以全國數(shù)控技能大賽為契機(jī)構(gòu)建本科畢業(yè)設(shè)計新模式

王小榮, 王朝琴

(1. 蘭州交通大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院, 甘肅 蘭州 730030； 2. 蘭州交通大學(xué) 鐵道技術(shù)學(xué)院, 甘肅 蘭州 730010)

以全國數(shù)控技能大賽為契機(jī)構(gòu)建本科畢業(yè)設(shè)計新模式

王小榮1, 王朝琴2

(1. 蘭州交通大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院, 甘肅 蘭州 730030； 2. 蘭州交通大學(xué) 鐵道技術(shù)學(xué)院, 甘肅 蘭州 730010)

蘭州交通大學(xué)將人才培養(yǎng)和全國數(shù)控技能大賽(CNCC)結(jié)合起來,通過構(gòu)建本科畢業(yè)設(shè)計新模式,創(chuàng)建了數(shù)控類本科畢業(yè)設(shè)計新體系。將CNCC比賽和其他省級數(shù)控賽事試題融入到本科畢業(yè)設(shè)計中,取得了良好的教學(xué)效果。

本科畢業(yè)設(shè)計； CNCC； 數(shù)控技術(shù)

1 加快適應(yīng)數(shù)控技術(shù)發(fā)展的教學(xué)改革

我國制造業(yè)正處于關(guān)鍵的轉(zhuǎn)型階段,為了使我國制造業(yè)在新中國成立100年之際成功邁入世界制造業(yè)強(qiáng)國前列,國務(wù)院于2015年5月發(fā)布了被稱為中國版“工業(yè)4.0”的《中國制造2025》[1]。該規(guī)劃提出了中國制造強(qiáng)國建設(shè)3個10年的“三步走”戰(zhàn)略。“制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的主體,是立國之本,興國之器,強(qiáng)國之基”,沒有強(qiáng)大的制造業(yè),中華民族的崛起就失去了基礎(chǔ)?！吨袊圃?025》為我國制造業(yè)從低端走向高端,進(jìn)而占領(lǐng)全球制造業(yè)制高點(diǎn)規(guī)劃出了清晰目標(biāo)和實現(xiàn)步驟,也為我國數(shù)控技術(shù)和數(shù)控機(jī)床的發(fā)展指明了道路。

隨著數(shù)控技術(shù)向各領(lǐng)域的引入和滲透,數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為制造業(yè)的核心技術(shù),世界各國在制造業(yè)方面的競爭,其實質(zhì)是數(shù)控技術(shù)的競爭?；诖?《中國制造2025》中,高檔數(shù)控機(jī)床被列在國家大力推動重點(diǎn)領(lǐng)域的第2位。數(shù)控技術(shù)和數(shù)控機(jī)床的發(fā)展,首先要有一批投身數(shù)控領(lǐng)域的高級別人才,而培養(yǎng)適應(yīng)現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)發(fā)展的高品質(zhì)數(shù)控人才,是目前各高校面臨的一項艱巨任務(wù)。

在《中國制造2025》頒布之前,為貫徹全國人才工作會議精神,落實“三年五十萬新技師培養(yǎng)計劃”[2]和“職業(yè)院校制造業(yè)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)技能型緊缺人才培養(yǎng)培訓(xùn)工程”[3],推動職業(yè)院校深化教育改革,加快高技能人才培養(yǎng),提高“中國制造”的競爭力,勞動和社會保障部、教育部、科學(xué)技術(shù)部、國防科工委、中華全國總工會、中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會2004年聯(lián)合舉辦了第一屆全國數(shù)控技能大賽(chinese numerical control competition, CNCC)[4-5]，至今已舉辦6屆。該賽事的成功舉辦和運(yùn)作,配合上CCTV的大力宣傳,使其成為在全國極有影響力的賽事,在社會上有效地營造出了尊重勞動、尊重知識、尊重人才、尊重創(chuàng)造的良好社會氛圍,推動了數(shù)控技能人才隊伍的建設(shè)[5]。各高校對此賽事的廣泛參與,鍛煉和培養(yǎng)了一批有為數(shù)控青年隊伍,也有效促進(jìn)了相關(guān)院校數(shù)控專業(yè)人才培養(yǎng)。

2 本科畢業(yè)設(shè)計的地位

本科畢業(yè)設(shè)計作為高校常規(guī)性教學(xué)內(nèi)容,已經(jīng)在我國實施多年,它是高等院校應(yīng)屆畢業(yè)生畢業(yè)前,在導(dǎo)師指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行科學(xué)研究或工程實踐并取得期望成果的過程,是高校實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)的最具綜合性的實踐教學(xué)環(huán)節(jié),是培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識分析解決實際問題能力、獨(dú)立工作能力和創(chuàng)新意識的重要途徑[6-9]。通過本科畢業(yè)設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié),“可以檢驗本科4年所學(xué)知識的掌握程度以及在科學(xué)和工程方面分析問題、解決問題的能力,也是學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)專業(yè)知識、加強(qiáng)實踐以提高綜合能力的一次重要綜合教學(xué)過程”[10-11]。本科畢業(yè)設(shè)計的水平是一所高校教學(xué)質(zhì)量的反映,直接影響應(yīng)屆生走向工作崗位后能力的發(fā)揮。

