制造，而大部分零部件的設(shè)計都將繼承以往的信息，使機械設(shè)計的效率提高了3~5倍。同時，三維CAD系統(tǒng)具有高度變型設(shè)計能力，能夠通過快速重構(gòu)，得到一種全新的機械產(chǎn)品。
2.4 提高機械產(chǎn)品的技術(shù)含量和質(zhì)量
由于機械產(chǎn)品與信息技術(shù)相融合，同時采用CAD CIMS組織生產(chǎn)，機械產(chǎn)品設(shè)計有了新發(fā)展。三維CAD技術(shù)采用先進的設(shè)計方法，如優(yōu)化、有限元受力分析、產(chǎn)品的虛擬設(shè)計、運動方針和優(yōu)化設(shè)計等，保證了產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量。同時，大型企業(yè)數(shù)控加工手段完善，再采用CAD/CAPP/CAM進行機械零件加工，一致性很好，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。
3 CAD技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)用
3.1 零件與裝配圖的實體生成
3.1.1 零件的實體建模。CAD的三維建模方法有三種，即線框模型、表面模型和實體模型。在許多具有實體建模功能的CAD軟件中，都有一些基本體系。如在AutoCAD的三維實體造型模塊中，系統(tǒng)提供了六種基本體系，即立方體、球體、圓柱體、圓錐體、環(huán)狀體和楔形體。對簡單的零件，可通過對其進行結(jié)構(gòu)分析，將其分解成若干基本體，對基本體進行三維實體造型，之后再對其進行交、并、差等布爾運算，便可得出零件的三維實體模型。
對于有些復(fù)雜的零件，往往難以分解成若干個基本體，使組合或分解后產(chǎn)生的基本體過多，導(dǎo)致成型困難。所以，僅有基本體系還不能完全滿足機器零件三維實體造型的要求。為此，可在二維幾何元素構(gòu)造中先定義零件的截面輪廓，然后在三維實體造型中通過拉伸或旋轉(zhuǎn)得到新的“基本體”，進而通過交、并、差等得到所需要零件的三維實體造型。
3.1.2 實體裝配圖的生成。在零件實體構(gòu)造完成后，利用機器運動分析過程中的資料，在運動的某一位置，按各零件所在的坐標(biāo)進行“裝配”，這一過程可用CAD軟件的三維編輯功能實現(xiàn)。
3.2 模具CAD/CAM的集成制造
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，制造行業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)不斷提高，從普通機床到數(shù)控機床和加工中心，從人工設(shè)計和制圖到CAD/CAM/CAE，制造業(yè)正向數(shù)字化和計算機化方向發(fā)展。同時，模具CAD/CAM技術(shù)、模具激光快速成型技術(shù)(RPM)等，幾乎覆蓋了整個現(xiàn)代制造技術(shù)。
一個完整的CAD/CAM軟件系統(tǒng)是由多個功能模塊組成的。如三維繪圖、圖形編輯、曲面造型、仿真模擬、數(shù)控加工、有限元分析、動態(tài)顯示等。這些模塊應(yīng)以工程數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，進行統(tǒng)一管理，而實體造型是工程數(shù)據(jù)的主要來源之一。
3.3 機械CAE軟件的應(yīng)用
機械CAE系統(tǒng)的主要功能是:工程數(shù)值分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計、強度設(shè)計評價與壽命預(yù)估、動力學(xué)/運動學(xué)仿真等。CAD技術(shù)在解決造型問題后，才能由CAE解決設(shè)計的合理性、強度、剛度、壽命、材料、結(jié)構(gòu)合理性、運動特性、干涉、碰撞問題和動態(tài)特性等。
4 CAD前沿技術(shù)與發(fā)展趨勢
4.1 圖形交互技術(shù)
CAD軟件是產(chǎn)品創(chuàng)新的工具，務(wù)求易學(xué)好用，得心應(yīng)手。一個友好的、智能化的工作環(huán)境可以開拓設(shè)計師的思路，解放大腦，讓他把精力集中到創(chuàng)造性的工作中。因此，智能化圖標(biāo)菜單、“拖放式”造型、動態(tài)導(dǎo)航器等一系列人性化的功能，為設(shè)計師提供了方便。此外，筆輸入法草圖識別、語言識別和特征手勢建模等新技術(shù)也正在研究之中。
4.2 智能CAD技術(shù)
CAD/CAM系統(tǒng)應(yīng)用逐步深入，逐漸提出智能化需求.設(shè)計是一個含有高度智能的人類創(chuàng)造性活動。智能CAD/CAM是發(fā)展的必然方向。智能設(shè)計在運用知識化、信息化的基礎(chǔ)上，建立基于知識的設(shè)計倉庫，及時準(zhǔn)確地向設(shè)計師提品開發(fā)所需的知識和幫助，智能地支持設(shè)計人員，同時捕獲和理解設(shè)計人員意圖、自動檢測失誤，回答問題、提出建議方案等。并具有推理功能，使設(shè)計新手也能做出好的設(shè)計來，現(xiàn)代設(shè)計的核心是創(chuàng)新設(shè)計，人們正試圖把創(chuàng)新技法和人工智能技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用到CAD技術(shù)中，用智能設(shè)計、智能制造系統(tǒng)去創(chuàng)造性指導(dǎo)解決新產(chǎn)品、新工程和新系統(tǒng)的設(shè)計制造，這樣才能使我們的產(chǎn)品、工程和系統(tǒng)有創(chuàng)造性。
4.3 虛擬現(xiàn)實技術(shù)
虛擬現(xiàn)實技術(shù)在CAD中已開始應(yīng)用，設(shè)計人員在虛擬世界中創(chuàng)造新產(chǎn)品，可以從人機工程學(xué)角度檢查設(shè)計效果，可直接操作模擬對象，檢驗操作是否舒適、方便，及早發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)空間布局中的干涉和運動機構(gòu)的碰撞等問題，及早看到新產(chǎn)品的外形，從多方面評價所設(shè)計的產(chǎn)品.虛擬產(chǎn)品建模就是指建立產(chǎn)品虛擬原理或虛擬樣機的過程.虛擬制造用虛擬原型取代物理原型進行加工、測試、仿真和分析，以評價其性能，可制造性、可裝配性、可維護性和成本、外觀等，基于虛擬樣機的試驗仿真分析，可以在真實產(chǎn)品制造之前發(fā)現(xiàn)并解決問題，從而降低產(chǎn)品成本.虛擬制造、虛擬工廠、動態(tài)企業(yè)聯(lián)盟將成為CAD技術(shù)在電子商務(wù)時代繼續(xù)發(fā)展的一個重要方向.另外，隨著協(xié)同技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、概念設(shè)計面向產(chǎn)品的整個生命周期設(shè)計理論和技術(shù)的成熟和發(fā)展，利用基于網(wǎng)絡(luò)的CAD/CAPP/CAM/PDM/ERP集成技術(shù)，實現(xiàn)真正的全數(shù)字化設(shè)計和制造，已成為機械設(shè)計制造業(yè)的發(fā)展趨勢。
參考文獻
