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化工机械行业分析范文1
[关键词]计算机辅助工程;化工机械;应用
中图分类号:TP399 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)17-0348-01
一、计算机的辅助工程概念分析
计算机辅机的主要应用方式是利用计算机硬件或软件完成对某些结构比较复杂产品的力学性能测试,如产品的强度、弹性、刚度和导热性等的测试,以此来对产品的结构进行优化和改良。在计算机辅机的应用中,对于那些结构复杂、难度较大的问题可以进行拆分,根据不同变量之间的关系建立方程,以此来进行计算和求解,进而降低工作的难度,提高工作的效率与质量。除此以外,计算机计算机的辅助工程可以简化计算的复杂程度,提高工作的效率,促进应问题变能力的大幅度提升。经过长期的发展和研究,计算机的辅助工程已经在我国的工业发展中占据了重要地位,同时它也是产品设计过程中最重要的工具之一。
二、国内计算机的辅助工程发展的概况
随着我国科研工作者的不断努力和研究之下,我国的计算机水平日益提高,计算机辅助工程已经被广泛使用在化工机械行业之中。出现了大量的应用软件,比如ALGOR、NASTRAN、I\DEAS与ANSYS等与化工机械相关的软件,这些软件的出现大大提升了化工机械的工作效率与质量。除此以外,国内也非常重视对于相关人才的培养和教育,在不断优化和健全培训制度,然而计算机辅助工程也有一定的局限性,因为在某些领域技术难度较高,研究和开展的速度比较慢,所以,为了提高计算机辅助工程的技术水平和拓展其应用范围,要进一步提高对其的重视。
在欧美一些科技发达国家,其的计算机辅助技术的应用已经比较成熟。分析软件是计算机辅助工程中比不可少的一个组成部分,要想促进计算机辅助技术的进一步发展和进步,必须重视对分析软件的研发和拓展。随着科技的发展,分析软件技术也越发成熟和完善 ,并且配置了数据显示、处理以及输出功能,可以适用于大部分行业领域的制造、生产和设计,同时对与一些复杂困难的问题其也能够有效处理。
三、计算机辅助工程在化工机械中的应用
计算机辅助工程在化工机械专业扮演着越来越重要的角色,随着计算机技术的迅速发展,各种计算机软件已经被应用在化工机械的各个阶段。NASTRAN软件、I-DEAS软件、ANSYS软件、ALGOP软件等不同计算机软件已经应用在化工机械领域中了,计算机软硬件的使用,使得化工机械专业得到很大的发展,对于机械设备的设计水平得到很大的提高,对于国家工业发展做出很大的贡献。同时,伴随着化工机械专业人才培养体系的各种完善,我国的化工水平已经逐步与世界接轨。虽然计算机技术发展迅速,但是实际应用时还存在一些不稳定的因素影响,对于相关的辅助技术以及相关人员的专业要求水平也相应提高,所以对于计算机辅助工程,我们还应该不断地学习与研究。
1、NASTRAN软件系统在化工机械领域的应用
一项浩大工程都是由不同的小的工程组成的,每一件产品设备的设计过程都需要前期很好的调研与研究,建立好的分析模型对于化工机械设备设计工作是最基本的也是比较关键的。所以在化工机械结构设计过程中,首先应当建立很好的分析模型,需要对材料刚度、强度等方面进行充分考虑,最好足够的调研工作,然后在科学分析的基础上利用相关的计算方法,从而建立适合的分析模型。在设计初始,对金属的属性,例如:爆炸、成型等方面进行细致研究,了解每个部件的属性与寿命,在NASTRAN系统中可以通过可视化的方式显示机械内部构造的反应和显示。
2、I-DEAS软件系统在化工机械领域的应用
该软件是由美国UGS公司生产的, 已经被投入到现阶段化工机械领域的应用中。该软件主要是实现模型分析功能,主要应用在数字化模型中。模型化分析过程大大提高了化工机械设备设计的效率,不同软件的功能时不同的,在化工机械各个阶段应用不同的软件系统,可大大提高整个化工机械设计的效率。数字化模型的分析方式不仅提高了设备的效率,而且节省了人力物力的浪费。所以在化工机械设计过程中,应用数字化模型分析的方式,对机械设备的设计、预测等阶段提供有效的模型运算,将复杂产品的设计过程实现简化,对复杂产品的结构、热力等不同方面进行模型分析。
