焊接技術(shù)及自動化專業(yè)課程體系教學(xué)改革

馮振+吳金杰+馬天鳳

摘 要 以培養(yǎng)應(yīng)用型高級技能人才為目標(biāo)，根據(jù)焊接專業(yè)課程設(shè)置要求，加強(qiáng)焊接專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，購置焊接設(shè)備用于理論和實(shí)踐教學(xué)，增設(shè)對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)進(jìn)行焊接專業(yè)教學(xué)改革；實(shí)驗(yàn)室整改后的設(shè)備可使學(xué)生在焊接操作技能練習(xí)、先進(jìn)設(shè)備使用、研發(fā)焊接設(shè)備等環(huán)節(jié)的能力得到提高，在教學(xué)上也體現(xiàn)了河南工學(xué)院焊接專業(yè)的歷史和特色。

關(guān)鍵詞 焊接技術(shù)；課程設(shè)置；實(shí)驗(yàn)室；教學(xué)改革

中圖分類號：G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）03-0146-02

1 前言

焊接技術(shù)及自動化專業(yè)主要培養(yǎng)適應(yīng)焊接工程領(lǐng)域生產(chǎn)、建設(shè)、管理第一線需要的，德、智、體、美等方面全面發(fā)展，從事焊接技術(shù)操作、焊接工藝編制、焊接工藝評定試驗(yàn)、焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)組織管理、焊接質(zhì)量檢驗(yàn)與分析及焊接設(shè)備選用、運(yùn)行與維護(hù)等職業(yè)崗位，具有職業(yè)生涯發(fā)展基礎(chǔ)的高端技能型專門人才[1]。為了使專業(yè)向更好的方向發(fā)展，對焊接專業(yè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行整改，購置冷金屬過渡焊機(jī)、激光焊機(jī)、焊接機(jī)器人等自動焊接設(shè)備，使學(xué)生掌握專業(yè)前沿先進(jìn)的焊接生產(chǎn)技術(shù)；并且添置數(shù)十臺數(shù)字化CO2焊機(jī)，供學(xué)生實(shí)操練習(xí)，旨在提高學(xué)生的動手能力；在原有自主研發(fā)焊接設(shè)備的基礎(chǔ)上配備元器件使之正常運(yùn)行，使學(xué)生熟悉專業(yè)發(fā)展歷程，提高自主研發(fā)的興趣和動手能力。這充分體現(xiàn)了應(yīng)用型高校的辦學(xué)理念，培養(yǎng)具有較強(qiáng)社會適應(yīng)能力和競爭能力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才，注重培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力。

2 教學(xué)改革的必要性

焊接實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)狀 目前焊接實(shí)驗(yàn)室擁有焊條電弧焊機(jī)10余臺、CO2氣體保護(hù)焊機(jī)10余臺、TIG焊機(jī)2臺、MIG焊機(jī)2臺、埋弧焊機(jī)2臺、等離子切割機(jī)1臺，這些設(shè)備可用于焊接方法與設(shè)備、熔焊原理、弧焊電源、電焊機(jī)維護(hù)等課程的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，同時可以完成焊接設(shè)備使用與維護(hù)實(shí)訓(xùn)、金屬材料焊接方法實(shí)訓(xùn)等實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)。在焊接設(shè)備使用與維護(hù)實(shí)訓(xùn)中需要對焊接設(shè)備進(jìn)行拆裝，使學(xué)生加深對焊接設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理的認(rèn)識，同時鍛煉學(xué)生的動手能力，使學(xué)生在以后的工作中能夠更加熟練操作相應(yīng)的焊接設(shè)備，并且會調(diào)試設(shè)備用于生產(chǎn)。這些焊接設(shè)備除了用于拆裝外，還用于金屬材料焊接方法實(shí)訓(xùn)中。本實(shí)訓(xùn)是為了提高學(xué)生的焊接操作技能而開設(shè)，同時完成學(xué)生的機(jī)械焊工證考取工作，在這個實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)中對焊機(jī)的要求比較高，保證不能出故障。鑒于此，焊接教研室研究決定，購置一批焊接設(shè)備專門用于金屬材料焊接方法實(shí)訓(xùn)和機(jī)械焊工考證，原有的機(jī)器專門用于焊機(jī)拆裝實(shí)訓(xùn)，減少實(shí)訓(xùn)中焊接設(shè)備的故障率，增強(qiáng)實(shí)訓(xùn)的實(shí)效性。

