喬亞兵 吳世林

武漢紡織大學

基于機電產(chǎn)品綜合制作的工程訓練教學實踐

喬亞兵 吳世林

武漢紡織大學

本文介紹了一次基于機電產(chǎn)品綜合制作的工程訓練教學實踐過程，結(jié)合大學生創(chuàng)客實踐的需要，分組采用三種不同的工藝路線加工制作了一種簡易機器人旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)-微型轉(zhuǎn)盤。綜合創(chuàng)新制作環(huán)節(jié)包括選題、設計、制作等階段，該種工程訓練模式有助于學生綜合能力的提高。

工程訓練 微型轉(zhuǎn)盤 綜合制作

引言

為了提高工科大學生的綜合實踐能力，傳統(tǒng)的《金工實習》在“三個轉(zhuǎn)化”和“一個結(jié)合”的原則下演進為《工程訓練》。“三個轉(zhuǎn)化”是：由常規(guī)的金工實習和電子工藝實習向現(xiàn)代工程實踐教學的方向轉(zhuǎn)化；由單機技能培訓向部分實現(xiàn)局域網(wǎng)絡條件下技術(shù)集成的培訓方向轉(zhuǎn)化;由操作技能培訓向技能與綜合實踐、創(chuàng)新實踐相結(jié)合的方向轉(zhuǎn)化?！耙粋€結(jié)合”是：工程訓練的教學過程盡可能與教學產(chǎn)品相結(jié)合。

我校工程實訓中心將《工程訓練》分成兩個階段。第一個階段是常規(guī)的工種訓練階段，學生對各種加工方法進行逐個學習和訓練，掌握基本的制造技能。第二個階段稱為“綜合制作”，學生根據(jù)實訓中心指定的主題，分組進行設計和制作。下面介紹以“機器人旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)”為題的一次綜合制作教學實踐。

一、選題

在工程訓練的工種練習階段，實訓中心就把綜合創(chuàng)新制作的主題和要求公布，以便學生有充足的時間查資料和討論制作方案。制作的題目一般結(jié)合學校的紡織特色或機器人創(chuàng)客需要，難度適中，還要能有一定的實用性。

日常生活中用于轉(zhuǎn)動餐桌的轉(zhuǎn)盤已成為一種標準化產(chǎn)品，并且有多個規(guī)格。在機器人創(chuàng)客的制作活動中，我們發(fā)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)盤的結(jié)構(gòu)很適合用來制作簡易的機器人旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，但尺寸太大，因此以微型化的轉(zhuǎn)盤為核心的“機器人旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)”就成為本次綜合制作的選題，如圖1所示為產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1 機器人旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)（微型轉(zhuǎn)盤）

二、分組設計與輔導

在綜合制作的題目公布后，實訓中心對學生集中輔導，學生在隨后的實習階段一邊進行工種練習，一邊進行資料收集和方案構(gòu)思和設計。綜合制作都是分組進行的，組內(nèi)學生分工協(xié)作。

為了探索和比較同一產(chǎn)品的不同制作工藝，同時避免到學生在制作過程中在某些車間過度集中，實訓中心對圈體的制造提出了數(shù)車、鑄造、3D打印等方案供各組隨機選取。

隨后實訓中心指定專門的指導老師對各組進行輔導，引導學生進行資料查詢，討論確定設計和制造方案。老師在指導中強調(diào)方案的“可制造性”和“創(chuàng)新性”?！翱芍圃煨浴笔侵冈趯嵱栔行默F(xiàn)有條件下，在規(guī)定時間內(nèi)可以制作出來?！皠?chuàng)新性”主要體現(xiàn)在采用巧妙的方法簡化設計方案。

實訓中心在這一階段會定期召開方案討論與檢查會，督促各組保持合理進度，保證在進入下一階段時有較成型的設計方案和圖紙。

三、制作實施

在工種訓練結(jié)束后，學生就進入專門的綜合制作實施階段。在該階段，學生仍以小組為單位，將前期擬好的設計方案進一步審定后，自行進行零件加工與裝配，將整體作品做出來。

各組根據(jù)抽到的數(shù)車、鑄造、3D打印方案準備原材料，在工種老師的指導下親自加工出零件，加工過程中老師主要強調(diào)“工藝性”和“規(guī)范性”。“工藝性”是指加工采用的工序與工步及加工參數(shù)正確，“規(guī)范性”是指各工種的設備操作合乎規(guī)范。

零件加工完成后，各組將零件進行裝配成整機，進行調(diào)試。每個小組都從實訓中心領(lǐng)用一個“綜合創(chuàng)新制作工具柜”，里面有整個制作過程需要的常用工具。

圖2 綜合制作作品

圖2是學生制作出來的三種微型轉(zhuǎn)盤，從左至右分別是塑料+數(shù)車、3D打印和鑄造+普車三種組合工藝制作的實物照片。

四、小結(jié)

本次工程訓練綜合制作，學生分組分別采用以數(shù)車、3D打印、鑄造為主的工藝制造出了機器人旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)-微型轉(zhuǎn)盤，并應用于機器人創(chuàng)客實踐中。學生親自參與綜合制作的每個階段，分工協(xié)作，綜合能力得到訓練，并且在最后的評分階段對不同工藝路線的制造效果有了直觀的感受，加深了對制造工藝的認識，取得了很好的訓練效果。

[1]莫海軍.基于創(chuàng)新作品制作的工程訓練教學改革與實踐.裝備制造技術(shù)，2009,(08).

[2]蘇華禮.工程訓練教學改革探討與實踐.安陽工學院學報，2010,(02).