3、ANSYS软件系统在化工机械领域的应用
化工机械工程中也分为不同的阶段,其中,分析功能是最基础也是最关键的一种功能,做好分析工作,对整个机械设备设计工程是必不可少的,只有做好足够的分析工作,才能结合实际从实际出发设计制造符合需求的化工机械设备。ANSYS软件正是利用其自身强大的数据分析能力,对设计过程中涉及的数据进行整理分析,将在机械设计阶段设计的数据进行分析,分析后并可以通过其他软件共享,和其他软件一起进行处理,大大提高了机械制造的精确度。数据分析就是对化工机械的精确度进行提高,精确度的度量是用数据来说话的,只有数据分析的足够充足准确,才能确保机械的精确度。现阶段,人们要求化工产品设计过程中需要很高的精度,对化工机械的可靠度精确度都严格要求了,所以提高精度,保证复杂度已经成为现阶段化工机械生产所关注的了。
4、ALGOR软件系统在化工机械领域的应用
该软件主要是提供较强的仿真模拟功能,仿真模拟就是对还没有实际操作的情形进行一些模拟,从而对之后的情况进行预测和测试。仿真模拟功能对于提高机械设备设计效果是非常关键的功能,当仿真功能比较好的时候,就可以对机械设备在真实状态下的运行情况进行模拟,避免了设计实践后出现的一些意想不到的错误,通过观察运动的仿真过程,对实际的化工机械设备进行合理的预测,从而依据预测提出建设性的建议,可以提高设备的稳定性和可靠性。
结束语
总而言之,现今社会科技发展进步迅速,计算机的辅助工程与化工机械设备制造之间的契合度越来越高,同时随着全球一体化的发展,科学技术之间的交流越发的容易和迅速。与此同时,国内市场与国际市场逐渐接轨,其给国内化工机械制造业带来了极大的冲击,只有具备强大市场竞争力的企业才可以进一步发展和进步,所以,要想保证化工行业的可持续性发展,必须重视对可快速拼接的便携式桁架桥技术的开发与研究,进一步提高计算机辅机软件与化工机械行业的契合度。
参考文献
[1] 寿比南.化工机械标准技术最新进展与中国化工机械标准化[J].中国锅炉化工机械安全 2013(8).
[2] 邵敏.有限单元法基本原理和数值方法[M].清华大学出版社,2002.
化工机械行业分析范文2
关键词: 化工设备 技术 发展
化工机械源于化学工业,随着我国经济的发展,石油石化等化工产业技术突飞猛进,使得化工机械不断为适应时展产生新的变化,在化工技术方面取得了很大的成就,而且随着时代的发展,技术水平也不断提高。目前,在石油和化工行业投资不断增加的大好形势下,我国化工机械行业为适应石油和化工等行业需求的新变化,正悄然进行由量的扩张向质的提升的新一轮战略转变。传统的化工机械主要包括化工机器(如压缩机、离心机、风机、泵等)和化工设备(如各种塔器、换热器、反应器等)两大类,本文主要介绍化工设备技术的发展。
1.塔器技术的发展
近年来,我国塔器技术有了很大的提高,新型塔板试验引进工作开展得十分活跃。在借鉴国外技术的基础上,我国又开发出了一批新型塔板,如华东理工大学开发的导向浮阀塔板、郑州工业大学开发的高效吸收喷旋塔、上海科技大学研制的网角塔板等都各有创新,大多取得了较好的效益。其中新型垂直筛板塔乃是世界上第三代板式塔设计技术之一,具有传质效率高、处理能力大、阻力小、操作弹性好等优异性能。在塔板性能方面的研究,如通过流动状况来探讨塔板上传质机理是国内研究的重要课题之一。而化工塔器的优化匹配,如工艺和塔器的优化匹配、塔内构件的优化匹配更是设计、研究的重要课题,如乙烯裂解气体油洗塔的技术改造等。目前,塔器已向复合塔和并流塔板等方面发展。另外在填料塔的使用过程中,为降低填料层的阻力和持液量,以达到节能的效果,规整填料就应运而生。目前,可根据需要,制成金属波纹填料、金属丝网填料、塑料及陶瓷波纹填料等[1]。
