培養學生圖紙設計能力的畢業設計教改探索

摘 " "要： 畢業設計是培養學生運用所學知識解決實際問題的綜合能力的重要實踐環節，對機械類專業而言，培養學生獨立的圖紙設計能力應該是畢業設計中能力培養的主要目的。針對多屆學生畢業設計圖紙中反映的問題，教師根據教學大綱，結合生產實際認真選題，在指導時采取具體有效的措施，恰當引導，放手實踐，使學生在設計圖紙的工作中心中有數，發揮主觀能動性，自主做出比較適當的設計決斷，收到較好的效果。

關鍵詞： 圖紙設計能力 " "機械類專業 " "畢業設計 " "教改探索

圖紙是工程師的語言，能夠獨立地設計圖紙，能夠設計出符合要求的圖紙，是學校對學生零距離工程師培養的主要內容與目的之一。對機械類專業畢業生而言，應該有能力設計出表達清晰正確、信息齊全的圖紙。一份表達不清、信息不齊全的圖紙，在職場上會壞了自己的職業形象。因此，學生在離開學校踏入社會之前，要強化獨立圖紙設計能力，學會獨立審查自己的圖紙。

學生在校期間學習的專業課程、專業基礎課程有十幾門。圖紙設計時要綜合運用的知識就在這些課程之中。該學的都學過了，關鍵是知道在什么地方運用什么知識。常州工學院材料成型及控制工程系的畢業設計，有關圖紙的設計分為選題、方案設計、裝配圖設計和零件圖設計四個階段。針對學生圖紙設計中存在的問題，我們在不同階段采取相應措施，恰當引導學生，之后放手讓他們實踐。學生在設計過程中既能發揮主觀創造性，又有可以參照的依據，極大地降低了設計的圖紙的“學生氣”。

一、畢業設計課題的選定

選定畢業設計課題的原則是：課題應緊密結合產業發展需要解決的工程技術問題和教學、科研項目;課題應滿足畢業設計教學大綱的要求，使學生能夠充分利用所學知識與先進技術，得到全面鍛煉;慎重把握課題的難度系數，難度太大學生有可能完不成設計任務，難度太小則學生得不到應有的鍛煉。課題內容主要涵蓋材料成型模具設計與制造、成型設備設計與改造及其他綜合類設計。

二、設計方案的確定

設計方案的合理與否直接決定畢業設計的成敗。學生設計經驗不足，在擬訂設計方案時往往考慮問題不夠全面，有時不能切合實際，把簡單問題弄復雜。培養學生的方案設計能力沒有靈丹妙藥，措施就是增加學生在這方面的實踐。

首先要保證充足的時間，通常給出兩到三周的時間。其次，在這段時間內，要求學生必須手工繪圖，設計兩到三個方案，對每一個方案闡述它的工作原理，論證它的優點與缺點。闡述工作原理很重要，認真推敲機構一步一步的動作，有什么問題可容易發現。在方案論證中要求使用一切可能的手段、先進技術，提供有說服力的數據。譬如注射模設計，要求學生采用有限元分析軟件Moldflow，根據每個方案進行注射模擬，提供分析報告，報告最佳澆口位置區域、充填時間、氣穴分布、熔接痕形態與分布、壓力場、溫度場等信息，根據這些信息對設計方案的模具功能進行評估論證，指導進一步的設計。用這樣的方法指導學生完善工作方式。

三、裝配圖的設計

裝配圖設計是對設計方案的具體化設計。在裝配圖設計中，學生能力不足的主要表現是，不能合理地布局以把控整體尺寸的大小;剖切路線規劃不合理，甚至不知道哪些零件需要剖切，哪些零件不需要剖切;遇到視圖表達比較復雜、比較特殊的地方難以正確處理，視圖表達能力較差;缺少“裝配”概念，有的零件畫出來擺在那里，怎樣定位與緊固則沒有具體的表達;設計裝配圖時沒能很好地結合構思零件結構，致使一些重要零件的結構工藝性較差，難以加工。

