以全國數控技能大賽為契機構建本科畢業設計新模式

王小榮, 王朝琴

(1. 蘭州交通大學 機電工程學院, 甘肅 蘭州 730030； 2. 蘭州交通大學 鐵道技術學院, 甘肅 蘭州 730010)

以全國數控技能大賽為契機構建本科畢業設計新模式

王小榮1, 王朝琴2

(1. 蘭州交通大學 機電工程學院, 甘肅 蘭州 730030； 2. 蘭州交通大學 鐵道技術學院, 甘肅 蘭州 730010)

蘭州交通大學將人才培養和全國數控技能大賽(CNCC)結合起來,通過構建本科畢業設計新模式,創建了數控類本科畢業設計新體系。將CNCC比賽和其他省級數控賽事試題融入到本科畢業設計中,取得了良好的教學效果。

本科畢業設計； CNCC； 數控技術

1 加快適應數控技術發展的教學改革

我國制造業正處于關鍵的轉型階段,為了使我國制造業在新中國成立100年之際成功邁入世界制造業強國前列,國務院于2015年5月發布了被稱為中國版“工業4.0”的《中國制造2025》[1]。該規劃提出了中國制造強國建設3個10年的“三步走”戰略。“制造業是國民經濟的主體,是立國之本,興國之器,強國之基”,沒有強大的制造業,中華民族的崛起就失去了基礎。《中國制造2025》為我國制造業從低端走向高端,進而占領全球制造業制高點規劃出了清晰目標和實現步驟,也為我國數控技術和數控機床的發展指明了道路。

隨著數控技術向各領域的引入和滲透,數控技術已經成為制造業的核心技術,世界各國在制造業方面的競爭,其實質是數控技術的競爭。基于此,《中國制造2025》中,高檔數控機床被列在國家大力推動重點領域的第2位。數控技術和數控機床的發展,首先要有一批投身數控領域的高級別人才,而培養適應現代數控技術發展的高品質數控人才,是目前各高校面臨的一項艱巨任務。

在《中國制造2025》頒布之前,為貫徹全國人才工作會議精神,落實“三年五十萬新技師培養計劃”[2]和“職業院校制造業和現代服務業技能型緊缺人才培養培訓工程”[3],推動職業院校深化教育改革,加快高技能人才培養,提高“中國制造”的競爭力,勞動和社會保障部、教育部、科學技術部、國防科工委、中華全國總工會、中國機械工業聯合會2004年聯合舉辦了第一屆全國數控技能大賽(chinese numerical control competition, CNCC)[4-5]，至今已舉辦6屆。該賽事的成功舉辦和運作,配合上CCTV的大力宣傳,使其成為在全國極有影響力的賽事,在社會上有效地營造出了尊重勞動、尊重知識、尊重人才、尊重創造的良好社會氛圍,推動了數控技能人才隊伍的建設[5]。各高校對此賽事的廣泛參與,鍛煉和培養了一批有為數控青年隊伍,也有效促進了相關院校數控專業人才培養。

2 本科畢業設計的地位

本科畢業設計作為高校常規性教學內容,已經在我國實施多年,它是高等院校應屆畢業生畢業前,在導師指導下獨立進行科學研究或工程實踐并取得期望成果的過程,是高校實現人才培養目標的最具綜合性的實踐教學環節,是培養學生運用所學知識分析解決實際問題能力、獨立工作能力和創新意識的重要途徑[6-9]。通過本科畢業設計教學環節,“可以檢驗本科4年所學知識的掌握程度以及在科學和工程方面分析問題、解決問題的能力,也是學生系統學習專業知識、加強實踐以提高綜合能力的一次重要綜合教學過程”[10-11]。本科畢業設計的水平是一所高校教學質量的反映,直接影響應屆生走向工作崗位后能力的發揮。

以數控技術為切入點設置相應的畢業設計課題[12-13],可以實現諸多本科專業課和專業基礎課的大綜合,這使得數控類的畢業設計廣受學生歡迎,而以CNCC比賽和其他省級各類數控賽事試題作為本科畢業設計,將CAD、CAM、數控加工工藝、數控機床操作、數控維修、數控系統、PMC編程等綜合起來,在使本科生將諸多課程融會貫通的同時,也為本科生奠定了職業基礎。

3 數控類本科畢業設計題目體系

數控類畢業設計題目體系結構按照數控車床和數控銑床展開,2類機床均可設置維修類和加工類畢業設計題目(如圖1所示)。

圖1 數控類畢業設計題目體系結構

維修類畢業設計題目可基于本教學單位所擁有的各類數控系統展開,可以設置多人合作數控機床改造類題目,將數控系統、機床電氣控制和PMC等方向有效集成起來,也可以針對單人設置相應畢業設計題目,獨立完成上述某一方面的設計。加工類畢業設計題目分數控加工工藝和數控編程2個大方向。數控加工工藝方向可設置刀具、夾具設計、數控機床等子方向；而數控編程方向可設置手工編程、參數化編程和自動編程子方向,也可對自動編程進一步依托不同CAD/CAM軟件(如UG、ProE、CATIA、Delcam、MasterCAM和Cimatron等軟件)進一步細化方向,涉及到的內容有機床運動學和后處理技術等。

上述畢業設計題目體系結構,可有效地整合機械設計制造及其自動化等專業諸多本科專業課,能使學生在畢業設計階段,深化對專業課的理解和掌握,更進一步地以畢業設計為依托,實現步入工作崗位之前的知識大整合,為能盡快適應工作崗位奠定知識基礎、技術基礎和自信心。

