時間：2022-10-27 09:27:49
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇機械設計工程師總結，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞：工程師；培養模式；畢業設計；教學改革
畢業設計是高等工科院校教學計劃的重要組成部分，是學生從學校走向社會的最后一個實踐性、綜合性的教學環節，相對其他教學環節而言，它對進一步培養學生分析問題、解決問題的能力，全面提高畢業生素質，使之盡快適應社會需要起著更為重要的作用。
然而如何搞好畢業設計，各學校由于操作方法不同，結果也有很大差異。我校在機械設計制造及其自動化06級畢業設計中，本著面向工程師培養模式的教學目標，采用了模擬產品設計的教學改革方案，取得了較好的效果和經驗，并從中探討和研究了工程教育培養的目標、要求和方法等問題，對開展工程師培養模式的教學研究與實踐起到了積極的推動作用。
一、畢業設計教學方案的探索
我校是從2002年開始招收工科專業本科生的，作為專業課教師，從學生一入學就開始考慮如何開展畢業設計了。由于筆者和幾位教師正在研究和設計一種稱作支盤成形機的建筑地基施工機械，為此曾多篇，出版專著一部。在設計和研究的過程中，我們深深體會到作為一位機械工程師應具備的基本素質和能力，聯想到教學中的畢業設計，如果讓大學畢業生達到或基本達到能夠開展類似產品設計的程度和能力，將會對提高學校的教學質量和學生在就業中的競爭能力一定會有突出的收獲和效果。但是要完成這樣的設計，從教學計劃的時間上看是不可能的。于是，就考慮吸引部分機械設計愛好者，利用業余時間，開展第二課堂，進行模擬產品的設計。
這樣的教改思路與教研組教師和系領導通報之后，立即得到大家的肯定和支持，于是決定在06級學生中開展一次探索性的、非正規的教學改革：由學生自愿報名，利用業余時間，開展這項模擬產品設計的教學活動。
由于各方面工作都組織得比較好，設計工作進展順利，同學們很快就喜歡上了這項活動。并經教研組和系里研究決定，即以此業余教學活動為起步，延續到利用畢業實習和畢業設計時間，進行一次面向工程師培養模式的教學改革項目，設計題目確定為《ZPCXJ－×××／××××型支盤成形機結構及機加工工藝設計》。
二、設計課題的選擇及設計任務的確定
1．設計課題選擇的依據
(1)作者近年來一直進行此方面的科技研究和開發設計工作，手頭有這方面的研究資料和設計經驗，能夠方便地指導學生開展這項活動，這是能夠開展此項教改工作的外部條件。
(2)項目組主要成員在開展“支盤成形機”的設計研究過程中，充分體會到作為一個機械工程師，當他走上工作崗位后所面臨的主要問題和應具備哪些基本素質和能力。為此對學校的教學過程和方法進行反思，促進了開展教學改革和研究的創新，這是能夠開展此項教改工作的內部動力。
(3)這個課題的設計內容比較全面。其結構為一個涉及連桿機構、液壓裝置等的中等復雜程度的機械產品；其制造涉及車、銑、刨、鏜、鉆和磨削等各種冷加工技術，鑄、鍛、焊等各種熱加工技術和各種復雜的熱處理技術；其內容既包括機械設計，又包括加II藝設計。這不僅培養了機械工程師的整體能力和全面素質，更重要的是實現了教學目標。
(4)這是一個新產品，一個正在研究和開發的未定型產品。開展這樣的設計，不僅局限在機械設計的理念上，而且更具有產品開發的意義，這又激發了學生的創新精神和創造意識。
(5)這不僅是一個傳統的學科，而且還可以和其他學科緊密結合形成一門新的邊緣學科。因為學生必須在了解工程地質、地基基礎和建筑施工等方面的基本知識后，方可進行設計。這是實現現代教育思想，培養新世紀寬基礎、跨學科人才的重要手段，也是開展此項教改工作的更高層次的目標。
2．設計內容和要求
(1)關于設計題目
設計題目雖然只有一個，但原始數據每人一組，設計的結果在方案上可以是相同的，但其計算結果、圖形結構形狀和尺寸等是完全不同的，這樣不僅保證學生的設計必須要由自己親自完成，同時還將這個產品開發為一個系列化產品。這樣有利于學生在設計過程中互相協作、交流和溝通，充分發揮其主觀能動性，去分析、研究并最終找到一個共同的解決方案。當然，也有不能達成一致意見的，或由指導教師確定，或者干脆就保留幾種不同的方案，形成明顯的對比，更有利于學生創造性思維的發揮和創新精神的培養。
(2)關于設計任務
按照項目組的教學實施計劃，本次設計要求每位同學完成如下任務：
①設計任務的內容。對“支盤成形”設備的總體設計和其兩個主要部件――“工臂工作機構”和“推力液壓缸”，從幾何參數計算、結構原理設計、結構尺寸和強度等設計、裝配圖設計、全部60多個零件及精度設計、大部分零件加工工藝設計、復雜零件的數控加工編程等進行全面設計。
②設計成果的形式。設計成果要求同學完成《支盤成形機設計計算說明書》、“設備工作系統示意圖”、“總體設計外形圖”、“各主要部件裝配圖”、“主要部件全部零件圖”、“大部分零件加工工藝卡”、“個別復雜零件數控加工程序”等。
三、設計過程中的知識運用和能力培養
1．知識準備和課題調研
首先是由同學自學《擠擴支盤樁及其成形設備――技術與應用》等書籍；查閱有關資料，了解本設計課題的服務對象、應用價值和國內外最新動態等。這是一個知識準備過程，同時也是一個自學能力和資料檢索能力的培養過程，更是一個有目的、自覺的課題調研過程。
之后，帶領學生深入地基施工現場，進行現場調研和方案構思或方案設計。這個過程非常重要，是學生進行理論聯系實際的重要方式，是激發學生應用自然科學知識，發揮自己的主觀能動性，認識和改造世界，開展創新的良好切入點。
2．設備總體設計方案的確立
首先要考慮設備的作用是什么?設計要解決的主要問題是什么?在合理規劃設備的工作過程和基本要求、設備工作機構的工況特點和動作要求等的基礎上，還應考慮設備工作過程中可能出現的其他問題等。分析和研究之后，即可擬定出“支盤成形機”工作機構的工作原理圖、設備配套裝置及工作系統圖和整個設備的機械傳動系統及液壓傳動系統圖。
這個設計過程是十分復雜的，需要機械專業方面的基本知識，還需要設備服務對象的基本知識。學生把在大腦中的形象思維轉變成產品模型的初步設計方案的過程中，常常會出現多種設計方案，需要進行比較和優化，經過多次修改或迭代，最終確定合理方案。
3．設計原始數據及技術參數的確定
一些設計只有其原始數據還遠遠不夠，必須經過進
一步的分析和計算確定一些其他必要的技術參數，方可進行下一步設計。這些參數的確定，常常要運用數學和力學等理論知識進行詳細精確的分析和計算，確保設計能夠科學合理，這是對學生開展技術設計的思想意識、從事技術工作的負責精神和精益求精的科學態度的考驗和培養。
4．部件結構設計及計算
機身及推力液壓缸連接裝置的設計及校驗計算，機身及工臂工作機構主要結構尺寸及其各連接結構件的設計和校驗，零件圖設計等。推力液壓缸各缸體內、外徑的設計計算，推力液壓缸推、拉力的計算，推力液壓缸的主要結構件尺寸及其各連接結構件設計和校驗。最后完成機身及工臂工作機構和推力液壓缸的裝配圖設計和全部零件圖設計等。
設計計算的知識涉及機械制圖、理論力學、材料力學、機械設計、機械原理、液壓傳動與控制等專門知識。這是檢閱學生基礎知識學習扎實與否的重要環節，是對學生進行機械產品設計基本功的強化訓練，是學生能否成為一個合格工程師的必然途徑。
5．零件及其精度設計
零件精度設計是一項看似容易，實際復雜的工作。它是機械設計與機械加工工藝設計有機聯系的紐帶，是機械工程師必須具備的關鍵技能。機械設計是否合理，能否達到設計的要求和理想目的，零件能否加工制造，產品成本是否科學合理等一系列指標，都與零件的精度設計有關。計算和經驗雖然在零件精度設計中非常重要，但通過產品的試驗和試生產，發現缺陷與不足，進而加以適當的改造才是更重要的一環。
6．部分或全部零件的加工工藝設計
機械加工工藝設計所涉及的知識包括公差配合、機械制造工藝學、金屬切削機床與刀具、裝備設計、數控技術和CAM等一系列相關專業課。
機械加工工藝過程由若干個工序組成。機械加工中的每一個工序又可依次細分為安裝、工位、工步和走刀。不管什么樣的生產類型都要求有較為細致的組織分工及合理的機械加II藝規程。作為一個現代化的機械設計制造工程師，必須具備快速并且合理的設計工藝路線和填寫工藝卡片的能力。此外，對一些高精度零件，還進行了數控加工程序設計，培養和強化了學生數控編程的實際工作能力。
7．技術文件的編制
技術文件主要是畢業設計說明書及其相關附件等。這些文件是對整個設計過程的全面記錄和總結，是體現設計者的思想、意志和行為的書面文件，是完成設計任務的重要標志，是設計者介紹設計成果、產品價值和使用說明等的重要手段。編制這些技術文件時，學生需熟練掌握各種計算機辦公軟件的使用，從而成為一個現代化辦公技術應用和信息技術應用的行家里手。
四、教改成果
1．知識應用比較寬闊。學生在進行畢業設計的過程中，不僅對其所學的專業知識進行了一次比較全面、細致的應用，而且還解決設計中的實際問題，特別是機械與建筑的有機結合，使學生的知識面得以拓寬，這是培養多學科、跨專業的現代化復合型人才的有益探討和有效途徑。
2．能力培養十分全面。這樣的畢業設計對學生的能力培養是多方面的。比如分析問題和解決問題的能力，跨學科、跨專業綜合分析問題的能力，計算機輔助設計和辦公軟件的應用能力，產品設計和開發的基本能力，機械設計及機械制造的基本能力，科學研究和技術創新的初步能力，自學能力和資料檢索能力，論文的撰寫能力等。
3．學生素質得以提高。在培養學生能力的過程中，學生的素質也得以大幅度提高，主要體現在如下幾個方面：理論聯系實際、改造世界的創新精神和創造意識，新產品設計與開發的意識、創業意識和市場意識，團隊精神和協作意識，精益求精的工作態度，認真負責的工作精神，用于科學工程技術描述和論證的文學素養等。
4．教師能力有所強化。通過這樣的畢業設計，使教師的科研能力和教學水平得到有效強化，顯然，這也是培養具有較強實踐工作能力、教學科研能力和創造能力的，符合時代特色和要求的合格教師的有效途徑，是加強大學師資隊伍建設的有效手段。
5．教學質量得到保證。由于這種教學模式科學合理，教師在指導中方法得當、孜孜不倦，學生在設計中克服困難、全力以赴、興趣盎然，因此取得了良好的效果，教學質量得到保證。
五、存在的主要問題
1.教學目的，指導思想
不同學校的不同專業其專業性質，培養目標不盡相同，針對機械專業的學生，教授時應對內容進行必要的側重和取舍，同時要求學生結合實驗和金工實習進行自學、理解。機械類專業同學的工作主要去向是產品設計與制造工作，由于材料品種很多，所以合理正確的選擇材料是一項重要工作。在對材料知識的掌握上，機械設計工程師與材料工程師是有明顯差異的，材料工程師側重對新任務的進行開發及對材料性能進行挖掘，故要求他們對材料內部組織變化規律及性能特點有深入了解。而機械設計師側重合理的選擇材料和使用材料，同時要考慮材料對工作環境的適應性、加工工藝路線及方法的等，這就要求他們必須將機械設計制造和相關材料知識緊密連接在一起。隨著當前教學改革的深入，在對高校人才培養的方案上進一步強調學生的實際應用能力，而《工程材料》作為一門機械專業基礎課程，對教學內容進行更好的改革規劃，探索新的教學方法，進一步完善實驗教學及考核方式，以此更好的適應人才培養需要，是課程改革的指導思想。
2.重視教學改革內容
教學內容直接關系到教學質量和效率，如何根據人才培養方案對學生的綜合能力進行提升，增加學生的應用能力及動手能力，對于教學內容進行改革勢在必行。由于以往的教材與日新月異涌現的新材料、新工藝、新技術的發展越來越脫節，部分陳舊的課本內容已無法和時代相順應，所以首先需要對課本內容進行整改。將傳統內容和現代內容很好的結合起來，增強教材的實用性，可引入一些較新的與材料類相關教材加以輔助。同時在制定教學改革時，對教學課時也應加以調整。由于主要是針對機械設計專業學生進行講授。重點應放置在鐵碳合金和合金鋼章節，其次是鋼的熱處理，講授時金屬材料部分重點講解，復合材料部分次重點講解，合金鋼部分可側重介紹幾種典型合金鋼的牌號、特點及應用，熱處理部分可著重介紹幾種常見熱處理的方法、特點及應用，鑄鐵與有色金屬部分以介紹相關材料的類型、牌號、特點及應用。
3.改革考核方式
大部分對學生成績的評定方法方法，主要是采取期末考試這樣一錘定音的方式，很顯然這是不全面的，如果采用這種方式那么考核的只是學生對內容的記憶，而考核的目的是了解學生對基礎知識、概念的掌握以及實踐能力、創新能力等綜合能力的考查。工程材料概念多，內容繁雜涉及面廣，學生在學習的過程中往往感到困難復雜不好學，進而導致厭學的情緒。想要扭轉這種不好的局面，讓學生對學習的熱情變被動為主動，除了從教學方式方法上進行改革，在學生的考核成績測評上也非常有必要改革。對于考核方法的改革，在這里筆者通過平時成績(考勤、作業、課上表現等)10﹪，階段小測試10﹪，實驗20﹪，小論文10﹪，期末考試50﹪的方式進行綜合評定。與以往的教學相比，實驗成績的比重增加了10﹪，其次新增了小論文撰寫測評。工程材料本身是建立在科學及生產實驗上的一門科學，堅持理論聯系實際，將課堂理論教學、實驗教學有機的結合起來，培養學生運用理論知識解決實際問題的能力，實現“知識－能力－方法”的同步提高。在實驗教學中，我們安排了“金屬材料試樣制備及組織分析”、“金相材料熱處理”、“硬度計操作培訓及材料表面硬度研究”、焊接及砂型鑄造。要求學生在做實驗前充分預習了解實驗，給出實驗報告，在實驗過程中認真完成實驗，將課程理論與實際實驗結合起來，在實驗完成后總結實驗，分析實驗過程、數據。而增加論文考核內容，可以提高學生的自學及寫作能力，在給出高質量的論文前，學生必須大量閱讀文獻及查閱相關書籍，并且自行樹立論文觀點，增加了學生自學的能力和創新精神。
4.結束語
課程改革的工作任重而道遠，通過對教學目的、內容、考核方式等教學環節進行的改革與探索，激發了學生學習的興趣，取得了較好的課程效果，但我們還需要再接再厲，在今后的教學實踐中不斷探索，為提高教學質量而努力專研!
