戴星　鄧先智　湯世友

摘要本文結(jié)合Pro/Engineer軟件在當前企事業(yè)單位的應(yīng)用案例，把如何實現(xiàn)計算機輔助設(shè)計與制造課程的項目化教學為重點，在教學內(nèi)容、教學方法方面進行教學改革研究。以平板天線的伺服轉(zhuǎn)臺設(shè)計為教學內(nèi)容，說明如何使用項目化教學法，使每個小組切實掌握“項目分析-設(shè)計-優(yōu)化設(shè)計”整個流程，達到教學目的。

關(guān)鍵詞Pro/Engineer計算機輔助設(shè)計與制造項目化教學方法伺服轉(zhuǎn)臺設(shè)計

0引言

計算機輔助設(shè)計是指技術(shù)人員以計算機為輔助工具來完成產(chǎn)品設(shè)計過程中的各項工作，如零件設(shè)計、裝配設(shè)計、工程分析等，并達到提高產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低產(chǎn)品成本的目的。計算機輔助制造指借助計算機來完成從生產(chǎn)準備到產(chǎn)品制造出來過程中的各項活動，包括工藝過程設(shè)計、工裝設(shè)計、計算機輔助數(shù)控加工編程、生產(chǎn)作業(yè)計劃、制造過程控制、質(zhì)量檢測與分析等。

對計算機輔助設(shè)計與制造課程的教學采用項目化教學法能夠突出表現(xiàn)學生的實際操作能力。以學生為主體，通過工作任務(wù)引導(dǎo)學生積極主動地參與教學活動，充分調(diào)動學生的學習主動性、探究性、參與性與創(chuàng)造性，將學生置于動態(tài)、開放和多元的學習環(huán)境中，培養(yǎng)學生的開放性思維、創(chuàng)新精神及團隊合作精神。

1項目化教學方法①②

項目化教學法需要與實際生產(chǎn)緊密相連，能夠培養(yǎng)學生的多種能力，充分發(fā)揮教師的創(chuàng)造性。項目化教學法的教學過程設(shè)計流程如圖１所示，該方法充分表現(xiàn)出學生在整個教學過程中占主導(dǎo)地位，教師只是在側(cè)面進行引導(dǎo)。變“結(jié)果導(dǎo)向”為“途徑導(dǎo)向”，教師不是把現(xiàn)成技能直接傳遞給學生，或是讓學生按照老師的安排和講授去得到一個結(jié)果，而是在教師指導(dǎo)下，讓學生自己去探索得到這個結(jié)果的途徑，最終得到這個結(jié)果。從而使學生在教學實施過程中理解和把握課程要求的知識，體驗創(chuàng)新的艱辛與樂趣，培養(yǎng)分析問題和解決問題的思想和方法。

2課程內(nèi)容設(shè)計

以下為本文以Pro/Engineer為設(shè)計軟件，以平板天線的伺服轉(zhuǎn)臺為設(shè)計目標，說明項目化教學的實施過程。

2.1工作任務(wù)下達③

任務(wù)內(nèi)容：某平板天線是用于作戰(zhàn)時點對點間加密通訊，為了提高對點精度及對點速度，要求天線伺服轉(zhuǎn)臺具有快速全方位調(diào)整功能。注意事項：伺服轉(zhuǎn)臺工作在架高設(shè)備頂部，需承受由風產(chǎn)生的較大傾覆力矩，所以在設(shè)計時需使伺服轉(zhuǎn)臺以有限的體積和重量滿足高空作業(yè)的使用要求，又具有足夠的剛度和強度性能，以保證系統(tǒng)良好的安全性能。

工作任務(wù)提煉：設(shè)計一個重量輕、強度高，能帶動平板天線實現(xiàn)方位、俯仰、側(cè)傾方位轉(zhuǎn)動的伺服轉(zhuǎn)臺，如圖2所示。

