实践类模块

实践类课程是培养学生掌握专业技术和解决工程实际问题能力的一组课程。实践类课有三种,第一种是课程实验,第二种是实习,第三种是课程设计和毕业设计(见图4-1)。

1.课程实验

课程实验分两类,一类是验证理论的实验,另一类是培养学生实践能力的实验。

(1)验证理论的实验

该类实验一定要随着课程走,可以在讲理论之前做,也可以在讲完理论之后做,最好是边讲边做;其目的是通过观察实验现象使学生更明白理论所揭示的自然规律的本质。

(2)培养实践能力的实验

该类实验一般是教会学生掌握某种专业技术,或会使用某些测量工具、仪器仪表,同时培养学生分析、解决实际问题的综合能力。

(3)要求

同学们一定要认真去做这两类实验,且尽量多选做,为实践打基础。

2.实习

实习包括金工实习、电装实习、机制工艺实习和专业实习。

(1)“金工实习”

“金工实习”常安排在第一学年末,让同学们到车间去实地了解机械加工的知识,如机械加工的工种(冷加工:车、铣、铇、磨、冲、钳等;热加工:铸、锻、焊、热处理等;特种加工:线切割、电火花等);机械加工的技术装备(冷加工:各类机床及它们用的刀具、量具和工装夹具;热加工:铸、锻、焊、热处理的设备和工具或辅料)。让同学们知道各工种都能做什么样的活;各种机床和设备都有什么用途,机械零件是怎么加工出来的,并学会数控机床的操作。

(2)“电装实习”

“电装实习”也常安排在第一学年末,让同学们到实验室(最好到电子设备厂)去了解电路图是怎么变成实际电路的(布线、插元器件、焊装、了解电路板制作工艺),并会使用万用表、电烙铁等简单仪表和工具。

(3)“机制工艺实习”

“机制工艺实习”常安排在工艺课前,让同学们到工厂车间去实际看一下机电产品到底是怎么一步一步制造出来的,使他们对工艺流程及流程中使用的技术文件(工艺过程卡片、工序卡片、机床调整卡片)有所了解。同时,了解一些典型零件(轴、箱体、机座、导轨、齿轮、丝杠等)的加工工艺过程,了解典型机电产品(最好是数控机床)的结构及其工作原理,了解机电产品的装配工艺过程并知道装配过程中产品精度的保证方法,参观一些先进加工技术及装备。

(4)专业实习

专业实习常安排在第三学年末,让同学们到企业(一般为大的制造企业)去了解一个企业能正常运转的管理机构和生产活动。关于管理机构,主要是了解一个企业应当设立哪些部门,每个部门的职责和有关的规章制度,以便让学生在毕业前就对企业的管理系统有个概貌的认识。关于生产活动,主要是让同学们参观产品的生产制造系统,以及从输入原材料到输出成品的整个生产工艺流程,使同学们对生产制造系统的组成、布局和各项生产活动的组织落实有一个明确的认识,知道该企业属于什么样的生产管理模式,知道该企业生产线的技术水平和产品水平,同时也为专业课学习打下基础。

3.课程设计和毕业设计

课程设计和毕业设计是培养同学们设计实践能力的实践课。它包括机械类设计和测控类设计。具体如下。

(1)“机械原理课程设计”

本门课安排在“机械原理”课讲完之后,旨在培养同学们对执行机构和传动机构进行原理性设计的能力。结合一个简单机械系统的设计,让同学们初步掌握运动方案设计(方案比较),机构选择、机构的运动、动力分析、机构运动的原理图设计与绘制等能力。注意所选的简单机械系统最好包括连杆、凸轮、齿轮、轴等常用典型机构。最后要求同学们交一份设计说明书。说明书里的内容应当包括:运动方案论证与选型、所选机构运动分析、动力分析的计算结果及它们的结构简图、机构运动简图、系统内机构的运动循环图。

(2)“机械设计课程设计”

本门课安排在“机械设计”课程后,旨在培养同学们对执行机构和传动机构实际设计的能力。最好结合机械原理课程设计的结果继续做下去。同学们应当继续完成以下四项工作:第一,使用有关标准、规范和手册,给出上述简单机械系统(机械原理课程设计的结果)中各零件的结构尺寸(或标准件型号),并利用机械手册中的经验公式,对这些零件进行工作能力(强度、刚度等)校核,当最后尺寸和材料都确定以后,绘出该系统的装配图。第二,给所设计的机械系统选择一个电动机,并给出相关计算步骤与结果。第三,画2～3张零件图,要求按国标画,且最好是不同类型的零件。第四,撰写设计说明书一份,包括上面的所有分析、计算步骤与结果。