以數(shù)控技術(shù)為切入點(diǎn)設(shè)置相應(yīng)的畢業(yè)設(shè)計課題[12-13],可以實現(xiàn)諸多本科專業(yè)課和專業(yè)基礎(chǔ)課的大綜合,這使得數(shù)控類的畢業(yè)設(shè)計廣受學(xué)生歡迎,而以CNCC比賽和其他省級各類數(shù)控賽事試題作為本科畢業(yè)設(shè)計,將CAD、CAM、數(shù)控加工工藝、數(shù)控機(jī)床操作、數(shù)控維修、數(shù)控系統(tǒng)、PMC編程等綜合起來,在使本科生將諸多課程融會貫通的同時,也為本科生奠定了職業(yè)基礎(chǔ)。

3 數(shù)控類本科畢業(yè)設(shè)計題目體系

數(shù)控類畢業(yè)設(shè)計題目體系結(jié)構(gòu)按照數(shù)控車床和數(shù)控銑床展開,2類機(jī)床均可設(shè)置維修類和加工類畢業(yè)設(shè)計題目(如圖1所示)。

圖1 數(shù)控類畢業(yè)設(shè)計題目體系結(jié)構(gòu)

維修類畢業(yè)設(shè)計題目可基于本教學(xué)單位所擁有的各類數(shù)控系統(tǒng)展開,可以設(shè)置多人合作數(shù)控機(jī)床改造類題目,將數(shù)控系統(tǒng)、機(jī)床電氣控制和PMC等方向有效集成起來,也可以針對單人設(shè)置相應(yīng)畢業(yè)設(shè)計題目,獨(dú)立完成上述某一方面的設(shè)計。加工類畢業(yè)設(shè)計題目分?jǐn)?shù)控加工工藝和數(shù)控編程2個大方向。數(shù)控加工工藝方向可設(shè)置刀具、夾具設(shè)計、數(shù)控機(jī)床等子方向；而數(shù)控編程方向可設(shè)置手工編程、參數(shù)化編程和自動編程子方向,也可對自動編程進(jìn)一步依托不同CAD/CAM軟件(如UG、ProE、CATIA、Delcam、MasterCAM和Cimatron等軟件)進(jìn)一步細(xì)化方向,涉及到的內(nèi)容有機(jī)床運(yùn)動學(xué)和后處理技術(shù)等。

上述畢業(yè)設(shè)計題目體系結(jié)構(gòu),可有效地整合機(jī)械設(shè)計制造及其自動化等專業(yè)諸多本科專業(yè)課,能使學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計階段,深化對專業(yè)課的理解和掌握,更進(jìn)一步地以畢業(yè)設(shè)計為依托,實現(xiàn)步入工作崗位之前的知識大整合,為能盡快適應(yīng)工作崗位奠定知識基礎(chǔ)、技術(shù)基礎(chǔ)和自信心。

4 數(shù)控類本科畢業(yè)設(shè)計實施案例

4.1 一個畢業(yè)設(shè)計案例

作為圖1畢業(yè)設(shè)計題目體系結(jié)構(gòu)中的一個案例,本文以第四屆全國數(shù)控技能大賽數(shù)控銑題目為例,闡述其所涉及到的課程知識及對學(xué)生能力的培養(yǎng)。畢業(yè)設(shè)計題目是“典型特征零件參數(shù)化編程及其加工”,題目要求將圖2所示零件采用參數(shù)化編程方式完成程序編制,然后要求學(xué)生自行在3軸數(shù)控銑床上操作,完成零件的加工。本畢業(yè)設(shè)計為單人設(shè)計,要求獨(dú)自完成,指導(dǎo)教師指導(dǎo)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計中的每一個環(huán)節(jié),在確保安全的前提下,高質(zhì)量完成畢業(yè)設(shè)計。

4.2 各階段任務(wù)

圖3圖示了該畢業(yè)設(shè)計實施過程中的每一個階段和所涉及到的知識。

圖3 各階段任務(wù)

第一階段:CNC機(jī)床基礎(chǔ)。本階段主要通過20天的快速學(xué)習(xí),使學(xué)生掌握數(shù)控機(jī)床基礎(chǔ)知識、學(xué)習(xí)手工編程,并進(jìn)一步進(jìn)階到參數(shù)化編程水平。

第二階段:數(shù)控加工工藝學(xué)習(xí)。本階段需要學(xué)生花10天時間,初步掌握數(shù)控加工工藝基礎(chǔ)知識,使學(xué)生在后續(xù)的編程中能遵循合理的工藝路線。

第三階段:CNC銑床操作。本階段是要學(xué)生在教師指導(dǎo)下,用10天時間比較熟練地掌握數(shù)控機(jī)床基本操作,以及程序相關(guān)的操作。

第四階段:實際CNC銑削。本階段用15天時間,使學(xué)生一邊編制參數(shù)化程序,一邊實施加工,該階段非常重要,指導(dǎo)教師要認(rèn)真、負(fù)責(zé),協(xié)助指導(dǎo)學(xué)生解決現(xiàn)場加工中遇到的各種問題，并將安全放在第一位。

