基于CAD/CAE技術的車輛工程專業畢業設計質量優化

2014-11-29 張毅杰 云南農業大學工程技術學院

  針對目前云南農業大學工程技術學院車輛工程專業畢業設計中存在的設計質量問題,論述了在畢業設計中引入CAD/CAE 技術的必要性和緊迫性。以所指導的畢業設計為案例,闡述了采用CAD/CAE 技術提高畢業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,培養了學生的現代工程素質,實現了畢業設計的質量優化。

  畢業設計是本科培養目標的一項重要的綜合性實踐教學環節,它不僅是學生運用大學期間所學知識和技能去發現問題、分析問題和解決問題,培養實踐和創新能力的重要途徑,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設計的教學改革與實踐,從而提高和優化畢業設計質量,是各高校工作者一直在思考和探索的問題。本文就云南農業大學工程技術學院車輛工程專業畢業設計存在的問題,探索和實踐了在畢業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基礎知識融會貫通至最大化,另一方面突破傳統設計思想的束縛,建立起先進的現代設計思想理念,實現了畢業設計質量優化。

一、畢業設計存在的問題及學習與應用CAD/CAE 技術現狀分析

  ( 一) 畢業設計存在的問題

  1、畢業設計的技術路線導致學生創新空間不足

  縱觀工程技術學院車輛工程專業近幾年的畢業設計題目,可以看出,涉及設計類的題目大多以傳統的設計方法為基礎,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,最后進行傳統的工藝設計和理論校核。傳統的設計過程能使學生將大學期間所學的基礎課和專業課較完整地貫通,較好地體現了理論知識與實際應用的關聯,使所學知識深化并提高。但一方面由于學科要求的差異,車輛專業的學生在機械設計能力上相對較弱,另一方面,這種傳統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,留給學生的創新空間明顯不足。

  2、畢業設計中對學生工程意識的培養體現不足

  工程意識是優秀工程師特有的反映工程現實的高級形式。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生產項目較少,大多數教師的畢業設計選題偏向理論研究或傳統設計,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設計教學開展明顯不足。如何在現有條件下,最大化地培養學生的工程意識是我們面臨的一大難題。

  3、畢業設計中對學生的理論與實踐結合意識的培養力度不足

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

  傳統設計手段的單一枯燥也難以調動學生的積極性,使畢業設計質量難以提高。如何在畢業設計中提升理論與實踐結合的培養力度并有效地引入現代設計手段來提高與優化設計質量,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控車床和數控銑床,為進一步實現設計、分析與制造的銜接,使學生能加工出自己所設計的產品,從而更加激發設計熱情,建議結合工廠實際增加生產實踐類畢業設計課題的選擇,實現CAD/CAE /CAM 一體化,使學生感覺與企業距離更近,更有利于培養企業歡迎的新型人才。

  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 等現代先進技術作為一項重要評價指標納入到車輛工程專業相關課程設計和畢業設計的質量評價體系中。

  CAD/CAE 技術已逐步成為工廠企業現代產品設計的主流技術,必須樹立新的教育質量觀念,優化畢業設計內容和設計手段,提高畢業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基礎課、專業基礎課和課程設計等教學環節改革的展開及軟硬條件的改善,CAD/CAE 技術必將對畢業設計的質量優化起到越來越大的作用,畢業生的現代工程素質和設計創新能力也將得到顯著增強。