作者：羅錦潔 單位：重慶三峽學院機械工程學院
關鍵詞：UG軟件 機械設計 應用
UG作為五大主流產品(Parasolid、iMAN、UG、SolidEdge、ProductVision)之一，它經過20多年的發展，并融入了美國航空工業及汽車工業的專業經驗，發展到今天已經成為世界上最先進和緊密集成的面向制造業的高端三維軟件。UG（Unigraphics NX）是由Siemens PLM Software公司所生產的用來解決工程問題的軟件，它不僅可以為用戶提供專業的產品設計方案，也可以為用戶提供數字化產品的造型，這樣就可以滿足用戶對虛擬產品設計和工藝設計的需要，從而為用戶提供一些經過實踐驗證的解決方案，該軟件已經在航空、航天、汽車、通用機械、模具和家用電器等領域得到了廣泛的應用。
1、UG主要的功能模塊
1.1 內置CAD模塊
UG的CAD模塊大體上可分為以下幾種，實體建模、特征建模、自由曲面建模、工程制度、裝配建模等。
（1）關于UG的實體建模
該模塊可以實現特征建模和幾何模型方法之間的無縫連接，這樣就便于用戶傳統的點、線、面、實體造型集成起來，也可以很容易地建立二維和三維線框模型、掃描以及旋轉實體等。
（2）關于UG的特征建模
特征模塊比實體建模模塊高一個層次，用戶的設計信息可以根據工程特征的術語進行定義，它不僅可實現孔、槽、型腔、塊體、凸臺、錐體、柱體、管狀體、球體、桿、倒圓和倒角等實體的快速建模，也可以建立薄壁件。
（3）關于UG的自由曲面建模
自由曲面建模不僅可以實現非常復雜的曲面造型，同時它也可以把實體建模和表面建模的兩項技術巧妙地合并，從而建成一個功能強大的建模工具組，其中沿曲線的通用掃描法、按比例地建立外形以及標準二次曲線的方法都是該項技術的內容。該模塊還提供計算復雜模型的形狀、尺寸和曲率的易于使用的工具。
（4）關于UG的工程制圖
該模塊可以使設計者、工程師和繪圖員從三維實體模型得到完全相關的二維的工程圖。
（5）關于UG的裝配建模
UG的裝配建?？梢蕴峁┳陨隙碌摹⒉⑿械漠a品開放方法，可以在整個裝配過程中進行設計與編輯。
1.2 UG的CAM模塊
UG的CAM模塊能夠為產品的加工提供有力的保障，UG的CAM模塊可以根據用戶的需要來觀察刀具的移動，通過對圖形進行編輯的方法，實現刀軌與執行圖形的變化。UG的CAM模塊點到點的子程序，如鉆孔、攻絲以及鏜孔在內的子程序，用戶可以根據自己的需要來修改對話框以及建立被改編到它們的專用菜單，這樣就使得用戶化可以非常方便地進行個性化操作，如精密加工、精加工、粗加工等，這些操作通過頻繁使用的參數和方法被標準化。
1.3 UG的CAE模塊
UG中的CAE模塊作為眾多分析軟件之一，它可以實現靜態結構的分析和動態的分析；也可以對線性及非線性問題進行分析；還可以對固體結構、流場、物理場等進行分析。利用CAE進行機械設計有以下優點:
（1）可以利用現有的計算機分析計算的優勢，利用CAE可以實現樣機的模擬，從而保證了產品設計的合理性，這就避免了設計的不合理而造成的資源浪費，虛擬樣機作用能預測產品在整個生命周期內的可靠性；
（2）對設計的產品進行最優化處理，可以找到產品設計的最佳方案，從而降低了成本；
（3）可以通過對各種試驗方案進行模擬，就可以使產品制造或工程施工前就提前發現潛在的問題，從而減少試驗時間和經費；
（4）一旦機械設備出現故障時，通過UG軟件可以進行事故分析，查找事故原因。
2、基于UG/CAD參數設計的應用
我們通常把設計對象比較定型的結構形狀，使用一組參數來對產品的尺寸進行約束，即為參數設計。在實際產品的生產中常常用到系列化、標準化的設計理念。參數設計也可以對一些需要修改尺寸的產品進行參數尺寸的修改，從而實現產品尺寸和形狀的變化。參數設計主要適用于產品的初始化設計以及產品的修改，這樣就可以滿足產品的設計圖紙隨參數結構尺寸的變化而變化，但是在進行產品參數修改時要考慮產品的約束問題，我們常?；赨G的來進行產品的參數化設計主要有以下三種方法。
2.1 采用草圖方法對產品零件進行參數化設計
采用草圖方法對產品進行參數化設計，是在UG模型中建立參數化模型的一個非常重要的方法。由于草圖曲線本身就是參數化曲線，因此可使用草圖曲線繪制產品建模的大體輪廓。當繪制好產品大體輪廓以后，要對繪制好的草圖添加幾何約束和尺寸約束，以便確保產品精確的形狀。然后使用拉伸或者旋轉等命令將這些精確的輪廓曲線轉換成符合該產品設計要求的零件的三維參數化模型。如果要對零件進行修改，只需要對草繪圖的尺寸進行修改，這樣就使草繪建立的三維模型也相應地發生了變化。
2.2 采用表達式對產品零件進行參數化設計
由于參數化設計的一個重要工具就是利用表達式，而利用表達式對產品零件進行參數化設計也是十分方便快捷的。通過表達式不僅可以快捷地對零件進行建模，也可以對零件進行定義或者對零件尺寸進行控制，例如利用表達式就可以實現齒輪零件的參數化設計。根據零件的一些基本特征和關系就可以建立條件表達式和算術表達式，根據建立的表達式可以對一個零件特征之間的尺寸和位置關系進行控制，同時也可以對若干草圖之間的相互關系尺寸進行控制，使他們之間產生相關性。通過關系式很容易對零件進行修改，這樣就可以使零件的系列化生產變得可能。也可以通過修改表達式中任意一參數，來實現零件的三維模型形狀的改變。
2.3 采用形狀約束來對零件進行參數化設計
通常也可以對零件的形狀進行約束，建立截面與界面之間相對應的關系，從而實現產品零件的參數化設計。在對一些比較復雜的曲面進行設計時，按照通常的方法是要建立各截面的形狀，然后可根據各界面的形狀求出指定平面與實體、表面、平面以及曲線之間的交線或交點，然后利用零件之間幾何形狀的約束條件建立與零件截面之間的相關關系，這樣就可以使各個截面之間彼此建立起相對應的參數化關系。如果需要對產品進行修改時，只需要對零件中的某一個截面進行修改，就可以實現三維模型的改變，從而實現產品形狀和尺寸的變換。
3、經驗總結
綜上所述，根據多年在機械設計中應用UG軟件的經驗可知，UG功能的強大已經遠遠超出我們的想象，它完全可以為機械設計者提供最優的產品設計方案，從而為我們開發新產品節約了寶貴的時間。隨著UG軟件不斷地完善，它的優點必將受到更多人的關注，也必將成為更多機械設計者首先選擇的機械設計與分析軟件?？梢灶A見，UG軟件將來得到越來越廣泛地應用。
參考文獻:
[1]朱凱，李曉武．UG NX中文版機械設計基礎教程[M].北京：人民郵電出版社，2006.
[2]趙巖，成剛虎，張景霞．基于UG的自動裝配模塊開發[J]．機械研究與應用，2003.
[3]李迎光，周儒榮，黃翔等．動態擴充的零件庫系統的研究與開發[J]．機械科學與技術，2003.
【關鍵詞】機電設備；安裝；調試
一、引言
機電設備準確的安裝與調試工作是確保控制設備正常運轉的基礎。大型機電通常體積龐大、配套機組和附屬設備多，而且技術難度高，安裝和調試步驟也較復雜。筆者以多年來在公司擔任機械設計工程師的工作經歷為例，淺析做好安裝調試工作需要完成的幾方面的工作。
二、安裝調試費用的預算
機電設備的安裝和調試過程都會產生相應的費用，在機電設備的安裝和調試工作開展前做好費用的預算是安裝和調試工作的前提條件也是必要條件。以筆者2007年在參與完成巖谷氣具（珠海）有限公司燃氣自動化設備為例，安裝調試費的預算用主要包括：安裝費、調試費、和其它費用的預算，其中安裝費是整個安裝調試費用的重要組成部分。
1、安裝費
木材、鐵絲、鐵件、水泥、青磚、中砂、片石等都是砌筑上料臺所需要的材料，安裝基座、吊裝設備、小型機具和人工使用量等這些都是機電設備在安裝時會產生費用的因素。在進行安裝費用預算的時候應結合待裝機的實際情況和上述因素，參照工程預算額定的基價，計算其費用。
2、調試費
機電設備能否正常運轉，相關的調試工作也是不可或缺的。調試的過程中也會有相應的費用產生：機電設備運行的動力燃料費，提供加工的工程材料費，配套機械費，人工費，管理費等。除此，對除此使用的進口機電設備，一定時間空載、負載和連續、間斷的生產考核是必須經過，工程材料更要注意準備充足，工程燃料費需納入預算費用。各項費用要按照各自的單價和用量計取。
3、運輸費
除了安裝費和調試費以外，運輸費也在整個費用支出中占有一定比例。機務部門應根據大型機電設備的體積、解體裝運對象的數量和質量，安排不同運輸能力的車輛，并確定各種運輸車輛的車次。然后，按相應運輸車輛的噸公里運費、被運物的搬運歷程計算運輸費用。也可根據運輸車輛的臺班費定額和使用臺班計算運費。在預算運費時，還要考慮計算裝卸、捆扎等人工費用。
4、其它費用
主要包括設備初到時的看管費、管理費等。這些費用的預算應根據實際情況進行。
三、機電設備的安裝
機電設備的安裝是一個相對寬泛的概念，涉及到工業、民用、公用工程的各類設備、電氣、采暖、消防、通風、給排水、通信和自動化控制等系統的安裝。安裝過程中，常采用新技術、新設備、新工藝、新材料等新興技術。大型機電設備對吊裝、檢測技術、裝配的要求越來越高，因此現今的安裝技術和設備也在不斷革新、提高。機電安裝工程常作為整個建設工程的一個部分來進行，因此，機電設備的安裝質量直接影響到整個工程的質量。因此機電設備的安裝具有很高的重要性，需要提高機械設備安裝的重視程度，嚴把質量關，完成機電設備的安裝工作。
就筆者工作經歷而言，曾于2006年參與完成泰科電子深圳有限公司繼電器自動化生產流水線設備的開發設計和加工制作工作，當時的機電設備的安裝工作共分為三個大的部分：基座安裝、安裝前的準備工作、安裝施工。
1、基座安裝階段
機電設備的機電安裝時，先要合理設置設備安裝的位置和周圍的布局，布局好相關的機械配置及車輛通道、上料臺等設施，適時地進行調整。機電設備的組合配件往往復雜而且數量很大，需要進行放線并嚴格按照施工技術規范進行安裝才能保證設備的順利安裝和運行。
2、安裝準備階段
機電設備安裝進入準備階段后，工程管理人員負責按照顧客要求和實際情況確定開工和竣工時間，根據工程量及施工設備情況配備工作人員，制定安裝網絡計劃。在設備安裝前，要對設備及其外觀的質量進行檢查，比如焊接件之間有無裂縫，螺母、螺栓等有無松動、管道接頭之間是否牢固是否安全等情況。另外，工程管理人員應劃定安裝人員的工作區域，做好安全保衛工作，制定安全技術措施，向施工人員進行安全技術交底等工作。還有，施工單位應加強對技術、設備、材料等方面的管理工作的重視。
3、安裝階段
這是保證機電設備安裝質量的重要階段，其中施工設備、材料、施工方法、施工人員、外界環境等都是影響安裝質量的因素。因此，需要綜合多方面的因素進行全面分析，制定有效的安裝措施進行設備的安裝。（1）隨時檢查設備質量， 例如燃潤油及水、氣的儲量及管道接頭是否牢固，有無漏氣，電路布線是否整齊，絕緣性能是否良好，測量工具是否精確，在工藝文件中編制關鍵工序控制點表，列出重要的控制參數和控制內容。（2）做好安全防衛工作，安裝現場派專門人員負責，采取必要的安全措施，工作人員要帶好安全帽，安裝工作要循序漸進，按設計順序進行，確保工作人員的生命安全。（3）人員分工和協作要進行合理安排，以便于提高安裝效率。安裝完成后需要對機電設備的完整性和安全性進行全面檢查，并及時進行處理和完善。
四、機電設備的調試和驗收
機電設備的的調試和驗收是確?？刂圃O備正常運轉的基礎，其重要性不言而喻。筆者曾于2005年7月至今，長期擔任機械設計工程師，從事機電自動化設備設計，并負責機電設備調試和驗收相關工作，對機電設備調試和驗收的必要性深有感觸。
1、機電設備的調試過程
安裝完成的大型機電設備還需要進行調試，原因是機電設備在出廠時一般都無法進行總裝和負荷試驗，有的使用過的機電設備，在拆卸、搬運、再安裝后改變了原始的安裝面貌，因此都需要進行及時的調試。除了初次使用的大型機電設備在解體裝運安裝完成后需要進行調試，所有更新、改造、新增、大型或中型的機電設備在投入使用之前，調試都是必不可少的。調試前，首先檢查機電設備安裝是否完整，是否合理，是否安全、是否有滲漏痕跡等等方面。這樣能確保調試工作能夠順利、安全地進行。機電設備的工作質量、可靠性能、操作性能、經濟性能是調試工作的主要內容?？己藭r，為了能直觀準確地檢驗機電設備是否能達到工業化生產技術條件的要求，我們應該在施工現場進行空負荷和負荷試驗。參加調試的機械技術人員和隨機操作人員在調試工作過程中應主動了解設備的現實技術狀況、操作控制方法、調試的程序，做到時時到位，切實負責。調試過程必須由機械技術人員現場進行筆錄，切實保存原始記錄，在日后撰寫技術報告、操作機電設備、解決留問題中能夠起到提供重要的依據。
2、撰寫安裝調試技術報告
撰寫安裝調試技術報告是一項必不可少的工作，這份報告的作用是：是大型機電設備初次安裝調試后進行技術、資產及財務驗收的重要依據，是設備運行后檢查機電設備的依據。技術報告應能夠達到還原技術人員安裝、調試現場的真實性，報告和實際得出的結果也應一致。機電設備安裝調試報告屬于科技文件，內容精、深、專、細，是十分重要的文件。在撰寫報告時，也有相應的要求，不同于一般的論文，需做到有主有次、層次分明、詳略得當。在技術報告的結尾處，需向安裝調試工作的以及支持、幫助或者知道的人員和部門致謝，這樣同時也是對安裝、調試過程中的相關人員和部門的工作和成績的如實記錄。
3、技術驗收
機電設備安裝調試結束后要進行技術驗收和總結。大型機電設備安裝調試完成、生產考核合格，經濟和技術性能符合訂貨合同的規定指標，并且具備工業化生產條件，符合這些條件才是機電設備安裝調試成功的標志。技術驗收和總結的主要內容是：對安裝調試技術報告、設備有關文件、單證、資料的審查和現場進行考查后，決定是否通過技術驗收。通過后，才能辦理資產、財務手續，交付使用。否則，無法入賬和投入使用。要認真總結機電設備安裝、調試過程中出現的失誤，并認真總結。及時處理存在的問題，責任分明。在有效期內妥善解決相關的索賠事宜。
五、結語
就筆者多年來一直擔任機械設計工程師負責機電設備安裝調試管理來說，隨著生活水平的提高和技術的不斷提高，機電設備的安裝要求也越來越高，在機電設備從安裝到調試到最后的投入使用都必須由一個健全完善的管理體系，對設備的安裝、調試到最后的技術報告，交付使用進行全程管理和控制。機電設備技術安裝過程是一個多工序、多系統的復雜過程，我們應嚴格按照規章和標準進行每一環節的操作和實施，確保機電設備的順利安裝完成投入使用，在工作中不斷積累經驗，不斷進步總結，并致力于機電設備技術安裝工程的逐步完善的工作中。
參考文獻
[1] 張煒. 淺談大型機電設備安裝與調試[J]. 中國新技術新產品，2011（3）
[2] 劉文柱. 綜述大型機電設備安裝工程[J]. 建材與裝飾（下旬刊），2008（1）.
