徐光井,1961年9月生,浙江省乐清县人。1984年毕业于南昌航空工业学院金属材料及热处理专业,获工学学士学位,1987年毕业于西北工业大学思想政治教育专业,获法学第二学士学位。2002年被评为教授。担任研究生课程《社会主义现代化与思想政治教育研究》指导教师、本科生课程《大学生思想品德修养》、《形势与政策》课教师,03年被评为江西省高校德育骨干教师先后获全国优秀共青团干部称号、江西省思想政治工作先进个人、南昌航空工业学院优秀党员。1998年以来,先后在国家级刊物上发表有关论文20余篇,核心期刊论文5篇,作为重要成员参与国家级课题4项,主持省教改课题5项。专业介绍材料成型及控制工程本专业培养具备材料成型与控制的基础知识与应用能力,能从事材料热加工领域内的设计制造、实验研究、科技开发与管理的应用型高级工程技术人才。本科学制四年。主要课程有:工程力学、画法几何与机械制图、计算机绘图、机械原理、机械设计、电工电子技术、微型计算机原理及应用、材料科学基础、塑性成型原理、工程材料及热加工工艺基础。毕业生应系统地掌握塑性成型及模具设计所必需的基础知识及专业知识,并具备较强的解决工程问题、工艺过程经济分析及新工艺新技术开发能力。毕业后主要从事材料成型工艺、模具设计、设备设计、管理研究等工作。飞行器制造工程本专业培养具备飞行器制造领域内的机械制造、塑性成形、计算机和数控编程技术基础知识与应用能力的高级工程技术人才。本科学制四年。主要课程有:计算机程序语言、电工电子技术、微机原理及应用、金属切削原理及刀具、机械制造工艺学、金属切削机床、金属塑性成型原理、飞机构造、飞机零件加工与成形工艺、飞机装配工艺、模具设计与制造、计算机辅助飞机制造、数控加工编程技术等。毕业生应掌握飞行器制造的基础理论和专业知识,具备机械装备设计、机械制造工艺过程设计、机电一体化的基本知识和基本技能。毕业后主要从事飞行器制造领域内的工艺与工装设计、设备设计与改造、数控编程、科技开发、应用研究和相关管理工作。高分子材料与工程本专业培养具备高分子材料成型工业理论的基本知识与应用能力,从事高分子材料制备与开发及成型、模具设计与制造方面的技术及管理工作的高级工程技术人才。本科学制四年。主要课程有:物理化学、无机与分析化学、高分子化学、高分子物理、聚合物改性、塑料成型工艺、复合材料与工艺等。毕业生应掌握系统扎实的高分子材料与工程的基本理论与实验基础,熟悉高分子材料的制备、改性、结构与性质的关系,具有从事高分子材料成型的工艺知识及模具设计的能力。毕业生可到与化学化工、新材料制品等相关企业及管理部门从事高分子材料的合成、工艺设计、新产品开发、质量检测及技术管理工作,也可从事教学与科研工作。焊接技术与工程本专业培养适应社会发展需要的、具有团队协作和创新创业精神,基础扎实、实践能力强、具备焊接技术与计算机应用技术的基础知识与应用能力的高等工程技术人才。本科学制四年。主要课程有:机械原理、机械设计、电工电子技术、微机原理及应用、材料科学基础、材料及热加工工艺基础、焊接理论基础、弧焊电源、气体保护焊等,并设置机器测绘、机原机零课程设计、焊接专业课程设计及金工实习、焊接技能训练等实践性教学环节。学生毕业后能在航空航天、能源交通、电力电器等领域从事焊接工程相关的科学研究、技术开发、设计制造等;也能在工业生产第一线从事材料热加工领域内的设计制造、试验研究、科技开发与管理以及从事材料成型与控制和计算机科学与技术的教学、科研、开发和管理等工作。机械设计制造及其自动化本专业培养具备机电产品设计、机械制造、计算机和数控加工技术基础知识与应用能力的高级工程技术人才。本科学制四年。主要课程有:计算机程序语言、画法几何及机械制图、计算机绘图、电工电子技术、自动控制原理、数控加工自动编程、数控系统设计、机械设计、机械制造工艺、金属切削机床、工艺装备设计等。毕业生应掌握机械产品设计、制造及设备制造、生产组织管理的基本能力。主要从事机电领域内的产品设计与制造、计算机技术的应用、数控加工设备的设计改造与编程、自动控制、科技开发、应用研究、维修、运行管理和经营销售等工作。金属材料工程本专业培养掌握材料工程学科的基础知识、基本理论、基本技能,掌握各种材料的结构、组成、物理化学本质、材料表面性能,具有金属材料设计、选用、材料耐腐蚀性分析、表面处理工艺及设备选择和应用能力的高级应用型工程技术人才。本科学制四年。主要课程:物理化学、材料科学基础、电化学、金属材料及热处理、金属物理性能、材料分析技术、金属腐蚀学、电镀工艺及涂装工艺、计算机在材料工程中的应用等。毕业生应掌握本专业必需的基础知识与专业技能,并具有较强的解决工程问题、工艺过程经济分析及新工艺开发能力。主要从事金属材料与防腐的研究、开发、设计和管理等工作。土木工程本专业培养适应基本建设需要,德智体全面发展,掌握力学、结构学等基本理论和知识,具备土木工程设计、施工、管理等初步能力的高级工程技术人才。本科学制四年。主要课程有:材料力学、结构力学、岩土力学、土木工程材料、混凝土结构、钢结构、房屋建筑学、土木工程施工等。毕业生应掌握土木工程规划与造型、工程材料、结构分析与设计、地基处理等方面的基本知识,具有施工技术、工程测量、实验等基本技术。能在房屋建筑、地下建筑、桥梁、道路等的规划、设计、研究、施工、教育、管理、开发等部门从事技术和管理工作。应用化学本专业培养具有扎实的化学基础理论知识、基本试验技能、良好的科学素质,并具有一定的工程实际知识的高素质专门人才。本科学制四年。主要课程有:现代基础化学、有机化学、物理化学、基础化学试验,化工原理、工程制图、现代仪器分析、精细化工工艺学、应用化学综合实验等。毕业生应掌握化学基础理论和科学的思维方法;具有扎实的化学基础实验技能、近代化学实验技术及一定的工程知识;掌握计算机软硬件的基本知识,具有一定的计算机应用和开发能力。毕业生主要从事与化学有关的科学研究、开发应用、教学及管理等工作。测控技术与仪器本专业培养掌握有关无损检测技术,能从事无损检测技术的研究、开发设计和应用的高级工程技术人才。本专业是江西省重点学科,本科学制四年。主要课程有:电路分析、模拟电子线路、脉冲与数字电路、信号与系统、自动控制原理、微机原理及应用、单片机技术、声学检测、表面检测、射线检测等。毕业生应掌握信息量的测试、电子技术、计算机应用技术和实验技能及无损检测技术和工业生产、科研过程中有关信息的测量控制技术。主要从事无损检测技术(工艺与设备)和质量控制等方面的设计、研究和管理工作。电子科学与技术本专业培养具有扎实的电子科学与技术、光电信息技术基本理论与实验技能,在电子技术、现代通信、计算机网络领域受到专门化训练的高级工程技术人才。本科学制四年。主要课程有:电路分析、信号与线性系统、传感器、微机原理及应用、计算机接口技术、计算机网络与通信、光纤通讯技术、光电信息技术等。毕业生应掌握电子学、光学、计算机技术的基本理论;掌握光纤通信技术、网络技术、光电信息处理与控制技术的基本知识和技能。主要从事电子产品、计算机与网络产品、光纤通信设备、光电产品的检测与工艺过程控制等方面的科研、教学、技术开发和公自动化、企业管理等工作。电子信息工程本专业主要培养从事电子工程技术及计算机信息系统的研究、制造、开发和应用的高级工程技术人才。本科学制四年。