2.换热器技术的发展
目前,除少数特殊高性能品种外,从传热、流动性能计算到结构设计与加工制造,基本上都可立足于国内。在强化传热方面,更有不断地创新发展,如应用最广的管壳式换热器开发了许多传热性能优异的传热管元件,有螺旋槽管(传热系数提高60%)、横纹管(传热系数提高85%)、非圆形管(螺旋扁管可提高传热系数40%)、多孔表面管(提高沸腾给热系数4―10倍)、管外用纵槽结合管内用多孔表面(提高冷凝给热系数4―5倍);壳程用折流杆栅可提高传热系数20%,压降低50%,还可防流体诱振。壳程用螺旋形折流板可提高传热能力30%―40%。新发展的板壳式换热器的传热系数一般是管壳式换热器的2―3倍,而且压降小,结垢倾向小,易清洗维修,特别适用于高温高压工作条件,单台传热面积最大已达3000平方米;此外,我国在板式换热器方面的发展也较快,已可生产面积为4000平方米的板式换热器,各类空冷器则均已全部立足于国内[2]。
3.压力容器技术的发展
压力容器是一个涉及多行业、多学科的综合性产品,其建造技术涉及冶金、机械加工、腐蚀与防腐、无损检测、安全防护等众多行业。随着冶金、机械加工、焊接和无损检测等技术的不断进步,特别是以计算机技术为代表的信息技术的飞速发展,带动了相关产业的发展,在投入了大量人力、物力进行深入的研究的基础上,压力容器技术领域也取得了相应的进展[3]。
近年来,压力容器产品大型化、高参数化的趋势日益明显,千吨级的加氢反应器、二千吨级的煤液化反应器、一万立方米的天然气球罐(日本最大的天然气球罐为三万立方米)等已经在我国大量应用。压力容器在石油化工、核工业、煤化工等领域中的应用场合也日益苛刻。因此,耐高温、高压和耐腐蚀的压力容器用的材料的研制与开发,一直是压力容器行业所面临的重大课题。目前,压力容器用的材料主要研究成果和技术进步表现在以下几个方面。
(1)材料的高纯净度:冶金工业整体技术水平和装备水平的提高,极大地提高了材料的纯净度,提高了压力容器用材料的力学性能指标,提高了压力容器的整体安全性。
(2)材料的介质适用性:针对各种腐蚀性介质和操作工况,已研究开发出超级不锈钢、双相钢、特种合金等金属材料,使之适合各种应用条件,给设计者以更多选择的空间,为长周期的安全生产提供了保证。
(3)更高强度材料的应用:在设备大型化的要求下,传统的材料已经无法解决,诸如3万立方米天然气球罐、钢厂的大型球罐、20万立方米原油储罐及超高压容器的选材问题。目前σb≥800MPa高强材料的应用引起了国内研究人员的广泛关注。
4.计算机和信息技术的应用
随着计算机技术,以及以其为核心的信息技术的快速发展,计算机技术已经广泛用于分析压力容器失效,以及对其安全进行评定、诊断,排除化工过程机器的故障。除此之外,以计算机为核心的信息技术还在计算与模拟过程设备复杂的反应过程中被广泛使用,从而满足过程设备优化设计结构的需要。此外,计算机辅助设计通过对过程装备的应力应变场、温度场、流场等环境进行即时演算,能够生动地进行模拟,为过程装备的设计与制造提供直接的依据。将计算机X射线断层扫描技术辅之以人工智能技术,可以实现过程设备内部的多相流时空变化过程的实时反映,可以对过程设备中存在问题,以及缺陷进行准确的检测,为延长其使用寿命做出帮助。在过程设备中,整合具有不同功能与作用的其他设备,从而实现原有设备功能的扩展,形成一个高度集成化、功能多样化地及智能化的综合系统,从而实现过程装备的效率最大化[4]。
5.结语
化工设备的进步与发展,对于整个化工行业来说,是必不可少的条件。各种设备的更新换代可以催生出新的化学工艺,为其诞生打下坚实的基础,有利于长时间高效稳定运行,保持化工生产过程的连续不中断。此外,新的化工设备往往都能在很大程度上节能减排,有利于环境保护,因此,化工设备的发展创新,对于整个化工行业来说必不可少。
参考文献:
[1]伍广.过程装备技术的发展.淮南师范学院学报,2004,(03):16-17.
