提高機電專業課程設計質量的方法初探

祁文軍　吳金強　方建疆

摘要 機電專業課程設計是一個重要的實踐性教學環節。為了提高課程設計質量，本文從機電專業課程設計的選題、課程設計過程和成績評定等三方面如何提高設計質量進行了初步探索。

關鍵詞 課程設計 質量 機電專業

中圖分類號：G642文獻標識碼：A

1 機電專業課程設計的重要性

機電一體化技術不是機械技術與電子技術的簡單疊加，而是二者的有機結合。一直以來由于在基礎課與專業課教學中缺乏機電知識綜合運用能力的培養和訓練，學生在學習了機械設計、機械制造和電子技術、微機原理與應用等基礎課程以及數控技術、機電一體化技術等專業課之后，仍然不能很好地將機、電的知識融會貫通，不能很好地將所學知識運用于實際生活生產中的機電一體化系統的綜合設計，遇到這類問題常常無從下手，存在不少困難。

機電專業課程設計是一個重要的實踐性教學環節，一般安排在控制原理、數控技術、機電一體化技術等專業課學習之后。要求學生能夠綜合運用所學過的機械、電子、計算機和自動控制等方面的知識，獨立進行一次機電結合的設計訓練，主要目的是：①②

（1） 承上啟下。在學習完相關專業課和即將進行畢業設計之前，初步建立“系統設計”的思想，以及相關能力的培養，為畢業設計奠定基礎。

（2） 結合生產生活中的機電產品，學習機電系統總體設計方案的擬定、分析與比較的方法，進一步提高學生對本專業重要性的認識。

（3） 通過對機械系統的設計，掌握幾種典型傳動機構、導向機構及執行機構的工作原理、設計計算方法與選用原則。如齒輪/同步齒型帶減速裝置、蝸桿副、滾珠絲杠螺母副、直線滾動導軌副等以及相應機構的消間隙方法及裝置。

（4） 通過對進給伺服系統的設計，掌握常用伺服電動機的工作原理、設計選擇方法與控制驅動方式。如步進電機、交流伺服電機、直流伺服電機等。

（5） 通過對控制系統的設計，掌握一些典型硬件電路的設計方法和控制軟件的設計思路。如控制系統選用原則、CPU選擇、存儲器擴展、I/O接口擴展、A/D與D/A轉換配置、鍵盤與顯示電路設計等，以及控制系統的管理軟件、伺服電動機的控制軟件設計思路等。

（6） 通過對機床夾具的設計，充分了解夾具在保證加工精度和提高生產率方面的重要性，掌握典型夾具的工作原理、設計計算和定位分析與選用原則。如數控鉆床工作臺設計、數控銑床工作臺設計、箱體端蓋鉆锪孔鉆模設計及動態仿真、車床撥叉兩個25孔鉆模設計及動態仿真等。

（7） 通過對機電產品零件生產工藝設計，掌握一些典型零件的加工工藝規程設計的內容及步驟，工藝路線擬定的方法和步驟。如CA6140型車床主軸箱箱體工藝路線設計、軸類零件數控仿形加工、型腔零件數控仿形加工等。

（8） 培養學生獨立分析問題和解決問題的能力。

（9） 鍛煉提高學生閱讀應用手冊和標準、查閱文獻資料以及撰寫科技論文的能力。

2 提高機電專業課程設計質量的方法

2.1 選題

選題是決定專業課程設計質量的關鍵。題目的內容應該圍繞機電一體化技術，難度和工作量要適中，既不要太難太大，拿到題目后使學生無從下手；又不要太易，照葫蘆畫瓢即可以完成。而應該使同學們能夠在3～4周的時間中綜合應用所學過的課程知識，同時查閱相關工具書及文獻資料，通過總體方案論證、設計計算、選型、三維繪圖及裝配，論文撰寫，最終完成題目的內容。近幾年我院對機電專業課程設計的題目逐步進行規范，機電專業課程設計的對象主要結合生產生活中的機電產品（系統），分為機電產品生產工藝設計、機電產品制造夾具設計、機電系統進給伺服系統設計等三個主要方向。通過課程設計完成可以使學生有一定的成就感，進一步提高對本專業的學習興趣。設計的機電產品主要有（下轉第190頁）（上接第169頁）CNC機床、工業機器人、三坐標測量機、自動雕刻機、全自動洗衣機、果蔬自動烘干機等。

2.2 質量控制

2.2.1 規范課程設計過程

整個課程設計包括：確定題目及任務書、學生選題及進行課程設計、成績評價。其中任務書包括：題目，主要完成內容及具體工作量（說明書字數及設計圖紙大小、數量）。課程設計的時間一般為3～4周，指導教師根據具體題目進一步安排學生詳細的進度安排，并督促學生按期完成進度任務。具體執行時為保證質量主要采取以下措施：

* 一人一題；同一題目不同參數可以擴展至兩題；

* 必須有設計圖紙（裝配圖和（或）零件圖，或工藝流程圖、工序卡）；

* 提高、規范機械制圖能力，圖紙嚴格按機械制圖標準、規范執行。其中，裝配圖要求：結構、投影關系、剖面、標題欄格式、配合、總尺寸、技術要求、線條、字體、字號、標準件標注及國標等；零件圖要求：結構、投影關系、剖面、標題欄格式、尺寸、公差、粗糙度、材料、熱處理等以及技術要求、線條、字體、字號等；

* 認真撰寫設計說明書。設計說明書要求清楚地敘述整個設計過程和詳細的設計內容。內容一般不少于10000字符，要求條理清晰、圖文并茂、符合國標。

2.2.2 規范成績評價賦分標準

成績評價應能充分反映課程設計的全過程，目前我們制定的專業課程設計賦分標準如表1所示。

從表1可以看出，成績評定既包括學生的主觀態度，又包括其完成的具體內容情況。

課程設計結束后，教研室根據指導人數，每名教師抽取所指導學生的20%比例，由全體指導教師組成小組，對設計內容、結果、教師給分等進行集體評議，以使課程設計成績評定更加合理。

通過規范課程設計選題、規范課程設計過程、規范課程設計成績評定，使我院的專業課程設計質量明顯提高，為同學們后續的畢業設計奠定了良好的基礎。

注釋

① 尹志強等.機電一體化系統設計課程設計指導書[M].北京：機械工業出版社，2010.

② 盧秉恒，洪軍，趙萬華.機械制造技術基礎[M].北京：機械工業出版社，2005.