大學生參加“全國行業設計大賽”對實踐能力培養作用

龍威　王輝虎　黃晉

摘要：本文以材料成型及控制工程專業大學生為例，介紹了材料成型及控制工程專業（鑄造方向）大學生的知識教育現狀，評述了鑄造專業學生參加“全國大學生鑄造工藝設計大賽”對實踐能力培養的作用。

關鍵詞：行業設計大賽；鑄造工藝；實踐能力；大學專業教育

中圖分類號：G646 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）33-0120-02

1998年以來，我國教育部基于“厚基礎、寬口徑、重能力”的指導思想，頒布并實施了修訂后的《普通高等學校本科專業設置規定》，工科高等學校的原鑄造、鍛壓、焊接等專業合并成“材料成型及控制工程”專業。新、舊專業對比發生了較大的變化。十多年的人才培養實踐結果表明：畢業生在數理知識、外語知識、計算機應用知識等方面有了較大的提高，工作適應面也更寬，但在材料成形專業知識及實際工作能力方面有下降的趨勢；一些用人單位或企業表現出“不愿接受本科畢業生就業”的想法。相反，我國少數仍然維持原專業（鑄造、鍛壓、焊接等）設置培養的工科高校的畢業生，更受用人單位和企業的歡迎，因為他們去工作單位和企業后，適應實際工作的時間更短。實踐表明，“材料成型及控制工程專業”的學生通過參加各類“行業大賽”可以全面地掌握各專業及其計算機應用知識，較大地提高學生的動手及實際工作能力。

一、材料成形專業知識教育現狀

一般來講，各個高校的材料成形（或相近）專業的本科教學的課程設置均包括：通識基礎課程、學科基礎課程、專業課程、實踐教學等四類。

通識基礎課程一般包括人文社科，外語，大學數學，大學物理，工程化學，計算機基礎知識等；學科基礎課程包括工程制圖，力學，機械原理，機械制造，工程材料學，檢測與控制工程基礎，傳熱學等；專業課程包括材料成形原理，材料成形工藝，材料成形裝備及自動化，模具技術，快速成形，材料制備及組織性能等；實踐教學包括金工實習，電工實習，生產實習，專業課程設計，畢業設計等。

材料成型及控制工程專業專業的知識學習，相對于原鑄造、鍛壓、焊接等專業知識的學習，學習時間較少而知識要求范圍較寬。表現為材料成型及控制工程專業專業的畢業生對專業知識的掌握及應用能力偏弱，而少數仍然維持原專業（鑄造、鍛壓、焊接等）設置培養的工科高校的畢業生更受用人單位的歡迎。

為了彌補材料成型及控制工程專業專業的大學生在專業知識學習及訓練方面的不足，鼓勵學生學習參加各種專業方向的工藝設計大賽等，對提高學生的實際工作能力和專業知識掌握具有重要作用。下面以“永冠杯全國大學生鑄造工藝設計大賽”為例，談談它對培養學生學習鑄造行業知識和掌握鑄造實際工作能力的作用。

二、鑄造工藝設計大賽的目的

近年來隨著我國作為制造大國的去崛起，我國的鑄造行業得到了蓬勃發展，2010年的鑄件產量近4000萬噸，是名符其實的第1鑄造大國。但我國的高端鑄件產量少、優秀的鑄造工作者缺泛，尤其是缺少新一代年青的鑄造工作者。為了盡快解決這一迫切問題，中國機械工程學會鑄造分會、國家鑄造行業生產力促進中心、中國機械工業教育協會等單位于2009年起共同發起了“永冠杯”中國大學生鑄造工藝設計大賽。該賽事由中國機械工程學會、中國機械工程學會鑄造分會、教育部高等學校機械學科教學指導委員會、中國機械工業教育協會、鑄造行業生產力促進中心等單位主辦，由臺灣永冠能源科技集團提供贊助，每年舉辦一屆，今年已經是第七屆。

“中國大學生鑄造工藝設計大賽”的主要目的是鼓勵我國在校相關專業的大學生（含碩士研究生）學習鑄造知識，培養在校大學生對鑄造工藝設計的興趣和愛好，提高大學生將所學的鑄造工藝設計理論及相關的知識與鑄造工藝設計實際相結合的能力，促進我國鑄造行業優秀人才的培養，也為在校大學生參加社會實踐活動提供一個良好的平臺并為大學生就業創造有利條件和機會。

三、參加鑄造工藝設計大賽所需知識

全國鑄造工藝大賽的基本要求，是根據主辦單位提供的“鑄件名稱、圖紙、用途、材質、要求說明”等，選擇鑄造工藝方法和工藝參數、繪制工藝圖紙、提出優化的鑄造工藝方案等。鑄造工藝設計的主要內容包括：鑄造工藝方法、澆注位置、分型面、加工基準、鑄造工藝設計主要參數的選擇，澆注系統的設計，冒口、冷鐵的設計，鑄造工藝優化，鑄件圖與鑄型圖的繪制，工藝文件的編寫、工藝卡的編寫等。

現代鑄造工藝設計，通常采用計算機輔助設計與分析技術（即CAD/CAE），可有效的縮短鑄造工藝設計時間，通過對設計方案的優化提高設計的準確性、減少鑄件試制及工藝修改過程，同時給工藝設計人員帶來極大的方便，提高了工作效率。