關鍵詞： 機械類本科教育 機械創新設計 能力培養
引言
機械工業是一個國家制造業發展的重要領域，機械類工程設計人員的設計能力對國家制造業的發展起到了關鍵作用。我國機械工業工程師的受教育層次和規模數量都已達到了很高的層次，但對機械工程設計人員創新能力的培養，還處于摸索階段。因此，探索一套現實可行的學生機械創新設計能力培養方法，是形成工程創新能力的重要基礎[1][2][3]。
根據我國普通高等學校機械類本科教育的現狀和特點，總結出我國目前學生機械創新設計能力培養方法存在的不足，制定一套符合我國高等教育實際情況的學生機械創新設計能力培養方法，在普通機械類本科教育教學活動中具有非常重要的意義[4][5]。
1.學生機械創新設計能力方面的主要問題
1.1創新設計理論教學深度嚴重不足
目前，大學生的機械創新設計理論教學主要依靠課堂教學完成，由于機械創新能力的培養需要堅實而豐富的理論基礎，因此，與機械創新設計理論相關課程的課堂教學活動就顯得尤為重要。機械創新設計相關的課程主要包括：《機械創新設計》、《機械原理》、《機械設計》、《機械工程三維設計》等。這些課程目前的計劃學時較少，因此，學生在課堂教學中只能學到最簡單的基礎知識，而深層次的理論知識卻沒有掌握，使得學生在進行機械創新設計實踐活動時缺乏足夠的理論支撐。
1.2創新設計實踐教學平臺和實踐環境建設不足
學生進行機械創新設計活動的最終成果是創新設計作品，而這些作品的制作需要學生通過大量的設計、制造、裝配、調試、修改活動才能完成。作品的制造、裝配、調試需要相應的實驗設備、加工設備、調試環境作為支撐，否則，無論多么完美的設計，都無法轉化為實際的創新設計作品。
而目前國內普通高等本科院校機械類專業的創新類實驗教學平臺普遍不足，很多構思類機械創新實驗無法開展。
1.3創新設計軟件培養不足
學生的機械創新設計作品需要通過計算機三維設計軟件完成設計、理論分析、強度校核、完善修改后，才進入實際生產制造階段。在作品的整個設計、制造、調試、修改過程中，三維設計軟件起到了關鍵作用，因此需要強化對學生的計算機三維設計方法培訓，讓學生能夠熟練掌握現代計算機設計軟件的使用，從而高水平地完成設計作品。
1.4缺乏企業工程實例教學過程
機械工程方面的創新能力培養，必須緊密結合企業實際的工程項目設計、制造、裝配、試驗等過程。如果沒有相應的工程實例教學，學生就無法把所學到的理論知識和工程實際相結合，就不會對理論知識有更直觀、深層次的理解。
1.5創新設計能力培養沒有與畢業設計、就業相結合
培養學生機械創新設計能力的最終目標是使其在工作以后能夠更好地完成相關的工程設計工作，只有把創新能力培養和畢業設計、學生就業相結合，才能最大限度地發揮學校教育的作用，使學生更快、更好地適應今后的工作環境。
2.創新能力培養經驗的學習途徑
2.1學習其他高校的主要經驗
目前的大學生機械創新設計類比賽主要有全國大學生機械創新設計大賽、全國大學生3D設計大賽、全國大學生機器人大賽等，另外，還有與之對應的省級比賽?？梢栽趨⒓痈黝惐荣惖倪^程中，通過交流溝通、學術論壇等活動，學習其他高校在培養學生機械創新設計能力方面的先進經驗，從而完善我校的培養方法。
2.2通過參訪國家重點實驗室、國家工程中心等機構學習培養經驗
在機械工程領域有很多國際知名的國家重點實驗室、國家工程中心，通過對這些國家級科技創新機構進行學習訪問，了解他們在培養人才機械創新設計能力方面的方法和手段，從而完善我校在這方面的培養方法。
2.3通過教師在職培訓引進經驗
教師攻讀博士研究生、已有博士學位的教師進入博士后工作站、流動站學習深造，可以大大開闊我校教師的視野，提高教師的科研水平。同時，也可以引入國內外先進的科研方向和創新能力培養方法、體制，從而完善我院的學生創新設計能力培養方法。
2.4分析企業在機械創新設計能力方面的經驗
可以通過走訪周邊知名企業調研其在培養員工創新設計能力方面的主要經驗；通過學生就業洽談等機會了解企業對學生創新設計能力的要求；通過畢業生回訪了解已經畢業的學生對母校培養方法的意見。
2.5基于各種學生創新設計類大賽學習經驗
在指導方法上把各種學生創新設計大賽和理論教學、實踐教學相結合；學生培養過程中強調用理論指導工程設計實例，用工程設計實例牽引學生理論學習；在創新方法上強調靈活運用各類工程設計軟件。
3.建立學生機械創新設計能力培養體系
3.1總體培養體系分析
可以從學校層面對學生機械創新設計進行制度建設，建立一整套符合本校實際情況的培養制度，主要包括：教師輔導、激勵制度；學生組織、激勵制度。
3.2教師輔導、激勵制度的建立
學生獲取知識主要來源是教師，教師在學生機械創新設計能力培養的各個環節中起到了非常重要的作用，只有教師對學生創新設計能力的培養實現制度化和規范化，才能穩定持續地實施學生的創新能力培養。教師輔導制度的建立，需要在培養方案制訂、教師大綱修改、授課計劃實施等方面入手。首先，只有培養方案中包含了與學生創新設計相關的內容，才能使教師有的放矢，帶著目標進行輔導工作；其次，在教學大綱的修改方面，要做到與時俱進，及時更新相關領域的最新成果，從而為學生奠定最新的創新設計思維基礎；最后，授課計劃的實施也起到關鍵作用，教師只有靈活掌握授課計劃的實施過程，才能根據學生的學習、創新、設計過程進行跟蹤教學，從而實現因材施教。教師激勵制度的建立，需要從經濟獎勵、科研獎勵等方面入手，首先，要對教師輔導成果進行考評，根據考評對教師進行合理經濟獎勵，從而激發教師參與學生機械創新設計能力培養的動力；其次，可以對參與輔導學生的教師進行科研方面的獎勵，給予一定的優惠政策。
3.3學生組織、激勵制度的建立
學生是機械創新設計活動的主題，因此，學生在機械創新設計能力培養的各個環節中發揮主體作用，只有把學生創新設計活動及其相關規則實現制度化和規范化，才能穩定持續地實施學生創新能力的培養。學生組織制度的建立，需要從學生動員、學生啟發、學生分組實現設計等方面入手。首先，在對學生進行創新設計能力培養之前，需要充分對學生進行思想動員，讓學生了解機械創新設計的興趣所在，從而自發地參與其中；其次，在學生產生興趣后，需要通過創新方面的教學，對學生進行思維啟發，從而激發學生的潛在創造力；最后，讓學生自由組隊，按照課題小組長負責制的原則，使學生能夠通過團隊協作的方法完成自己的創新設計作品。學生激勵制度的建立，需要在經濟獎勵、榮譽獎勵方面入手，首先，要對學生機械創新設計成果進行考評，根據考評對學生進行合理經濟獎勵，從而激發學生參與機械創新設計能力培養的動力；其次，可以對參與的學生進行榮譽方面的獎勵，讓學生感到從事機械創新設計活動的光榮性，給予一定的優惠政策。
4.創新能力培養“雙結合”理念
把“雙結合理念”，即創新理論與創新設計實例相結合；學生創新實踐與創新工具、手段相結合作為理論知識和教學目標之間的“橋梁”，通過“雙結合理念”把理論知識轉化為實際創新能力，按照產生興趣初步了解理解概念深入思考靈活運用的順序建立培養方法，從而激發學生學習欲望。在此基礎上建立起一套符合實際情況的學生機械創新能力培養體制。
5.結語
通過學生機械創新設計能力培養體系的建立，建立能夠同時培養學生“創新意識”和“創新設計能力”的培養方法、相關制度，完善學生創新能力培養的相關制度，提高普通高等教育的學生機械創新設計能力培養水平。
參考文獻：
[1]周海，王黛萍.應用型本科人才的機械創新設計能力培養探索[J].機械設計與制造，2010（10）：174-175.
[2]李儉，唐茂.以創新能力培養為導向的機械類專業實踐課程改革研究[J].教育教學與研究，2012（11）：87-89.
[3]許忠美.現代機械設計方法研究[J].考試周刊，2011（67）：154-155.
[4]郭童軍，陳功備.獨立學院機械類專業教學改革探索[J].考試周刊，2012（91）：8-9.
