时间：2022-10-27 09:27:49
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇机械设计工程师总结，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词：工程师；培养模式；毕业设计；教学改革
毕业设计是高等工科院校教学计划的重要组成部分，是学生从学校走向社会的最后一个实践性、综合性的教学环节，相对其他教学环节而言，它对进一步培养学生分析问题、解决问题的能力，全面提高毕业生素质，使之尽快适应社会需要起着更为重要的作用。
然而如何搞好毕业设计，各学校由于操作方法不同，结果也有很大差异。我校在机械设计制造及其自动化06级毕业设计中，本着面向工程师培养模式的教学目标，采用了模拟产品设计的教学改革方案，取得了较好的效果和经验，并从中探讨和研究了工程教育培养的目标、要求和方法等问题，对开展工程师培养模式的教学研究与实践起到了积极的推动作用。
一、毕业设计教学方案的探索
我校是从2002年开始招收工科专业本科生的，作为专业课教师，从学生一入学就开始考虑如何开展毕业设计了。由于笔者和几位教师正在研究和设计一种称作支盘成形机的建筑地基施工机械，为此曾多篇，出版专著一部。在设计和研究的过程中，我们深深体会到作为一位机械工程师应具备的基本素质和能力，联想到教学中的毕业设计，如果让大学毕业生达到或基本达到能够开展类似产品设计的程度和能力，将会对提高学校的教学质量和学生在就业中的竞争能力一定会有突出的收获和效果。但是要完成这样的设计，从教学计划的时间上看是不可能的。于是，就考虑吸引部分机械设计爱好者，利用业余时间，开展第二课堂，进行模拟产品的设计。
这样的教改思路与教研组教师和系领导通报之后，立即得到大家的肯定和支持，于是决定在06级学生中开展一次探索性的、非正规的教学改革：由学生自愿报名，利用业余时间，开展这项模拟产品设计的教学活动。
由于各方面工作都组织得比较好，设计工作进展顺利，同学们很快就喜欢上了这项活动。并经教研组和系里研究决定，即以此业余教学活动为起步，延续到利用毕业实习和毕业设计时间，进行一次面向工程师培养模式的教学改革项目，设计题目确定为《ZPCXJ－×××／××××型支盘成形机结构及机加工工艺设计》。
二、设计课题的选择及设计任务的确定
1．设计课题选择的依据
(1)作者近年来一直进行此方面的科技研究和开发设计工作，手头有这方面的研究资料和设计经验，能够方便地指导学生开展这项活动，这是能够开展此项教改工作的外部条件。
(2)项目组主要成员在开展“支盘成形机”的设计研究过程中，充分体会到作为一个机械工程师，当他走上工作岗位后所面临的主要问题和应具备哪些基本素质和能力。为此对学校的教学过程和方法进行反思，促进了开展教学改革和研究的创新，这是能够开展此项教改工作的内部动力。
(3)这个课题的设计内容比较全面。其结构为一个涉及连杆机构、液压装置等的中等复杂程度的机械产品；其制造涉及车、铣、刨、镗、钻和磨削等各种冷加工技术，铸、锻、焊等各种热加工技术和各种复杂的热处理技术；其内容既包括机械设计，又包括加II艺设计。这不仅培养了机械工程师的整体能力和全面素质，更重要的是实现了教学目标。
(4)这是一个新产品，一个正在研究和开发的未定型产品。开展这样的设计，不仅局限在机械设计的理念上，而且更具有产品开发的意义，这又激发了学生的创新精神和创造意识。
(5)这不仅是一个传统的学科，而且还可以和其他学科紧密结合形成一门新的边缘学科。因为学生必须在了解工程地质、地基基础和建筑施工等方面的基本知识后，方可进行设计。这是实现现代教育思想，培养新世纪宽基础、跨学科人才的重要手段，也是开展此项教改工作的更高层次的目标。
2．设计内容和要求
(1)关于设计题目
设计题目虽然只有一个，但原始数据每人一组，设计的结果在方案上可以是相同的，但其计算结果、图形结构形状和尺寸等是完全不同的，这样不仅保证学生的设计必须要由自己亲自完成，同时还将这个产品开发为一个系列化产品。这样有利于学生在设计过程中互相协作、交流和沟通，充分发挥其主观能动性，去分析、研究并最终找到一个共同的解决方案。当然，也有不能达成一致意见的，或由指导教师确定，或者干脆就保留几种不同的方案，形成明显的对比，更有利于学生创造性思维的发挥和创新精神的培养。
(2)关于设计任务
按照项目组的教学实施计划，本次设计要求每位同学完成如下任务：
①设计任务的内容。对“支盘成形”设备的总体设计和其两个主要部件――“工臂工作机构”和“推力液压缸”，从几何参数计算、结构原理设计、结构尺寸和强度等设计、装配图设计、全部60多个零件及精度设计、大部分零件加工工艺设计、复杂零件的数控加工编程等进行全面设计。
②设计成果的形式。设计成果要求同学完成《支盘成形机设计计算说明书》、“设备工作系统示意图”、“总体设计外形图”、“各主要部件装配图”、“主要部件全部零件图”、“大部分零件加工工艺卡”、“个别复杂零件数控加工程序”等。
三、设计过程中的知识运用和能力培养
1．知识准备和课题调研
首先是由同学自学《挤扩支盘桩及其成形设备――技术与应用》等书籍；查阅有关资料，了解本设计课题的服务对象、应用价值和国内外最新动态等。这是一个知识准备过程，同时也是一个自学能力和资料检索能力的培养过程，更是一个有目的、自觉的课题调研过程。
之后，带领学生深入地基施工现场，进行现场调研和方案构思或方案设计。这个过程非常重要，是学生进行理论联系实际的重要方式，是激发学生应用自然科学知识，发挥自己的主观能动性，认识和改造世界，开展创新的良好切入点。
2．设备总体设计方案的确立
首先要考虑设备的作用是什么?设计要解决的主要问题是什么?在合理规划设备的工作过程和基本要求、设备工作机构的工况特点和动作要求等的基础上，还应考虑设备工作过程中可能出现的其他问题等。分析和研究之后，即可拟定出“支盘成形机”工作机构的工作原理图、设备配套装置及工作系统图和整个设备的机械传动系统及液压传动系统图。
这个设计过程是十分复杂的，需要机械专业方面的基本知识，还需要设备服务对象的基本知识。学生把在大脑中的形象思维转变成产品模型的初步设计方案的过程中，常常会出现多种设计方案，需要进行比较和优化，经过多次修改或迭代，最终确定合理方案。
3．设计原始数据及技术参数的确定
一些设计只有其原始数据还远远不够，必须经过进
一步的分析和计算确定一些其他必要的技术参数，方可进行下一步设计。这些参数的确定，常常要运用数学和力学等理论知识进行详细精确的分析和计算，确保设计能够科学合理，这是对学生开展技术设计的思想意识、从事技术工作的负责精神和精益求精的科学态度的考验和培养。
4．部件结构设计及计算
机身及推力液压缸连接装置的设计及校验计算，机身及工臂工作机构主要结构尺寸及其各连接结构件的设计和校验，零件图设计等。推力液压缸各缸体内、外径的设计计算，推力液压缸推、拉力的计算，推力液压缸的主要结构件尺寸及其各连接结构件设计和校验。最后完成机身及工臂工作机构和推力液压缸的装配图设计和全部零件图设计等。
设计计算的知识涉及机械制图、理论力学、材料力学、机械设计、机械原理、液压传动与控制等专门知识。这是检阅学生基础知识学习扎实与否的重要环节，是对学生进行机械产品设计基本功的强化训练，是学生能否成为一个合格工程师的必然途径。
5．零件及其精度设计
零件精度设计是一项看似容易，实际复杂的工作。它是机械设计与机械加工工艺设计有机联系的纽带，是机械工程师必须具备的关键技能。机械设计是否合理，能否达到设计的要求和理想目的，零件能否加工制造，产品成本是否科学合理等一系列指标，都与零件的精度设计有关。计算和经验虽然在零件精度设计中非常重要，但通过产品的试验和试生产，发现缺陷与不足，进而加以适当的改造才是更重要的一环。
6．部分或全部零件的加工工艺设计
机械加工工艺设计所涉及的知识包括公差配合、机械制造工艺学、金属切削机床与刀具、装备设计、数控技术和CAM等一系列相关专业课。
机械加工工艺过程由若干个工序组成。机械加工中的每一个工序又可依次细分为安装、工位、工步和走刀。不管什么样的生产类型都要求有较为细致的组织分工及合理的机械加II艺规程。作为一个现代化的机械设计制造工程师，必须具备快速并且合理的设计工艺路线和填写工艺卡片的能力。此外，对一些高精度零件，还进行了数控加工程序设计，培养和强化了学生数控编程的实际工作能力。
7．技术文件的编制
技术文件主要是毕业设计说明书及其相关附件等。这些文件是对整个设计过程的全面记录和总结，是体现设计者的思想、意志和行为的书面文件，是完成设计任务的重要标志，是设计者介绍设计成果、产品价值和使用说明等的重要手段。编制这些技术文件时，学生需熟练掌握各种计算机办公软件的使用，从而成为一个现代化办公技术应用和信息技术应用的行家里手。
四、教改成果
1．知识应用比较宽阔。学生在进行毕业设计的过程中，不仅对其所学的专业知识进行了一次比较全面、细致的应用，而且还解决设计中的实际问题，特别是机械与建筑的有机结合，使学生的知识面得以拓宽，这是培养多学科、跨专业的现代化复合型人才的有益探讨和有效途径。
2．能力培养十分全面。这样的毕业设计对学生的能力培养是多方面的。比如分析问题和解决问题的能力，跨学科、跨专业综合分析问题的能力，计算机辅助设计和办公软件的应用能力，产品设计和开发的基本能力，机械设计及机械制造的基本能力，科学研究和技术创新的初步能力，自学能力和资料检索能力，论文的撰写能力等。
3．学生素质得以提高。在培养学生能力的过程中，学生的素质也得以大幅度提高，主要体现在如下几个方面：理论联系实际、改造世界的创新精神和创造意识，新产品设计与开发的意识、创业意识和市场意识，团队精神和协作意识，精益求精的工作态度，认真负责的工作精神，用于科学工程技术描述和论证的文学素养等。
4．教师能力有所强化。通过这样的毕业设计，使教师的科研能力和教学水平得到有效强化，显然，这也是培养具有较强实践工作能力、教学科研能力和创造能力的，符合时代特色和要求的合格教师的有效途径，是加强大学师资队伍建设的有效手段。
5．教学质量得到保证。由于这种教学模式科学合理，教师在指导中方法得当、孜孜不倦，学生在设计中克服困难、全力以赴、兴趣盎然，因此取得了良好的效果，教学质量得到保证。
五、存在的主要问题
1.教学目的，指导思想
不同学校的不同专业其专业性质，培养目标不尽相同，针对机械专业的学生，教授时应对内容进行必要的侧重和取舍，同时要求学生结合实验和金工实习进行自学、理解。机械类专业同学的工作主要去向是产品设计与制造工作，由于材料品种很多，所以合理正确的选择材料是一项重要工作。在对材料知识的掌握上，机械设计工程师与材料工程师是有明显差异的，材料工程师侧重对新任务的进行开发及对材料性能进行挖掘，故要求他们对材料内部组织变化规律及性能特点有深入了解。而机械设计师侧重合理的选择材料和使用材料，同时要考虑材料对工作环境的适应性、加工工艺路线及方法的等，这就要求他们必须将机械设计制造和相关材料知识紧密连接在一起。随着当前教学改革的深入，在对高校人才培养的方案上进一步强调学生的实际应用能力，而《工程材料》作为一门机械专业基础课程，对教学内容进行更好的改革规划，探索新的教学方法，进一步完善实验教学及考核方式，以此更好的适应人才培养需要，是课程改革的指导思想。
2.重视教学改革内容
教学内容直接关系到教学质量和效率，如何根据人才培养方案对学生的综合能力进行提升，增加学生的应用能力及动手能力，对于教学内容进行改革势在必行。由于以往的教材与日新月异涌现的新材料、新工艺、新技术的发展越来越脱节，部分陈旧的课本内容已无法和时代相顺应，所以首先需要对课本内容进行整改。将传统内容和现代内容很好的结合起来，增强教材的实用性，可引入一些较新的与材料类相关教材加以辅助。同时在制定教学改革时，对教学课时也应加以调整。由于主要是针对机械设计专业学生进行讲授。重点应放置在铁碳合金和合金钢章节，其次是钢的热处理，讲授时金属材料部分重点讲解，复合材料部分次重点讲解，合金钢部分可侧重介绍几种典型合金钢的牌号、特点及应用，热处理部分可着重介绍几种常见热处理的方法、特点及应用，铸铁与有色金属部分以介绍相关材料的类型、牌号、特点及应用。
3.改革考核方式
大部分对学生成绩的评定方法方法，主要是采取期末考试这样一锤定音的方式，很显然这是不全面的，如果采用这种方式那么考核的只是学生对内容的记忆，而考核的目的是了解学生对基础知识、概念的掌握以及实践能力、创新能力等综合能力的考查。工程材料概念多，内容繁杂涉及面广，学生在学习的过程中往往感到困难复杂不好学，进而导致厌学的情绪。想要扭转这种不好的局面，让学生对学习的热情变被动为主动，除了从教学方式方法上进行改革，在学生的考核成绩测评上也非常有必要改革。对于考核方法的改革，在这里笔者通过平时成绩(考勤、作业、课上表现等)10﹪，阶段小测试10﹪，实验20﹪，小论文10﹪，期末考试50﹪的方式进行综合评定。与以往的教学相比，实验成绩的比重增加了10﹪，其次新增了小论文撰写测评。工程材料本身是建立在科学及生产实验上的一门科学，坚持理论联系实际，将课堂理论教学、实验教学有机的结合起来，培养学生运用理论知识解决实际问题的能力，实现“知识－能力－方法”的同步提高。在实验教学中，我们安排了“金属材料试样制备及组织分析”、“金相材料热处理”、“硬度计操作培训及材料表面硬度研究”、焊接及砂型铸造。要求学生在做实验前充分预习了解实验，给出实验报告，在实验过程中认真完成实验，将课程理论与实际实验结合起来，在实验完成后总结实验，分析实验过程、数据。而增加论文考核内容，可以提高学生的自学及写作能力，在给出高质量的论文前，学生必须大量阅读文献及查阅相关书籍，并且自行树立论文观点，增加了学生自学的能力和创新精神。
4.结束语
课程改革的工作任重而道远，通过对教学目的、内容、考核方式等教学环节进行的改革与探索，激发了学生学习的兴趣，取得了较好的课程效果，但我们还需要再接再厉，在今后的教学实践中不断探索，为提高教学质量而努力专研!