主要课程有:电路分析、低频电子线路、脉冲与数字电路、高频电子线路、电磁场理论、信号与系统、自动控制原理、微机原理及应用、单片机技术、软件技术基础、面向对象程序设计、数字信号处理和通讯原理等。毕业生应掌握电子技术和计算机技术的基本理论与设计方法、信息获取及处理技术、软件设计技术的基本原理及应用;具有工业电子设备和计算机应用系统的设计、研究及开发的初步能力。毕业后主要从事各类电子设备及计算机信息系统研究、设计、开发和应用工作。计算机科学与技术本专业培养掌握计算机科学基本理论、计算机软、硬件基础知识和计算机应用技术开发能力的计算机高等工程技术人才。本科学制四年。主要课程有:电路分析、模拟电子技术、数字电路、计算机原理、微机原理及应用、计算机组成与结构、数据结构、数据库、计算机网络技术、高级语言、汇编语言、操作系统、编译原理、多媒体技术、系统分析与控制、通信原理概论等。毕业生应掌握计算机科学与技术的基本理论和基本知识、计算机系统的分析和设计的基该方法,具有较扎实的计算机软、硬件的研制与开发能力及计算机信息管理系统的开发与维护能力。毕业生主要从事计算机科学研究和应用、系统开发、教学以及其它与计算机科学技术相关的工作。通信工程本专业主要培养从事通信工程及计算机网络系统的研究、制造、开发和应用的高级人才。本科学制四年。主要课程有:电路分析、低频电子线路、脉冲与数字电路、高频电子线路、电磁场理论、信号与系统、微机原理及应用、单片机技术、微波技术与天线、通信系统原理、程控交换技术、移动通讯技术、计算机网络通讯、光纤通讯技术等。毕业生应掌握电子技术、通讯技术和计算机应用的基本理论与设计方法及程控交换技术、光纤通讯、移动通讯和计算机网络通讯的基本原理及应用方法,具有各类通讯系统的设计、研究及开发的工作能力。网络工程本专业培养适应社会发展需求,基础扎实、实践能力强、具有团队协作和创新创业精神、德智体全面发展,具有良好的科学素质,在计算机网络通信领域获得工程师基本训练的复合型高级工程技术人才。本科学制四年。主要课程有:面向对象程序设计、电路分析基础、数据结构与算法、数字电路、计算机组成原理、网络操作系统、网络体系结构、高级网络技术、数字通信原理、网络信息安全等,并设置了C/C++程序设计、数据库课程设计、Web编程设计、网络集成技术实验、科研实践、网络管理与网络安全实验等实践性教学环节。毕业生应具备通讯传输技术、计算机网络技术、信息学和网络管理的知识和基本技能,具有研究和开发计算机网络系统的基本能力。学生毕业后能够在计算机、电信、媒体、金融、保险、政府等部门从事计算机网络、计算机应用系统的设计、开发、管理与维护等工作。自动化本专业培养掌握现代化信息处理、管理自动化和智能控制技能的应用型高级工程技术人才。本科学制四年。主要课程有:电路分析、模拟电路、微机原理及应用、电机与拖动、电力电子技术、现代控制理论、过程控制、计算机控制技术、数字信号处理、计算机通信技术、传感器原理等。毕业生应掌握控制理论、信息处理、工业过程控制及自动化仪表、计算机控制技术及网络等基本理论,具有系统分析、设计及开发的能力,主要从事现代化生产的控制和管理、电力电子技术、工业过程控制系统及自动化相关领域的开发、设计、研究和应用方面的工作。电子商务本专业培养熟悉经济管理与现代商务的基本理论,掌握电子商务技术与政策法规,了解电子商务活动的基本流程,掌握一定的计算机、网络及信息技术的基本原理,具有现代经营意识和战略眼光的复合型高级管理人才。本科学制四年。主要课程有:企业管理、西方经济学、国际贸易、国际商务函电、市场营销、网络营销、数据库原理及应用、计算机网络技术、管理信息系统、电子商务概论、电子商务系统分析设计与实现、电子商务网站建设与管理、网上支付、电子商务法、电子商务安全、电子商务物流与供应链管理等。毕业生掌握现代管理科学、经济学与计算机科学的基本理论和基本知识,受到系统思想和电子商务系统分析、设计、管理等方面的基本训练,具有开展电子商务业务的基本能力,能在相关政府机构、企事业单位从事现代商务管理、电子商务开发、应用与管理工作。工商管理本专业培养具有扎实的经济学理论基础,有鲜明的工程技术背景和一定的工业生产知识,能在各类工业企业从事企业运营管理工作以及在学校、科研单位从事企业管理教学和研究工作的应用型高级专门人才。本科学制四年。主要课程有:管理学原理、西方经济学、组织行为学、统计学、会计学、经济法、市场营销学、管理信息系统、人力资源管理、战略管理、生产与运作管理、财务管理、电子商务等。毕业生应掌握经济学和工商管理的基本理论和相关的基础专业知识,了解工业生产的一般原理、方法和过程;熟悉中国工业企业发展的方针、政策和法规;较系统地掌握现代企业管理的基本理论、方法和技能;能适应工作环境、妥善处理人际关系并有竞争意识、经营意识、开拓精神及全局观念;具有较强的自学能力和较高的综合素质。主要从事各类工商企业的经营与管理工作。经济学本专业培养具有较扎实的马克思主义经济学理论基础,熟悉现代西方经济学理论,掌握现代经济分析方法,有较宽的知识面及一定的工科背景,并具有向经济管理相关领域扩展渗透能力的高级专门人才。本科学制四年。主要课程有:资本论、微观经济学、宏观经济学、会计学、统计学、计量经济学、货币银行学、企业管理学、市场营销学、国际金融、国际贸易等。毕业生应掌握马克思主义经济学、当代西方经济学的基本理论、现代经济分析方法、计算机应用技能、中外经济学文献检索和资料查询的基该方法;了解中国经济体制改革和经济发展;熟悉党和国家的经济方针、政策和法律、法规;具有一定的经济研究和实际工作能力。主要从事经济分析、预测、规划和经济管理等方面的工作。市场营销本专业培养具备现代管理、经济、法律、市场营销管理知识,较系统掌握现代经济理论和工商企业经营管理基础理论、方法和技能,能熟练运用现代营销管理与策划方法,在各类工商企业从事营销管理工作的高级管理专门人才。本科学制四年。主要课程有:管理学原理、微观经济学、宏观经济学、市场调查与预测、消费者行为学、市场营销学、广告策划与管理、国际市场营销、电子商务、物流与供应链管理、营销案例分析、连锁经营与管理等。毕业生应掌握管理学、经济学、市场学的基本原理和现代营销管理的基本理论、基本知识,熟悉中国有关市场营销的方针政策和国际市场营销惯例,熟练应用市场营销、统计分析、预测决策等知识与方法,具有较高的分析问题和解决问题的技能。主要从事各类工商企业市场营销的策划和管理工作。信息管理与信息系统本专业培养具备现代管理学理论基础、计算机科学知识及应用能力、掌握系统思想和信息系统分析与设计方法以及信息管理等方面的知识与能力的高级专门人才。本科学制四年。主要课程有:管理学原理、西方经济学、组织行为学、会计学、市场营销学、战略管理、生产与运作管理、概率与数理统计、运筹学、数据库原理及应用、计算机网络技术、面向对象程序设计、信息管理学、信息检索与存取、信息系统分析与设计等。毕业生应掌握信息管理和信息系统的基本理论、基本知识及管理信息系统的分析、设计方法和实现技术;具有较扎实的信息组织、分析研究、传播与开发利用的能力。毕业生主要从事信息管理以及信息系统分析、设计、实施管理和评价等方面的工作。新闻学本专业培养适应社会主义现代化建设和社会发展要求的,德、智、体全面发展,系统掌握新闻学专业理论、专门知识和专业技能的高级应用型人才,本科学制四年。