大學(xué)生參加“全國行業(yè)設(shè)計(jì)大賽”對實(shí)踐能力培養(yǎng)作用

龍威　王輝虎　黃晉

摘要：本文以材料成型及控制工程專業(yè)大學(xué)生為例，介紹了材料成型及控制工程專業(yè)（鑄造方向）大學(xué)生的知識教育現(xiàn)狀，評述了鑄造專業(yè)學(xué)生參加“全國大學(xué)生鑄造工藝設(shè)計(jì)大賽”對實(shí)踐能力培養(yǎng)的作用。

關(guān)鍵詞：行業(yè)設(shè)計(jì)大賽；鑄造工藝；實(shí)踐能力；大學(xué)專業(yè)教育

中圖分類號：G646 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）33-0120-02

1998年以來，我國教育部基于“厚基礎(chǔ)、寬口徑、重能力”的指導(dǎo)思想，頒布并實(shí)施了修訂后的《普通高等學(xué)校本科專業(yè)設(shè)置規(guī)定》，工科高等學(xué)校的原鑄造、鍛壓、焊接等專業(yè)合并成“材料成型及控制工程”專業(yè)。新、舊專業(yè)對比發(fā)生了較大的變化。十多年的人才培養(yǎng)實(shí)踐結(jié)果表明：畢業(yè)生在數(shù)理知識、外語知識、計(jì)算機(jī)應(yīng)用知識等方面有了較大的提高，工作適應(yīng)面也更寬，但在材料成形專業(yè)知識及實(shí)際工作能力方面有下降的趨勢；一些用人單位或企業(yè)表現(xiàn)出“不愿接受本科畢業(yè)生就業(yè)”的想法。相反，我國少數(shù)仍然維持原專業(yè)（鑄造、鍛壓、焊接等）設(shè)置培養(yǎng)的工科高校的畢業(yè)生，更受用人單位和企業(yè)的歡迎，因?yàn)樗麄內(nèi)スぷ鲉挝缓推髽I(yè)后，適應(yīng)實(shí)際工作的時(shí)間更短。實(shí)踐表明，“材料成型及控制工程專業(yè)”的學(xué)生通過參加各類“行業(yè)大賽”可以全面地掌握各專業(yè)及其計(jì)算機(jī)應(yīng)用知識，較大地提高學(xué)生的動(dòng)手及實(shí)際工作能力。

一、材料成形專業(yè)知識教育現(xiàn)狀

一般來講，各個(gè)高校的材料成形（或相近）專業(yè)的本科教學(xué)的課程設(shè)置均包括：通識基礎(chǔ)課程、學(xué)科基礎(chǔ)課程、專業(yè)課程、實(shí)踐教學(xué)等四類。

通識基礎(chǔ)課程一般包括人文社科，外語，大學(xué)數(shù)學(xué)，大學(xué)物理，工程化學(xué)，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識等；學(xué)科基礎(chǔ)課程包括工程制圖，力學(xué)，機(jī)械原理，機(jī)械制造，工程材料學(xué)，檢測與控制工程基礎(chǔ)，傳熱學(xué)等；專業(yè)課程包括材料成形原理，材料成形工藝，材料成形裝備及自動(dòng)化，模具技術(shù)，快速成形，材料制備及組織性能等；實(shí)踐教學(xué)包括金工實(shí)習(xí)，電工實(shí)習(xí)，生產(chǎn)實(shí)習(xí)，專業(yè)課程設(shè)計(jì)，畢業(yè)設(shè)計(jì)等。

材料成型及控制工程專業(yè)專業(yè)的知識學(xué)習(xí)，相對于原鑄造、鍛壓、焊接等專業(yè)知識的學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)時(shí)間較少而知識要求范圍較寬。表現(xiàn)為材料成型及控制工程專業(yè)專業(yè)的畢業(yè)生對專業(yè)知識的掌握及應(yīng)用能力偏弱，而少數(shù)仍然維持原專業(yè)（鑄造、鍛壓、焊接等）設(shè)置培養(yǎng)的工科高校的畢業(yè)生更受用人單位的歡迎。

