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

數(shù)字化設(shè)計與制造環(huán)境下課程體系設(shè)置與應(yīng)用型人才培養(yǎng)的探索實踐 摘要將數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)涉及的各項單元技術(shù)，與機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)培養(yǎng)計劃中的相關(guān)課程進行有機的結(jié)合，并以新產(chǎn)品的數(shù)字化開發(fā)為主線，強化綜合性實訓(xùn)環(huán)節(jié)，建立適宜于在數(shù)字化設(shè)計與制造環(huán)境下新的培養(yǎng)模式。 關(guān)鍵詞數(shù)字化設(shè)計與制造 課程體系 人才培養(yǎng) 1 數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)已成為現(xiàn)代制造業(yè)不可缺少的技術(shù)手段 制造業(yè)是一個國家的支柱產(chǎn)業(yè)，制造業(yè)的發(fā)展水平直接反映出國家經(jīng)濟和科技的發(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，推動了制造業(yè)和數(shù)字化產(chǎn)品開發(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)。 傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)過程采取串行設(shè)計模式，從產(chǎn)品設(shè)計、樣機試制到經(jīng)過改進再投產(chǎn)，導(dǎo)致新產(chǎn)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(chǎn)品開發(fā)技術(shù)實現(xiàn)了從設(shè)計、制造全過程的并行設(shè)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(chǎn)品開發(fā)周期，加快上市速度。 2 傳統(tǒng)教學(xué)模式與相關(guān)課程體系亟待改革 目前許多高校機械工程學(xué)科在數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)系列技術(shù)方面存在較多問題，主要表現(xiàn)在：原有的傳統(tǒng)教學(xué)模式是以常規(guī)機械設(shè)計制造流程為主線，課程體系的設(shè)置重理論輕實踐，各單元技術(shù)之間存在很大的脫節(jié)與重復(fù)現(xiàn)象，沒有形成完整的課程體系。 數(shù)字化設(shè)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(shù)為核心的數(shù)字化產(chǎn)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(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、以數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)為手段、拓寬基礎(chǔ)、加強工程實踐能力培養(yǎng)”。 3 數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)涉及的主要內(nèi)容 數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)集成了現(xiàn)代設(shè)計制造過程中的相關(guān)先進技術(shù)，可分為：數(shù)字化設(shè)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(shù)如圖1所示。 圖1數(shù)字化設(shè)計技術(shù)相關(guān)單元技術(shù) 上述各項單元技術(shù)貫穿于產(chǎn)品設(shè)計、分析、制造、使用等全過程，是一項多學(xué)科的綜合技術(shù)。以三維CAD/CAE/CAM為核心的數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)已成為新產(chǎn)品開發(fā)不可缺少的現(xiàn)代技術(shù)手段。 4 數(shù)字化設(shè)計與制造環(huán)境下課程體系的設(shè)置 機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)屬于工程應(yīng)用型專業(yè)，人才類型分成應(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)用知識而非科學(xué)發(fā)現(xiàn)，其知識結(jié)構(gòu)應(yīng)圍繞現(xiàn)代制造業(yè)的實際需要進行設(shè)置，拓展基礎(chǔ)、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(diào)研的基礎(chǔ)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(jié)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(zhì)應(yīng)用型高級專門人才。 4.1 機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)課程體系 機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)課程體系的設(shè)置，應(yīng)該建立在“機械設(shè)計技術(shù)基礎(chǔ)”、“機械制造技術(shù)基礎(chǔ)”以及“機電系統(tǒng)集成技術(shù)”三大平臺之上，并以數(shù)字化設(shè)計制造技術(shù)為特色、注重培養(yǎng)學(xué)生技術(shù)應(yīng)用能力，強化綜合實踐與工程訓(xùn)練。