主要课程有:新闻理论、新闻采访与写作、新闻编辑、新闻评论、新闻摄影、大众传播学、中外新闻事业史、广播电视学、新闻事业管理、新闻栏目策划与主持、广告创意与设计等。毕业生应掌握新闻与传播学理论和知识,具有较强的网络、报纸、广播电视新闻采访、编辑、摄影摄像等业务能力和一定的新闻煤介管理能力。毕业后可在报社、电台、电视台、通讯社等新闻媒体及宣传、出版、教育、文化管理部门从事编辑、记者、节目主持、媒介经营管理及其它管理工作。英语本专业培养具有扎实的英语语言基础、基本的国际贸易知识及广泛的科学文化知识的高级专门人才。本科学制四年。主要课程有:综合英语、高级英语、英语视听说、外贸英语会话、经贸英语应用文、翻译学、国际贸易学、国际商务函电、计算机文化基础、国际营销学、商务交际英语、秘书学、二外(德、法、日)等。毕业生应掌握扎实的英语语言知识及相关人文、科技方面的基础知识,具有熟练的英语听、说、读、写、译能力;掌握基本的国际贸易理论与实务知识,具有较强的国际贸易操作能力及较强的文秘工作与公自动化操作能力;主要从事外贸业务工作,在涉外机构及科研部门、旅游、文化部门从事口、笔译工作或教学等工作。
数控技术和装备发展趋势及对策
装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度,数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业(如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业)的使能技术和最基本的装备。马克思曾经说过“各种经济时代的区别,不在于生产什么,而在于怎样生产,用什么劳动资料生产”。制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料,而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术,以提高制造能力和水平,提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资,不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业,而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之,大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。
数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术,数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品,即所谓的数字化装备,其技术范围覆盖很多领域:(1)机械制造技术;(2)信息处理、加工、传输技术;(3)自动控制技术;(4)伺服驱动技术;(5)传感器技术;(6)软件技术等。
1 数控技术的发展趋势
数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化,使制造业成为工业化的象征,而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大,他对国计民生的一些重要行业(IT、汽车、轻工、医疗等)的发展起着越来越重要的作用,因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看,其主要研究热点有以下几个方面[1~4]。
1.1 高速、高精加工技术及装备的新趋势
效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率,提高产品的质量和档次,缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一,国际生产工程学会(CIRP)将其确定为21世纪的中心研究方向之一。
在轿车工业领域,年产30万辆的生产节拍是40秒/辆,而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一;在航空和宇航工业领域,其加工的零部件多为薄壁和薄筋,刚度很差,材料为铝或铝合金,只有在高切削速度和切削力很小的情况下,才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料“掏空”的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装,使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。
从EMO2001展会情况来看,高速加工中心进给速度可达80m/min,甚至更高,空运行速度可达100m/min左右。目前世界上许多汽车厂,包括我国的上海通用汽车公司,已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。美国CINCINNATI公司的HyperMach机床进给速度最大达60m/min,快速为100m/min,加速度达2g,主轴转速已达60 000r/min。加工一薄壁飞机零件,只用30min,而同样的零件在一般高速铣床加工需3h,在普通铣床加工需8h;德国DMG公司的双主轴车床的主轴速度及加速度分别达12*!000r/mm和1g。
在加工精度方面,近10年来,普通级数控机床的加工精度已由10μm提高到5μm,精密级加工中心则从3~5μm,提高到1~1.5μm,并且超精密加工精度已开始进入纳米级(0.01μm)。
在可靠性方面,国外数控装置的MTBF值已达6 000h以上,伺服系统的MTBF值达到30000h以上,表现出非常高的可靠性。
为了实现高速、高精加工,与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展,应用领域进一步扩大。
1.2 5轴联动加工和复合加工机床快速发展
采用5轴联动对三维曲面零件的加工,可用刀具最佳几何形状进行切削,不仅光洁度高,而且效率也大幅度提高。一般认为,1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床,特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时,5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因,其价格要比3轴联动数控机床高出数倍,加之编程技术难度较大,制约了5轴联动机床的发展。
当前由于电主轴的出现,使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化,其制造难度和成本大幅度降低,数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床(含5面加工机床)的发展。