關鍵詞：城市軌道；車輛工程；課程設計
作者簡介：師蔚（1981-），女，新疆伊寧人，上海工程技術大學城市軌道交通學院，講師；鄭樹彬（1979-），男，廣東揭陽人，上海工程技術大學城市軌道交通學院，副教授。（上海 201620）
基金項目：本文系2012年上海高校本科重點教學改革項目（批準號：滬教委高〔2012〕49號）、上海工程技術大學城市軌道交通車輛工程“卓越工程師”培養平臺建設項目（項目編號：11XK10）的研究成果。
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）19-0117-02
作為教育部首批“卓越工程師”教育培養計劃試點專業，上海工程技術大學城市軌道車輛工程專業培養方案重視知識、能力與工程實踐的融合，理論聯系實際，著力提高學生的工程意識、工程素質和工程實踐能力。[1]城市軌道學院車輛工程系教師不斷探索，總結該專業在培養過程中的經驗，并對本專業的發展方向、培養過程中出現的問題不斷研究、改進，從而完善和優化了本專業的課程體系。其中，重要的改進部分為在新的培養計劃中添加了系列綜合課程設計，注重課程設計選題的綜合應用性、工程實踐性及多樣性，旨在著力培養城市軌道交通車輛工程專業學生在城市軌道車輛方面的綜合設計、工程實際應用能力及創新能力。并通過前期研究及一系列規劃及籌備，達到了開設條件，取得了一定的成果。
一、系列綜合課程設計設置依據
城市軌道車輛工程專業課程體系設置原則主要是緊貼本專業“卓越工程師”培養目標，在系列綜合課程設計中著重考慮了其在工程素質和能力培養需求方面的作用，并與課程體系中其他課程保持良好的相互銜接，進一步提升理論及實踐教學效果。
1.城市軌道車輛工程專業培養需求
上海工程技術大學城市軌道交通車輛工程專業的培養目標為：以城市軌道交通車輛工程為背景，培養具有城市軌道交通車輛工程基礎知識與應用能力，能面向工程實際，從事城市軌道交通車輛運行保障及維護、故障診斷及維修并可延伸至整個軌道交通領域等方面工作的高級工程技術人才。[2]在培養目標中，本專業注重與工程實際的結合，因此設置具有工程實踐特點的系列綜合課程設計正是滿足本專業培養目標的需要。
2.銜接專業課程群需求
城市軌道車輛工程專業課程群設置主要包括學科基礎課程群、專業課程群及集中實踐環節課程群三大部分。其中學科基礎課程群主要包括機械、電力電子、測試控制等相關課程。通過對該部分課程的學習，使學生掌握扎實的機械、電力電子及測試控制方面的基本知識，具備獨立分析課程相關內容的能力，為后續專業課的學習打下良好的理論和技能基礎，為從事專業技術工作做好基本培養和鍛煉。
專業課程群則包括城市軌道車輛結構與原理、城市軌道車輛電力牽引與控制、城市軌道故障診斷技術等專業課程。該部分的課程則使學生系統掌握城市軌道交通車輛結構、控制、檢測、維護保障等方面的知識。通過這些課程的學習，使學生掌握城市軌道交通車輛機械結構、電力牽引、電氣設備等相關城市軌道車輛的組成和原理，以及其故障診斷、檢修方法及手段。
專業課程中的集中實踐環節課程群則包括企業實踐環節和系列綜合課程設計環節。該部分課程中的企業實踐環節的主要目的是提高學生工程實踐能力，使理論聯系實際，增強理論教學效果。而系列綜合課程設計環節則是學科基礎課程群、專業課程群及企業實踐環節的綜合應用，通過在設計應用過程中使用各課程群中的知識點，不僅彌補了專業基礎課程抽象不易理解，理論教學效果不理想的不足，又解決了專業課程涉及知識領域廣、實踐性強、不易掌握的問題。并且讓學生將學校的“所學”與企業實踐的“所見”充分結合，使知識體系得以融會。系列綜合課程設計正是起到了銜接及促進各專業課程群效果的作用。
二、內容設置
城市軌道車輛工程專業系列綜合課程設計包括：城市軌道交通車輛結構與原理課程設計、檢測與傳感技術課程設計、城市軌道交通車輛電氣設備課程設計。在內容設置方面傳統課程設計僅隸屬于某一門課程，并不注重課程體系其他課程的內容銜接，難以達到訓練學生較全面知識體系的目的，而改革后則避免了這一缺點。在系列綜合課程設計中主要體現以下特點：
1.綜合應用性
首先在設計選題時，教師考慮其綜合應用性，將分散的多門課程串聯起來并系統化，使學生得到綜合性的應用訓練。具體做法是各綜合課程設計教師首先開設多個選題，供學生選擇，并考慮其具體特點，即在城市軌道交通車輛結構與原理課程設計中，將機械原理、機械設計、工程力學、城市軌道交通車輛結構與原理等課程聯系起來；檢測與傳感技術課程設計將檢測與傳感技術、城市軌道車輛故障診斷技術等課程聯系起來；而城市軌道交通車輛電氣設備課程設計則將電子技術、電力電子技術、電力牽引、控制理論等課程聯系起來，在綜合課程設計的任務書中就體現出各選題的綜合應用性。
2.工程實踐性
在考慮選題時，所有的選題都應與城市軌道車輛工程應用有關，使學生具有實際應用的前提，有利于提高課程設計的興趣，調動學生的積極性，有利于發揮學生的主觀能動性和創造性，也增強了學生在實踐中發現問題、解決問題的能力，做到理論與實踐相結合。
3.多樣性
即選題多樣性。選題有的來自于企業的需求，即需要解決的問題，做創新性的開發；有的來自于國內外文獻資料，學生進行實踐重新設計，實際復現；有的課題來自于教師科研課題中成熟的研究成果轉化，指導學生進行前瞻性的設計。總之，學生可以根據自己自身的特點及能力，選擇適合自己的設計選題，達到提高綜合能力的目標。
4.開放性
在系列課程設計中，借鑒開放式課程設計模式，以綜合課程設計選題為主線，在管理上首先實施開放性管理，指導教師以階段成果作為考核設計進程標準，給學生開放的課程設計空間，使他們有更多自學和研究的機會。同時配有開放的教學實驗室為基地，滿足學生開放式實踐機會。[3，4]
三、組織實施
根據上述系列綜合課程設計設置的內容及特點，需要指導教師具有較強的城市軌道車輛綜合應用能力及工程實踐經驗，因此在組織實施該教學內容時主要通過本專業專職教師的培養、企業導師的參與，同時積極構建課程設計平臺，并針對系列課程設計在院內立項研究，從硬件、軟件上得以為系列課程設計的實施提供有利的保障。
1.系列課程設計教師培養
在系列課程設計的指導教師配備上使用雙導師制，即同時配備學校專職教師與企業導師共同指導系列課程設計。由于有企業導師的介入，使系列課程設計的選題可以更加實用，設計過程更加接近工程實際。而學校專職教師則可以在課程設計中把握學生對新技術的應用，引導創新設計思路，并管控課程設計過程，使系列綜合課程設計在實施過程中滿足學校培養體系的要求及規范。
在學校專職教師培養過程中，注重企業掛職鍛煉環節，使掛職鍛煉成為專業課程教師的必修環節。通過企業的掛職鍛煉，讓教師充分了解本專業領域的工程實踐相關知識，促進教師提高解決實際問題和進行實踐教學的能力。并促使教師不斷學習，不斷更新知識和工程實踐經驗，使教學內容與本專業需求保持緊密的聯系。對于企業兼職導師，則需要他們具有碩士以上學歷，在企業有豐富的現場及實踐經驗，彌補專職教師在培養學生過程中出現知識、技能和視野以及對新技術應用方面的不足。
2.系列課程設計平臺搭建
為保證系列課程設計的正常進行，除了在指導教師配備及培養方面進行努力外，還進行了系列課程設計的硬件平臺的搭建。主要包括設置系列綜合課程設計用教室，提供基本計算機，仿真設計軟件，實驗平臺。同時還充分利用實驗室等其他平臺，具體如下：
（1）充分利用專業實驗室。在系列課程設計場所的選用中，通過開放性管理，充分利用城市軌道交通學院已有的實驗室，如城市軌道交通列車結構實驗室、城市軌道車輛自動駕駛實驗室、城市軌道車輛檢測實驗室等場所及相應實驗平成部分實驗，使專業實驗室得到充分利用。
（2）利用科研平臺。當學生的課程設計選題為教師科研成果轉化的題目時，學生則可利用專業教師的科研平臺進行設計、實驗等相關內容。
（3）利用學生創新工作平臺。通過學院已經搭建的大學城創新工作室及相關設備，部分學生選題接近時，可以進入這些工作室進行相應的課程設計工作。
3.系列課程設計立項研究
在系列綜合課程設計的總體設計方案落實的基礎上，為了進一步對各綜合課程設計進行細化，如選題論證、設計步驟規范、設計工作量的核算、設計指導書的編制等工作，通過院內立項研究，做到選題必須具有工程實踐性，設計內容必須具有先進性。對選題進行學生試做，充分驗證其課程設計的工作量是否合理，難度是否適中。通過試做學生反饋進行調整，為正式執行教學計劃打下基礎。
四、結論
在城市軌道車輛專業課程體系中，增加系列綜合課程設計是卓越工程師培養目標的需求，同時也是銜接課程體系各課程的重要內容。通過對指導教師的培養、企業導師的介入，并搭建了系列課程設計平臺，在軟件及硬件上進行建設，并通過立項研究選題，把握其綜合性、工程應用性、多樣性等特點，取得了一定成果。
參考文獻：
[1]柴曉冬，方宇，鄭樹彬，師蔚.城市軌道交通特色專業群卓越工程師人才培養模式研究[J].中國科教創新導刊，2012，（5）：75-76
[2]師蔚，鄭述彬，方宇.城市軌道電力牽引系列教學環節建設的探討[J].中國電力教育，2012，（20）：80-81.
關鍵詞: 機械工程類畢業設計教學改革
畢業設計是高校實現教學目標、造就合格人才、培養學生綜合運用所學知識進行科學研究與工程設計綜合訓練、培養創新思維與工程實踐能力的重要環節,是本科生在校期間的最后一個綜合性的實踐教學環節,是人才培養過程中一個重要階段,是畢業前對所學知識和自身素質的全面檢驗,也是對高等學校的培養目標和教學質量的評價。對于機械工程類學生來說,畢業設計是鞏固、聯系、充實、深化、擴大所學的基礎理論及專業知識,提高面向工程實際提出問題、分析問題、解決問題的能力,培養綜合運用所學專業知識解決機械工程領域問題的實踐能力的重要手段,因此學生要初步掌握專業設計工作的流程和方法,熟練運用計算機等工具提高工作效率及質量,培養認真踏實、刻苦鉆研的科研態度及團隊協作和創新意識。因此,畢業設計是對學生基礎知識、專業知識和獨立工作能力與創新能力的綜合檢驗,其質量直接反映高校教學質量的總體水平。加強畢業設計環節的管理,確保畢業設計的質量,對培養學生的基本素質和工程能力非常重要。下面筆者結合機械工程類的畢業設計現狀,分析主要影響因素,提出一些質量控制的措施。
1.畢業設計中存在的問題
1.1基礎知識和綜合設計能力的缺陷。
畢業設計是一個復雜而艱巨的系統工程,是對學生進行一次工程師基本技能綜合訓練的過程,學生需要投入大量的人力、財力和物力,包括:對技術經濟合理性的分析能力,對畢業設計的理解能力,查閱、分析各種文獻資料的能力,掌握使用工程技術規范、手冊、圖表、專業外語等技術資料的查閱能力,計算和設計能力,數據處理能力,計算機應用能力,繪圖和設計說明書的撰寫等方面的能力。機械工程類本科畢業設計涉及機械制圖、金屬工藝學、互換性原理與測量技術、工程力學、機械基礎等基礎理論課程和不同設計方向所應用的專業知識。學生在畢業設計之前所學的課本沒有教會他們怎么進行完整設計,怎樣把書本知識與工程實際緊密結合,怎樣把理論和實踐有機地結合起來,進行創造性思維,而畢業設計則給了學生這個連接書本與實踐的機會。部分學生忽視這些基礎知識的環節和步驟,在無充分思想、理論、資料和必要的條件準備情況下,倉促上陣,加上基本功不扎實,設計過程就顯得很慌亂,自然就難以完成高質量的畢業設計[1]。
1.2對就業和畢業設計的矛盾心態。
學生在校的最后一學期是畢業設計的階段,也是畢業生擇業的關鍵時期,由于高校擴招、經濟發展等因素,就業崗位總量不足,學生具有較大的就業壓力,二者的重合很大程度上沖擊了學生畢業設計的時間和精力。就業與畢業設計在學生心目中的比重發生了較大的變化,已落實工作崗位的部分學生認為工作單位已定,從事的工作崗位和畢業設計課題的關聯程度不大,搞畢業設計已不重要;畢業設計期間是考研落選學生和尚未落實工作單位學生積極落實就業時期,這無形中增加了學生的就業壓力,為了能在有限的時間內找到工作,他們無心畢業設計,將畢業設計放在從屬地位。
1.3對畢業設計的認識誤差。
畢業設計是研究性學習和工程訓練,是解決工程技術問題的具體實踐,是鍛煉學生運用所學知識解決實際問題、提高綜合素質的重要環節。部分學生對畢業設計的目的理解存在偏差,認為經過幾年的學習已經系統地掌握了本學科的基本知識結構,畢業設計只不過是一種形式,加之用人單位在選聘畢業生時很少對畢業設計質量提出要求,畢業設計對個人未來發展影響因素較小。甚至有少數學生抱著僥幸心理,認為抄襲畢業設計也能過關,無形之中降低了對畢業設計的要求。
1.4指導老師選題、投入與畢業設計要求存在距離。
指導老師從擬定畢業設計題目、方案到設計的全部完成,其自身水平及精力投入程度直接影響畢業設計質量。目前許多高校的教師已經承擔了大量繁重的教學任務,授課之余還要進行教研、科研、社會工作、自我充實,精力有限,這部分教師對畢業設計指導明顯感到心有余而力不足,用于指導、答疑畢業設計的時間自然不足。課題選擇具有局限性,常規題目偏多,畢業設計內容和就業單位的實際生產技術狀況脫鉤,沒有起到培養學生基本技能和綜合能力的作用,此外也存在畢業設計選題過難、過深、過寬,學生難以完成、難以調動積極性的問題。畢業設計的組織管理有漏洞,表現在各級教學管理部門重視程度不一,缺少嚴格的管理辦法,指導老師的要求不一致,因而有的畢業設計成果形式存在較大差異等現象[2]。
