【Solidworks软件在高职机械类毕业设计中的应用】机械类毕业设计

时间：2020-02-21 11:56:21　来源：雅意学习网本文已影响人

　　摘要：本文介绍了多个高职机械类学生应用Solidworks软件进行毕业设计的实例，说明了Solidworks软件的应用对提高学生的学习积极性、促进学生对先进制造技术的理解和掌握、培养学生的现代工程素养和创新能力，起到了良好的教学效果。
　　关键词：Solidworks；毕业设计；三维造型
　　中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2011）35－0044－03
　　
　　现代制造业日趋国际化，缩短产品开发周期，减少开发新产品投资风险，已成为企业赖以生存的关键。[1]制造企业运用先进的设计模式，采用先进的制造技术，从而在激烈的市场竞争中立于不败之地。为了适应现代制造业对人才的需求，培养掌握先进制造技术、具有现代工程素养和创新能力的技能型人才，是高职院校刻不容缓的重任。
　　毕业设计是高职学生三年学习的重要总结，是最重要的一次集中性实践环节，它要求学生综合运用相关知识，结合实际课题进行设计和创新，从而培养学生的动手能力和创新能力，全面提高学生运用知识的水平。[2]笔者所在的教学团队根据高职学生的知识特点，设计了多个富有创意和挑战性的实际课题，由学生选作，要求采用三维机械设计软件的主流产品Solidworks完成。主要是基于以下考虑：①学生在相关专业课程中已经学习了Pro/E软件的应用。有一定三维CAD软件应用经验者都知道，各三维CAD软件的应用思路大体相同，学习一种三维CAD软件作为基础，再学习其它三维CAD软件将很容易上手。但学生在学习阶段并没有这样的认识，因此希望他们在校学习阶段即积累一定的三维CAD软件应用的经验。②通过企业调研，我们发现目前Solidworks软件在国内外中小企业中已经得到了广泛的应用，受到广大设计人员的欢迎，为了使学生免除进入企业后，缩短适应期，减少再培训等环节，在校学习阶段即提供机会让学生深入学习Solidworks软件，为实现与工作岗位的无缝对接打下良好的基础。
　　一、举一反三，拓展思路
　　大部分的高职机械类专业都开有机械基础或机械设计基础课程，在该课程的教学环节中，有两周左右的课程设计内容，要求学生根据给定条件完成一个减速器的设计，包括设计计算、二维装配图绘制及部分零件图绘制。但在两周的时间里，学生并没有利用这一机会完成减速器三维造型。因此，在毕业设计阶段选择减速器设计课题的学生，第一个任务就是利用Solidworks软件完成减速器的三维造型，由此学习Solidworks软件的零件造型、装配、工程图及文件管理等方面的功能。
　　上述减速器作为经典的案例在教学中广泛采用，其设计过程已经程序化，有大量可供参考的资料，为了拓展学生的思路，提高其综合应用课本知识的能力，要求进一步独立完成其它类型减速器的设计。例如下图所示的同向三螺杆挤出机减速器、异向三螺杆挤出机减速器等。
　　
　　要求学生通过查阅资料，制定设计方案，完成设计计算并利用Solidworks软件完成三维图及工程图的绘制，使他们懂得怎样将所学的知识融会贯通，灵活应用于解决实际问题。
　　二、从设计到加工，体验真实的生产过程
　　在技术进步的大背景下，产品的设计和加工工艺越来越精细，产品的成品品质越来越精致、优良。[3]机械制造类工作岗位越来越离不开计算机辅助设计与制造软件的应用。Solidworks是一款综合性的创新平台，利用它可以设计多样化的产品。下图是利用Solidwork软件设计的玩具小车，可以实现其精美的造型，如同真实的产品一样。在完成造型后，进一步制定各零件的数控加工方案，利用CAM软件编制数控加工刀路，生成NC程序，并在数控机床上实际加工出产品。
