先进制造技术论文模板(10篇)

时间:2023-01-28 03:25:22

导言:作为写作爱好者,不可错过为您精心挑选的10篇先进制造技术论文,它们将为您的写作提供全新的视角,我们衷心期待您的阅读,并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

先进制造技术论文

篇1

制造业是现代国民经济和综合国力的重要支柱,其生产总值一般占一个国家国内生产总值的20%~55%。在一个国家的企业生产力构成中,制造技术的作用一般占60%左右。专家认为,世界上各个国家经济的竞争,主要是制造技术的竞争。其竞争能力最终体现在所生产的产品的市场占有率上。随着经济技术的高速发展以及顾客需求和市场环境的不断变化,这种竞争日趋激烈,因而各国政府都非常重视对先进制造技术的研究。

一、当前制造科学要解决的问题

当前制造科学要解决的问题主要集中在以下几方面:

(1)制造系统是一个复杂的大系统,为满足制造系统敏捷性、快速响应和快速重组的能力,必须借鉴信息科学、生命科学和社会科学等多学科的研究成果,探索制造系统新的体系结构、制造模式和制造系统有效的运行机制。制造系统优化的组织结构和良好的运行状况是制造系统建模、仿真和优化的主要目标。制造系统新的体系结构不仅对制造企业的敏捷性和对需求的响应能力及可重组能力有重要意义,而且对制造企业底层生产设备的柔性和可动态重组能力提出了更高的要求。生物制造观越来越多地被引入制造系统,以满足制造系统新的要求。

(2)为支持快速敏捷制造,几何知识的共享已成为制约现代制造技术中产品开发和制造的关键问题。例如在计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)集成、坐标测量(CMM)和机器人学等方面,在三维现实空间(3-RealSpace)中,都存在大量的几何算法设计和分析等问题,特别是其中的几何表示、几何计算和几何推理问题;在测量和机器人路径规划及零件的寻位(如Localization)等方面,存在C-空间(配置空间ConfigurationSpace)的几何计算和几何推理问题;在物体操作(夹持、抓取和装配等)描述和机器人多指抓取规划、装配运动规划和操作规划方面则需要在旋量空间(ScrewSpace)进行几何推理。制造过程中物理和力学现象的几何化研究形成了制造科学中几何计算和几何推理等多方面的研究课题,其理论有待进一步突破,当前一门新学科--计算机几何正在受到日益广泛和深入的研究。

(3)在现代制造过程中,信息不仅已成为主宰制造产业的决定性因素,而且还是最活跃的驱动因素。提高制造系统的信息处理能力已成为现代制造科学发展的一个重点。由于制造系统信息组织和结构的多层次性,制造信息的获取、集成与融合呈现出立体性、信息度量的多维性、以及信息组织的多层次性。在制造信息的结构模型、制造信息的一致性约束、传播处理和海量数据的制造知识库管理等方面,都还有待进一步突破。

(4)各种人工智能工具和计算智能方法在制造中的广泛应用促进了制造智能的发展。一类基于生物进化算法的计算智能工具,在包括调度问题在内的组合优化求解技术领域中,受到越来越普遍的关注,有望在制造中完成组合优化问题时的求解速度和求解精度方面双双突破问题规模的制约。制造智能还表现在:智能调度、智能设计、智能加工、机器人学、智能控制、智能工艺规划、智能诊断等多方面。

这些问题是当前产品创新的关键理论问题,也是制造由一门技艺上升为一门科学的重要基础性问题。这些问题的重点突破,可以形成产品创新的基础研究体系。

二、现代机械工程的前沿科学

不同科学之间的交叉融合将产生新的科学聚集,经济的发展和社会的进步对科学技术产生了新的要求和期望,从而形成前沿科学。前沿科学也就是已解决的和未解决的科学问题之间的界域。前沿科学具有明显的时域、领域和动态特性。工程前沿科学区别于一般基础科学的重要特征是它涵盖了工程实际中出现的关键科学技术问题。

超声电机、超高速切削、绿色设计与制造等领域,国内外已经做了大量的研究工作,但创新的关键是机械科学问题还不明朗。大型复杂机械系统的性能优化设计和产品创新设计、智能结构和系统、智能机器人及其动力学、纳米摩擦学、制造过程的三维数值模拟和物理模拟、超精度和微细加工关键工艺基础、大型和超大型精密仪器装备的设计和制造基础、虚拟制造和虚拟仪器、纳米测量及仪器、并联轴机床、微型机电系统等领域国内外虽然已做了不少研究,但仍有许多关键科学技术问题有待解决。

信息科学、纳米科学、材料科学、生命科学、管理科学和制造科学将是改变21世纪的主流科学,由此产生的高新技术及其产业将改变世界的面貌。因此,与以上领域相交叉发展的制造系统和制造信息学、纳米机械和纳米制造科学、仿生机械和仿生制造学、制造管理科学和可重构制造系统等会是21世纪机械工程科学的重要前沿科学。

2.1制造科学与信息科学的交叉--制造信息科学

机电产品是信息在原材料上的物化。许多现代产品的价值增值主要体现在信息上。因此制造过程中信息的获取和应用十分重要。信息化是制造科学技术走向全球化和现代化的重要标志。人们一方面对制造技术开始探索产品设计和制造过程中的信息本质,另一方面对制造技术本身加以改造,以使得其适应新的信息化制造环境。随着对制造过程和制造系统认识的加深,研究者们正试图以全新的概念和方式对其加以描述和表达,以进一步达到实现控制和优化的目的。

与制造有关的信息主要有产品信息、工艺信息和管理信息,这一领域有如下主要研究方向和内容:

(1)制造信息的获取、处理、存储、传递和应用,大量制造信息向知识和决策转化。

(2)非符号信息的表达、制造信息的保真传递、制造信息的管理、非完整制造信息状态下的生产决策、虚拟管理制造、基于网络环境下的设计和制造、制造过程和制造系统中的控制科学问题。

这些内容是制造科学和信息科学基础融合的产物,构成了制造科学中的新分支--制造信息学。

2.2微机械及其制造技术研究

微型电子机械系统(MEMS),是指集微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的完整微型机电系统。MEMS技术的目标是通过系统的微型化、集成化来探索具有新原理、新功能的元件和系统。MEMS的发展将极大地促进各类产品的袖珍化、微型化,成数量级的提高器件与系统的功能密度、信息密度与互联密度,大幅度地节能、节材。它不仅可以降低机电系统的成本,而且还可以完成许多大尺寸机电系统无法完成的任务。例如用尖端直径为5μm的微型镊子可以夹起一个红细胞;制造出3mm大小能够开动的小汽车;可以在磁场中飞行的像蝴蝶大小的飞机等。MEMS技术的发展开辟了技术全新的领域和产业,具有许多传统传感器无法比拟的优点,因此在制造业、航空、航天、交通、通信、农业、生物医学、环境监控、军事、家庭以及几乎人们接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。

微机械是机械技术与电子技术在纳米尺度上相融合的产物。早在1959年就有科学家提出微型机械的设想,1962年第一个硅微型压力传感器问世。1987年美国加州大学伯克利分校研制出转子直径为60~120μm的硅微型静电电动机,显示出利用硅微加工工艺制作微小可动结构并与集成电路兼容制造微小系统的潜力。微机械技术有可能像20世纪的微电子技术那样,在21世纪对世界科技、经济发展和国防建设产生巨大的影响。近10年来,微机械的发展令人瞩目。其特点如下:相当数量的微型元器件(微型结构、微型传感器和微型执行器等)和微系统研究成功,体现了其现实的和潜在的应用价值;多种微型制造技术的发展,特别是半导体微细加工等技术已成为微系统的支撑技术;微型机电系统的研究需要多学科交叉的研究队伍,微型机电系统技术是在微电子工艺的基础上发展的多学科交叉的前沿研究领域,涉及电子工程、机械工程、材料工程、物理学、化学以及生物医学等多种工程技术和科学。

目前对微观条件下的机械系统的运动规律,微小构件的物理特性和载荷作用下的力学行为等尚缺乏充分的认识,还没有形成基于一定理论基础之上的微系统设计理论与方法,因此只能凭经验和试探的方法进行研究。微型机械系统研究中存在的关键科学问题有微系统的尺度效应、物理特性和生化特性等。微系统的研究正处于突破的前夜,是亟待深入研究的领域。

2.3材料制备/零件制造一体化和加工新技术基础

材料是人类进步的里程碑,是制造业和高技术发展的基础。每一种重要新材料的成功制备和应用,都会推进物质文明,促进国家经济实力和军事实力的增强。21世纪中,世界将由资源消耗型的工业经济向知识经济转变,要求材料和零件具有高的性能以及功能化、智能化的特性;要求材料和零件的设计实现定量化、数字化;要求材料和零件的制备快速、高效并实现二者一体化、集成化。材料和零件的数字化设计与拟实仿真优化是实现材料与零件的高效优质制备/制造及二者一体化、集成化制造的关键。一方面,通过计算机完成拟实仿真优化后可以减少材料制备与零件制造过程中的实验性环节,获得最佳的工艺方案,实现材料与零件的高效优质制备/制造;另一方面,根据不同材料性能的要求,如弹性模量、热膨胀系数、电磁性能等,研究材料和零件的设计形式。进而结合传统的去除材料式制造技术、增加材料式覆层技术等,研究多种材料组分的复合成形工艺技术。形成材料与零件的数字化制造理论、技术和方法,如快速成形技术采用材料逐渐增长的原理,突破了传统的去材法和变形法机械加工的许多限制,加工过程不需要工具或模具,能迅速制造出任意复杂形状又具有一定功能的三维实体模型或零件。

2.4机械仿生制造

21世纪将是生命科学的世纪,机械科学和生命科学的深度融合将产生全新概念的产品(如智能仿生结构),开发出新工艺(如生长成形工艺)和开辟一系列的新产业,并为解决产品设计、制造过程和系统中一系列难题提供新的解决方法。这是一个极富创新和挑战的前沿领域。