4 數控類本科畢業設計實施案例

4.1 一個畢業設計案例

作為圖1畢業設計題目體系結構中的一個案例,本文以第四屆全國數控技能大賽數控銑題目為例,闡述其所涉及到的課程知識及對學生能力的培養。畢業設計題目是“典型特征零件參數化編程及其加工”,題目要求將圖2所示零件采用參數化編程方式完成程序編制,然后要求學生自行在3軸數控銑床上操作,完成零件的加工。本畢業設計為單人設計,要求獨自完成,指導教師指導學生畢業設計中的每一個環節,在確保安全的前提下,高質量完成畢業設計。

4.2 各階段任務

圖3圖示了該畢業設計實施過程中的每一個階段和所涉及到的知識。

圖3 各階段任務

第一階段:CNC機床基礎。本階段主要通過20天的快速學習,使學生掌握數控機床基礎知識、學習手工編程,并進一步進階到參數化編程水平。

第二階段:數控加工工藝學習。本階段需要學生花10天時間,初步掌握數控加工工藝基礎知識,使學生在后續的編程中能遵循合理的工藝路線。

第三階段:CNC銑床操作。本階段是要學生在教師指導下,用10天時間比較熟練地掌握數控機床基本操作,以及程序相關的操作。

第四階段:實際CNC銑削。本階段用15天時間,使學生一邊編制參數化程序,一邊實施加工,該階段非常重要,指導教師要認真、負責,協助指導學生解決現場加工中遇到的各種問題，并將安全放在第一位。

第五階段:撰寫論文準備答辯。本階段在指導教師的指導下,學生完成畢業論文,準備答辯。

通過以上5個階段共75天的學習和攻關,學生學到了理論知識,強化了對相關課程的理解和掌握,并通過動手編程、調試和加工,完成了本科期間的第一個零件(見圖4),奠定了以后從業方向的基本信心。

圖4 學生畢業設計作品

5 結語

自2008年實施數控類畢業設計新體系以來,每年參加畢業設計的學生超過20人,至今為止已有230名學生完成了數控類畢業設計,取得了良好的教學效果,受到了學生普遍歡迎,成為我校反映機電學院畢業設計的窗口。隨著學校在數控教學方面軟硬件的投入和建設,數控類畢業設計體系結構也在不斷地更新,通過和CNCC及其他省級數控類賽事的結合,使得數控類畢業設計和實際的生產實現了良好結合,產生了良好的教學效果,可為生產單位輸送優秀的本科畢業生,取得了良好的社會效益。

References)

[1] 中華人民共和國國務院.中國制造2025:國發[2015]28號[Z].2015-05.

[2] 勞動和社會保障部.三年五十萬新技師培養計劃:勞動和社會保障部 [2003]38號文[Z]. 2003-12.

[3] 教育部,勞動保障部,國防科工委,等.教育部等六部門關于實施職業院校制造業和現代服務業技能型緊缺人才培養培訓工程的通知:教職成[2003]5號文[Z]. 2003-12.

[4] 新華社.國家中長期人才發展規劃綱要(2010—2020年)[Z].2010-06.

[5] 第六屆全國數控大賽賽事概況[EB/OL].http://www.mtmt.com.cn/cncc/.

[6] 廖志凌,邵學軍,劉賢興,等.高校本科畢業設計中存在的問題及對策[J].江蘇大學學報:高教研究版, 2004, 26(2):81-85.

[7] 郭濤,謝琨,胡曉娟,等.提高本科畢業設計質量培養創新性人才[J].實驗室研究與探索, 2016, 35(1):183-186.

[8] 申愛明,曹建樹.加強產學研合作教育提高機械類專業本科畢業設計質量[J].實驗室研究與探索, 2015, 24(8):190-193.

[9] 吳益鋒,張淑敏,田夏.上海交通大學提升本科畢業設計(論文)質量的改革與實踐[J].實驗技術與管理,2014,31(7):193-195.

[10] 李國華.對本科畢業設計(論文)工作的思考[J].實驗技術與管理,2013, 30(5):120-122.

[11] 劉超英,成紅英,張憲光,等.依托學科競賽提高工程教育本科畢業設計質量[J].武漢大學學報:理學版,2012,58(s2):89-91.

[12] 王穎.數控技術專業學生畢業設計質量提高方法探究[J].電子測試,2013(22):211-212.

[13] 王小榮,楊晉,劉瀟瀟, 等.開放式綜合性數控加工實驗的設計與實踐[J].實驗室研究與探索,2011,30(3):137-139.

Taking advantage of CNCC to construct new pattern of undergraduate graduation design

Wang Xiaorong1, Wang Zhaoqin2

(1. School of Mechatronic Engineering,Lanzhou Jiaotong University,Lanzhou 730070,China; 2. School of Railway Technology,Lanzhou Jiaotong University,Lanzhou 730010,China)

A new CNC class system of undergraduate graduation design bas been created by Lanzhou Jiaotong University combining talent training and the Chinese Numerical Control Competition (CNCC) through constructing the new mode of undergraduate graduation design. The good teaching results have been achieved by integrating CNCC and other provincial CNC contests into undergraduate graduation design.

undergraduate graduation design； CNCC; CNC technology

10.16791/j.cnki.sjg.2016.12.047

2016-05-14 修改日期：2016-07-15

國家自然科學基金資助項目(51465030)；甘肅省高等學校科研項目經費(2015A-050)

王小榮(1978—),男,甘肅甘谷,博士,副教授,碩士生導師,主要研究機器人與數控機床.

E-mail：wxrlanzhou@126.com

G642.477

: B

: 1002-4956(2016)12-0186-03