基于机电产品综合制作的工程训练教学实践

乔亚兵 吴世林

武汉纺织大学

基于机电产品综合制作的工程训练教学实践

乔亚兵 吴世林

武汉纺织大学

本文介绍了一次基于机电产品综合制作的工程训练教学实践过程，结合大学生创客实践的需要，分组采用三种不同的工艺路线加工制作了一种简易机器人旋转关节-微型转盘。综合创新制作环节包括选题、设计、制作等阶段，该种工程训练模式有助于学生综合能力的提高。

工程训练 微型转盘 综合制作

引言

为了提高工科大学生的综合实践能力，传统的《金工实习》在“三个转化”和“一个结合”的原则下演进为《工程训练》。“三个转化”是：由常规的金工实习和电子工艺实习向现代工程实践教学的方向转化；由单机技能培训向部分实现局域网络条件下技术集成的培训方向转化;由操作技能培训向技能与综合实践、创新实践相结合的方向转化。“一个结合”是：工程训练的教学过程尽可能与教学产品相结合。

我校工程实训中心将《工程训练》分成两个阶段。第一个阶段是常规的工种训练阶段，学生对各种加工方法进行逐个学习和训练，掌握基本的制造技能。第二个阶段称为“综合制作”，学生根据实训中心指定的主题，分组进行设计和制作。下面介绍以“机器人旋转关节”为题的一次综合制作教学实践。

一、选题

在工程训练的工种练习阶段，实训中心就把综合创新制作的主题和要求公布，以便学生有充足的时间查资料和讨论制作方案。制作的题目一般结合学校的纺织特色或机器人创客需要，难度适中，还要能有一定的实用性。

日常生活中用于转动餐桌的转盘已成为一种标准化产品，并且有多个规格。在机器人创客的制作活动中，我们发现这种转盘的结构很适合用来制作简易的机器人旋转关节，但尺寸太大，因此以微型化的转盘为核心的“机器人旋转关节”就成为本次综合制作的选题，如图1所示为产品的结构示意图。

图1 机器人旋转关节（微型转盘）

二、分组设计与辅导

在综合制作的题目公布后，实训中心对学生集中辅导，学生在随后的实习阶段一边进行工种练习，一边进行资料收集和方案构思和设计。综合制作都是分组进行的，组内学生分工协作。

为了探索和比较同一产品的不同制作工艺，同时避免到学生在制作过程中在某些车间过度集中，实训中心对圈体的制造提出了数车、铸造、3D打印等方案供各组随机选取。

随后实训中心指定专门的指导老师对各组进行辅导，引导学生进行资料查询，讨论确定设计和制造方案。老师在指导中强调方案的“可制造性”和“创新性”。“可制造性”是指在实训中心现有条件下，在规定时间内可以制作出来。“创新性”主要体现在采用巧妙的方法简化设计方案。

实训中心在这一阶段会定期召开方案讨论与检查会，督促各组保持合理进度，保证在进入下一阶段时有较成型的设计方案和图纸。

三、制作实施

在工种训练结束后，学生就进入专门的综合制作实施阶段。在该阶段，学生仍以小组为单位，将前期拟好的设计方案进一步审定后，自行进行零件加工与装配，将整体作品做出来。

各组根据抽到的数车、铸造、3D打印方案准备原材料，在工种老师的指导下亲自加工出零件，加工过程中老师主要强调“工艺性”和“规范性”。“工艺性”是指加工采用的工序与工步及加工参数正确，“规范性”是指各工种的设备操作合乎规范。

零件加工完成后，各组将零件进行装配成整机，进行调试。每个小组都从实训中心领用一个“综合创新制作工具柜”，里面有整个制作过程需要的常用工具。

图2 综合制作作品

图2是学生制作出来的三种微型转盘，从左至右分别是塑料+数车、3D打印和铸造+普车三种组合工艺制作的实物照片。

四、小结

本次工程训练综合制作，学生分组分别采用以数车、3D打印、铸造为主的工艺制造出了机器人旋转关节-微型转盘，并应用于机器人创客实践中。学生亲自参与综合制作的每个阶段，分工协作，综合能力得到训练，并且在最后的评分阶段对不同工艺路线的制造效果有了直观的感受，加深了对制造工艺的认识，取得了很好的训练效果。

[1]莫海军.基于创新作品制作的工程训练教学改革与实践.装备制造技术，2009,(08).

[2]苏华礼.工程训练教学改革探讨与实践.安阳工学院学报，2010,(02).