在EMO2001展会上,新日本工机的5面加工机床采用复合主轴头,可实现4个垂直平面的加工和任意角度的加工,使得5面加工和5轴加工可在同一台机床上实现,还可实现倾斜面和倒锥孔的加工。德国DMG公司展出DMUVoution系列加工中心,可在一次装夹下5面加工和5轴联动加工,可由CNC系统控制或CAD/CAM直接或间接控制。
1.3 智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势
21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统,智能化的内容包括在数控系统中的各个方面:为追求加工效率和加工质量方面的智能化,如加工过程的自适应控制,工艺参数自动生成;为提高驱动性能及使用连接方便的智能化,如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等;简化编程、简化操作方面的智能化,如智能化的自动编程、智能化的人机界面等;还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。
为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。目前许多国家对开放式数控系统进行研究,如美国的NGC(The Next Generation Work-Station/Machine Control)、欧共体的OSACA(Open System Architecture for Control within Automation Systems)、日本的OSEC(Open System Environment for Controller),中国的ONC(Open Numerical Control System)等。数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上,面向机床厂家和最终用户,通过改变、增加或剪裁结构对象(数控功能),形成系列化,并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中,快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统,形成具有鲜明个性的名牌产品。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。
网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求,也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机,如在EMO2001展中,日本山崎马扎克(Mazak)公司展出的“CyberProduction Center”(智能生产控制中心,简称CPC);日本大隈(Okuma)机床公司展出“IT plaza”(信息技术广场,简称IT广场);德国西门子(Siemens)公司展出的Open Manufacturing Environment(开放制造环境,简称OME)等,反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。
1.4 重视新技术标准、规范的建立
1.4.1 关于数控系统设计开发规范
如前所述,开放式数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性,美国、欧共体和日本等国纷纷实施战略发展计划,并进行开放式体系结构数控系统规范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定,世界3个最大的经济体在短期内进行了几乎相同的科学计划和规范的制定,预示了数控技术的一个新的变革时期的来临。我国在2000年也开始进行中国的ONC数控系统的规范框架的研究和制定。
摘要: 对于一个机械设计人员来说,在产品设计过程中经常会遇到一些机构设计分析、机械强度分析等问题,需要不断地查找设计手册并进行校核计算,如能将机械设计手册建立成 Web 数据库,放在 Internet 上的话,当设计人员在产品设计过程中遇到问题时,就可以将已知参数提交给服务器,服务器经过分析计算和数据库查询,将结果返回给用户。这样,不仅可以方便设计人员,提高设计效率,使他们能有更多时间去开发新产品和研究新问题,而且还可以大大地节约产品开发的成本。本文对基于 Web 的远程机械设计技术广泛分析了当今远程机械设计的发展现状。
关键词: 远程 机械设计 计算模式
一、机械设计发展概述
传统设计方法是经验、类比式的设计方法。主要采用封闭的收敛设计思维,进行经验类比设计。在计算方面只进行静态分析,并将载荷、应力进行集中处理,对于计算数据的误差采用增加安全系数的做法。传统设计方法以手工设计为主,使用简单的工具,进行人工计算画图。另外,传统设计是一种串行设计,即一个零件从设计到生产是一个阶段的工作完成之后才进行下一个阶段的工作。如:首先进行初期的规划设计,接着进入总体方案设计,然后由结构设计人员设计出零件的结构,之后完成工艺文件的编制,最后将图纸及工艺规程交给生产工人,加工出零件的原型。如需改进的话再返回零件的改进信息。这样,一种产品从设计到正式投产往往要花很多时间,因此开发周期长,并且串行设计过程中,各个环节之间缺乏信息沟通,常导致设计人员之间的合作不协调。
自二战结束以来,世界各发达国家逐渐重视设计理论和设计方法的研究,先后产生了许多新概念、新思想、新理论和新技术。从设计方法来看,国内外先后提出了并行设计、虚拟设计、协同设计,相似性设计、智能设计等新概念;从设计准则来看,出现了优化设计、可靠性设计、有限元等概念,从设计的手段来看,出现了计算机辅助设计,不仅普及了二维设计 CAD 软件,而且功能全面的三维造型软件也进入了实用阶段。
近年来,计算机网络技术、 Web 技术和数据库技术的出现和飞速发展,给现代机械设计注入了新的生机和活力,机械设计逐渐向数字化、网络化方向发展。基于 Web 的远程设计正是在这种条件下产生的。它的出现,使得各制造企业可以充分利用 Internet 和 Web 的国际互联性和资源共享性,组建企业间的动态联盟或虚拟设计小组,通过组合分散在各个地域企业的技术优势,发挥各个企业的局部特长,同时不同专业的技术人员可以不受地域的限制,在一个统一且易于访问的平台下进行异地的合作与设计,实现信息的交流和共享,进而快速开发出所需产品,提高产品设计的一次成功率。
作为现代设计的一个重要组成部分,远程机械设计是一个综合了多学科、多技术的研究领域,涉及到机械工程及计算机技术等诸多知识领域。从机械设计的角度来说,主要研究设计过程的建模、设计优化理论等。从计算机技术方面来说,应研究如何对现有的设计资源进行组织和发布,使得这些资源能方便异地的设计人员进行查询和调用。这些资源包括各种专业化的计算、分析程序,供设计使用的数据库和知识库等,所以要研究网络环境下设计资源的获取与调用,设计过程中设计人员之间信息的交流和反馈等,为远程设计中分布式资源的获取和调用提供基础和借鉴。
二、国内外远程机械设计发展
2.1 远程设计的概念和意义
