装备与工程专业的课程设计策略

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1、周密组织专业课程设计的过程

多年来的教学实践证明，专业课程设计的组织在形式上需严格过程管理，周密控制各个环节的时间节点。在整个阶段，事先必须充分进行动员，让学生明确专业课程设计的目的、意义、方法和要求等，促使学习态度不好或基础较差的学生转变思想，及时跟进。需要定期对专业课程设计的教学大纲进行重新修改或编撰，按课程设计指导书和授课教学方案等教学文件严格执行；在课程设计的跟踪指导交流和纪律执行方面严格执行过程考核的原则，最后的考评方式是每个学生必须参加答辩，将结果考核与过程考核结合起来。这种周密组织的教学过程对课程设计教学质量的提高起到了十分有益的促进作用。

2、合理安排专业课程设计的教学内容

专业课程设计与机械原理、机械设计课程设计不同，需要综合应用相关理论课程的知识与内容掌握和灵活运用机电系统、装备的设计方法与制造技术对各门课程涉及的独立分散的知识进行融会贯通来完成一项真正的机电装备的设计。本专业课程设计主要完成一台教学型数控铣床的设计，主要内容包括：系统方案设计、数控系统控制软件设计、主轴和进给系统电气控制设计和机床传动系统及结构设计。系统方案设计是机床全部系统的总体框架设计，通过方案比较拟定系统整体方案，并合理确定机械部件、电气部件和系统控制软件的功能分配。机械部件按机床的功能来确定系统的基本结构，针对机械部件的功能和作用完成其结构设计；设计过程中应考虑结构的强度及其制造的工艺性等问题。电气部件设计部分要完成的主要内容有：控制部件的电气原理设计和电机驱动电路。系统控制软件是系统工作运行的控制核心，主要内容有：系统软件框图设计和部分软件的程序编写，其中包含步进电机的驱动程序，用C语言或BASIC语言编写的两轴联动插补的控制程序。调试部分包含：联接微机接口、驱动、步进电机；软件调试；综合调试机械、电气和软件部件。本教学型数控铣床有三个可控制的直线运动轴，其中X、Y轴两轴联动，因为精度要求不太高，采用步进电机驱动。把电机的旋转运动转换成直线运动采用丝杠/螺母机构。主电机采用直流伺服电机，直接驱动铣刀。导轨结构设计采用滑动圆柱导轨，结构简单，制造方便，成本低，精度一般，但精度保持特性差，磨损后需更换零件。机床结构设计时要注意满足机构的功能、结构的强度和刚度、结构工艺性等方面的要求。数控铣床机构的功能主要是围绕控制轨迹的精确实现，因此，其机构除了要保证各运动的实现外，还要注意运动的精度实现，精度的保持性等因素，进给系统要考虑消除机械部件的间隙。在结构工艺性方面要考虑操作方便、便于保养和维修、利于加工制造和装配；采用计算机绘制装配图和零件图；对于学习能力强的学生，鼓励采用solidworks/solid-cam、Pro/Engineer、UG等软件进行机床的三维造型和装配仿真。最后撰写设计计算说明书。

3、采用多形式的专业课程设计的教学方法

在教与学的过程中，专业课程设计着重强调的是学生的自觉性和主动性，能够自主地负责自己的学习情况，指导教师每天定时进行集中辅导、答疑，教师在指导课程设计过程中的控制作用很重要。同时，采用多种形式的教学方法，根据学生的实际情况，按不同的学生分类指导和因材施教，有的学生学习基础较差，需依靠教师的主导作用，直接进行正面的帮助，确保学生提交合格的课程设计材料，并弄清基本设计内容，获得基本的综合应用的锻炼；有的学生学习基础较好，需要适时采用启发引导式的教学方法，激发学生的创新创意的思路；有的学生学习基础中等，则可将上述两种教学方法结合起来，既保证了其综合应用能力的提高，也可催化学生的创新意识的产生。有些问题是大部分学生共同关心或者共同存在的，需要采用不同范围内讨论式的教学方法。学生经过这样的设计过程的思考和锻炼，教师再根据学生的设计结果进行成绩评定，就可以保证较高的图纸、设计说明书等的质量。本专业课程设计可以进一步与学生的科技创新活动结合起来，按照这样的教学理念，我们鼓励学生在许可的范围内自主选题，借助机械科创竞赛的机会，学生自主拟定专业课程设计的题目，有助于提高学生的创新设计兴趣，培养学生创新思维。一旦设计完成时，教师对学生的创新设计进行评审，让学生利用课余时间把其设计思想由图纸加工制作成模型或实物，选拔出参加机械创新设计大赛的参赛作品。专业课程设计与学生的课外科技创新活动的紧密结合，也对提高设计质量有很大的促进作用。

作者：王明红王大中金全意单位：上海工程技术大学