1.5開題工作的誤區。
學生參與畢業設計的第一個環節是開題,是學生第一次完全獨立地查閱相關資料、確定設計的主要內容、擬解決的問題、課題總體方案、國內外發展現狀、解決方案、預期效果、進度安排等。這是一個非常重要的環節,開題工作的質量將直接影響接下來的整個畢業設計?！叭f事開頭難”,很多學生不知從何下手,有些學生在拿到設計任務書后,沒有做好充分的準備,沒搞清具體要求就匆忙下筆;有些學生沒有認識到開題的重要性而敷衍了事,結果交到教師手里的開題報告只是將一些原理、算法拼湊在一起,對擬設計的主要內容、解決的問題、解決方案、預期效果、進度安排等沒有深入研究,沒有比較和方案選定,沒有計劃和統一安排,給指導老師的感覺好像是在寫理論總結而不是在做設計;還有部分學生上網查了些圖片、內容,再加上一些說明,整體沒有邏輯、含糊不清、抓不住要點、沒有實質內容。
1.6學生的創新意識及創新能力薄弱,缺乏工程意識。
機械工程類畢業設計涉及機械、控制、電子及計算機等多方面知識歸納、總結和綜合運用,是一次綜合運用多學科知識的實踐過程。但在師生互動選擇課題時,存在學生的創新意識表現得不夠強烈的問題。大部分學生更愿意選擇自己熟悉方向的課題,而對于一些涉及新知識領域的課題產生恐懼心理,對自己的能力表示懷疑。學生是畢業設計的主體,指導老師只起輔導作用,在設計中難免會面臨新的知識或問題,有的學生考慮的不是如何利用現有資源分析和解決問題,而是所有問題均請教指導老師;有些學生遇到一些困難,就希望教師能把現成的資料拿來參考,缺乏獨立思考、分析與解決問題的能力,對教師有很強的依賴性,只會被動地按照教師設計的模式和思路工作,使得畢業設計缺乏創新性,這就需要學生具備不斷學習和創新的能力;有些學生拿到設計題目不是按照機械設計的程序踏踏實實、一步一個腳印地查閱資料,研究設計結構方案,而是開始不知如何下手,進入角色后恨不得一個月就把課題做完;有些學生在整個畢業設計結束后都沒有查過《機械設計手冊》,零部件的選取只憑自己想當然;有些學生在答辯前工程圖上還有舊國標,這種現象使得學生到了工作單位很難迅速適應,達不到鍛煉的目的,達不到預期效果。
2.畢業設計教學改革探索
2.1根據培養目標,實行科學化選題。
選題質量關系到畢業設計的質量,影響到學生學習的積極性與主動性,而畢業設計題目的方向、內容、工作量安排等適宜是提高學生技術能力培訓的重要因素。在選題工作中,師生應結合培養目標,題目的選擇、分配及審核等方面達到相關要求:須符合培養目標和教學要求,使學生能綜合運用所學知識,得到比較全面的鍛煉;根據專業需要,盡可能地選擇與生產、技術改造或科研任務相結合的題目,題目應難易適度,工作量適中,有一定的水平,又要使學生在規定期限內經過努力能夠按時完成;選題需要具有一定的先進性、新穎性,逐年更新課題;創造條件,引導學生積極參與選題,互動選擇設計課題,學生對自己所做的題目內容是否感興趣,直接關系到畢業設計工作是否投入和學習效果的好壞,因此,要增加學生的學習主體意識,促進學生個性發展;嚴格執行選題申報、審批制度,題目審核工作是保證選題質量的關鍵環節,在組織選題工作中,需要充分發揮二級學院、專業系的課題審核職能,嚴格執行選題的逐級申報和審批程序,確保畢業設計課題質量[3]。
2.2正確認識畢業設計的地位。
當今西方發達國家大部分機構在接收新畢業的大學生時均要安排他們接受相應的專業技能訓練,而我國目前用人單位則與之不同,要求到工作崗位后經過短期見習便讓其獨立承擔相關技術工作,不進行系統的工程培訓,這使得剛畢業的大學生往往難以勝任工作。機械工程類本科生的培養目標規定,學生在校期間便要獲得工程師的基本訓練,在畢業設計之前的大部分時間用于理論知識學習,而且是以單一學科的課堂教學形式,考試側重于考查學生掌握知識的理解力、記憶力,畢業設計不同于單一學科考試,畢業設計側重考查學生解決實際技術問題能力、創造性思維能力、自學能力、應變能力和進取精神等,內容一般是書本上難以找到的,需要學生探索,從而找出解決問題的方法、措施,使得學生不再是課堂的“觀眾”,而是“主演”。學生只有在系統地獲得并積累必要的知識后,才能具備較好的思維能力與創造能力,然而無論多好的課堂教學也難以替代學生的實踐活動。我們培養的學生是能夠運用所學的知識解決實際工程技術問題的科技人才,因此,必須通過畢業設計的嚴格訓練,使學生在畢業設計實踐中能全面地運用所學知識,加深理解,融會貫通,培養他們分析問題、解決問題的能力。畢業設計這一綜合訓練環節是學生從學校走向工作崗位必不可少的一個教學環節。因此,學生將整個畢業設計保質保量地完成之后,他們的技術技能將會產生一次質的飛躍[4]。
2.3加大畢業設計的指導力度、指導深度。
在畢業設計期間,教師和學生都有很大的空間。要使學生全身心地投入畢業設計,教師在指導過程中必須具備高度的責任感,加大畢業設計的指導力度?！岸皇兰o是創造教育的世紀”,創新型人才的培養呼喚創新教育。在大學階段,教師是學生走向社會、走上工作崗位的第一門戶,要嚴格把關。教師應該對畢業設計進行及時檢查、嚴格管理,要求學生樹立嚴肅、嚴密、嚴謹的科學作風,教會學生合理使用《機械設計手冊》等相關參考資料,使學生學會上網查閱各種信息,了解最新的科技動態。對同一設計要求,提倡學生采用不同的方案和工具。
2.4創新意識和創新能力的培養。
2.4.1畢業設計培養學生創新意識和能力,從畢業實習開始。
按時發放設計任務書,使學生對畢業設計的題目類型有一定的了解,對設計課題經過分析后明確:在實習期間需要收集的資料、文獻,看什么圖樣,帶著問題有針對性地實習,通過其獨立思考培養學生的獨立工作能力。在實習中可以請工礦企業單位的工程技術人員介紹一些產品的設計、生產流程、發展狀況,教師還可以通過網絡了解本專業的發展動態和前沿科學技術,講授設計應注意的問題,進而拓寬學生的設計思路。條件許可的高?？梢宰寣W生參觀本專業的新設備、新材料、新工藝,拓寬學生的知識面。實習結束后要求學生寫出實結,通過對問題的分析、整理、歸納,培養學生分析、歸納事物的能力,最后評定畢業實習成績。
2.4.2鼓勵學生打破常規思考,喚醒學生創新意識。
在設計過程中需要注重調動學生的主觀能動性。設計之初指導教師需要適當引導學生的設計思路,不能因循守舊,用以前的設計范例或指明幾種設計方案讓學生選擇,這將限制學生的獨立思考和創新精神,應鼓勵學生廣開思路考慮設計方案,而對學生打破常規的思路則要予以鼓勵,可幫助學生分析新思路的優缺點,充分調動學生設計的積極性,使設計充滿生機。
2.4.3鼓勵學生獨立思考,培養獨立設計和工作能力。
指導老師要做好引導,放手讓學生去獨立思考。教師在輔導答疑時并非要有問必答,而要讓學生自己查閱有關書籍、設計資料去尋找答案。對學生難以解決的難點,教師可以幫助分析,與學生共同探討解決方法,有意識地培養學生的動手能力和自學能力,減少學生的依賴性,促進學生思考,增強學生的獨立工作能力。在設計中應強調學生對工程技術標準、設計規范、設計手冊、標準圖集等的熟練使用。此外,學生需要了解與本專業密切相關的其它專業的設計規范、技術標準、設計手冊,以提高畢業后對工作的適應能力。
2.4.4因材施教,提高整體設計能力。
在設計中應充分挖掘它的實踐指導意義。學生在學習能力上存在著差異,需要抓好兩頭:對能力較強者,設計進度較快,給予特殊培養,在完成任務后,尚有時間和余力去做與其設計任務相關的小專題,指導老師可根據不同情況布置新任務,讓他們對某些專題進行較深入的研究;對能力較弱者,教師需要付出更多的精力,不能對他們降低標準,而要通過多輔導、多督促等外因條件使其達到合格標準。當他們有微小進步或新的想法時,指導老師應給予熱情肯定或鼓勵,增強他們的自信和獨立完成設計任務的勇氣,盡可能地調動他們的積極性。
2.4.5激發學習興趣,培養綜合運用知識的能力。
在設計過程中學生可能需要用到多門學科知識,指導老師可讓學生自己想辦法,根據自己已掌握的知識,經過分析、合成、加工獲取自己所需的知識,尋找解決問題的途徑和方法。設計中可以加大計算機應用的比例,除進行設計計算外,在設計草圖的基礎上可以要求學生使用計算機繪圖,但設計圖樣中必須有采用傳統手工繪制的圖樣,訓練手工繪圖的技能。上述手段可使學生綜合運用知識的能力得到增強。
2.5加強目標管理,建立規范的質量監控機制。
畢業設計期間也是學生急于落實工作單位、奔波于人才市場的時候,因此,畢業設計與就業二者往往會發生沖突,尤其是在即將完成學業前期,接觸社會、參與社會的渴望與行為日漸增加,外界環境對學生的畢業設計具有很大的沖擊。同時因畢業設計本身教學方式靈活,學生在學習地點和時間上有較大的自由度,自主性很強,這會使得一些自我約束力差的學生浪費時間,給畢業設計的指導工作帶來一定的困難,影響指導質量。在畢業設計的教學管理中,我校逐漸建立并完善了三種管理機制保證畢業設計指導質量。
2.5.1校級教學管理與監控機制。
由校職能部門制定畢業設計教學質量檢查指標,組成畢業設計教學質量檢查組,按教學進度組織教學檢查工作。一般是在畢業設計中期和后期進行兩次教學檢查,加強對畢業設計的宏觀管理與監控。同時建立畢業設計的評估與激勵機制,進行畢業設計的教學質量評估、優秀畢業設計評閱等相關工作。通過評選出一批優秀指導教師、專業教研室和優秀畢業設計等,達到鼓勵先進、樹立榜樣、加強交流與提高設計質量的目的。
2.5.2以學校督導組為主體的監控機制。
學校督導組從畢業設計工作開始,每周安排一定時間深入到各二級學院實驗室、機房、設計教室等畢業設計教學現場,對畢業設計教學的全過程進行監督、檢查,并及時向學校和二級學院反饋相關檢查信息。
2.5.3以二級學院、專業系為主的質量管理和監控機制。
各二級學院、專業系直接工作在指導第一線,是保證畢業設計教學質量的關鍵,通過建立二級學院、專業系對畢業設計的定期檢查制度,并逐漸形成規范化,有效地強化教學一線的管理工作,嚴肅教學氣氛,確保各教學環節保質保量地完成任務[5]。
2.6根據質量要求,建立成績評價體系。
機械工程類畢業設計成果性材料質量主要分為繪圖質量和文檔質量。繪圖質量指設計類課題要求每個學生應完成的繪圖總量,圖面表達符合相關技術標準;文檔質量指設計說明書、實習報告、開題報告、文獻資料等文檔的質量,設計說明書字數不少于1萬字,要求層次分明,結構嚴謹,內容正確,重點突出;為了檢驗和提高學生的外語水平,在設計過程中學生必須閱讀并翻譯4000字以上的外文參考文獻,且說明書須有中英文摘要、關鍵詞等。
在實際教學中,為了及時發現并糾正學生成果性材料存在的問題,我院采用預答辯方式,在正式答辯前兩周舉行,要求學生準備設計的圖樣、說明書、中英文翻譯、相關附件。在預答辯過程中,學生只作簡短的設計介紹,預答辯小組主要檢查學生成果性材料,指出需要修改的地方,填寫整改通知單,學生根據整改通知單,逐一整改,對于整改后仍然存在較重問題的學生,讓其緩答辯,較好地控制學生的畢業設計質量。
畢業設計的成績評價體系的建立,對提高畢業設計的質量具有很大作用。評閱、答辯及成績評定是對學生畢業設計的綜合評價,須做到公開、公平和公正。指導老師在設計圖樣上審核簽字,根據學生工作態度、查閱文獻和綜合運用能力、獨立思考和解決問題的能力及計算機操作能力予以評定,給出評語和成績(占30%);然后由專業系安排教師交叉評閱,評閱教師可在全校范圍內聘請,也可在社會上聘請相關專家和工程技術人員擔任,根據學生畢業設計的正確性、方案的可行性、論證的嚴密性和創造性、分析解決問題能力、設計圖紙質量、文字表達能力等評定成績(占30%);答辯成績由答辯委員會根據學生的語言組織能力、表達能力、應變能力及其對相關基礎知識的掌握情況評定成績(占40%)。成績評定由平時成績、評閱成績和答辯成績三部分組成,再匯總成績,評選優秀畢業設計,對畢業設計成績非常差、未達到設計要求的學生,堅決要求整改或重做,以保證畢業設計的整體質量,同時這對下一屆學生也是重要的警示。
3.結語
畢業設計是一種學習、實踐、探索和創新相結合的綜合教學,是高校培養人才的重要教育教學環節,本科生畢業設計中所存在的問題不容忽視。針對目前高等教育的形式和機械工程類專業社會需求的狀況,畢業設計的改革應緊緊圍繞培養學生的創新能力及綜合素質來進行,協調好企業、高校、教師、學生各個環節之間的關系。參與畢業設計的學生應高度重視畢業設計,并以積極主動、科學認真、嚴謹踏實的態度投入到畢業設計中,這樣才能有效保證畢業設計的質量,從而促進自身能力的提高,同時也可以推動高校教學質量水平的提升。
參考文獻:
[1]李宗坤.高校本科畢業設計(論文)質量滑坡及其對策[J].鄭州工業大學學報,2001,(4):46-48.
[2]祝海林.提高工科學生畢業設計質量的幾點思考[J].湖南工程學院學報,2001,(2):90-94.
[3]程憲春.機械類畢業設計環節的教學改革與實踐的研究.長春大學學報,2005,(2):106-107.