远程设计即让设计人员通过客户端浏览器输入设计参数,服务器自动进行计算和选择,并根据确定的参数返回产品的规格或设计图形。远程设计技术是现代计算机技术、网络技术和机械设计技术在工程设计上的应用,它缩短了产品的设计周期和节省了设计成本,真正意义上地释放了工程技术人员。与传统的机械设计相比,远程设计具有以下优点:
1 、缩短产品的开发周期。
2 、避免重复开发。目前企业或个人进行的机械产品设计,大部分是自己根据需要来开发设计软件,而不考虑是否有同类软件在市场中存在或者将自己的研究成 果在允许的情况下租赁或免费为他人使用等。这就形成了重复开发,浪费了大量的人力和物力。
3 、降低了企业资金和人员的投入。特别是近年来三层 B/S 网络计算模式的出现, 极大地降低了客户端软硬件的配置要求。远程设计可以为用户建立一个统一的设计平台,所有的设计都在高性能的服务器上运行,客户端只需完成设计任务的输入以及设计中某些参数的选择和结果显示即可。
4 、由于远程设计一般都有提供给用户进行交流和讨论的平台,这就不仅加强了各领域专家之间信息的共享和交换,而且大大提高了一次产品设计的成功率。
2.2 远程设计的国内外研究现状
2.2.1 在国外,有关远程协同设计的研究和应用起步较早,主要有:
( 1 )早在上世纪 80 年代中期,麻省理工学院学者就从事了这方面的研究,并首次提出 T 计算机支持的协同工作的概念。
( 2 ) 20 世纪 90 年代中期,美国伯克利加州大学的集成制造实验室在美国国家科学基金、美国国防先进制造计划代理福特汽车公司的资助下开展了一个名为 Cybercut 的研究项目,建立了世界上第一个基于 WWW 的设计和制造系统。
( 3 )英国建立的 Edinburgh Engineering Virtual Library 网站, 提供工程设计、制造需要的各种信息,在英国建立了基于 Web 的虚拟制造中心,为企业设计、分析、制造等提供服务,提高了企业特别是中小企业的市场竞争能力。
( 4 )美国 Microsoft 公司和 Unigraphics Solutions 公司联合研究面向产品全生命周期的基于知识的协同设计支持网络环境“ Design Knowledge Network" ,减少了实际时间,降低了设计成本,在快速获取全球设计知识的基础上,进行产品创新设计。
( 5 )英国 Liverpool 等大学研究并应用人工智能和 Internet 提供滚动轴承的网络化设计服务。
2.2.2 在国内,有关这方面的研究主要集中在高等院校和科研院所,其中主要有:
( 1 )以西安交通大学润滑理论与轴承研究所为主、国内多家企业和研究机构共同参与建立了国内第一个支持产品协同设计的网站 - 现代产品设计与研究开发网络( ),旨在推进现代设计,主要提供设计知识的获取,参加的单位还有清华大学、华中理工大学、机械科学研究院、上海交通大学、重庆大学等国内许多著名的高校和科研院所。
( 2 )清华大学精密仪器及机械系摩擦学国家重点实验室开发出了基于 Web 的异地合作设计系统 Cdesign ,该系统采用了 Client/Serveer 构架,客户与服务器之间通过 VAW 来完成。
( 3 )上海先进制造工程技术研究中心和上海飞机制造公司开发了一个基于 Intemet/web 的异地设计与制造系统,利用其进行跨企业、跨地域的协同产品设计与制造。
另外,国内也有一些相关的网站,如:中国机械网( )、材料与制造综合信息服务平台等,它们提供机械设计技术数据、制造工艺技术数据等,并把机械设计技术、制造工艺技术、远程设计技术、产品数据库、计算机辅助设计都实现了网络化。在其中的机械设计技术模块中,用户只须选取自己要使用的设计模块,输入适当的参数就可自动设计出自己所需的零部件;在远程分析模块中,实现了常用机构的参数化仿真与分析。
可是远程设计由于刚刚起步,像其它新兴技术一样还不够完善。随着 CAD 技术、计算机网络技术、数据库技术及人工智能技术的不断发展,远程设计的内容必将越来越丰富,功能越来越强大,所提供的服务也将越来越完善。
三、远程设计系统的技术研究
系统的总体结构模式的确定是系统在初步设计阶段要完成的一项重要任务。系统的总体结构模式是系统的基础,只有确定了系统的结构模式之后才能进行下一步的设计和开发。而应用软件的架构是建立在计算模式基础之上的,因此,有必要先对网络计算模式进行分析。
在计算机网络技术的发展过程中,先后出现了以大型机为中心的计算模式、以服务器为中心的计算模式、客户机 / 服务器 (Client/Server) 计算模式,以及随着 Web 技术的成熟而发展起来的浏览器 / 服务器 (Browse/Server) 计算模式。
( 1 )通过对两种计算模式的研究和分析, B/S 模式较 US 模式,具有以下优点 :
1 、界面风格统一、可移植
US 模式的客户端往往采用不同的开发工具开发,因此界面不统一,一般来说也互不兼容,难以移植到其它的平台上运行,而 B/S 模式的客户端使用统一的 Web 浏览器,根本就不存在移植性的问题,而且使用非常简单。
2 、跨平台性
B/S 模式的系统较 US 模式的系统有更好的跨平台性,客户端可位于任意的软、硬件平台,因此跨平台的问题得到解决。
3 、易于管理和维护。
C/S 模式的系统针对不同的客户端需要开发不同的应用程序,完成的工作量较大。一旦系统要进行修改或升级,则要修改所有客户端上的应用程序,工作重复,管理和维护成本较高。反观 B/S 模式,由于应用软件集中在服务器端的开发和管理,因此应用系统进行升级时,只需更新服务器端的软件即可,无需客户端的参与,因此大大减少了系统维护与升级的成本与工作量。
( 2 )远程设计系统的支撑技术
基于 Web 的远程设计是一项涉及多学科多功能的综合活动,其中包括现代机械设计技术、 Web 技术、数据库技术等。
1 、机械科学技术
机械科学的理论与知识是进行远程设计的前提。没有这些理论知识作根基,远程设计无从谈起。
2 、计算机网络技术
远程设计是以计算机网络为基础的,计算机网络是远程设计系统的运行平台。所有的设计过程中的信息都要通过网络来传递,网络基础的好坏直接影响到远程设计系统的质量,是实现远程设计的关键技术之一。
3 、标准化技术
远程设计的过程中离不开信息的交流,交流的前提就要有一个统一的交流规则,即标准化工作。
4 、数据库、知识库技术
基于 Web 的远程设计过程中需要用到数据库中的许多信息,如设计过程中用到的参数、图表数据等。这些信息的存储和管理均要数据库作为支持。数据库技术是远程设计系统的核心技术。同时,知识库可以实现知识复杂问题的求解评价和建议,可有效地进行智能推理来进行优化设计。
5 、计算机编程技术
计算机编程为远程设计系统提供一系列的应用服务和平台建设。主要是程序设计语言和存取数据库,如 VB.NET 、 C# 等编程语言和关系数据库的标准语言—结构化查询语言 SQL 等。
6 、多媒体技术和图形浏览技术
多媒体技术和图形浏览技术为在线交流、图形浏览提供辅助工具。
参考文献:
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2 王君.基于 WEB 的变速箱零件标准化及图档信息综合管理系统的研究与开发.浙江大学硕士论文. 2002 . 12 : 13