[2]时铭显.我国过程装备技术的发展与展望.当代石油化工,2005,(13):3-6.
化工机械行业分析范文3
关键字:叶片拼装模,工艺,离心压缩机
中图分类号: C35 文献标识码: A
一、叶片拼装模的应用
离心压缩机是我们机械行业中的重要核心装备,用途十分广泛。离心压缩机主要部件由转子、定子和轴承等组成。叶轮是离心压缩机的关键部件,当叶轮高速旋转时,由于叶片与气体之间力的相互作用,主要是离心力的作用,气体从叶轮中心处吸入,沿着叶道(叶片之间通道)流向叶轮外缘。叶轮对气体作功,气体获得能量,使压力和速度迅速提高。因此说,在离心压缩机中,叶轮的制造非常重要,为了保证叶轮的制造精度,在制造中通过相应的工装来控制叶轮的拼装,这样能确保证叶片拼装后的角度、形状准确,这样就保证了叶轮在运转中的流量、流速,使叶轮能达到最高的效率。
图一:叶片拼装模主视图
图二:叶片拼装模左视图
上图是叶轮叶片拼装时应用工装,名称为叶片拼装模,其构成由定位板、长定位销、短定位销和定位样板组成。通过以上工装,在拼装叶片时,用模板,定位销上的开口和定位样板,对叶片的位置进行严格的控制,然后参照叶轮底板的上形线,如叶片型线与底板上的型线没有重合则证明叶片的外形没有达到技术要求,需要重新调整叶片的外形。当叶片的型线与底板上的型线重合时,则证明该叶片符合技术要求,可以拼装。
二、叶片拼装模的结构及工艺特点
上图是叶片拼装模定位板图,根据图示,有几个重要的尺寸需要保证:
1、模板两端面与基准φ40轴线垂直。
2、模板左端面与基准φ55轴线垂直.
以上两处定位公差,在使用时要保证模板的右端面与叶轮上平面平行,这样在拼装叶片时,能够使叶片的曲线正确的拼装到模板上,保证焊后的叶片流道达到设计要求。同时因为φ40、φ55内径与叶轮上的轴配合,因此必须保证φ40、φ55两内径与模板端面的垂直度,只要这两个垂直度达到设计要求,当模板通过叶轮轴装配在叶轮上时,才能保证模板的两端面与叶轮端面的平行。
三、叶片拼装模的加工
叶片拼装模加工的工艺路线为:
5号料 按型下料,单边留5,δ=35
原理:该工件约为1/4圆,如按图下整圆,虽然车加工较为方便,但用料较多,至使成本增高,所以不可取。采用按型下料的方式,可以最大限度的节省原材料,同时,加工难度不大,因此采用此种方法。
10瓦切
原理:用瓦斯切割下料,切割后比较接近加工后形状,加工余量小。节省加工时间,和工艺路线。
15车 粗加工,四爪卡盘装夹,两端面、外径见光,φ55留余量2mm
原理:用四爪卡盘可以保证装夹牢固,φ55留余量,接下来为了焊接定位板(圆套)做准备。
20铆 组立定位板、模板
25焊 手工焊SMAW保证焊肉均匀,焊后清除焊渣、焊豆
30坐标镗 找正按图纸要求镗φ40、φ50孔,达公差要求。
接下来的加工要保证:1、模板两端面与基准φ40轴线垂直。2、模板左端面与基准φ55轴线垂直。以目前的工件状态会使车工在装夹、找正会很困难,无法按图示尺寸加工好,因此,需要做一个车用装夹胎具,配合加工。
二级工装的制作
下图为车用胎具:
车用胎具
二级工装的加工工艺:
二级工装车用胎具的制作二分简单,很容易加工。
5 号料
10锯切
15车制全部达图纸要求
车用胎具的使用
车用胎具的制造是以模板上定位板的内孔为加工基准,通过φ40孔的定位,以确保工件的垂直度要求。其中件1为芯轴,件2为锁紧螺钉,芯轴的外径与模体内径采取配加工方式,以使工件的配合合理。芯轴加工好后,尽量不要从车床上取,要仍保证刚加工完状态,利用车床本身的精度,然后将模板装配后,再用锁紧螺钉拧紧,然后可进行下一步加工。
35车 车外径、两端面及内止口,要示在一次装卡车成。
原理:通过车用定位胎具的使用,节省了找正的操作程序,使工件直接装在定位芯轴上就可以加工,并且完成能够保证技术要求。
40坐标镗 按坐标点数值加工销孔。
原理:坐标镗的精度较高,通过拉坐标点达到图纸的要求。
45钳 按图纸将定位线刻出,深度达图纸要求
50钳 将件号1长定位销、件号2短定位销、件号3定位样板分别组立在模板上。
四、结束语
以上加工过程,经实际操作验证,切实可行,通过多次的加工制,确保了工件达到叶片拼装模的设计要求,为接下来的叶片的安装制造打下了良好的基础。
参考文献:
1、苏军生.化工机械检修(压缩机、风机、离心机分册)[M].北京:化学工业出版社,1999.