關鍵詞：機械產品；方案設計方法；發展趨勢
引言
科學技術的飛速發展，產品功能要求的日益增多，復雜性增加，壽命期縮短，更新換代速度加快。然而，產品的設計，尤其是機械產品方案的設計手段，則顯得力不從心，跟不上時展的需要。目前，計算機輔助產品的設計繪圖、設計計算、加工制造、生產規劃已得到了比較廣泛和深入的研究，并初見成效，而產品開發初期方案的計算機輔助設計卻遠遠不能滿足設計的需要。為此，作者在閱讀了大量文獻的基礎上，概括總結了國內外設計學者進行方案設計時采用的方法，并討論了各種方法之間的有機聯系和機械產品方案設計計算機實現的發展趨勢。
根據目前國內外設計學者進行機械產品方案設計所用方法的主要特征，可以將方案的現代設計方法概括為下述四大類型。
一、系統化設計方法
系統化設計方法的主要特點是：將設計看成由若干個設計要素組成的一個系統，每個設計要素具有獨立性，各個要素間存在著有機的聯系，并具有層次性，所有的設計要素結合后，即可實現設計系統所需完成的任務。
系統化設計思想于70年代由德國學者Pahl和Beitz教授提出，他們以系統理論為基礎，制訂了設計的一般模式，倡導設計工作應具備條理性。德國工程師協會在這一設計思想的基礎上，制訂出標準VDI2221“技術系統和產品的開發設計方法。
制定的機械產品方案設計進程模式，基本上沿用了德國標準VDI2221的設計方式。除此之外，我國許多設計學者在進行產品方案設計時還借鑒和引用了其他發達國家的系統化設計思想，其中具有代表性的是：
(1)將用戶需求作為產品功能特征構思、結構設計和零件設計、工藝規劃、作業控制等的基礎，從產品開發的宏觀過程出發，利用質量功能布置方法，系統地將用戶需求信息合理而有效地轉換為產品開發各階段的技術目標和作業控制規程的方法。
(2)將產品看作有機體層次上的生命系統，并借助于生命系統理論，把產品的設計過程劃分成功能需求層次、實現功能要求的概念層次和產品的具體設計層次。同時采用了生命系統圖符抽象地表達產品的功能要求，形成產品功能系統結構。
(3)將機械設計中系統科學的應用歸納為兩個基本問題：一是把要設計的產品作為一個系統處理，最佳地確定其組成部分(單元)及其相互關系；二是將產品設計過程看成一個系統，根據設計目標，正確、合理地確定設計中各個方面的工作和各個不同的設計階段。
由于每個設計者研究問題的角度以及考慮問題的側重點不同，進行方案設計時采用的具體研究方法亦存在差異。下面介紹一些具有代表性的系統化設計方法。
1.1設計元素法
用五個設計元素(功能、效應、效應載體、形狀元素和表面參數)描述“產品解”，認為一個產品的五個設計元素值確定之后，產品的所有特征和特征值即已確定。我國亦有設計學者采用了類似方法描述產品的原理解。
1.2圖形建模法
研制的“設計分析和引導系統”KALEIT，用層次清楚的圖形描述出產品的功能結構及其相關的抽象信息，實現了系統結構、功能關系的圖形化建模，以及功能層之間的聯接。
將設計劃分成輔助方法和信息交換兩個方面，利用Nijssen信息分析方法可以采用圖形符號、具有內容豐富的語義模型結構、可以描述集成條件、可以劃分約束類型、可以實現關系間的任意結合等特點，將設計方法解與信息技術進行集成，實現了設計過程中不同抽象層間信息關系的圖形化建模。
文獻將語義設計網作為設計工具，在其開發的活性語義設計網ASK中，采用結點和線條組成的網絡描述設計，結點表示元件化的單元(如設計任務、功能、構件或加工設備等)，線條用以調整和定義結點間不同的語義關系，由此為設計過程中的所有活動和結果預先建立模型，使早期設計要求的定義到每一個結構的具體描述均可由關系間的定義表達，實現了計算機輔助設計過程由抽象到具體的飛躍。
1.3“構思”—“設計”法
將產品的方案設計分成“構思”和“設計”兩個階段?！皹嬎肌彪A段的任務是尋求、選擇和組合滿足設計任務要求的原理解。“設計”階段的工作則是具體實現構思階段的原理解。
將方案的“構思”具體描述為：根據合適的功能結構，尋求滿足設計任務要求的原理解。即功能結構中的分功能由“結構元素”實現，并將“結構元素”間的物理聯接定義為“功能載體”，“功能載體”和“結構元素”間的相互作用又形成了功能示意圖(機械運動簡圖)。方案的“設計”是根據功能示意圖，先定性地描述所有的“功能載體”和“結構元素”，再定量地描述所有“結構元素”和聯接件(“功能載體”)的形狀及位置，得到結構示意圖。Roper，H.利用圖論理論，借助于由他定義的“總設計單元(GE)”、“結構元素(KE)”、“功能結構元素(FKE)”、“聯接結構元素(VKE)”、“結構零件(KT)”、“結構元素零件(KET)”等概念，以及描述結構元素尺寸、位置和傳動參數間相互關系的若干種簡圖，把設計專家憑直覺設計的方法做了形式化的描述，形成了有效地應用現有知識的方法，并將其應用于“構思”和“設計”階段。
從設計方法學的觀點出發，將明確了設計任務后的設計工作分為三步：1)獲取功能和功能結構(簡稱為“功能”)；2)尋找效應(簡稱為“效應”)；3)尋找結構(簡稱為“構形規則”)。并用下述四種策略描述機械產品構思階段的工作流程：策略1：分別考慮“功能”、“效應”和“構形規則”。因此，可以在各個工作步驟中分別創建變型方案，由此產生廣泛的原理解譜。策略2：“效應”與“構形規則”(包括設計者創建的規則)關聯，單獨考慮功能(通常與設計任務相關)。此時，辨別典型的構形規則及其所屬效應需要有豐富的經驗，產生的方案譜遠遠少于策略1的方案譜。策略3：“功能”、“效應”、“構形規則”三者密切相關。適用于功能、效應和構形規則間沒有選擇余地、具有特殊要求的領域，如超小型機械、特大型機械、價值高的功能零件，以及有特殊功能要求的零部件等等。策略4：針對設計要求進行結構化求解。該策略從已有的零件出發，通過零件間不同的排序和連接，獲得預期功能。
1.4矩陣設計法
在方案設計過程中采用“要求—功能”邏輯樹(“與或”樹)描述要求、功能之間的相互關系，得到滿足要求的功能設計解集，形成不同的設計方案。再根據“要求—功能”邏輯樹建立“要求—功能”關聯矩陣，以描述滿足要求所需功能之間的復雜關系，表示出要求與功能間一一對應的關系。
Kotaetal將矩陣作為機械系統方案設計的基礎，把機械系統的設計空間分解為功能子空間，每個子空間只表示方案設計的一個模塊，在抽象階段的高層，每個設計模塊用運動轉換矩陣和一個可進行操作的約束矢量表示；在抽象階段的低層，每個設計模塊被表示為參數矩陣和一個運動方程。
1.5鍵合圖法
將組成系統元件的功能分成產生能量、消耗能量、轉變能量形式、傳遞能量等各種類型，并借用鍵合圖表達元件的功能解，希望將基于功能的模型與鍵合圖結合，實現功能結構的自動生成和功能結構與鍵合圖之間的自動轉換，尋求由鍵合圖產生多個設計方案的方法。
二、結構模塊化設計方法
從規劃產品的角度提出：定義設計任務時以功能化的產品結構為基礎，引用已有的產品解(如通用零件部件等)描述設計任務，即分解任務時就考慮每個分任務是否存在對應的產品解，這樣，能夠在產品規劃階段就消除設計任務中可能存在的矛盾，早期預測生產能力、費用，以及開發設計過程中計劃的可調整性，由此提高設計效率和設計的可靠性，同時也降低新產品的成本。Feldmann將描述設計任務的功能化產品結構分為四層，(1)產品(2)功能組成(3)主要功能組件(4)功能元件。并采用面向應用的結構化特征目錄，對功能元件進行更為具體的定性和定量描述。同時研制出適合于產品開發早期和設計初期使用的工具軟件STRAT。
認為專用機械中多數功能可以采用已有的產品解，而具有新型解的專用功能只是少數，因此，在專用機械設計中采用功能化的產品結構，對于評價專用機械的設計、制造風險十分有利。
提倡在產品功能分析的基礎上，將產品分解成具有某種功能的一個或幾個模塊化的基本結構，通過選擇和組合這些模塊化基本結構組建成不同的產品。這些基本結構可以是零件、部件，甚至是一個系統。理想的模塊化基本結構應該具有標準化的接口(聯接和配合部)，并且是系列化、通用化、集成化、層次化、靈便化、經濟化，具有互換性、相容性和相關性。我國結合軟件構件技術和CAD技術，將變形設計與組合設計相結合，根據分級模塊化原理，將加工中心機床由大到小分為產品級、部件級、組件級和元件級，并利用專家知識和CAD技術將它們組合成不同品種、不同規格的功能模塊，再由這些功能模塊組合成不同的加工中心總體方案。
以設計為目錄作為選擇變異機械結構的工具，提出將設計的解元素進行完整的、結構化的編排，形成解集設計目錄。并在解集設計目錄中列出評論每一個解的附加信息，非常有利于設計工程師選擇解元素。
根據機械零部件的聯接特征，將其歸納成四種類型：1)元件間直接定位，并具有自調整性的部件；2)結構上具有共性的組合件；3)具有嵌套式結構及嵌套式元件的聯接；4)具有模塊化結構和模塊化元件的聯接。并采用準符號表示典型元件和元件間的連接規則，由此實現元件間聯接的算法化和概念的可視化。
在進行機械系統的方案設計中，用“功能建立”模塊對功能進行分解，并規定功能分解的最佳“?；背潭仁枪δ芘c機構型式的一一對應?！敖Y構建立”模塊則作為功能解的選擇對象以便于實現映射算法。
三、基于產品特征知識的設計方法
基于產品特征知識設計方法的主要特點是：用計算機能夠識別的語言描述產品的特征及其設計領域專家的知識和經驗，建立相應的知識庫及推理機，再利用已存儲的領域知識和建立的推理機制實現計算機輔助產品的方案設計。
機械系統的方案設計主要是依據產品所具有的特征，以及設計領域專家的知識和經驗進行推量和決策，完成機構的型、數綜合。欲實現這一階段的計算機輔助設計，必須研究知識的自動獲取、表達、集成、協調、管理和使用。為此，國內外設計學者針對機械系統方案設計知識的自動化處理做了大量的研究工作，采用的方法可歸納為下述幾種。
3.1編碼法
根據“運動轉換”功能(簡稱功能元)將機構進行分類，并利用代碼描述功能元和機構類別，由此建立起“機構系統方案設計專家系統”知識庫。在此基礎上，將二元邏輯推理與模糊綜合評判原理相結合，建立了該“專家系統”的推理機制，并用于四工位專用機床的方案設計中。
利用生物進化理論，通過自然選擇和有性繁殖使生物體得以演化的原理，在機構方案設計中，運用網絡圖論方法將機構的結構表達為拓撲圖，再通過編碼技術，把機構的結構和性能轉化為個體染色體的二進制數串，并根據設計要求編制適應值，運用生物進化理論控制繁殖機制，通過選擇、交叉、突然變異等手段，淘汰適應值低的不適應個體，以極快的進化過程得到適應性最優的個體，即最符合設計要求的機構方案。
3.2知識的混合型表達法
針對復雜機械系統的方案設計，采用混合型的知識表達方式描述設計中的各類知識尤為適合，這一點已得到我國許多設計學者的共識。
在研制復雜產品方案設計智能決策支持系統DMDSS中，將規則、框架、過程和神經網絡等知識表示方法有機地結合在一起，以適應設計中不同類型知識的描述。將多種單一的知識表達方法(規則、框架和過程)，按面向對象的編程原則，用框架的槽表示對象的屬性，用規則表示對象的動態特征，用過程表示知識的處理，組成一種混合型的知識表達型式，并成功地研制出“面向對象的數控龍門銑床變速箱方案設計智能系統GBCDIS”和“變速箱結構設計專家系統GBSDES”。
3.3利用基于知識的開發工具
在聯軸器的CAD系統中，利用基于知識的開發工具NEXPERT-OBJECT，借助于面向對象的方法，創建了面向對象的設計方法數據庫，為設計者進行聯軸器的方案設計和結構設計提供了廣泛且可靠的設計方法譜。則利用NEXPERT描述直線導軌設計中需要基于知識進行設計的內容，由此尋求出基于知識的解，并開發出直線導軌設計專家系統。
3.4設計目錄法
構造了“功能模塊”、“功能元解”和“機構組”三級遞進式設計目錄，并將這三級遞進式設計目錄作為機械傳動原理方案智能設計系統的知識庫和開發設計的輔助工具。
3.5基于實例的方法
在研制設計型專家系統的知識庫中，采用基本謂詞描述設計要求、設計條件和選取的方案，用框架結構描述“工程實例”和各種“概念實體”，通過基于實例的推理技術產生候選解來配匹產品的設計要求。
四、智能化設計方法
智能化設計方法的主要特點是：根據設計方法學理論，借助于三維圖形軟件、智能化設計軟件和虛擬現實技術，以及多媒體、超媒體工具進行產品的開發設計、表達產品的構思、描述產品的結構。
在利用數學系統理論的同時，考慮了系統工程理論、產品設計技術和系統開發方法學VDI2221，研制出適合于產品設計初期使用的多媒體開發系統軟件MUSE。
在進行自動取款機設計時，把產品的整個開發過程概括為“產品規劃”、“開發”和“生產規劃”三個階段，并且充分利用了現有的CAD尖端技術——虛擬現實技術。1)產品規劃—構思產品。其任務是確定產品的外部特性，如色彩、形狀、表面質量、人機工程等等，并將最初的設想用CAD立體模型表示出，建立能夠體現整個產品外形的簡單模型，該模型可以在虛擬環境中建立，借助于數據帽和三維鼠標，用戶還可在一定程度上參與到這一環境中，并且能夠迅速地生成不同的造型和色彩。立體模型是檢測外部形狀效果的依據，也是幾何圖形顯示設計變量的依據，同時還是開發過程中各類分析的基礎。2)開發—設計產品。該階段主要根據“系統合成”原理，在立體模型上配置和集成解元素，解元素根據設計目標的不同有不同的含義：可以是基本元素，如螺栓、軸或輪轂聯接等；也可以是復合元素，如機、電、電子部件、控制技術或軟件組成的傳動系統；還可以是要求、特性、形狀等等。將實現功能的關鍵性解元素配置到立體模型上之后，即可對產品的配置(設計模型中解元素間的關系)進行分析，產品配置分析是綜合“產品規劃”和“開發”結果的重要手段。3)生產規劃—加工和裝配產品。在這一階段中，主要論述了裝配過程中CAD技術的應用，提出用計算機圖像顯示解元素在相應位置的裝配過程，即通過虛擬裝配模型揭示造形和裝配間的關系，由此發現難點和問題，并找出解決問題的方法，并認為將CAD技術綜合應用于產品開發的三個階段，可以使設計過程的綜合與分析在“產品規劃”、“開發”和“生產規劃”中連續地交替進行。因此，可以較早地發現各個階段中存在的問題，使產品在開發進程中不斷地細化和完善。