為了彌補(bǔ)材料成型及控制工程專業(yè)專業(yè)的大學(xué)生在專業(yè)知識學(xué)習(xí)及訓(xùn)練方面的不足，鼓勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)參加各種專業(yè)方向的工藝設(shè)計(jì)大賽等，對提高學(xué)生的實(shí)際工作能力和專業(yè)知識掌握具有重要作用。下面以“永冠杯全國大學(xué)生鑄造工藝設(shè)計(jì)大賽”為例，談?wù)勊鼘ε囵B(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)鑄造行業(yè)知識和掌握鑄造實(shí)際工作能力的作用。

二、鑄造工藝設(shè)計(jì)大賽的目的

近年來隨著我國作為制造大國的去崛起，我國的鑄造行業(yè)得到了蓬勃發(fā)展，2010年的鑄件產(chǎn)量近4000萬噸，是名符其實(shí)的第1鑄造大國。但我國的高端鑄件產(chǎn)量少、優(yōu)秀的鑄造工作者缺泛，尤其是缺少新一代年青的鑄造工作者。為了盡快解決這一迫切問題，中國機(jī)械工程學(xué)會鑄造分會、國家鑄造行業(yè)生產(chǎn)力促進(jìn)中心、中國機(jī)械工業(yè)教育協(xié)會等單位于2009年起共同發(fā)起了“永冠杯”中國大學(xué)生鑄造工藝設(shè)計(jì)大賽。該賽事由中國機(jī)械工程學(xué)會、中國機(jī)械工程學(xué)會鑄造分會、教育部高等學(xué)校機(jī)械學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)委員會、中國機(jī)械工業(yè)教育協(xié)會、鑄造行業(yè)生產(chǎn)力促進(jìn)中心等單位主辦，由臺灣永冠能源科技集團(tuán)提供贊助，每年舉辦一屆，今年已經(jīng)是第七屆。

“中國大學(xué)生鑄造工藝設(shè)計(jì)大賽”的主要目的是鼓勵(lì)我國在校相關(guān)專業(yè)的大學(xué)生（含碩士研究生）學(xué)習(xí)鑄造知識，培養(yǎng)在校大學(xué)生對鑄造工藝設(shè)計(jì)的興趣和愛好，提高大學(xué)生將所學(xué)的鑄造工藝設(shè)計(jì)理論及相關(guān)的知識與鑄造工藝設(shè)計(jì)實(shí)際相結(jié)合的能力，促進(jìn)我國鑄造行業(yè)優(yōu)秀人才的培養(yǎng)，也為在校大學(xué)生參加社會實(shí)踐活動(dòng)提供一個(gè)良好的平臺并為大學(xué)生就業(yè)創(chuàng)造有利條件和機(jī)會。

三、參加鑄造工藝設(shè)計(jì)大賽所需知識

全國鑄造工藝大賽的基本要求，是根據(jù)主辦單位提供的“鑄件名稱、圖紙、用途、材質(zhì)、要求說明”等，選擇鑄造工藝方法和工藝參數(shù)、繪制工藝圖紙、提出優(yōu)化的鑄造工藝方案等。鑄造工藝設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：鑄造工藝方法、澆注位置、分型面、加工基準(zhǔn)、鑄造工藝設(shè)計(jì)主要參數(shù)的選擇，澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，冒口、冷鐵的設(shè)計(jì)，鑄造工藝優(yōu)化，鑄件圖與鑄型圖的繪制，工藝文件的編寫、工藝卡的編寫等。

現(xiàn)代鑄造工藝設(shè)計(jì)，通常采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與分析技術(shù)（即CAD/CAE），可有效的縮短鑄造工藝設(shè)計(jì)時(shí)間，通過對設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化提高設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性、減少鑄件試制及工藝修改過程，同時(shí)給工藝設(shè)計(jì)人員帶來極大的方便，提高了工作效率。