2、马栖林.常见化工设备故障分析及处理[M].北京:机械工业出
社,2007.
3、朱梦周。机械工程师手册。北京:机械工业出版社,1998。
化工机械行业分析范文4
关键词:制药机械; 整体水平; 提高; 办法
我国制药机械企业的长足发展依赖于技术水平的不断创新与进步,与国际生产水平接轨。本文将对当前我国制药机械的发展现状及提高整体水平的策略进行分析与阐述,以促进制药机械整体水平的提高。
1、当前我国制药机械的发展现状
1.1缺乏复合型人才
制药机械是一个特殊的专业,融制药工艺,化工机械、制冷、自动控制、包装机械,制造工艺、焊接、自动化控制、计算机运用等专业于一体。制药机械研发的思路是要把这些相关专业贯穿于整个设计确认的过程,而现在从事于制药机械研发的人员能熟练兼顾其中二三个专业的人寥寥无几,而单一专业人才难以在研发构思中注入这些专业元素。
1.制药机械企业恶性竞争
现在部分药机企业步入竞相压价销售的误区,出现了零首付、使用后再付、低于成本价销售等情况,一些制药机械企业为了降低本,偷工减料,低档配置,不能确保整机质量和售后服务差。这样制造商急于求成或出清库存,使用方对制造商,制造商常会为讨款而奔波。企业由于资金周转无法再投入新品的研发。如此循环势必影响整个行业的发展。
1.3制药机械的生产存在弊端
有些制药机械生产企业没有真正理解制药企业的实际生产工艺,也不管制药厂提出的要求正确与否一味照做,这样形成的机械从细处、深度、联机性等要求上都存在不完善之处。
1.4忽视小试和试验环节
制药机械的研发与生产有许多与小试和试验相关的必要环节,如中药提炼中,相关的沸腾干燥、包衣等设备,它的工艺参数设定和变化直接影响到成品的质量。而许多药机制造商自己没有进行小试和试验的装置,不能达到制药厂提供试样,药机厂马上就能试验出工艺参数且制成成品的要求,有的药机企业还要依托使用该产品的制药厂去完成这一环节。
2、提高我国制药机械整体水平的方法策略分析
2.1加强科技的投入
随着国际统一市场的逐步形成、国内制药机械企业在仿制产品生存空间越来越小的条件下,只有采取多种途径与方式。增大科技投入,采用先进的计算机辅助设计与制造、计算机辅助工程、计算机输助工艺编制、物料需求计划、制造资源计划、企业资源计划以及加工中心和计算机集成制造系统等,瞄准医药科技领域,不断研制开发新产品,增强市场竞争力,才能彻底改变国有制药机械与进口产品竞争中的“先天不足”的现象。
在追求先进技术的同时,企业应该结合自身实际,正确处理好技术先进性和技术实用性之间的问题,使两者能在企业总体战略的指导下实现有机结合。
2.2不断创新发展
为药厂提供个性化服务,就要从技术导向转为顾客导向转变。为了赢得顾客的信任,企业要打破常规、不断创新。
创新有技术层面上的,也有管理层面上的。技术上。随着先进制造技术的发展与应用。制药机械企业必须学会适应新的竞争机制和环境。学习国内外先进企业已经成功使用的柔性生产、精益生产等生产运作方法,采用先进技术手段.根据市场变化随时改变产品,以满足多样性和个性化的用户需求。但技术的先进性和市场运作成功并非正相关,如果没有一套完善的切合实际的生产运作管理,那也未必能达到预期效果。这就需要制药机械企业根据自身的基础和能力制定切实可行的运作管理战略。对基础较好、在行业中代表领先水平的企业,可以借鉴虚拟模式,以动态联盟为基础,实现基于互联网信息技术、充分利用外部煲源的敏捷制造模式,从而剥离自己的弱项和社会功能。强化自己的强项和核心竞争能力,打好参与国际竞争的基础。