我國利用虛擬現實技術進行設計還處于剛剛起步階段。利用面向對象的技術，重點研究了按時序合成的機構組合方案設計專家系統，并借助于具有高性能圖形和交換處理能力的OpenGL技術，在三維環境中從各個角度對專家系統設計出的方案進行觀察，如運動中機構間的銜接狀況是否產生沖突等等。
將構造標準模塊、產品整體構造及其制造工藝和使用說明的擬訂(見圖1)稱之為快速成型技術。建議在產品開發過程中將快速成型技術、多媒體技術以及虛擬表達與神經網絡(應用于各個階段求解過程需要的場合)結合應用。指出隨著計算機軟、硬件的不斷完善，應盡可能地將多媒體圖形處理技術應用于產品開發中，例如三維圖形(立體模型)代替裝配、拆卸和設計聯接件時所需的立體結構想象力等等。
利用智能型CAD系統SIGRAPH-DESIGN作為開發平臺，將產品的開發過程分為概念設計、裝配設計和零件設計，并以變量設計技術為基礎，建立了膠印機凸輪連桿機構的概念模型。從文獻介紹的研究工作看，其概念模型是在確定了機構型、數綜合的基礎上，借助于軟件SIGRAPH-DESIGN提供的變量設計功能，使原理圖隨著機構的結構參數變化而變化，并將概念模型的參數傳遞給下一級的裝配模型、零件設計。
五、各類設計方法評述及發展趨勢
綜上所述，系統化設計方法將設計任務由抽象到具體(由設計的任務要求到實現該任務的方案或結構)進行層次劃分，擬定出每一層欲實現的目標和方法，由淺入深、由抽象至具體地將各層有機地聯系在一起，使整個設計過程系統化，使設計有規律可循，有方法可依，易于設計過程的計算機輔助實現。
結構模塊化設計方法視具有某種功能的實現為一個結構模塊，通過結構模塊的組合，實現產品的方案設計。對于特定種類的機械產品，由于其組成部分的功能較為明確且相對穩定，結構模塊的劃分比較容易，因此，采用結構模塊化方法進行方案設計較為合適。由于實體與功能之間并非是一一對應的關系，一個實體通?？梢詫崿F若干種功能，一個功能往往又可通過若干種實體予以實現。因此，若將結構模塊化設計方法用于一般意義的產品方案設計，結構模塊的劃分和選用都比較困難，而且要求設計人員具有相當豐富的設計經驗和廣博的多學科領域知識。
機械產品的方案設計通常無法采用純數學演算的方法進行，也難以用數學模型進行完整的描述，而需根據產品特征進行形式化的描述，借助于設計專家的知識和經驗進行推理和決策。因此，欲實現計算機輔助產品的方案設計，必須解決計算機存儲和運用產品設計知識和專家設計決策等有關方面的問題，由此形成基于產品特征知識的設計方法。
目前，智能化設計方法主要是利用三維圖形軟件和虛擬現實技術進行設計，直觀性較好，開發初期用戶可以在一定程度上直接參與到設計中，但系統性較差，且零部件的結構、形狀、尺寸、位置的合理確定，要求軟件具有較高的智能化程度，或者有豐富經驗的設計者參與。
值得一提的是：上述各種方法并不是完全孤立的，各類方法之間都存在一定程度上的聯系，如結構模塊化設計方法中，劃分結構模塊時就蘊含有系統化思想，建立產品特征及設計方法知識庫和推理機時，通常也需運用系統化和結構模塊化方法，此外，基于產品特征知識的設計同時又是方案智能化設計的基礎之一。在機械產品方案設計中，視能夠實現特定功能的通用零件、部件或常用機構為結構模塊，并將其應用到系統化設計有關層次的具體設計中，即將結構模塊化方法融于系統化設計方法中，不僅可以保證設計的規范化，而且可以簡化設計過程，提高設計效率和質量，降低設計成本。
關鍵詞:工作機構;運動學;動力學鏟運機
中圖分類號:TH132文獻標識碼:A文章編號:1009-2374(2010)04-0040-03
對鏟運機工作機構進行運動學和動力學分析是鏟運機設計工作中的重要一環。鏟運機的構件是用來傳遞載荷或能量的,這些部件的強度、剛度、穩定性和破壞是設計中必須要考慮的。使用現代結構分析方法將鏟運機結構設計從規范和經驗設計向仿真設計轉變,使設計者在設計階段就能從仿真分析中形象地了解整個結構在受載后的應力、變形以及動力特性,評估設計質量,尋找最佳設計方案,將使鏟運機結構設計質量發生質的飛躍。圖1是三立方米鏟運機工作機構虛擬模型:
一、運動學及動力學分析
1.動臂的受力狀況。工作裝置的動臂是整個工作裝置的承力構件和運動基礎,它的受力狀態歷來受到設計者的高度重視。在裝載過程中轉斗油缸及舉升油缸運動特性如圖2和圖3所示。動臂與鏟斗、舉升油缸活塞桿、前車架三個鉸銷處鉸銷的受力仿真結果比較如圖4至圖6所示:
仿真結果表明:(1)動臂與前車架、舉升油缸活塞桿、鏟斗三鉸點所受到的最大峰值載荷均出現在動臂舉升到最高處物料卸載前的瞬間,此時動臂與鏟斗鉸銷處峰值載荷為2.30×106 N,鏟斗與動臂鉸銷處所受峰值應力為3.64×108 Pa;動臂與前車架鉸銷的峰值載荷為2.92×106 N,動臂與前車架鉸銷的峰值應力為3.11×108 Pa;動臂與舉升油缸活塞桿鉸銷處的峰值載荷為5.74×106 N,該處的峰值應力為9.00×108 Pa;(2)動臂與前車架、舉升油缸活塞桿、鏟斗三鉸點受力變化規律基本一致,出現的三個峰值的時間完全一樣,分別為轉斗的瞬間、鏟斗處于最高的卸載位置、鏟斗前傾物料即將卸載前的瞬間;(3)在地下鏟運機工作裝置的整個工作過程中,動臂與舉升缸鉸點處的受力變化波動幅度最大,而動臂與鏟斗鉸點受力變化波動幅度最小。
2.拉桿。拉桿與鏟斗鉸銷的受力仿真結果如圖7所示, 拉桿與搖臂鉸銷的受力變化如圖8所示:
仿真結果表明:拉桿的受力狀況比較復雜,出現四個較大的峰值區即轉斗的瞬間、轉斗結束的瞬間、鏟斗處于最高的卸載位置處、物料卸載區;特別是物料卸載時,連桿的受力最為惡劣。連桿與鏟斗鉸接處鉸銷最大受力為2.30×106 N,3.66×108 Pa;而拉桿桿與搖臂鉸銷所受的力為2.30×106 N,其峰值應力為3.62×108 Pa。
3.轉斗油缸活塞桿。轉斗油缸是鏟斗實現轉斗動作必可少的一個部件,轉斗油缸活塞桿的受力及應力變化仿真結果如圖9所示:
仿真結果表明:轉斗油缸活塞桿的最大受力發生在鏟斗卸載前的瞬間,其峰值載荷為2.87×106 N,其峰值應力為4.50×108 Pa。
4.轉斗油缸缸體與前車架鉸銷處的受力狀況。轉斗油缸與前車架的受力變化如圖10所示。仿真結果表明:轉斗油缸缸體與前車架鉸銷處的最大受力發生在鏟斗卸載前的瞬間,其峰值載荷為2.87×106 N,該處最大應力為4.50×108 Pa。
5.舉升油缸。舉升油缸是工作裝置實現從裝載位置到最高卸載位置運動必不可少的部件,它的受力狀況仿真結果如圖11所示:
仿真結果表明:舉升油缸受力變化也出現了三個較大的峰值,即轉斗的瞬間、鏟斗處于最高卸載位置、鏟斗中物料卸載前的瞬間。其最大受力發生在動臂處于最高的卸載位置鏟斗中物料卸載前的瞬間,所受到的最大外力為5.71×106 N,其峰值應力為9.00×108 Pa。
6.舉升油缸與前車架鉸銷。舉升油缸與前車架鉸的受力與應力變化情況仿真結果如圖12所示:
仿真結果表明:舉升油缸最大受力發生在動臂處于最高的卸載位置鏟斗中物料卸載前的瞬間,所受到的最大外力為5.71×106 N,其峰值應力為9.00×108 Pa。
7.搖臂與動臂鉸銷。搖臂與動臂鉸銷受力及應力變化情況仿真結果如圖13所示:
仿真結果表明:舉升油缸最大受力發生在動臂處于最高的卸載位置鏟斗中物料卸載前的瞬間,所受到的最大外力為5.18×106 N,其峰值應力為6.60×108 Pa。
二、解決方案
從上面的力學分析來看,各銷軸的受力情況都在設計安全范圍之內。但是在實際的運動過程中,大臂與前車架及鏟斗與大臂處鉸銷經常發生咬死,經分析是由于不充分所致,銷軸與套的配合以前用的是H8/f7,現在改為了H8/e7,使銷軸與套間隙增大,并在油出口處加工了一道油槽,使更加充分。結構改進后從為發生過咬死的情況。圖14與圖15分別是改進前的銷軸結構及改進后的銷軸結構。
三、結論
隨著計算機技術的發展,人們對一些復雜運動機構的運動學分析及動力學分析顯得越來越迫切,對鏟運機工作機構進行運動學分析及動力學分析,能得到各鉸銷的峰值載荷發生的瞬間及載荷的大小,給工程設計提供了數據支持,并得到了大臂與前車架及鏟斗與大臂處鉸銷咬死的原因是由于鉸銷設計不合理,導致了不夠充分。
參考文獻
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關鍵詞： 綠色回收設計 設計原則 性能評價
【分類號】：TG333.7
1 綠色回收設計的特點
減少環境污染和節約自然資源是綠色設計的根本目標，合理的回收再生方法會產生巨大的社會效益和經濟效益。然而，目前全球的平均再生產率在75%～80%左右，大大低于其應達到的目標。造成回收困難的原因之一是缺少更有效有再生技術，另一個主要的原因就是產品設計沒有考慮其廢棄后的回收和再生。如果能夠在設計時就同時考慮回收和再生，就可大限度的提高廢棄品的再生率，這樣就產生了回收設計（Design for Recycling&Recovering）。回收設計就是在進行產品設計時，充分考慮產品零部件及材料的回收可能性、回收價值大小、回收處理方法、回收處理結構工藝性等與可回收性有關的一系列問題，以達到零部件及材料資源和能源的充分有效利用，并在回收過程中對環境污染為最小的一種設計思想和方法。
回收設計可使材料資源得到最大限度地利用同時還可減少環境污染、保護生態環境；回收設計符合可持續發展戰略的目的；產品的回收再利用是個勞動密集型產業，所以回收設計還可擴大就業門路；產品回收過程本身是清潔生產，應該對環境無害，不造成對環境的二次污染；回收設計中某一種產品的廢棄物就是另外一種產品的原材料，所以又具有物流的閉合性；同時產品回收是一個社會化綜合過程。
2綠色回收設計的設計原則
綠色回收設計的設計原則：延長產品的壽命周期，減少對材料的使用，減少產品更新換代的速度，從而達到節約資源的目的；可重用零部件材料要易于識別分類；盡量使用容易分離的不同材料組合，便于以后的回收工作；在保證與現有產品結構性能不變的條件下，應減少產品中所用材料的種類，同時這些材料在當時條件下要易于回收處理；在不影響產品功能及加工工藝的情況下，盡可能合并零件，若合并零件有困難，也可考慮將零部件分解，將拆卸復雜、難于回收的零部件分解成幾個簡單零件；盡量采用可以直接拆卸并且可以重新使用的零部件，這樣可充分利用資源，節約生產費用，降低生產成本，保護生態環境；對重用有可能產生性能退化的材料或有毒有害材料進行標記，為回收時的材料識別及分類提供便利。
3回收的形式、分類、性能評價指標
在進行產品設計時，需要充分考慮產品零部件及材料回收可能性、回收價值大小、回收處理方法、回收處理結構工藝性等與可回收性有關的一系列問題，以達到零部件及材料、資源和能源的充分利用，并在回收過程中對環境污染最小。
對于回收來講，有3種類型的零部件是回收的主要對象：有價值的零部件――回收利益的主要來源；含有毒害材料的零件――保護環境；含有不同種材料的零部件――提高材料回收的純度。在確定產品的回收對象時，可利用分析評價工具計算各零部件的回收利潤，通過改變各零部件的回收層次，最終選定具有高回收價值的零部件作為回收的對象。一般的回收原理包括系統性原理、最優化原理、能量守恒原理、物料平衡原理、物料流循環原理等。
為了提高資源的利用率，需要增強產品零部件的通用化設計。產品設計中使用零部件的數量和比例有時被作為評價產品可回收性的一個指標。不同材料的回收再生性能各不相同。為了充分有效地使用材料，在設計階段就要考慮材料的回收和處理性能，以便最大程度地利用現有資源。對于產品等級和零部件的回收主要考慮的是產品和零部件的重用性，材料級主要考慮材料的可回收性，能量級和填埋級則考慮減少對環境的污染。因此，衡量產品的回收性能可以用各層回收的比例（或重量、數量）作為主要指標。具體包括：產品重用部件的比例（或重量）；產品中可重用零件的比例：產品中采用材料的種類數；產品中可被回收材料的比例；產品中廢棄物焚燒及填埋的比例。
由此可見，有效的回收設計也需要技術和方法的指導，而這些技術和方法需要不斷地總結、探索與創新?；厥赵O計是一個產品鏈條，具有高度的綜合性，產品設計人員應與材料及零件供應商、廢舊產品回收部門相互溝通，搜集獲取有關產品回收性要求、回收途徑和數據，形成系統的設計數據和資料?；厥赵O計是一種新的設計思想與方法，只有進行不斷地實踐與創新，才能取得完整系統的設計方法與信息。產品回收不是孤立的，這就要求產品設計人員與制造工藝人員、廢舊產品回收人員等共同協作，研究產品回收的工藝和方法，以便作為產品設計時的參考。
4 綠色回收設計的發展前景
目前我國廢舊金屬回收率為50%左右， 而發達國家的平均水平在80%以上。 我國的報廢機械設備中， 每年平均約有200～300萬t廢鋼鐵、10～15萬t廢雜有色金屬尚未被合理回收。 因此， 通過高效利用再生資源，可以減少對鐵礦石及其它天然礦物資源的開采， 節省不可再生能源如煤、 油、 天然氣等， 同時可以節約大量淡水， 減少環境污染， 提高社會綜合經濟效益， 并從根本上解決機械制造業發展與環境、 資源相矛盾的局面，建立新型的可持續發展的生態工業。-
綠色可回收設計從設計選材，到廢舊品的分解再利用都體現了節約能源，可持續發展的理念。從長遠利益看有利于企業和社會發展。近年來綠色設計被國內越來越多的企業所認同。 在20世紀90年代，美國、歐洲、日本等發達國家和地區就提出采取ELV回收措施，爭取在2010年前后使ELF的回收率達到90%以上；目前又提出在2025年前后實現ELV的回收率100%。為了實現這些目標，必須在汽車設計階段就考慮回收辦法，同時還應引入有效處理和加工技術的新理念。
5. 小結
從以上的敘述中可以看出，綠色回收設計是現在制造業的熱點。要想在企業內建立完整的回收設計體系，需要各部門的相互協調。新型材料的研發和應用是回收設計的前提，完整的產品回收體系是必要條件。產品能回收再利用的前提是要便于拆卸，這就要求產品設計工程師在設計的初級階段就采用便于拆卸的結構。從長遠來看，一旦企業的回收設計數據庫建立起來，那么設計出來的產品就便于實現自動拆卸，廢舊品的零件的重用率也必然大大提高。