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摘要：機械設(shè)計實踐實驗教學(xué)課程是培養(yǎng)學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計能力、創(chuàng)造性思維和工程實踐能力的重要課程。為解決機械設(shè)計實踐實驗教學(xué)效果差的問題，文章提出可基于Fischertechnik模型搭建機械創(chuàng)新人才培養(yǎng)平臺，結(jié)合教師科研、機械工程專業(yè)學(xué)科競賽與大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目以及16+2實踐周“職業(yè)技能訓(xùn)練”開展機械設(shè)計綜合創(chuàng)新實驗訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計能力、工程實踐能力、創(chuàng)新實踐能力、團隊協(xié)作能力等，并取得了良好的教學(xué)效果。
關(guān)鍵詞：慧魚工程技術(shù)；機械設(shè)計；實踐實驗教學(xué)；創(chuàng)新能力
一、引言
機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)作為學(xué)校向應(yīng)用型綜合大學(xué)轉(zhuǎn)變中專業(yè)建設(shè)的重要組成部分，是培養(yǎng)應(yīng)用型機械類本科專業(yè)人才的主陣地。《機械設(shè)計》是該專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，專業(yè)教學(xué)計劃圍繞《機械設(shè)計》教學(xué)目標(biāo)開設(shè)了工程實踐實驗課程，如《機械設(shè)計課程設(shè)計》《16+2職業(yè)技能訓(xùn)練》等，培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計能力、工程實踐能力、創(chuàng)新實踐能力、團隊協(xié)作能力等，要求學(xué)生能綜合利用所學(xué)知識解決工程實際問題。但是在實踐實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，教學(xué)效果差，一是因為機械設(shè)計實驗教學(xué)所開實驗多是認(rèn)知性實驗和驗證性實驗[1]；二是因為《機械設(shè)計課程設(shè)計》命題陳舊且單一，缺乏現(xiàn)代設(shè)計，無法達到綜合訓(xùn)練的目標(biāo)[2]。為此，本文提出基于慧魚工程技術(shù)的機械設(shè)計綜合創(chuàng)新實驗教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計能力、創(chuàng)新工程實踐能力等。
二、機械設(shè)計實驗教學(xué)弊端及改進策略
1.機械設(shè)計實驗教學(xué)弊端。《機械設(shè)計》是一門綜合性很強的專業(yè)基礎(chǔ)課，以《機械制圖》《理論力學(xué)》《材料力學(xué)》《機械工程材料》《互換性和測試測量技術(shù)》《機械原理》等課程為依托，對機械零件設(shè)計準(zhǔn)則、摩擦磨損及、螺紋連接、軸轂連接、帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動、蝸桿渦輪傳動、軸系設(shè)計、滾動和滑動軸承、機械系統(tǒng)設(shè)計以及其他常用零部件設(shè)計等知識進行講解[3]。其課程特點是內(nèi)容多且雜，存在大量經(jīng)驗公式與圖表，教學(xué)內(nèi)容抽象等，多數(shù)學(xué)生反映內(nèi)容零亂，找不到重點。為此，通常在制訂教學(xué)計劃開設(shè)相應(yīng)實驗課，輔助學(xué)生理解并掌握相關(guān)知識，如《機械設(shè)計課程設(shè)計》《機械設(shè)計實驗》。隨著技術(shù)的發(fā)展，社會對學(xué)生的綜合創(chuàng)新設(shè)計及工程實踐能力提出更高的要求[4]，但目前《機械設(shè)計課程設(shè)計》《機械設(shè)計實驗》仍然存在一定的弊端，實踐實驗教學(xué)效果差，無法滿足社會需求。《機械設(shè)計課程設(shè)計》是對漸開線圓柱齒輪二級減速器進行設(shè)計，該實踐項目存在一些弊端：一是課程設(shè)計命題陳舊且單一，是對通用漸開線圓柱二級齒輪減速器進行設(shè)計，主要內(nèi)容為機械方案設(shè)計、傳動系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計、裝配圖繪制及減速器設(shè)計說明書，相關(guān)設(shè)計技術(shù)指導(dǎo)書成熟，網(wǎng)絡(luò)資源豐富，學(xué)生設(shè)計時基本是依葫蘆畫瓢，查手冊，套公式，設(shè)計過程就是仿造，部分學(xué)生存在抄襲、買賣現(xiàn)象，嚴(yán)重影響教學(xué)秩序和教學(xué)質(zhì)量；二是重視二維裝配圖，輕視二維零件圖、爆炸圖和三維建模及裝配的訓(xùn)練，不足以滿足機械設(shè)計綜合訓(xùn)練的要求。機械設(shè)計實驗方面，主要包括機器組成及典型機械傳動零件感性認(rèn)識、傳動試驗（齒輪傳動、帶傳動和鏈傳動等）、機械傳動軸系部件設(shè)計與分析。由于我校教學(xué)計劃安排，無明確的機械設(shè)計實驗有關(guān)課程，僅在《機械設(shè)計》理論教學(xué)時，組織學(xué)生參觀機械典型零部件多功能語音教學(xué)示范箱，加深對《機械設(shè)計》各章節(jié)的理解。為彌補《機械設(shè)計》實踐實驗課程的不足，我校除了積極對《機械設(shè)計課程設(shè)計》教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式以及考核方式做調(diào)整外，還積極探索以16+2實踐周“專業(yè)技能訓(xùn)練”作為實驗實踐教學(xué)的補充，但由于不規(guī)范存在教學(xué)效果差的問題。2.設(shè)計實踐實驗教學(xué)，對大學(xué)生工程實踐能力的培養(yǎng)具有重要的意義[5]。為此，我校對《機械設(shè)計課程設(shè)計》教學(xué)進行創(chuàng)新改革，積極探索機械設(shè)計綜合創(chuàng)新實驗教學(xué)。Fischertechnik，即“慧魚”，是德國人基于六面體接體發(fā)明創(chuàng)造的工程技術(shù)智趣拼裝模型，包含各類機械構(gòu)件（齒輪傳動、絲桿傳動、鏈傳動、皮帶傳動、連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、減速器等）、電氣元件（電機、電氣開關(guān)、氣動零件、各類傳感器、控制器、導(dǎo)線及導(dǎo)線接頭等）和編程軟件等模塊。該模型是《機械設(shè)計》的理想教學(xué)工具。基于此我校，利用Fischertechnik模型搭建機械創(chuàng)新人才培養(yǎng)平臺，結(jié)合教師科研、機械工程專業(yè)學(xué)科競賽與大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目等，在16+2實踐周“職業(yè)技能訓(xùn)練”時機械設(shè)計綜合創(chuàng)新實驗題目，學(xué)生自由組隊，綜合利用《機械原理》《材料力學(xué)》《理論力學(xué)》《機械設(shè)計》《機械制圖》等課程知識，合理分工，利用Fischertechnik組合模型，完成相關(guān)綜合創(chuàng)新實驗設(shè)計任務(wù)，力求達到培養(yǎng)綜合設(shè)計能力、工程實踐能力、創(chuàng)新實踐能力、團隊協(xié)作能力等的教學(xué)目標(biāo)。
三、機械設(shè)計綜合創(chuàng)新實驗教學(xué)示例
