焊接技術及自動化專業課程體系教學改革

馮振+吳金杰+馬天鳳

摘 要 以培養應用型高級技能人才為目標，根據焊接專業課程設置要求，加強焊接專業實驗室建設，購置焊接設備用于理論和實踐教學，增設對應的實驗和實訓環節進行焊接專業教學改革；實驗室整改后的設備可使學生在焊接操作技能練習、先進設備使用、研發焊接設備等環節的能力得到提高，在教學上也體現了河南工學院焊接專業的歷史和特色。

關鍵詞 焊接技術；課程設置；實驗室；教學改革

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）03-0146-02

1 前言

焊接技術及自動化專業主要培養適應焊接工程領域生產、建設、管理第一線需要的，德、智、體、美等方面全面發展，從事焊接技術操作、焊接工藝編制、焊接工藝評定試驗、焊接結構生產組織管理、焊接質量檢驗與分析及焊接設備選用、運行與維護等職業崗位，具有職業生涯發展基礎的高端技能型專門人才[1]。為了使專業向更好的方向發展，對焊接專業實驗室進行整改，購置冷金屬過渡焊機、激光焊機、焊接機器人等自動焊接設備，使學生掌握專業前沿先進的焊接生產技術；并且添置數十臺數字化CO2焊機，供學生實操練習，旨在提高學生的動手能力；在原有自主研發焊接設備的基礎上配備元器件使之正常運行，使學生熟悉專業發展歷程，提高自主研發的興趣和動手能力。這充分體現了應用型高校的辦學理念，培養具有較強社會適應能力和競爭能力的高素質應用型人才，注重培養學生實踐能力。

2 教學改革的必要性

焊接實驗室現狀 目前焊接實驗室擁有焊條電弧焊機10余臺、CO2氣體保護焊機10余臺、TIG焊機2臺、MIG焊機2臺、埋弧焊機2臺、等離子切割機1臺，這些設備可用于焊接方法與設備、熔焊原理、弧焊電源、電焊機維護等課程的課內實驗，同時可以完成焊接設備使用與維護實訓、金屬材料焊接方法實訓等實訓環節。在焊接設備使用與維護實訓中需要對焊接設備進行拆裝，使學生加深對焊接設備內部結構及工作原理的認識，同時鍛煉學生的動手能力，使學生在以后的工作中能夠更加熟練操作相應的焊接設備，并且會調試設備用于生產。這些焊接設備除了用于拆裝外，還用于金屬材料焊接方法實訓中。本實訓是為了提高學生的焊接操作技能而開設，同時完成學生的機械焊工證考取工作，在這個實訓環節中對焊機的要求比較高，保證不能出故障。鑒于此，焊接教研室研究決定，購置一批焊接設備專門用于金屬材料焊接方法實訓和機械焊工考證，原有的機器專門用于焊機拆裝實訓，減少實訓中焊接設備的故障率，增強實訓的實效性。

增加實踐教學環節 焊接生產隨著時代的發展也在不斷進步，最初的手工焊操作為主的生產已不能滿足日益擴大的焊接生產過程。因此，大量自動化焊接生產設備應運而生，進而提高了焊接生產效率，擴大了焊接生產規模，減輕了焊工的勞動強度，日益受到人們關注。教學也要與時俱進，增加新鮮元素，增添焊接自動化生產設備。傳統的手工操作是基本技能的訓練，在此基礎上增加自動化生產知識對學生以后的發展大有裨益[2]。焊接自動化是一門專業前沿課程，在教學中發現學生對自動化生產過程的興趣非常濃厚，教學中也引入大量視頻教學，但是不能滿足學生對自動化焊接生產領域的向往，學生對自動化生產過程的了解遠遠不夠。因此，需要購置與課程相關的自動化焊接設備用于現場教學和學生操作練習[3]。

3 教學改革實施

擴建自動化焊接實訓室 建設焊接機器人工作站，配置2套六軸焊接機器人；建設激光焊實驗室，配置固體激光焊接系統1套；在焊接方法實驗室增添冷金屬過渡焊機1臺。焊接機器人系統可實現碳鋼的CO2氣體保護焊和MAG焊以及不銹鋼的MIG焊，焊接機器人配備三維柔性焊接工作平臺、清槍剪絲機構、帶旋轉外部軸及高壓接觸傳感器。焊接機器人可實現外部軸聯動變位焊接，工作臺水平位置、垂直位置和任何傾角位置360°旋轉，焊接前焊縫尋位等功能。特在焊接自動化課程標準中加入六軸獨立關節機器人及焊接工裝夾具的結構實驗、示教編程和離線編程技術實驗、機器人焊接技能實訓等，使學生直觀地操作焊接機器人設備，更進一步接近工程實踐[4]。