綠色回收設計是未來產品的發展趨勢。僅就汽車行業業說，綠色汽車技術的研究正如火如荼。每年在上海舉辦的中國國際綠色汽車技術及設計展覽會都，會展出各公司的新型綠色環保汽車，促進了綠色設計技術的發展傳播。
參考資料：
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關鍵詞：數控機床設計；模糊評價；層次分析法
對產品的形態進行設計，其主要的目的就是要實現產品檔次的提高、產品精神功能的滿足、產品市場份額的增加等。因此，在產品工業設計的內容中，形態設計是較為重要的設計內容。隨著科技的發展，產品的形態對于功能的依附不斷弱化，而更加注重客戶的精神需求、個性表現等內容。隨著控制系統可靠性的不斷提高，為數控機床外形的個性設計奠定了技術基礎。
一、數控機床的造型設計概述
針對數控機床造型方面有較多的研究，其中桑書林主要研究的對象為數控機床人機工程設計原則，蔡鴻明以專家系統原理為骨架實現了設計評價體系的構造，譚振宇研究了數控機床造型風格一向認知，趙道致在數據機床造型在設計中應用了質量功能展開模型與優化決策模型，朱上針對人機工程意向制度評價進行了方法及機制等方面的研究，趙江洪依據意向評價構建了數控機床造型形象信息模型，張軍依據認知實驗研究方法實現了機床設計知識的應用與轉化模型的構建。這些研究中，數控機床造型的特點及設計方面的研究視角主要為意象感知、網絡協同、人機工程等，評價策略方面的研究視角主要為語義差異法、質量功能屋等。在這些研究中，缺乏數控機床綜合評價體系與評價方法的研究。
二、模糊評價模型
（一）模糊層次分析法
美國LAZADEH在1965年發表了論文――“模糊集合”，在論文中對模糊性現象進行了定量的描述，并提出了模糊性現象的分析與運算的方法[1]。在模糊評價法應用的過程中，首先應對評價參數進行選擇與明確，不同的評價參數在評價中所發揮的作用也具有差異性，因此需要對參數的權重因子進行分別的確定。在評價參數及其權重因子確定之后，依據參數的特點進行擬合隸屬函數的確定，按照相關的評價標準按照模糊變換的方式得到隸屬度值，最終實現模糊綜合評價。
美國ALSAATY教師在20世紀70年代提出了層次分析法，這種方法屬于系統分析方法，最為顯著的特點就是實現了定性分析與定量分析的結合。在層次分析法中，要對因素進行兩兩比較，從而確定因素的相對重要性，最終實現上層要素對下層元素的權重判斷矩陣，從矩陣中明確元素兩兩之間的相對重要序列。
在參差分析法中主要包括五個步驟，即“明確問題――建立層次分析結構模型――構造判斷矩陣――層次單排序――層次總排序”，通過五個步驟的計算之后得到各層構成要素對于總目標的組合權重，依據組合權重得到不同可行方案的綜合評價值，從而依據評價值選擇最佳方案[2]。AHP在判斷矩陣構建的過程中需要進行元素的兩兩比較，因此其在一致性的檢驗方面存在較大的難度；模糊層次分析法在模糊一致性判斷矩陣的構造過程中需要進行元素的兩兩比較，再依據模糊一致矩陣對元素的相對重要性權重進行確定。
（二）模糊評價模型
在對數控機床工藝設計進行評價的過程中，模糊層次分析法的基本流程如圖1所示。
三、建立綜合指標評價體系
（一）分解評價指標
在數控機床的設計過程中，涉及到的因素包括人機因素、形態因素、色彩因素、裝飾因素等，此外還包括社會評價因素、經濟評價因素等，實現了感性因素與理性因素之間的統一[3]。因此，在對數據機床設計進行評價的過程中，要選擇多層次、多目標的分類評價模型。通過對通用造型評價標準的參照，將評價指標體系的結構確定為三層，通過AHP法對評價目標進行細分與分解，從而得到數據機床造型設計方案評價指標體系如圖2所示。
（二）評價指標權重
專家對N1，N2，……，Nn進行兩兩對比從而確定重要性，得到模糊一致矩陣：R=（rij）m×n，有s個方案需要進行評價指標的確定，從而確定s個方案關于決策準則的決策權重。
1.建立模糊判斷矩陣
通過兩兩比較實現判斷矩陣的構成，利用模糊三角對專家的意見進行整合，從而實現模糊判斷矩陣的構建。
2.模糊權重向量確定
通過列向量幾何評價法確定R=（rij）m×n的模糊權重向量：
總結：
實現層次分析法與模糊理論之間的相互結合，通過評價指標的體系分解與權重計算實現評價矩陣的建立，從而對數控機床工業設計進行評價，實現模糊層次分析評價數學模型的構建與應用，對企業設計方案的評價及優化有著非常重要的指導意義。
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金秋十月，人們奔走相告，“××”牌數控重型鏜銑床獲大獎了，其產品以三年來穩奪市場較大份額，被國家質量技術監督總局評定為“中國名牌產品”。昔日的“亞洲明珠”，再放異彩。這一切，離不開××所有員工的努力，更離不開那些為企業品牌建設做出默默奉獻的廣大科技工作者。此時此刻我們剪輯××集團公司技術創新的一部分縮影展示給大家。這就是××集團數控銑床公司的工程技術人員技術創新工作紀實，以飧讀者。
××數控銑床公司是××集團公司的一個專門從事數控龍門銑床、專機生產制造的子（分）公司，近幾年來，由于狠抓技術進步，促進了生產力的長足發展，2005年該單位生產經營取得全面豐收，今年1-10月份又取得較好成績，實現銷售收入為年計劃的80%，實現利潤為年計劃的121%。取得這樣的好成績，除了該公司廣大干部和職工心齊氣順，更有生產一線的廣大科技人員的辛勤耕耘。所屬的銑床技術研究所有工程技術人員37名，承擔著××三大主導系列產品中的龍門鏜銑床立式滾齒機等系列以及市場所需專用機床產品的研發制造任務。多年來，他們為企業的技術創新發揮出了應有的作用，緊跟市場的發展，不斷開發新產品，為滿足用戶的要求，加快推進老產品的更新換代，不斷完善龍門鏜銑床和立式滾齒機系列型普及常規產品的高形設計。2004年重大項目xk2132數控龍門鏜銑床獲得××市科技進步二等獎；2006年，xku2645數控雙龍門移動鏜銑床已申報××市科技進步一等獎；承擔了國家863項目——ckx5680重型七軸五聯動車銑復合加工機床關鍵部件數控萬能角銑頭的開發設計，目前該數控萬能角銑頭作為該臺要床上具有自主知識產權的核心技術已申報國家專利；承擔的××與意大利jobs合作生產的jomax265數控高速龍門移動鏜銑加工中心項目，引進了國外先進技術，將關鍵部件圖紙國產化，提高了自身的技術水平，為我國自主設計高速、輕型線軌龍門移動鏜銑加工中心做好了準備。
以滿足用戶需要為已任贏得市場
愛拼才會贏，只有不斷地開發新的機床品種，才能順應時展的需求、在市場上站穩腳跟。銑床公司研究所的前身是××技術中心龍門設計室。上個世紀末，龍門設計室的技術人員就為××研發了第一臺鋼軌銑床做出了重要貢獻，不僅滿足了用戶的加工要求，而且也為××帶來了比較可觀的經濟效益。至此，鋼軌銑床就一直是××在市場競爭中具有顯著優勢的機床產品。2004年初，龍門鏜銑床相繼獲得省、市科技進步一、二等獎。在其影響下，銑床公司的廣大工程技術人員發揚了××人的優良傳統，認真研究用戶反饋的信息，不斷學習國、內外先進技術，毅然決定改進設計，研究開發了xku2645數控龍門移動鏜銑床，它是一臺大型的定、動梁龍門移動鏜銑床，是為了適應該公司加工大型的零件而設計制造的，目前該設備已投入××機加公司的生產中，大大地提高了××的機加工生產能力，同時也引起了市場的關注，xku2645已申報××市科技進步一等獎，正是由于該類產品的成功開發既為××再添一個新的系列產品，填補我國在大型龍門移動鏜銑床領域的空白，又使得××機床的設計開發制造能力向多元化、創新型邁進了一大步。2004年底他們承擔了為寶雞橋梁廠定制的xk9720x400數控定梁龍門移動鋼軌銑床，合同價值為1100多萬元，它采用龍門移動形式，在同一臺面上，兩個銑頭可以同時完成兩條鋼軌的加工，加工鋼軌長度達40米，是火車時速250公里/小時所需鋼軌、道岔的主要設備。該設備為國內首創，交用戶已使用一年，為用戶創造了很大的經濟效益。聞訊后，中鐵十二局下屬珠州橋梁廠于2006年9月又向他們訂購一臺鋼軌加工長度達52米，銑頭功能更強大的xku9720x520型數控定梁雙龍門移動鋼軌銑床，合同價值為1900多萬元，它可以實現兩個龍門架同時移動，四個銑頭同時加工四根鋼軌，為火車時速300公里/小時所需鋼軌、道岔的加工用，這臺設備的試制完成又將刷新國內該類設備設計制造記錄，為我國鐵路事業的發展作出新的貢獻。在不到十年的時間里，鋼軌銑床經歷了工作臺面寬度從1.25米到2米，從一個銑頭加工到兩個銑頭同時加工，從工作臺移動到龍門框架移動再到兩個龍門框架同時移動四個銑頭同時加工，鋼軌加工長度從6米發展到四五十米的發展歷程，充分體現了××人敢為天下先，敢拓世間道的拼搏精神，展現了銑床公司設計人員緊跟市場，遵從團隊共同愿望的新風貌，樹立了××鋼軌銑床產品在市場上無人能比的大好局面。
以提高產品的穩定性為根本鑄就機床的品質
社會在變化，市場在拓寬，重型機床裝備也在不斷地改進?！痢零姶补镜膹V大員工和工程技術人員沒有固步自封，而是在公司領導的正確指導下，不斷將老產品整改定型后推向市場，使系列型譜不斷得到完善。將xk24系列數控定梁龍門鏜銑床于2004年10月塑造為“××省名牌產品”，今年，又進而把xk21、xk24系列數控龍門鏜銑床打造為“中國名牌產品”，定名為“××”牌重型數控鏜銑床。為××人實現××裝備——裝備中國的宏愿打下一片廣闊的天地。早在爭創“中國名牌產品“的前兩年里，他們就對xk21、xk24系烈數控鏜銑床產品的圖紙做了四次比較大的整改工作，涵蓋了機床的所有部件。第一次是在2005年初，結合上一年產品經用戶使用后的反饋，對機床的外觀細節處，附件銑頭的完善上，以及靜壓導軌的油水分離可靠性等方面，對機床的結構進行了大面積的整改，取得了初步成效。第二次是在2005年中與××鋼管廠簽訂了供貨合同后，對xk2140主銑頭拉附件結構進行了大的改動，由傳統的t型塊轉位結構改為通過拉釘拉緊，齒板定位的結構，這次整改完成了多年來想在主銑頭拉附件結構上作一次改進的夙愿，也順應了國內外銑床在該項技術應用上的趨勢。第三次是在2005年底，即中船臨港兩臺定梁龍門鏜銑床合同簽訂后，針對用戶的要求，增加了主軸內冷功能，對主銑頭的性能進行了一次提升和突破，這次也是他們下定決心要去做的一件大事，同時對機床的布線、布管進行了大的改進。第四次是2006年中對xk21系列工作臺面寬2米到3米的機床進行了一次大整改，取消了機床上一些經使用證明可以不要的結構如：橫梁液壓平衡等，既簡化了機床結構、降低成本，又不影響機床功能；橫梁回油方式原來受結構所限，處理得比較粗糙，影響外觀?，F在利用騰出來的空間，并采用新材料新方法將此處多年未解決好的問題一次整改到位；原橫梁升降進給箱還是上個世紀八、九十年代初的老結構，傳動效率低，橫梁進給速度慢，不能滿足市場需要?，F在用齒輪箱代替了原來的蝸輪桿箱，整改后不僅傳動效率和橫梁進給速度均得到提高，同時也使xk21系列所有規格機床的橫梁進給傳動部分結構典型化，提高了通用化率，為批量生產提供了方便。通過這一次次的整改提高，使該公司xk系列產品在設計制造上更加成熟可靠，不僅滿足了用戶的需要，而且贏得了市場。下一步他們將為提高大型、精、密、高速數控裝備和功能部件的水平做出更大的貢獻。
以勇于進取的精神為機業發出光和熱
科學技術是第一生產力。在××銑床公司的工程技術人員中，有國家級專家1人，市級專家3人，高級工程師12人，工程師9人，助理工程師12人，強大的技術力量奠定了他們強有力的研發能力和為該公司完成生產經營任務的堅強后盾。在公司的正確領導下，圍繞著生產經營和產品研發任務，他們有著強烈的事業心和奉獻精神，工作上大家擰成了一股繩，團結一心，克服困難，在工藝和技術施工上也不斷創新，為企業提高生產效率，更快更好地創造生產效益發揮出重要作用。近年來，他們通過技術改進，模塊化、標準化設計，加上廣大員工的群策群力，產品裝配周期大大縮短，xk21系列由原來的8-10個月縮短為2.5個月；xk24系列縮短為1.5個月。可以說整個產品產出時間較原來縮短了3/4。作為該公司的總經理吳正先、技術帶頭人、公司副總經理徐金方，高度重視新產品研發和技術創新整改中的每一個環節，協調和預防生產過程中可能出現的每一個狀況；設計室主任林勤嚴把圖紙“三性”質量關，將圖紙整改任務分配到每一個設計員的手中；負責“售前”的曾工，把市場調研的結果帶回來了；負責“售后”的王工及時反饋整改信息……。他們匯聚在一起，不斷摸索，不斷總結，提出合理化建議，運用于機床的生產、裝配之中。國家863項目——ckx5680重型數控七軸五聯動車銑復合加工機床是××與華中科技大學聯合研發的軍用、民用大型艦艇和船只螺旋漿加工的關鍵設備，其中核心功能部件——數控萬能角銑頭交給了銑床公司研究所，他們翻閱調研了大量國內外機床技術資料，通過大量的設計計算，同時結合三維建模進行強度應力分析，并經過專家組論證，為了克服國內市場上機電零部件配套不足的困難，買不到的零配件就自己設計制造改造，用了一年多的時間，完成了該項目的研發設計工作。目前該設備正在進行整機的最后調試，數控萬能角銑頭已裝配調試完畢，各項功能運轉良好，達到了設計的預期效果。該功能部件達到國際同類產品先進水平。
紅花還需綠葉配，雖說機床上看見的全部是機械零、部件，但每一個零部件的動作卻全部掌握在電氣設計人員的手中，通過他們的手發出每條指令，來指揮電、氣、液的協調動作，也正是通過他們的行動譜寫了一曲曲機床發展的動人篇章。從刨改銑，從普通鏜銑床到數控鏜銑床，處處都是電氣技術突飛猛進的見證，從交流系統到直流系統，再到變頻系統，時刻都滲透了電氣設計人員刻苦學習新技術，大膽運用新產品的拼搏精神。他們緊密配合機械設計室的步調，不斷學習運用，不斷提高，從而滿足了機械自動化控制和市場的新要求。
××的產品遍布全國，作為工程技術人員，他們經常出差在外地，做好產品的售前、售后服務和指導，因而一去就是好幾個星期，甚至好幾個月。他們顧大家而舍小家，充分表現出我國新一代知識分子對事業的摯著和勇于進取的精神。他們不僅為××銑床公司、乃至××集團公司創造經濟效益而辛勤地耕耘，更為我國機床裝備工業的發展貢獻著光和熱。