作者：罗锦洁 单位：重庆三峡学院机械工程学院
关键词：UG软件 机械设计 应用
UG作为五大主流产品(Parasolid、iMAN、UG、SolidEdge、ProductVision)之一，它经过20多年的发展，并融入了美国航空工业及汽车工业的专业经验，发展到今天已经成为世界上最先进和紧密集成的面向制造业的高端三维软件。UG（Unigraphics NX）是由Siemens PLM Software公司所生产的用来解决工程问题的软件，它不仅可以为用户提供专业的产品设计方案，也可以为用户提供数字化产品的造型，这样就可以满足用户对虚拟产品设计和工艺设计的需要，从而为用户提供一些经过实践验证的解决方案，该软件已经在航空、航天、汽车、通用机械、模具和家用电器等领域得到了广泛的应用。
1、UG主要的功能模块
1.1 内置CAD模块
UG的CAD模块大体上可分为以下几种，实体建模、特征建模、自由曲面建模、工程制度、装配建模等。
（1）关于UG的实体建模
该模块可以实现特征建模和几何模型方法之间的无缝连接，这样就便于用户传统的点、线、面、实体造型集成起来，也可以很容易地建立二维和三维线框模型、扫描以及旋转实体等。
（2）关于UG的特征建模
特征模块比实体建模模块高一个层次，用户的设计信息可以根据工程特征的术语进行定义，它不仅可实现孔、槽、型腔、块体、凸台、锥体、柱体、管状体、球体、杆、倒圆和倒角等实体的快速建模，也可以建立薄壁件。
（3）关于UG的自由曲面建模
自由曲面建模不仅可以实现非常复杂的曲面造型，同时它也可以把实体建模和表面建模的两项技术巧妙地合并，从而建成一个功能强大的建模工具组，其中沿曲线的通用扫描法、按比例地建立外形以及标准二次曲线的方法都是该项技术的内容。该模块还提供计算复杂模型的形状、尺寸和曲率的易于使用的工具。
（4）关于UG的工程制图
该模块可以使设计者、工程师和绘图员从三维实体模型得到完全相关的二维的工程图。
（5）关于UG的装配建模
UG的装配建模可以提供自上而下的、并行的产品开放方法，可以在整个装配过程中进行设计与编辑。
1.2 UG的CAM模块
UG的CAM模块能够为产品的加工提供有力的保障，UG的CAM模块可以根据用户的需要来观察刀具的移动，通过对图形进行编辑的方法，实现刀轨与执行图形的变化。UG的CAM模块点到点的子程序，如钻孔、攻丝以及镗孔在内的子程序，用户可以根据自己的需要来修改对话框以及建立被改编到它们的专用菜单，这样就使得用户化可以非常方便地进行个性化操作，如精密加工、精加工、粗加工等，这些操作通过频繁使用的参数和方法被标准化。
1.3 UG的CAE模块
UG中的CAE模块作为众多分析软件之一，它可以实现静态结构的分析和动态的分析；也可以对线性及非线性问题进行分析；还可以对固体结构、流场、物理场等进行分析。利用CAE进行机械设计有以下优点:
（1）可以利用现有的计算机分析计算的优势，利用CAE可以实现样机的模拟，从而保证了产品设计的合理性，这就避免了设计的不合理而造成的资源浪费，虚拟样机作用能预测产品在整个生命周期内的可靠性；
（2）对设计的产品进行最优化处理，可以找到产品设计的最佳方案，从而降低了成本；
（3）可以通过对各种试验方案进行模拟，就可以使产品制造或工程施工前就提前发现潜在的问题，从而减少试验时间和经费；
（4）一旦机械设备出现故障时，通过UG软件可以进行事故分析，查找事故原因。
2、基于UG/CAD参数设计的应用
我们通常把设计对象比较定型的结构形状，使用一组参数来对产品的尺寸进行约束，即为参数设计。在实际产品的生产中常常用到系列化、标准化的设计理念。参数设计也可以对一些需要修改尺寸的产品进行参数尺寸的修改，从而实现产品尺寸和形状的变化。参数设计主要适用于产品的初始化设计以及产品的修改，这样就可以满足产品的设计图纸随参数结构尺寸的变化而变化，但是在进行产品参数修改时要考虑产品的约束问题，我们常常基于UG的来进行产品的参数化设计主要有以下三种方法。
2.1 采用草图方法对产品零件进行参数化设计
采用草图方法对产品进行参数化设计，是在UG模型中建立参数化模型的一个非常重要的方法。由于草图曲线本身就是参数化曲线，因此可使用草图曲线绘制产品建模的大体轮廓。当绘制好产品大体轮廓以后，要对绘制好的草图添加几何约束和尺寸约束，以便确保产品精确的形状。然后使用拉伸或者旋转等命令将这些精确的轮廓曲线转换成符合该产品设计要求的零件的三维参数化模型。如果要对零件进行修改，只需要对草绘图的尺寸进行修改，这样就使草绘建立的三维模型也相应地发生了变化。
2.2 采用表达式对产品零件进行参数化设计
由于参数化设计的一个重要工具就是利用表达式，而利用表达式对产品零件进行参数化设计也是十分方便快捷的。通过表达式不仅可以快捷地对零件进行建模，也可以对零件进行定义或者对零件尺寸进行控制，例如利用表达式就可以实现齿轮零件的参数化设计。根据零件的一些基本特征和关系就可以建立条件表达式和算术表达式，根据建立的表达式可以对一个零件特征之间的尺寸和位置关系进行控制，同时也可以对若干草图之间的相互关系尺寸进行控制，使他们之间产生相关性。通过关系式很容易对零件进行修改，这样就可以使零件的系列化生产变得可能。也可以通过修改表达式中任意一参数，来实现零件的三维模型形状的改变。
2.3 采用形状约束来对零件进行参数化设计
通常也可以对零件的形状进行约束，建立截面与界面之间相对应的关系，从而实现产品零件的参数化设计。在对一些比较复杂的曲面进行设计时，按照通常的方法是要建立各截面的形状，然后可根据各界面的形状求出指定平面与实体、表面、平面以及曲线之间的交线或交点，然后利用零件之间几何形状的约束条件建立与零件截面之间的相关关系，这样就可以使各个截面之间彼此建立起相对应的参数化关系。如果需要对产品进行修改时，只需要对零件中的某一个截面进行修改，就可以实现三维模型的改变，从而实现产品形状和尺寸的变换。
3、经验总结
综上所述，根据多年在机械设计中应用UG软件的经验可知，UG功能的强大已经远远超出我们的想象，它完全可以为机械设计者提供最优的产品设计方案，从而为我们开发新产品节约了宝贵的时间。随着UG软件不断地完善，它的优点必将受到更多人的关注，也必将成为更多机械设计者首先选择的机械设计与分析软件。可以预见，UG软件将来得到越来越广泛地应用。
参考文献:
[1]朱凯，李晓武．UG NX中文版机械设计基础教程[M].北京：人民邮电出版社，2006.
[2]赵岩，成刚虎，张景霞．基于UG的自动装配模块开发[J]．机械研究与应用，2003.
[3]李迎光，周儒荣，黄翔等．动态扩充的零件库系统的研究与开发[J]．机械科学与技术，2003.
【关键词】机电设备；安装；调试
一、引言
机电设备准确的安装与调试工作是确保控制设备正常运转的基础。大型机电通常体积庞大、配套机组和附属设备多，而且技术难度高，安装和调试步骤也较复杂。笔者以多年来在公司担任机械设计工程师的工作经历为例，浅析做好安装调试工作需要完成的几方面的工作。
二、安装调试费用的预算
机电设备的安装和调试过程都会产生相应的费用，在机电设备的安装和调试工作开展前做好费用的预算是安装和调试工作的前提条件也是必要条件。以笔者2007年在参与完成岩谷气具（珠海）有限公司燃气自动化设备为例，安装调试费的预算用主要包括：安装费、调试费、和其它费用的预算，其中安装费是整个安装调试费用的重要组成部分。
1、安装费
木材、铁丝、铁件、水泥、青砖、中砂、片石等都是砌筑上料台所需要的材料，安装基座、吊装设备、小型机具和人工使用量等这些都是机电设备在安装时会产生费用的因素。在进行安装费用预算的时候应结合待装机的实际情况和上述因素，参照工程预算额定的基价，计算其费用。
2、调试费
机电设备能否正常运转，相关的调试工作也是不可或缺的。调试的过程中也会有相应的费用产生：机电设备运行的动力燃料费，提供加工的工程材料费，配套机械费，人工费，管理费等。除此，对除此使用的进口机电设备，一定时间空载、负载和连续、间断的生产考核是必须经过，工程材料更要注意准备充足，工程燃料费需纳入预算费用。各项费用要按照各自的单价和用量计取。
3、运输费
除了安装费和调试费以外，运输费也在整个费用支出中占有一定比例。机务部门应根据大型机电设备的体积、解体装运对象的数量和质量，安排不同运输能力的车辆，并确定各种运输车辆的车次。然后，按相应运输车辆的吨公里运费、被运物的搬运历程计算运输费用。也可根据运输车辆的台班费定额和使用台班计算运费。在预算运费时，还要考虑计算装卸、捆扎等人工费用。
4、其它费用
主要包括设备初到时的看管费、管理费等。这些费用的预算应根据实际情况进行。
三、机电设备的安装
机电设备的安装是一个相对宽泛的概念，涉及到工业、民用、公用工程的各类设备、电气、采暖、消防、通风、给排水、通信和自动化控制等系统的安装。安装过程中，常采用新技术、新设备、新工艺、新材料等新兴技术。大型机电设备对吊装、检测技术、装配的要求越来越高，因此现今的安装技术和设备也在不断革新、提高。机电安装工程常作为整个建设工程的一个部分来进行，因此，机电设备的安装质量直接影响到整个工程的质量。因此机电设备的安装具有很高的重要性，需要提高机械设备安装的重视程度，严把质量关，完成机电设备的安装工作。
就笔者工作经历而言，曾于2006年参与完成泰科电子深圳有限公司继电器自动化生产流水线设备的开发设计和加工制作工作，当时的机电设备的安装工作共分为三个大的部分：基座安装、安装前的准备工作、安装施工。
1、基座安装阶段
机电设备的机电安装时，先要合理设置设备安装的位置和周围的布局，布局好相关的机械配置及车辆通道、上料台等设施，适时地进行调整。机电设备的组合配件往往复杂而且数量很大，需要进行放线并严格按照施工技术规范进行安装才能保证设备的顺利安装和运行。
2、安装准备阶段
机电设备安装进入准备阶段后，工程管理人员负责按照顾客要求和实际情况确定开工和竣工时间，根据工程量及施工设备情况配备工作人员，制定安装网络计划。在设备安装前，要对设备及其外观的质量进行检查，比如焊接件之间有无裂缝，螺母、螺栓等有无松动、管道接头之间是否牢固是否安全等情况。另外，工程管理人员应划定安装人员的工作区域，做好安全保卫工作，制定安全技术措施，向施工人员进行安全技术交底等工作。还有，施工单位应加强对技术、设备、材料等方面的管理工作的重视。
3、安装阶段
这是保证机电设备安装质量的重要阶段，其中施工设备、材料、施工方法、施工人员、外界环境等都是影响安装质量的因素。因此，需要综合多方面的因素进行全面分析，制定有效的安装措施进行设备的安装。（1）随时检查设备质量， 例如燃润油及水、气的储量及管道接头是否牢固，有无漏气，电路布线是否整齐，绝缘性能是否良好，测量工具是否精确，在工艺文件中编制关键工序控制点表，列出重要的控制参数和控制内容。（2）做好安全防卫工作，安装现场派专门人员负责，采取必要的安全措施，工作人员要带好安全帽，安装工作要循序渐进，按设计顺序进行，确保工作人员的生命安全。（3）人员分工和协作要进行合理安排，以便于提高安装效率。安装完成后需要对机电设备的完整性和安全性进行全面检查，并及时进行处理和完善。
四、机电设备的调试和验收
机电设备的的调试和验收是确保控制设备正常运转的基础，其重要性不言而喻。笔者曾于2005年7月至今，长期担任机械设计工程师，从事机电自动化设备设计，并负责机电设备调试和验收相关工作，对机电设备调试和验收的必要性深有感触。
1、机电设备的调试过程
安装完成的大型机电设备还需要进行调试，原因是机电设备在出厂时一般都无法进行总装和负荷试验，有的使用过的机电设备，在拆卸、搬运、再安装后改变了原始的安装面貌，因此都需要进行及时的调试。除了初次使用的大型机电设备在解体装运安装完成后需要进行调试，所有更新、改造、新增、大型或中型的机电设备在投入使用之前，调试都是必不可少的。调试前，首先检查机电设备安装是否完整，是否合理，是否安全、是否有渗漏痕迹等等方面。这样能确保调试工作能够顺利、安全地进行。机电设备的工作质量、可靠性能、操作性能、经济性能是调试工作的主要内容。考核时，为了能直观准确地检验机电设备是否能达到工业化生产技术条件的要求，我们应该在施工现场进行空负荷和负荷试验。参加调试的机械技术人员和随机操作人员在调试工作过程中应主动了解设备的现实技术状况、操作控制方法、调试的程序，做到时时到位，切实负责。调试过程必须由机械技术人员现场进行笔录，切实保存原始记录，在日后撰写技术报告、操作机电设备、解决留问题中能够起到提供重要的依据。
2、撰写安装调试技术报告
撰写安装调试技术报告是一项必不可少的工作，这份报告的作用是：是大型机电设备初次安装调试后进行技术、资产及财务验收的重要依据，是设备运行后检查机电设备的依据。技术报告应能够达到还原技术人员安装、调试现场的真实性，报告和实际得出的结果也应一致。机电设备安装调试报告属于科技文件，内容精、深、专、细，是十分重要的文件。在撰写报告时，也有相应的要求，不同于一般的论文，需做到有主有次、层次分明、详略得当。在技术报告的结尾处，需向安装调试工作的以及支持、帮助或者知道的人员和部门致谢，这样同时也是对安装、调试过程中的相关人员和部门的工作和成绩的如实记录。
3、技术验收
机电设备安装调试结束后要进行技术验收和总结。大型机电设备安装调试完成、生产考核合格，经济和技术性能符合订货合同的规定指标，并且具备工业化生产条件，符合这些条件才是机电设备安装调试成功的标志。技术验收和总结的主要内容是：对安装调试技术报告、设备有关文件、单证、资料的审查和现场进行考查后，决定是否通过技术验收。通过后，才能办理资产、财务手续，交付使用。否则，无法入账和投入使用。要认真总结机电设备安装、调试过程中出现的失误，并认真总结。及时处理存在的问题，责任分明。在有效期内妥善解决相关的索赔事宜。
五、结语
就笔者多年来一直担任机械设计工程师负责机电设备安装调试管理来说，随着生活水平的提高和技术的不断提高，机电设备的安装要求也越来越高，在机电设备从安装到调试到最后的投入使用都必须由一个健全完善的管理体系，对设备的安装、调试到最后的技术报告，交付使用进行全程管理和控制。机电设备技术安装过程是一个多工序、多系统的复杂过程，我们应严格按照规章和标准进行每一环节的操作和实施，确保机电设备的顺利安装完成投入使用，在工作中不断积累经验，不断进步总结，并致力于机电设备技术安装工程的逐步完善的工作中。
参考文献
[1] 张炜. 浅谈大型机电设备安装与调试[J]. 中国新技术新产品，2011（3）
[2] 刘文柱. 综述大型机电设备安装工程[J]. 建材与装饰（下旬刊），2008（1）.
关键词： 机械类本科教育 机械创新设计 能力培养
引言
机械工业是一个国家制造业发展的重要领域，机械类工程设计人员的设计能力对国家制造业的发展起到了关键作用。我国机械工业工程师的受教育层次和规模数量都已达到了很高的层次，但对机械工程设计人员创新能力的培养，还处于摸索阶段。因此，探索一套现实可行的学生机械创新设计能力培养方法，是形成工程创新能力的重要基础[1][2][3]。
根据我国普通高等学校机械类本科教育的现状和特点，总结出我国目前学生机械创新设计能力培养方法存在的不足，制定一套符合我国高等教育实际情况的学生机械创新设计能力培养方法，在普通机械类本科教育教学活动中具有非常重要的意义[4][5]。
1.学生机械创新设计能力方面的主要问题
1.1创新设计理论教学深度严重不足
目前，大学生的机械创新设计理论教学主要依靠课堂教学完成，由于机械创新能力的培养需要坚实而丰富的理论基础，因此，与机械创新设计理论相关课程的课堂教学活动就显得尤为重要。机械创新设计相关的课程主要包括：《机械创新设计》、《机械原理》、《机械设计》、《机械工程三维设计》等。这些课程目前的计划学时较少，因此，学生在课堂教学中只能学到最简单的基础知识，而深层次的理论知识却没有掌握，使得学生在进行机械创新设计实践活动时缺乏足够的理论支撑。
1.2创新设计实践教学平台和实践环境建设不足
学生进行机械创新设计活动的最终成果是创新设计作品，而这些作品的制作需要学生通过大量的设计、制造、装配、调试、修改活动才能完成。作品的制造、装配、调试需要相应的实验设备、加工设备、调试环境作为支撑，否则，无论多么完美的设计，都无法转化为实际的创新设计作品。
而目前国内普通高等本科院校机械类专业的创新类实验教学平台普遍不足，很多构思类机械创新实验无法开展。
1.3创新设计软件培养不足
学生的机械创新设计作品需要通过计算机三维设计软件完成设计、理论分析、强度校核、完善修改后，才进入实际生产制造阶段。在作品的整个设计、制造、调试、修改过程中，三维设计软件起到了关键作用，因此需要强化对学生的计算机三维设计方法培训，让学生能够熟练掌握现代计算机设计软件的使用，从而高水平地完成设计作品。
1.4缺乏企业工程实例教学过程
机械工程方面的创新能力培养，必须紧密结合企业实际的工程项目设计、制造、装配、试验等过程。如果没有相应的工程实例教学，学生就无法把所学到的理论知识和工程实际相结合，就不会对理论知识有更直观、深层次的理解。
1.5创新设计能力培养没有与毕业设计、就业相结合
培养学生机械创新设计能力的最终目标是使其在工作以后能够更好地完成相关的工程设计工作，只有把创新能力培养和毕业设计、学生就业相结合，才能最大限度地发挥学校教育的作用，使学生更快、更好地适应今后的工作环境。
2.创新能力培养经验的学习途径
2.1学习其他高校的主要经验
目前的大学生机械创新设计类比赛主要有全国大学生机械创新设计大赛、全国大学生3D设计大赛、全国大学生机器人大赛等，另外，还有与之对应的省级比赛。可以在参加各类比赛的过程中，通过交流沟通、学术论坛等活动，学习其他高校在培养学生机械创新设计能力方面的先进经验，从而完善我校的培养方法。
2.2通过参访国家重点实验室、国家工程中心等机构学习培养经验
在机械工程领域有很多国际知名的国家重点实验室、国家工程中心，通过对这些国家级科技创新机构进行学习访问，了解他们在培养人才机械创新设计能力方面的方法和手段，从而完善我校在这方面的培养方法。
2.3通过教师在职培训引进经验
教师攻读博士研究生、已有博士学位的教师进入博士后工作站、流动站学习深造，可以大大开阔我校教师的视野，提高教师的科研水平。同时，也可以引入国内外先进的科研方向和创新能力培养方法、体制，从而完善我院的学生创新设计能力培养方法。
2.4分析企业在机械创新设计能力方面的经验
可以通过走访周边知名企业调研其在培养员工创新设计能力方面的主要经验；通过学生就业洽谈等机会了解企业对学生创新设计能力的要求；通过毕业生回访了解已经毕业的学生对母校培养方法的意见。
2.5基于各种学生创新设计类大赛学习经验
在指导方法上把各种学生创新设计大赛和理论教学、实践教学相结合；学生培养过程中强调用理论指导工程设计实例，用工程设计实例牵引学生理论学习；在创新方法上强调灵活运用各类工程设计软件。
3.建立学生机械创新设计能力培养体系
3.1总体培养体系分析
可以从学校层面对学生机械创新设计进行制度建设，建立一整套符合本校实际情况的培养制度，主要包括：教师辅导、激励制度；学生组织、激励制度。
3.2教师辅导、激励制度的建立
学生获取知识主要来源是教师，教师在学生机械创新设计能力培养的各个环节中起到了非常重要的作用，只有教师对学生创新设计能力的培养实现制度化和规范化，才能稳定持续地实施学生的创新能力培养。教师辅导制度的建立，需要在培养方案制订、教师大纲修改、授课计划实施等方面入手。首先，只有培养方案中包含了与学生创新设计相关的内容，才能使教师有的放矢，带着目标进行辅导工作；其次，在教学大纲的修改方面，要做到与时俱进，及时更新相关领域的最新成果，从而为学生奠定最新的创新设计思维基础；最后，授课计划的实施也起到关键作用，教师只有灵活掌握授课计划的实施过程，才能根据学生的学习、创新、设计过程进行跟踪教学，从而实现因材施教。教师激励制度的建立，需要从经济奖励、科研奖励等方面入手，首先，要对教师辅导成果进行考评，根据考评对教师进行合理经济奖励，从而激发教师参与学生机械创新设计能力培养的动力；其次，可以对参与辅导学生的教师进行科研方面的奖励，给予一定的优惠政策。
3.3学生组织、激励制度的建立
学生是机械创新设计活动的主题，因此，学生在机械创新设计能力培养的各个环节中发挥主体作用，只有把学生创新设计活动及其相关规则实现制度化和规范化，才能稳定持续地实施学生创新能力的培养。学生组织制度的建立，需要从学生动员、学生启发、学生分组实现设计等方面入手。首先，在对学生进行创新设计能力培养之前，需要充分对学生进行思想动员，让学生了解机械创新设计的兴趣所在，从而自发地参与其中；其次，在学生产生兴趣后，需要通过创新方面的教学，对学生进行思维启发，从而激发学生的潜在创造力；最后，让学生自由组队，按照课题小组长负责制的原则，使学生能够通过团队协作的方法完成自己的创新设计作品。学生激励制度的建立，需要在经济奖励、荣誉奖励方面入手，首先，要对学生机械创新设计成果进行考评，根据考评对学生进行合理经济奖励，从而激发学生参与机械创新设计能力培养的动力；其次，可以对参与的学生进行荣誉方面的奖励，让学生感到从事机械创新设计活动的光荣性，给予一定的优惠政策。
4.创新能力培养“双结合”理念
把“双结合理念”，即创新理论与创新设计实例相结合；学生创新实践与创新工具、手段相结合作为理论知识和教学目标之间的“桥梁”，通过“双结合理念”把理论知识转化为实际创新能力，按照产生兴趣初步了解理解概念深入思考灵活运用的顺序建立培养方法，从而激发学生学习欲望。在此基础上建立起一套符合实际情况的学生机械创新能力培养体制。
5.结语
通过学生机械创新设计能力培养体系的建立，建立能够同时培养学生“创新意识”和“创新设计能力”的培养方法、相关制度，完善学生创新能力培养的相关制度，提高普通高等教育的学生机械创新设计能力培养水平。
参考文献：
[1]周海，王黛萍.应用型本科人才的机械创新设计能力培养探索[J].机械设计与制造，2010（10）：174-175.
[2]李俭，唐茂.以创新能力培养为导向的机械类专业实践课程改革研究[J].教育教学与研究，2012（11）：87-89.
[3]许忠美.现代机械设计方法研究[J].考试周刊，2011（67）：154-155.
[4]郭童军，陈功备.独立学院机械类专业教学改革探索[J].考试周刊，2012（91）：8-9.
关键词：城市轨道；车辆工程；课程设计
作者简介：师蔚（1981-），女，新疆伊宁人，上海工程技术大学城市轨道交通学院，讲师；郑树彬（1979-），男，广东揭阳人，上海工程技术大学城市轨道交通学院，副教授。（上海 201620）
基金项目：本文系2012年上海高校本科重点教学改革项目（批准号：沪教委高〔2012〕49号）、上海工程技术大学城市轨道交通车辆工程“卓越工程师”培养平台建设项目（项目编号：11XK10）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）19-0117-02
作为教育部首批“卓越工程师”教育培养计划试点专业，上海工程技术大学城市轨道车辆工程专业培养方案重视知识、能力与工程实践的融合，理论联系实际，着力提高学生的工程意识、工程素质和工程实践能力。[1]城市轨道学院车辆工程系教师不断探索，总结该专业在培养过程中的经验，并对本专业的发展方向、培养过程中出现的问题不断研究、改进，从而完善和优化了本专业的课程体系。其中，重要的改进部分为在新的培养计划中添加了系列综合课程设计，注重课程设计选题的综合应用性、工程实践性及多样性，旨在着力培养城市轨道交通车辆工程专业学生在城市轨道车辆方面的综合设计、工程实际应用能力及创新能力。并通过前期研究及一系列规划及筹备，达到了开设条件，取得了一定的成果。
一、系列综合课程设计设置依据
城市轨道车辆工程专业课程体系设置原则主要是紧贴本专业“卓越工程师”培养目标，在系列综合课程设计中着重考虑了其在工程素质和能力培养需求方面的作用，并与课程体系中其他课程保持良好的相互衔接，进一步提升理论及实践教学效果。
1.城市轨道车辆工程专业培养需求
上海工程技术大学城市轨道交通车辆工程专业的培养目标为：以城市轨道交通车辆工程为背景，培养具有城市轨道交通车辆工程基础知识与应用能力，能面向工程实际，从事城市轨道交通车辆运行保障及维护、故障诊断及维修并可延伸至整个轨道交通领域等方面工作的高级工程技术人才。[2]在培养目标中，本专业注重与工程实际的结合，因此设置具有工程实践特点的系列综合课程设计正是满足本专业培养目标的需要。
2.衔接专业课程群需求
城市轨道车辆工程专业课程群设置主要包括学科基础课程群、专业课程群及集中实践环节课程群三大部分。其中学科基础课程群主要包括机械、电力电子、测试控制等相关课程。通过对该部分课程的学习，使学生掌握扎实的机械、电力电子及测试控制方面的基本知识，具备独立分析课程相关内容的能力，为后续专业课的学习打下良好的理论和技能基础，为从事专业技术工作做好基本培养和锻炼。
专业课程群则包括城市轨道车辆结构与原理、城市轨道车辆电力牵引与控制、城市轨道故障诊断技术等专业课程。该部分的课程则使学生系统掌握城市轨道交通车辆结构、控制、检测、维护保障等方面的知识。通过这些课程的学习，使学生掌握城市轨道交通车辆机械结构、电力牵引、电气设备等相关城市轨道车辆的组成和原理，以及其故障诊断、检修方法及手段。
专业课程中的集中实践环节课程群则包括企业实践环节和系列综合课程设计环节。该部分课程中的企业实践环节的主要目的是提高学生工程实践能力，使理论联系实际，增强理论教学效果。而系列综合课程设计环节则是学科基础课程群、专业课程群及企业实践环节的综合应用，通过在设计应用过程中使用各课程群中的知识点，不仅弥补了专业基础课程抽象不易理解，理论教学效果不理想的不足，又解决了专业课程涉及知识领域广、实践性强、不易掌握的问题。并且让学生将学校的“所学”与企业实践的“所见”充分结合，使知识体系得以融会。系列综合课程设计正是起到了衔接及促进各专业课程群效果的作用。
二、内容设置
城市轨道车辆工程专业系列综合课程设计包括：城市轨道交通车辆结构与原理课程设计、检测与传感技术课程设计、城市轨道交通车辆电气设备课程设计。在内容设置方面传统课程设计仅隶属于某一门课程，并不注重课程体系其他课程的内容衔接，难以达到训练学生较全面知识体系的目的，而改革后则避免了这一缺点。在系列综合课程设计中主要体现以下特点：
1.综合应用性
首先在设计选题时，教师考虑其综合应用性，将分散的多门课程串联起来并系统化，使学生得到综合性的应用训练。具体做法是各综合课程设计教师首先开设多个选题，供学生选择，并考虑其具体特点，即在城市轨道交通车辆结构与原理课程设计中，将机械原理、机械设计、工程力学、城市轨道交通车辆结构与原理等课程联系起来；检测与传感技术课程设计将检测与传感技术、城市轨道车辆故障诊断技术等课程联系起来；而城市轨道交通车辆电气设备课程设计则将电子技术、电力电子技术、电力牵引、控制理论等课程联系起来，在综合课程设计的任务书中就体现出各选题的综合应用性。
2.工程实践性
在考虑选题时，所有的选题都应与城市轨道车辆工程应用有关，使学生具有实际应用的前提，有利于提高课程设计的兴趣，调动学生的积极性，有利于发挥学生的主观能动性和创造性，也增强了学生在实践中发现问题、解决问题的能力，做到理论与实践相结合。
3.多样性
即选题多样性。选题有的来自于企业的需求，即需要解决的问题，做创新性的开发；有的来自于国内外文献资料，学生进行实践重新设计，实际复现；有的课题来自于教师科研课题中成熟的研究成果转化，指导学生进行前瞻性的设计。总之，学生可以根据自己自身的特点及能力，选择适合自己的设计选题，达到提高综合能力的目标。
4.开放性
在系列课程设计中，借鉴开放式课程设计模式，以综合课程设计选题为主线，在管理上首先实施开放性管理，指导教师以阶段成果作为考核设计进程标准，给学生开放的课程设计空间，使他们有更多自学和研究的机会。同时配有开放的教学实验室为基地，满足学生开放式实践机会。[3，4]
三、组织实施
根据上述系列综合课程设计设置的内容及特点，需要指导教师具有较强的城市轨道车辆综合应用能力及工程实践经验，因此在组织实施该教学内容时主要通过本专业专职教师的培养、企业导师的参与，同时积极构建课程设计平台，并针对系列课程设计在院内立项研究，从硬件、软件上得以为系列课程设计的实施提供有利的保障。
1.系列课程设计教师培养
在系列课程设计的指导教师配备上使用双导师制，即同时配备学校专职教师与企业导师共同指导系列课程设计。由于有企业导师的介入，使系列课程设计的选题可以更加实用，设计过程更加接近工程实际。而学校专职教师则可以在课程设计中把握学生对新技术的应用，引导创新设计思路，并管控课程设计过程，使系列综合课程设计在实施过程中满足学校培养体系的要求及规范。
在学校专职教师培养过程中，注重企业挂职锻炼环节，使挂职锻炼成为专业课程教师的必修环节。通过企业的挂职锻炼，让教师充分了解本专业领域的工程实践相关知识，促进教师提高解决实际问题和进行实践教学的能力。并促使教师不断学习，不断更新知识和工程实践经验，使教学内容与本专业需求保持紧密的联系。对于企业兼职导师，则需要他们具有硕士以上学历，在企业有丰富的现场及实践经验，弥补专职教师在培养学生过程中出现知识、技能和视野以及对新技术应用方面的不足。
2.系列课程设计平台搭建
为保证系列课程设计的正常进行，除了在指导教师配备及培养方面进行努力外，还进行了系列课程设计的硬件平台的搭建。主要包括设置系列综合课程设计用教室，提供基本计算机，仿真设计软件，实验平台。同时还充分利用实验室等其他平台，具体如下：
（1）充分利用专业实验室。在系列课程设计场所的选用中，通过开放性管理，充分利用城市轨道交通学院已有的实验室，如城市轨道交通列车结构实验室、城市轨道车辆自动驾驶实验室、城市轨道车辆检测实验室等场所及相应实验平成部分实验，使专业实验室得到充分利用。
（2）利用科研平台。当学生的课程设计选题为教师科研成果转化的题目时，学生则可利用专业教师的科研平台进行设计、实验等相关内容。
（3）利用学生创新工作平台。通过学院已经搭建的大学城创新工作室及相关设备，部分学生选题接近时，可以进入这些工作室进行相应的课程设计工作。
3.系列课程设计立项研究
在系列综合课程设计的总体设计方案落实的基础上，为了进一步对各综合课程设计进行细化，如选题论证、设计步骤规范、设计工作量的核算、设计指导书的编制等工作，通过院内立项研究，做到选题必须具有工程实践性，设计内容必须具有先进性。对选题进行学生试做，充分验证其课程设计的工作量是否合理，难度是否适中。通过试做学生反馈进行调整，为正式执行教学计划打下基础。
四、结论
在城市轨道车辆专业课程体系中，增加系列综合课程设计是卓越工程师培养目标的需求，同时也是衔接课程体系各课程的重要内容。通过对指导教师的培养、企业导师的介入，并搭建了系列课程设计平台，在软件及硬件上进行建设，并通过立项研究选题，把握其综合性、工程应用性、多样性等特点，取得了一定成果。
参考文献：
[1]柴晓冬，方宇，郑树彬，师蔚.城市轨道交通特色专业群卓越工程师人才培养模式研究[J].中国科教创新导刊，2012，（5）：75-76
[2]师蔚，郑述彬，方宇.城市轨道电力牵引系列教学环节建设的探讨[J].中国电力教育，2012，（20）：80-81.
关键词: 机械工程类毕业设计教学改革
毕业设计是高校实现教学目标、造就合格人才、培养学生综合运用所学知识进行科学研究与工程设计综合训练、培养创新思维与工程实践能力的重要环节,是本科生在校期间的最后一个综合性的实践教学环节,是人才培养过程中一个重要阶段,是毕业前对所学知识和自身素质的全面检验,也是对高等学校的培养目标和教学质量的评价。对于机械工程类学生来说,毕业设计是巩固、联系、充实、深化、扩大所学的基础理论及专业知识,提高面向工程实际提出问题、分析问题、解决问题的能力,培养综合运用所学专业知识解决机械工程领域问题的实践能力的重要手段,因此学生要初步掌握专业设计工作的流程和方法,熟练运用计算机等工具提高工作效率及质量,培养认真踏实、刻苦钻研的科研态度及团队协作和创新意识。因此,毕业设计是对学生基础知识、专业知识和独立工作能力与创新能力的综合检验,其质量直接反映高校教学质量的总体水平。加强毕业设计环节的管理,确保毕业设计的质量,对培养学生的基本素质和工程能力非常重要。下面笔者结合机械工程类的毕业设计现状,分析主要影响因素,提出一些质量控制的措施。
1.毕业设计中存在的问题
1.1基础知识和综合设计能力的缺陷。
毕业设计是一个复杂而艰巨的系统工程,是对学生进行一次工程师基本技能综合训练的过程,学生需要投入大量的人力、财力和物力,包括:对技术经济合理性的分析能力,对毕业设计的理解能力,查阅、分析各种文献资料的能力,掌握使用工程技术规范、手册、图表、专业外语等技术资料的查阅能力,计算和设计能力,数据处理能力,计算机应用能力,绘图和设计说明书的撰写等方面的能力。机械工程类本科毕业设计涉及机械制图、金属工艺学、互换性原理与测量技术、工程力学、机械基础等基础理论课程和不同设计方向所应用的专业知识。学生在毕业设计之前所学的课本没有教会他们怎么进行完整设计,怎样把书本知识与工程实际紧密结合,怎样把理论和实践有机地结合起来,进行创造性思维,而毕业设计则给了学生这个连接书本与实践的机会。部分学生忽视这些基础知识的环节和步骤,在无充分思想、理论、资料和必要的条件准备情况下,仓促上阵,加上基本功不扎实,设计过程就显得很慌乱,自然就难以完成高质量的毕业设计[1]。
1.2对就业和毕业设计的矛盾心态。
学生在校的最后一学期是毕业设计的阶段,也是毕业生择业的关键时期,由于高校扩招、经济发展等因素,就业岗位总量不足,学生具有较大的就业压力,二者的重合很大程度上冲击了学生毕业设计的时间和精力。就业与毕业设计在学生心目中的比重发生了较大的变化,已落实工作岗位的部分学生认为工作单位已定,从事的工作岗位和毕业设计课题的关联程度不大,搞毕业设计已不重要;毕业设计期间是考研落选学生和尚未落实工作单位学生积极落实就业时期,这无形中增加了学生的就业压力,为了能在有限的时间内找到工作,他们无心毕业设计,将毕业设计放在从属地位。
1.3对毕业设计的认识误差。
毕业设计是研究性学习和工程训练,是解决工程技术问题的具体实践,是锻炼学生运用所学知识解决实际问题、提高综合素质的重要环节。部分学生对毕业设计的目的理解存在偏差,认为经过几年的学习已经系统地掌握了本学科的基本知识结构,毕业设计只不过是一种形式,加之用人单位在选聘毕业生时很少对毕业设计质量提出要求,毕业设计对个人未来发展影响因素较小。甚至有少数学生抱着侥幸心理,认为抄袭毕业设计也能过关,无形之中降低了对毕业设计的要求。
1.4指导老师选题、投入与毕业设计要求存在距离。
指导老师从拟定毕业设计题目、方案到设计的全部完成,其自身水平及精力投入程度直接影响毕业设计质量。目前许多高校的教师已经承担了大量繁重的教学任务,授课之余还要进行教研、科研、社会工作、自我充实,精力有限,这部分教师对毕业设计指导明显感到心有余而力不足,用于指导、答疑毕业设计的时间自然不足。课题选择具有局限性,常规题目偏多,毕业设计内容和就业单位的实际生产技术状况脱钩,没有起到培养学生基本技能和综合能力的作用,此外也存在毕业设计选题过难、过深、过宽,学生难以完成、难以调动积极性的问题。毕业设计的组织管理有漏洞,表现在各级教学管理部门重视程度不一,缺少严格的管理办法,指导老师的要求不一致,因而有的毕业设计成果形式存在较大差异等现象[2]。
1.5开题工作的误区。
学生参与毕业设计的第一个环节是开题,是学生第一次完全独立地查阅相关资料、确定设计的主要内容、拟解决的问题、课题总体方案、国内外发展现状、解决方案、预期效果、进度安排等。这是一个非常重要的环节,开题工作的质量将直接影响接下来的整个毕业设计。“万事开头难”,很多学生不知从何下手,有些学生在拿到设计任务书后,没有做好充分的准备,没搞清具体要求就匆忙下笔;有些学生没有认识到开题的重要性而敷衍了事,结果交到教师手里的开题报告只是将一些原理、算法拼凑在一起,对拟设计的主要内容、解决的问题、解决方案、预期效果、进度安排等没有深入研究,没有比较和方案选定,没有计划和统一安排,给指导老师的感觉好像是在写理论总结而不是在做设计;还有部分学生上网查了些图片、内容,再加上一些说明,整体没有逻辑、含糊不清、抓不住要点、没有实质内容。
1.6学生的创新意识及创新能力薄弱,缺乏工程意识。
机械工程类毕业设计涉及机械、控制、电子及计算机等多方面知识归纳、总结和综合运用,是一次综合运用多学科知识的实践过程。但在师生互动选择课题时,存在学生的创新意识表现得不够强烈的问题。大部分学生更愿意选择自己熟悉方向的课题,而对于一些涉及新知识领域的课题产生恐惧心理,对自己的能力表示怀疑。学生是毕业设计的主体,指导老师只起辅导作用,在设计中难免会面临新的知识或问题,有的学生考虑的不是如何利用现有资源分析和解决问题,而是所有问题均请教指导老师;有些学生遇到一些困难,就希望教师能把现成的资料拿来参考,缺乏独立思考、分析与解决问题的能力,对教师有很强的依赖性,只会被动地按照教师设计的模式和思路工作,使得毕业设计缺乏创新性,这就需要学生具备不断学习和创新的能力;有些学生拿到设计题目不是按照机械设计的程序踏踏实实、一步一个脚印地查阅资料,研究设计结构方案,而是开始不知如何下手,进入角色后恨不得一个月就把课题做完;有些学生在整个毕业设计结束后都没有查过《机械设计手册》,零部件的选取只凭自己想当然;有些学生在答辩前工程图上还有旧国标,这种现象使得学生到了工作单位很难迅速适应,达不到锻炼的目的,达不到预期效果。
2.毕业设计教学改革探索
2.1根据培养目标,实行科学化选题。
选题质量关系到毕业设计的质量,影响到学生学习的积极性与主动性,而毕业设计题目的方向、内容、工作量安排等适宜是提高学生技术能力培训的重要因素。在选题工作中,师生应结合培养目标,题目的选择、分配及审核等方面达到相关要求:须符合培养目标和教学要求,使学生能综合运用所学知识,得到比较全面的锻炼;根据专业需要,尽可能地选择与生产、技术改造或科研任务相结合的题目,题目应难易适度,工作量适中,有一定的水平,又要使学生在规定期限内经过努力能够按时完成;选题需要具有一定的先进性、新颖性,逐年更新课题;创造条件,引导学生积极参与选题,互动选择设计课题,学生对自己所做的题目内容是否感兴趣,直接关系到毕业设计工作是否投入和学习效果的好坏,因此,要增加学生的学习主体意识,促进学生个性发展;严格执行选题申报、审批制度,题目审核工作是保证选题质量的关键环节,在组织选题工作中,需要充分发挥二级学院、专业系的课题审核职能,严格执行选题的逐级申报和审批程序,确保毕业设计课题质量[3]。
2.2正确认识毕业设计的地位。
当今西方发达国家大部分机构在接收新毕业的大学生时均要安排他们接受相应的专业技能训练,而我国目前用人单位则与之不同,要求到工作岗位后经过短期见习便让其独立承担相关技术工作,不进行系统的工程培训,这使得刚毕业的大学生往往难以胜任工作。机械工程类本科生的培养目标规定,学生在校期间便要获得工程师的基本训练,在毕业设计之前的大部分时间用于理论知识学习,而且是以单一学科的课堂教学形式,考试侧重于考查学生掌握知识的理解力、记忆力,毕业设计不同于单一学科考试,毕业设计侧重考查学生解决实际技术问题能力、创造性思维能力、自学能力、应变能力和进取精神等,内容一般是书本上难以找到的,需要学生探索,从而找出解决问题的方法、措施,使得学生不再是课堂的“观众”,而是“主演”。学生只有在系统地获得并积累必要的知识后,才能具备较好的思维能力与创造能力,然而无论多好的课堂教学也难以替代学生的实践活动。我们培养的学生是能够运用所学的知识解决实际工程技术问题的科技人才,因此,必须通过毕业设计的严格训练,使学生在毕业设计实践中能全面地运用所学知识,加深理解,融会贯通,培养他们分析问题、解决问题的能力。毕业设计这一综合训练环节是学生从学校走向工作岗位必不可少的一个教学环节。因此,学生将整个毕业设计保质保量地完成之后,他们的技术技能将会产生一次质的飞跃[4]。
2.3加大毕业设计的指导力度、指导深度。
在毕业设计期间,教师和学生都有很大的空间。要使学生全身心地投入毕业设计,教师在指导过程中必须具备高度的责任感,加大毕业设计的指导力度。“二十一世纪是创造教育的世纪”,创新型人才的培养呼唤创新教育。在大学阶段,教师是学生走向社会、走上工作岗位的第一门户,要严格把关。教师应该对毕业设计进行及时检查、严格管理,要求学生树立严肃、严密、严谨的科学作风,教会学生合理使用《机械设计手册》等相关参考资料,使学生学会上网查阅各种信息,了解最新的科技动态。对同一设计要求,提倡学生采用不同的方案和工具。
2.4创新意识和创新能力的培养。
2.4.1毕业设计培养学生创新意识和能力,从毕业实习开始。
按时发放设计任务书,使学生对毕业设计的题目类型有一定的了解,对设计课题经过分析后明确:在实习期间需要收集的资料、文献,看什么图样,带着问题有针对性地实习,通过其独立思考培养学生的独立工作能力。在实习中可以请工矿企业单位的工程技术人员介绍一些产品的设计、生产流程、发展状况,教师还可以通过网络了解本专业的发展动态和前沿科学技术,讲授设计应注意的问题,进而拓宽学生的设计思路。条件许可的高校可以让学生参观本专业的新设备、新材料、新工艺,拓宽学生的知识面。实习结束后要求学生写出实结,通过对问题的分析、整理、归纳,培养学生分析、归纳事物的能力,最后评定毕业实习成绩。
2.4.2鼓励学生打破常规思考,唤醒学生创新意识。
在设计过程中需要注重调动学生的主观能动性。设计之初指导教师需要适当引导学生的设计思路,不能因循守旧,用以前的设计范例或指明几种设计方案让学生选择,这将限制学生的独立思考和创新精神,应鼓励学生广开思路考虑设计方案,而对学生打破常规的思路则要予以鼓励,可帮助学生分析新思路的优缺点,充分调动学生设计的积极性,使设计充满生机。
2.4.3鼓励学生独立思考,培养独立设计和工作能力。
指导老师要做好引导,放手让学生去独立思考。教师在辅导答疑时并非要有问必答,而要让学生自己查阅有关书籍、设计资料去寻找答案。对学生难以解决的难点,教师可以帮助分析,与学生共同探讨解决方法,有意识地培养学生的动手能力和自学能力,减少学生的依赖性,促进学生思考,增强学生的独立工作能力。在设计中应强调学生对工程技术标准、设计规范、设计手册、标准图集等的熟练使用。此外,学生需要了解与本专业密切相关的其它专业的设计规范、技术标准、设计手册,以提高毕业后对工作的适应能力。
2.4.4因材施教,提高整体设计能力。
在设计中应充分挖掘它的实践指导意义。学生在学习能力上存在着差异,需要抓好两头:对能力较强者,设计进度较快,给予特殊培养,在完成任务后,尚有时间和余力去做与其设计任务相关的小专题,指导老师可根据不同情况布置新任务,让他们对某些专题进行较深入的研究;对能力较弱者,教师需要付出更多的精力,不能对他们降低标准,而要通过多辅导、多督促等外因条件使其达到合格标准。当他们有微小进步或新的想法时,指导老师应给予热情肯定或鼓励,增强他们的自信和独立完成设计任务的勇气,尽可能地调动他们的积极性。
2.4.5激发学习兴趣,培养综合运用知识的能力。
在设计过程中学生可能需要用到多门学科知识,指导老师可让学生自己想办法,根据自己已掌握的知识,经过分析、合成、加工获取自己所需的知识,寻找解决问题的途径和方法。设计中可以加大计算机应用的比例,除进行设计计算外,在设计草图的基础上可以要求学生使用计算机绘图,但设计图样中必须有采用传统手工绘制的图样,训练手工绘图的技能。上述手段可使学生综合运用知识的能力得到增强。
2.5加强目标管理,建立规范的质量监控机制。
毕业设计期间也是学生急于落实工作单位、奔波于人才市场的时候,因此,毕业设计与就业二者往往会发生冲突,尤其是在即将完成学业前期,接触社会、参与社会的渴望与行为日渐增加,外界环境对学生的毕业设计具有很大的冲击。同时因毕业设计本身教学方式灵活,学生在学习地点和时间上有较大的自由度,自主性很强,这会使得一些自我约束力差的学生浪费时间,给毕业设计的指导工作带来一定的困难,影响指导质量。在毕业设计的教学管理中,我校逐渐建立并完善了三种管理机制保证毕业设计指导质量。
2.5.1校级教学管理与监控机制。
由校职能部门制定毕业设计教学质量检查指标,组成毕业设计教学质量检查组,按教学进度组织教学检查工作。一般是在毕业设计中期和后期进行两次教学检查,加强对毕业设计的宏观管理与监控。同时建立毕业设计的评估与激励机制,进行毕业设计的教学质量评估、优秀毕业设计评阅等相关工作。通过评选出一批优秀指导教师、专业教研室和优秀毕业设计等,达到鼓励先进、树立榜样、加强交流与提高设计质量的目的。
2.5.2以学校督导组为主体的监控机制。
学校督导组从毕业设计工作开始,每周安排一定时间深入到各二级学院实验室、机房、设计教室等毕业设计教学现场,对毕业设计教学的全过程进行监督、检查,并及时向学校和二级学院反馈相关检查信息。
2.5.3以二级学院、专业系为主的质量管理和监控机制。
各二级学院、专业系直接工作在指导第一线,是保证毕业设计教学质量的关键,通过建立二级学院、专业系对毕业设计的定期检查制度,并逐渐形成规范化,有效地强化教学一线的管理工作,严肃教学气氛,确保各教学环节保质保量地完成任务[5]。
2.6根据质量要求,建立成绩评价体系。
机械工程类毕业设计成果性材料质量主要分为绘图质量和文档质量。绘图质量指设计类课题要求每个学生应完成的绘图总量,图面表达符合相关技术标准;文档质量指设计说明书、实习报告、开题报告、文献资料等文档的质量,设计说明书字数不少于1万字,要求层次分明,结构严谨,内容正确,重点突出;为了检验和提高学生的外语水平,在设计过程中学生必须阅读并翻译4000字以上的外文参考文献,且说明书须有中英文摘要、关键词等。
在实际教学中,为了及时发现并纠正学生成果性材料存在的问题,我院采用预答辩方式,在正式答辩前两周举行,要求学生准备设计的图样、说明书、中英文翻译、相关附件。在预答辩过程中,学生只作简短的设计介绍,预答辩小组主要检查学生成果性材料,指出需要修改的地方,填写整改通知单,学生根据整改通知单,逐一整改,对于整改后仍然存在较重问题的学生,让其缓答辩,较好地控制学生的毕业设计质量。
毕业设计的成绩评价体系的建立,对提高毕业设计的质量具有很大作用。评阅、答辩及成绩评定是对学生毕业设计的综合评价,须做到公开、公平和公正。指导老师在设计图样上审核签字,根据学生工作态度、查阅文献和综合运用能力、独立思考和解决问题的能力及计算机操作能力予以评定,给出评语和成绩(占30%);然后由专业系安排教师交叉评阅,评阅教师可在全校范围内聘请,也可在社会上聘请相关专家和工程技术人员担任,根据学生毕业设计的正确性、方案的可行性、论证的严密性和创造性、分析解决问题能力、设计图纸质量、文字表达能力等评定成绩(占30%);答辩成绩由答辩委员会根据学生的语言组织能力、表达能力、应变能力及其对相关基础知识的掌握情况评定成绩(占40%)。成绩评定由平时成绩、评阅成绩和答辩成绩三部分组成,再汇总成绩,评选优秀毕业设计,对毕业设计成绩非常差、未达到设计要求的学生,坚决要求整改或重做,以保证毕业设计的整体质量,同时这对下一届学生也是重要的警示。
3.结语
毕业设计是一种学习、实践、探索和创新相结合的综合教学,是高校培养人才的重要教育教学环节,本科生毕业设计中所存在的问题不容忽视。针对目前高等教育的形式和机械工程类专业社会需求的状况,毕业设计的改革应紧紧围绕培养学生的创新能力及综合素质来进行,协调好企业、高校、教师、学生各个环节之间的关系。参与毕业设计的学生应高度重视毕业设计,并以积极主动、科学认真、严谨踏实的态度投入到毕业设计中,这样才能有效保证毕业设计的质量,从而促进自身能力的提高,同时也可以推动高校教学质量水平的提升。
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[3]程宪春.机械类毕业设计环节的教学改革与实践的研究.长春大学学报,2005,(2):106-107.
关键词：机械产品；方案设计方法；发展趋势
引言
科学技术的飞速发展，产品功能要求的日益增多，复杂性增加，寿命期缩短，更新换代速度加快。然而，产品的设计，尤其是机械产品方案的设计手段，则显得力不从心，跟不上时展的需要。目前，计算机辅助产品的设计绘图、设计计算、加工制造、生产规划已得到了比较广泛和深入的研究，并初见成效，而产品开发初期方案的计算机辅助设计却远远不能满足设计的需要。为此，作者在阅读了大量文献的基础上，概括总结了国内外设计学者进行方案设计时采用的方法，并讨论了各种方法之间的有机联系和机械产品方案设计计算机实现的发展趋势。
根据目前国内外设计学者进行机械产品方案设计所用方法的主要特征，可以将方案的现代设计方法概括为下述四大类型。
1、系统化设计方法
系统化设计方法的主要特点是：将设计看成由若干个设计要素组成的一个系统，每个设计要素具有独立性，各个要素间存在着有机的联系，并具有层次性，所有的设计要素结合后，即可实现设计系统所需完成的任务。
系统化设计思想于70年代由德国学者Pahl和Beitz教授提出，他们以系统理论为基础，制订了设计的一般模式，倡导设计工作应具备条理性。德国工程师协会在这一设计思想的基础上，制订出标准VDI2221“技术系统和产品的开发设计方法。
制定的机械产品方案设计进程模式，基本上沿用了德国标准VDI2221的设计方式。除此之外，我国许多设计学者在进行产品方案设计时还借鉴和引用了其他发达国家的系统化设计思想，其中具有代表性的是：
(1)将用户需求作为产品功能特征构思、结构设计和零件设计、工艺规划、作业控制等的基础，从产品开发的宏观过程出发，利用质量功能布置方法，系统地将用户需求信息合理而有效地转换为产品开发各阶段的技术目标和作业控制规程的方法。
(2)将产品看作有机体层次上的生命系统，并借助于生命系统理论，把产品的设计过程划分成功能需求层次、实现功能要求的概念层次和产品的具体设计层次。同时采用了生命系统图符抽象地表达产品的功能要求，形成产品功能系统结构。
(3)将机械设计中系统科学的应用归纳为两个基本问题：一是把要设计的产品作为一个系统处理，最佳地确定其组成部分(单元)及其相互关系；二是将产品设计过程看成一个系统，根据设计目标，正确、合理地确定设计中各个方面的工作和各个不同的设计阶段。
由于每个设计者研究问题的角度以及考虑问题的侧重点不同，进行方案设计时采用的具体研究方法亦存在差异。下面介绍一些具有代表性的系统化设计方法。
1.1设计元素法
用五个设计元素(功能、效应、效应载体、形状元素和表面参数)描述“产品解”，认为一个产品的五个设计元素值确定之后，产品的所有特征和特征值即已确定。我国亦有设计学者采用了类似方法描述产品的原理解。
1.2图形建模法
研制的“设计分析和引导系统”KALEIT，用层次清楚的图形描述出产品的功能结构及其相关的抽象信息，实现了系统结构、功能关系的图形化建模，以及功能层之间的联接。
将设计划分成辅助方法和信息交换两个方面，利用Nijssen信息分析方法可以采用图形符号、具有内容丰富的语义模型结构、可以描述集成条件、可以划分约束类型、可以实现关系间的任意结合等特点，将设计方法解与信息技术进行集成，实现了设计过程中不同抽象层间信息关系的图形化建模。
文献［11］将语义设计网作为设计工具，在其开发的活性语义设计网ASK中，采用结点和线条组成的网络描述设计，结点表示元件化的单元(如设计任务、功能、构件或加工设备等)，线条用以调整和定义结点间不同的语义关系，由此为设计过程中的所有活动和结果预先建立模型，使早期设计要求的定义到每一个结构的具体描述均可由关系间的定义表达，实现了计算机辅助设计过程由抽象到具体的飞跃。
1.3“构思”—“设计”法
将产品的方案设计分成“构思”和“设计”两个阶段。“构思”阶段的任务是寻求、选择和组合满足设计任务要求的原理解。“设计”阶段的工作则是具体实现构思阶段的原理解。
将方案的“构思”具体描述为：根据合适的功能结构，寻求满足设计任务要求的原理解。即功能结构中的分功能由“结构元素”实现，并将“结构元素”间的物理联接定义为“功能载体”，“功能载体”和“结构元素”间的相互作用又形成了功能示意图(机械运动简图)。方案的“设计”是根据功能示意图，先定性地描述所有的“功能载体”和“结构元素”，再定量地描述所有“结构元素”和联接件(“功能载体”)的形状及位置，得到结构示意图。Roper，H.利用图论理论，借助于由他定义的“总设计单元(GE)”、“结构元素(KE)”、“功能结构元素(FKE)”、“联接结构元素(VKE)”、“结构零件(KT)”、“结构元素零件(KET)”等概念，以及描述结构元素尺寸、位置和传动参数间相互关系的若干种简图，把设计专家凭直觉设计的方法做了形式化的描述，形成了有效地应用现有知识的方法，并将其应用于“构思”和“设计”阶段。
从设计方法学的观点出发，将明确了设计任务后的设计工作分为三步：1)获取功能和功能结构(简称为“功能”)；2)寻找效应(简称为“效应”)；3)寻找结构(简称为“构形规则”)。并用下述四种策略描述机械产品构思阶段的工作流程：策略1：分别考虑“功能”、“效应”和“构形规则”。因此，可以在各个工作步骤中分别创建变型方案，由此产生广泛的原理解谱。策略2：“效应”与“构形规则”(包括设计者创建的规则)关联，单独考虑功能(通常与设计任务相关)。此时，辨别典型的构形规则及其所属效应需要有丰富的经验，产生的方案谱远远少于策略1的方案谱。策略3：“功能”、“效应”、“构形规则”三者密切相关。适用于功能、效应和构形规则间没有选择余地、具有特殊要求的领域，如超小型机械、特大型机械、价值高的功能零件，以及有特殊功能要求的零部件等等。策略4：针对设计要求进行结构化求解。该策略从已有的零件出发，通过零件间不同的排序和连接，获得预期功能。
1.4矩阵设计法
在方案设计过程中采用“要求—功能”逻辑树(“与或”树)描述要求、功能之间的相互关系，得到满足要求的功能设计解集，形成不同的设计方案。再根据“要求—功能”逻辑树建立“要求—功能”关联矩阵，以描述满足要求所需功能之间的复杂关系，表示出要求与功能间一一对应的关系。
Kotaetal将矩阵作为机械系统方案设计的基础，把机械系统的设计空间分解为功能子空间，每个子空间只表示方案设计的一个模块，在抽象阶段的高层，每个设计模块用运动转换矩阵和一个可进行操作的约束矢量表示；在抽象阶段的低层，每个设计模块被表示为参数矩阵和一个运动方程。
1.5键合图法
将组成系统元件的功能分成产生能量、消耗能量、转变能量形式、传递能量等各种类型，并借用键合图表达元件的功能解，希望将基于功能的模型与键合图结合，实现功能结构的自动生成和功能结构与键合图之间的自动转换，寻求由键合图产生多个设计方案的方法。
2、结构模块化设计方法
从规划产品的角度提出：定义设计任务时以功能化的产品结构为基础，引用已有的产品解(如通用零件部件等)描述设计任务，即分解任务时就考虑每个分任务是否
存在对应的产品解，这样，能够在产品规划阶段就消除设计任务中可能存在的矛盾，早期预测生产能力、费用，以及开发设计过程中计划的可调整性，由此提高设计效率和设计的可靠性，同时也降低新产品的成本。Feldmann将描述设计任务的功能化产品结构分为四层，(1)产品(2)功能组成(3)主要功能组件(4)功能元件。并采用面向应用的结构化特征目录，对功能元件进行更为具体的定性和定量描述。同时研制出适合于产品开发早期和设计初期使用的工具软件STRAT。
认为专用机械中多数功能可以采用已有的产品解，而具有新型解的专用功能只是少数，因此，在专用机械设计中采用功能化的产品结构，对于评价专用机械的设计、制造风险十分有利。
提倡在产品功能分析的基础上，将产品分解成具有某种功能的一个或几个模块化的基本结构，通过选择和组合这些模块化基本结构组建成不同的产品。这些基本结构可以是零件、部件，甚至是一个系统。理想的模块化基本结构应该具有标准化的接口(联接和配合部)，并且是系列化、通用化、集成化、层次化、灵便化、经济化，具有互换性、相容性和相关性。我国结合软件构件技术和CAD技术，将变形设计与组合设计相结合，根据分级模块化原理，将加工中心机床由大到小分为产品级、部件级、组件级和元件级，并利用专家知识和CAD技术将它们组合成不同品种、不同规格的功能模块，再由这些功能模块组合成不同的加工中心总体方案。
以设计为目录作为选择变异机械结构的工具，提出将设计的解元素进行完整的、结构化的编排，形成解集设计目录。并在解集设计目录中列出评论每一个解的附加信息，非常有利于设计工程师选择解元素。
根据机械零部件的联接特征，将其归纳成四种类型：1)元件间直接定位，并具有自调整性的部件；2)结构上具有共性的组合件；3)具有嵌套式结构及嵌套式元件的联接；4)具有模块化结构和模块化元件的联接。并采用准符号表示典型元件和元件间的连接规则，由此实现元件间联接的算法化和概念的可视化。
在进行机械系统的方案设计中，用“功能建立”模块对功能进行分解，并规定功能分解的最佳“粒化”程度是功能与机构型式的一一对应。“结构建立”模块则作为功能解的选择对象以便于实现映射算法。
3、基于产品特征知识的设计方法
基于产品特征知识设计方法的主要特点是：用计算机能够识别的语言描述产品的特征及其设计领域专家的知识和经验，建立相应的知识库及推理机，再利用已存储的领域知识和建立的推理机制实现计算机辅助产品的方案设计。
机械系统的方案设计主要是依据产品所具有的特征，以及设计领域专家的知识和经验进行推量和决策，完成机构的型、数综合。欲实现这一阶段的计算机辅助设计，必须研究知识的自动获取、表达、集成、协调、管理和使用。为此，国内外设计学者针对机械系统方案设计知识的自动化处理做了大量的研究工作，采用的方法可归纳为下述几种。
3.1编码法
根据“运动转换”功能(简称功能元)将机构进行分类，并利用代码描述功能元和机构类别，由此建立起“机构系统方案设计专家系统”知识库。在此基础上，将二元逻辑推理与模糊综合评判原理相结合，建立了该“专家系统”的推理机制，并用于四工位专用机床的方案设计中。
利用生物进化理论，通过自然选择和有性繁殖使生物体得以演化的原理，在机构方案设计中，运用网络图论方法将机构的结构表达为拓扑图，再通过编码技术，把机构的结构和性能转化为个体染色体的二进制数串，并根据设计要求编制适应值，运用生物进化理论控制繁殖机制，通过选择、交叉、突然变异等手段，淘汰适应值低的不适应个体，以极快的进化过程得到适应性最优的个体，即最符合设计要求的机构方案。
3.2知识的混合型表达法
针对复杂机械系统的方案设计，采用混合型的知识表达方式描述设计中的各类知识尤为适合，这一点已得到我国许多设计学者的共识。
在研制复杂产品方案设计智能决策支持系统DMDSS中，将规则、框架、过程和神经网络等知识表示方法有机地结合在一起，以适应设计中不同类型知识的描述。将多种单一的知识表达方法(规则、框架和过程)，按面向对象的编程原则，用框架的槽表示对象的属性，用规则表示对象的动态特征，用过程表示知识的处理，组成一种混合型的知识表达型式，并成功地研制出“面向对象的数控龙门铣床变速箱方案设计智能系统GBCDIS”和“变速箱结构设计专家系统GBSDES”。
3.3利用基于知识的开发工具
在联轴器的CAD系统中，利用基于知识的开发工具NEXPERT-OBJECT，借助于面向对象的方法，创建了面向对象的设计方法数据库，为设计者进行联轴器的方案设计和结构设计提供了广泛且可靠的设计方法谱。则利用NEXPERT描述直线导轨设计中需要基于知识进行设计的内容，由此寻求出基于知识的解，并开发出直线导轨设计专家系统。
3.4设计目录法
构造了“功能模块”、“功能元解”和“机构组”三级递进式设计目录，并将这三级递进式设计目录作为机械传动原理方案智能设计系统的知识库和开发设计的辅助工具。
3.5基于实例的方法
在研制设计型专家系统的知识库中，采用基本谓词描述设计要求、设计条件和选取的方案，用框架结构描述“工程实例”和各种“概念实体”，通过基于实例的推理技术产生候选解来配匹产品的设计要求。
4、智能化设计方法
智能化设计方法的主要特点是：根据设计方法学理论，借助于三维图形软件、智能化设计软件和虚拟现实技术，以及多媒体、超媒体工具进行产品的开发设计、表达产品的构思、描述产品的结构。
在利用数学系统理论的同时，考虑了系统工程理论、产品设计技术和系统开发方法学VDI2221，研制出适合于产品设计初期使用的多媒体开发系统软件MUSE。
在进行自动取款机设计时，把产品的整个开发过程概括为“产品规划”、“开发”和“生产规划”三个阶段，并且充分利用了现有的CAD尖端技术——虚拟现实技术。1)产品规划—构思产品。其任务是确定产品的外部特性，如色彩、形状、表面质量、人机工程等等，并将最初的设想用CAD立体模型表示出，建立能够体现整个产品外形的简单模型，该模型可以在虚拟环境中建立，借助于数据帽和三维鼠标，用户还可在一定程度上参与到这一环境中，并且能够迅速地生成不同的造型和色彩。立体模型是检测外部形状效果的依据，也是几何图形显示设计变量的依据，同时还是开发过程中各类分析的基础。2)开发—设计产品。该阶段主要根据“系统合成”原理，在立体模型上配置和集成解元素，解元素根据设计目标的不同有不同的含义：可以是基本元素，如螺栓、轴或轮毂联接等；也可以是复合元素，如机、电、电子部件、控制技术或软件组成的传动系统；还可以是要求、特性、形状等等。将实现功能的关键性解元素配置到立体模型上之后，即可对产品的配置(设计模型中解元素间的关系)进行分析，产品配置分析是综合“产品规划”和“开发”结果的重要手段。3)生产规划—加工和装配产品。在这一阶段中，主要论述了装配过程中CAD技术的应用，提出用计算机图像显示解元素在相应位置的装配过程，即通过虚拟装配模型揭示造形和装配间的关系，由此发现难点和问题，并找出解决问题的方法，并认为将CAD技术综合应用于产品开发的三个阶段，可以使设计过程的综合与分析在“产品规划”、“开发”和“生产规划”中连续地交替进行。因此，可以较早地发现各个阶段中存在的问题，使产品在开发进程中不断地细化和完善。
我国利用虚拟现实技术进行设计还处于刚刚起步阶段。利用面向
对象的技术，重点研究了按时序合成的机构组合方案设计专家系统，并借助于具有高性能图形和交换处理能力的OpenGL技术，在三维环境中从各个角度对专家系统设计出的方案进行观察，如运动中机构间的衔接状况是否产生冲突等等。
将构造标准模块、产品整体构造及其制造工艺和使用说明的拟订(见图1)称之为快速成型技术。建议在产品开发过程中将快速成型技术、多媒体技术以及虚拟表达与神经网络(应用于各个阶段求解过程需要的场合)结合应用。指出随着计算机软、硬件的不断完善，应尽可能地将多媒体图形处理技术应用于产品开发中，例如三维图形(立体模型)代替装配、拆卸和设计联接件时所需的立体结构想象力等等。
利用智能型CAD系统SIGRAPH-DESIGN作为开发平台，将产品的开发过程分为概念设计、装配设计和零件设计，并以变量设计技术为基础，建立了胶印机凸轮连杆机构的概念模型。从文献介绍的研究工作看，其概念模型是在确定了机构型、数综合的基础上，借助于软件SIGRAPH-DESIGN提供的变量设计功能，使原理图随着机构的结构参数变化而变化，并将概念模型的参数传递给下一级的装配模型、零件设计。
5、各类设计方法评述及发展趋势
综上所述，系统化设计方法将设计任务由抽象到具体(由设计的任务要求到实现该任务的方案或结构)进行层次划分，拟定出每一层欲实现的目标和方法，由浅入深、由抽象至具体地将各层有机地联系在一起，使整个设计过程系统化，使设计有规律可循，有方法可依，易于设计过程的计算机辅助实现。
结构模块化设计方法视具有某种功能的实现为一个结构模块，通过结构模块的组合，实现产品的方案设计。对于特定种类的机械产品，由于其组成部分的功能较为明确且相对稳定，结构模块的划分比较容易，因此，采用结构模块化方法进行方案设计较为合适。由于实体与功能之间并非是一一对应的关系，一个实体通常可以实现若干种功能，一个功能往往又可通过若干种实体予以实现。因此，若将结构模块化设计方法用于一般意义的产品方案设计，结构模块的划分和选用都比较困难，而且要求设计人员具有相当丰富的设计经验和广博的多学科领域知识。
机械产品的方案设计通常无法采用纯数学演算的方法进行，也难以用数学模型进行完整的描述，而需根据产品特征进行形式化的描述，借助于设计专家的知识和经验进行推理和决策。因此，欲实现计算机辅助产品的方案设计，必须解决计算机存储和运用产品设计知识和专家设计决策等有关方面的问题，由此形成基于产品特征知识的设计方法。
目前，智能化设计方法主要是利用三维图形软件和虚拟现实技术进行设计，直观性较好，开发初期用户可以在一定程度上直接参与到设计中，但系统性较差，且零部件的结构、形状、尺寸、位置的合理确定，要求软件具有较高的智能化程度，或者有丰富经验的设计者参与。
值得一提的是：上述各种方法并不是完全孤立的，各类方法之间都存在一定程度上的联系，如结构模块化设计方法中，划分结构模块时就蕴含有系统化思想，建立产品特征及设计方法知识库和推理机时，通常也需运用系统化和结构模块化方法，此外，基于产品特征知识的设计同时又是方案智能化设计的基础之一。在机械产品方案设计中，视能够实现特定功能的通用零件、部件或常用机构为结构模块，并将其应用到系统化设计有关层次的具体设计中，即将结构模块化方法融于系统化设计方法中，不仅可以保证设计的规范化，而且可以简化设计过程，提高设计效率和质量，降低设计成本。
关键词:工作机构;运动学;动力学铲运机
中图分类号:TH132文献标识码:A文章编号:1009-2374(2010)04-0040-03
对铲运机工作机构进行运动学和动力学分析是铲运机设计工作中的重要一环。铲运机的构件是用来传递载荷或能量的,这些部件的强度、刚度、稳定性和破坏是设计中必须要考虑的。使用现代结构分析方法将铲运机结构设计从规范和经验设计向仿真设计转变,使设计者在设计阶段就能从仿真分析中形象地了解整个结构在受载后的应力、变形以及动力特性,评估设计质量,寻找最佳设计方案,将使铲运机结构设计质量发生质的飞跃。图1是三立方米铲运机工作机构虚拟模型:
一、运动学及动力学分析
1.动臂的受力状况。工作装置的动臂是整个工作装置的承力构件和运动基础,它的受力状态历来受到设计者的高度重视。在装载过程中转斗油缸及举升油缸运动特性如图2和图3所示。动臂与铲斗、举升油缸活塞杆、前车架三个铰销处铰销的受力仿真结果比较如图4至图6所示:
仿真结果表明:(1)动臂与前车架、举升油缸活塞杆、铲斗三铰点所受到的最大峰值载荷均出现在动臂举升到最高处物料卸载前的瞬间,此时动臂与铲斗铰销处峰值载荷为2.30×106 N,铲斗与动臂铰销处所受峰值应力为3.64×108 Pa;动臂与前车架铰销的峰值载荷为2.92×106 N,动臂与前车架铰销的峰值应力为3.11×108 Pa;动臂与举升油缸活塞杆铰销处的峰值载荷为5.74×106 N,该处的峰值应力为9.00×108 Pa;(2)动臂与前车架、举升油缸活塞杆、铲斗三铰点受力变化规律基本一致,出现的三个峰值的时间完全一样,分别为转斗的瞬间、铲斗处于最高的卸载位置、铲斗前倾物料即将卸载前的瞬间;(3)在地下铲运机工作装置的整个工作过程中,动臂与举升缸铰点处的受力变化波动幅度最大,而动臂与铲斗铰点受力变化波动幅度最小。
2.拉杆。拉杆与铲斗铰销的受力仿真结果如图7所示, 拉杆与摇臂铰销的受力变化如图8所示:
仿真结果表明:拉杆的受力状况比较复杂,出现四个较大的峰值区即转斗的瞬间、转斗结束的瞬间、铲斗处于最高的卸载位置处、物料卸载区;特别是物料卸载时,连杆的受力最为恶劣。连杆与铲斗铰接处铰销最大受力为2.30×106 N,3.66×108 Pa;而拉杆杆与摇臂铰销所受的力为2.30×106 N,其峰值应力为3.62×108 Pa。
3.转斗油缸活塞杆。转斗油缸是铲斗实现转斗动作必可少的一个部件,转斗油缸活塞杆的受力及应力变化仿真结果如图9所示:
仿真结果表明:转斗油缸活塞杆的最大受力发生在铲斗卸载前的瞬间,其峰值载荷为2.87×106 N,其峰值应力为4.50×108 Pa。
4.转斗油缸缸体与前车架铰销处的受力状况。转斗油缸与前车架的受力变化如图10所示。仿真结果表明:转斗油缸缸体与前车架铰销处的最大受力发生在铲斗卸载前的瞬间,其峰值载荷为2.87×106 N,该处最大应力为4.50×108 Pa。
5.举升油缸。举升油缸是工作装置实现从装载位置到最高卸载位置运动必不可少的部件,它的受力状况仿真结果如图11所示:
仿真结果表明:举升油缸受力变化也出现了三个较大的峰值,即转斗的瞬间、铲斗处于最高卸载位置、铲斗中物料卸载前的瞬间。其最大受力发生在动臂处于最高的卸载位置铲斗中物料卸载前的瞬间,所受到的最大外力为5.71×106 N,其峰值应力为9.00×108 Pa。
6.举升油缸与前车架铰销。举升油缸与前车架铰的受力与应力变化情况仿真结果如图12所示:
仿真结果表明:举升油缸最大受力发生在动臂处于最高的卸载位置铲斗中物料卸载前的瞬间,所受到的最大外力为5.71×106 N,其峰值应力为9.00×108 Pa。
7.摇臂与动臂铰销。摇臂与动臂铰销受力及应力变化情况仿真结果如图13所示:
仿真结果表明:举升油缸最大受力发生在动臂处于最高的卸载位置铲斗中物料卸载前的瞬间,所受到的最大外力为5.18×106 N,其峰值应力为6.60×108 Pa。
二、解决方案
从上面的力学分析来看,各销轴的受力情况都在设计安全范围之内。但是在实际的运动过程中,大臂与前车架及铲斗与大臂处铰销经常发生咬死,经分析是由于不充分所致,销轴与套的配合以前用的是H8/f7,现在改为了H8/e7,使销轴与套间隙增大,并在油出口处加工了一道油槽,使更加充分。结构改进后从为发生过咬死的情况。图14与图15分别是改进前的销轴结构及改进后的销轴结构。
三、结论
随着计算机技术的发展,人们对一些复杂运动机构的运动学分析及动力学分析显得越来越迫切,对铲运机工作机构进行运动学分析及动力学分析,能得到各铰销的峰值载荷发生的瞬间及载荷的大小,给工程设计提供了数据支持,并得到了大臂与前车架及铲斗与大臂处铰销咬死的原因是由于铰销设计不合理,导致了不够充分。
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关键词： 绿色回收设计 设计原则 性能评价
【分类号】：TG333.7
1 绿色回收设计的特点
减少环境污染和节约自然资源是绿色设计的根本目标，合理的回收再生方法会产生巨大的社会效益和经济效益。然而，目前全球的平均再生产率在75%～80%左右，大大低于其应达到的目标。造成回收困难的原因之一是缺少更有效有再生技术，另一个主要的原因就是产品设计没有考虑其废弃后的回收和再生。如果能够在设计时就同时考虑回收和再生，就可大限度的提高废弃品的再生率，这样就产生了回收设计（Design for Recycling&Recovering）。回收设计就是在进行产品设计时，充分考虑产品零部件及材料的回收可能性、回收价值大小、回收处理方法、回收处理结构工艺性等与可回收性有关的一系列问题，以达到零部件及材料资源和能源的充分有效利用，并在回收过程中对环境污染为最小的一种设计思想和方法。
回收设计可使材料资源得到最大限度地利用同时还可减少环境污染、保护生态环境；回收设计符合可持续发展战略的目的；产品的回收再利用是个劳动密集型产业，所以回收设计还可扩大就业门路；产品回收过程本身是清洁生产，应该对环境无害，不造成对环境的二次污染；回收设计中某一种产品的废弃物就是另外一种产品的原材料，所以又具有物流的闭合性；同时产品回收是一个社会化综合过程。
2绿色回收设计的设计原则
绿色回收设计的设计原则：延长产品的寿命周期，减少对材料的使用，减少产品更新换代的速度，从而达到节约资源的目的；可重用零部件材料要易于识别分类；尽量使用容易分离的不同材料组合，便于以后的回收工作；在保证与现有产品结构性能不变的条件下，应减少产品中所用材料的种类，同时这些材料在当时条件下要易于回收处理；在不影响产品功能及加工工艺的情况下，尽可能合并零件，若合并零件有困难，也可考虑将零部件分解，将拆卸复杂、难于回收的零部件分解成几个简单零件；尽量采用可以直接拆卸并且可以重新使用的零部件，这样可充分利用资源，节约生产费用，降低生产成本，保护生态环境；对重用有可能产生性能退化的材料或有毒有害材料进行标记，为回收时的材料识别及分类提供便利。
3回收的形式、分类、性能评价指标
在进行产品设计时，需要充分考虑产品零部件及材料回收可能性、回收价值大小、回收处理方法、回收处理结构工艺性等与可回收性有关的一系列问题，以达到零部件及材料、资源和能源的充分利用，并在回收过程中对环境污染最小。
对于回收来讲，有3种类型的零部件是回收的主要对象：有价值的零部件――回收利益的主要来源；含有毒害材料的零件――保护环境；含有不同种材料的零部件――提高材料回收的纯度。在确定产品的回收对象时，可利用分析评价工具计算各零部件的回收利润，通过改变各零部件的回收层次，最终选定具有高回收价值的零部件作为回收的对象。一般的回收原理包括系统性原理、最优化原理、能量守恒原理、物料平衡原理、物料流循环原理等。
为了提高资源的利用率，需要增强产品零部件的通用化设计。产品设计中使用零部件的数量和比例有时被作为评价产品可回收性的一个指标。不同材料的回收再生性能各不相同。为了充分有效地使用材料，在设计阶段就要考虑材料的回收和处理性能，以便最大程度地利用现有资源。对于产品等级和零部件的回收主要考虑的是产品和零部件的重用性，材料级主要考虑材料的可回收性，能量级和填埋级则考虑减少对环境的污染。因此，衡量产品的回收性能可以用各层回收的比例（或重量、数量）作为主要指标。具体包括：产品重用部件的比例（或重量）；产品中可重用零件的比例：产品中采用材料的种类数；产品中可被回收材料的比例；产品中废弃物焚烧及填埋的比例。
由此可见，有效的回收设计也需要技术和方法的指导，而这些技术和方法需要不断地总结、探索与创新。回收设计是一个产品链条，具有高度的综合性，产品设计人员应与材料及零件供应商、废旧产品回收部门相互沟通，搜集获取有关产品回收性要求、回收途径和数据，形成系统的设计数据和资料。回收设计是一种新的设计思想与方法，只有进行不断地实践与创新，才能取得完整系统的设计方法与信息。产品回收不是孤立的，这就要求产品设计人员与制造工艺人员、废旧产品回收人员等共同协作，研究产品回收的工艺和方法，以便作为产品设计时的参考。
4 绿色回收设计的发展前景
目前我国废旧金属回收率为50%左右， 而发达国家的平均水平在80%以上。 我国的报废机械设备中， 每年平均约有200～300万t废钢铁、10～15万t废杂有色金属尚未被合理回收。 因此， 通过高效利用再生资源，可以减少对铁矿石及其它天然矿物资源的开采， 节省不可再生能源如煤、 油、 天然气等， 同时可以节约大量淡水， 减少环境污染， 提高社会综合经济效益， 并从根本上解决机械制造业发展与环境、 资源相矛盾的局面，建立新型的可持续发展的生态工业。-
绿色可回收设计从设计选材，到废旧品的分解再利用都体现了节约能源，可持续发展的理念。从长远利益看有利于企业和社会发展。近年来绿色设计被国内越来越多的企业所认同。 在20世纪90年代，美国、欧洲、日本等发达国家和地区就提出采取ELV回收措施，争取在2010年前后使ELF的回收率达到90%以上；目前又提出在2025年前后实现ELV的回收率100%。为了实现这些目标，必须在汽车设计阶段就考虑回收办法，同时还应引入有效处理和加工技术的新理念。
5. 小结
从以上的叙述中可以看出，绿色回收设计是现在制造业的热点。要想在企业内建立完整的回收设计体系，需要各部门的相互协调。新型材料的研发和应用是回收设计的前提，完整的产品回收体系是必要条件。产品能回收再利用的前提是要便于拆卸，这就要求产品设计工程师在设计的初级阶段就采用便于拆卸的结构。从长远来看，一旦企业的回收设计数据库建立起来，那么设计出来的产品就便于实现自动拆卸，废旧品的零件的重用率也必然大大提高。
绿色回收设计是未来产品的发展趋势。仅就汽车行业业说，绿色汽车技术的研究正如火如荼。每年在上海举办的中国国际绿色汽车技术及设计展览会都，会展出各公司的新型绿色环保汽车，促进了绿色设计技术的发展传播。
参考资料：
[1]. 刘志峰，刘光复. 绿色设计[M]. 北京：机械工业出版社，1999.11.
[2]. 刘彬霞. 汽车产品的绿色设计研究[D]. 江苏大学. 2009.
[3]. 蔺国民，孙秦等. 机械产品绿色设计研究[J]. 机械设计与制造，2006（4）：166～167.
[4]. 楼锡银. 面向可回收的绿色机械产品设计方法研究[J]. 机械制造，2009（534）：1～3.
关键词：数控机床设计；模糊评价；层次分析法
对产品的形态进行设计，其主要的目的就是要实现产品档次的提高、产品精神功能的满足、产品市场份额的增加等。因此，在产品工业设计的内容中，形态设计是较为重要的设计内容。随着科技的发展，产品的形态对于功能的依附不断弱化，而更加注重客户的精神需求、个性表现等内容。随着控制系统可靠性的不断提高，为数控机床外形的个性设计奠定了技术基础。
一、数控机床的造型设计概述
针对数控机床造型方面有较多的研究，其中桑书林主要研究的对象为数控机床人机工程设计原则，蔡鸿明以专家系统原理为骨架实现了设计评价体系的构造，谭振宇研究了数控机床造型风格一向认知，赵道致在数据机床造型在设计中应用了质量功能展开模型与优化决策模型，朱上针对人机工程意向制度评价进行了方法及机制等方面的研究，赵江洪依据意向评价构建了数控机床造型形象信息模型，张军依据认知实验研究方法实现了机床设计知识的应用与转化模型的构建。这些研究中，数控机床造型的特点及设计方面的研究视角主要为意象感知、网络协同、人机工程等，评价策略方面的研究视角主要为语义差异法、质量功能屋等。在这些研究中，缺乏数控机床综合评价体系与评价方法的研究。
二、模糊评价模型
（一）模糊层次分析法
美国LAZADEH在1965年发表了论文――“模糊集合”，在论文中对模糊性现象进行了定量的描述，并提出了模糊性现象的分析与运算的方法[1]。在模糊评价法应用的过程中，首先应对评价参数进行选择与明确，不同的评价参数在评价中所发挥的作用也具有差异性，因此需要对参数的权重因子进行分别的确定。在评价参数及其权重因子确定之后，依据参数的特点进行拟合隶属函数的确定，按照相关的评价标准按照模糊变换的方式得到隶属度值，最终实现模糊综合评价。
美国ALSAATY教师在20世纪70年代提出了层次分析法，这种方法属于系统分析方法，最为显著的特点就是实现了定性分析与定量分析的结合。在层次分析法中，要对因素进行两两比较，从而确定因素的相对重要性，最终实现上层要素对下层元素的权重判断矩阵，从矩阵中明确元素两两之间的相对重要序列。
在参差分析法中主要包括五个步骤，即“明确问题――建立层次分析结构模型――构造判断矩阵――层次单排序――层次总排序”，通过五个步骤的计算之后得到各层构成要素对于总目标的组合权重，依据组合权重得到不同可行方案的综合评价值，从而依据评价值选择最佳方案[2]。AHP在判断矩阵构建的过程中需要进行元素的两两比较，因此其在一致性的检验方面存在较大的难度；模糊层次分析法在模糊一致性判断矩阵的构造过程中需要进行元素的两两比较，再依据模糊一致矩阵对元素的相对重要性权重进行确定。
（二）模糊评价模型
在对数控机床工艺设计进行评价的过程中，模糊层次分析法的基本流程如图1所示。
三、建立综合指标评价体系
（一）分解评价指标
在数控机床的设计过程中，涉及到的因素包括人机因素、形态因素、色彩因素、装饰因素等，此外还包括社会评价因素、经济评价因素等，实现了感性因素与理性因素之间的统一[3]。因此，在对数据机床设计进行评价的过程中，要选择多层次、多目标的分类评价模型。通过对通用造型评价标准的参照，将评价指标体系的结构确定为三层，通过AHP法对评价目标进行细分与分解，从而得到数据机床造型设计方案评价指标体系如图2所示。
（二）评价指标权重
专家对N1，N2，……，Nn进行两两对比从而确定重要性，得到模糊一致矩阵：R=（rij）m×n，有s个方案需要进行评价指标的确定，从而确定s个方案关于决策准则的决策权重。
1.建立模糊判断矩阵
通过两两比较实现判断矩阵的构成，利用模糊三角对专家的意见进行整合，从而实现模糊判断矩阵的构建。
2.模糊权重向量确定
通过列向量几何评价法确定R=（rij）m×n的模糊权重向量：
总结：
实现层次分析法与模糊理论之间的相互结合，通过评价指标的体系分解与权重计算实现评价矩阵的建立，从而对数控机床工业设计进行评价，实现模糊层次分析评价数学模型的构建与应用，对企业设计方案的评价及优化有着非常重要的指导意义。
参考文献
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[2]王佑军，余剑峰，何卫平，杨海成. NC 机床评价系统中机床人机工程多级模糊评价方法研究[J]. 机械科学与技术，2010，06（76）：42-44.
金秋十月，人们奔走相告，“××”牌数控重型镗铣床获大奖了，其产品以三年来稳夺市场较大份额，被国家质量技术监督总局评定为“中国名牌产品”。昔日的“亚洲明珠”，再放异彩。这一切，离不开××所有员工的努力，更离不开那些为企业品牌建设做出默默奉献的广大科技工作者。此时此刻我们剪辑××集团公司技术创新的一部分缩影展示给大家。这就是××集团数控铣床公司的工程技术人员技术创新工作纪实，以飧读者。
××数控铣床公司是××集团公司的一个专门从事数控龙门铣床、专机生产制造的子（分）公司，近几年来，由于狠抓技术进步，促进了生产力的长足发展，2005年该单位生产经营取得全面丰收，今年1-10月份又取得较好成绩，实现销售收入为年计划的80%，实现利润为年计划的121%。取得这样的好成绩，除了该公司广大干部和职工心齐气顺，更有生产一线的广大科技人员的辛勤耕耘。所属的铣床技术研究所有工程技术人员37名，承担着××三大主导系列产品中的龙门镗铣床立式滚齿机等系列以及市场所需专用机床产品的研发制造任务。多年来，他们为企业的技术创新发挥出了应有的作用，紧跟市场的发展，不断开发新产品，为满足用户的要求，加快推进老产品的更新换代，不断完善龙门镗铣床和立式滚齿机系列型普及常规产品的高形设计。2004年重大项目xk2132数控龙门镗铣床获得××市科技进步二等奖；2006年，xku2645数控双龙门移动镗铣床已申报××市科技进步一等奖；承担了国家863项目——ckx5680重型七轴五联动车铣复合加工机床关键部件数控万能角铣头的开发设计，目前该数控万能角铣头作为该台要床上具有自主知识产权的核心技术已申报国家专利；承担的××与意大利jobs合作生产的jomax265数控高速龙门移动镗铣加工中心项目，引进了国外先进技术，将关键部件图纸国产化，提高了自身的技术水平，为我国自主设计高速、轻型线轨龙门移动镗铣加工中心做好了准备。
以满足用户需要为已任赢得市场
爱拼才会赢，只有不断地开发新的机床品种，才能顺应时展的需求、在市场上站稳脚跟。铣床公司研究所的前身是××技术中心龙门设计室。上个世纪末，龙门设计室的技术人员就为××研发了第一台钢轨铣床做出了重要贡献，不仅满足了用户的加工要求，而且也为××带来了比较可观的经济效益。至此，钢轨铣床就一直是××在市场竞争中具有显著优势的机床产品。2004年初，龙门镗铣床相继获得省、市科技进步一、二等奖。在其影响下，铣床公司的广大工程技术人员发扬了××人的优良传统，认真研究用户反馈的信息，不断学习国、内外先进技术，毅然决定改进设计，研究开发了xku2645数控龙门移动镗铣床，它是一台大型的定、动梁龙门移动镗铣床，是为了适应该公司加工大型的零件而设计制造的，目前该设备已投入××机加公司的生产中，大大地提高了××的机加工生产能力，同时也引起了市场的关注，xku2645已申报××市科技进步一等奖，正是由于该类产品的成功开发既为××再添一个新的系列产品，填补我国在大型龙门移动镗铣床领域的空白，又使得××机床的设计开发制造能力向多元化、创新型迈进了一大步。2004年底他们承担了为宝鸡桥梁厂定制的xk9720x400数控定梁龙门移动钢轨铣床，合同价值为1100多万元，它采用龙门移动形式，在同一台面上，两个铣头可以同时完成两条钢轨的加工，加工钢轨长度达40米，是火车时速250公里/小时所需钢轨、道岔的主要设备。该设备为国内首创，交用户已使用一年，为用户创造了很大的经济效益。闻讯后，中铁十二局下属珠州桥梁厂于2006年9月又向他们订购一台钢轨加工长度达52米，铣头功能更强大的xku9720x520型数控定梁双龙门移动钢轨铣床，合同价值为1900多万元，它可以实现两个龙门架同时移动，四个铣头同时加工四根钢轨，为火车时速300公里/小时所需钢轨、道岔的加工用，这台设备的试制完成又将刷新国内该类设备设计制造记录，为我国铁路事业的发展作出新的贡献。在不到十年的时间里，钢轨铣床经历了工作台面宽度从1.25米到2米，从一个铣头加工到两个铣头同时加工，从工作台移动到龙门框架移动再到两个龙门框架同时移动四个铣头同时加工，钢轨加工长度从6米发展到四五十米的发展历程，充分体现了××人敢为天下先，敢拓世间道的拼搏精神，展现了铣床公司设计人员紧跟市场，遵从团队共同愿望的新风貌，树立了××钢轨铣床产品在市场上无人能比的大好局面。
以提高产品的稳定性为根本铸就机床的品质
社会在变化，市场在拓宽，重型机床装备也在不断地改进。××铣床公司的广大员工和工程技术人员没有固步自封，而是在公司领导的正确指导下，不断将老产品整改定型后推向市场，使系列型谱不断得到完善。将xk24系列数控定梁龙门镗铣床于2004年10月塑造为“××省名牌产品”，今年，又进而把xk21、xk24系列数控龙门镗铣床打造为“中国名牌产品”，定名为“××”牌重型数控镗铣床。为××人实现××装备——装备中国的宏愿打下一片广阔的天地。早在争创“中国名牌产品“的前两年里，他们就对xk21、xk24系烈数控镗铣床产品的图纸做了四次比较大的整改工作，涵盖了机床的所有部件。第一次是在2005年初，结合上一年产品经用户使用后的反馈，对机床的外观细节处，附件铣头的完善上，以及静压导轨的油水分离可靠性等方面，对机床的结构进行了大面积的整改，取得了初步成效。第二次是在2005年中与××钢管厂签订了供货合同后，对xk2140主铣头拉附件结构进行了大的改动，由传统的t型块转位结构改为通过拉钉拉紧，齿板定位的结构，这次整改完成了多年来想在主铣头拉附件结构上作一次改进的夙愿，也顺应了国内外铣床在该项技术应用上的趋势。第三次是在2005年底，即中船临港两台定梁龙门镗铣床合同签订后，针对用户的要求，增加了主轴内冷功能，对主铣头的性能进行了一次提升和突破，这次也是他们下定决心要去做的一件大事，同时对机床的布线、布管进行了大的改进。第四次是2006年中对xk21系列工作台面宽2米到3米的机床进行了一次大整改，取消了机床上一些经使用证明可以不要的结构如：横梁液压平衡等，既简化了机床结构、降低成本，又不影响机床功能；横梁回油方式原来受结构所限，处理得比较粗糙，影响外观。现在利用腾出来的空间，并采用新材料新方法将此处多年未解决好的问题一次整改到位；原横梁升降进给箱还是上个世纪八、九十年代初的老结构，传动效率低，横梁进给速度慢，不能满足市场需要。现在用齿轮箱代替了原来的蜗轮杆箱，整改后不仅传动效率和横梁进给速度均得到提高，同时也使xk21系列所有规格机床的横梁进给传动部分结构典型化，提高了通用化率，为批量生产提供了方便。通过这一次次的整改提高，使该公司xk系列产品在设计制造上更加成熟可靠，不仅满足了用户的需要，而且赢得了市场。下一步他们将为提高大型、精、密、高速数控装备和功能部件的水平做出更大的贡献。
以勇于进取的精神为机业发出光和热
科学技术是第一生产力。在××铣床公司的工程技术人员中，有国家级专家1人，市级专家3人，高级工程师12人，工程师9人，助理工程师12人，强大的技术力量奠定了他们强有力的研发能力和为该公司完成生产经营任务的坚强后盾。在公司的正确领导下，围绕着生产经营和产品研发任务，他们有着强烈的事业心和奉献精神，工作上大家拧成了一股绳，团结一心，克服困难，在工艺和技术施工上也不断创新，为企业提高生产效率，更快更好地创造生产效益发挥出重要作用。近年来，他们通过技术改进，模块化、标准化设计，加上广大员工的群策群力，产品装配周期大大缩短，xk21系列由原来的8-10个月缩短为2.5个月；xk24系列缩短为1.5个月。可以说整个产品产出时间较原来缩短了3/4。作为该公司的总经理吴正先、技术带头人、公司副总经理徐金方，高度重视新产品研发和技术创新整改中的每一个环节，协调和预防生产过程中可能出现的每一个状况；设计室主任林勤严把图纸“三性”质量关，将图纸整改任务分配到每一个设计员的手中；负责“售前”的曾工，把市场调研的结果带回来了；负责“售后”的王工及时反馈整改信息……。他们汇聚在一起，不断摸索，不断总结，提出合理化建议，运用于机床的生产、装配之中。国家863项目——ckx5680重型数控七轴五联动车铣复合加工机床是××与华中科技大学联合研发的军用、民用大型舰艇和船只螺旋浆加工的关键设备，其中核心功能部件——数控万能角铣头交给了铣床公司研究所，他们翻阅调研了大量国内外机床技术资料，通过大量的设计计算，同时结合三维建模进行强度应力分析，并经过专家组论证，为了克服国内市场上机电零部件配套不足的困难，买不到的零配件就自己设计制造改造，用了一年多的时间，完成了该项目的研发设计工作。目前该设备正在进行整机的最后调试，数控万能角铣头已装配调试完毕，各项功能运转良好，达到了设计的预期效果。该功能部件达到国际同类产品先进水平。
红花还需绿叶配，虽说机床上看见的全部是机械零、部件，但每一个零部件的动作却全部掌握在电气设计人员的手中，通过他们的手发出每条指令，来指挥电、气、液的协调动作，也正是通过他们的行动谱写了一曲曲机床发展的动人篇章。从刨改铣，从普通镗铣床到数控镗铣床，处处都是电气技术突飞猛进的见证，从交流系统到直流系统，再到变频系统，时刻都渗透了电气设计人员刻苦学习新技术，大胆运用新产品的拼搏精神。他们紧密配合机械设计室的步调，不断学习运用，不断提高，从而满足了机械自动化控制和市场的新要求。
××的产品遍布全国，作为工程技术人员，他们经常出差在外地，做好产品的售前、售后服务和指导，因而一去就是好几个星期，甚至好几个月。他们顾大家而舍小家，充分表现出我国新一代知识分子对事业的挚着和勇于进取的精神。他们不仅为××铣床公司、乃至××集团公司创造经济效益而辛勤地耕耘，更为我国机床装备工业的发展贡献着光和热。
