提高機(jī)電專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)質(zhì)量的方法初探

祁文軍　吳金強(qiáng)　方建疆

摘要 機(jī)電專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。為了提高課程設(shè)計(jì)質(zhì)量，本文從機(jī)電專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)的選題、課程設(shè)計(jì)過(guò)程和成績(jī)?cè)u(píng)定等三方面如何提高設(shè)計(jì)質(zhì)量進(jìn)行了初步探索。

關(guān)鍵詞 課程設(shè)計(jì) 質(zhì)量 機(jī)電專(zhuān)業(yè)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 機(jī)電專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)的重要性

機(jī)電一體化技術(shù)不是機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的簡(jiǎn)單疊加，而是二者的有機(jī)結(jié)合。一直以來(lái)由于在基礎(chǔ)課與專(zhuān)業(yè)課教學(xué)中缺乏機(jī)電知識(shí)綜合運(yùn)用能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練，學(xué)生在學(xué)習(xí)了機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造和電子技術(shù)、微機(jī)原理與應(yīng)用等基礎(chǔ)課程以及數(shù)控技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)等專(zhuān)業(yè)課之后，仍然不能很好地將機(jī)、電的知識(shí)融會(huì)貫通，不能很好地將所學(xué)知識(shí)運(yùn)用于實(shí)際生活生產(chǎn)中的機(jī)電一體化系統(tǒng)的綜合設(shè)計(jì)，遇到這類(lèi)問(wèn)題常常無(wú)從下手，存在不少困難。

機(jī)電專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，一般安排在控制原理、數(shù)控技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)等專(zhuān)業(yè)課學(xué)習(xí)之后。要求學(xué)生能夠綜合運(yùn)用所學(xué)過(guò)的機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制等方面的知識(shí)，獨(dú)立進(jìn)行一次機(jī)電結(jié)合的設(shè)計(jì)訓(xùn)練，主要目的是：①②

（1） 承上啟下。在學(xué)習(xí)完相關(guān)專(zhuān)業(yè)課和即將進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前，初步建立“系統(tǒng)設(shè)計(jì)”的思想，以及相關(guān)能力的培養(yǎng)，為畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。

（2） 結(jié)合生產(chǎn)生活中的機(jī)電產(chǎn)品，學(xué)習(xí)機(jī)電系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案的擬定、分析與比較的方法，進(jìn)一步提高學(xué)生對(duì)本專(zhuān)業(yè)重要性的認(rèn)識(shí)。

（3） 通過(guò)對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，掌握幾種典型傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作原理、設(shè)計(jì)計(jì)算方法與選用原則。如齒輪/同步齒型帶減速裝置、蝸桿副、滾珠絲杠螺母副、直線(xiàn)滾動(dòng)導(dǎo)軌副等以及相應(yīng)機(jī)構(gòu)的消間隙方法及裝置。

（4） 通過(guò)對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，掌握常用伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理、設(shè)計(jì)選擇方法與控制驅(qū)動(dòng)方式。如步進(jìn)電機(jī)、交流伺服電機(jī)、直流伺服電機(jī)等。

（5） 通過(guò)對(duì)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，掌握一些典型硬件電路的設(shè)計(jì)方法和控制軟件的設(shè)計(jì)思路。如控制系統(tǒng)選用原則、CPU選擇、存儲(chǔ)器擴(kuò)展、I/O接口擴(kuò)展、A/D與D/A轉(zhuǎn)換配置、鍵盤(pán)與顯示電路設(shè)計(jì)等，以及控制系統(tǒng)的管理軟件、伺服電動(dòng)機(jī)的控制軟件設(shè)計(jì)思路等。

（6） 通過(guò)對(duì)機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)，充分了解夾具在保證加工精度和提高生產(chǎn)率方面的重要性，掌握典型夾具的工作原理、設(shè)計(jì)計(jì)算和定位分析與選用原則。如數(shù)控鉆床工作臺(tái)設(shè)計(jì)、數(shù)控銑床工作臺(tái)設(shè)計(jì)、箱體端蓋鉆锪孔鉆模設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)仿真、車(chē)床撥叉兩個(gè)25孔鉆模設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)仿真等。

（7） 通過(guò)對(duì)機(jī)電產(chǎn)品零件生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)，掌握一些典型零件的加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的內(nèi)容及步驟，工藝路線(xiàn)擬定的方法和步驟。如CA6140型車(chē)床主軸箱箱體工藝路線(xiàn)設(shè)計(jì)、軸類(lèi)零件數(shù)控仿形加工、型腔零件數(shù)控仿形加工等。