為解決菠蘿采摘生產(chǎn)效率低、人工成本較高、果農(nóng)勞動強度高、芒刺對果農(nóng)傷害較大等問題，我校17機械班某組學(xué)生基于慧魚組合模型設(shè)計了一款小型手扶式菠蘿自動采摘機。右上圖為菠蘿采摘機部分功能裝置，分別為成熟識別裝置、傳輸裝置，考查學(xué)生對《機械設(shè)計》教學(xué)中電動機、減速器裝置、齒輪傳動、皮帶傳動、鏈條傳動/螺栓連接等知識的理解與掌握。基于慧魚工程技術(shù)的機械設(shè)計綜合創(chuàng)新實驗教學(xué)中，我校學(xué)子在第八屆全國大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽（慧魚組）中獲得國家三等獎1項，立項大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目國家級2項、省級1項，發(fā)表省級以上科技學(xué)術(shù)論文3篇，申報專利1項。目前，我們正在以國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目為依托，積極備戰(zhàn)中國—東盟高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育聯(lián)盟大學(xué)生創(chuàng)意機器人設(shè)計大賽和第九屆全國大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽，期望取得優(yōu)異成績。
四、結(jié)語
機械設(shè)計實踐實驗教學(xué)對學(xué)生工程實踐能力培養(yǎng)具有重要的意義。為解決實踐實驗教學(xué)效果差的問題，本文提出可基于Fischertechnik模型搭建機械創(chuàng)新人才培養(yǎng)平臺，結(jié)合教師科研、機械工程專業(yè)學(xué)科競賽與大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目以及16+2實踐周“職業(yè)技能訓(xùn)練”開展機械設(shè)計綜合創(chuàng)新實驗。該教學(xué)模式不僅使學(xué)生對課程知識加深理解，而且也調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)造性思維，教學(xué)效果良好。
關(guān)鍵詞:自動控制技術(shù)；智能化；仿生物系統(tǒng)化；綠色壓力；機電一體化產(chǎn)品
中圖分類號：TH122 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）04-0116-02
機電一體化產(chǎn)品簡單的理解就是機械產(chǎn)品與電子產(chǎn)品的融合，機械技術(shù)與電子技術(shù)的融合，機械零件與電子元件的融合。兩者共同完成某一機電功能。這也只能是傳統(tǒng)意義上的機電一體化產(chǎn)品的定義。
現(xiàn)實生活中的機電一體化產(chǎn)品舉不勝數(shù)。我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫目照{(diào)、洗衣機、微波爐、油煙機、吸塵器、電吹風(fēng)等都是典型的機電一體化產(chǎn)品；在機械制造領(lǐng)域中廣泛使用的各種鑄造設(shè)備、鍛造設(shè)備及機床、數(shù)控加工中心等也是典型的機電一體化產(chǎn)品；在工程機械領(lǐng)域中的挖掘機、裝載機、起重機、攪拌站、樁工機械、路面機械等，都是用得較為廣泛的機電一體化產(chǎn)品；在冶金設(shè)備領(lǐng)域，高爐、轉(zhuǎn)爐、連鑄機、軋鋼機等更是高度機電一體化產(chǎn)品。
一、機電一體化產(chǎn)品的技術(shù)構(gòu)成
機電一體化技術(shù)是各種高新技術(shù)的融合體，它主要包括以下幾方面技術(shù)：機械技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、伺服傳動技術(shù)和計算機與信息技術(shù)等交叉融合的系統(tǒng)技術(shù)等。
（一）機械技術(shù)
機械技術(shù)是機電一體化的基礎(chǔ)，機械技術(shù)的著眼點在于如何與機電一體化技術(shù)相適應(yīng)，實現(xiàn)從機械原理的選擇到機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計和機械零件的選材，都能達到最優(yōu)化配置；并且保證最佳的使用性能與壽命；在維修保養(yǎng)上最大限度地做到簡潔、明快，甚至達到免維護。
（二）自動控制技術(shù)
自動控制技術(shù)是能夠在沒有人直接參與的情況下，利用自動控制裝置使生產(chǎn)過程或生產(chǎn)機械自動地按照某種規(guī)律運行，使被控對象的一個或幾個物理量（如溫度、壓力、流量、位移和轉(zhuǎn)速等）或加工工藝按照預(yù)定要求變化的技術(shù)。自動控制系統(tǒng)主要由：控制器，被控對象，執(zhí)行機構(gòu)和變送器四個環(huán)節(jié)組成。
（三）傳感檢測技術(shù)
傳感檢測技術(shù)是機電一體化產(chǎn)品的系統(tǒng)感受器官，它負(fù)責(zé)把一線的實況用各種信號傳遞給機電一體化產(chǎn)品的指揮中樞，即計算機或自動控制單元，是將電子系統(tǒng)或光電系統(tǒng)無法處理的外界物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)換為電信號的關(guān)鍵技術(shù)，它包括：電阻式、電容式、電感式、壓電式、磁電式、溫度傳感器及光電式和數(shù)字式、波式和射線式傳感器，還有相應(yīng)的測試電路和信號處理技術(shù)等。
（四）伺服傳動技術(shù)
伺服傳動技術(shù)是指在控制指令的指揮下，控制驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)，使機械系統(tǒng)的運動部件按照指令要求進行運動。采用不同的分類方法，可以得到不同類型的伺服系統(tǒng)。按控制原理（或方式）不同，表示的方式有開環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)三種形式；按被控制量性質(zhì)不同有位移、速度、力和力矩等伺服系統(tǒng)形式；按驅(qū)動方式不同有電氣、液壓和氣壓等伺服驅(qū)動形式；按執(zhí)行元件不同分為步進電機伺服、直流電機伺服和交流電機伺服形式。
（五）計算機與信息技術(shù)
機電一體化產(chǎn)品中的信息存取、交換、運算、判斷與決策、記錄等都屬于此類范疇，計算機與信息技術(shù)在整個機電一體化產(chǎn)品中起到類似于人類大腦和中樞神經(jīng)的作用，它是指導(dǎo)其它功能部分完成各自任務(wù)的總指揮。
二、機電一體化產(chǎn)品的未來發(fā)展趨勢
“2011 IEEE 機電一體化與自動化國際會議”于2011年8月7日至10日于北京召開。IEEE 機電一體化與自動化國際會議（ICMA）是機電一體化、自動化領(lǐng)域的權(quán)威會議，在國際機器人及自動化等領(lǐng)域具有重要影響力。曾在中國、加拿大、中國香港、日本等國家和地區(qū)成功舉辦過7次。來自各國近440名學(xué)者參加了會議，圍繞智能機電一體化、機器人系統(tǒng)和自動控制方面的最新研究成果及未來發(fā)展方向等問題充分交流。從此次會議的議題不難看出機電一體化的發(fā)展趨勢趨向于智能機電一體化方向。
隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，機電一體化產(chǎn)品目前不僅向智能化方向發(fā)展，而且還向仿生物系統(tǒng)化方向發(fā)展，應(yīng)用范圍愈來愈廣。
（一）智能化