為此，鑄造工藝設(shè)計(jì)人員需要掌握如下知識：（1）鑄造工藝過程原理及工藝設(shè)計(jì)方法與步驟；（2）鑄造工藝方法特點(diǎn)及材料的選用；（3）鑄件的計(jì)算機(jī)輔助二維、三維設(shè)計(jì)制圖；（4）金屬鑄件凝固過程模擬方法及軟件的使用；（5）鑄造生產(chǎn)工業(yè)過程知識；（6）鑄造模具、模型設(shè)計(jì)；等等。因此，參加鑄造工藝大賽對學(xué)生的知識面及其應(yīng)用能力提出了廣泛的要求。

四、對“學(xué)生實(shí)際工作能力”培養(yǎng)之作用

從我校材料成型及控制工程專業(yè)的課程體系來看，專業(yè)課程教學(xué)學(xué)時(shí)數(shù)較少，加之專業(yè)知識范圍很多，專業(yè)課程的學(xué)習(xí)就很難深入，教師只能面面俱到地介紹，學(xué)生較難適應(yīng)未來從事行業(yè)工作的知識及能力要求。如果大學(xué)生能在現(xiàn)有較寬的理論知識基礎(chǔ)上，結(jié)合自己未來的工作志向參加某一行業(yè)大賽，可以較全面地深入學(xué)習(xí)掌握行業(yè)知識、較好地培養(yǎng)學(xué)生從事各行業(yè)的實(shí)際工作能力。下面以學(xué)生參加“永冠杯中國大學(xué)生鑄造工藝設(shè)計(jì)大賽”為例，介紹參加大賽對培養(yǎng)學(xué)生鑄造行業(yè)專門知識及實(shí)際工作能力的作用。

（一）鑄造工藝過程原理及工藝設(shè)計(jì)方法與步驟

這是參加大賽必須的深入學(xué)習(xí)和掌握的知識，也是鑄造工藝設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。它主要包括鑄造工藝過程及理論基礎(chǔ)，鑄造工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容與步驟、主要設(shè)計(jì)參數(shù)的計(jì)算方法等。學(xué)習(xí)和掌握“鑄造工藝過程原理及工藝設(shè)計(jì)方法與步驟”是未來從事鑄造行業(yè)工作的基本條件。

（二）鑄造工藝方法特點(diǎn)及材料的選用

鑄造工藝方法很多（如，砂型鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造、低壓鑄造、熔模精密鑄造等，砂型鑄造又分粘土砂、水玻璃砂、樹脂砂等），不同材料（鋼、鐵、鋁、鎂、銅、鋅等）的鑄件、不同尺寸大小和不同精度的要求，需要采用不同的鑄造方法。深入學(xué)習(xí)掌握這些鑄造工藝方法的特點(diǎn)，以及各種材料對鑄造方法的適應(yīng)性，對合理選用鑄造工藝、低成本高質(zhì)量生產(chǎn)鑄件具有重要意義。

（三）鑄件及鑄造工藝的計(jì)算機(jī)輔助二維、三維設(shè)計(jì)制圖

隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)制圖技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)制圖已被廣泛用于鑄件及鑄造工藝的設(shè)計(jì)中。鑄造工藝設(shè)計(jì)的基本過程是：首先，將零件圖通過數(shù)字化儀或其他圖形輸入設(shè)備輸入計(jì)算機(jī)內(nèi)；然后，根據(jù)要求標(biāo)出澆注位置和分型面的位置，進(jìn)一步繪出加工余量及不鑄孔、槽的符號，以及撥模斜度，并標(biāo)出尺寸，形成鑄件圖；以此為依據(jù)，進(jìn)行鑄件模數(shù)和重量計(jì)算、進(jìn)行補(bǔ)縮系統(tǒng)和澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)；將設(shè)計(jì)計(jì)算的結(jié)果以圖形方式加到鑄件圖上，再繪出砂芯形狀，算出芯頭間隙、芯頭壓緊環(huán)、防壓環(huán)、積砂槽和芯頭分塊線及尺寸等，從而形成一個(gè)完整的工藝圖；最后，繪制出鑄造工藝卡片。熟練掌握鑄件及鑄造工藝的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法，對大學(xué)生從事實(shí)際工作具有重要作用。