地球上的生物在漫长的进化中所积累的优良品性为解决人类制造活动中的各种难题提供了范例和指南。从生命现象中学习组织与运行复杂系统的方法和技巧,是今后解决目前制造业所面临许多难题的一条有效出路。仿生制造指的是模仿生物器官的自组织、自愈合、自增长与自进化等功能结构和运行模式的一种制造系统与制造过程。如果说制造过程的机械化、自动化延伸了人类的体力,智能化延伸了人类的智力,那么,"仿生制造"则可以说延伸了人类自身的组织结构和进化过程。

仿生制造所涉及的科学问题是生物的"自组织"机制及其在制造系统中的应用问题。所谓"自组织"是指一个系统在其内在机制的驱动下,在组织结构和运行模式上不断自我完善、从而提高对于环境适应能力的过程。仿生制造的"自组织"机制为自下而上的产品并行设计、制造工艺规程的自动生成、生产系统的动态重组以及产品和制造系统的自动趋优提供了理论基础和实现条件。

仿生制造属于制造科学和生命科学的"远缘杂交",它将对21世纪的制造业产生巨大的影响。

仿生制造的研究内容目前有两个方面:

2.4.1面向生命的仿生制造

研究生命现象的一般规律和模型,例如人工生命、细胞自动机、生物的信息处理技巧、生物智能、生物型的组织结构和运行模式以及生物的进化和趋优机制等;

2.4.2面向制造的仿生制造

研究仿生制造系统的自组织机制与方法,例如:基于充分信息共享的仿生设计原理,基于多自律单元协同的分布式控制和基于进化机制的寻优策略;研究仿生制造的概念体系及其基础,例如:仿生空间的形式化描述及其信息映射关系,仿生系统及其演化过程的复杂度计量方法。

机械仿生与仿生制造是机械科学与生命科学、信息科学、材料科学等学科的高度融合,其研究内容包括生长成形工艺、仿生设计和制造系统、智能仿生机械和生物成形制造等。目前所做的研究工作大多属前沿探索性的工作,具有鲜明的基础研究的特点,如果抓住机遇研究下去,将可能产生革命性的突破。今后应关注的研究领域有生物加工技术、仿生制造系统、基于快速原型制造技术的组织工程学,以及与生物工程相关的关键技术基础等。

三、现代制造技术的发展趋势

20世纪90年代以来,世界各国都把制造技术的研究和开发作为国家的关键技术进行优先发展,如美国的先进制造技术计划AMTP、日本的智能制造技术(IMS)国际合作计划、韩国的高级现代技术国家计划(G--7)、德国的制造2000计划和欧共体的ESPRIT和BRITE-EURAM计划。

随着电子、信息等高新技术的不断发展,市场需求个性化与多样化,未来现代制造技术发展的总趋势是向精密化、柔性化、网络化、虚拟化、智能化、绿色集成化、全球化的方向发展。

当前现代制造技术的发展趋势大致有以下九个方面:

(1)信息技术、管理技术与工艺技术紧密结合,现代制造生产模式会获得不断发展。

(2)设计技术与手段更现代化。

(3)成型及制造技术精密化、制造过程实现低能耗。

(4)新型特种加工方法的形成。

(5)开发新一代超精密、超高速制造装备。

(6)加工工艺由技艺发展为工程科学。

篇2

中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2013)05(a)-0037-02

先进制造技术是制造业为了适应现代生产环境以及市场动态变化,在传统制造技术基础上通过不断吸收科学技术最新成果而逐渐发展起来的一个新兴技术群,包括现代设计技术、先进制造工艺技术、制造系统综合自动化技术和现代管理技术。机械类本科专业开设先进制造技术课程,可以大大拓宽学生专业视野,掌握制造技术最新发展,以适应现代制造企业对人才的需求,其重要性日趋显著。然而,由于全球高新技术的高速发展以及先进技术的庞大信息量,决定了本课程教学实施的难度。传统的以教师为主、学生为客的教学模式,教师要全面了解先进制造技术的最新动态,往往心有余而力不足,学生被动接受教学内容,学习积极性往往不高。而且,先进制造技术发展日新月异,培养学生获取制造技术最新发展的能力显得更为重要。自主学习是与传统的接受性学习相对应的一种现代学习模式,通过课程网站学习先进制造技术课程的教学基本内容,通过自主讲座,培养学生获取制造技术最新发展的能力,为日后推广先进制造技术,提高我国机械制造技术水平奠定基础。

1 先进制造技术课程的特点

(1)内容综合性。先进制造技术是一门交叉学科,涉及众多学科的知识内容,授课教师不可能对所有领域都进行过深入研究,采用多位教师授课的教学模式效果会好一点,但一般普通本科院校均不具备这样的条件。对于不是自己研究方向的内容,往往通过资料查阅和整理再灌输给学生,这样教学效果很难提高。

(2)教材滞后性。先进制造技术是一门前沿科学,教材内容与技术最新进展相比存在一定滞后性。因此,授课教师必须及时检索、查阅相关技术最新研究成果并补充到教学内容中,使学生能够掌握制造技术的最新知识。

(3)理论基础性。先进制造技术涉及众多学科的理论知识,如管理科学、电子科学、材料科学、信息科学等,这些课程机械类本科专业学生大多都未开设,先进制造技术课程教学学时有限,无法在规定时间内让学生掌握各种新技术的内涵与应用。

(4)技术先进性。先进制造技术作为制造领域的新兴技术群,在实际生产中应用往往还不广泛,作为应用性人才的普通本科院校学生,认为这些技术自己今后工作中大多都不会涉及,影响了学习的兴趣。

2 先进制造技术课程开展自主学习的必要性

自主学习是与传统的接受学习相对应的一种现代学习方式。以学生作为学习的主体,通过学生独立的分析、探索、实践、质疑、创造等方法来实现学习目标[1]。以自主学习作为先进制造技术课程主要教学模式的必要性是由课程的特点及教学目的决定的。

(1)先进制造技术覆盖面广,王隆太主编的《先进制造技术》教材涵盖了计算机辅助设计、优化设计、反求工程等6项现代设计技术;材料受迫成形工艺技术、超精密加工技术、高速加工技术等6项先进制造工艺技术,其中的材料受迫成形工艺技术又有10余项;制造系统综合自动化技术包括了机床数控技术、工业机器人和柔性制造技术:现代管理技术包括了物料需求计划、制造资源计划等6项技术。这些技术的基本原理各不相同,许多技术哲理深奥,理解和掌握都比较困难,往往需要单独开设一门课程才能讲清楚。以课堂教学方式,在一门少学时课程中要将众多技术的基本原理、关键技术、发展趋势等内容都讲清楚,是不现实的。

(2)机械类本科专业开设先进制造技术课程的主要目的在于拓宽学生专业视野,建立推广先进制造技术的意识。因此,让学生意识到先进制造技术对制造业的巨大推动作用以及知道如何获取制造技术最新发展比让学生了解单项技术的内涵与现状更加重要。由此可见,先进制造技术课程改革的方向不是“怎样使学生在有限的时间内学到更多知识?”而是“怎样使学生感受到先进制造技术的巨大威力,了解获取制造技术最新发展的途径”。

自主学习,学生可以按照自己的实际需要选择学习内容,突破了时间和空间的限制,通过自主讲座,培养学生获取制造技术最新发展的能力。因此,开展自主学习是先进制造技术课程的改革方向。

3 基于课程网站的自主学习

通过课程网站学习先进制造技术课程的教学基本内容。课程网站主要包括以下三部分内容:

(1)将先进制造技术课程的体系结构,各项技术的基本原理、关键技术、发展趋势等内容制成多媒体课件,供学生通过校园网教学平台浏览学习。课程网站应包括大量图片、动画、电影等多媒体资料,这些资料除了上网查询外,还可以通过参加相关学术会议、邀请专家讲学等方式获取。

(2)结合科研、生产实际,建立应用先进制造技术的典型案例库。教师结合本人承担的科研项目、为企业解决的生产难题,进行理论剖析,使学生感到直观具体,生动形象,印象深刻。

(3)建立国内外有关先进制造技术主要网站的链接。重点包括先进制造技术教学、论坛、期刊、公司网站等,方便学生全面了解和学习先进制造技术内容。

4 面向自主讲座的自主学习

给学生布置课外论文作业,让学生在给定范围内自由选题,通过作业对有关课题进行分析研究,发现问题并提出解决方案,能充分发挥学生的创新性思维。但课外论文是在下课后完成的,学生撰写论文时大多都不太认真,甚至抄袭他人,从而达不到教学目的。互主教学法[2]让学生参与课程的准备与讲授,调动了学生学习的主动性。因此,我们在布置课外论文作业后,安排了学生自主讲座教学环节。

面向自主讲座自主学习的具体方案为:根据先进制造技术的体系结构,把同学按照学号分为现代设计技术、先进制造工艺技术、制造系统综合自动化技术和现代管理技术四组。每位学生围绕专题收集资料,撰写论文,并做成PPT上台讲课,时间10~15分钟,讲完后老师点评,其他学生提问。每组学生讲课时另安排一组学生给他们实名打分,分A、B、C、D四级,规定各级打分比例原则上各占25%,根据打分结果确定论文作业成绩。

增加自主讲座教学环节,学生普遍加强了论文撰写的投入,取得良好的教学效果。考虑到大多数学生没有讲课经历,我们预先给出了讲课提纲,让学生针对某项先进制造技术的基本原理、关键技术、技术特点、应用条件等展开讨论,并选出学生优秀PPT课件作为样例,供下一届学生参考。