隨著人類文明的進步和科技的超越式發(fā)展，人類扮演的角色越來越趨于簡單、明了化，人們追求高品質(zhì)與快節(jié)奏的生活與工作方式，那么機電一體的發(fā)展也就越來越趨于“傻瓜”式與“一鍵操作”式，這樣能把人類的活動從復(fù)雜的按部就班的程序化中解脫出來，用更多的時間來享受生活和工作給我們帶來的諸多便捷。未來的機電一體化產(chǎn)品，在開發(fā)與設(shè)計的時候，順其自然，第一先考慮的就是智能化。
智能化簡單的說就是具有人工智能或模擬人類智能的系統(tǒng)。目前，專家系統(tǒng)、模糊系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及遺傳算法，是機電一體化產(chǎn)品實現(xiàn)智能化的的主要核心技術(shù)。這四種技術(shù)相互關(guān)聯(lián)，密切聯(lián)系。隨著機械制造與自動化程度的不斷提高，將會出現(xiàn)智能制造系統(tǒng)控制器來模擬人類專家的智能制造活動，并會對制造中出現(xiàn)問題進行分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策。可以認(rèn)為把類似于人類的“大腦”（人類高度文明的匯縮體）裝在了機電一體化產(chǎn)品之上，產(chǎn)品隨時啟動，“大腦”隨時工作，去判斷人類想要達到的各種需求，并能做出令我們滿意的行為。人類的大腦思維系統(tǒng)被模塊化的復(fù)制到機電一體化產(chǎn)品之上。
目前機電一體化產(chǎn)品的智能化應(yīng)用已成為趨勢， 例如智能機器人和數(shù)控機床等。智能機器人是通過視覺、觸覺和聽覺等各類傳感器檢測工作狀態(tài)，根據(jù)實際變化過程反饋信息并做出判斷與決定。數(shù)控機床的智能化體現(xiàn)在各類傳感器對切削加工前后和加工過程中的各種參數(shù)進行監(jiān)測，并通過計算機系統(tǒng)做出判斷，自動對異常現(xiàn)象進行調(diào)整與補償，以保證加工過程的順利進行，確保加工精度和質(zhì)量要求，最后加工出合格的產(chǎn)品。
（二）仿生物系統(tǒng)化
今后的機電一體化對信息的處理會做得更加完美與準(zhǔn)確，這就依賴先進的數(shù)據(jù)處理與模塊仿真系統(tǒng)的支持。人們從動物那里獲得了啟示，依據(jù)動物對外界反應(yīng)的習(xí)性與規(guī)律，模擬其習(xí)慣做法，把其應(yīng)用到機電一體化方向。比如說我們開發(fā)的機電一體化產(chǎn)品，在接受外界刺激的時候，根據(jù)動物常規(guī)習(xí)性和一般反應(yīng)規(guī)律，機電一體化產(chǎn)品應(yīng)該做出類似于動物的反應(yīng)動作或程序準(zhǔn)備工作，根據(jù)目標(biāo)完成任務(wù)獨立選擇最優(yōu)的行為動作，來實現(xiàn)目標(biāo)任務(wù)的準(zhǔn)確反應(yīng)與目標(biāo)的圓滿完成。
更準(zhǔn)確地說，仿生物系統(tǒng)化是集動物習(xí)性、智能化于一身的技術(shù)。此類產(chǎn)品如仿生物寵物狗、動物園里的仿生物虎媽媽等，這都是研究的課題。考慮到仿生物系統(tǒng)化研究過程的復(fù)雜性，最關(guān)鍵的是被仿的生物習(xí)性與要完成的機電一體化產(chǎn)品行為之間的相似性研究與系統(tǒng)模塊的生成，仿生物系統(tǒng)化的道路還有很長的路要走。
新的時代脈搏在涌動，賦予我們在新的領(lǐng)域更高層次的挑戰(zhàn)，機電一體化的發(fā)展也被賦予了嶄新的使命。在發(fā)展科技不辱使命的前提下，我們更應(yīng)該注重人性化理念與倫理道德，科技和信息的快速發(fā)展帶來的綠色壓力，充分考慮科技與生存環(huán)境的關(guān)系，共同建設(shè)好一個和詣、健康、高度文明的國家。
參考文獻
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[4] 王敏，溫斌，王秀麗.機電一體化系統(tǒng)的智能化[J]．太原科技，2006，（6）.
Abstract： Based on the principle of following the mechanical manufacturing process requirement， this article focuses on the matters needing attention in the process of mechanical design and puts forward reasonable processing measures from 3 aspects： to enhance machining accuracy， to improve processing surface quality and to increase design standardization.
關(guān)鍵詞： 機械制造工藝；機械設(shè)計；注意事項；工藝措施
Key words： machine manufacturing technology；machine design；matters needing attention；processing measures
中圖分類號：TH16 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2013）27-0043-02
1 機械制造工藝的基礎(chǔ)知識
機械設(shè)計（machine design），根據(jù)使用要求對機械的工作原理、結(jié)構(gòu)、運動方式、力和能量的傳遞方式、各個零件的材料和形狀尺寸、方法等進行構(gòu)思、分析和計算并將其轉(zhuǎn)化為具體的描述以作為制造依據(jù)的工作過程。機械設(shè)計是機械工程的重要組成部分，是機械生產(chǎn)的第一步，是決定機械性能的最主要的因素。
機械加工工藝是實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計，保證產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約能源，降低消耗的重要手段，是企業(yè)進行生產(chǎn)準(zhǔn)備、計劃調(diào)度、加工操作、安全生產(chǎn)、技術(shù)檢測和健全勞動組織的重要依據(jù)，加速產(chǎn)品更新，提高經(jīng)濟效益的技術(shù)保證。其中，工藝規(guī)程是直接指導(dǎo)產(chǎn)品或零部件制造工藝過程和操作方法的工藝文件，它直接對企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量、效益、競爭能力起著重要的作用。關(guān)于機械制造工藝的具體內(nèi)容簡單介紹如下：
1.1 生產(chǎn)過程和工藝過程 在機械制造工藝中，生產(chǎn)過程是指在制造機械產(chǎn)品的時候，將原材料或半成品轉(zhuǎn)變成為產(chǎn)品的所有過程總和，這一過程具體包括：生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備工作；原材料及半成品的運輸和保管；毛坯的制造；零件的各種加工、熱處理及表面處理；部件和產(chǎn)品的裝配、調(diào)試、檢測及涂裝和包裝等，而工藝過程是指在生產(chǎn)過程中直接改變生產(chǎn)對象的尺寸、形狀、性質(zhì)及相對位置關(guān)系的過程，比如毛坯制造、機械加工、熱處理、表面處理及裝配等。其中，機械加工工藝過程是指用機械加工方法直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質(zhì)量，使其成為產(chǎn)品零件的過程，這一過程是由一個或若干個工序組成，而工序又可分為安裝、工位、工步和走刀。[1]
