焊接技术及自动化专业课程体系教学改革

冯振+吴金杰+马天凤

摘 要 以培养应用型高级技能人才为目标，根据焊接专业课程设置要求，加强焊接专业实验室建设，购置焊接设备用于理论和实践教学，增设对应的实验和实训环节进行焊接专业教学改革；实验室整改后的设备可使学生在焊接操作技能练习、先进设备使用、研发焊接设备等环节的能力得到提高，在教学上也体现了河南工学院焊接专业的历史和特色。

关键词 焊接技术；课程设置；实验室；教学改革

中图分类号：G642.3 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2017）03-0146-02

1 前言

焊接技术及自动化专业主要培养适应焊接工程领域生产、建设、管理第一线需要的，德、智、体、美等方面全面发展，从事焊接技术操作、焊接工艺编制、焊接工艺评定试验、焊接结构生产组织管理、焊接质量检验与分析及焊接设备选用、运行与维护等职业岗位，具有职业生涯发展基础的高端技能型专门人才[1]。为了使专业向更好的方向发展，对焊接专业实验室进行整改，购置冷金属过渡焊机、激光焊机、焊接机器人等自动焊接设备，使学生掌握专业前沿先进的焊接生产技术；并且添置数十台数字化CO2焊机，供学生实操练习，旨在提高学生的动手能力；在原有自主研发焊接设备的基础上配备元器件使之正常运行，使学生熟悉专业发展历程，提高自主研发的兴趣和动手能力。这充分体现了应用型高校的办学理念，培养具有较强社会适应能力和竞争能力的高素质应用型人才，注重培养学生实践能力。

2 教学改革的必要性

焊接实验室现状 目前焊接实验室拥有焊条电弧焊机10余台、CO2气体保护焊机10余台、TIG焊机2台、MIG焊机2台、埋弧焊机2台、等离子切割机1台，这些设备可用于焊接方法与设备、熔焊原理、弧焊电源、电焊机维护等课程的课内实验，同时可以完成焊接设备使用与维护实训、金属材料焊接方法实训等实训环节。在焊接设备使用与维护实训中需要对焊接设备进行拆装，使学生加深对焊接设备内部结构及工作原理的认识，同时锻炼学生的动手能力，使学生在以后的工作中能够更加熟练操作相应的焊接设备，并且会调试设备用于生产。这些焊接设备除了用于拆装外，还用于金属材料焊接方法实训中。本实训是为了提高学生的焊接操作技能而开设，同时完成学生的机械焊工证考取工作，在这个实训环节中对焊机的要求比较高，保证不能出故障。鉴于此，焊接教研室研究决定，购置一批焊接设备专门用于金属材料焊接方法实训和机械焊工考证，原有的机器专门用于焊机拆装实训，减少实训中焊接设备的故障率，增强实训的实效性。

增加实践教学环节 焊接生产随着时代的发展也在不断进步，最初的手工焊操作为主的生产已不能满足日益扩大的焊接生产过程。因此，大量自动化焊接生产设备应运而生，进而提高了焊接生产效率，扩大了焊接生产规模，减轻了焊工的劳动强度，日益受到人们关注。教学也要与时俱进，增加新鲜元素，增添焊接自动化生产设备。传统的手工操作是基本技能的训练，在此基础上增加自动化生产知识对学生以后的发展大有裨益[2]。焊接自动化是一门专业前沿课程，在教学中发现学生对自动化生产过程的兴趣非常浓厚，教学中也引入大量视频教学，但是不能满足学生对自动化焊接生产领域的向往，学生对自动化生产过程的了解远远不够。因此，需要购置与课程相关的自动化焊接设备用于现场教学和学生操作练习[3]。

3 教学改革实施

扩建自动化焊接实训室 建设焊接机器人工作站，配置2套六轴焊接机器人；建设激光焊实验室，配置固体激光焊接系统1套；在焊接方法实验室增添冷金属过渡焊机1台。焊接机器人系统可实现碳钢的CO2气体保护焊和MAG焊以及不锈钢的MIG焊，焊接机器人配备三维柔性焊接工作平台、清枪剪丝机构、带旋转外部轴及高压接触传感器。焊接机器人可实现外部轴联动变位焊接，工作台水平位置、垂直位置和任何倾角位置360°旋转，焊接前焊缝寻位等功能。特在焊接自动化课程标准中加入六轴独立关节机器人及焊接工装夹具的结构实验、示教编程和离线编程技术实验、机器人焊接技能实训等，使学生直观地操作焊接机器人设备，更进一步接近工程实践[4]。