　　学生在此过程中可以完成机械制造业中的设计、工艺、编程、机床操作等典型工作任务，体验设计员、工艺员、编程员、操作工、检验员等岗位角色，使学生熟悉零件从设计到加工的整个过程，掌握零件的基本设计方法与数控加工的基本技能，进一步巩固与扩充以前所学的《机械设计基础》、《机械制造基础》、《数控加工工艺》、《数控编程与操作》等课程的知识。同时鼓励学生充分发挥其创新能力，设计出具有自身特色的产品。学生要利用三维软件实现自己的构想，必须钻研Solidworks软件的各种造型功能，从而提高软件应用能力。通过反复的交流与修改，设计并最终加工出属于自己的作品，培养了创新意识，加强了实际操作技能。
　　三、整机设计，综合能力的培养
　　该课题要求学生利用Solidworks设计和装配一种单螺杆膨化机。首先由教师提供设计指导书，包括膨化机原理、产量计算方法、螺杆设计方法等等资料，在充分熟悉基本资料的情况下，鼓励学生扩散思维，采用不同的结构实现所需要的功能，学生综合运用以往知识，先拟定各自的设计方案。最后集中进行各种方案展示、小组互评、指导教师点评，通过比较、筛选和组合，确定出最为合理的设计方案。
　　小组成员分工合作，从膨化机的功能入手，通过产量、功率等要求确定基本尺寸，还要考虑密封、润滑、加热、定位、拆装及标准件的选择等一系列问题，并进行强度验算。最终完成三维装配图和二维零件图。
　　
　　在完成毕业设计的过程中，学生以独立的主体身份从事一定的、相对独立的具体工作，大大激发了他们的求知欲望。以往的毕业设计中，二维图纸的绘制和修改工作量很大，占用了学生大量的精力和时间。而三维设计软件的应用可将毕业设计的重点由二维图纸的绘制转化到不同方案的设计和创新上，突出了设计创新，培养了学生运用现代化手段解决工程实际问题的能力。对增强学生的综合分析问题、解决问题能力，建立机械设计的整体思维大有帮助。
　　四、理论联系实际，实现与工作岗位的顺利对接
　　传统的毕业设计中设计出的产品由于没有得到制造、装配以至样机试验的验证，许多不合理的设计，甚至是错误的设计很难被发现。输送机设计课题即来自真实的产品。该课题是与输送机生产厂家合作设计制造一台计量输送机，学生与指导教师一起参与到该项目中。首先由用户提出使用要求，包括输送材料、输送能力、输送距离等基本要求，然后学生与指导教师一起讨论结构设计、基本尺寸的确定、电机的选择等。确定方案后，由学生利用Solidworks完成该输送机的三维绘制，再交给用户确认。由于SolidWorks软件可以完成复杂零件的三维造型，并可根据需要生成各种剖视图，有助于了解产品复杂的内部结构，对设计方案的表达更加简单明了，与用户的交流也更加顺畅。同时，由于界面友好、造型方便、图形质量好等特点，也使得产品设计和造型的时间缩短，效率大大提高。
　　
　　用户确认后，由学生输出二维工程图交由工厂进行生产。由于设计、生产、用户各方都没有该种物料计量输送机的经验，生产后出现物料架桥等问题，需要对原方案进行改进。每次改进都是首先在三维图上修改，再在实物上完成。经过不断改进，最终满足了用户的要求。整个过程由于SolidWorks软件的应用，大大缩短了试制周期，降低了成本。学生自始至终参与了该计量输送机的设计与生产，参与了各种问题的解决，其在毕业设计中所做的工作即是实际工作岗位上一名结构设计人员需要完成的工作，真正实现了与工作岗位的顺利对接。
　　实践证明，将SolidWorks三维设计软件引入毕业设计，可取得良好的教学效果，极大地调动学生毕业设计的积极性和创造性，由此提高了学生对先进制造技术的理解和掌握，锻炼了学生解决实际问题的能力，对学生创新能力的培养起到了积极的促进作用，毕业设计的效率和质量大大提高。
　　
　　参考文献：
　　[1]韩西娜,张莉.SolidWorks在产品设计中的研究与应用[J].装备制造技术,2007,(10).
　　[2]李晓燕等.SolidWorks在毕业设计中的应用[J].上海电力学院学报,2002,18,(2).
　　[3]冯长建.SolidWorks软件在机械工程教学改革中的应用[J].黑龙江科技信息,2007,(1).

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