1.2 工件裝夾 工件在開始加工前，首先必須將工件擺放在機床或夾具上的正確位置，這一過程就稱為定位，同時為了使定位好的工件在加工過程中保持正確位置，還需要將工件固定夾緊，這一過程稱為夾緊，因此這兩個過程合起來成為裝夾。在一定程度上機械加工工藝中的工件裝夾是否合理不僅會影響到工件的加工質(zhì)量，而且也會直接影響產(chǎn)品的生產(chǎn)率、加工成本及安全穩(wěn)定性能。一般而言，在機械制造工藝中經(jīng)常使用的工件裝夾方式主要有直接找正裝夾、劃線找正裝夾、用夾具裝夾等方式。
1.3 定位 在機械制造工藝中，為了保證工件的精度，必須做好工件的定位工作，工件常用的裝夾定位方式有：直接找正、劃線找正和用夾具裝夾三種方式。定位的首要工作是要根據(jù)加工工件的情況選擇好定位基準(zhǔn)，機械制造工藝所說的基準(zhǔn)其實是起到確定工件和加工工具之間位置關(guān)系作用的那些具體點、線或面，根據(jù)所起的作用和應(yīng)用場合的不同，基準(zhǔn)一般可分為設(shè)計基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)，同時工藝基準(zhǔn)按照不同的要求和標(biāo)準(zhǔn)，又分為工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)、測量基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)。
1.4 加工精度 在機械制造工藝過程中，獲得良好的加工精度至關(guān)重要，直接影響產(chǎn)品的優(yōu)良特性，根據(jù)不同的要求，加工精度可以劃分為尺寸精度、形狀精度、位置精度和表面質(zhì)量要求四大類。在實際機械加工過程中，為了獲得良好的尺寸精度，一般采取的方法有：試切法、調(diào)整法、定尺寸刀具法、自動控制法等；與獲得尺寸精度的方法不同，獲得形狀精度的方法主要有：軌跡法、成形法、展成法等。
2 機械設(shè)計過程中的注意事項
要想保證機械設(shè)計高效準(zhǔn)確，就必須在進行設(shè)計過程中統(tǒng)籌考慮機械制造工藝的要求，機械設(shè)計的整個過程涉及很多方面的內(nèi)容，在機械設(shè)計的研究和分析過程中，每個階段都有自己的重點任務(wù)和注意事項，為確保設(shè)計取得良好的效果，就必須在整個過程中掌握系統(tǒng)、科學(xué)、合理的設(shè)計方法，根據(jù)工件的加工過程，需要注意以下兩點：一是設(shè)計要貼合制造工藝實際。研究設(shè)計階段主要負(fù)責(zé)設(shè)計零件的設(shè)計方案，是整個機械制造工藝的基礎(chǔ)階段，對后面的所有階段起著舉足輕重的作用，故而在這一階段內(nèi)，設(shè)計零件時要注意嚴(yán)格按照生產(chǎn)工藝要求來合理布置設(shè)計圖紙，同時也應(yīng)該注意加強與車間操作工的溝通，主動了解工件的具體生產(chǎn)制造過程，認(rèn)真聽取現(xiàn)場技術(shù)人員和工人對設(shè)計的意見和建議，并根據(jù)他們的建議及時對設(shè)計方案進行調(diào)整和修改。二是安裝調(diào)試指導(dǎo)設(shè)計。機械設(shè)備的安裝調(diào)試是整個機械制造工藝的最后階段，這一階段決定著設(shè)計方案的實際效果能否達到預(yù)期目的，在這個階段必須嚴(yán)格按照技術(shù)要求進行安裝及調(diào)試，根據(jù)具體情況及時處理現(xiàn)場發(fā)生的各種技術(shù)問題，這些具體的安裝過程和內(nèi)容對于前期的機械設(shè)計具有實際指導(dǎo)意義，這一過程的經(jīng)驗對于機械設(shè)計人員而言，可以幫助他們通過安裝和調(diào)試工作獲得設(shè)計的依據(jù)，從而可以提高他們的設(shè)計水平。對這些設(shè)備進行安裝、調(diào)試、試生產(chǎn)等一系列過程之后，可以通過實際使用效果對產(chǎn)品的質(zhì)量進行評價和分析，從而確定是否滿足機械設(shè)備的使用要求。[2]
3 基于機械制造工藝的機械設(shè)計合理化措施
3.1 提高加工精度的工藝措施 在機械設(shè)計加工過程中，誤差不可避免，而只有對產(chǎn)生不同誤差的原因進行詳細(xì)分析和研究，才能有針對性的采取相應(yīng)預(yù)防措施以減少誤差的出現(xiàn)，從而有效的提高對加工工件的精度。要想提高加工零件的幾何精度可以考慮改進所使用的夾具，或者通過改進測量工具來提高精度，要想提升控制誤差的水平，就需要對加工誤差進行分析，必須弄清楚產(chǎn)生誤差的原因，一般而言，由于系統(tǒng)應(yīng)力、熱變形、刀具磨損、內(nèi)部應(yīng)力等情況均會產(chǎn)生誤差，根據(jù)對應(yīng)的原因采取相應(yīng)的解決措施，一般常用減小誤差的方法有：誤差補償法、分化或均化原始誤差法、轉(zhuǎn)移原始誤差法等。
3.2 提高加工表面質(zhì)量的工藝措施 機械加工表面質(zhì)量是指零件經(jīng)過機械加工后的表面微觀不平度，也被稱為粗糙度，加工表面質(zhì)量直接影響產(chǎn)品零件的物理、化學(xué)和機械性能，甚至直接影響到產(chǎn)品的性能、可靠性、壽命。為了提高零件的加工表面質(zhì)量，通常采取以下措施：一是注重刀具的選擇。為了提高加工表面質(zhì)量，加工刀具應(yīng)根據(jù)加工件的屬性盡量選擇使用刀尖圓弧半徑較大、副偏角較小或合適的修光刃或?qū)捜芯俚丁⒕嚨叮簿褪钦f選用與工件材料適應(yīng)性好的刀具，從而減小了工件的表面粗糙度；二是選擇適當(dāng)?shù)那邢鳁l件。要想獲得良好的工件表面質(zhì)量，根據(jù)材料不同采取不同切削速度可以有效抑制積屑瘤的產(chǎn)生，另外，減小進給量，采用高效切削液等措施也是通常采取的有效方法；三是減少表面層變形強化。要減少表面層變形，可以采取多種方法，而在使用刀具進行加工工件時，則要注意合理控制后刀面的磨損寬度和切削用量，通常會采用較高的切削速度和較小的進給量再輔以有效的切削液，便可取得良好的效果。[4]
3.3 提高設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化的工藝措施 在機械設(shè)計過程中，標(biāo)準(zhǔn)化是當(dāng)前機械行業(yè)的一個重要發(fā)展趨勢，通過設(shè)置一個共同的標(biāo)準(zhǔn)，讓機械零件的尺寸規(guī)格、性能、結(jié)構(gòu)得到有效的統(tǒng)一，這樣不僅可以有效提高產(chǎn)品質(zhì)量，還可以有效降低生產(chǎn)成本，所以在機械設(shè)計的層面上就要充分考慮提高產(chǎn)品零件標(biāo)準(zhǔn)化水平，只有這樣，才能提升產(chǎn)品的設(shè)計水平，增強機械產(chǎn)品在市場中的競爭力。
3.4 加強綠色制造的工藝措施 在機械設(shè)計中引入綠色制造的理念可以有效提升機械設(shè)計的成功率，進而基于綠色制造理念的機械制造工藝與傳統(tǒng)的制造工藝便會產(chǎn)生一些區(qū)別，與傳統(tǒng)的制造工藝相比，基于綠色制造的工藝更注重對環(huán)境的保護，并在此基礎(chǔ)上確保經(jīng)濟效益達到最大。基于綠色制造的工藝措施應(yīng)該充分考慮產(chǎn)品的綠色開發(fā)，減少在生產(chǎn)使用過程中產(chǎn)品對周圍環(huán)境的污染，要保證這一目標(biāo)要求，首先要做到在機械建模的時候就要確保綠色設(shè)計，采用系統(tǒng)化的設(shè)計方法，選擇綠色環(huán)保的材料作為原材料，另外為了提高原材料的利用率，確保原材料在具備良好環(huán)境適用性的基礎(chǔ)上還要能充分滿足生產(chǎn)工藝的要求，充分考慮產(chǎn)品的回收和循環(huán)使用。
參考文獻：
[1]劉改云.淺談機械設(shè)備設(shè)計研發(fā)中的若干問題[EB/OL].中國論文下載中心.
[2]趙巖，丁延松.影響機械加工表面質(zhì)量的因素及改進措施[J].技術(shù)與市場，2010（5）.