機械設(shè)計制造及其自動化課程體系框圖如圖2所示。 圖2機械設(shè)計制造及其自動化課程體系框圖 整個課程體系由理論教學(xué)、實踐環(huán)節(jié)以及課外社會活動實踐等三大部分構(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）。 4.2 體現(xiàn)數(shù)字化設(shè)計與制造技術(shù)特色的實踐性環(huán)節(jié) 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(nèi)容，從中可以看出，數(shù)字化設(shè)計與制造技術(shù)在整個實踐環(huán)節(jié)中占有突出顯要的位置，并且四年不間斷。 在大一年級開設(shè)的“工程圖學(xué)課程實踐”、“計算機輔助繪圖（二維）”實訓(xùn)中，要求學(xué)生用AutoCAD軟件完成減速器的測繪，使學(xué)生得到最基本的數(shù)字化設(shè)計基本訓(xùn)練；在“金工實習(xí)”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(diào)數(shù)控機床、加工中心、線切割機床等設(shè)備所采用的數(shù)字化制造方式給傳統(tǒng)制造業(yè)所帶來的巨大變革。 在大二年級開設(shè)的“三維CAD應(yīng)用實訓(xùn)”綜合實踐是數(shù)字化設(shè)計與制造技術(shù)最核心、最基礎(chǔ)的組成部分，通過高端三維CADCAECAM一體化軟件UG NX5的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)掌握實體建模、曲面設(shè)計、鈑金設(shè)計、裝配、工程圖等模塊，為后續(xù)環(huán)節(jié)打下堅實基礎(chǔ)；在“機械設(shè)計基礎(chǔ)”課程設(shè)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(shè)計過程外，同時要求學(xué)生必須完成該減速器的三維建模、虛擬裝配及簡單的機構(gòu)運動分析；在“電子工藝實習(xí)”中，除完成收音機的裝配調(diào)試以外，同時要求學(xué)生用“protel電路圖繪制軟件”完成收音機的整張電路圖。 圖3集中性專業(yè)實踐環(huán)節(jié) 在大三年級開設(shè)的“機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計”中，除常規(guī)內(nèi)容以外，同時要求學(xué)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(shè)計；在“計算機輔助制造實訓(xùn)”綜合實踐環(huán)節(jié)中，要求學(xué)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(fù)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(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軟件對虛擬機械系統(tǒng)進行靜力學(xué)、運動學(xué)和動力學(xué)分析。 在大四年級開設(shè)的“逆向工程綜合實訓(xùn)”，與其它實踐環(huán)節(jié)相比較，所涉及的范圍及綜合性則顯得更加突出，從概念設(shè)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(shè)計及實體建模、快速原型制造，通過該實訓(xùn)環(huán)節(jié)，強化學(xué)生在數(shù)字化設(shè)計與制造環(huán)境下進行新產(chǎn)品快速開發(fā)的實施流程。在“產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理綜合實訓(xùn)”實踐環(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，并熟練使用國產(chǎn)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(shè)置了相應(yīng)的“專業(yè)實訓(xùn)環(huán)節(jié)”。諸如在模具設(shè)計與制造方向，其專業(yè)實訓(xùn)環(huán)節(jié)則是“注塑模具CAD/CAE/CAM”綜合實訓(xùn)，主要學(xué)習(xí)UG NX5軟件中的MoldWizard注塑模具設(shè)計模塊以及的Moldflow流動分析模塊的使用；在畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)，若畢業(yè)設(shè)計題目為工程設(shè)計類型，則要求學(xué)生必須完成一定工作量的三維設(shè)計。 5 近三年應(yīng)用型人才培養(yǎng)的探索實踐 近三年來，機械工程學(xué)院在重視理論教學(xué)的同時強化實踐環(huán)節(jié)對學(xué)生能力的培養(yǎng)，學(xué)生的綜合素質(zhì)得到顯著提高。并積極組織學(xué)生參加全國及重慶市的各種學(xué)科競賽，如：在第二屆全國機械創(chuàng)新設(shè)計大賽中獲得三等獎一項、第三屆全國大學(xué)生先進成圖技術(shù)與產(chǎn)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(xué)生工程訓(xùn)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(shè)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(xué)院作為國家制造業(yè)信息化三維CAD教育培訓(xùn)基地，近三年培訓(xùn)學(xué)生達五百人。 參考文獻 1曹建樹.應(yīng)用型本科“CAD/CAM”課程的教學(xué)改革與實踐.實驗室研究與探索,2010.5. 2劉炎,羅學(xué)科.機械設(shè)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. 3熊志卿.機械制造