5 结语

先进制造技术覆盖面广,普通本科院校教学和实验资源又比较匮乏,以传统课堂讲授为主的教学模式,学生注意力难以持久。为此,我们只选取若干制造技术进行课堂讲授,其余教学内容均采用自主学习的教学模式。这样不但保证了课堂教学的效果,也培养了学生自主学习的能力,充分调动学生的能动性,达到较好的教学效果。

篇3

中图分类号:G72 文献标识码:A

工程博士专业学位研究生教育是适应我国现代化建设对高层次工程技术人才需要而设置的,是将高层次的人才培养与国家重大需求相结合的一种新型专业学位。工程博士专业学位的设置对提升学校专业学位办学层次、完善学位授权体系结构具有极其重要的意义。面对这种新型的专业学位类型,华中科技大学机械学院(以下简称“学院”)试图探索行之有效的工程博士培养质量保障体系。

一、加强培养过程的规范化管理

对于培养单位来说,规范管理主要是在工程博士教育过程中明确培养目标,建立科学的管理体系,从而达到不断提高教育质量的目的。学院秉承“育人为本、创新是魂、责任以行”的办学理念,针对工程博士教育的特殊性,制定了一系列的管理规章制度,有效保证了工程博士的教育质量。

(一)从学术方面到实际应用能力,明确工程博士的培养目标

知识方面:应该具备机械工程领域坚实宽广的理论基础和系统深入的专业知识;

能力方面:要具有科技开拓创新精神和独立研究的能力,对新技术具有敏锐的洞察力;能够引领企业在技术进步和技术创新中不断前进,持续推动企业的技术进步;

素质方面:具有相对专业的领导能力、组织能力和沟通能力,团结并能领导企业的研发团队,实现企业的组织创新;具有对市场的适应能力以及对企业生产发展的改革能力。

成果方面:在推动产业发展和工程技术进步方面要做出创造性成果。

(二)从硬件到软件,注重导师团队的建设

目前,学院拥有数字制造装备与技术国家重点实验室、制造装备数字化国家工程研究中心、国家数控系统工程技术研究中心、国家CAD支撑软件工程技术研究中心、教育部制造技术国际标准研究中心等5个国家级研究平台;拥有国家工科机械基础课程教学基地、国家机械实验教学示范中心等2个国家级基础教学平台;拥有2个国家级教学团队和拥有机械基础课程实验中心、机械学科专业课程实验中心、先进制造与装备技术综合实验中心等3个教学科研实验平台。

除此之外,学院教师队伍中有20多人次分别担任国家“973”项目首席科学家、“863”重点项目负责人、重大专项负责人。学院专门从这些专业教师中选聘承担过国家重大专项的教授、博导担任工程博士的导师。无论是硬件还是软件环境,学院都为工程博士的教育质量保驾护航。

二、探索建立适应工程博士教育特点的课程体系

博士生的课程学习阶段担负着夯实基础、拓宽视野的重要作用,是博士生进行后续课题研究、论文写作的前提和基础。学院根据培养对象的特点和培养目标设计了个性化的工程博士专业学位课程体系,实行多学科交叉培养。学院为此特开设了以下学位要求课程:先进制造工程学、现代设计学、现代优化方法及应用、计算制造工程学、现代管理理论与方法。学生在其课程学习期间, 除校级公共必修课程与跨一级学科选修课程外, 在自己的专业领域从学院设置的学科课程中选修2~3门专业课程进行学习。

依托高档数控机床与基础制造装备、极大规模集成电路制造装备与成套工艺等国家重大专项招收的先进制造工程领域工程博士生,必须实质性地参与国家科技重大专项的研究,是为了服务国家重大专项需求。学院专门为工程博士开设了《先进制造工程学》课程,该课程强调信息学科与传统机械制造学科的融合,要求教师以精密技术和自动化为核心,以制造学科为基础,以数字化装备、汽车工业及信息产业为支撑, 加强先进制造技术在信息产业、生命科学、环境工程等领域中的应用及教学, 并要求逐步加大应用性案例教学的比重。典型科研案例讲座关键在于注重学科交叉,着眼于科研方法的创新、研究思路的拓展, 这种案例教学法近年来在国外的一些博士课程中广泛采用, 并已证明有助于学生创新思维的形成,从而提高工程博士生的综合科研素质。特色课程《先进制造工程学》不仅涵盖了学院的优势与特色专业领域,而且依托学院在机械制造学科发展上的经验和探索,凝炼了众多学科专业博士生导师多年科研成果和学科经验,使得该课程成为工程博士专业学习逐步向科研创新能力培养转化的桥梁。

工程博士各专题课程的设置是根据学科发展动态变化的,具体内容由各授课教师策划。近年来,数字制造及微纳制造技术已成为先进制造领域的热门,这在授课教师开设的专题讲座上也得到了充分体现。例如,学院在《先进制造工程学》博士生专业课程中设置的专题讲座有:数字化制造与智能控制类专题讲座、微纳制造类专题讲座、其它先进制造类专题讲座。这些学术专题讲座主要突出一个“新”字,包括本学科最新科研动态、学科领域国内外最新研究进展或前沿性问题的新发现、新学说,以及教师本人的最新科研进展。该课程对学生专业领域创新思维培养是具有一定效果的。

由于工程博士的培养目标是要培养引领企业技术创新的工程技术领域的领军人才,因此与学历博士生相比,工程博士的课程体系还专门增加了15个学分的实践环节,其中,专业课程实习实践4个学分、专业设计3个学分、工业实习8个学分。为工程博士量身定置的实践环节学习年限要求不少于3年,单从时间上看,这在工程博士培养年限中占了相当大的比重,更凸显出工程博士在培养过程中注重工程实践能力的拔高。

三、严把工程博士学位论文关

工程博士的培养实行学校与企业的双导师制,由双方组成指导小组共同指导工程博士生的学位论文。与学历博士相比,工程博士更注重实际科研能力的培养,而工程博士学位论文是这种能力的综合体现,并且最能反映工程博士培养质量的高低,所以,学院拟从以下3个方面保证学位论文的质量:

(一)学位论文的选题与开题

学位论文的选题应在课程学习阶段后期或结束时启动。校、企导师组根据学员的自身条件、企业的实际需求以及企业的未来发展方向,指导学生正确选题;学生在对学位论文的选题进行调研和可行性论证的基础上,形成书面开题报告。开题报告由培养单位组织导师及来自企业的专家进行审议,重点考察学员拟进行的学位论文研究是否有可能达到机械工程领域工程博士专业学位论文的水准。

(二)学位论文中期考核

论文中期考核安排在开题报告后约一年左右进行。学员根据论文研究进展完成如下内容的考核报告:论文研究进展情况、存在问题分析、拟作调整的内容及方案、工作计划调整等等。在研究过程中允许对论文研究范畴作适当调整或补充,凡对开题报告内容不存在颠覆性的改变,则可继续论文研究工作,否则应重新开题。

(三)学位论文的评审

为了保证和提高博士学位论文质量,学院经过多年的探索和实践,从1999年开始就在院系一级试行博士学位论文双盲预审制度。博士学位论文双盲预审指的是评阅人、论文作者及与作者相关的一些信息均予以匿名,然后在博士学位论文正式提交审核之前,所在学院的研究生主管部门对论文所做的最后一次把关。多年的探索充分证明了推行双盲预审制度确实对提高博士学位论文的质量起到了非常有效和不可低估的作用。因此,学院决定沿用博士学位论文双盲预审制度来控制工程博士的学位论文。

四、结语

与学历博士相比,工程博士的答辩增加了论文评阅专家、答辩委员会成员,这在一定程度上提高了工程博士最后答辩管理的监控力度。总之,学院从工程博士的招生到培养以及最后的学位授予,都建立了一系列切实可行的培养质量保障管理条例。尽管如此,工程博士专业学位是我国研究生教育领域的一个新生事物,亟待提高与完善,以便工程博士培养更适应企业的需要和社会的发展。

参考文献

[1]程宜.《先进制造工程学》博士生特色课程建设的探索与实践[J].理工高教研究,2009,(5).

[2]范巍.中国博士发展质量调查[J].学位与研究生教育,2011,(1).

篇4

中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2017)01(b)-0130-03

专业硕士培养过程中,具备较强的工程能力和实践能力是其区别于学术型硕士的重要特点。机械工程专业的实践基础是从事复杂机械装备设计、先进装备制造、机电系统控制与监测研究最重要的条件之一,因此,机械工程实践环对机械工程类专业硕士研究生的培养是十分重要的。我国工程专业硕士研究生实践教学起步时间较短,开展机械工程专业实践基地建设可进一步完善研究实践教学体系,发挥机械工程学科的传统优势,使学生较深入地掌握机械工程领域的基本技能及开发技能,同时满足机械工程类研究生解决实际问题的迫切愿望。要达到这样一个培养目标,专业实践是必不可少的重要环节,充分的、高质量的专业实践是专业学位教育质量的重要保证[1-2]。

1 机械工程专业硕士培养目标及方向的确定

充分考虑硕士研究生的学术及工程能力培养要求,才能确定机械工程专业硕士培养目标[3]。机械工程领域培养德、智、体全面发展的应用型、复合型的高层次工程技术和管理人才。该领域硕士学位获得者应掌握机械工程领域的基础理论,掌握现代制造技术及系统的设计、分析、试验技术,机电一体化系统设计方法,现代制造工程,机械性能分析、设备故障诊断、状态监测与维护技术,信息化、智能化的基础技术,工业设计的研究与设计方法。具有从事机电新产品、制造装备开发设计能力、生产工艺设计及实施能力、生产设备管理及使用维修能力。培养工程应用能力强,实践技能水平高,掌握先进设计、分析、检测、制造等现代研究与工程应用技术的高级人才。