2007年的時候，一次偶然的機會，我參加了由中國地理協(xié)會舉辦的“地球小衛(wèi)士”論文大賽，當(dāng)時我所選擇的論文課題是“關(guān)注校園用水問題”。也就是在那次論文的寫作過程中，我發(fā)現(xiàn)了校園用水的巨大弊端，并萌生了自己動腦解決這種問題的想法。
論文完成后，我便著手于校園用水的具體調(diào)查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了其中存在著以下兩大問題：
1 學(xué)校是一個廢水量產(chǎn)生巨大的場所，據(jù)初步估計，一所普通型寄宿制學(xué)校每天所產(chǎn)生的廢水量達到3噸之多。
2 學(xué)校公廁所采用的機械式?jīng)_水系統(tǒng)是最大的校園水資源浪費途徑，這主要體現(xiàn)在其不合理的沖洗規(guī)律與大水漫沖的方式。
找到問題的關(guān)鍵點后，我向自己提出了疑問：能不能將所發(fā)現(xiàn)的問題有機地聯(lián)系起來。用一種方法來同時解決兩個問題呢?經(jīng)過一段時間的思考、與老師的交流和查閱資料，我發(fā)現(xiàn)解決這個疑問最可行的方法就是設(shè)計一套特殊的校園公廁沖水系統(tǒng)。
確立基本思路后，我便將調(diào)查的重點放在了學(xué)校的公廁上，很快我又將目光聚集在普通學(xué)校公廁所使用的機械式水箱之上，對!問題就出在這個常見的水容器上――由于機械式的緣故。它根本無法達到符合校園特殊作息規(guī)律的放水方式，另一方面，它在沖洗廁所的過程中還存在著巨大的凈水消耗量。于是設(shè)計一種特殊的水箱變成了該沖水系統(tǒng)的關(guān)鍵。
受到這些調(diào)查的啟發(fā)，我決定設(shè)計一種特殊的水箱，并且在我的預(yù)想中它應(yīng)該具備以下兩大功能：
①蓄／放水嚴(yán)格符合學(xué)校的特殊作息規(guī)律：
②沖洗所用的部分水將來自于學(xué)校本身所產(chǎn)生的廢水。
有了想法的我便找到科技站的輔導(dǎo)老師與之溝通，在討論的過程中，老師向我提出了廢水如何收集的問題，聯(lián)系物理上所學(xué)的知識，我給出的答案是：“可以將樓上的下水管道連接在樓下的特殊水箱上，使其依靠自身的重力勢能自然蓄滿。”同時為了達到更好的公廁沖洗效果，我們決定將功能②改為“一部分沖洗所用水來自于學(xué)校本身產(chǎn)生的廢水，并使水箱具備廢水一凈水的順序放水模式。”
二、研究試制
1 第一次試制
有了設(shè)計目標(biāo)后，我便開始了模型的設(shè)計，為了實現(xiàn)功能①，我決定在該特殊水箱中引入電動時控機制，使其同學(xué)校的電鈴聯(lián)動，達到符合學(xué)校特殊作息規(guī)律的目的。至于功能②，為了實現(xiàn)在不同廢水蓄水量下都能以廢水一凈水的順序放水。我又引入了“浮子一杠桿一機械閥”系統(tǒng)。同時考慮到水箱的防護措施，我又在設(shè)計中加入了廢水沉淀槽與過量滿溢口兩個部分，終于完成了設(shè)計方案(見圖1)。
征得老師的認(rèn)可后，有趣的實物制作環(huán)節(jié)便開始了。由于演示的需要，水箱的材質(zhì)不得不設(shè)計為透明材質(zhì)，同時為對應(yīng)電學(xué)與機械原理部分，我還需要一個時控開關(guān)、幾個電閥門和一些機械零件――這些東西在銀川這個機電不是很發(fā)達的城市并不常見，沒有辦法的我只好求助于網(wǎng)絡(luò)購物，總算在一番周折后備齊了模型零部件。
因為自己是男孩子，從小就愛搗鼓東西，所以模型的裝配并沒有花太多的時間。倒是該水箱的機械控制部分的調(diào)試花了不少時間，這其中主要調(diào)節(jié)的便是杠桿的精度、機械閥門的靈敏度以及浮子的施力情況等。令我欣慰的是，家人與老師的理解與支持令我最終完成了這項冗長的工作，完成了可以流暢運行且符合預(yù)期目標(biāo)的系統(tǒng)模型(見圖2)。
2 第二次試制(本次申報制作)
第一次試制后，盡管這個剛出爐的系統(tǒng)模型達到了我的預(yù)期目標(biāo)，可是在多次的演示中，它的弊端也漸漸暴露出來，這主要是水箱機械部分的低精確度性，由于臟水密度的多變性，使得用于控制杠桿的浮子無法精確受力，致使與之聯(lián)動的機械閥門靈敏度大大下降。這些因素最終所導(dǎo)致的就是臟水一凈水的放水順序不能很好的體現(xiàn)。鑒于此，我決定對第一次的試制模型進行改進，再次與輔導(dǎo)老師溝通后，我們一致認(rèn)為應(yīng)該用電學(xué)原理來代替機械原理。
思路看上去清晰明了，可是具體設(shè)計起來就變得十分困難，由于要考慮到安全性、節(jié)能性、高效性和精確性等諸多因素，水箱的改進部分。即電學(xué)部分的設(shè)計一直一籌莫展，直到我偶然間觀察到了小區(qū)樓道中照明燈所使用的光敏開關(guān)，是的!解決問題的關(guān)鍵就是它!可以利用它來大幅度提升水箱的靈敏度!
憑借著靈感與努力的力量，不久我就拿出了第二套設(shè)計方案(見圖3)，這次的原理幾乎得到了所有人的肯定。于是趁熱打鐵，我很快便投入到了新系統(tǒng)模型的制作當(dāng)中。
由于有了之前的經(jīng)驗，這次的模型制作與調(diào)試工作進行的比較平穩(wěn)，大約兩星期后，新系統(tǒng)模型便出現(xiàn)在了所有關(guān)注我的人面前，飽受他們的提議后，我又對模型局部做了些許修改，最終在兩個多月的努力后敲定了成品!