有一定规模的企业,一方面要积极进行产品创新,另一方面要学习柔性生产、并行工程、时间压缩技术、业务过程重组等管理方法,提高自己的市场响应速度和工作效率,加强市场适应能力。基础较差的企业应对生存与发展环境和内部条件进行认真评价,认清形势,准确定位.走专业化协作配套的路子。引人计算机辅助技术以及准时生产、看板管理等方法,努力降低生产成本,以成本优势和质量优势在行业中获得竞争优势和生存基础。
2.3不断增强满足客户需求的服务
制药机械行业虽然相对较小.但其产品种类却较多,其中涉及到多种剂型的生产设备。为了能在激烈甚至残酷的竞争中获胜、在国际市场上占有份额,以药厂为导向、研究企业的顾客目标、顾客的真正需求状况、顾客愿意购买什么价格的产品或服务,这是我国制药机械企业必须审视和深思的,要从速度、方便、物美价廉及个性化等多方面、全方位满足药厂需要。
个性化服务不仅只是提供符合用户要求的保质设备,还包括让用户满意的不同服务。国外企业文化研究中首先使用的“服务增值”的概念,值得我们借鉴和重视。因为企业形象从根本上说就是表现为产品质量和服务质量。同样质量的产品,可以因服务的好、坏而增值、减值。如何使抱怨用户转变为满意用户、开发忠实的顾客群、不丢失一个老客户和不断开发新客户,这是以顾客为导向、为客户提供个性化服务的根本宗旨。
2.4加强制药机械企业间的合作战略
市场经济是竞争经济,也是合作经济或协作经济。竞争与协作是不可分割地联系在一起的。企业在开拓市场中实行合作竞争、联合竞争、协作竞争是个大趋势,这个趋势会越来越重要。国际制药机械企业目前正以集团化、专业化、高速化、全自动化加速发展,很多跨国公司通过有选择地与竞争对手、供应商进行多层次合作,从而更好地发展自己。我国制药机械企业目前处于遍地开花的局势,但技术的重复性严重,相对竞争能力较差,尤其是当国内市场融人国际市场之后,与国外先进企业是很难竞争的。
在此形势下,唯有走协作、联营之道,扩大规模,加强竞争能力,才能保证我国制药机械企业的生存和发展。从外部大的市场环境来看,现在的市场竞争已经不是一家核心企业和另一家核心企业,一家厂商和另一家厂商的竞争,而是一条产业链和另一条产业链的竞争。这就需要制药机械企业与上下相关企业之间形成以企业信息化为基础,有利于合理安排生产、采购和销售的横向一体化的产业链,以此才能保持优势。参与竞争,立足于市场。
长期以来,国内制药机械企业和管理部门很少对生产管理模式和方法进行研究,这大大制约了我国制药机械的发展。但是,近年来我国理论界和一些先进的制药机械企业已经觉醒,并开始对制造性生产管理进行研究并尝试。努力探讨阻碍我国制药机械企业发展的原因。如何面对差异化、需求多样化的国际市场,以期提高我国制药机械的整体发展水平。
参考文献:
[1]贾海霞.制药机械发展的新特点[J].化工设计.2009(1)
[2]王树海.提高我国制药装备业国际竞争力策略探析[J]..