增加實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié) 焊接生產(chǎn)隨著時代的發(fā)展也在不斷進(jìn)步，最初的手工焊操作為主的生產(chǎn)已不能滿足日益擴(kuò)大的焊接生產(chǎn)過程。因此，大量自動化焊接生產(chǎn)設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生，進(jìn)而提高了焊接生產(chǎn)效率，擴(kuò)大了焊接生產(chǎn)規(guī)模，減輕了焊工的勞動強(qiáng)度，日益受到人們關(guān)注。教學(xué)也要與時俱進(jìn)，增加新鮮元素，增添焊接自動化生產(chǎn)設(shè)備。傳統(tǒng)的手工操作是基本技能的訓(xùn)練，在此基礎(chǔ)上增加自動化生產(chǎn)知識對學(xué)生以后的發(fā)展大有裨益[2]。焊接自動化是一門專業(yè)前沿課程，在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)學(xué)生對自動化生產(chǎn)過程的興趣非常濃厚，教學(xué)中也引入大量視頻教學(xué)，但是不能滿足學(xué)生對自動化焊接生產(chǎn)領(lǐng)域的向往，學(xué)生對自動化生產(chǎn)過程的了解遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。因此，需要購置與課程相關(guān)的自動化焊接設(shè)備用于現(xiàn)場教學(xué)和學(xué)生操作練習(xí)[3]。

3 教學(xué)改革實(shí)施

擴(kuò)建自動化焊接實(shí)訓(xùn)室 建設(shè)焊接機(jī)器人工作站，配置2套六軸焊接機(jī)器人；建設(shè)激光焊實(shí)驗(yàn)室，配置固體激光焊接系統(tǒng)1套；在焊接方法實(shí)驗(yàn)室增添冷金屬過渡焊機(jī)1臺。焊接機(jī)器人系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)碳鋼的CO2氣體保護(hù)焊和MAG焊以及不銹鋼的MIG焊，焊接機(jī)器人配備三維柔性焊接工作平臺、清槍剪絲機(jī)構(gòu)、帶旋轉(zhuǎn)外部軸及高壓接觸傳感器。焊接機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)外部軸聯(lián)動變位焊接，工作臺水平位置、垂直位置和任何傾角位置360°旋轉(zhuǎn)，焊接前焊縫尋位等功能。特在焊接自動化課程標(biāo)準(zhǔn)中加入六軸獨(dú)立關(guān)節(jié)機(jī)器人及焊接工裝夾具的結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)、示教編程和離線編程技術(shù)實(shí)驗(yàn)、機(jī)器人焊接技能實(shí)訓(xùn)等，使學(xué)生直觀地操作焊接機(jī)器人設(shè)備，更進(jìn)一步接近工程實(shí)踐[4]。

激光焊接是激光材料加工技術(shù)應(yīng)用的重要方面之一，現(xiàn)代工業(yè)有很多精密器件都需要激光焊來完成[5]。實(shí)驗(yàn)室新增的激光焊接機(jī)可實(shí)現(xiàn)碳鋼、不銹鋼、鋁及鋁合金、銅及銅合金等金屬材料的焊接，可完成激光焊接工藝實(shí)驗(yàn)、激光焊編程操作等實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目，使學(xué)生掌握激光焊接的操作流程、焊接參數(shù)的調(diào)節(jié)方法、CNC的編程方法。

實(shí)驗(yàn)室新添置的Trans Puls Synergic 4000 CMT冷金屬過渡焊機(jī)內(nèi)置焊接專家數(shù)據(jù)庫，可以實(shí)現(xiàn)一元化MIG/MAG脈沖焊、一元化MIG/MAG直流焊、CMT焊、CMT脈沖焊以及標(biāo)準(zhǔn)手工MIG/MAG焊，焊機(jī)軟件可升級，以滿足特殊的工作要求。對于以上引進(jìn)的設(shè)備，可在“金屬材料焊接方法實(shí)訓(xùn)（2）”中開設(shè)焊接機(jī)器人的編程及技能訓(xùn)練、激光焊機(jī)的參數(shù)調(diào)節(jié)及技能訓(xùn)練等[5]。