為此，鑄造工藝設計人員需要掌握如下知識：（1）鑄造工藝過程原理及工藝設計方法與步驟；（2）鑄造工藝方法特點及材料的選用；（3）鑄件的計算機輔助二維、三維設計制圖；（4）金屬鑄件凝固過程模擬方法及軟件的使用；（5）鑄造生產工業過程知識；（6）鑄造模具、模型設計；等等。因此，參加鑄造工藝大賽對學生的知識面及其應用能力提出了廣泛的要求。

四、對“學生實際工作能力”培養之作用

從我校材料成型及控制工程專業的課程體系來看，專業課程教學學時數較少，加之專業知識范圍很多，專業課程的學習就很難深入，教師只能面面俱到地介紹，學生較難適應未來從事行業工作的知識及能力要求。如果大學生能在現有較寬的理論知識基礎上，結合自己未來的工作志向參加某一行業大賽，可以較全面地深入學習掌握行業知識、較好地培養學生從事各行業的實際工作能力。下面以學生參加“永冠杯中國大學生鑄造工藝設計大賽”為例，介紹參加大賽對培養學生鑄造行業專門知識及實際工作能力的作用。

（一）鑄造工藝過程原理及工藝設計方法與步驟

這是參加大賽必須的深入學習和掌握的知識，也是鑄造工藝設計的基礎。它主要包括鑄造工藝過程及理論基礎，鑄造工藝設計的內容與步驟、主要設計參數的計算方法等。學習和掌握“鑄造工藝過程原理及工藝設計方法與步驟”是未來從事鑄造行業工作的基本條件。

（二）鑄造工藝方法特點及材料的選用

鑄造工藝方法很多（如，砂型鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造、低壓鑄造、熔模精密鑄造等，砂型鑄造又分粘土砂、水玻璃砂、樹脂砂等），不同材料（鋼、鐵、鋁、鎂、銅、鋅等）的鑄件、不同尺寸大小和不同精度的要求，需要采用不同的鑄造方法。深入學習掌握這些鑄造工藝方法的特點，以及各種材料對鑄造方法的適應性，對合理選用鑄造工藝、低成本高質量生產鑄件具有重要意義。

（三）鑄件及鑄造工藝的計算機輔助二維、三維設計制圖

隨著計算機輔助設計制圖技術的發展，計算機輔助設計制圖已被廣泛用于鑄件及鑄造工藝的設計中。鑄造工藝設計的基本過程是：首先，將零件圖通過數字化儀或其他圖形輸入設備輸入計算機內；然后，根據要求標出澆注位置和分型面的位置，進一步繪出加工余量及不鑄孔、槽的符號，以及撥模斜度，并標出尺寸，形成鑄件圖；以此為依據，進行鑄件模數和重量計算、進行補縮系統和澆注系統設計；將設計計算的結果以圖形方式加到鑄件圖上，再繪出砂芯形狀，算出芯頭間隙、芯頭壓緊環、防壓環、積砂槽和芯頭分塊線及尺寸等，從而形成一個完整的工藝圖；最后，繪制出鑄造工藝卡片。熟練掌握鑄件及鑄造工藝的計算機輔助設計方法，對大學生從事實際工作具有重要作用。

（四）鑄件凝固過程模擬方法及軟件的使用

隨著計算機科學與應用技術的發展和鑄造工作者對鑄造工藝理論研究的深化，鑄件凝固過程的計算機模擬仿真技術日趨成熟，利用計算機技術對鑄造工藝進行科學分析，已經成為優化鑄造工藝、提高鑄件質量、縮短產品試制周期的極為重要的手段，對工藝設計的指導作用也得到了越來越多企業的認可。

目前大學生計算機應用及操作水平普遍較高，他們學習掌握鑄件凝固過程模擬軟件及其使用方法，對未來從事實際工作和提高所在企業的技術水平都有促進作用，也深受用人單位的歡迎。

（五）鑄造生產工業過程知識

參加鑄造工藝設計大賽，需要了解從金屬鑄造材料（鐵、鋼、鋁等）、非金屬造型材料（粘土砂、水玻璃砂、樹脂砂、涂料等）、工藝方法（砂型鑄造、金屬型鑄造、低壓鑄造等）、生產組成（熔化澆注、造型制芯、落砂清理、設備維護、技術保障、后勤服務等）等鑄造生產全過程，認識各種材料與工藝方法的區別及特點，了解各生產組成工部的職責作用，加強學生對鑄造工藝及過程的認識。

（六）鑄造模具、模型設計

參加鑄造工藝設計大賽，需要完成典型鑄件的整套鑄造工藝模具、模型的設計圖紙，達到實施制造的水平。這對參賽學生學習掌握鑄造成形模具設計的方法、步驟都是很好的鍛煉，對學生了解掌握其他材料成形模具（塑料模具、鍛壓模具、沖壓模具等）的設計與方法具有很好的借鑒作用。

五、結束語

1998年工科專業合并調整后，工科大學在數理知識、外語知識、計算機應用知識等方面有了較大的提高，工作適應面也有較大的拓展，但由于涉及的行業較多、知識面更寬，專業知識學習的深度下降，畢業后直接從事專業工作的能力下降。為了彌補這一缺點，增加學生對企業的吸引力，在大學期間鼓勵或要求學生參加各種形式的行業知識競賽，對培養和提升學生理論聯系實際的思維能力和解決實際問題的工作能力具有重要作用。以參加“鑄造工藝設計大賽”為例，大學生不但可以學到鑄造工藝設計的具體方法與步驟、計算機制圖與計算機模擬知識，還可以學到模具設計與生產管理方面的知識，對學生從事鑄造行業的技術工作具有實質的幫助。