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随着社会的先进技术的不断进步,制造技术也获得快速的发展,具有精密化、智能化、清洁化以及集成化的特点。下面是我精心推荐的先进制造技术2000字论文,希望能对大家有所帮助!
先进制造技术2000字论文篇一:《浅析机械制造技术》
摘 要:随着社会科技的迅速发展,同时市场竞争日益激烈,传统的机械制造生产模式很难满足现实需要,因此,本文首先分析了现代机械制造的特点,然后就发展趋势展开论述。
关键词:机械制造;特点;发展趋势;
随着社会的不断进步,机械制造技术也获得快速的发展,具有精密化、智能化、清洁化以及集成化的特点。就目前而言,计算机、传感、自动化、新材料以及管理等技术与传统的机械制造技术进行结合,保证成为一体,在发展过程中,形成物质流、信息流和能量流的整体系统工程,不断保证生产规模的扩大和追求最佳的经济技术效果,实现机械制造过程中管理的简化和合理化,促进不断采用最新的生产方式。
一、现代机械制造技术发展的国内外现状
从国外发展情况来看,发达国家的机械水平已经相当高,在进行实际的设计过程中,一般采油工计算机辅助和仿真等 方法 ,同时对 企业管理 的方法和手段也日趋规范化和科学化,尤其在机械加工技术方面实现全面的自动化,采用数控技术和自动引导小车等技术。发达国家主要制造了一系列新的系统,主要包括计算机集成制造、智能制造以及敏捷制造和并行工程等系统。
(一)计算机集成制造系统主要建立在自动化、信息技术等基础上,有效利用计算机软件,把企业内部的生产较为分散的自动化系统集成起来,在很大程度上可以提高机械制造的效率。在利用计算机集成系统过程中,要注意以下几个方面,在功能方面来讲,要做好市场预测、产品设计、加工技术以及制造管理和售后服务等,这比传统机械企业自动化服务的范围要大的多,系统非常复杂。这种计算机集成主要以信息和功能,在很大程度上可以有效不断缩短产品开发、保证产品质量,降低工程投资等。
(二)智能制造系统。这种系统主要把模糊推理等人工智能技术广泛的应用到制造系统,最大限度解决实际中遇到的复杂问题,提高机械制造的水平和技术。人工智能系统是智能制造系统的核心技术,可以节省大量的人力和物力以及财力,提高解决实际技术问题的能。
(三)并行工程。并行工程,也可以称为同步或者同期工程,主要对传统的机械产品进行串行的开发,这种系统主要要求开发过程中要考虑到产品的周期,具体包括机械产品的质量、成本、因素、计划以及用户的要求等,保证各方能够协调工作。保证产品开发的各个阶段具有一定顺序性和并行性,保证在进行机械产品设计开发的过程中,及时发现其中存在的问题,最大限度的减少产品的研究、开发和生产周期,保证产品的质量,提高企业的经济效益。
(四)敏捷制造又称为灵捷、迅速和灵活指导,就是将柔性生产、熟练掌握生产技术进行集成,实现对劳动力的灵活管理,能够有效的无法预见的市场消费潜力做出比较迅速的反映。进行敏捷制造的工作原理,就是利用计算机网络和信息集成结构,实现标准化和专业化的生产,采用竞争合作的原则。
二、机械指导技术的发展趋势
就目前而言,机械指导技术发展主要朝着精密加工、微细加工以及纳米技术方向和高度自动化方向的发展,以敏捷制造和CIMS等为主。超精密加工设备正朝着高精度、高速度、多功能、高复合以及智能、安全、环保方向发展,在很大程度上突破了传统的格局,不断降低噪音、油污和粉尘等危害。同时随着全球经济、科技、信息的迅速发展,机械制造朝着全球化、虚拟化以及绿色化的方向反战。
(一)全球化。近些年来,全球化趋势不断加强,机械制造国际化经营越来越受到欢迎,但是也面临着许多的问题和挑战,导致有的企业倒闭或者被兼并。另一方面,由于计算机 网络技术 的不断发展,不断丰富机械制造企业相互之间的信息交流、产品开发以及经营管理,最大限度地增加了国际的市场竞争,因此机械制造全球化的技术基础就是实现网络化、标准化以及集成化,这给机械制造企业带来革命性的变革,保证产品设计、材料选购、机械制造以及产品的开拓和销售可以跨国跨地区的进行流通,真正实现全球化。
(二)虚拟化。虚拟化就是指在实际的机械制造过程中采用虚拟技术,可以大大降低机械产品开发的风险,提升产品的开发速度,保证机械产品的结构和性能能够达到相关标准和要求,不断对投资成本进行优化,具体可以采用运动仿真、动力学、造型设计、人机工程学等。在进行机械制造过程中,要采用模拟和检验技术,促进检验的加工方法、可加工性和合理性,保证机械产品的质量,优化机械产品生产质量,实现最大的经济效益,做好机械产品的设计计划、具体的生产组织管理和车间调度以及物流链的设计等。虚拟化最为关键和重要的就是进行计算机仿真,通过一些软件对真实的系统进行模拟,保证机械产品设计的质量和合理性,避免出现不必要的错误和缺陷,保证机械产品的质量。
(三)绿色化。在进行机械产品设计过程中,要严格按照ISO9000系列国家质量标准进行设计,保证实现机械产品的绿色化,具体包括绿色设计、材料、设备、工艺、技术、包装以及管理等,不断生产处绿色产品,包括最后在产品使用后经过绿色处理后保证能够回收利用。因为采用绿色设计和生产可以在很大程度上减少对环境的破坏,提高机械制造原料和能源的利用率,体现了人类社会的可持续发展,实现制造业的自动化。具体可以采用以下几项技术,精密机械的成形技术主要铸造、焊接以及塑性加工技术,精密的铸造、锻压、热塑性成形以及切割等技术。无切削液加工被广泛的应用在机械加工汗液,在很大程度上解决了冷却液带来的一系列问题。ROM技术突破了传统加工技术的的原则,而是采用添加和累计的方法,具有分层实体制造和熔化沉积制造等技术。以上机械绿色制造工艺的应用,在很大程度上减少原料和能源的消耗,同时建少了产品开发的成本,降低企业的投资成本。
综上所述,在进行现代机械制造过程中,要不断采用先进节能的技术,促进机械制造的可持续发展。
参考文献:
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[3]王洋.浅析我国现代机械制造技术的发展趋势[J].装备制造技术.2011(02)
先进制造技术2000字论文篇二:《浅谈机械制造技术》
【摘要】机械制造技术不仅是衡量一个国家科技发展水平的重要标志,也是国际间科技竞争的重点。本文对机械制造技术在我国及世界历史上的发展作了简要陈述,对先进机械制造技术的现状及技术特点进行概括介绍,并简述了未来机械制造技术的发展方向。
【关键词】机械制造简史 先进机械制造技术 发展现状 发展趋势
中国是世界上机械制造技术发展最早的国家之一。中国的机械制造技术历史悠久,成就辉煌,不仅对中国的社会经济发展起到了重要的促进作用,而且对世界技术文明的进步做出了重大贡献。传统机械制造方面,我国在很长一段时期内都领先于世界,到了近代特别是从18世纪初到19世纪40年代,由于诸多原因,我国的机械行业发展停滞不前,这100多年的时间正是西方资产阶级政治革命和产业革命时期,机械制造技术飞速发展,远远超过了中国的水平,中国机械制造技术的水平与西方的差距急剧拉大,到十九世纪中期已经落后西方一百多年。