激光焊接是激光材料加工技術應用的重要方面之一，現代工業有很多精密器件都需要激光焊來完成[5]。實驗室新增的激光焊接機可實現碳鋼、不銹鋼、鋁及鋁合金、銅及銅合金等金屬材料的焊接，可完成激光焊接工藝實驗、激光焊編程操作等實踐教學項目，使學生掌握激光焊接的操作流程、焊接參數的調節方法、CNC的編程方法。

實驗室新添置的Trans Puls Synergic 4000 CMT冷金屬過渡焊機內置焊接專家數據庫，可以實現一元化MIG/MAG脈沖焊、一元化MIG/MAG直流焊、CMT焊、CMT脈沖焊以及標準手工MIG/MAG焊，焊機軟件可升級，以滿足特殊的工作要求。對于以上引進的設備，可在“金屬材料焊接方法實訓（2）”中開設焊接機器人的編程及技能訓練、激光焊機的參數調節及技能訓練等[5]。

改善焊機拆裝及焊接操作實訓室 在接收數臺新鄉某公司捐贈的空氣過濾器和新增十幾臺數字化CO2氣體保護焊機的基礎上，改善CO2氣體保護焊實訓室，可以滿足學生的焊接技能操作練習，并且將焊接拆裝實訓室與焊條電弧焊實訓室獨立分開，兩個實訓環節不再共用機器，可以減少實訓設備的故障率，利于實訓環節的進行。焊機拆裝實訓室整改后包含ZX5系列焊機和NBC二保焊設備。這些設備大都是學校原有的電氣設備廠自主研發生產的，學生在實訓過程中可以充分了解焊接設備的構造，激發刻苦鉆研的精神，同時掌握焊接設備的工作原理，通過調節焊接設備的某一器件來改善熔滴過渡及焊縫成型，進而改善焊接工藝。

焊接方法實驗室新增數臺WSME315型數字化交直流方波氬弧焊機和MP-500 DSP多功能脈沖焊機，學生在焊接操作過程中加深對理論知識的理解，更加直觀地觀察熔滴過渡的特點。通過調節焊接電流、電弧電壓和焊接速度，理解掌握熔滴過渡和焊接工藝參數對焊縫成型的影響[6]。

3 教學改革效果

實訓環節有序開展 焊接專業大三學生的金屬材料焊接方法實訓已經在整改后的實訓室完成，與以往不同的是，工作重點放在培養學生的操作技能和調試機器上，而不是將大部分時間花在修理焊機上。學生都用上了基本無故障的焊機，練習操作得心應手，實訓效果較好。并且在此基礎上進行了焊工大賽，學生踴躍參加，取得滿意的成績。

焊接專業認識教學 新生報到日，焊接實驗室全天開放，教師在實驗室負責給學生家長講解，可以讓家長更多地了解焊接專業。整改后的實驗室帶來很好的效果，焊接專業新生和家長看到寬敞明亮的焊接實訓室、先進的自動化焊接設備及配套的焊接檢驗實訓室，非常滿意，焊接已不再是手拿焊槍辛苦勞作的簡單形式，而是與自動化接軌的電子電路操作控制的連接技術。學生在這里可以學到很多專業前沿的知識，增添了學習的動力。

焊接導論是針對大一新生入學開展的一門用于引導學生學習方向的重要課程，課程中安排有參觀實習。以往都是安排學生到企業參觀，現在除了到企業參觀，焊接實驗室成為參觀的首選。參觀實習過程中，教師把各個焊接設備的功能與應用介紹給學生，并且把學生感興趣的課題引入教學中，激發學生的學習興趣。

參考文獻

[1]朱軍.應用型本科焊接專業實踐教學體系的構建與實踐[J].中國冶金教育，2010（5）：57-59.

[2]馬天鳳.焊接專業定位及特色分析[J].河南機電高等專科學校學報，2013（4）：51-53.

[3]李嘉寧，劉鵬，袁興棟.應用創新型焊接專業教學改革與實踐[J].電焊機，2016（8）：119-121.

[4]蘭虎，鄭紅艷，陶祖偉.強化專業實踐教學培養焊接技能人才[J].焊接，2011（9）：66-68.

[5]楊林風.焊接實踐教學模式探討[J].焊接技術，2010（1）：

71-72.

[6]岳麗杰.焊接專業教學改革探索[J].科技信息，2009（24）：

I0025.

*項目來源：河南省教學技術裝備和實踐教育研究項目（GZS139）。

作者：馮振，河南工學院，國際焊接工程師；吳金杰，馬天鳳，河南工學院（453000）。