三、產(chǎn)品推廣
該產(chǎn)品可應(yīng)用于所有作息規(guī)律特殊、人流量大的場所。且作品耐損性高，成本便宜，易于推廣。
四、存在的問題和受到的啟發(fā)
隨著高等教育改革的不斷深入，高職教育以適應(yīng)社會需要為目標(biāo)，對人才的培養(yǎng)方案則要求以培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用能力為主線來設(shè)計學(xué)生的知識、能力、素質(zhì)結(jié)構(gòu)。強調(diào)對學(xué)生技術(shù)應(yīng)用能力的培養(yǎng)，理論知識則要求適度即可。工程材料邏輯性弱、概念繁多、內(nèi)容分散、難于歸納重點。在過去的教學(xué)中沿襲了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，根據(jù)課程的性質(zhì)和任務(wù)，以學(xué)科為中心組織教學(xué)。在知識的組織編排上從維護學(xué)科邏輯結(jié)構(gòu)的嚴(yán)密性出發(fā)，強調(diào)其系統(tǒng)性和完整性。這種教學(xué)模式，強調(diào)了基本理論知識點的掌握而忽視了學(xué)生技能培養(yǎng)、知識點的綜合性及實用性。其人才培養(yǎng)不能體現(xiàn)出新的高等職業(yè)教育的特色的教學(xué)模式。隨著科學(xué)技術(shù)的進步，材料的發(fā)展也是日新月異，如何合理地選擇、應(yīng)用材料直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量及生產(chǎn)成本。機械工程技術(shù)人員對材料的應(yīng)用則側(cè)重在正確地選擇、應(yīng)用材料，并且能夠結(jié)合材料性能特點合理選擇加工方法并制訂工藝路線。因此，機械工程技術(shù)人員更需要與實際工作密切相關(guān)的材料基本知識以及對材料的應(yīng)用能力，對材料的學(xué)習(xí)也就需要在了解材料基礎(chǔ)知識的前提下，更強調(diào)要掌握產(chǎn)品在不同工作條件下的失效形式，并能根據(jù)工作條件對材料性能提出要求，經(jīng)過對比、分析，選擇滿足使用要求且經(jīng)濟實惠的材料，而且還要能夠合理地選擇加工方法、正確地安排加工路線。那么，機械相關(guān)專業(yè)“工程材料”課程的教學(xué)則一定要符合機械工程技術(shù)人員的實際工作需要，更加強調(diào)學(xué)以致用。本次教學(xué)改革的目的是變“學(xué)科中心”模式為“能力中心”模式，這種教學(xué)模式是在分析某種職業(yè)崗位所要求的各種具體的業(yè)務(wù)能力的基礎(chǔ)上有針對性地確定所需的知識內(nèi)容，側(cè)重強調(diào)綜合性、實用性。
二、以“應(yīng)用”為主旨重組教學(xué)內(nèi)容[2-3]
工程材料內(nèi)容繁雜，主要包括金屬學(xué)基本知識、材料的強化與處理、常用金屬材料（包括工業(yè)用鋼、鑄鐵、有色金屬及合金、粉末冶金材料）、高分子材料與無機非金屬材料以及復(fù)合材料、材料成形技術(shù)、零件毛坯選擇以及工藝路線制定等內(nèi)容。本次教改以“應(yīng)用”為主旨在教學(xué)內(nèi)容上進行了整合優(yōu)化。教學(xué)內(nèi)容以傳統(tǒng)金屬材料的有關(guān)知識為核心，突出兩條主線，即整個課程內(nèi)容圍繞“成分—組織—性能—應(yīng)用”、“成分—工藝—組織—性能—應(yīng)用”兩條主線展開，教學(xué)過程保證了學(xué)科知識的完整性及系統(tǒng)性，更突出了知識的實踐性。對主要的原理、規(guī)律及重要的概念定義作重點講解，對常見金屬材料的牌號、性能、熱處理工藝、零件毛坯選擇、工藝路線制定等與實際生產(chǎn)密切聯(lián)系的一些知識點則結(jié)合實踐靈活講解。而一些抽象的難以理解的知識點如塑性變形機理等則進行了弱化處理。
三、改進教學(xué)方法，提高教學(xué)效率
改進教學(xué)方法是提高教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)效果的重要途徑。為提高教學(xué)效率可采取以下措施：
1.上好第一節(jié)課
上好第一節(jié)課是培養(yǎng)學(xué)生對本課程學(xué)習(xí)興趣的重要環(huán)節(jié)。第一節(jié)課采用“復(fù)習(xí)導(dǎo)入法”，如一上課首先讓學(xué)生一起總結(jié)日常生活中常用的材料有哪些，工程材料有哪些，如何分類，然后引入正題講明本課程的性質(zhì)、目的及作用，讓學(xué)生明白為什么要學(xué)材料課，都要學(xué)習(xí)哪些內(nèi)容，應(yīng)該怎樣學(xué)。通過“復(fù)習(xí)導(dǎo)入法”來吸引學(xué)生的注意力，再一步步引導(dǎo)學(xué)生的思維跟著教師思路進行，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，避免抵觸心理。
2.課堂內(nèi)引入討論，改進以講授為主的教學(xué)方式
課堂討論能使學(xué)生注意力集中，思維敏捷，是實行合作學(xué)習(xí)的重要途徑，還能夠及時反饋教學(xué)效果。教師在講授過程中，要結(jié)合實際適時引入問題，鼓勵學(xué)生積極參與，與教師思維同步，從而使學(xué)生的學(xué)習(xí)變被動接受為主動吸納。在討論過程中教師還要及時的對學(xué)生進行啟發(fā)引導(dǎo)，并幫助歸納、總結(jié)得出結(jié)論。通過引入問題和討論問題來培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。
3.理論與實際相結(jié)合
學(xué)習(xí)理論知識的最終目的是要靈活應(yīng)用于實際當(dāng)中，因此在講課過程中，教師應(yīng)該盡可能地將一些工程實際應(yīng)用案例貫穿于相關(guān)理論知識內(nèi)，從而使學(xué)生能夠準(zhǔn)確地理解知識本質(zhì)及其應(yīng)用，最終培養(yǎng)他們理論聯(lián)系實際分析解決工程問題的能力。例如，在講到S、P雜質(zhì)元素對材料性能影響時，可引入“泰坦尼克號”輪船斷裂原因分析，如此一方面引起了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，另一方面使學(xué)生在學(xué)習(xí)知識的同時增強了理論聯(lián)系分析問題的意識。
4.設(shè)置綜合實驗，提高學(xué)生對理論知識的綜合應(yīng)用能力
“工程材料”的傳統(tǒng)實驗主要是驗證性的，要求學(xué)生明確實驗的目的、要求及內(nèi)容，之后僅僅是通過實際操作來驗證結(jié)果。綜合實驗則更強調(diào)了學(xué)生的主體性，要求學(xué)生拿到任務(wù)書后，首要的是要進行實驗方案的設(shè)計，而設(shè)計方案則需要理論知識作基礎(chǔ)，并需要查找相關(guān)文獻資料。通過小組討論及教師指導(dǎo)的方式確定方案的可行性，并根據(jù)具體條件在實驗中驗證。設(shè)計方案的過程一方面調(diào)動了學(xué)生的積極主動性，另一方面綜合分析、應(yīng)用了所學(xué)的理論知識，強化了其理論聯(lián)系實際的能力。
5.在平時作業(yè)中增加需要查閱資料并思考的題目
授人魚不如授人以漁，在教學(xué)過程中不僅僅是要教會學(xué)生知識，更重要的是教會學(xué)生學(xué)習(xí)知識運用知識的能力。因此在平時作業(yè)中增加需要查閱資料并思考的題目，并以小論文的形式完成。為了完成作業(yè)，學(xué)生必須通過圖書館、網(wǎng)絡(luò)去查找相關(guān)的文獻資料，并結(jié)合所學(xué)專業(yè)知識進行分析篩選、整理應(yīng)用，最終以恰當(dāng)?shù)恼摀?jù)對題目進行充分論證完成小論文的撰寫。這類作業(yè)可以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力、獨立檢索文獻資料并對占有資料進行分析整理并恰當(dāng)運用的能力，還可以提高對知識的綜合應(yīng)用能力。
論文關(guān)鍵詞：高職；機械設(shè)計基礎(chǔ)；教學(xué)方法