新中国建立后特别是近三十年来,机械制造技术发展速度很快,向机械产品大型化、精密化、自动化和成套化的趋势发展,在有些方面已经达到或超过了世界先进水平。新中国机械制造技术的发展速度之快、水平之高是前所未有的。而且这一时期还没有结束,只要我们能够采取正确的方针、政策,用好科技发展规律并勇于创新,我国的机械制造技术还将向更高的水平发展,重新引领世界机械工业发展潮流。
1.机械制造简史。石器时代人类制造和使用的各种石斧、石锤和木质、皮质的简单工具是后来出现的机械的先驱。 几千年前,人类创制了用于谷物脱壳和粉碎的臼和磨,用于提水的桔槔和辘轳,装有轮子的车,航行于江河的船及桨、橹、舵等。所用的动力由人力发展到畜力、风力和水力。所用材料由天然的石、木、土、皮革等发展到人造材料。最早的人造材料是陶瓷。制造陶瓷器皿的陶车,已是具有动力、传动和工作三个部分的完整机械。鼓风器对人类社会发展起了重要作用。强大的鼓风器使冶金炉获得足够高的炉温,得从矿石中炼取金属。西周时期,中国就已有了冶铸用的鼓风器。
17世纪以后,资本主义商品经济在英、法等国迅速发展,许多人致力于改进各产业所需要的工作机械和研制新的动力。随着机械的改进,煤和金属矿石需求量的增加,只依靠人力和畜力已不能适应生产提高的要求,于是在18世纪初出现了纽科门的大气式蒸汽机,用以驱动矿井排水泵。1765年,瓦特发明了有分开凝汽器的蒸汽机,降低了燃料消耗率。1781年,瓦特又创制出提供回转动力的蒸汽机。
18世纪后期,蒸汽机的应用从采矿业推广到纺织、面粉和冶金等行业。制造机械的主要材料逐渐从木材改为金属。机械制造工业开始形成,并逐渐成为重要产业。机械工程从分散性的、主要依赖匠师个人才智和手艺的技艺发展成为有理论指导的、系统的和独立的工程技术。机械工程是促成18~19世纪的工业革命和资本主义机械大生产的主要技术因素。 19世纪末,电力供应系统和电动机开始发展和推广。20世纪初,电动机已在工业生产中取代了蒸汽机,成为驱动各种工作机械的基本动力。发电站初期应用蒸汽机为原动机;20世纪初,出现了高效率、高转速、大功率的汽轮机,也出现了适应各种水力资源的大、小功率的水轮机。19世纪后期发明的内燃机经过逐年改进,成为轻而小、效率高、易于操纵并可随时启动的原动机。内燃机最初用于驱动没有电力供应的陆上工作机械,以后又用于汽车、移动机械(如 拖拉机 、挖掘机械等)和轮船,20世纪中期开始用于铁路机车。内燃机和以后发明的燃气轮机和喷气发动机,还是飞机、航天器等成功发展的基础技术因素之一。
2.机械制造技术的发展。工业革命以前,机械大都是由 木工 手工制成的木结构,金属(主要是钢和铁)仅用以制造仪器、钟表、锁、泵和木结构机械上的小型零件。金属加工主要靠机匠的精工细作以达到需要的精度。随着蒸汽机的广泛使用以及随之出现的矿山、冶金、轮船和机车等大型机械的发展,需要成形加工和切削加工的金属零件越来越多,所用金属材料由铜、铁发展到以钢为主。机械加工(包括铸造、锻压、焊接、热处理等技术及其设备以及切削加工技术和机床、刀具、量具等)迅速发展,从而保证了发展生产所需要的各种机械装备供应。 机械制造技术是研究产品设计、生产、加工制造、销售使用、维修服务乃至回收再生的整个过程的工程学科,是以提高质量、效益、竞争力为目标,包含物质流、信息流和能量流的完整的系统工程。随着社会的发展,人们对产品的要求也发生了很大变化,要求品种要多样、更新要快捷、质量要高档、使用要方便、价格要合理、外形要美观、自动化程度要高、售后服务要好,要满足人们越来越高的要求,就必须采用先进的机械制造技术。
3.先进机械制造技术的特点。
3.1 面向工业应用的技术。先进制造技术并不限于制造过程本身,它涉及到产品从市场调研、产品开发及工艺设计、生产准备、加工制造、售后服务等产品寿命周期的所有内容,并将它们结合成一个有机的整体。先进制造技术的应用特别注意产生最好的实际效果,其目标是为了提高企业竞争和促进国家经济和综合实力的增长,目的是要提高制造业的综合经济效益和社会效益。 3.2 驾驭生产过程的系统工程。先进制造技术特别强调计算机技术、信息技术、传感技术、自动化技术、新材料技术和现代系统管理技术在产品设计、制造和生产组织管理、销售及售后服务等方面的应用。它要不断吸收各种高新技术成果与传统制造技术相结合,使制造技术成为能驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。
3.3 面向全球竞争的技术。20世纪80年代以来,市场的全球化有了进一步的发展,发达国家通过金融、经济、科技手段争夺市场,倾销产品,输出资本。随着全球市场的形成,使得市场竞争变得越来越激烈,先进制造技术正是为适应这种激烈的市场竞争而出现的。因此,一个国家的先进制造技术,它的主体应该具有世界先进水平,应能支持该国制造业在全球市场的竞争力。
3.4 市场竞争三要素的统一。在20世纪70年代以前,产品的技术相对比较简单,一个新产品上市,很快就会有相同功能的产品跟着上市。因此,市场竞争的核心是如何提高生产率。到了20世纪80年代以后,制造业要赢得市场竞争的主要矛盾已经从提高劳动生产率转变为以时间为核心的时间、成本和质量的三要素的矛盾。先进制造技术把这三个矛盾有机结合起来,使三者达到了统一。
4.先进机械制造技术的发展现状。近年来,我国的制造业不断采用先进制造技术,但与工业发达国家相比,仍然存在一个阶段性的整体上的差距。
4.1 管理方面。工业发达国家广泛采用计算机管理,重视组织和管理体制、生产模式的更新发展,推出了准时生产(JIT)、敏捷制造(AM)、精益生产(LP)、并行工程(CE)等新的管理思想和技术。我国只有少数大型企业局部采用了计算机辅助管理,多数小型企业仍处于 经验 管理阶段。
4.2 设计方面。工业发达国家不断更新设计数据和准则,采用新的设计方法,广泛采用计算机辅助设计技术(CAD/CAM),大型企业开始无图纸的设计和生产。我国采用CAD/CAM技术的比例较低。
4.3 制造工艺方面。工业发达国家较广泛的采用高精密加工、精细加工、微细加工、微型机械和微米/纳米技术、激光加工技术、电磁加工技术、超塑加工技术以及复合加工技术等新型加工方法。我国普及率不高,尚在开发、掌握之中。
先进制造技术2000字论文篇三:《论先进制造技术课程的教学特色与 教学方法 》
0 引言
随着电子信息技术、计算机技术的飞速发展,我国制造业也发生了较大的变革,传统的依靠手工制作的制造业也越来越多的融入了现代信息技术的元素,其产品的设计、制作的工艺、企业的生产经营管理方式等均得到不断的优化。先进制造技术也越来越多的被应用到生产实践过程中,从而对员工的素质提出了更高的要求,因此,各大高校纷纷将先进制造技术这门课作为机械工程及自动化专业的专业课,从而系统地介绍先进制造技术及工程应用方面的内容。由于先进制造技术是集机械、自动化、信息技术于一体的多学科交叉课程,其涉及的范围较广、内容纷繁复杂,并且技术更新换代速度较快。因此,必须改革传统的教学方法,在理论教学的同时,增加实践操作教学的比例,将所学的先进制造技术理论课程知识运用到实际生产中,让学生在实践过程中对给门课程的知识有一个感性的认识,从而对相关知识掌握得更加牢靠,印象更加深刻。
1 先进制造技术课程教学的内容与特色
1.1 先进制造技术课程教学的内容