(3)“机制工艺课程设计”

本门课安排在“机械制造基础”课程之后,旨在培养同学们根据图纸去组织实施加工制造的能力。通过该课程设计同学们应掌握以下三个方面的能力:第一,熟悉工艺规程设计的步骤(产品装配图和零件图的图样分析;确定毛坯类型及其制造方法;拟定零件加工工艺路线,零件加工工序设计;编制工艺规程文件)。第二,结合一个典型零件给出工艺路线(选择基准、选择加工方法、划分加工阶段、安排加工顺序);选定各工序所用的设备(包括刀具、量具、工装、夹具);进行工序设计(说明工序中各工步的顺序与内容,确定各工序的加工余量,确定尺寸链,计算工序尺寸与公差,确定切削用量,确定各主要工序的技术要求和验收方法,计算工时定额)。第三,编制全套工艺规程文件(包括:工艺过程卡、工艺卡、工序卡、工序质量表、工序操作指导卡、设备清单,以及所用工具、量具表)。

(4)“测控电路课程设计”

本门课安排在“模拟电子技术”和“数字电子技术”课程之后,旨在培养同学们设计测控电路并给予实现的能力。让同学们设计一个中型的数字电路系统(可结合测控系统选其中一个单元电路),通过该系统的设计使同学们掌握以下三个方面的能力:第一,具有利用EDA软件、采用从上到下的设计思路设计大中型数字电路的能力;第二,借助集成电路手册,掌握中小型集成元器的功能和使用方法,并能正确为所设计的电路系统选择元器件;第三,能按照电路系统图,将所选的元器件组装成实际电路,并能调试成功,正常运行。

(5)测控系统课程设计

本门课安排在“检测技术与信号处理”“控制工程”和“计算机控制技术”之后,旨在培养同学们具有设计并实现一个实用的测控系统的能力。让同学们结合所选项目的实例(控温、控压、控速、控位移、控力等)设计并实现一个闭环控制系统,培养同学们具有以下五个方面的能力:第一,树立系统的概念,掌握测控系统设计的步骤和方法,能设计一个测控系统。第二,会选择或设计控制器并给出完整的系统控制电路图。第三,会选择传感器、电子元器件和微处理器,按控制电路图组装成实际的测控系统。第四,能根据控制算法编写控制程序和微处理器接口驱动程序。第五,能将所编软件安装到硬件系统中并调试成功。

(6)毕业设计

毕业设计是同学们在四年级下半年的综合实践环节,历时三个月,是同学们在大学期间最后的收获季节。每个同学都应当独立地搞一个项目(一个中小型的机电一体化系统),结合这个项目按本书图3-1所讲设计步骤真刀实枪地搞一个设计。通过这个系统设计,培养学生以下几方面的能力:第一,机电融合的能力。这是同学们综合运用本专业所学过的各种知识的能力;能将学过的知识用系统工程的思想,采用系统分析和并行设计的方法,给出一个真正的机电融合的、优化的机电一体化系统的设计方案。第二,具体设计计算的能力。能用所学过的理论,对自己设计的广义执行子系统和检测控制子系统进行原理分析和工作能力计算。第三,制作实现的能力。能将自己设计的系统制作成样品,能够操作使用。

现在,发现在毕业设计时间很多同学都在外出找工作,没有认真做毕业设计,真是太可惜了。同学们经过三年半的学习,如何将所学的专业理论与技术应用于解决实际问题,这是一道门坎(平时说学生大学毕业后不具备解决实际问题的能力,就是没通过这道门坎),而毕业设计环节就是想通过毕业设计实践,引领学生通过这一道门坎。毕业设计没有认真做,则很难通过这道坎。所以希望同学们抓紧一切时间还是要做好毕业设计。

另外,也发现有的毕业设计题目不太合格。机械电子工程专业的学生毕业设计就是应当进行机电一体化系统的设计训练,这里强调的是一定够“系统”的水平(无论大小),一定既有机、又有电、又有综合(融合),否则达不到综合训练的目的。建议教学主管部门对毕业设计题目(尤其是内容)要审核,不够水平的不用,以免贻误学生。

关于如何搞好毕业设计,作者有一个建议,在附录中介绍。