2.2確定技術(shù)方案④

要完成本設(shè)計內(nèi)容，需要用機械設(shè)計基礎(chǔ)方面的知識，同時學生還需查閱大量的技術(shù)文獻以完成設(shè)計。通過技術(shù)文獻查閱，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)天線伺服機構(gòu)以采用俯仰-側(cè)傾型結(jié)構(gòu)為主，即X-Y型，如圖4所示。通過分析不難發(fā)現(xiàn)，如在X-Y型伺服轉(zhuǎn)臺的結(jié)構(gòu)形式，增加方位的執(zhí)行機構(gòu)及其驅(qū)動和自鎖機構(gòu)，能夠滿足天線在方位、俯仰及側(cè)傾的動作。但是這樣設(shè)計出來的伺服系統(tǒng)超過了架高設(shè)備的承載能力，不能滿足伺服轉(zhuǎn)臺重量輕的要求。

提示思考：參考萬向聯(lián)軸器的運動模式和結(jié)構(gòu)形式，改變X軸（側(cè)傾運動）、Y軸（俯仰運動）的空間關(guān)系，使兩旋轉(zhuǎn)軸在同一平面內(nèi)，應(yīng)能達到設(shè)計要求。立軸既要承受俯仰－側(cè)傾部分及其負載的質(zhì)量，也要承受由風產(chǎn)生的較大的顛覆力矩。所以方位執(zhí)行機構(gòu)采用立軸式結(jié)構(gòu)形式。

確定技術(shù)方案階段，難度加大，教師應(yīng)引導(dǎo)學生查閱文獻及輔助學生回顧相關(guān)學科知識。各項目組獨立確定任務(wù)實施方案并最終得到教師認可。

2.3確定工作計劃

根據(jù)擬制的設(shè)計方案，學生以小組為單位制訂三維建模、運動仿真、有限元分析等內(nèi)容的實施計劃。

2.4工作任務(wù)實施

（1）3D樣機設(shè)計。根據(jù)制訂的實施方案及實施計劃，開展對工作任務(wù)的實施過程。項目組成員要運用Pro/Engineer軟件的零件造型模塊、組建模塊對所有零部件進行3D設(shè)計、裝配樣機。（2）有限元分析及優(yōu)化設(shè)計。運用運動仿真模塊，裝配干涉功能及有限元分析技術(shù)檢查所設(shè)計機構(gòu)在功能上能否滿足要求，在強度上能否滿足要求以及可否做進一步優(yōu)化改進。

2.5項目的檢驗與驗收

通過工作任務(wù)的完成，讓學生體會工作過程的成就感并肩負責任感，要嚴格檢查控制，把好質(zhì)量關(guān)，體會產(chǎn)品質(zhì)量的重要性。根據(jù)工作任務(wù)進行檢查，主要包含有：（1）轉(zhuǎn)臺的總重量；（2）轉(zhuǎn)臺能否實現(xiàn)3個方向的轉(zhuǎn)動；（3）有限元分析是否正確，強度能否滿足要求。

2.6課堂小結(jié)與反饋

學生工作任務(wù)完成后，必須進行交流、展示與討論，對學生的學習情況作評價。本階段是學生對知識掌握和能力提高的重要階段，同時也能極大地培養(yǎng)學生的成就感。展示評價包括：（1）自評、互評。教師給學生一定時間，讓學生互相交流學習、取長補短，并推薦優(yōu)秀作品。（2）作品展示。由學生推薦，教師根據(jù)實際情況選出幾個有代表性作品，由學生進行作品展示。（3）教師總結(jié)。指出作品值得大家學習和借鑒的地方，同時指出學生在項目實施過程中出現(xiàn)的問題，總結(jié)成功的經(jīng)驗和失敗的教訓(xùn)。教師在點評中要總結(jié)比較各組特點，引導(dǎo)學生學習別人的長處，鼓勵學生采用多種方法完成項目任務(wù)。

3結(jié)束語

通過項目化教學法，能真正地實現(xiàn)在教學過程中理論與實踐的一體化，提高教學效果和教學質(zhì)量，增強學生的學習興趣與教學課堂的氛圍，能達到預(yù)期的教學目的。同時，在教學內(nèi)容上引入企業(yè)典型事例為我們的學生走上工作崗位更快進入工作角色搭建了橋梁。