由机械工程的培养目标可以看出,现代设计与方法、先进制造与装备、机电系统测控与技术是机械工程领域专业硕士不可或缺的培养方向。

2 培养环节的设计

2.1 实行机械工程专业硕士双导师制的培养模式

根据机械工程专业硕士实践能力的培养的特点,该领域全日制机械工程专业硕士研究生可采用学校导师与企业导师共同培养的方案。 机械工程专业硕士学校导师由具有指导硕士研究生资格并且具有工程经验的教师担任。学校导师应在机械工程专业硕士入学一学期内采用双向选择的方式确定。企业导师一般由学校导师所合作的单位内具有高级职称且具备丰富实践能力的工程技术人员担任。企业导师应在机械工程专业硕士入学后一年内确定。双导师以学校导师指导学术、企业导师指导工程实践的模式为主。学校导师主要负责机械工程专业硕士研究生的课程学习、论文选题、开题报告、中期考核、学位论文(特别是理论部分)的指导。学校导师对机械工程专业硕士论文的质量负责。企业导师主要负责机械工程专业硕士研究生在工程技术实践中能力的培养、学位论文的选题、论文实践部分的指导等。学校导师和企业导师应经常交流情况,切磋经验,互相配合,共同指导从而保证机械工程专业硕士的培养质量[4-5]。

2.2 机械工程专业硕士实践性毕业论文设计

机械工程专业硕士学位论文选题应来源于应用课题或现实问题,必须要有明确的职业背景和应用价值[6]。学位论文形式可根据行业特点,采用调研报告、应用基础研究、规划设计、产品开发、案例分析、项目管理等形式。学位论文须独立完成,要体现研究生综合运用科学理论、方法和技术解决实际问题的能力。学位论文评阅人和答辩委员会成员中,应有相关行业实践领域具有高级专业技术职务的专家。其课题最终成果,要以具体的设备、系统来体现。学位论文完成后,按有关学位工作实施细则的规定由学院组织论文答辩。答辩通过后由学院分学位委员会审议,充分考核其实践能力,验证课题论文具体实物成果,然后才能将相关材料上报研究生院,提交校学位评定委员会审批,获得机械工程专业硕士学位。

3 实践课程的设定与实施

3.1 现代设计与方法实践能力培训

现代设计与方法实践能力培训主要是培养学生对现代设计与方法的认识以及如何实现。该实践通过使用ProE绘图软件和PowerMill软件以及数控机床来实现零件从设计到加工的现代化和智能化。首先学生通过使用ProE软件来设计出需要的加工零件,然后将绘制好的加工零件导入到PowerMill软件,通过此软件来实现数控机床加工零件所需要加工轨迹代码,在仿真检验后将代码导入数控机床中来实现零件的加工。图1为学生完成的零件三维造型及加工轨迹设计。

3.2 先进制造与装备方向实践能力的培训

先进制造与装备方向实践能力的培训是培养学生在对先进制造与装备的认知基础上的实践能力。该实践课程培训在西门子840D SL数控系统实验平台进行,如图2所示。教学试验台上配有针对机床常见情况(如运动、故障报警、加工状态)的演示盘,通过各种信号灯的显示可模拟机床的刀库的旋转、换刀以及机床辅助动作的状态。学生可进行西门子840D-SL系统的连接调试、西门子840D-SL系列S120伺服轴调试、西门子840D-SL系统参考点建立调试及故障诊断、西门子840D-SL系统所用Step-7 PLC指令编程与调适、ShopMill CAD/CAM编程实践、PCU单元OEMs HMI扩展界面开发与编辑、SIMATIC WinCC flexible开发工具包的使用及数控加工程序测试,完成图形仿真训练。

3.3 机电系统测控方向实践能力的培养

机电系统测控与技术方向的实践主要培养学生对测试和控制技术的认识与实践能力。该实践通过数据采集卡来实现对模拟量的采集和数字量的输入输出控制,让学生深刻了解到数据采集卡是如何将外界的模拟量转换成电压,然后将电压转换成人们熟悉的数字值;明白数据采集卡是如何控制数字量的输入和输出。让学生通过自己的编程来实现对直驱试验平台的控制。通过该实践不仅能够使学生直观地认识到先进制造与装备的概念,还能够使学生明白如何通过上位机来调用动态链接库函数,从而实现对设备的控制。图3是学生通过变成编程软件实现的简单测控界面。

4 结语

机械工程专业硕士实践能力要求较高,通过上述环节可进一步完善研究生培养方案及实践教学体系,培养机械工程类专业硕士研究生的动手能力和实践能力,使其掌握机械工程技术相关理论与技术,做到“学以致用”。同时可为我国制造行业提供实用型科研、技术人才,间接促进我国现代制造业的发展。

参考文献

[1] 彭宝营.基于“开放式数控系统”的机械工程专业硕士实践教学设计[J].科技资讯,2015,13(25):120-122.

[2] 郑鹏,吴建权,沈会祥,等.“机械工程”专业型硕士研究生校企联合培养创新模式研究[J].科技创新导报,2015,10(22):207-209.

[3] 《设备监理》编辑部.工程硕士培养应以行业队伍建设需求为目标――访全国工程硕士专业学位教育指导委员会秘书处主任高彦芳副教授[J].设备监理,2013(2):34.

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【中图分类号】 G649.21 【文献标识码】 A 【文章编号】 1006-5962(2012)07(b)-0054-01

培养学生的创新思维是现代教育、现代化社会的需要,是创新精神和创新能力的核心,是创新人才素质的本质特征[1]。这种思维方式具有主动性和独创性,是创造者在强烈意识支配下将大脑中已有的感情和知识信息,借助于想象和直觉,以突发性飞跃的形式进行的重建、组合、脱颖、升华所完成的思维,往往能突破习惯性思维的束缚,在解决问题的过程中,其观点问题富有新的创意。因此,培养学生创新精神,就得千方百计地启迪学生的创新思维[2]。

随着现代制造业技术的快速发展,《先进制造技术》课程已成为工科院校机械工程和工业工程专业的一门重要的专业课。本课程集机械、电子、信息、材料和管理等多学科交叉,涉及的知识面广,主要内容有:现代设计技术、现代制造工艺技术、制造自动化技术、现代生产管理技术、先进生产制造模式等内容。这些内容的设置旨在使学生了解先进制造技术的范畴,掌握先进制造技术的理念方法,开阔学生思维,拓宽学生的知识面[3-4]。为了更好地达到课程教学目标,培养学生创新精神及工程实践能力,将来走向工作岗位奠定基础,针对本校该课程的课程性质采取了以下教学手段和方法。

1 采取团队教学方式

随着学生需求的多样化,教学内容的深入化,教学手段的信息化,教学团队是高等学校开展教学工作的一种重要组织形式,以团队为基础,强调团队成员在教学、科研工作上的配合与协作。不仅有利于课程建设与课程优化,而且有利于人才培养质量的提高。

1.1 鉴于本课程集机械、电子、信息、材料和管理等多学科交叉,涉及的知识面广的特点,采取团队教学方式。授课期间,由一名主讲教师负责总体协调、策划和教学进度安排。目标明确、重点突出,根据课题组老师所擅长的技术领域和研究领域,把握先进结合科研安排专题讲座2-3次。

1.2 鉴于本课程的实用性、先进性,明确需求导向,注重生产实践,不断更新和发展教学内容。依托校企联合培养基地,邀请企业高工,按照当前企业对人才的需求及生产实际,以案例教学的方式,着重讲解先进制造装备、工艺及原理,掌握所讲的理论及实际应用,有利于提高学生学习的主动性,解决实际问题与分析问题的能力,培养学生的创新能力和理论联系实际的能力,真正从课堂中学到能够应用于制造业生产的实用技术。

2 理论讲授和课堂讨论相结合

鉴于本课程以理论授课为主,将本课程课堂教学按1:1的课时安排教师启发式的讲授和学生主动性的课堂讨论。启发性教学方式中,教师对先进制造技术的内容和应用场合做画龙点睛性的介绍,借助网络教学平台,列举的主要参考文献和出处,引导学生阅读、思考和查询。按照班级人数,将学生组成团队,在弄清楚基本概念的基础上,阅读大量文献制作本团队的多媒体课件,在课堂上讲授团队见解。而后,在教师引导和点评下进行课堂讨论。最后,由教师做出结论。这种灵活性、感性化的教学形式,不仅对于学生建立多角度、多层次地设计分析概念以及掌握先进制造技术有良好的教学效果,而且培养学生的团队合作精神、发散性思维及创造个性的发展。

3 课内学时与课外学时相结合

由于《先进制造技术》课内学时有限,本课程除安排了大量的思考与分析设计练习题课外作业外,还结合课程相关专题内容,要求学生作课外综述报告。利用网络教学平台,课程结束时学生可将自己的综述报告提交,教师通过网络教学平台进行批阅和修改,为学生反馈,并将课外综述报告作为课程考核内容。这对于学生掌握概念、综合运用知识、锻炼分析设计思维起到了积极作用。

4 现场教学与第二课堂相结合

先进制造技术的工程实践性特别强。依托学校的数控工程技术中心、先进制造实验室、工业工程实验室及大学生创新实验基地和校企联合培养基地的先进制造设备,充分发挥辅助教师和实验教师的工程实践优势,完成该课程部分内容的现场教学,丰富学生的第二课堂。

4.1 先进制造技术要与时俱进,把握“先进”,通过先进制造技术装备、柔性装配生产线等内容的现场教学,激发学生对本课程的兴趣,积极参加工程实践和第二课堂活动。

4.2 工程实践环节不占用理论课时。学校拥有数控工程技术中心等开放性实验室,对于先进制造技术,专门开设了数控车、数控铣、加工中心、快速原型制造和数控电火花等开放性创新型实验。大大激发了学生的积极性、自主性和创造性,培养学生的团队精神。

4.3 通过上述两种形式,锻炼了学生的团队精神及工程实践能力,为第二课堂的开展做好准备。一方面,学生积极参加SPR项目及教师的科研项目,引导学生从正反两个角度去分析,把知识由点到线,由线到面,由面到体,形成网络,展开思维;另一方面,学生积极参加各项全国大赛,并取得良好成绩。如“全国大学生工程训练综合能力竞赛”,启迪学生的发散性、求异性,逆向综合思维模式,提高了学生的工程训练技能、素质和创新意识,培养了协作意识和团队精神。

5 结束语

《先进制造技术》课程具有涉及内容广、多学科交叉、实用性及先进性的特点,通过改革该课程的教学方法与手段,对课程建设、课程优化和提高教学质量有促进作用,从而培养出具有发散性、求异性,逆向综合创新思维模式的创新型、复合型工程技术人才。

参考文献

[1] 广州市菩提路小学科研课题组.激发感官 启迪创新思维[J].教学理论与方法,2001.5(9),20-21.