[3]雷吉平.制药机械用钢材制造前的腐蚀与防护[J].机械.2005(4)
化工机械行业分析范文5
关键词:项目教学法;CAD/CAM技术
CAD/CAM技术是一门多学科综合应用新技术,其发展十分迅速,许多大中型企业,甚至小型企业都在努力引进这一新技术,以提高企业自身的技术素质,增强产品在国内外市场的竞争能力。目前,高职院校机械类专业都相继开设了“CAD/CAM技术及应用”这门新课程。该课程特点是综合性强、实践性强。CAD/CAM实训是理论教学结束后进行的实践教学环节,目的是提高学生的CAD/CAM技术综合应用能力,一般安排两周时间。以往的CAD/CAM实训都是教师找几个实例,学生在机房应用CAD/CAM软件完成零件造型和生成数控代码。这种实训模式以教师为中心,学生被动地完成任务,实训结束后学生也只是提高了软件操作的熟练程度,没有真正掌握CAD/CAM技术。近两年,我院在CAD/CAM实训中引入项目教学法,调动了学生的积极性和主动性,实训效果也有很大改善。
项目教学法的特点
项目教学法是以学生的自主性、探索性学习为基础,以培养学生综合能力为目标,采用类似科学研究的方法,师生通过共同实施一个完整的“项目”而进行教学活动,促进学生主动积极发展的一种新型教学方法。在职业教育中,项目是指以生产一件具体的、具有实际应用价值的产品为目的任务,能将某一教学课题的理论知识和实际技能结合在一起,具有一定的难度,不仅是对已有知识、技能的应用,而且还要求学生运用新学习的知识、技能解决过去从未遇到过的实际问题。
项目教学法在
CAD/CAM实训中的应用
(一)确定实训项目及任务
项目的设立应根据教学大纲有关知识技能的要求而定,必须认真斟酌,因为它是实训成功的关键。本实训项目选用机械行业比较典型的减速器来实现CAD/CAM应用,具体任务是应用Pro/Engineer实现一级齿轮减速器的几何造型和箱体加工,减速器分解如图1所示。该项目体现了如下特点:
基本包括了全部教学内容项目内容包括各零部件的几何造型,零部件装配,生成箱体的工程图,上、下箱体及其组合加工等,几乎涵盖了本门课的全部教学内容。
图1 减速器分解图
难度适中并能适当拓宽学生的知识面既有对以前所学知识的进一步巩固,又渗透了新知识,使学生运用已有知识、技能解决过去从未遇到过的实际问题。在项目中包含了以前课程中没讲过的内容,如齿轮参数化设计、螺纹加工、箱体夹具设计等。
综合性强,覆盖面宽本门课程在教学计划中安排在最后阶段,学生已经学完了大部分专业课,该项目涉及学生所学过的大部分专业知识,如机械制图、机械设计、机械制造基础、数控加工技术等。通过完成这个项目,学生可综合应用已学过的知识。
学生对教学内容既熟悉又有兴趣对于减速器学生比较熟悉,实训室有实物模型。在机械设计课程教学中已经完成了减速器设计,在机械制造课程中也接触过,但如何应用CAD/CAM技术实现造型和加工,学生对此有着强烈的兴趣。
具有广泛的实际应用价值减速器用于汽车、矿山机械、冶金机械、化工机械、建筑机械、轻工机械等各种机械的传动,应用比较广泛,是典型的机械传动装置。
(二)项目的具体实施
该项目的实施过程包括如下四个阶段:
准备阶段(1)布置本次实训要完成的项目、实训目的、要求和具体任务。任务按Pro/E提供的功能以模块方式布置,共有四个模块:零件几何造型、零部件装配和总体装配、工程图创建、数控加工。(2)教师与学生一起分析减速器工作原理和零部件的特点,画出减速器的零件组成结构,确定所属模块图,如图2所示。(3)将学生分成几个小组,每组6~8人,以小组为单位制定项目实施计划,包括确定完成任务的方法、步骤、时间安排和每个人的具体任务分工;教师与各组学生一起修改完善实施计划,最后确定计划。(4)准备好减速器实物模型、资料、手册、测量仪器等。(5)确定减速器各零部件尺寸,由各组自己决定实物测量方法或自己设计减速器各零部件尺寸。
