基于機電產品綜合制作的工程訓練教學實踐

喬亞兵 吳世林

武漢紡織大學

基于機電產品綜合制作的工程訓練教學實踐

喬亞兵 吳世林

武漢紡織大學

本文介紹了一次基于機電產品綜合制作的工程訓練教學實踐過程，結合大學生創客實踐的需要，分組采用三種不同的工藝路線加工制作了一種簡易機器人旋轉關節-微型轉盤。綜合創新制作環節包括選題、設計、制作等階段，該種工程訓練模式有助于學生綜合能力的提高。

工程訓練 微型轉盤 綜合制作

引言

為了提高工科大學生的綜合實踐能力，傳統的《金工實習》在“三個轉化”和“一個結合”的原則下演進為《工程訓練》。“三個轉化”是：由常規的金工實習和電子工藝實習向現代工程實踐教學的方向轉化；由單機技能培訓向部分實現局域網絡條件下技術集成的培訓方向轉化;由操作技能培訓向技能與綜合實踐、創新實踐相結合的方向轉化。“一個結合”是：工程訓練的教學過程盡可能與教學產品相結合。

我校工程實訓中心將《工程訓練》分成兩個階段。第一個階段是常規的工種訓練階段，學生對各種加工方法進行逐個學習和訓練，掌握基本的制造技能。第二個階段稱為“綜合制作”，學生根據實訓中心指定的主題，分組進行設計和制作。下面介紹以“機器人旋轉關節”為題的一次綜合制作教學實踐。

一、選題

在工程訓練的工種練習階段，實訓中心就把綜合創新制作的主題和要求公布，以便學生有充足的時間查資料和討論制作方案。制作的題目一般結合學校的紡織特色或機器人創客需要，難度適中，還要能有一定的實用性。

日常生活中用于轉動餐桌的轉盤已成為一種標準化產品，并且有多個規格。在機器人創客的制作活動中，我們發現這種轉盤的結構很適合用來制作簡易的機器人旋轉關節，但尺寸太大，因此以微型化的轉盤為核心的“機器人旋轉關節”就成為本次綜合制作的選題，如圖1所示為產品的結構示意圖。

圖1 機器人旋轉關節（微型轉盤）

二、分組設計與輔導

在綜合制作的題目公布后，實訓中心對學生集中輔導，學生在隨后的實習階段一邊進行工種練習，一邊進行資料收集和方案構思和設計。綜合制作都是分組進行的，組內學生分工協作。

為了探索和比較同一產品的不同制作工藝，同時避免到學生在制作過程中在某些車間過度集中，實訓中心對圈體的制造提出了數車、鑄造、3D打印等方案供各組隨機選取。

隨后實訓中心指定專門的指導老師對各組進行輔導，引導學生進行資料查詢，討論確定設計和制造方案。老師在指導中強調方案的“可制造性”和“創新性”。“可制造性”是指在實訓中心現有條件下，在規定時間內可以制作出來。“創新性”主要體現在采用巧妙的方法簡化設計方案。

實訓中心在這一階段會定期召開方案討論與檢查會，督促各組保持合理進度，保證在進入下一階段時有較成型的設計方案和圖紙。

三、制作實施

在工種訓練結束后，學生就進入專門的綜合制作實施階段。在該階段，學生仍以小組為單位，將前期擬好的設計方案進一步審定后，自行進行零件加工與裝配，將整體作品做出來。

各組根據抽到的數車、鑄造、3D打印方案準備原材料，在工種老師的指導下親自加工出零件，加工過程中老師主要強調“工藝性”和“規范性”。“工藝性”是指加工采用的工序與工步及加工參數正確，“規范性”是指各工種的設備操作合乎規范。

零件加工完成后，各組將零件進行裝配成整機，進行調試。每個小組都從實訓中心領用一個“綜合創新制作工具柜”，里面有整個制作過程需要的常用工具。

圖2 綜合制作作品

圖2是學生制作出來的三種微型轉盤，從左至右分別是塑料+數車、3D打印和鑄造+普車三種組合工藝制作的實物照片。

四、小結

本次工程訓練綜合制作，學生分組分別采用以數車、3D打印、鑄造為主的工藝制造出了機器人旋轉關節-微型轉盤，并應用于機器人創客實踐中。學生親自參與綜合制作的每個階段，分工協作，綜合能力得到訓練，并且在最后的評分階段對不同工藝路線的制造效果有了直觀的感受，加深了對制造工藝的認識，取得了很好的訓練效果。

[1]莫海軍.基于創新作品制作的工程訓練教學改革與實踐.裝備制造技術，2009,(08).

[2]蘇華禮.工程訓練教學改革探討與實踐.安陽工學院學報，2010,(02).