我們采取的改革措施是要求學生在設計裝配圖之前弄清楚以下問題，并且把相應的正確理念運用到裝配圖的設計過程中。

1.為了能夠合理地布局以把控整體尺寸的大小，必須考量在主視圖、俯視圖和側視圖上有多少零件需要反映。在設計過程中，零件布局和整體尺寸的大小是可以隨時調整的。

2.裝配圖的剖視圖中每個零件剖沒剖到、看沒看到，一定要和剖切路線一致;剖切路線的畫法要符合國家制圖標準的要求;一組相同的零件一定要剖到一個，且只需要剖到一個。

3.遇到視圖表達比較復雜、比較特殊的地方，可以考慮采用局部視圖、局部剖、剖上加剖的方式進行表達。

4.每個零件是怎樣安裝的？固定聯接的零件一定要有銷釘、螺釘等緊固零件進行聯接，或采用鑲嵌夾緊的方式進行聯接。

5.必須在設計裝配圖的時候結合構思零件結構，并且對每個零件考慮使用合理的加工方法及先進的工藝技術，在大腦中“把它加工出來”，以保證零件具有良好的結構工藝性。如果不能在大腦中“把它加工出來”，就說明這個零件可能加工不出來或者難以加工。如果不在設計裝配圖階段把零件的結構考慮成熟，到設計零件圖的時候再考慮零件的結構工藝性，零件結構的改變就勢必造成裝配圖設計的重大修改返工，導致設計效率低下。一個好的設計師必須同時是一個好的工藝師。

6.裝配圖上需要標注尺寸和配合。通常，裝配圖上要標注的尺寸是整體的長、寬、高，以及需要在裝配時保證的有特殊要求的尺寸，而部件裝配圖需要標注安裝尺寸。裝配圖上要標注各種配合，包括動配合、過渡配合、過盈配合。

四、零件圖的設計

零件圖是根據裝配圖拆分每個零件進行設計的。零件圖的內容應該是一個零件的結構、尺寸、尺寸公差、表面粗糙度、形位公差、材料與技術要求等完備信息。

學生的零件圖設計質量較差，除了工作態度不夠認真之外，主要原因是缺少設計的實踐經歷，對零件圖各項內容的表達能力有待提高，學過的知識不會應用。例如，零件結構表達不清楚，視圖不正確，加工精度要求不合理，選材與技術要求不合理等。

我們采取的改革措施是要求學生在設計零件圖之前弄清楚以下問題，對必要的問題進行相應的歸納總結，然后將正確的理念運用于零件圖設計中。

1.視圖投影要正確，能用最少的視圖表達清楚零件的全部結構是最佳的投影表達方案。一般而言，零件圖需要主視圖、俯視圖、側視圖三個視圖，簡單的零件可以只有一個或兩個視圖。

2.零件圖的剖視圖中每個局部結構剖沒剖到、看沒看到，一定要和剖切路線一致;剖切路線的畫法要符合國家制圖標準的要求;一組相同的結構，如光孔、螺紋孔等，一定要剖到一個，并且只需要剖到一個;有時零件結構比較復雜可以采用局部剖。

3.設計零件具體結構時，要重新審查在裝配圖設計階段考慮好的零件結構，保證零件的結構工藝性良好。

4.尺寸要標注齊全。標注的尺寸最好是能直接使用游標卡尺、百分表、千分表等通用量具測量的尺寸。尺寸盡量標注在視圖邊界之外。剖切結構的尺寸盡量標注在剖視圖上。局部放大的部分，其尺寸要標注在局部放大圖上。

5.公差標注要規范。首先要區分包容尺寸、被包容尺寸、位置尺寸和中心距尺寸。它們的公差帶分布和標注方式是不同的，必須弄清楚，才能標注出合乎規范的公差。

6.設定尺寸精度等級要合理。IT01～IT1，用于塊規公差;IT1～IT7，用于量規公差;IT5～IT6，用于精密零件的配合尺寸公差，如活塞銷與活塞銷孔;IT6～IT7，廣泛用于機床、較精密機械與儀表上重要零件的配合尺寸公差，如主軸與軸承、尾座與套筒、活塞與汽缸;IT8～IT9，用于重型機械、農業機械中重要零件的尺寸公差。

7.設定形位公差的精度等級要合理。為此，要總結形位公差值的選擇原則、主要加工方法能達到的形位公差等級、位置度公差值的計算公式及對未注形位公差值的規定。

8.設定表面粗糙度等級要合理。設定表面粗糙度等級時，要考慮零件的最終加工方法，要與零件的尺寸精度等級、形位公差精度等級相匹配。一般，配合表面（包括動配合、過渡配合、過盈配合）可以規定為Ra1.6，螺紋表面Ra3.2，模具型腔表面Ra0.4，其他非配合表面Ra6.4～Ra25。

9.選材與規定技術要求要合理。首先區分零件所屬的類型和使用要求，確定零件的材料和毛坯類型，然后給出恰當的熱處理和表面處理要求。

五、結語

畢業設計是學生在校期間的唯一一次大型綜合性設計訓練，采取以上措施能有效提高學生設計的圖紙的質量，在此拋磚引玉，與同行探討。具體到學生個體，畢業設計指導的細節還要因人而異，要使每個學生都能得到較多鍛煉。