基于CAD/CAE技術的車輛工程專業(yè)畢業(yè)設計質量優(yōu)化

2014-11-29 張毅杰 云南農(nóng)業(yè)大學工程技術學院

  針對目前云南農(nóng)業(yè)大學工程技術學院車輛工程專業(yè)畢業(yè)設計中存在的設計質量問題,論述了在畢業(yè)設計中引入CAD/CAE 技術的必要性和緊迫性。以所指導的畢業(yè)設計為案例,闡述了采用CAD/CAE 技術提高畢業(yè)設計質量的五個重要方面,提出了進一步提高CAD/CAE 技術在畢業(yè)設計中應用效果的四點建議。通過這種教學實踐增強了學生的設計能力,培養(yǎng)了學生的現(xiàn)代工程素質,實現(xiàn)了畢業(yè)設計的質量優(yōu)化。

  畢業(yè)設計是本科培養(yǎng)目標的一項重要的綜合性實踐教學環(huán)節(jié),它不僅是學生運用大學期間所學知識和技能去發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題,培養(yǎng)實踐和創(chuàng)新能力的重要途徑,也是學生初次對科學研究與工程設計的有益嘗試。因此,如何有效地進行畢業(yè)設計的教學改革與實踐,從而提高和優(yōu)化畢業(yè)設計質量,是各高校工作者一直在思考和探索的問題。本文就云南農(nóng)業(yè)大學工程技術學院車輛工程專業(yè)畢業(yè)設計存在的問題,探索和實踐了在畢業(yè)設計整個過程中如何有效地導入CAD/CAE 技術,從而使學生一方面將所學專業(yè)基礎知識融會貫通至最大化,另一方面突破傳統(tǒng)設計思想的束縛,建立起先進的現(xiàn)代設計思想理念,實現(xiàn)了畢業(yè)設計質量優(yōu)化。

一、畢業(yè)設計存在的問題及學習與應用CAD/CAE 技術現(xiàn)狀分析

  ( 一) 畢業(yè)設計存在的問題

  1、畢業(yè)設計的技術路線導致學生創(chuàng)新空間不足

  縱觀工程技術學院車輛工程專業(yè)近幾年的畢業(yè)設計題目,可以看出,涉及設計類的題目大多以傳統(tǒng)的設計方法為基礎,即首先構思總體設計方案,然后將大腦中的三維實體通過二維工程圖表達出來,最后進行傳統(tǒng)的工藝設計和理論校核。傳統(tǒng)的設計過程能使學生將大學期間所學的基礎課和專業(yè)課較完整地貫通,較好地體現(xiàn)了理論知識與實際應用的關聯(lián),使所學知識深化并提高。但一方面由于學科要求的差異,車輛專業(yè)的學生在機械設計能力上相對較弱,另一方面,這種傳統(tǒng)的技術路線過程繁瑣復雜,學生投入的大量時間和精力過多地集中在三維到二維、二維到三維的信息轉換以及復雜的理論計算中,留給學生的創(chuàng)新空間明顯不足。

  2、畢業(yè)設計中對學生工程意識的培養(yǎng)體現(xiàn)不足

  工程意識是優(yōu)秀工程師特有的反映工程現(xiàn)實的高級形式。用工程觀點看待工程設計是工科學生必須具備的基本理念,但由于近幾年學院接觸到的企業(yè)生產(chǎn)項目較少,大多數(shù)教師的畢業(yè)設計選題偏向理論研究或傳統(tǒng)設計,導致學生片面地認為設計要么是成篇理論的摘抄,要么是繁瑣公式的計算與大量圖表的查閱,而面向工程問題的畢業(yè)設計教學開展明顯不足。如何在現(xiàn)有條件下,最大化地培養(yǎng)學生的工程意識是我們面臨的一大難題。

  3、畢業(yè)設計中對學生的理論與實踐結合意識的培養(yǎng)力度不足

  學生在經(jīng)歷四年的理論課學習后,迫切需要通過實踐來體現(xiàn)學以致用。然而,一方面選題的局限無法更好地將理論與實踐關聯(lián),另一方面,

  傳統(tǒng)設計手段的單一枯燥也難以調動學生的積極性,使畢業(yè)設計質量難以提高。如何在畢業(yè)設計中提升理論與實踐結合的培養(yǎng)力度并有效地引入現(xiàn)代設計手段來提高與優(yōu)化設計質量,是目前我們要突破的瓶頸。

五、進一步提高CAD/CAE 技術在畢業(yè)設計中應用效果的建議

  第一,目前工程技術學院車輛工程專業(yè)還未開設任何三維設計軟件課程,建議在大三開設一門中端三維設計軟件例如SolidWorks 作為專業(yè)必修課,在大四上學期可開設高端三維設計軟件例如UG 作為選修課,為大四下學期有興趣選擇三維設計的學生提供技術準備。

  第二,將CAD/CAE 技術融入專業(yè)模塊教學中,例如: 在大一可以將CAD 三維建模知識融入到《機械制圖》教學中,將CAE 有限元分析融入到《材料力學》強度理論部分的教學中; 在大三《機械原理》、《機械設計》課程中應用CAD技術解決零部件三維造型,應用CAE 技術解決零部件強度校核問題以及常見機構運動分析和力的分析。

  第三,工程技術學院目前實習工廠已有數(shù)控車床和數(shù)控銑床,為進一步實現(xiàn)設計、分析與制造的銜接,使學生能加工出自己所設計的產(chǎn)品,從而更加激發(fā)設計熱情,建議結合工廠實際增加生產(chǎn)實踐類畢業(yè)設計課題的選擇,實現(xiàn)CAD/CAE /CAM 一體化,使學生感覺與企業(yè)距離更近,更有利于培養(yǎng)企業(yè)歡迎的新型人才。

  第四,工程技術學院相關教師應迅速提升一系列三維設計軟件的應用能力,有條件學院可組織教師集中培訓并建立相應的培訓機構,全面提升三維設計能力。另外建議學院可以將是否采用CAD/CAE 等現(xiàn)代先進技術作為一項重要評價指標納入到車輛工程專業(yè)相關課程設計和畢業(yè)設計的質量評價體系中。

  CAD/CAE 技術已逐步成為工廠企業(yè)現(xiàn)代產(chǎn)品設計的主流技術,必須樹立新的教育質量觀念,優(yōu)化畢業(yè)設計內容和設計手段,提高畢業(yè)設計的技術含量和設計質量。隨著對CAD/CAE 技術認識上的不斷深入,隨著工程技術學院車輛工程專業(yè)基礎課、專業(yè)基礎課和課程設計等教學環(huán)節(jié)改革的展開及軟硬條件的改善,CAD/CAE 技術必將對畢業(yè)設計的質量優(yōu)化起到越來越大的作用,畢業(yè)生的現(xiàn)代工程素質和設計創(chuàng)新能力也將得到顯著增強。