改善焊機(jī)拆裝及焊接操作實(shí)訓(xùn)室 在接收數(shù)臺新鄉(xiāng)某公司捐贈的空氣過濾器和新增十幾臺數(shù)字化CO2氣體保護(hù)焊機(jī)的基礎(chǔ)上，改善CO2氣體保護(hù)焊實(shí)訓(xùn)室，可以滿足學(xué)生的焊接技能操作練習(xí)，并且將焊接拆裝實(shí)訓(xùn)室與焊條電弧焊實(shí)訓(xùn)室獨(dú)立分開，兩個實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)不再共用機(jī)器，可以減少實(shí)訓(xùn)設(shè)備的故障率，利于實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)的進(jìn)行。焊機(jī)拆裝實(shí)訓(xùn)室整改后包含ZX5系列焊機(jī)和NBC二保焊設(shè)備。這些設(shè)備大都是學(xué)校原有的電氣設(shè)備廠自主研發(fā)生產(chǎn)的，學(xué)生在實(shí)訓(xùn)過程中可以充分了解焊接設(shè)備的構(gòu)造，激發(fā)刻苦鉆研的精神，同時掌握焊接設(shè)備的工作原理，通過調(diào)節(jié)焊接設(shè)備的某一器件來改善熔滴過渡及焊縫成型，進(jìn)而改善焊接工藝。

焊接方法實(shí)驗(yàn)室新增數(shù)臺WSME315型數(shù)字化交直流方波氬弧焊機(jī)和MP-500 DSP多功能脈沖焊機(jī)，學(xué)生在焊接操作過程中加深對理論知識的理解，更加直觀地觀察熔滴過渡的特點(diǎn)。通過調(diào)節(jié)焊接電流、電弧電壓和焊接速度，理解掌握熔滴過渡和焊接工藝參數(shù)對焊縫成型的影響[6]。

3 教學(xué)改革效果

實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)有序開展 焊接專業(yè)大三學(xué)生的金屬材料焊接方法實(shí)訓(xùn)已經(jīng)在整改后的實(shí)訓(xùn)室完成，與以往不同的是，工作重點(diǎn)放在培養(yǎng)學(xué)生的操作技能和調(diào)試機(jī)器上，而不是將大部分時間花在修理焊機(jī)上。學(xué)生都用上了基本無故障的焊機(jī)，練習(xí)操作得心應(yīng)手，實(shí)訓(xùn)效果較好。并且在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了焊工大賽，學(xué)生踴躍參加，取得滿意的成績。

焊接專業(yè)認(rèn)識教學(xué) 新生報到日，焊接實(shí)驗(yàn)室全天開放，教師在實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)給學(xué)生家長講解，可以讓家長更多地了解焊接專業(yè)。整改后的實(shí)驗(yàn)室?guī)砗芎玫男Ч?，焊接專業(yè)新生和家長看到寬敞明亮的焊接實(shí)訓(xùn)室、先進(jìn)的自動化焊接設(shè)備及配套的焊接檢驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室，非常滿意，焊接已不再是手拿焊槍辛苦勞作的簡單形式，而是與自動化接軌的電子電路操作控制的連接技術(shù)。學(xué)生在這里可以學(xué)到很多專業(yè)前沿的知識，增添了學(xué)習(xí)的動力。

焊接導(dǎo)論是針對大一新生入學(xué)開展的一門用于引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)方向的重要課程，課程中安排有參觀實(shí)習(xí)。以往都是安排學(xué)生到企業(yè)參觀，現(xiàn)在除了到企業(yè)參觀，焊接實(shí)驗(yàn)室成為參觀的首選。參觀實(shí)習(xí)過程中，教師把各個焊接設(shè)備的功能與應(yīng)用介紹給學(xué)生，并且把學(xué)生感興趣的課題引入教學(xué)中，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

參考文獻(xiàn)

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[5]楊林風(fēng).焊接實(shí)踐教學(xué)模式探討[J].焊接技術(shù)，2010（1）：

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[6]岳麗杰.焊接專業(yè)教學(xué)改革探索[J].科技信息，2009（24）：

I0025.

*項(xiàng)目來源：河南省教學(xué)技術(shù)裝備和實(shí)踐教育研究項(xiàng)目（GZS139）。

作者：馮振，河南工學(xué)院，國際焊接工程師；吳金杰，馬天鳳，河南工學(xué)院（453000）。