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中图分类号:TD406 文献标识码:A 文章编号:

一、机械制造行业的特点

1、经济趋于规模化

在全球化的进程当中,各大跨国公司纷纷提升自身竞争实力,对其主干业务的投资与研

发已成为当今时代的一种潮流。各大企业在经营过程当中不断地发展和壮大系统成套能力,

使其富有个性化,并具备市场竞争力,能适应千变万化的市场。

2、国家高度重视

我国是一个社会主义的发展中国家,机械制造行业自然会受到国家的高度重视。机械制

造行业不仅在全国的工业生产中占有很大的比重,而且能为新技术的诞生以及新产品的开发

提供重要的物质基础。

3、跨国企业联合并购

随着经济全球化进程的加剧,各大跨国企业都先后在全球范围内寻求最具优势的合作伙

伴,此时联合并购成为合作的最佳手段。联合并购在一定程度上优化了企业产品结构,降低

了企业投资建厂的风险,扩大了企业市场份额,使企业获得了最大利润。

二、机械制造行业的现状

1、挑战与机遇并存

机械制造行业是一个国家最基础的行业,决定着整个制造行业的水平高低。我国机械制造行业起步晚,条件差,发展着实令人堪忧。在国际市场竞争越来越激烈的今天,我国机械制造行业的发展面临着严峻的挑战。首先,我国的机械制造水平远远落后于西方发达国家的水平;其次,其它行业对我国机械制造行业的投资不足,造成资金短缺,使得我国机械制造行业的发展停滞不前;最后,我国机械制造行业的管理体系还不够完善,不能很好地处理一些重大问题。然而,随着我国改革开放的不断深入,美、亚、欧制造业格局三足鼎立的局面的形成,我国的机械制造行业迎来了前所未有的机遇。一方面,改革开放的不断深入引进了外国的先进技术和装备,使得我国机械制造技术落后的局面得到缓解,另一方面,伴随着世界经济重心向亚洲转移,我国机械制造行业的生产模式和管理体系在发生着重大转变。所有这些机遇都是来之不易的,如果我国机械制造行业能抓住机遇,又快又好发展,那么我国的机械制造行业定能得到振兴。

2、问题众多

(1)合资重心放在别处

改革开放在一定程度在拯救了我国的机械制造行业,给我国机械制造行业开拓了一条崭新的道路,但是在这条道路背后存在着许多的问题。众多大型跨国企业纷纷闯入我国制造行业,并将合资重心放在文化办公设备、仪器仪表、通用机械、工程机械等领域,却冷落了我国原有的机械制造行业,阻碍了我国机械制造行业的健康发展。

(2)技术黑洞大量存在

国内许多有实力的大型企业大都打着“进口产品”的旗号来获取更大的利润,其实这些机械都是他们自己通过精细制造得来的。广大消费者认为他们引入了外国的先进技术和装备,自然这些机械就要比国内生产的更好,从而能得到广大消费者的青睐。这样一来,消费者会认为只有外国的进口设备最可靠,只有外国生产的产品最有质量。然而让这些大型企业万万没有想到的是,得不到国人认可的本国制造行业是没有发展前景的,这不仅使得我国机械制造行业得不到充分的发展,而且会让广大消费者对本国机械制造行业失去信心。

(3)国家不能重点扶持

众多业内人士认为技术黑洞的大量存在与国家对机械制造行业的关注程度有关。国家没有制定出一系列的政策对机械制造行业进行保护,从而造成技术黑洞大量存在,而且许多企业领导没有创新意识,不能对员工做出一定的创新性激励。再者国家没有尊重底层员工的知识产权,不是无条件拿走就是另作他用,这使得我国机械制造行业的发展多年停滞不前,并且没有什么新的技术突破。

三、机械制造行业的发展趋势

1、考验严峻

随着人们生活水平的不断提高,人们对机械的依赖性也越来越强,未来机械制造行业发展的趋势必须要深入到生活的各个方面,这对我国机械制造行业的发展将是一个严峻的考验。国家必须鼓励机械制造行业鼓足干劲,一鼓作气的生产出好的产品,满足消费者的需求,带动机械制造行业的发展,向技术先进化和装备精良化迈进。

2、制造技术先进

自从国家提出先进制造技术概念以来,机械制造行业对未来的发展趋势便充满了信心。先进制造技术是传统制造技术在原有成果的基础上,不断吸收机械、电子、信息、材料、能源和现代化管理等方面的优秀成果,向实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产,并取得理想技术经济效果的制造技术迈进的制造技术的总称。先进制造技术具有以下几个突出的特点:(1)遵循两个最基本的原则:以人为本,以技术为中心,又好又快地发展,达到满足人类社会需要的目的;(2)与先前机械制造行业高度注重专业化分工不同的是,先进制造技术将工作重心放在员工多技能的培养和创新精神的发扬上;(3)如今,减少中间层次和中间过度环节的先进网络结构得到许多大新企业的亲睐,取代了以前机械制造行业扁平化的网络结构;(4)员工工作方式发生了前所未有的转变,从以前的分工工作到现在的并行工作,从以前的以缩短工作周期为目标到现在的以提高工作质量为目的,无不体现了先进制造技术的独特优势。这一切让我国的机械制造行业出现了以下几种发展趋势:(1)以自动化为主的先进制造技术将取代以手工为主的落后制造技术;(2)机械制造工程越来越精密化;(3)传统的加工方法向更高层次的加工方法迈进。先进制造技术将带来一次全新的技术变革,把我国机械制造行业的发展带向一个全新的高度。

3、阶段化的发展进程

(1)功能自动化阶段

电子技术和计算机技术的发展为机械制造行业实现自动化提供了可能。一些新型发展技术的兴起为机械制造行业打开了广阔的市场,例如计算机辅助设计技术、计算机辅助制造技术、计算机辅助工艺规划技术、物料管理计划等一系列自动化的生产管理系统。

(2)信息集成化阶段

利用计算机完成信息的采集、传递和加工,形成信息集成化管理系统,解决了先前机械制造行业在设计、加工和管理方面存在的重大问题。

(3)生产过程优化阶段

信息和通信技术的迅猛发展让许多企业意识到不仅信息集成化能促进机械制造行业的发展,而且生产过程的优化对于机械制造行业的发展更为重要。生产过程的优化注重产品的可制造性、可装配性和重组设计性,能提高研发者开发产品的能力,能将企业调整成具有全球制造模式的全新企业。

四、总结

我国机械制造行业从原来的起步晚、技术差到后来的挑战与机遇并存,再到出现了众多的问题,到最后又迎来了可喜的发展趋势,这一切都见证了我国机械制造行业的发展历程。虽然我国的机械制造行业还没有达到世界先进的一流技术水平,装备也算不上精良,管理模式也不够全面合理,但是我国机械制造行业的发展并不会停滞不前,并不会受到“产品外国化”的冲击,而是会朝着一条属于自己独有的道路向前发展,相信在不久的将来,我国机械制造行业一定会引领世界机械制造潮流,走在时代的最前列。

[参考文献]

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德州学院为了实现“创新性应用型人才”培养的教学目标,实现教育由应试向综合素质强化转化,培养创新精神和创新能力,提高实践能力,创建了一个能全面提高学生创新能力和综合素质的教学体系-创新性应用型人才培养体系[1]。依托该培养体系,对交通运输专业的重要课程《先进制造技术》进行改革探索,从课程内容体系、教学手段等方面进行教学改革,以提高课程的实用性,满足现代汽车制造产业的发展需要[2]。

一、根据培养要求优化教学内容

结合我院交通运输专业特色和用人单位对毕业生的要求,对课程重新定位。《先进制造技术》课程,在教学计划中属于专业必修课,需要注重与专业特色以及相关领域实际的结合,制定教学大纲时,既要要求学生掌握一定的理论基础,同时也要注重与实际设备的联系,以实现知识、能力、素质协调发展和综合提高。

另外,在内容方面,对于教材中偏离专业人才培养目标要求的内容进行删减,例如,压缩在实践中应用较少的公式推导、分析和计算等内容,增加与交通运输实际生产紧密相关的实例以及前沿制造技术。通过科学选取,优化组合,使得教学内容既丰富又实用,满足了培养创新性应用型人才的需要[3]。

二、根据培养要求改进教学方法和教学手段

为了满足“厚基础、强实践、求创新、高素养、重责任”的培养要求,对教学方法和教学手段进行改进和创新。

(一)教学方法的改进

1.采用启发式教学方法。在《先进制造技术》这门课程中,由于许多新加工技术与方法学生从未接触过,这就需要根据教学任务,尊重学习的客观规律,从学生的实际出发,启发学生的思维,充分调动学生的积极性。一方面可以通过模型进行演示启发,例如可以将要学习的零件同以前学过的零件进行类比启发学生;另一方面,可以将科研中遇到的问题提出来,进行启发式提问、分析和讲解,以利于提高学生的创新思维能力,同时也激发了学生参与项目研究的热情,提高实践能力[4]。

2.互动式教学方法。互动式教学是指为了激发教学双方的主动性,开拓创造性思维,在课堂上教师与学生不断地进行交流与沟通,通过讲解、辩论[5],形成良好互动,将课堂还给学生,让学生成为课堂的主人,改善和活跃课堂气氛,培养学生的自学能力、表现能力和创造能力,反响良好。