激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一，现代工业有很多精密器件都需要激光焊来完成[5]。实验室新增的激光焊接机可实现碳钢、不锈钢、铝及铝合金、铜及铜合金等金属材料的焊接，可完成激光焊接工艺实验、激光焊编程操作等实践教学项目，使学生掌握激光焊接的操作流程、焊接参数的调节方法、CNC的编程方法。

实验室新添置的Trans Puls Synergic 4000 CMT冷金属过渡焊机内置焊接专家数据库，可以实现一元化MIG/MAG脉冲焊、一元化MIG/MAG直流焊、CMT焊、CMT脉冲焊以及标准手工MIG/MAG焊，焊机软件可升级，以满足特殊的工作要求。对于以上引进的设备，可在“金属材料焊接方法实训（2）”中开设焊接机器人的编程及技能训练、激光焊机的参数调节及技能训练等[5]。

改善焊机拆装及焊接操作实训室 在接收数台新乡某公司捐赠的空气过滤器和新增十几台数字化CO2气体保护焊机的基础上，改善CO2气体保护焊实训室，可以满足学生的焊接技能操作练习，并且将焊接拆装实训室与焊条电弧焊实训室独立分开，两个实训环节不再共用机器，可以减少实训设备的故障率，利于实训环节的进行。焊机拆装实训室整改后包含ZX5系列焊机和NBC二保焊设备。这些设备大都是学校原有的电气设备厂自主研发生产的，学生在实训过程中可以充分了解焊接设备的构造，激发刻苦钻研的精神，同时掌握焊接设备的工作原理，通过调节焊接设备的某一器件来改善熔滴过渡及焊缝成型，进而改善焊接工艺。

焊接方法实验室新增数台WSME315型数字化交直流方波氩弧焊机和MP-500 DSP多功能脉冲焊机，学生在焊接操作过程中加深对理论知识的理解，更加直观地观察熔滴过渡的特点。通过调节焊接电流、电弧电压和焊接速度，理解掌握熔滴过渡和焊接工艺参数对焊缝成型的影响[6]。

3 教学改革效果

实训环节有序开展 焊接专业大三学生的金属材料焊接方法实训已经在整改后的实训室完成，与以往不同的是，工作重点放在培养学生的操作技能和调试机器上，而不是将大部分时间花在修理焊机上。学生都用上了基本无故障的焊机，练习操作得心应手，实训效果较好。并且在此基础上进行了焊工大赛，学生踊跃参加，取得满意的成绩。

焊接专业认识教学 新生报到日，焊接实验室全天开放，教师在实验室负责给学生家长讲解，可以让家长更多地了解焊接专业。整改后的实验室带来很好的效果，焊接专业新生和家长看到宽敞明亮的焊接实训室、先进的自动化焊接设备及配套的焊接检验实训室，非常满意，焊接已不再是手拿焊枪辛苦劳作的简单形式，而是与自动化接轨的电子电路操作控制的连接技术。学生在这里可以学到很多专业前沿的知识，增添了学习的动力。

焊接导论是针对大一新生入学开展的一門用于引导学生学习方向的重要课程，课程中安排有参观实习。以往都是安排学生到企业参观，现在除了到企业参观，焊接实验室成为参观的首选。参观实习过程中，教师把各个焊接设备的功能与应用介绍给学生，并且把学生感兴趣的课题引入教学中，激发学生的学习兴趣。

参考文献

[1]朱军.应用型本科焊接专业实践教学体系的构建与实践[J].中国冶金教育，2010（5）：57-59.

[2]马天凤.焊接专业定位及特色分析[J].河南机电高等专科学校学报，2013（4）：51-53.

[3]李嘉宁，刘鹏，袁兴栋.应用创新型焊接专业教学改革与实践[J].电焊机，2016（8）：119-121.

[4]兰虎，郑红艳，陶祖伟.强化专业实践教学培养焊接技能人才[J].焊接，2011（9）：66-68.

[5]杨林风.焊接实践教学模式探讨[J].焊接技术，2010（1）：

71-72.

[6]岳丽杰.焊接专业教学改革探索[J].科技信息，2009（24）：

I0025.

*项目来源：河南省教学技术装备和实践教育研究项目（GZS139）。

作者：冯振，河南工学院，国际焊接工程师；吴金杰，马天凤，河南工学院（453000）。