（8） 培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

（9） 鍛煉提高學(xué)生閱讀應(yīng)用手冊(cè)和標(biāo)準(zhǔn)、查閱文獻(xiàn)資料以及撰寫(xiě)科技論文的能力。

2 提高機(jī)電專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)質(zhì)量的方法

2.1 選題

選題是決定專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)質(zhì)量的關(guān)鍵。題目的內(nèi)容應(yīng)該圍繞機(jī)電一體化技術(shù)，難度和工作量要適中，既不要太難太大，拿到題目后使學(xué)生無(wú)從下手；又不要太易，照葫蘆畫(huà)瓢即可以完成。而應(yīng)該使同學(xué)們能夠在3～4周的時(shí)間中綜合應(yīng)用所學(xué)過(guò)的課程知識(shí)，同時(shí)查閱相關(guān)工具書(shū)及文獻(xiàn)資料，通過(guò)總體方案論證、設(shè)計(jì)計(jì)算、選型、三維繪圖及裝配，論文撰寫(xiě)，最終完成題目的內(nèi)容。近幾年我院對(duì)機(jī)電專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)的題目逐步進(jìn)行規(guī)范，機(jī)電專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)的對(duì)象主要結(jié)合生產(chǎn)生活中的機(jī)電產(chǎn)品（系統(tǒng)），分為機(jī)電產(chǎn)品生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)、機(jī)電產(chǎn)品制造夾具設(shè)計(jì)、機(jī)電系統(tǒng)進(jìn)給伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)等三個(gè)主要方向。通過(guò)課程設(shè)計(jì)完成可以使學(xué)生有一定的成就感，進(jìn)一步提高對(duì)本專(zhuān)業(yè)的學(xué)習(xí)興趣。設(shè)計(jì)的機(jī)電產(chǎn)品主要有（下轉(zhuǎn)第190頁(yè)）（上接第169頁(yè)）CNC機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、自動(dòng)雕刻機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)、果蔬自動(dòng)烘干機(jī)等。

2.2 質(zhì)量控制

2.2.1 規(guī)范課程設(shè)計(jì)過(guò)程

整個(gè)課程設(shè)計(jì)包括：確定題目及任務(wù)書(shū)、學(xué)生選題及進(jìn)行課程設(shè)計(jì)、成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)。其中任務(wù)書(shū)包括：題目，主要完成內(nèi)容及具體工作量（說(shuō)明書(shū)字?jǐn)?shù)及設(shè)計(jì)圖紙大小、數(shù)量）。課程設(shè)計(jì)的時(shí)間一般為3～4周，指導(dǎo)教師根據(jù)具體題目進(jìn)一步安排學(xué)生詳細(xì)的進(jìn)度安排，并督促學(xué)生按期完成進(jìn)度任務(wù)。具體執(zhí)行時(shí)為保證質(zhì)量主要采取以下措施：

* 一人一題；同一題目不同參數(shù)可以擴(kuò)展至兩題；

* 必須有設(shè)計(jì)圖紙（裝配圖和（或）零件圖，或工藝流程圖、工序卡）；

* 提高、規(guī)范機(jī)械制圖能力，圖紙嚴(yán)格按機(jī)械制圖標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范執(zhí)行。其中，裝配圖要求：結(jié)構(gòu)、投影關(guān)系、剖面、標(biāo)題欄格式、配合、總尺寸、技術(shù)要求、線(xiàn)條、字體、字號(hào)、標(biāo)準(zhǔn)件標(biāo)注及國(guó)標(biāo)等；零件圖要求：結(jié)構(gòu)、投影關(guān)系、剖面、標(biāo)題欄格式、尺寸、公差、粗糙度、材料、熱處理等以及技術(shù)要求、線(xiàn)條、字體、字號(hào)等；

* 認(rèn)真撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)要求清楚地?cái)⑹稣麄€(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程和詳細(xì)的設(shè)計(jì)內(nèi)容。內(nèi)容一般不少于10000字符，要求條理清晰、圖文并茂、符合國(guó)標(biāo)。

2.2.2 規(guī)范成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)賦分標(biāo)準(zhǔn)

成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)應(yīng)能充分反映課程設(shè)計(jì)的全過(guò)程，目前我們制定的專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)賦分標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

從表1可以看出，成績(jī)?cè)u(píng)定既包括學(xué)生的主觀(guān)態(tài)度，又包括其完成的具體內(nèi)容情況。

課程設(shè)計(jì)結(jié)束后，教研室根據(jù)指導(dǎo)人數(shù)，每名教師抽取所指導(dǎo)學(xué)生的20%比例，由全體指導(dǎo)教師組成小組，對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容、結(jié)果、教師給分等進(jìn)行集體評(píng)議，以使課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定更加合理。

通過(guò)規(guī)范課程設(shè)計(jì)選題、規(guī)范課程設(shè)計(jì)過(guò)程、規(guī)范課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定，使我院的專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)質(zhì)量明顯提高，為同學(xué)們后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定了良好的基礎(chǔ)。

注釋

① 尹志強(qiáng)等.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

② 盧秉恒，洪軍，趙萬(wàn)華.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.