（四）鑄件凝固過程模擬方法及軟件的使用

隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)與應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展和鑄造工作者對鑄造工藝?yán)碚撗芯康纳罨?，鑄件凝固過程的計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)日趨成熟，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對鑄造工藝進(jìn)行科學(xué)分析，已經(jīng)成為優(yōu)化鑄造工藝、提高鑄件質(zhì)量、縮短產(chǎn)品試制周期的極為重要的手段，對工藝設(shè)計(jì)的指導(dǎo)作用也得到了越來越多企業(yè)的認(rèn)可。

目前大學(xué)生計(jì)算機(jī)應(yīng)用及操作水平普遍較高，他們學(xué)習(xí)掌握鑄件凝固過程模擬軟件及其使用方法，對未來從事實(shí)際工作和提高所在企業(yè)的技術(shù)水平都有促進(jìn)作用，也深受用人單位的歡迎。

（五）鑄造生產(chǎn)工業(yè)過程知識

參加鑄造工藝設(shè)計(jì)大賽，需要了解從金屬鑄造材料（鐵、鋼、鋁等）、非金屬造型材料（粘土砂、水玻璃砂、樹脂砂、涂料等）、工藝方法（砂型鑄造、金屬型鑄造、低壓鑄造等）、生產(chǎn)組成（熔化澆注、造型制芯、落砂清理、設(shè)備維護(hù)、技術(shù)保障、后勤服務(wù)等）等鑄造生產(chǎn)全過程，認(rèn)識各種材料與工藝方法的區(qū)別及特點(diǎn)，了解各生產(chǎn)組成工部的職責(zé)作用，加強(qiáng)學(xué)生對鑄造工藝及過程的認(rèn)識。

（六）鑄造模具、模型設(shè)計(jì)

參加鑄造工藝設(shè)計(jì)大賽，需要完成典型鑄件的整套鑄造工藝模具、模型的設(shè)計(jì)圖紙，達(dá)到實(shí)施制造的水平。這對參賽學(xué)生學(xué)習(xí)掌握鑄造成形模具設(shè)計(jì)的方法、步驟都是很好的鍛煉，對學(xué)生了解掌握其他材料成形模具（塑料模具、鍛壓模具、沖壓模具等）的設(shè)計(jì)與方法具有很好的借鑒作用。

五、結(jié)束語

1998年工科專業(yè)合并調(diào)整后，工科大學(xué)在數(shù)理知識、外語知識、計(jì)算機(jī)應(yīng)用知識等方面有了較大的提高，工作適應(yīng)面也有較大的拓展，但由于涉及的行業(yè)較多、知識面更寬，專業(yè)知識學(xué)習(xí)的深度下降，畢業(yè)后直接從事專業(yè)工作的能力下降。為了彌補(bǔ)這一缺點(diǎn)，增加學(xué)生對企業(yè)的吸引力，在大學(xué)期間鼓勵(lì)或要求學(xué)生參加各種形式的行業(yè)知識競賽，對培養(yǎng)和提升學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的思維能力和解決實(shí)際問題的工作能力具有重要作用。以參加“鑄造工藝設(shè)計(jì)大賽”為例，大學(xué)生不但可以學(xué)到鑄造工藝設(shè)計(jì)的具體方法與步驟、計(jì)算機(jī)制圖與計(jì)算機(jī)模擬知識，還可以學(xué)到模具設(shè)計(jì)與生產(chǎn)管理方面的知識，對學(xué)生從事鑄造行業(yè)的技術(shù)工作具有實(shí)質(zhì)的幫助。