第五階段:撰寫論文準(zhǔn)備答辯。本階段在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下,學(xué)生完成畢業(yè)論文,準(zhǔn)備答辯。

通過以上5個階段共75天的學(xué)習(xí)和攻關(guān),學(xué)生學(xué)到了理論知識,強(qiáng)化了對相關(guān)課程的理解和掌握,并通過動手編程、調(diào)試和加工,完成了本科期間的第一個零件(見圖4),奠定了以后從業(yè)方向的基本信心。

圖4 學(xué)生畢業(yè)設(shè)計作品

5 結(jié)語

自2008年實施數(shù)控類畢業(yè)設(shè)計新體系以來,每年參加畢業(yè)設(shè)計的學(xué)生超過20人,至今為止已有230名學(xué)生完成了數(shù)控類畢業(yè)設(shè)計,取得了良好的教學(xué)效果,受到了學(xué)生普遍歡迎,成為我校反映機(jī)電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計的窗口。隨著學(xué)校在數(shù)控教學(xué)方面軟硬件的投入和建設(shè),數(shù)控類畢業(yè)設(shè)計體系結(jié)構(gòu)也在不斷地更新,通過和CNCC及其他省級數(shù)控類賽事的結(jié)合,使得數(shù)控類畢業(yè)設(shè)計和實際的生產(chǎn)實現(xiàn)了良好結(jié)合,產(chǎn)生了良好的教學(xué)效果,可為生產(chǎn)單位輸送優(yōu)秀的本科畢業(yè)生,取得了良好的社會效益。

References)

[1] 中華人民共和國國務(wù)院.中國制造2025:國發(fā)[2015]28號[Z].2015-05.

[2] 勞動和社會保障部.三年五十萬新技師培養(yǎng)計劃:勞動和社會保障部 [2003]38號文[Z]. 2003-12.

[3] 教育部,勞動保障部,國防科工委,等.教育部等六部門關(guān)于實施職業(yè)院校制造業(yè)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)技能型緊缺人才培養(yǎng)培訓(xùn)工程的通知:教職成[2003]5號文[Z]. 2003-12.

[4] 新華社.國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要(2010—2020年)[Z].2010-06.

[5] 第六屆全國數(shù)控大賽賽事概況[EB/OL].http://www.mtmt.com.cn/cncc/.

[6] 廖志凌,邵學(xué)軍,劉賢興,等.高校本科畢業(yè)設(shè)計中存在的問題及對策[J].江蘇大學(xué)學(xué)報:高教研究版, 2004, 26(2):81-85.

[7] 郭濤,謝琨,胡曉娟,等.提高本科畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量培養(yǎng)創(chuàng)新性人才[J].實驗室研究與探索, 2016, 35(1):183-186.

[8] 申愛明,曹建樹.加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作教育提高機(jī)械類專業(yè)本科畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量[J].實驗室研究與探索, 2015, 24(8):190-193.

[9] 吳益鋒,張淑敏,田夏.上海交通大學(xué)提升本科畢業(yè)設(shè)計(論文)質(zhì)量的改革與實踐[J].實驗技術(shù)與管理,2014,31(7):193-195.

[10] 李國華.對本科畢業(yè)設(shè)計(論文)工作的思考[J].實驗技術(shù)與管理,2013, 30(5):120-122.

[11] 劉超英,成紅英,張憲光,等.依托學(xué)科競賽提高工程教育本科畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量[J].武漢大學(xué)學(xué)報:理學(xué)版,2012,58(s2):89-91.

[12] 王穎.數(shù)控技術(shù)專業(yè)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量提高方法探究[J].電子測試,2013(22):211-212.

[13] 王小榮,楊晉,劉瀟瀟, 等.開放式綜合性數(shù)控加工實驗的設(shè)計與實踐[J].實驗室研究與探索,2011,30(3):137-139.

Taking advantage of CNCC to construct new pattern of undergraduate graduation design

Wang Xiaorong1, Wang Zhaoqin2

(1. School of Mechatronic Engineering,Lanzhou Jiaotong University,Lanzhou 730070,China; 2. School of Railway Technology,Lanzhou Jiaotong University,Lanzhou 730010,China)

A new CNC class system of undergraduate graduation design bas been created by Lanzhou Jiaotong University combining talent training and the Chinese Numerical Control Competition (CNCC) through constructing the new mode of undergraduate graduation design. The good teaching results have been achieved by integrating CNCC and other provincial CNC contests into undergraduate graduation design.

undergraduate graduation design； CNCC; CNC technology

10.16791/j.cnki.sjg.2016.12.047

2016-05-14 修改日期：2016-07-15

國家自然科學(xué)基金資助項目(51465030)；甘肅省高等學(xué)?？蒲许椖拷?jīng)費(fèi)(2015A-050)

王小榮(1978—),男,甘肅甘谷,博士,副教授,碩士生導(dǎo)師,主要研究機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床.

E-mail：wxrlanzhou@126.com

G642.477

: B

: 1002-4956(2016)12-0186-03