图2 减速器零部件的构成
实施阶段项目实施按模块进行,分成四个步骤:第一步,在Pro/E实体模块中进行零件几何造型;第二步,在组装模块中,装配轴部件和整个减速器;第三步,在工程图模块中,创建箱体工程图;第四步,在加工模块中,对箱盖、箱座和其组件进行数控加工。
编写实训报告编写实训报告是整个实训教学的重要组成部分。它是制作者制作思想的体现,是项目成果的文字表达,也是学生撰写技术性文件能力的体现,因此,它是培养学生分析、总结、归纳和表达能力的重要方面。从实训开始时就应提醒学生将整个工作情况记入草稿本内,完成时将草稿本的内容整理归纳后编写正式的实训报告。根据本课程和项目特点,实训报告要求学生在计算机上完成,通过抓图和使用Word软件,学生的计算机应用能力可得到很大提高。
项目评价与成绩评定阶段项目评价是对整个项目教学实施情况的验收,也是对学生在该项目运作过程中所取得的成绩做出的评价。项目成绩评定包括四部分:任务完成(占40%)、答辩(占30%)、实训报告(占20%)、平时表现(占10%)。每一部分都有评分标准,在实训开始就发给学生。最后成绩分为五个等级:优秀、良好、中等、及格、不及格。其中,任务完成情况由自评、互评、教师评三方面成绩综合构成。答辩成绩由答辩委员会给出,答辩委员会由教师和每组推荐的一名学生组成,做到公平、公正、合理。通过这个过程,培养学生的独立工作能力、综合职业能力和协作精神。
项目教学法实施过程中应注意的几个问题
在CAD/CAM实训中应用项目教学法,应重视以下几个问题:
鼓励学生自己解决问题当学生遇到困难和新知识时,鼓励学生自己解决,教师可以适当引导,提高学生在一定范围内学习新知识、新技能的能力。如在项目中遇到齿轮的参数化设计内容,学生以前从未接触过,感到无从下手,教师只讲解决这类问题的关键点,然后引导和启发学生自己去查资料,运用已有知识去解决问题。学生通过自己努力掌握了参数化设计的方法,完成了齿轮参数化设计并生成族表,各组又独立完成了其他标准件库的建立,学生体会到了战胜困难和自己获取新知的乐趣,也学会了学习。
采用“一题多解”形式在零件几何造型和加工中,有多种方法可以实现,每一种方法不管难易都应该展示给学生,再由教师与学生共同评价各种方法的优缺点及适用范围,这样学生可以学到更多的操作技巧,全面吸收整个项目活动的精髓。如对于箱体零件造型有三种方法:第一种是整体造型再分割的方式;第二种是用箱座、箱盖分别造型的方式进行;第三种是将箱座、箱盖相关部分及共有部分集中造型,余下结构分开造型。这三种方式各有优缺点,整体造型方式造型方便,但形成箱座、箱盖的模型数据较大,其中包含有不是本体的数据(即箱座含有箱盖的数据,反之亦然);分体造型方式造型相对较为繁琐,但数据量合适;第三种造型方式综合了前两种造型方式的优点。经过与学生分析比较,决定采用第三种方式。
与生产实际紧密结合学生对所学知识真正能融会贯通,需要到生产实际中通过体验和感性认识而内化知识和技能。在加工模块教学进行箱体加工时,学生对箱体在数控机床上的装夹和工艺参数的选择感到茫然。教师可让学生带着问题到校实习工厂观察有关箱体加工,如箱体如何定位、如何夹紧,夹具的形式,压板和螺栓的形状,加工的整个过程等。这样,学生对以前所学的知识及其应用有了更深的理解。
教师指导要恰到好处项目教学法的根本宗旨是让学生自己发现知识、提高技能,因此,教师一定要把握好指导尺度。在完成项目的过程中要因材施教,针对不同层次的学生教师指导的深度要有所不同。如果学生有问题,教师应该给予启发性、提示性指导,不但使学生记忆深刻,还能锻炼学生的思维,培养其创新能力。
项目教学法有其独特的优势,它体现了职业教育教学的特征。在CAD/CAM实训中采用项目教学法激发了学生的学习兴趣,使学生在整个实训过程中充满热情。通过实训,学生理解了知识,学会了操作,提高了分析问题和解决问题的能力,培养了团队精神和合作能力。
参考文献: