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基金項(xiàng)目:本文系吉林省教育科學(xué)規(guī)劃項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào):GB13268)的研究成果。
中圖分類號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-0079(2014)15-0013-02
現(xiàn)代焊接技術(shù)是一門多學(xué)科交叉融合的應(yīng)用性先進(jìn)技術(shù),是制造業(yè)重要的關(guān)鍵技術(shù),[1]機(jī)械制造和金屬結(jié)構(gòu)制造行業(yè)急需大量的焊接工程高級(jí)專門人才。目前,國內(nèi)對該類人才的培養(yǎng)基本由材料成型及控制工程(以下簡稱“材料成型”)和焊接技術(shù)與工程(以下簡稱“焊接”)兩個(gè)專業(yè)承擔(dān),開設(shè)以上兩個(gè)專業(yè)的本科院校上百所。隨著高等工程教育改革的深入,高等本科院校根據(jù)自身的辦學(xué)定位和優(yōu)勢對這兩個(gè)專業(yè)不斷地進(jìn)行改革嘗試。為了更好地促進(jìn)專業(yè)改革,本文研究了國內(nèi)院校“焊接”和“材料成型”專業(yè)人才培養(yǎng)的基本情況,通過梳理總結(jié)指出目前存在的問題,剖析了“焊接”與“材料成型”專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的差異性,以明晰兩個(gè)專業(yè)的未來發(fā)展走向,使培養(yǎng)的專業(yè)人才更加適應(yīng)國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展的客觀需要。
一、存在的問題[2-5]
根據(jù)資料統(tǒng)計(jì),國內(nèi)多數(shù)學(xué)校的“材料成型”專業(yè)由熱加工領(lǐng)域的1~3個(gè)原有專業(yè)整合形成。整合主要體現(xiàn)在專業(yè)基礎(chǔ)課方面,而在專業(yè)課方面出現(xiàn)了兩種培養(yǎng)模式:一是設(shè)置專業(yè)平臺(tái)課按專業(yè)方向模塊培養(yǎng),主要專業(yè)提供論文寫作和寫作論文的服務(wù),歡迎光臨dylw.net依托自身優(yōu)勢設(shè)置了鑄造、模具和焊接等其中的一到三個(gè);二是實(shí)行通才教育。還有一些院校由原機(jī)械類專業(yè)合并,涵蓋熱加工領(lǐng)域知識(shí)后形成。而目前開設(shè)“焊接”專業(yè)的院校已達(dá)16所,它是繼國家保留哈爾濱工業(yè)大學(xué)焊接工藝及設(shè)備專業(yè),并整合為焊接技術(shù)與工程專業(yè)之后,國內(nèi)其他高校逐漸從“材料成型”專業(yè)分離出來形成的。
通過對眾多高校人才培養(yǎng)方案的研究發(fā)現(xiàn):對于“材料成型”專業(yè),雖然拓寬了基礎(chǔ),但仍存在專業(yè)方向模塊培養(yǎng)過窄的弊端以及實(shí)施通才式教育的缺陷。對于“焊接”專業(yè),因承襲了原有焊接工藝及設(shè)備專業(yè)的培養(yǎng)思路,知識(shí)能力結(jié)構(gòu)培養(yǎng)過窄、過深的弊病更加明顯。究其原因在于沒有從鑄、鍛、焊、模具和沖壓等技術(shù)進(jìn)步,以及行業(yè)未來發(fā)展趨勢對人才需求變化的高度去準(zhǔn)確理解這兩個(gè)專業(yè)各自的內(nèi)涵和外延,缺乏對“焊接”和“材料成型”專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行深度解析,導(dǎo)致人才培養(yǎng)目標(biāo)不夠明確,出現(xiàn)了兩個(gè)專業(yè)知識(shí)能力體系偏窄、不系統(tǒng)、不完善等現(xiàn)象。對于“材料成型”專業(yè)學(xué)生來說,戴上了知識(shí)大帽子,卻成為了能力單一的專才,或能力弱的庸才,或無能力的偏才;而對于“焊接”專業(yè)學(xué)生來說,則戴上了知識(shí)專一的帽子,成為了能力單一、適應(yīng)性差的窄才。
二、專業(yè)依托的學(xué)科發(fā)展趨勢及行業(yè)需求分析
材料是國民經(jīng)濟(jì)的支柱,是社會(huì)進(jìn)步的物質(zhì)基礎(chǔ)和先導(dǎo)。[6]隨著社會(huì)和科技的進(jìn)步,對材料的力、光、電、磁、聲及熱等特殊性能及其耦合效應(yīng)的要求,對材料的高強(qiáng)、高韌、耐熱、耐磨和耐腐蝕等性能的要求,以及對材料與環(huán)境協(xié)調(diào)性的要求都在日益提高。通過在微結(jié)構(gòu)不同層次上的材料設(shè)計(jì)以及在此基礎(chǔ)上的新材料開發(fā),復(fù)合化、低維化、智能化和結(jié)構(gòu)功能一體化的新材料在生物、信息、能源和生態(tài)環(huán)境等領(lǐng)域不斷涌現(xiàn)。
材料是以一定使用性能和經(jīng)濟(jì)價(jià)值進(jìn)入社會(huì)應(yīng)用領(lǐng)域。材料通過加工制成結(jié)構(gòu)件、設(shè)備及裝備,在冶金、機(jī)械、化工、建筑、信息、能源和航天航空等工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。因此,現(xiàn)代社會(huì)大量的需要掌握材料加工技術(shù)的人才。
材料加工的范圍包括金屬材料、無機(jī)非金屬材料、高分子材料和復(fù)合材料等。大量的新材料的涌現(xiàn)推動(dòng)了材料加工過程向智能化、自動(dòng)化、集成化和超精密化技術(shù)方向邁進(jìn)?,F(xiàn)代材料加工已超越傳統(tǒng)冷、熱加工的范疇,與材料學(xué)、材料物理與化學(xué)、力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電學(xué)、控制學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué),以及新型高性能材料的研發(fā)有著相互依存和彼此促進(jìn)的密切聯(lián)系,并成為再制造工程的關(guān)鍵技術(shù)支撐之一。因此,只有掌握多學(xué)科交叉知識(shí),并具有綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的高級(jí)工程人才,才能滿足現(xiàn)代材料加工行業(yè)對人才的需要。
材料加工工程學(xué)科主要研究材料的外部形狀和內(nèi)部組織與結(jié)構(gòu)形成規(guī)律和控制技術(shù)。[6]當(dāng)代材料加工技術(shù)和相關(guān)工專業(yè)提供論文寫作和寫作論文的服務(wù),歡迎光臨dylw.net程問題包括:材料的表面工程、材料的循環(huán)利用、材料加工過程模擬及虛擬生產(chǎn)、加工過程及裝備的自動(dòng)智能集成化、材料加工過程的在線檢測與質(zhì)量控制、材料加工的模具和關(guān)鍵設(shè)備的設(shè)計(jì)與改進(jìn)以及再制造快速成形理論與技術(shù)等。
材料加工工程學(xué)科的發(fā)展方向是:液態(tài)凝固成型、固態(tài)塑性成型、粉末成型、材料的凈或近凈成型等精密成型與處理、維納加工、多場協(xié)同作用下的加工、表面工程、特種和異種材料連接、加工過程的模擬與智能化控制、材料循環(huán)再生利用技術(shù),以及針對體積損傷零件及新品零件的三維快速成型技術(shù)等。[6]
教育部在20世紀(jì)末從鑄、鍛、焊、模具和沖壓等技術(shù)發(fā)展進(jìn)步,以及行業(yè)未來發(fā)展趨勢對人才需求變化的高度,為適應(yīng)21世紀(jì)國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展需要,在材料類專業(yè)中設(shè)置了“焊接”專業(yè),而在機(jī)械類專業(yè)中設(shè)置了“材料成型”專業(yè)。[7]
三、兩個(gè)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的差異性分析
了解兩個(gè)專業(yè)的學(xué)科門類、專業(yè)類以及專業(yè)依托的基本學(xué)科,準(zhǔn)確理解基本學(xué)科內(nèi)涵、專業(yè)名稱內(nèi)涵、相關(guān)學(xué)科以及學(xué)科間的聯(lián)系,對于研究專業(yè)人才的培養(yǎng)極為重要。
1.“焊接”專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)分析
“焊接”專業(yè)屬于材料類專業(yè),材料類專業(yè)的共同特征是以材料科學(xué)與工程為基本學(xué)科。該學(xué)科研究各類材料的組成及結(jié)構(gòu)、制備合成及加工、物理及化學(xué)特性、使役性能及安全、環(huán)境影響及保護(hù)、再制造特性及方法等要素及其相互關(guān)系和制約規(guī)律,并研究材料與構(gòu)件的生產(chǎn)過程及其技術(shù),制成具有一定使用性能和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的材料及構(gòu)件的學(xué)科。[6]“焊接”專業(yè)人才培養(yǎng)應(yīng)體現(xiàn)材料學(xué)科與工程學(xué)科的基本內(nèi)涵,并側(cè)重研究焊接結(jié) 構(gòu)件的生產(chǎn)過程及其技術(shù)。
焊接技術(shù)工程追求優(yōu)良的宏觀性能,但是工程結(jié)構(gòu)的宏觀性能與結(jié)構(gòu)材料的微觀組織之間存在必然的聯(lián)系,宏觀性能的優(yōu)劣取決于材料微觀組織的狀況。從材料連接的微觀角度考慮,焊接機(jī)理復(fù)雜,加熱熱源、材料成分、母材的組織與性能、焊接應(yīng)力與變形等因素對焊接質(zhì)量影響極大,須以實(shí)驗(yàn)科學(xué)為基礎(chǔ),既重視具體細(xì)節(jié)問題,又考慮眾多影響因素,通過改變材料微觀組織來獲取優(yōu)異宏觀性能。“焊接”專業(yè)是以連接技術(shù)為手段、以材料結(jié)構(gòu)為加工對象、以過程控制為質(zhì)量保證措施、以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品制造為目的的工科專業(yè)。
因此,“焊接”專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)應(yīng)為:培養(yǎng)具備材料科學(xué)、力科學(xué)、機(jī)械科學(xué)、電科學(xué)、控制科學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)等基礎(chǔ)知識(shí)和應(yīng)用能力,能夠在焊接工藝及設(shè)備、焊接生產(chǎn)、焊接質(zhì)量控制與檢測、焊接過程自動(dòng)化控制等領(lǐng)域從事科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)、設(shè)計(jì)制造、生產(chǎn)組織與管理等工作,具有實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)的高級(jí)科技人才。
2.“材料成型”專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)分析
“材料成型”專業(yè)屬于機(jī)械類專業(yè),機(jī)械類專業(yè)的共同特征是以機(jī)械工程為基本學(xué)科,該學(xué)科主要圍繞各種機(jī)械產(chǎn)品與裝備,開展設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行、服務(wù)的理論和技術(shù)研究。[6]“材料成型”專業(yè)人才培養(yǎng)應(yīng)體現(xiàn)機(jī)械工專業(yè)提供論文寫作和寫作論文的服務(wù),歡迎光臨dylw.net程學(xué)科的基本內(nèi)涵,側(cè)重研究機(jī)械產(chǎn)品及裝備的材料成型及控制工程技術(shù)。
材料成型及控制工程技術(shù)是指“材料”成型,而非“構(gòu)件”成型。它通過控制外部形狀和內(nèi)部組織結(jié)構(gòu),使材料變成滿足使用功能和服役壽命預(yù)期要求的各種零部件及成品。材料成型方法采用液態(tài)凝固成型、固態(tài)塑性成型、粉末成型、材料的凈或近凈成型等精密成型與處理、材料連接以及三維快速成型技術(shù)等。它不僅指成型工藝,而且還要對成型過程實(shí)施在線檢測與質(zhì)量控制。“材料成型”專業(yè)包含材料的成型設(shè)計(jì)、成型工藝和成型質(zhì)量控制。對于設(shè)備的電控設(shè)計(jì)研究則不包含在本專業(yè)。
因此,“材料成型”專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)應(yīng)為:培養(yǎng)具備機(jī)械科學(xué)、材料科學(xué)、力科學(xué)、電科學(xué)、控制科學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)等基礎(chǔ)知識(shí)和應(yīng)用能力,能夠在材料加工理論、成型工藝及裝備、材料成型過程自動(dòng)控制和先進(jìn)材料工程等領(lǐng)域從事科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)、設(shè)計(jì)制造、生產(chǎn)組織與管理,具有實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)的高級(jí)科技人才。
3.兩個(gè)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的辨析
“焊接”和“材料成型”專業(yè)分別屬于兩個(gè)不同專業(yè)類,應(yīng)以充分體現(xiàn)各自專業(yè)類的鮮明特征作為確立各自人才培養(yǎng)目標(biāo)的基石。通過分析“焊接”和“材料成型”專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo),可以得出如下結(jié)論:第一,專業(yè)依托的基本學(xué)科不同。前者依托材料科學(xué);后者依托機(jī)械科學(xué)。第二,對相關(guān)學(xué)科重要性的排序不同。前者相關(guān)學(xué)科的排序?yàn)榱茖W(xué)、機(jī)械科學(xué)、電科學(xué)、控制科學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué);后者相關(guān)學(xué)科的排序?yàn)椴牧峡茖W(xué)、力科學(xué)、電科學(xué)、控制科學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)。第三,二者研究的知識(shí)領(lǐng)域不同。前者研究焊接工藝及設(shè)備、焊接生產(chǎn)、焊接質(zhì)量控制與檢測、焊接過程自動(dòng)化控制等領(lǐng)域;后者研究材料加工理論、成型工藝及裝備、材料成型過程自動(dòng)控制和先進(jìn)材料工程等領(lǐng)域。第四,研究的對象不同。前者研究構(gòu)件;后者研究機(jī)械產(chǎn)品及裝備。
雖然兩個(gè)專業(yè)都屬于材料加工工程學(xué)科范疇,材料成型及控制工程技術(shù)涵蓋材料連接技術(shù),但是根據(jù)對“材料成型”專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的分析可以看出,“材料成型”專業(yè)從機(jī)械工程學(xué)科的角度出發(fā),側(cè)重培養(yǎng)掌握專業(yè)提供論文寫作和寫作論文的服務(wù),歡迎光臨dylw.net材料成型及控制工程技術(shù)的人才,而“焊接”專業(yè)從材料科學(xué)與工程學(xué)科的角度出發(fā),側(cè)重培養(yǎng)掌握焊接技術(shù)與工程的人才。需要指出的是,“材料成型”專業(yè)的知識(shí)體系應(yīng)包含焊接核心知識(shí),能力體系應(yīng)包含焊接應(yīng)用能力。兩個(gè)專業(yè)對焊接知識(shí)能力要求的范圍廣度和內(nèi)容深度存在較大差異。由此可見,“焊接”和“材料成型”專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)存在重大差異。
四、人才培養(yǎng)目標(biāo)的專業(yè)特色分析
高等本科院校在確立這兩個(gè)專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)時(shí),應(yīng)在符合高等工程教育基本要求的前提下,充分體現(xiàn)專業(yè)類的明顯特征,根據(jù)自身在全國高校同專業(yè)中所處的位置確定專業(yè)辦學(xué)定位,即確定人才培養(yǎng)目標(biāo)為科學(xué)研究精英型、科學(xué)研究和工程技術(shù)復(fù)合型,還是工程技術(shù)應(yīng)用型。同時(shí)還應(yīng)根據(jù)辦學(xué)歷史形成的專業(yè)辦學(xué)優(yōu)勢,例如依托的行業(yè)等,并結(jié)合地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)需要,使人才培養(yǎng)目標(biāo)體現(xiàn)出明顯的辦學(xué)特色。
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提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)綜合性和創(chuàng)新性人才是新世紀(jì)人才培養(yǎng)的重點(diǎn),而人才培養(yǎng)的最終落腳點(diǎn)是在課程體系和教學(xué)內(nèi)容的安排上,這也是教學(xué)改革的重點(diǎn)和難點(diǎn)。圍繞新的人才培養(yǎng)目標(biāo),從以下幾個(gè)方面進(jìn)行了嘗試和探索。
(一)理論課程體系建設(shè)
(1)專業(yè)平臺(tái)課程設(shè)置。專業(yè)平臺(tái)課主要是通識(shí)教育課程部分。該部分學(xué)校有統(tǒng)一的要求,原則上不能做變動(dòng)。在材控專業(yè)的課程體系建設(shè)中,專業(yè)課程的設(shè)置是一個(gè)很突出的問題。在教育部專業(yè)目錄中雖然列出了對該專業(yè)的主干課程,但并沒有對其專業(yè)課程做嚴(yán)格的限定。在新的人才培養(yǎng)方案制定時(shí),材控系曾多次組織基礎(chǔ)課程和相關(guān)專業(yè)教師進(jìn)行討論,在不違背大專業(yè)體系和學(xué)校相關(guān)規(guī)定的前提下做了部分調(diào)整。我系針對材控專業(yè)的特點(diǎn)及以后學(xué)生就業(yè)的崗位,對專業(yè)平臺(tái)課程部分教學(xué)學(xué)時(shí)和授課內(nèi)容做了調(diào)整,如將傳統(tǒng)的“工程力學(xué)”分解為“理論力學(xué)”和“材料力學(xué)”兩門課程,并增加了學(xué)時(shí),強(qiáng)化了“材料力學(xué)”部分的教學(xué)。為了讓學(xué)生對材控專業(yè)各方向有初步的了解,增設(shè)了“材料成型及控制工程概論”;為了拓寬學(xué)生的知識(shí)面,同時(shí)也是從專業(yè)角度出發(fā)有側(cè)重的學(xué)習(xí),并為以后學(xué)習(xí)相關(guān)的控制類及設(shè)備類課程打下基礎(chǔ),新開設(shè)了“PLC系統(tǒng)和應(yīng)用”;在材料成型過程中,離不開熱量的傳輸,故新增設(shè)了“傳輸原理”,這些都是在傳統(tǒng)課程體系中沒有的。
(2)專業(yè)課的設(shè)置。專業(yè)課分為專業(yè)主干課和專業(yè)選修課。專業(yè)主干課按照原理類、工藝類、設(shè)備類來設(shè)置課程;專業(yè)方向課針對各專業(yè)方向的特點(diǎn),突出專業(yè)和特點(diǎn)相結(jié)合。如保持鍛壓工藝與塑料成型方向以塑料、沖壓及壓鑄工藝及鍛造工藝設(shè)計(jì)為主,壓力加工方向以各種板帶材軋制工藝、孔型設(shè)計(jì)、型鋼和管材生產(chǎn)工藝等為主,焊接方向以材料的焊接工藝及焊接結(jié)構(gòu)等為主。同時(shí),為了拓寬學(xué)生的視野并能使學(xué)生及時(shí)了解該專業(yè)方向發(fā)展的前沿和新技術(shù),特開設(shè)部分選修課,如“有色金屬塑性加工”、“新材料”、“先進(jìn)連接技術(shù)”、“現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)制造”、“現(xiàn)代表面技術(shù)”,主要體現(xiàn)少學(xué)時(shí)、多門類的特點(diǎn),強(qiáng)調(diào)課外查找資料獲取知識(shí)。在課程體系的總體構(gòu)建下,對部分課程進(jìn)行了整合和優(yōu)化,科學(xué)、系統(tǒng)地確定所開課程數(shù),每門課程的授課內(nèi)容及課程之間的銜接。對設(shè)備類課程,目前控制及自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展日新月異,相應(yīng)的成型設(shè)備及控制技術(shù)也在不斷更新,教學(xué)大綱中新增了部分新設(shè)備的教學(xué)內(nèi)容。同時(shí)對陳舊和重復(fù)的內(nèi)容在教學(xué)大綱中應(yīng)以拋棄。
(二)實(shí)踐教學(xué)體系建設(shè)
實(shí)踐教學(xué)的重點(diǎn)是突出理論與實(shí)踐的緊密結(jié)合,它是大學(xué)本科四年教育中最重要的部分之一,同時(shí)也是培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、自主創(chuàng)新、增強(qiáng)動(dòng)手能力的重要渠道。尤其是在新課程體系的指導(dǎo)下,需要利用現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件,以培養(yǎng)服務(wù)于生產(chǎn)一線的應(yīng)用型技術(shù)人才為導(dǎo)向,對原有的實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)行改革,主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
(1)實(shí)驗(yàn)及實(shí)訓(xùn)。通過理論課帶實(shí)驗(yàn),增加對理論知識(shí)的了解和掌握。在我?,F(xiàn)有設(shè)備逐步安裝到位后,需要對理論課帶實(shí)驗(yàn)大綱進(jìn)行重新修訂和編制,強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,提高實(shí)驗(yàn)質(zhì)量。增開綜合實(shí)訓(xùn),增強(qiáng)學(xué)生對所學(xué)專業(yè)知識(shí)的綜合理解和融會(huì)貫通的能力;弱化技能培訓(xùn),如焊接方向?qū)ⅰ昂附蛹夹g(shù)訓(xùn)練”由以前的三周縮為二周,“焊接技術(shù)綜合訓(xùn)練”由二周增加至三周,通過焊接技術(shù)綜合訓(xùn)練,可將所學(xué)的專業(yè)課程知識(shí)連貫起來,起到穿針引線的作用。增加“焊接方法及設(shè)備綜合實(shí)驗(yàn)”(1周)、“金屬材料焊接課程設(shè)計(jì)”(1周)、“軋制過程動(dòng)態(tài)模擬與仿真實(shí)訓(xùn)”(1周)、“軋制產(chǎn)品質(zhì)量檢測綜合實(shí)訓(xùn)”(1周)、“鍛造工藝與工裝課程設(shè)計(jì)”(1周)。不僅從量的方面增加了實(shí)踐環(huán)節(jié),同時(shí)也要保證實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)較高質(zhì)量的完成,增加了學(xué)生動(dòng)手和實(shí)踐的機(jī)會(huì)。
(2)生產(chǎn)實(shí)習(xí)。目前我校材控專業(yè)三個(gè)方向的生產(chǎn)實(shí)習(xí)安排的教學(xué)進(jìn)度和時(shí)數(shù)是不同的,實(shí)習(xí)的單位也不盡相同,都在相關(guān)的專業(yè)生產(chǎn)廠實(shí)習(xí)。實(shí)習(xí)工作量不飽和,學(xué)生實(shí)習(xí)的效果較差。通過編制詳細(xì)的生產(chǎn)實(shí)綱及實(shí)習(xí)內(nèi)容,與企業(yè)聯(lián)合,通過共同指導(dǎo)來提高實(shí)習(xí)質(zhì)量。
(3)畢業(yè)設(shè)計(jì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是占學(xué)分最多,也是本科教育的最后一個(gè)環(huán)節(jié)。目前我校材控專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是在校內(nèi)進(jìn)行,學(xué)生主要是做某一專題研究,實(shí)驗(yàn)做得少或者是沒做,論文主要是照搬照抄后稍做修改,論文質(zhì)量難以保證。目前畢業(yè)設(shè)計(jì)的改革主要是從選題、指導(dǎo)方法上進(jìn)行改進(jìn)。目前我校材控系學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)開始前,約70%~80%的學(xué)生已簽約了工作單位,指導(dǎo)老師可針對學(xué)生以后可能從事的崗位及興趣來合理選題,既可以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,也為畢業(yè)后盡快適應(yīng)工作崗位奠定基礎(chǔ)。當(dāng)然,也可以考慮讓學(xué)生自主選題或到簽約單位做設(shè)計(jì),指導(dǎo)老師對學(xué)生的任務(wù)要求及內(nèi)容要明確,盡可能量化,并及時(shí)督促和管理。旨在培養(yǎng)學(xué)生查閱文獻(xiàn)和總結(jié)的能力、設(shè)計(jì)能力、實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力,以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析和論文撰寫能力。
二、結(jié)語
【論文摘要】:介紹了光機(jī)電一體化技術(shù)特征,研究了國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,指出了未來發(fā)展前景和一些重要技術(shù)熱點(diǎn)。
近些年來,光機(jī)電一體化技術(shù)得到迅猛發(fā)展,在民用工業(yè)和軍事領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用。因此,光機(jī)電一體化技術(shù)成為當(dāng)今機(jī)械工業(yè)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)主要趨勢。
1.光機(jī)電一體化技術(shù)特征
光機(jī)電一體化系統(tǒng)主要由動(dòng)力、機(jī)構(gòu)、執(zhí)行器、計(jì)算機(jī)和傳感器五個(gè)部分組成,相互構(gòu)成一個(gè)功能完善的柔性自動(dòng)化系統(tǒng)。其中計(jì)算機(jī)軟硬件和傳感器是光機(jī)電一體化技術(shù)的重要組成要素。與傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品比較,光機(jī)電一體化產(chǎn)品具有以下技術(shù)特征。
1.1體積小,重量輕,適應(yīng)性強(qiáng),操作更方便
光機(jī)電一體化技術(shù)使得操作人員擺脫了以往必須按規(guī)定操作程序或節(jié)后頻繁緊張地進(jìn)行單調(diào)重復(fù)操作的工作方式,可以靈活方便地按需控制和改變生產(chǎn)操作程序,任何一臺(tái)光機(jī)電一體化裝置的動(dòng)作,可由預(yù)設(shè)的程序一步一步控制實(shí)現(xiàn),甚至實(shí)現(xiàn)操作全自動(dòng)化和智能化。
1.2功能增加,精度大幅提高
光機(jī)電一體化系統(tǒng)包括以激光、電腦等現(xiàn)代技術(shù)集成開發(fā)的自動(dòng)化、智能化機(jī)構(gòu)設(shè)備、儀器儀表和元器件。電子技術(shù)的采用使得包饋控制水平提高,運(yùn)算速度加快,通過電子自動(dòng)控制系統(tǒng)可精確按預(yù)設(shè)動(dòng)作,其自行診斷、校正、補(bǔ)償功能可減少誤差,達(dá)到靠單純機(jī)械方式所不能實(shí)現(xiàn)的工作精度。同時(shí),由于機(jī)械傳動(dòng)部件減少,機(jī)械磨損及配合間隙等引起的誤差也大大減小。
1.3部分硬件實(shí)現(xiàn)軟件化,智能化程度提高
傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備一般不具有自維修或自診斷功能。光機(jī)電一體化技術(shù)使得電子裝置能按照人的意圖進(jìn)行自動(dòng)控制、自動(dòng)檢測、信息采集及處理、調(diào)節(jié)、修正、補(bǔ)償、自診斷、自動(dòng)保護(hù)直至自動(dòng)記錄、顯示、打印工作結(jié)果。通過改變程序,指令等軟件內(nèi)容而無需改動(dòng)硬件部分就可變換產(chǎn)品的功能,使機(jī)械控制功能內(nèi)容的確定和變化趨勢向"軟件化"和"智能化"。
1.4產(chǎn)品可靠性得到提高,使用壽命增長
傳統(tǒng)的機(jī)械裝置的運(yùn)動(dòng)部分,一般都伴隨著磨損及運(yùn)動(dòng)部件配合間隙所引起的動(dòng)作誤差,導(dǎo)致可動(dòng)摩擦、撞擊、振動(dòng)等加重,嚴(yán)格影響裝置壽命、穩(wěn)定性和可靠性。而光機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用,使裝置的可動(dòng)部件減少,磨損也大為減少,像集成化接近開關(guān)甚至無可動(dòng)部件、無機(jī)械磨損。因此,裝置的壽命提高,故障率降低,從而提高了產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性。
1.5融合了多種學(xué)科新技術(shù),衍生出許多功能更強(qiáng)、性能更好的新產(chǎn)品
光機(jī)電一體化產(chǎn)品的研究開發(fā)涉及到許多學(xué)科和專業(yè)知識(shí),包括數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、聲學(xué)、機(jī)械工程學(xué)、電力電子學(xué)、電工學(xué)、系統(tǒng)工程學(xué)、光學(xué)、控制論、信息論和計(jì)算機(jī)科學(xué)等。例如人們很熟悉的靜電復(fù)印機(jī)、彩色印像機(jī)等,就是一種由機(jī)、電、光、磁、化學(xué)等多種學(xué)科和技術(shù)復(fù)合創(chuàng)新的新型產(chǎn)品。光機(jī)電一體化技術(shù)將光電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、控制技術(shù)與機(jī)械技術(shù)各自的優(yōu)勢結(jié)合起來,衍生出許多功能更強(qiáng)、性能更好的新一代技術(shù)裝備。
1.6產(chǎn)品系統(tǒng)性增強(qiáng),各部分系統(tǒng)間協(xié)調(diào)性要求提高
光機(jī)電一體化是一門學(xué)科的邊緣科學(xué)技術(shù),多種技術(shù)的綜合及多個(gè)部分的組合,使得光機(jī)電一體化技術(shù)及產(chǎn)品更具有系統(tǒng)性、完整性和科學(xué)性。其各個(gè)組成部分在綜合成一個(gè)完整的系統(tǒng)中相互配合有嚴(yán)格的要求,這就要求各種技術(shù)揚(yáng)長避短,提高系統(tǒng)協(xié)調(diào)性。
2.研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
2.1研究現(xiàn)狀
自從我國實(shí)行改革開放以來,科技領(lǐng)域急起直追,我國的光機(jī)電一體化技術(shù)已取得明顯的成效,數(shù)控產(chǎn)品有了很大的提高,尤其是經(jīng)濟(jì)型靈敏數(shù)控裝置發(fā)展很快,是我國特有的經(jīng)濟(jì)實(shí)用產(chǎn)品,不但適用國內(nèi)市場的需要,部分產(chǎn)品還隨主機(jī)配套出口。國內(nèi)的機(jī)械產(chǎn)品采用可編程控制器(PC)和微電子技術(shù)控制設(shè)備也越來越多,覆蓋面也日益擴(kuò)大,從紡織機(jī)械、軸承加工設(shè)備、機(jī)床、注塑機(jī)到橡膠輪胎成型機(jī)、重型機(jī)械、輕工業(yè)機(jī)械都是如此,我國自行研制和生產(chǎn)的光機(jī)電設(shè)備,在質(zhì)量上也有重大突破,為今后的推廣應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)。
2.2發(fā)展趨勢
光機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)滲透到各個(gè)學(xué)科、領(lǐng)域,成為一種新興的學(xué)科,并逐漸成為一種產(chǎn)業(yè),而這些產(chǎn)業(yè)作為新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)越來越受到高度重視。從世界科學(xué)技術(shù)的發(fā)展情況來看,光機(jī)電一體化技術(shù)的未來技術(shù)熱點(diǎn)主要包括:
(1)激光技術(shù)
1)高單色性,利用激光高單色性作精密測量時(shí),可極大地提高測量精度和量程。
2)高方向性,因具有很遠(yuǎn)距離傳輸光能和傳輸控制指令的能力,從而可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離激光通信、激光測距、激光雷達(dá)、激光導(dǎo)航以及遙控。
3)高亮度性,利用激光的高亮度特性,中等亮度激光束在焦點(diǎn)附近可產(chǎn)生幾千到幾萬度的高溫,可使照射點(diǎn)物體熔化或汽化,對各種各樣材料和產(chǎn)品進(jìn)行特種加工。
4)相干性,由于激光速頻率單一、相位方向相同。適用于激光通信、全息照相、激光印刷以及光學(xué)計(jì)算機(jī)的研制,而在實(shí)際運(yùn)用中也會(huì)通過一些激光技術(shù)改變激光輻射的特性,應(yīng)用范圍更廣。
(2)傳感檢測技術(shù)
1)激光準(zhǔn)直,能夠測量平直度、平面度、平行度、垂直度,也可以做三維空間的基準(zhǔn)測量。
2)激光測距,其探測距離遠(yuǎn),測距精度高,抗干擾性強(qiáng),體積小,重量輕,但受天然影響大。
3)光纖探測器,在目標(biāo)很小,間隔受限或危險(xiǎn)的環(huán)境中,最常選用的是光纖探測器。
其他還有激光打孔、刻槽=標(biāo)記、光化學(xué)沉積等加工技術(shù)。
(3)激光快速成型技術(shù)
激光快速成型是利用計(jì)算機(jī)將復(fù)雜的三維物體轉(zhuǎn)化為二維層,將熱塑性塑料粉末或膠粘襯底片材紙張燒結(jié),由點(diǎn)、線構(gòu)造零件的面(層),然后逐層成型。激光快速成型技術(shù)可使新產(chǎn)品及早投放市場,極大地提高了汽車生產(chǎn)企業(yè)對市場的適應(yīng)能力和產(chǎn)品的競爭能力。
(4)光能驅(qū)動(dòng)技術(shù)
利用光致變形材料可制作光致動(dòng)器和光機(jī)器人?,F(xiàn)已研制成功一種光致動(dòng)器,其工作原理是將光照在形狀記憶合金上,反復(fù)地通、斷使材料伸縮,再利用感溫磁性體的溫度特性,將材料末端吸附在襯底上。利用材料本身的伸縮和端部的吸附特性,加上光的通斷便能實(shí)現(xiàn)所要求的動(dòng)作。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,該致動(dòng)器能可在頂面步行。這種狀態(tài)目標(biāo)處于初級(jí)階段,如果能發(fā)現(xiàn)具有優(yōu)異光作用特性的動(dòng)態(tài)物質(zhì),則可使光能驅(qū)動(dòng)技術(shù)廣泛應(yīng)用。
3.結(jié)語
技術(shù)上的改革和與之相配套的技術(shù)支持是創(chuàng)新技術(shù)的基礎(chǔ)。開發(fā)光機(jī)電一體化產(chǎn)品有不同的層次和靈活的自由度。在機(jī)械技術(shù)中恰當(dāng)?shù)匾腚娮蛹夹g(shù),產(chǎn)品的面貌和行業(yè)的面貌就可以迅速發(fā)生巨大變化。產(chǎn)品一旦實(shí)現(xiàn)光機(jī)電一體化,便具有很高的功能水平和附加價(jià)值,將給開發(fā)生產(chǎn)者和用戶帶來巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
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[關(guān)鍵詞]船體生產(chǎn)設(shè)計(jì) 精度控制 方法
中圖分類號(hào):F138 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-914X(2015)25-0308-01
一、精度控制技術(shù)研究與應(yīng)用的現(xiàn)實(shí)意義
(1)船舶精度控制技術(shù)保證船體建造主尺寸和其他參數(shù)的誤差在允許范圍內(nèi),從而保證了船舶的最初設(shè)計(jì)性能和安全,保護(hù)了船東的利益,提高了造船企業(yè)的知名度和競爭力。
(2)船舶精度控制技術(shù)最大限度地提高了鋼材的利用率并減少了施工隊(duì)伍在裝配過程的修整量,從而降低了人力和材料成本同時(shí)提高了勞動(dòng)效率。
(3)由于減少了修割和返修量,降低了能源消耗并減少了環(huán)境污染。
(4)船舶精度控制技術(shù)有利于造船企業(yè)拓寬船舶市場的開發(fā),如大型或超大型船舶建造、海洋工程平臺(tái)等項(xiàng)目。在這個(gè)船舶行業(yè)市場低迷激蕩的時(shí)期,高附加值船舶的修理與建造可以使企業(yè)在市場的競爭中保有一席之地。
二、施工原則及要求
為控制精度,船體建造過程中需始終按照如下要求進(jìn)行。
(1)電腦放樣線型需光順。
(2)施工過程中裝配必須嚴(yán)格按照船體理論線進(jìn)行,避免由此造成的錯(cuò)位現(xiàn)象。
(3)對接板板厚差大于等于4mm的須進(jìn)行板厚過渡。
(4)開設(shè)坡口及焊接規(guī)格要求應(yīng)按照本單位的WPS執(zhí)行。為防止分段整體變形,嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝標(biāo)準(zhǔn),合理安排焊接順序。
(5)板材收縮余量按照1‰放置,分段之間對接縫放50mm余量。
(6)所有結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行焊后退火,控制焊接變形和消除應(yīng)力。
(7)為了保證分段之間對接處的平直度,必要時(shí)加梁固定,避免合攏時(shí)產(chǎn)生大的應(yīng)力集中和變形。
(8)可根據(jù)具體分段的具體情況進(jìn)行預(yù)舾裝。
(9)利用激光儀的配合,保證胎架的制作必須在同一水平面。
三、精度控制要點(diǎn)分析
(1)加工工序的精度控制技術(shù)。切割技術(shù)己達(dá)到自動(dòng)化加工水平。對各類機(jī)器的檢測和修整、補(bǔ)充機(jī)器用消耗品,定期抽樣檢查零件的切割精度等是這段工序的精度控制的主要內(nèi)容。對策主要是調(diào)整機(jī)器的加工精度和培訓(xùn)作業(yè)人員的技術(shù)水平等。曲面加工曲面成型技術(shù)基本屬于手工作業(yè)水平。對成品的成型尺寸和焰道熱加工的溫度控制檢驗(yàn)等是這段工序的精度控制的主要內(nèi)容。
(2)裝配工序的精度控制技術(shù)。小組立中的精度控制技術(shù),主要有在橫向構(gòu)件上安裝小骨材的尺寸精度檢測對前期工序是否出錯(cuò)的檢驗(yàn)等。對策是修整超差的變形,報(bào)告前面工序的錯(cuò)誤并調(diào)整因此而出現(xiàn)的錯(cuò)誤,直至返工到前面的工序從新加工。大組立是分段合攏前的最后一項(xiàng)工程。一方面受前期小組立裝配精度的影響,另一方面還要滿足分段合攏的精度要求。大組立中的精度控制技術(shù)主要有檢驗(yàn)縱骨定位、精度檢驗(yàn)、橫向構(gòu)件的裝配精度檢查和焊接坡口的寬度等。對策是找出裝配中產(chǎn)生誤差的原因,并能分析累積誤差。分段重量、重心位置在分段前的作業(yè)過程中,每完成一道工序,需要檢測零件、部件、組立等的重量和重心位置,能準(zhǔn)確估算的,可以省略測試。特別是在海洋結(jié)構(gòu)物的建造過程中,空船結(jié)構(gòu)的重量和重心位置的檢測和修整是必須的。
(3)合攏過程的精度控制技術(shù)。分段生產(chǎn)制造的周期長,制造過程中焊接工藝實(shí)施不當(dāng),吊運(yùn)過程產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)變形等原因,使得分段與設(shè)計(jì)尺寸存在偏差,導(dǎo)致合攏出現(xiàn)問題,常見的問題是端部的錯(cuò)位現(xiàn)象。對策是設(shè)置基準(zhǔn)點(diǎn)和基準(zhǔn)線,按著定位要領(lǐng)指導(dǎo)書進(jìn)行作業(yè)調(diào)整局部變形。
綜上所述,造船企業(yè)須對船體加工、裝配、合攏進(jìn)行控制,以滿足船東的建造精度要求。造船企業(yè)對船體結(jié)構(gòu)的主尺寸、形狀和位置偏差的控制,開始采用得是船體零件上加放余量的辦法,后來根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計(jì)技術(shù),對零件加工和焊接的收縮量進(jìn)行分析,以零件的補(bǔ)償量來代替余量,并逐漸擴(kuò)大零件補(bǔ)償量的加放范圍,從平直貨艙區(qū)域逐步推廣到部分首尾船體結(jié)構(gòu)區(qū)域,逐步形成了船體精度控制的技術(shù)。
四、防變形措施
立體分段在建造過程中產(chǎn)生的變形是不可避免的,如何控制其變形在允許范圍內(nèi)或消除變形,通過采取合理的措施能夠有效預(yù)防變形。為控制分段的精度,在分段建造過程中,船廠采取了一系列措施,并取得了較好的效果,下面就這些措施的具體執(zhí)行情況進(jìn)行分析。
(1)胎架的精度控制。胎架是分段建造的基礎(chǔ),尤其是對具有拋、昂勢以及防反變形胎架的測量,是建造過程的重點(diǎn)之一。為保證分段的精度,我們應(yīng)該對每一個(gè)立體分段都制定了具體的胎架制作要求,并要求每個(gè)胎架立柱的誤差控制在2mm范圍內(nèi)。
(2)在施工過程中,尤其在外板上結(jié)構(gòu)以及外板對接縫焊接后,及時(shí)進(jìn)行退火處理,以消除應(yīng)力,避免脫胎架時(shí)甲板面或平臺(tái)面產(chǎn)生較大的變形。
(3)在施工過程中進(jìn)行精度測量。分段安裝精度的測量,應(yīng)始終貫穿在分段安裝的過程中,包括構(gòu)件的裝配線是否準(zhǔn)確,尤其是構(gòu)件理論線的正確性容易忽視。并且在分段裝配完畢并進(jìn)行數(shù)據(jù)測量合格后,才允許進(jìn)入下道工序的施工,堅(jiān)決避免前一工序的錯(cuò)誤帶入到下一工序而造成誤差累積。
(4)在分段之間對接處加梁固定,以保證其尺寸平直度,避免合攏時(shí)產(chǎn)生大的變形。
(5)控制焊接變形量。盡量采用高效的焊接技術(shù),嚴(yán)格按照合理的焊接工藝的要求進(jìn)行焊接,提高焊縫質(zhì)量,減少焊縫返修量。同時(shí)在焊接時(shí)嚴(yán)格按照焊接規(guī)格表進(jìn)行,避免焊腳過大或過小。
(6)分段吊運(yùn)及翻身過程中,為防止發(fā)生變形也要對分段采取臨時(shí)加強(qiáng)措施,特別對于尺寸較大而剛性較差的分段,應(yīng)加裝臨時(shí)扶強(qiáng)材。
(7)其他輔助手段。適當(dāng)運(yùn)用剛性固定的輔助措施,剛性固定方法是船廠施工中常用的一種控制變形的手段,例如在甲板面和平臺(tái)面以及外板的焊接過程中,采用長馬板騎縫,在高腹板構(gòu)架焊接前用型材拉撐固定等,這些措施均有利于減少焊接角變形。
(8)加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)。船體建造的具體操作者是精度管理工作的關(guān)鍵,要提高職工對精度控制的重視程度,加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn),提高人員素質(zhì),實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,特別是對船廠的外包工人的技術(shù)培訓(xùn)和管理。因?yàn)橥獍と说娜藛T流動(dòng)性較大,但他們是造船企業(yè)船體建造的主力軍,所以需要長期堅(jiān)持不懈地對他們進(jìn)行培訓(xùn)與管理,使他們了解精度控制的重要性,讓他們掌握具體操作工藝。
五、結(jié)束語
船體建造精度生產(chǎn)設(shè)計(jì)技術(shù)是現(xiàn)代造船模式的一項(xiàng)關(guān)鍵性技術(shù)。一些造船發(fā)達(dá)國家在這方面已取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益,積累了很多的經(jīng)驗(yàn)。我國造船工業(yè)已經(jīng)開始全面實(shí)行造船模式的轉(zhuǎn)變,這項(xiàng)技術(shù)在大型先進(jìn)船廠應(yīng)用的同時(shí),也應(yīng)該系統(tǒng)全面地幫助中小型船廠進(jìn)行研究和實(shí)施。
參考文獻(xiàn)
論文摘要:三峽電站左岸1#~10#壩段壓力鋼管直徑12.4m,材質(zhì)分別為60kgf/mm2級(jí)高強(qiáng)度低合金調(diào)質(zhì)鋼和16MnR鋼,具有管徑大、管壁厚、技術(shù)要求高等特點(diǎn)。鋼管在制作、運(yùn)輸、吊裝、安裝及焊接等工序中均采用了一些新的工藝,對各施工工序進(jìn)行全過程控制,保證了三峽左岸壓力鋼管的制作安裝質(zhì)量。為大直徑壓力鋼管的施工積累了經(jīng)驗(yàn)。
1、概述:
三峽二期工程左岸廠房壩段A標(biāo)段共有10個(gè)機(jī)組進(jìn)水口,每個(gè)進(jìn)水口分別設(shè)置有1條引水壓力鋼管,機(jī)組采用單機(jī)單管供水方式。引水鋼管設(shè)計(jì)直徑12.4m,最大設(shè)計(jì)內(nèi)水壓力1.4MPa,是目前世界上管徑最大的引水壓力鋼管,結(jié)構(gòu)形式為鋼襯鋼筋砼聯(lián)合受力,布置上順?biāo)鞣譃閴蝺?nèi)段、壩后背管段及下水平段,樁號(hào)自20+024.172至20+118.00,中心軸線安裝高程EL113.584~EL57.000m,壩內(nèi)段(上斜直段)材質(zhì)為16MnR,板厚26mm,壩后背管由上彎段、斜直段、下彎段組成,上彎段、斜直段材質(zhì)為16MnR,板厚28~34mm,下彎、下水平段材質(zhì)為60kgf/mm2級(jí)高強(qiáng)度調(diào)質(zhì)鋼,板厚34~60mm。1?!?#壩段壓力鋼管在下水平段設(shè)置彈性墊層管,其單條鋼管的軸線長120.122m,工程量1446t;7#~10#壩段壓力鋼管在下水平段設(shè)置套筒式伸縮節(jié),其單條鋼管的軸線長112.852m,工程量1278t;1#~10#壩段工程量總計(jì)13788t。
2、引水管道與相關(guān)建筑物的關(guān)系:
2.1與大壩砼施工的關(guān)系:
因各壩段基巖高程不等,左廠1#~6#壩段部分背管予留槽采用開挖形式,左廠7#~10#壩段背管予留槽采用砼澆筑而成。壩內(nèi)埋管段隨大壩砼上升同步形成,當(dāng)相應(yīng)的壩塊澆筑至鋼管安裝高程并有7天以上齡期,兩側(cè)非鋼管壩段上升至高程110m以上,方可進(jìn)行該部分鋼管安裝。
2.2與付廠房的關(guān)系:
引水管道的下彎段和下水平段布置于付廠房下部,當(dāng)鋼管壩段管邊予留槽形成,兩側(cè)非鋼管壩段達(dá)到高程82m以后,進(jìn)行下部水平段鋼管的安裝,并從下彎段逐節(jié)向上安裝。
2.3與壩體縱縫灌漿的關(guān)系:
由于壩體縱向分縫,管道予留槽跨越1~2道縱縫,鋼管的安裝待相應(yīng)的縱縫灌漿完成至鋼管安裝高程以上,再進(jìn)行鋼管的安裝。
2.4與予留槽的關(guān)系:
在安裝之前,土建施工準(zhǔn)備工作必須全部完成,在鋼管安裝結(jié)束后,進(jìn)行管道的砼回填澆筑。
3、壓力鋼管的制作:
3.1鋼管制作材料
3.1.1母材
用于鋼管制造的所有鋼材應(yīng)符合設(shè)計(jì)技術(shù)要求和施工圖的規(guī)定,鋼管母材16MnR和60kgf/mm2高強(qiáng)鋼出廠前在鋼廠內(nèi)按《壓力容器用鋼板超聲波探傷》(ZBJ74003-88)100%探傷,每批鋼板應(yīng)有出廠合格證,母材的化學(xué)成份及性能應(yīng)滿足以下要求:
(1)16MnR鋼板化學(xué)成份(%)
C
Si
Mn
P
S
Ni
Cr
Mo
≤0.02
0.20~0.60
1.20~1.60
≤0.035
≤0.035
(2)16MnR鋼板機(jī)械性能
試樣
規(guī)格
取樣
位置
σs
(kg/mm2)
σb
(kg/mm2)
δs(%)
冷彎性能d=3a 180°
低溫沖擊韌性
VE—20℃J
按國標(biāo)
橫向
31
50~65
≥19
完好
≥27
(3)60kgf/mm2高強(qiáng)鋼化學(xué)成份(%)
C
Si
Mn
P
S
Ni
Cr
Mo
≤0.09
0.15~0.30
1.0~1.6
≤0.030
≤0.030
≤0.60
≤0.30
≤0.30
(5)碳當(dāng)量:
16MnR低于0.4%;60kgf/mm2高強(qiáng)鋼低于0.42%。
(6)焊縫及熱影響區(qū)硬度值:
16MnR低于300HV;60kgf/mm2高強(qiáng)鋼低于350HV。
所有用于制造鋼管的母材,到貨后按《ZBJ74003-88》規(guī)定的Ⅲ級(jí)質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對鋼板進(jìn)行超聲抽檢,抽檢數(shù)量為10%。
16MnR鋼板為國產(chǎn)板。60kgf/mm2級(jí)高強(qiáng)度調(diào)質(zhì)鋼由日本進(jìn)口,其中,1~6#機(jī)采用日本NKK公司生產(chǎn)的610U2鋼板;7~10#機(jī)采用日本住友金屬生產(chǎn)的610F鋼板。
3.1.2焊接材料
16MnR鋼板:手工焊采用大西洋產(chǎn)CHE507電焊條;埋弧自動(dòng)焊采用H10MnSi焊絲;實(shí)芯焊絲脈沖電源全自動(dòng)富氬保護(hù)焊采用CHW-50C6SM焊絲。
60kgf/mm2級(jí)高強(qiáng)鋼:手工焊采用大西洋產(chǎn)CHE62CFLH電焊條;實(shí)芯焊絲脈沖電源全自動(dòng)富氬保護(hù)焊采用ZO-60焊絲。
以上所采用的焊接材料均經(jīng)過焊接工藝評(píng)定確定。
3.2鋼管的制作工藝
3.2.1鋼管排料、劃線
根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求,先對鋼板進(jìn)行排料,繪制排料圖,然后按排料圖進(jìn)行鋼板劃線,劃線極限偏差應(yīng)滿足表⑴的要求:
排料時(shí)縱縫的布置與鋼管橫斷面水平軸和垂直軸的夾角應(yīng)大于10°,相應(yīng)弧長應(yīng)大于1100mm。
鋼板劃線后應(yīng)分別標(biāo)出鋼管分段、分節(jié)、分塊的編號(hào)、水流方向、水平和垂直中心線、灌漿孔位置、坡口角度以及切割線等符號(hào)。16MnR鋼可用鋼印、油漆和沖眼標(biāo)記。高強(qiáng)鋼嚴(yán)禁用鋸或鑿子、鋼印作標(biāo)記,不得在卷板外側(cè)表面打沖眼;在卷板內(nèi)側(cè)表面用于校核劃線準(zhǔn)確性和卷板后的外側(cè)表面允許有輕微的沖眼標(biāo)記。
3.2.2鋼板切割、加工坡口
鋼板采用自動(dòng)、半自動(dòng)氧-乙炔火焰切割或數(shù)控切割機(jī)割去多余部分??v縫和直管段環(huán)縫坡口用12m刨邊機(jī)加工;彎管段環(huán)縫坡口用數(shù)控切割機(jī)加工,坡口加工后的尺寸應(yīng)附合圖樣及規(guī)范的要求。
3.2.3鋼板卷制
鋼板端頭預(yù)彎完成后,進(jìn)行瓦片卷制,卷制方向應(yīng)和鋼板壓延方向一致,鋼板經(jīng)多次卷制,檢查達(dá)到設(shè)計(jì)弧度;瓦片卷制成型后,以自由狀態(tài)立于組圓平臺(tái),用2.2m樣板檢查弧度,樣板與瓦片的極限間隙應(yīng)小于2.5mm。
3.2.4瓦片組園、焊接、調(diào)圓
將組成管節(jié)的三張瓦片立于組圓平臺(tái),利用自制專門的拉對、壓縫工裝進(jìn)行組圓,最后一條縱縫調(diào)整后應(yīng)滿足設(shè)計(jì)周長要求,同時(shí)檢查各項(xiàng)性能指標(biāo),組圓后管內(nèi)壁加臨時(shí)支撐增加剛性,然后進(jìn)行鋼管縱縫的焊接,焊接應(yīng)嚴(yán)格按照焊接工藝指導(dǎo)書確定的焊接方法及焊接參數(shù)執(zhí)行。縱縫焊接完成,吊到調(diào)圓平臺(tái),用頭部帶有液壓千斤頂?shù)拿鬃种握{(diào)圓,鋼管調(diào)圓后,各項(xiàng)指標(biāo)應(yīng)符合表⑵要求:
3.2.5上加勁環(huán)、支腿、吊耳等附件
加勁環(huán)由1/20法蘭組成,下料用半自動(dòng)氧-乙炔切割機(jī)或數(shù)控切割機(jī)切割,加勁環(huán)及止水環(huán)的內(nèi)圈弧度用1.5m樣板抽查,間隙小于2.5mm,與鋼管外壁的局部間隙應(yīng)嚴(yán)格控制,不應(yīng)大于3mm,以免焊接引起管壁局部變形,直管段的加勁環(huán)組裝的極限偏差應(yīng)符合表⑶的要求:
加勁環(huán)、止水環(huán)的對接焊縫應(yīng)與鋼管縱縫錯(cuò)開100mm以上。
4、鋼管的運(yùn)輸與吊裝:
4.1鋼管的廠內(nèi)吊裝
鋼管在制造廠內(nèi)摞節(jié)組裝成安裝單元,最大安裝單元的重量約80t,鋼管廠內(nèi)吊裝一般采用廠內(nèi)布置的60t門機(jī)起吊,但當(dāng)?shù)跹b節(jié)重量超過60t時(shí),采用60t門機(jī)與50t汽車吊聯(lián)合吊裝。
4.2鋼管的運(yùn)輸
為三峽壓力鋼管的運(yùn)輸,專門配置有100t平板拖車,拖車外形尺寸(長×寬×高)為16.93m×3.5m×2.05m,拖板有效長度13.5m??紤]到三峽壓力鋼管的大直徑,在不破環(huán)拖車拖板的情況下,設(shè)計(jì)制作了壓力鋼管專用運(yùn)輸托架,為減少對道路交通的影響,運(yùn)輸托架的四個(gè)支撐臂均采用可折疊形式。
鋼管從組節(jié)平臺(tái)上吊至拖車上后,用鋼絲繩及3t或5t倒鏈固定。
4.3鋼管的吊裝
左岸電站引水壓力鋼管吊裝方法匯總
序號(hào)
機(jī)組號(hào)
管節(jié)號(hào)
采用手段
備注
1
1~4#機(jī)
G1~G6
壩前EL.90平臺(tái)的2#MQ2000門機(jī)
其中3#、4#機(jī)的G68、G69、G70管節(jié)采用300履帶吊進(jìn)行安裝。
G7~G15
EL.120棧橋MQ2000門機(jī)
G16~G28
EL.120棧橋MQ2000門機(jī)和EL.82棧橋MQ6000門機(jī)雙機(jī)抬吊
G29~G42
EL.120棧橋MQ2000門機(jī)或EL.82棧橋MQ6000門機(jī)
G43~G57
EL.120棧橋MQ2000門機(jī)和EL.82棧橋MQ6000門機(jī)雙機(jī)抬吊
G58~G70
EL.82棧橋MQ6000門機(jī)
2
5~10#
機(jī)
G1~G6
兩臺(tái)纜機(jī)抬吊
G7~G15
EL.120棧橋MQ2000門機(jī)
G16~G28
EL.120棧橋MQ2000門機(jī)和EL.82棧橋MQ6000門機(jī)雙機(jī)抬吊
G29~G42
EL.120棧橋MQ2000門機(jī)或EL.82棧橋MQ6000門機(jī)
G43~G57
EL.120棧橋MQ2000門機(jī)和EL.82棧橋MQ6000門機(jī)雙機(jī)抬吊
G58~G70
EL.82棧橋MQ6000門機(jī)
鋼管編號(hào):從鋼管進(jìn)口開始,順?biāo)饕来芜M(jìn)行制作管節(jié)編號(hào)。
5、壓力鋼管的調(diào)整與壓縫:
5.1根據(jù)鋼管始裝節(jié)位置,放出始裝節(jié)里程、樁號(hào)及軸線位置,利用所放基準(zhǔn)點(diǎn),在始裝節(jié)上游位置設(shè)置定位檔板,用來控制其里程。
5.2鋼管吊至軌道上,下準(zhǔn)線對準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)軸線,根據(jù)基準(zhǔn)點(diǎn)對鋼管里程、高程、軸線進(jìn)行調(diào)整,其誤差值管中心±5mm,里程偏差±5mm,垂直度3mm。復(fù)測合格后進(jìn)行加固。
5.3為防止鋼管在加固過程中造成位移,鋼管加固采用對稱加固,支撐先與錨筋焊接,然后支撐與鋼管加勁環(huán)焊接。
5.4始裝節(jié)驗(yàn)收后,進(jìn)行第二節(jié)鋼管安裝調(diào)整,并進(jìn)行環(huán)縫的壓縫。鋼管壓縫采用壓碼與壓縫工裝進(jìn)行壓縫。
6、壓力鋼管的焊接與高強(qiáng)鋼焊縫的消應(yīng):
6.1焊接
6.1.1焊縫分類
(1)一類焊縫:鋼管縱縫,廠房內(nèi)明管環(huán)縫,湊合節(jié)合攏環(huán)縫。
(2)二類焊縫:鋼管環(huán)縫,加勁環(huán)、止推環(huán)、止水環(huán)對接焊縫及止推環(huán)組合焊縫。
(3)三類焊縫:不屬于一、二類的其他焊縫。
6.1.2定位焊
對需要預(yù)熱的60kgf/mm2級(jí)高強(qiáng)鋼,定位焊時(shí)應(yīng)以焊縫處為中心,至少應(yīng)在150mm范圍內(nèi)進(jìn)行預(yù)熱,預(yù)熱溫度較正縫溫度高出20-30℃,定位焊時(shí),應(yīng)將其焊在后焊側(cè)坡口內(nèi),后焊坡口側(cè)焊前用碳弧氣刨刨背縫時(shí)必須清除定位焊,定位焊長度為60mm,間距為300mm,厚度6mm。
6.1.3焊接工藝
(1)對于60kgf/mm2級(jí)高強(qiáng)鋼,焊前應(yīng)用遠(yuǎn)紅外線履帶式加熱片進(jìn)行預(yù)熱,預(yù)熱溫度60mm鋼板為100-150℃,34mm鋼板為80-120℃。
(2)焊接時(shí)先焊坡口內(nèi)側(cè),采用分段退步法焊接(環(huán)縫由12名或10名焊工同時(shí)施焊)。焊接時(shí)的層間溫度不低于預(yù)熱溫度,不高于230℃。
(3)雙面焊的焊縫,一側(cè)焊完后,對焊后焊縫進(jìn)行預(yù)熱,預(yù)熱溫度與(1)同,另一側(cè)用碳弧氣刨清根,手工電弧焊時(shí),第一道焊縫應(yīng)完全除去。碳弧氣刨清根后應(yīng)修磨刨槽除去滲碳層,并進(jìn)行施焊;焊后將溫度加至150℃-200℃,保溫1h。
(4)高強(qiáng)鋼施焊時(shí),為有效的控制好焊接線能量,要求手弧焊用Φ4.0mm焊條焊接時(shí),其焊接長度>90mm;用Φ3.2mm焊條焊接時(shí),其焊接長度>70mm。焊道寬度超過12mm時(shí),需進(jìn)行分道,每層焊縫厚度不超過4mm。
(5)焊接參數(shù)
壓力鋼管手工焊焊接工藝參數(shù)表
材質(zhì)
焊接
位置
焊條直徑
(mm)
焊接參數(shù)
電流(A)
電壓(V)
焊接速度(mm/s)
610U2
或
610F
平焊
Φ3.2
100~130
23~28
1.2~2.5
Φ4.0
140~180
23~28
1.4~3.0
立焊
Φ3.2
90~120
23~25
1.0~2.0
Φ4.0
130~160
23~26
1.3~2.5
橫焊
Φ3.2
90~120
23~25
1.2~2.0
Φ4.0
130~170
23~28
1.3~3.0
仰焊
Φ3.2
90~120
23~25
1.0~2.0
Φ4.0
130~160
23~26
1.3~2.5
16MnR
平焊
Φ3.2
100~140
23~26
1.0~2.5
Φ4.0
140~180
23~30
1.3~3.0
立焊
Φ3.2
90~130
23~25
1.0~2.0
Φ4.0
130~160
23~28
1.2~2.5
橫焊
Φ3.2
100~135
23~26
1.0~2.5
Φ4.0
135~170
23~30
1.3~3.0
仰焊
Φ3.2
90~130
23~26
1.0~2.0
Φ4.0
130~160
23~26
1.2~2.5
壓力鋼管富氬氣體保護(hù)脈沖電源自動(dòng)焊焊接工藝參數(shù)表
材質(zhì)
焊接
位置
焊絲
直徑
(mm)
焊接參數(shù)
電流
(A)
電壓
(V)
焊接速度
(mm/s)
氣體流量
(L/min)
氣體比例
16MnR
或
Q345C
立焊
Φ1.2
110~150
20~24
1.4~1.8
16~20
Ar(80~85%)
CO2(20~15%)
橫焊
Φ1.2
110~150
20~26
2.0~3.5
16~20
610U2
或
610F
立焊
Φ1.2
110~141
21~24
1.0~1.65
16~20
Ar(80~85%)
CO2(20~15%)
6.1.4焊縫檢驗(yàn)
(1)所有焊縫均應(yīng)進(jìn)行外觀檢查,外觀質(zhì)量應(yīng)符合DL5017-93規(guī)范表6.4.1的規(guī)定,無損探傷應(yīng)在焊接完成24h后進(jìn)行。
(2)超聲波探傷按GB11345-89《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果的分級(jí)》標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定:一類焊縫BⅠ級(jí)合格;二類焊縫BⅡ級(jí)合格。
(3)射線探傷按GB3323-89《鋼熔化焊對接接頭射線照相和質(zhì)量分級(jí)》標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定:一類焊縫Ⅱ級(jí)合格;二類焊縫Ⅲ級(jí)合格。
(4)檢查比例:
埋管及鋼襯管:一類焊縫用超聲波探傷100%,用X射線復(fù)檢長度為該條焊縫的5%;二類焊縫用超聲波探傷50%,當(dāng)超聲波探傷有可疑波形而不能準(zhǔn)確判斷時(shí),用X射線透照進(jìn)行復(fù)檢。
明管部位:一類焊縫用超聲波探傷100%,用X射線透照50%以上,著重在丁字型接頭附近的超聲波探傷發(fā)現(xiàn)的可疑點(diǎn)部位;磁粉探傷30%;二類焊縫用超聲波探傷檢驗(yàn)100%,用X射線透照10%,當(dāng)超聲波探傷有可疑波形而不能準(zhǔn)確判斷時(shí),用X射線透照進(jìn)行復(fù)檢。
(5)焊縫修補(bǔ)
焊縫缺陷必須徹底清除,不允許有毛刺和凹痕,坡口底部應(yīng)圓滑過渡,碳弧氣刨槽應(yīng)磨去滲碳層,并進(jìn)行滲透探傷或磁粉探傷,焊接工藝要求與正式焊縫(Ⅰ、Ⅱ類)相同。
焊接修補(bǔ)所采用的焊接材料、道間溫度、焊接線能量等和原焊縫相同,修補(bǔ)時(shí)要嚴(yán)格監(jiān)控線能量、預(yù)熱溫度及層間溫度。
6.2高強(qiáng)鋼焊縫殘余應(yīng)力的消除
根據(jù)設(shè)計(jì)技術(shù)要求,60kgf/mm2級(jí)高強(qiáng)度低合金調(diào)質(zhì)鋼板厚53~60mm的鋼管縱縫、環(huán)縫以及止推環(huán)角焊縫均應(yīng)進(jìn)行焊縫殘余應(yīng)力消除。消應(yīng)技術(shù)指標(biāo)按兩個(gè)50%要求:殘余應(yīng)力降低50%;最大殘余應(yīng)力不高于σs的50%即269MPa。
目前,消除焊縫殘余應(yīng)力主要有以下幾種方法:振動(dòng)法、熱處理法、爆炸法、錘擊法。根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)及三峽工程的特點(diǎn),并進(jìn)行爆炸法消除殘余應(yīng)力的工藝試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明,爆炸法消應(yīng)效果能滿足設(shè)計(jì)要求,故最終我們選擇了爆炸法消除焊縫殘余應(yīng)力。
7、壓力鋼管的防腐:
7.1表面預(yù)處理
采用噴射除銹,內(nèi)壁表面清潔度達(dá)到Sa2.5級(jí)標(biāo)準(zhǔn),外壁表面達(dá)到Sa2級(jí)標(biāo)準(zhǔn),使用照片目視對照評(píng)定。除銹后,表面粗糙度數(shù)值達(dá)到50~90μm,用表面粗糙度專用檢測量具或比較樣塊檢測。
7.2涂料涂裝
鋼管內(nèi)壁采用高壓無氣噴涂工藝,底漆為無機(jī)富鋅漆,面漆為厚漿形環(huán)氧瀝青漆,漆膜厚度不低于450μm。鋼管外壁手工涂刷無機(jī)改性水泥漿,厚度300μm。
關(guān)鍵詞:培養(yǎng)體系;本科生;國際化教學(xué);機(jī)械類;創(chuàng)新
未來的工程師應(yīng)能適應(yīng)日趨國際化的業(yè)務(wù)需求并能夠解決全球化問題,這就需要工科學(xué)生以全球化的眼光和能力去應(yīng)對[1,2]。目前越來越多的公司需要具備國際化可持續(xù)發(fā)展能力和國際化團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的人才,而大部分的本科畢業(yè)生不能滿足這樣的需求,因此多種形式的本科生國際化教育項(xiàng)目紛紛開展[3],諸如跨校交流聯(lián)合培養(yǎng)本科生、國際訪問小學(xué)者團(tuán)和國際交流合作項(xiàng)目等。從國內(nèi)兄弟院校開展國際化教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)來看,無不提到學(xué)生的外語水平是影響這一進(jìn)程的重要因素,教材選用、授課語言和培養(yǎng)方案的好壞也在很大程度上左右國際化教育的發(fā)展[4-6]。
隨著經(jīng)濟(jì)全球化的不斷深入、世界各國經(jīng)濟(jì)與文化交流的加強(qiáng),國際間的交流與合作已經(jīng)成為高等教育改革發(fā)展的普遍趨勢。作為“985工程”高校,我們的戰(zhàn)略目標(biāo)是要把重慶大學(xué)建設(shè)成為國內(nèi)一流、世界知名的研究型、綜合性、國際化大學(xué)。國際化教育辦學(xué)模式應(yīng)是多層面、多方位和多角度的,只有結(jié)合高校具體實(shí)情,尋求一條符合自己發(fā)展道路的國際化教學(xué)方式才是解決高水平本科生國際化培養(yǎng)問題的關(guān)鍵所在。
一、國際化教育存在的問題
綜合現(xiàn)狀分析,目前高校推進(jìn)本科階段工程學(xué)科國際化教育普遍存在以下問題:
1.因?yàn)橛泄ぷ髁肯禂?shù)的增加或其他激勵(lì)措施,教師爭相開設(shè)雙語教學(xué)課,但往往名不符實(shí),課件中出現(xiàn)幾個(gè)英文單詞,用中文講解。
2.為了評(píng)職稱,教師爭相寫雙語教材,但使用的卻是中文式的英語,甚至還有很多錯(cuò)誤。
3.學(xué)生聽不懂,干脆找本中文教材自學(xué)。
4.培養(yǎng)體系不完整,只有零星幾門用英語開設(shè)的專業(yè)課,普遍沒有接收留學(xué)生的能力。
英語作為國際通用語言,在國際化交流合作中作為媒介,有著很重要的地位。因此國際化教學(xué)應(yīng)盡可能采用全英文或雙語教學(xué),有利于構(gòu)建學(xué)生的英語思維模式、培養(yǎng)聽說能力及用英文分析問題的能力。采用原版教材方便教師學(xué)習(xí)借鑒國外完善的課程體系,原版教材中還包含大量實(shí)例數(shù)據(jù)材料,這些內(nèi)容不僅可以輔助學(xué)生理解深?yuàn)W的知識(shí)原理,更能提升學(xué)生的創(chuàng)新能力、擴(kuò)展國際視野并掌握分析方法[7]。
為解決以上問題,推進(jìn)重慶大學(xué)本科階段工程學(xué)科國際化教育,我們針對性地提出了機(jī)械類高水平本科生國際化實(shí)驗(yàn)班教學(xué)計(jì)劃,并采用加強(qiáng)與國外一流大學(xué)的交流與合作等方式推動(dòng)教育改革與發(fā)展。
二、機(jī)械類高水平本科生國際化培養(yǎng)的創(chuàng)新措施
我們可以從國外直接把最先進(jìn)的教學(xué)體系、教材、多媒體課件、作業(yè)、實(shí)驗(yàn)、考試全盤復(fù)制,再把我們的教師送出去培訓(xùn),這樣肯定可以快速實(shí)現(xiàn)國際接軌。但為什么不能直接照搬英美的本科教學(xué)呢?因?yàn)橹袊鴮W(xué)生經(jīng)過多年的傳統(tǒng)應(yīng)試教育,理解力、自學(xué)能力、動(dòng)手能力都不適合英美教學(xué)模式;并且與英美國家文化上有差別,語言上也有障礙。
新加坡國立大學(xué)是華人文化,制圖也大都與中國一樣是第一角畫法(英美大都使用第三角畫法),本科教育源于英國并根據(jù)華人的特點(diǎn)進(jìn)行改良,更適合華人學(xué)生并已證明是成功的:他們用了不到50年時(shí)間就辦成了國際一流大學(xué)(英國TIMES排名36)。更為重要的是新加坡的同行可以無私提供幫助(教師培養(yǎng)、教材等全部無私支持)。作為回報(bào),我們可以提供優(yōu)秀畢業(yè)生,教師可以在科學(xué)研究上相互合作。機(jī)械類高水平本科生國際化實(shí)驗(yàn)班主要完成如下計(jì)劃:
1.10%畢業(yè)生推薦去新加坡國立大學(xué)及國際一流大學(xué)攻讀研究生,50%推免重慶大學(xué)的研究生,30%推免國內(nèi)其他高水平學(xué)校研究生,10%進(jìn)入國際公司或高水平研究機(jī)構(gòu);
2.有條件的學(xué)生去新加坡實(shí)習(xí);
3.改革畢業(yè)設(shè)計(jì)(采用導(dǎo)師制、模塊化);
4.實(shí)現(xiàn)全員獎(jiǎng)學(xué)金(企業(yè)提供的獎(jiǎng)學(xué)金面向?qū)嶒?yàn)班全體60名學(xué)生,并實(shí)行淘汰制);
5.完成傳統(tǒng)培養(yǎng)體系與國際化培養(yǎng)體系的融合和匹配。
三、與現(xiàn)有的培養(yǎng)方案融合及匹配
機(jī)械類高水平本科生國際化培養(yǎng)方案必須與現(xiàn)有傳統(tǒng)培養(yǎng)方案匹配和銜接。培養(yǎng)方案既滿足教育部對政治理論課、文化素質(zhì)選修課、軍事訓(xùn)練課等的要求,又結(jié)合學(xué)分收費(fèi)改革試點(diǎn)總學(xué)分不超過170及總學(xué)時(shí)不超過2100、實(shí)踐性環(huán)節(jié)40學(xué)分左右(40周左右)的現(xiàn)狀,還兼顧碩士研究生全國統(tǒng)一考試的課程,并參照國外著名大學(xué)機(jī)械類人才培養(yǎng)方案,最大限度地成建制、成體系引入國外課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教材、實(shí)驗(yàn)、多媒體課件、課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)等。
因?yàn)閷?shí)驗(yàn)班大部分學(xué)生本科畢業(yè)后從事研究性工作,如10%左右的學(xué)生到國外著名大學(xué)(如新加坡國立大學(xué))攻讀研究生,80%左右的學(xué)生推薦免試攻讀校內(nèi)外碩士研究生,其余10%左右的學(xué)生到國際公司或研究所、設(shè)計(jì)院從事研發(fā)工作,因此必須掌握扎實(shí)、深厚的機(jī)械學(xué)科基礎(chǔ)理論知識(shí),如數(shù)學(xué)、固體力學(xué)、流體力學(xué)、熱力學(xué)、材料學(xué)、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)、機(jī)械基礎(chǔ)及機(jī)械學(xué)科的前沿技術(shù),并具有創(chuàng)新能力。與現(xiàn)有的機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)人才培養(yǎng)方案相比,實(shí)驗(yàn)班人才培養(yǎng)方案增加了數(shù)學(xué)課程,如“復(fù)變函數(shù)”和“數(shù)學(xué)物理方程”;加強(qiáng)了力學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí),增加了“固體力學(xué)”、“應(yīng)用力學(xué)”、“振動(dòng)理論及應(yīng)用”等課程;計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力進(jìn)一步加強(qiáng),增加了“計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)”課程;強(qiáng)化了材料知識(shí)基礎(chǔ),如增加了“材料工程基礎(chǔ)”和“工程材料”兩門課程;擴(kuò)充熱力學(xué)知識(shí),開設(shè)了“工程熱力學(xué)”和“傳熱學(xué)”;引入了機(jī)械學(xué)科的前沿技術(shù),如增加了“微系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用”。
同時(shí),在培養(yǎng)計(jì)劃中,有22門課程體系引入了新加坡國立大學(xué)工學(xué)院機(jī)械系的課程設(shè)置,并與新加坡國立大學(xué)協(xié)商,每年派4名教師到新加坡國立大學(xué)工學(xué)院機(jī)械系進(jìn)行了相關(guān)課程進(jìn)修學(xué)習(xí)。同時(shí)新加坡國立大學(xué)派這些課程中的部分教師來我校講授示范課程。作為補(bǔ)充,對22門之外引入的其余課程,采用英文教材,并結(jié)合學(xué)校的教師出國培訓(xùn)計(jì)劃,到歐美著名大學(xué)機(jī)械系進(jìn)修培養(yǎng)。
在實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)置上,將原來的“畢業(yè)設(shè)計(jì)”改為“綜合論文訓(xùn)練”,從而注重了創(chuàng)新思維、研究能力的培養(yǎng)。另外,實(shí)驗(yàn)班采用配備導(dǎo)師制,進(jìn)一步強(qiáng)化了學(xué)生的科研工作能力。
下圖中字體為加粗斜體的課程是與現(xiàn)行傳統(tǒng)培養(yǎng)方案相比所增加的課程。其中,26門課程引入國外高水平大學(xué)原版教材,采用英文教學(xué)。
總之,實(shí)驗(yàn)班人才培養(yǎng)方案的突出特色是:具有扎實(shí)的機(jī)械學(xué)科基礎(chǔ),按專業(yè)大類培養(yǎng)(口徑寬),從真正意義上實(shí)現(xiàn)了“厚基礎(chǔ)、寬口徑、研究型和創(chuàng)新型”的人才培養(yǎng)目標(biāo)。
四、高水平本科生國際化實(shí)驗(yàn)班學(xué)生選拔
根據(jù)機(jī)械類本科生公共課、基礎(chǔ)課的開課時(shí)間要求,一年級(jí)的課程設(shè)置主要為政治理論課、高等數(shù)學(xué)、物理、英語、軍事訓(xùn)練等。因此,實(shí)驗(yàn)班培養(yǎng)計(jì)劃中第一年所修的課程與其他平行班的課程設(shè)置完全一致。
實(shí)驗(yàn)班學(xué)生的選拔工作將在第二學(xué)期考試結(jié)束后進(jìn)行。以“機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化”專業(yè)學(xué)生為主(該專業(yè)每年招生370多名),并歡迎學(xué)院其他專業(yè)(如機(jī)械電子工程、車輛工程、材料成型及控制工程、工業(yè)工程)的同學(xué)參加。主要參考一年級(jí)所學(xué)的主要課程成績,并加試英語聽力、口語、閱讀和寫作。最后通過專家綜合考評(píng)選擇60名品學(xué)兼優(yōu)的學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)班(需要學(xué)校教務(wù)處給予支持和配合,因?yàn)榭赡苌婕吧俨糠謱W(xué)生轉(zhuǎn)專業(yè)、學(xué)生行政班調(diào)整、組建新的實(shí)驗(yàn)班等問題)。
五、采用導(dǎo)師制,加強(qiáng)科研能力及創(chuàng)新思維培養(yǎng)
對60名實(shí)驗(yàn)班的學(xué)生,學(xué)院將派出副教授以上具有碩士生指導(dǎo)資格,甚至博士生導(dǎo)師作為其指導(dǎo)教師。學(xué)生可以進(jìn)入指導(dǎo)教師的實(shí)驗(yàn)室、研究室工作,從本科階段就感受科學(xué)研究氛圍,并力所能及地參加指導(dǎo)教師的實(shí)際科研項(xiàng)目之中,從而得到鍛煉。
如果該生最后能夠成為推免研究生,將直接作為該指導(dǎo)教師的碩士研究生。這樣,如果學(xué)生最終能拿到碩士學(xué)位,將會(huì)在同一個(gè)指導(dǎo)教師下進(jìn)行6年的研究工作;如果獲得博士學(xué)位,將能在大學(xué)期間從事9~10年的科學(xué)研究工作,從而為學(xué)生打下了堅(jiān)實(shí)的科研基礎(chǔ)并取得成績。
該教學(xué)改革實(shí)驗(yàn)探索了高水平研究型人才的培養(yǎng)方式,培養(yǎng)的學(xué)生可與國際接軌跡。引進(jìn)了國外大學(xué)教學(xué)模式和課程,實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)優(yōu)勢系列課程和國外高水平大學(xué)課程的融合,實(shí)現(xiàn)了大批課程進(jìn)行雙語教學(xué)或全英文教學(xué)。培養(yǎng)了能夠勝任英語教學(xué)并具有國外進(jìn)修經(jīng)歷的師資隊(duì)伍,為本科教學(xué)逐步實(shí)現(xiàn)國際化辦學(xué)奠定了基礎(chǔ)。
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