《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程是工科專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，是對學(xué)生進行設(shè)計能力、創(chuàng)造能力、工程意識訓(xùn)練的主要課程，對學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課程起著承上啟下的橋梁作用。該課程具有較強的理論性與實用性，旨在培養(yǎng)學(xué)生掌握機械設(shè)計的基本知識、基本理論和基本方法，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，為后繼專業(yè)課程教學(xué)和學(xué)生日后從事設(shè)計工作打下堅實基礎(chǔ)。但是該課程涉及理論力學(xué)、材料力學(xué)、金屬工藝學(xué)、機械原理、機械零件、液壓氣壓傳動等多方面內(nèi)容，知識面寬，理論性強，而學(xué)生對這些知識和理論卻很生疏。因此，在教學(xué)中學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)難以取得較好的效果。為此，筆者著重對《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程的教學(xué)方法進行了探討和研究。
幫助學(xué)生建立總體的知識框架
在幾年的《機械設(shè)計基礎(chǔ)》教學(xué)實踐中，筆者深有感觸，該課程由于理論性過強，實踐性缺乏，學(xué)生缺乏相應(yīng)的感性認(rèn)識，難以建立一個整體的知識框架，難以將各章節(jié)的知識點有機地結(jié)合起來，給教學(xué)帶來了很大的困難。鑒于此，教師在講解本課程每一章節(jié)前，首先應(yīng)讓學(xué)生對要講到的知識結(jié)構(gòu)體系有一個系統(tǒng)的總體認(rèn)識，強調(diào)每一章節(jié)之間的聯(lián)系及其應(yīng)用，以及本課程在教學(xué)內(nèi)容方面應(yīng)著重講哪些基本知識、基本理論和方法；其次，應(yīng)在實踐能力方面對學(xué)生提出設(shè)計構(gòu)思和設(shè)計技能的總體要求等，使學(xué)生從整體上把握好本課程的特點，幫助學(xué)生對本課程有一個總體的認(rèn)識，從而建立一個總體的知識框架。
利用現(xiàn)代教學(xué)手段提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性
在教學(xué)實踐中，教師應(yīng)充分利用實物、模型及掛圖，通過在課堂中演示，增加學(xué)生的感性認(rèn)識。學(xué)生在課堂上集中注意力的時間是比較短的，長時間地集中注意力，會引起他們的思維疲勞甚至厭煩。如果能利用現(xiàn)代多媒體教學(xué)手段，給學(xué)生一種具有新意的刺激，可以使學(xué)生的大腦皮層從原來的抑制狀態(tài)轉(zhuǎn)化為興奮狀態(tài)，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。如講到帶輪時，播放帶輪傳動動畫，可使學(xué)生有實際生活感，講到軸系零件時，可適時地給學(xué)生在大屏幕上展示軸、鍵和軸上零件（比如一個帶輪）配合的動畫。利用現(xiàn)代教學(xué)手段的強大表現(xiàn)力吸引學(xué)生的注意力，必然會激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。
處理好教師與學(xué)生的角色
學(xué)生是信息加工的主體，是知識的主動建構(gòu)者；教師是學(xué)生的幫助者、促進者和指導(dǎo)者。對高職教學(xué)而言，學(xué)是矛盾的主要方面，教是矛盾的次要方面。因此，教師應(yīng)注意在“學(xué)”字上多做文章。
《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程具有實踐性強的特點，在傳統(tǒng)灌輸式課堂模式下，其內(nèi)容的廣泛性與學(xué)時的有限性之間的矛盾影響了學(xué)生的知識掌握和分析設(shè)計能力的培養(yǎng)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)素質(zhì)教育的要求。該課程有些內(nèi)容是對現(xiàn)實的抽象概括，有些則是現(xiàn)實相關(guān)內(nèi)容的直接描述。在教學(xué)中，教師對直接描述實踐的內(nèi)容可采取現(xiàn)場教學(xué)、模型演示、光盤觀摩、動畫模擬、課后作業(yè)、操作性實驗等多種形式，提出問題讓學(xué)生自己探究解決。在學(xué)生解決問題的過程中，教師予以啟發(fā)和引導(dǎo)，這樣就在不知不覺中完成了師生間的互動。在活動中，可將學(xué)生分成幾個小組，讓各小組成員共同完成某項任務(wù)，并進行小組團體考核，從而加強學(xué)生的團體協(xié)作能力、相互學(xué)習(xí)能力和探究能力的培養(yǎng)。 轉(zhuǎn)貼于 注重學(xué)生對教師教學(xué)的反饋
教師教學(xué)的目的是讓學(xué)生獲得知識和能力。對教師教學(xué)效果的評價，學(xué)生最有發(fā)言權(quán)。學(xué)生是教學(xué)活動的主體，教師要關(guān)注學(xué)生的教學(xué)評價。
《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程教學(xué)存在一定的難度。由于其理論性和抽象性比較強，一部分學(xué)生可能在學(xué)習(xí)過程中存在這樣或那樣的問題，為了使自己的教學(xué)有的放矢，教師必須注重學(xué)生的反饋信息。教師應(yīng)加強與學(xué)生溝通，采取多種形式了解學(xué)生。針對學(xué)生學(xué)習(xí)中存在的問題，不斷改進自己的教學(xué)方法，使自己的教學(xué)適應(yīng)學(xué)生，適應(yīng)課程，進而更好地達到教學(xué)目的。
充分利用多種教學(xué)手段
隨著教學(xué)改革的深入和課程體系的調(diào)整，《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程的知識不斷更新，學(xué)時逐漸縮短。但隨著科學(xué)技術(shù)的進步和機械學(xué)科的發(fā)展，本課程需要向?qū)W生講授的內(nèi)容越來越多。要想在有限的教學(xué)課時內(nèi)完成規(guī)定的教學(xué)內(nèi)容，同時取得比較好的教學(xué)效果，教師必須精選教學(xué)內(nèi)容，做到實用、夠用。講授時應(yīng)突出重點和難點，結(jié)合本課程特點，重點講清原理、設(shè)計方法、結(jié)構(gòu)與應(yīng)用。
要充分利用有利于改善教學(xué)效果的多種教學(xué)手段。在教學(xué)實踐中，充分利用實物、模型，增強學(xué)生的感性認(rèn)識；通過多媒體課件教學(xué)使學(xué)生對各種機構(gòu)的工作原理及在各種機械中的實際應(yīng)用有深入的了解，提高學(xué)生的工程意識，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。可以引入CAI教學(xué)課件展示各類機構(gòu)的運動過程，呈現(xiàn)不易觀察的零件內(nèi)部結(jié)構(gòu)與動態(tài)特征，演示實際加工機床的運動與加工過程等，使學(xué)生的視覺活動和聽覺活動有機結(jié)合，變枯燥的結(jié)構(gòu)內(nèi)容為形象生動的內(nèi)容，增強學(xué)生的感性認(rèn)識，啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生積極思維，增強教學(xué)效果。使用掛圖、投影儀等則可省去部分在黑板上畫圖的時間。
總之，采用行之有效的多種教學(xué)手段，不但可以改變傳統(tǒng)的教學(xué)方式，使課堂教學(xué)變得生動活潑，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與熱情，同時可節(jié)省大量的講授時間，使教師在同樣的時間內(nèi)給學(xué)生傳授更多的相關(guān)知識和信息，使教學(xué)效果與質(zhì)量都得到提高。在教學(xué)實踐中，要認(rèn)識到各種教學(xué)手段都有其自身的特點，在課程教學(xué)中應(yīng)充分發(fā)揮各種教學(xué)手段的長處，使其相互補充，以取得良好的教學(xué)效果。
加強實踐教學(xué)活動
《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課程是一門實踐性很強的專業(yè)基礎(chǔ)課，加強學(xué)生的實踐教學(xué)，可以使學(xué)生的認(rèn)識得到升華，從知識型到思考型再上升為創(chuàng)新型。應(yīng)多讓學(xué)生進入實驗室開闊視野，通過實驗和實踐，使原來抽象的理論鮮活起來，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)造力。另外，開設(shè)新的實訓(xùn)組合有利于使學(xué)生掌握機械工程領(lǐng)域常用的實戰(zhàn)手段和方法，培養(yǎng)他們的分析與綜合能力及運用現(xiàn)代技術(shù)手段解決工程實際問題的能力。