(二)教学手段的改革

1.使用多媒体教学改善教学效果。在《先进制造技术》这门课程中,涉及到各种先进的加工工艺及设备,由于不可能将各种设备搬到教室,因此合理运用计算机技术,将新技术新产业以多种媒体信息作用于学生,进行全方位、多视角和多层次的演示,从而达到最优的教学效果[6]。既激发了学生的学习兴趣,同时又有利于突破教学难点,提高教学效率。

2.建立网络主页,进行有效师生互动。通过制作的网络平台,将教学课件、参考资料等挂到网络主页上,并随着前沿技术的发展及时更新内容。学生亦可以通过平台进行预习与复习,并可以提交作业,同时就一些问题进行讨论与研究,还可以反馈给老师问题,教师同时可根据平台所反映的情况修改教学计划与方法,改善教学效果。实践证明,充分利用信息技术,对教学有良好的促进作用。

(三)实践教学的改革

实践教学对于培养应用型人才的大学来说至关重要[7]。德州学院历来重视培养学生的创新意识、创新思维和创新能力,以此为切入点,并根据学院推出的“四层次、八模块”的实践教学内容结构,结合我院实际情况,对实践教学方式进行多元化改革。

1.对实验内容、实验方法进行改革

重点把传统的示范性、验证性实验改为综合性设计实验。在对基础理论知识和设计方法掌握的基础的同时也能进一步掌握机械产品的一般设计过程;增加实验学时所占的比重,增加学生参与实践的时间;实验结束后及时进行讲评或讨论,注重实验效果;促进实验室全面对学生开放,创造学生利用实验室创新研究的机会。

2.对科技创新训练进行强化

通过创立科技部,以让学生独立承担各种小型科研课题;组织学生参加各类大学生科技创新竞赛,如全国大学生智能车竞赛、机电产品创新大赛等,充分发挥学生的创新思维,激发了学生的学习兴趣,提高学生的创新能力。

3.强化科研训练

通过组织学生参与教师科研等方式,对学生进行有效的科学研究训练,培养学生创新精神与动手能力。

4.积极创建校内外实践教学基地,推进校企合作

校企之间建立良好的合作关系对于实践教学水平的提高具有重要的推动作用[8]。汽车工程学院非常重视实习基地建设,设有汽车与交通工程实验中心,包括新能源汽车实验中心、汽车检测中心、汽车专业基础实验中心等。现有实验室面积7640平方米,主要设备有:新能源汽车直流驱动电机控制实验台、油电混合动力汽车燃油动力-电动力实验装置、电动汽车驱动电机-控制器实验台等设备。按照德州学院“基础实践+专业实践+综合实践”三个层次构建新的实践教学课程体系要求,加强校企合作,制订相应的实验、实习及毕业设计(论文)等教学计划;同时校企双方进一步巩固加强实习基地建设。目前我院已分别与宝雅新能源汽车有限公司、福田雷沃重工等多家企业签署了合作共建协议,进行顶岗实习,为将来从事交通运输工作打下了坚实基础。聘请企业中有经验的工程师到我院参与实验教学,同时选派优秀教师到企业参与项目开发,提高业务水平。

三、结束语

依据德州学院创新性应用型人才培养要求,对《先进制造技术》课程从教学内容、教学方法及手段、实践教学进行了改革探索;通过理论与实践相结合,激发了学生的学习积极性、主动性,开拓了思维,为社会培养了创新性应用型复合型人才,满足了汽车行业对人才的需求。

参考文献

[1]董雁.先进制造技术课程自主学习教学模式探索[J].中国科教创新导刊,2013(13):16-18.

[2]李彬,王红.先进制造技术课程教学方法探讨[J].价值工程,2012(17):35-36.

[3]张有强,孙永华,周岭,罗树丽.先进制造技术课堂互主教学法探讨与实践[J].中国科教创新导刊,2012(17):32-33.

[4]黄中华,谢雅.先进制造技术课程教学改革[J].湖南工程学院学报(社会科学版),2011(04):112.

[5]王.提高《先进制造技术》课程教学质量的研究与实践[J].科技信息,2011(12):135.

[6]刘敬露,胡蓉.先进制造技术实习教学体系改革[J].实验科学与技术,2011(04):60-61.

篇8

近几十年来,大量生产方式面临着巨大的困境,消费者的价值观正在发生结构性的变化,呈现出主体化、个性化和多样化发展的趋势。同时,市场演变和变革更加迅速。现代企业必须有效应对市场环境的急剧变化,并迅速做出反应,及时掌握用户的需求,有效地生产和提供令用户满意的产品和服务。原来以产品为中心、以规模经济为竞争优势的大量生产方式遇到了严峻的挑战。

同时,先进制造技术取得了突飞猛进的发展,诞生了各种先进制造技术。特别是随着计算机信息技术、网络技术的迅速发展,产生了很多先进的制造模式方法。据统计,目前先进的制造模式已有34种。在市场的变化发展中,为了解决新出现的问题,在制造业中发展了许多理论和技术,包括敏捷制造、并行工程和供应链技术,并在实际中加以应用。

将制造战略重点转移到质量和时间,着力依靠制造技术的改进来解决问题。尤其是抓住电子计算机的普及应用所提供的契机,以单项的先进制造技术,如计算机辅助设计(CAD)、柔性制造系统(FMS)等,以及全面质量管理(TQC)作为工具与手段,来全面提高产品质量和赢得供货时间。单项先进制造技术和全面质量管理的应用已确实取得了很大成效,但在响应市场的灵活性方面难有实质性的改观,且巨额投资和实际效果形成了强烈的反差,原因并不是具体制造技术和管理方法本身,而是因为企业仍在大量生产方式的旧框架之中解决问题。

(二)先进制造模式的内涵

模式是某种事物的标准形式或使人可以照着做的标准样式。对于不同的地点、时间及使用者会有不同的生产系统,特别是在以变化为特征的21世纪,生产系统不可能只有一个通用的标准方式,各种生产方式都有其不同的生产环境和适用环境。依据经典的定义,制造系统是指可以产生出特定产品的一系列制造工序的集合。生产系统是指在制造产品时所需要的人、机器、物料和信息等的集合。生产系统包括了制造系统,它是为制造系统服务的。

先进制造模式(AdvancedManufacturingModel,AMM)相对于传统的制造模式有3个特点:一是新,如计划与控制方面,重点研究和应用的是TOC、MRPⅡ以及由JIT发展起来的精益生产等;二是更多依赖于信息技术和计算机技术;三是以先进制造技术为技术基础,如快速成型、精密制造等。

先进制造模式的出现是与先进制造技术密切相关的。虽然它们在实践中的混用是很难避免的,但仍是两个不同的概念。先进制造技术(AdvancedManufacturingTechnology,AMT)不是一个单项技术,“先进制造技术是在制造系统和制造过程中有机结合并有效应用微电子、信息、管理等现代科学技术手段,优质、高效、低耗、及时地制造出市场需求的产品的先进工程技术的总称。”先进制造技术在组成上有3个技术群:形成先进制造技术核心的主体技术群、包含信息和控制等技术的支撑技术群以及制造技术基础设施。

综上所述,先进制造模式是指在生产制造过程中,依据不同的制造环境,通过有效地组织各种制造要素形成的,可以在特定环境中达到良好制造效果的先进生产方法,该方法已经形成规范的概念结构体系。目前比较成熟的先进制造模式主要包括精益生产、计算机集成制造、智能制造、敏捷制造、大量定制和绿色制造等,企业可依据不同的环境条件,针对不同的制造目标采用。

二、成本管理:先进制造模式实施的关键问题

(一)先进制造模式实施的成本问题

1.客户管理的成本

采用先进制造模式的企业最需要的是让它的潜在客户,尤其是跨国公司相信,他们具有提供高质量产品和服务的能力。为了要达成这些目标,企业必须采取必要的手段让客户知晓他们的策略和执行能力,特别是与顾客密切相关的质量、技术和雇员等3个方面:质量管理的第一步是让所有与企业有关的人员都能参与其中;在技术方面,一种“概念生产”的理念被贯彻和采纳,通过与顾客的协作发现产品改进的可行性;雇员方面最关键的就是建立良好的劳资关系。

2.先进制造技术的选择和执行成本

顾客对产品多样化的需求促使制造企业寻求革命性的全自动化小批量、多品种的产品生产方法取代过去大规模的产品生产方法。制造企业发现了灵活性在满足数个细分市场需求过程中的重要性,它能够使制造企业在更短的时间内推出满足市场需求的产品,同时兼顾生产效率和质量。追求灵活性是传统的制造方法向自动化和综合制造转变过程中的实质。与此同时,制造企业在推行自动化变革的时候应当依据企业长期的发展战略来区分对不同程度灵活性的需求。Mohanty,R.P.(1993)认为,企业在选择和实行先进制造技术时将面临各种各样的问题,要成功地实行先进制造技术就必须对这些问题有透彻的认识。他将这些问题总结归纳为:直接成本因素、试生产成本因素、人力因素、社会因素、战略因素和技术因素。

先进制造技术的采用常常伴随着巨额的投资和高风险,因此,需要制造企业在战略层次上给予相当的关注,而通过合理的程序选择和采用就显得非常重要了。众所周知,制造企业通过采用先进制造技术可以获得巨大的竞争优势,如采用灵活制造体系、半自动化电脑辅助设计以及使用机械化设备等。同时,也有许多企业不愿意采用这些先进制造技术,主要的原因有:(1)这些企业通常无法获取先进制造技术带来的好处;(2)在实现这些昂贵、复杂的先进制造技术的过程中有许多困难;(3)企业缺乏内在的技能;(4)企业在使用计算机化系统时存在许多困难;(5)先进制造技术的实现存在有多种途径;(6)先进制造技术的采用通常要求技能不断地再学习和升级;(7)先进制造技术的采用需要基层组织提供不同的支持。