先进制造技术是将传统的制造技术结合机械、电子信息、经营管理等现代化技术,并将其应用于产品的设计、制作加工、经营管理、售后服务等过程中,以便实现生产过程的高效、低耗和清洁,从而在市场竞争中获取低成本、高收益的优势。各大高校所使用的《先进制造技术》课程涉及的内容较多,较深,前后章节之间的衔接性不是很好,学生在学习的过程中表现得很吃力,对先进制造技术在实际生产中的应用不太熟练,教学效果不太理想。因此,必须改变传统的先进制造技术课程教学方法,提高教学质量。
1.2 先进制造技术课程教学的特色
首先,先进制造技术是一门多学科交叉的从课程,其综合性较强。由于该课程涉及到机械、电子信息、自动化、现代管理等各方面的技术,包含了信息流、物质流和资金流等的多学科交叉融合的课程,其涵盖的内容、过程和信息相当的复杂。
其次,先进制造技术是一门内容覆盖面广的学科。与传统的制造技术相比,现代先进制造技术涉及到产品生产加工的整个生命周期,从最初的产品设计、到产品生产加工、生产过程中的管理,到销售及售后服务的跟踪与质量服务等各方面的过程,其运用到的技术包括自动化技术、产品制作加工技术、以及生产管理技术等等。因此,现代制造技术在传统制造技术的基础上融入了更多跨学科的技术和知识,对学生来说,无形中加大了学习的难度和强度,并且技术更新的速度较快,学生适应能力也不断受到挑战。
再者,先进制造技术是一门动态发展的技术,由于先进制造技术融入了信息技术、自动化技术、管理技术等,而这些技术渗透到了制造业的每一个环节,从最初的设计到生产加工到生产管理再到最后的销售和售后整个环节。只有每一个环节都做得最好,才能实现高效、低耗和清洁生产的目的。因此,随着新技术的不断革新,先进制造技术课程内容也要随着发生变化,并不断得到更新和发展。
最后,先进制造技术课程的实用性较强。由于先进制造技术在现代加工制造业的应用较为广泛,实践性较强。与传统的纯理论教学方法不同,先进制造技术课程不仅重视技术的学习,还重视生产过程中的管理技术,技术与管理的结合使得先进制造技术课程的实用性得到加强。
2 先进制造技术课程教学方法的研究
2.1 合理选择教材,优化教学内容
由于先进制造技术课程是一门动态变化的课程,随着新技术的不断更新和变化,教材和教学内容也应该随之做出调整。首先,要合理地制定教学计划,由于该课程涉及的内容较多,覆盖的学科范围较广,在有限的教学课时内,难以兼顾到教材所涵盖的全部内容。因此,教师应该根据相关知识板块的重要性程度做出课程所需课时的安排,对教学内容进行合理取舍,从而优化教学内容,使学生能够把握课程的重点,有的放矢地去学习相关知识点。
其次,先进制造技术更新换代的速度较快,为了赢得市场竞争力,企业对员工的素质提出了更高的要求,因此,掌握先进制造技术的应用型人才受到制造型企业的青睐。为了顺应这种市场形势,高校必须保证先进制造课程教学内容的前沿性。这就要求教师要熟悉最新的先进制造技术,并将其融入到课堂教学中来,以便开阔学生的视野,启发学生的思维,使学生能够以发展的眼光来学习这门课程。最后,教学内容应该突出先进制造技术课程的特色,由于这门课程是一门实践性较强的课程,教师在授课过程中不仅要要求学生掌握好相关的基础知识,还要培养学生分析问题的能力,培养学生的工程思想,将所学知识与实际工程应用相结合。
2.2 更新教学理念,优化教学方法
由于先进制造技术课程更新速度较快,课程内容具有前沿性,为了培养具有先进制造技术的应用型人才,必须要更新教学理念。另外,现代制造型企业已经从传统的加工装配延伸到产品的整个生命周期,这就要求学生不仅要掌握好先进制造的技术还要具备现代 管理知识 ,具备团队合作能力和工程实践能力。理念指导实践,随着新理念的诞生,新的技术也随之出现,因此,随着先进制造理念的独断发展变化,先进制造技术也不断得到发展。只有让学生掌握好了新的理念,才能更好地将其运用到工程实践中,才能有所创造有所作为。
另外,除了要更新教学理念之外,还要对教学方法进行优化,也就是根据教学内容,采取有针对性的教学方法,以提高教学效果。由于先进制造技术课程既有对基本概念的讲解,也有对相关技术知识的讲解,应分别采取不同的教学方法。例如对基本概念的讲解可以采用授业式讲解,对技术知识的讲解可以采用案例教学、互动式教学或者两者相互结合的方法。通过学生自己查阅资料解决相关问题,然后在课堂上一起讨论的方法,培养了学生思考问题、分析问题、解决问题的能力以及学生的创造性思维。因此,对于先进制造技术课程这样的多学科交叉的课程,教师应该有针对性地采取不同的教学方法进行教学,不断更新教学理念,优化教学方法,以便达到更好的教学效果。
2.3 结合先进技术,优化教学手段
先进制造技术课程涉及的内容较多,课程信息量大,教师可以借助于多媒体进行辅助教学。利用多媒体,将文字、图形图像、音频视频等将教学内容生动形象的展示出来,给学生以视觉和听觉的冲击,提高学生学习的积极性,改善教学效果。同时,利用多媒体进行教学,不仅节省上课板书的时间,使教师将主要的时间用于相关知识的讲解上面。并且,在教学过程中,穿插一些动画、视频等,不仅使课堂内容更加丰富,还能激发学生学习的兴趣,对相关的知识点有更加感性的认识,对教学内容的印象也更加深刻。但应该注意的是,多媒体教学只是一种辅助教学手段,教师还是应该对整个课程讲解起到主导作用,在多媒体授课过程中,对相关重难知识点做出板书,方便学生理解。除此之外,教师应该提前设计一些问题,引导学生进行思考,同时增加学生和教师之间的互动性,调动学生学习的积极性,变被动学习为主动学习,从而既提高了教学的效率,又增加了教学的效果。
2.4 注重实践教学,优化教学效果
先进制造课程的实用性和工程性表明这门课程不仅要有理论教学,还要注重实践教学。再加上这门课程涉及的内容较多,覆盖面较广,学生在学习过程中难以理解相关的知识点,对理论知识难以形成感性认识,学习起来较为吃力,久而久之,便逐渐产生厌学的情绪。因此,必须要加大先进制造课程实践教学的比重,培养学生的创新意识和工程意识。具体可以从以下两个方面进行先进制造技术课程的实践教学:一方面可以进行实验教学,实验教学在培养学生的动手能力、创新能力方面有着重大的作用。学生通过实验进行观察、思考和操作,能够对理论知识形成更加直观的认识,通过参与到实验室的项目中来,既能培养学生的团队合作能力,沟通交流能力,解决问题和分析问题的能力。另一方面,教师也可以组织学生到大型制造型企业、科研机构或者其他实验基地进行观察和体验,从而对先进的设备和制作工艺有一个更加感官的接触,让学生深刻体会到先进制造课程在企业的实际应用中的重要性。这样学生便能对所学的知识产生一种新的认识,并且更加愿意去探索和挖掘这些理论知识的实用型。
3 总结
先进制造技术课程是一门多学科交叉的综合性学科,涵盖的内容较多,知识面较广,并且由于先进制造技术融入了信息技术、自动化技术、管理技术等,随着技术的不断革新,先进制造技术也要不断地发生变化,以便适应市场需求的发展。除此之外,先进制造技术还是一门实用性较强的课程,教师在教学过程中,除了要讲授基本的理论知识,还要加大实践课程的比重,培养学生的动手能力和创新意识。因此,通过对先进制造技术课程教学方法进行研究,本文提出了四种教学方法,分别从教学内容、讲学方法、教学手段和实践教学效果着几个方面着手进行优化教学,以便提高教学质量,增强教学效果。
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