3.质量管理的成本

在先进制造模式下,企业必须致力于在整个企业的每个环节提高控制成本、质量、运输的水平,以保持自身较强的竞争力。成本、质量和运输这3个方面相互支撑,最终以最高质量、最低成本、最可靠稳定的运输系统实现顾客满意的目标。一个完整的质量体系应该以对顾客需求的理解为起点,而以顾客的态度和服务质量的总结为终点。整个体系的焦点是顾客的需求。对于制造业,就是要消灭浪费,预防质量问题而不是改正已经存在的错误,对于原材料的控制关键是保证供应,而不是过量采购。

4.设备维护成本

关于设备诊断和维护管理,有较多的论文和报告。比较典型的是1992年2月由丹麦、挪威、瑞典和芬兰等国发起的一项EUREKA维护基准制定计划,这个计划制定了各类制造公司设备维护的模式,主要的维护模式包括:(1)考察设备维护工作的新领域;(2)相互比较采取的措施和效果;(3)确立新的设备维护目标。但是,美国的一项调查表明,从1979年开始,美国的工业企业设备维护成本以每年10%~15%的速度增长,但是效果并不理想,仅1990年因过度维护造成的浪费已经和1979年的全部正常维护支出持平。随后又有一些学者提出诸如开发计算机决策支持系统、神经网络模型、模糊控制和贝叶斯判别理论来进行制造业维护成本的决策。

一些学者在对香港一家先进的电子制造公司的设备维护成本进行研究之后发现,首先,维护成本主要来自两个方面:(1)由于公司的许多制造设备是由复杂的计算机进行自动控制的,这些设备的保养和维修成本非常高昂,其中的一些保养和修理工作不得不交由设备供应商完成,这就直接导致了高额的维护成本;(2)设备的意外停机对公司造成的高额生产延误损失。其次,从管理的角度来看,该公司没有明确的设备维护目标,许多的故障和紧急维修是可以通过预定的检修工作来进行预测和避免的。由于该公司缺乏设备维护方面的指导,有的设备维护过度,浪费了公司的资源,而有的设备由于维护投入不足,仍然经常造成意外故障。因此,必须制定一套可靠的维护成本控制综合系统并加以实施,帮助先进制造公司记录和跟踪公司的设备维护支出和因故障而产生的产量意外减少,并在此基础上指导公司制定更为实际高效的动态的设备维护计划预算,这种维护计划能帮助公司有效避免设备过度维护和维护不足之缺陷。

(二)现行成本管理系统的局限性

罗伯特·S·卡普兰和罗宾·库珀(1998)在《成本与效益》一书中对成本管理系统发展的4个阶段进行了描述(如表1所示),他们认为现行的成本管理系统还处在第二或第三阶段。所以,现行的成本管理系统根本不能解决先进制造模式实施中的成本问题。

三、先进制造模式下成本管理系统设计的基本思路

针对先进制造模式实施的选择和执行成本、客户管理成本、质量管理成本、设备维护成本等问题,本文对先进制造模式下成本管理系统设计的基本思路是:以罗伯特·S·卡普兰和罗宾·库珀提出的第四阶段成本管理系统的特征为基础,结合先进制造模式的特征,通过对传统成本管理系统的目标、特征、功能、层次结构等方面进行梳理和变革,为选择和实施先进制造模式的企业提供一个具有指导意义的成本管理系统设计框架。

(一)先进制造模式下成本管理系统的目标

先进制造模式下成本管理系统的总体目标:提升企业的竞争优势;先进制造模式下成本管理系统的具体目标:改善企业的成本结构。

(二)先进制造模式下成本管理系统的特征

先进制造模式下的成本管理系统应该也必须具有以下特征:(1)信息与决策的相关性;(2)成本结构的可视性;(3)与战略成本规划、战术成本策划、作业成本控制、成本信息与核算的适应性;(4)对先进方法的支持性;(5)与财务账户的融合性。而现行的成本管理系统不能满足以上的特性,不利于先进制造模式的应用和发展,从而也阻碍了先进制造业的发展。

(三)先进制造模式下成本管理系统的功能

先进制造模式下成本管理系统应具备的功能:

(1)列示过去、现在和将来的支出;(2)反映组织的成本结构和性态以支持成本管理系统的改进;(3)支持切实可行的战略计划并明确管理目标;(4)引导个人和团队行为,努力实现组织目标;(5)为完成组织近期目标和战略规划监控资源耗费;(6)预警财务状况恶化;(7)反映资源消耗的适用性;(8)明确个人和团队对完成经营目标应负的责任;(9)有助于分析客户、生产过程、产品和地区对营利性的不同影响;(10)为不同的决策者、管理者提供全景式的组织成本结构信息。

(四)先进制造模式下成本管理系统的层次结构

本文把先进制造模式下成本管理系统分为战略成本规划、战术成本策划、作业成本控制、成本信息与核算4个层次:(1)战略成本规划是指,企业在选择和确定竞争战略的过程中,运用一定的技术和方法对企业成本战略进行构筑、设计、实施、控制和评价,是从行业维、市场维和生产维等方面对企业未来成本结构的一种预先设计,也是对企业未来战术成本策划的方向和标准进行定位;(2)战术成本策划是指,对日常作业成本控制中的技术、方法和策略进行设计、实施、控制和评价,为解决人们所面临的各种战术性成本管理问题提供具有可行性的方案。它是在战略成本规划制定的方向和标准的前提下,从生产作业系统运行和优化层面,对产品或劳务的成本结构进行策划;(3)作业成本控制是指,在日常成本管理过程中,运用各种技术、方法和策略对生产运营过程中的产品或劳务的成本进行设计、实施、控制和评价,解决生产过程中产品或劳务成本实际“筑入”的有关问题。它是在战术成本策划方案的指导下,对产品或劳务的成本进行实际“筑入”和控制;(4)成本信息与核算是指,企业应用成本核算技术以及相互关联的正规化、自动化的成套技术对成本信息系统进行规划、分析、设计和评价,以较低的成本,准确及时地为企业的战略成本规划、战术成本策划、作业成本控制提供决策有用的成本信息。先进制造模式下成本管理系统的层次结构如图1所示。

四、先进制造模式下成本管理系统的设计

为了解决先进制造模式实施的选择和执行成本、客户管理成本、质量管理成本、设备维护成本等问题,使设计的成本管理系统能够接近罗伯特·S·卡普兰和罗宾·库珀所说的第四阶段成本管理系统的特征,即全面互联的数据库和系统、财务报告系统、整合的ABCM系统、运营和战略业绩衡量系统。本文根据对先进制造模式下成本管理系统的目标、特性、功能和层次结构界定,对其战略成本规划、战术成本策划、作业成本控制、成本信息与核算4个子系统拟进行如下设计。

(一)战略成本规划子系统的设计

战略成本规划子系统设计的指导思想是:为解决先进制造模式实施的选择和执行成本、客户管理成本问题,使设计的成本管理系统具有全面互联的数据库和系统、整合的ABCM系统、运营和战略业绩衡量系统的特征,必须要把企业战略成本规划作为企业战略资源规划的并行工程,运用企业战略分析技术和方法与战略成本管理技术和方法的集成以及战略成本规划模型的构建等手段,对企业的战略成本从行业、市场和生产层面进行“筑入”,以实现“技术性和经济性的统一”的目标。具体流程如图2所示。

(二)战术成本策划子系统的设计

战术成本策划子系统设计的指导思想是:为解决先进制造模式实施的质量管理成本、设备维护成本问题,使设计的成本管理系统具有全面互联的数据库和系统、整合的ABCM系统、运营和战略业绩衡量系统的特征,必须要把企业战术成本策划作为企业资源总体分布的并行工程,运用企业生产管理技术和方法与战术成本管理技术和方法的集成以及战术成本策划模型的构建等手段对企业将要生产的产品成本从生产工艺、生产作业和工厂布置层面进行“筑入”,以实现“技术性和经济性的统一”的目标。具体流程如图3所示。

(三)作业成本控制子系统的设计

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社会兼职有:中国工程机械学会理事、山西省机械工程学会常务理事、中国兵工机加学会副主任委员、山西省企业创新促进会专家、山西省企业技术创新专家委员会专家、国家模具CAD工程研究中心兼职教授等十多项。

主张“高技术产业化”和“产业高技术化”并重

上世纪六、七十年代,我国工业发展水平还比较落后,亟需更多的机械工程原创性成果来撑起国家的综合实力。

王爱玲教授就是那时候开始投身到机械设计与制造行业的。几十年来,她的工作内容包括特种加工技术及绿色制造;精密仪器及机械:精密机械设计与制造。讲授博士生课程:现代机械设计、精密机械设计与制造、制造信息技术、先进制造技术专题等;硕士生课程:计算几何及图形处理、先进制造信息技术、机械工艺专题等;本科生课程:机床数控技术(国家级精品课程)、机床设计、机械原理等。

目前承担项目及研究方向为:精益型集成制造技术、复杂产品快速开发技术、虚拟环境下产品设计、制造、装配技术,绿色制造及特种加工技术等。

科研成果只有转化为生产力,才能最大限度发挥其应有的价值与作用。王爱玲教授对此有着深刻的认识。她很重视科研成果的应用及直接为企业创造经济效益,主张“高技术产业化”和“产业高技术化”并重。她的不少科研成果,都是很快应用到了企业的生产实践中,得到了企业和社会的认可。

为了开阔视野,建立更广泛的交流平台与合作关系,王爱玲教授曾于1994年前往新加坡理工大学,进行CAD及美国CV公司软件交流;1998年受邀美国哥伦比亚等5所大学进行先进制造技术交流;2000年,前往奥地利、德国、法国、荷兰等国,就“WTO及我国企业的发展”专题进行深入研讨;2004年,到澳大利亚和新西兰机械工程学会及高校进行先进制造技术交流。

身心沉下去 成果浮上来

科研从来都不是一帆风顺的,只有专心致志地“气沉下丹田”,才能发现别人没有发现的新天地,才能争取“一枝独秀”。王爱玲教授取得的一系列成果背后,是她专注地探索,是恒久的毅力与不懈的坚守。

自1989年以来,王爱玲教授负责国家计委、省、部级科研课题30余项,获省部级以上奖24项,其中科研、教学各12项。省、部级科技进步1等奖1项,2等奖5项,3等奖2项,专家评价国际先进水平4项,国家发明专利4项;发表先进设计制造技术有关学术论文150余篇,SCI、EI、INSPAC等收录30多篇。

因科研成果的内涵与实用价值,屡次获奖,其中“数控旋口机CAD/CAM一体化系统研制”获部级科技进步二等奖,“实用型CIMS数据传输系统研制与实现”获部级科技进步三等奖,“实用新型集成制造系统及模具产品开发”获省级科技进步二等奖,“工业锅炉集成制造技术开发与应用”获机械工业科学技术进步三等奖,“基于辊弯成型的生产系统反求技术研究”获省级科技进步二等奖,“复杂模具CAD/CAM产品开发与应用”获省百项技术难题攻关一等奖等。此外,科研成果“多功能绿色机械加工复合喷雾系统”,经山西省经委2006年12月鉴定验收,符合“山西省新产品新技术鉴定验收合格证制度”规定,准予批量生产,专家评价为国际先进水平。

治学修身师之楷模 明德笃行哺育桃李

40余年的教书生涯,王爱玲教授指导博士生17名,指导硕士生75名,培养和指导和本科毕业生数以千计。

在王爱玲教授这里,不论是指导博士还是硕士研究生,“机械设计制造及自动化”专业《机床数控技术》这一本科课程是门“必修课”。对此,她表示,“在研究生课题选择上,我会根据学生的专业知识和兴趣制定不同的选题,学生参照自己的侧重点,跟老师讨论后确定自己的培养计划,进行课题研究。学生们对这样的教学方式很感兴趣,“王老师授课一般不按照课本来,她有她自己的一套理论体系,通过各种方式来搜集国内外相关研究的最新成就和新动态,把这些新信息及自己的研究成果运用到教学环节当中,将理论和实践很好地结合起来,所以知识学起来不会很枯燥”

王爱玲教授积极致力于教学改革,她采用启发引导与互动教学方法,着重传授学生获取知识的基本方法和提高学习、工作效率的方法,注重培养学生的创新能力和素质。

在数控技术教材建设中,王爱玲教授带领着团队成员编著的教材和著作涉及数控理论及专业技术、数控职业教育、数控操作及实训三个系列;分别由高等教育、国防工业、机械工业、电子工业四大出版社出版;至2013年,她和数控技术著作团队已出版教材、著作50部, 发表有关学术论文150余篇,其中SCI、EI、INSPAC等收录30余篇。

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中图分类号:U463.82 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)40-0043-01

1 车身轻量化的目的及途径

城市化进程的加快,能源变得越来越短缺、环境污染越来越严重,节能减排成为关乎国计民生的重要事件。无论是传统汽车,还是新兴的新能源汽车都十分注重车身轻量化设计,以达到节能环保的目的。

大量研究数据显示,约75%的油耗与整车的质量相关,车身重量减少10%,燃油量减少6%~8%,车辆废气排放量减少也会显著;就新能源汽车而言,车身减重,续航能力将极大提高。

车身轻量化主要包括三个方面:结构轻量化设计、轻量化材料应用、先进制造工艺。结构轻量化设计是基于车身承载性能在概念设计阶段进行尺寸、外形优化,在车身性能数据分析阶段对进行拓扑优化及多学科优化;轻量化材料应用,用低密度轻质材料,广泛研究应用的材料有:高强度钢板、铝合金、镁合金、工程塑料等,优化材质,提高轻量化程度;先进制造技术,如液压成型、激光焊接等[1]。

2 镁合金

镁在我国储量丰富,密度低,强度高。与钢、铝合金相比较,比刚度高、电磁屏蔽性佳、减震及散热性好等特点。据新材料产业“十二五”发展规划,到2015年,高强镁合金板材、型材和压铸技术将取得新的进步,生产能力达到15万吨。

据美国能源部的数据,镁合金在轻量化材料中,减重效果达到30%~70%,仅次于碳纤复合材料。镁合金将成为汽车工业必须采用的材料,在欧洲和北美汽车的用量更是以每年15%左右的速度增长[2]。

国内对镁合金的研究较为深入,据国家专利局数据,2004年镁合金行业相关专利公开数量为105项,2012年为789项,并且保持直线增长趋势,其中对镁基合金、制造、热处理及加工的研究最多。

长安汽车研究院的刘波等人对某轿车车身前端采用镁合金材料改进结构进行轻量化设计,实验得到应力应变曲线及本构关系,并结合有限元对原车身和镁合金车身的刚度、模态和碰撞进行计算对比,结果显示后者减少车身零件的数目及加工工序,使原结构质量降低一半。重庆大学王清在其硕士论文中探讨了直通道线性剪切工艺,改善AZ31镁合金拉压不对称性[3]。泛亚汽车技术中心的吴迪等人探究了镁合金车身覆盖件的工艺,指出镁合金耐腐蚀性差、金属基体易、成本高等技术难点有待进一步攻克。

除此之外,各大汽车厂商也积极研发镁合金。欧洲正在研制和使用的镁合金汽车零部件有60多种,大众汽车用镁合金代替车身的车门防撞杆、车顶横梁、前后保险杠等。通用汽车全球首台“镁合金专用立式挤压铸造机”安装调试完毕,并试制首批工艺验证零部件;重庆科学院成功开发国内首台镁合金专用轧制设备,在镁合金轧制技术上取得了新的突破[4]。

3 差厚板

在激光拼焊板之后,具有表面质量好、强度高、成本低、轻量化程度高的差厚板出现。重量上,差厚板是等厚度板的80%,是激光拼焊板的60%,减重效果较明显。

HaugerA在博士论文里探讨了柔性轧制控制技术以及差厚板的制备工艺,还对差厚板的截面形状进行了分类[5]。KoppR等人提出了一种新的轧制工艺,研究指出:这种板料的应用范围包括具有适应载荷和优化载荷要求的不同厚度结构[6]。

同济大学杜继涛等探讨了差厚板在车身制造及轻量化中的应用,并将模糊重心理论应用于差厚板的工艺方案和轧制过程中进行研究[7]。东北大学刘相华团队对差厚板的成形性能、回弹稳健、轧制力学模型、轧制速度等进行了研究[8-9]。江苏大学姜银方等人探讨了压边力对差厚板U形件、方盒件的影响,通过数值模拟和正交优化方法优化了差厚板的成形参数,并分别对差厚板梁的回弹进行数值模拟[10]。

差厚板应用于连接件、加强件、框、梁等各种车身零部件上。东北大学与上海和达汽车配件公司、上汽集团合作,完成了长863mm,管外径为70mm,最薄处为1mm的差厚板管材[11]。

4 镁合金差厚板应用是一种趋势

根据汽车行业通用车身轻量化评价经验,依据评价公式如下:

L=M/(K・A)

其中:L―车身轻量化系数;M―白车身质量;K―车身扭转刚度;A―轴距与轮距乘积。

该指标指出车身轻量化系数越小,轻量化水平越高,进行车身轻量化研发的同时,需对车身安全指标、强度刚度等进行设定。

材料方面,高强度钢板的用量已达到50%以上。铝合金在车身的用量逐年增加:2014年欧洲需求量为316千吨,北美为204千吨,中国为48千吨,预计到2020年,欧洲的需求量将增加至685千吨,增加117%,北美为1312千吨,增加543%,中国为264千吨、增加450%,它们在车身轻量化中的应用已相对成熟。低密度镁合金是当今车身轻量化中最适宜的材料,而作为镁储量、原镁生产和出口的我国更应该积极投身于镁合金的开发应用之中,单纯依靠原材料出口永远在世界科技之林中占不了一席之地。

从轧制方法来看,差厚板是先进制造技术中较成熟的轧制技术,将差厚板的轧制技术应用于镁合金板材中,代替原有的普通钢材、高强度钢板及铝合金材料,必将是一种趋势。

参考文献

[1] 范子杰,桂良进,苏瑞意. 汽车轻量化技术的研究与进展[J]. 汽车安全与节能学报.2014(05):02-04.

[2] 孟岩、潘建亮.汽车轻量化材料应用.技术与应用[J],2010,18:24-27.

[3]汪清.AZ31镁合金特种型材挤压成形工艺及性能研究[D].重庆大学硕士论文.重庆:重庆大学.2013,05:57-59.

[4] 中国有色金属工业协会镁合金分会.2014镁工业十大事件[N].中国有色金属报,2015.01.03(007).

[5] HaugerA.FlexiblesWalzenalskontinuierlicherFertigungsprozess fur TailorRolled Blanks[D]. Aachen:RWTHAachen, 2000.

[6] Kopp R,Bohlke P.A New Rolling Process for Strips with a Defined CrossSection [J].CIRP Annals Manufacturing Technology,2003,52 (1):197-200 .

[7] 杜继涛,李艳华,费宏斌. 基于模糊重心理论的TRB工艺方案评价. Chinese Control and Decision Conference.2009,(09).

[8] 田野.CR340冷轧差厚板的退火工艺及组织演变.东北大学硕士论文.沈阳:东北大学.2012,06:19-22.

[9] 张华伟.轧制差厚板成形性能研究.大连理工博士论文.大连:大连理工大学.2012,12:16-24.

[10] 姜银方,靖娟,王永良,袁国定,王友华,李新城. 变截面板放盒形件成型参数的正交实验分析. 模具工业.2009,07.