学生实践能力培养的“产品中心”模式研究与实践
一、引言
许多学校在培养学生工程实践能力方面根据实际情况都做了很多工作，浙江工业大学潘柏松、柴国钟等构建了区域经济产学研联盟的机械工程学生创新实践能力培养模式[1]。内蒙古科技大学提高毕业设计质量与提升学生实践能力和综合素质[3]。华东交通大学从创新能力培养的课程体系建立理论教学实践环节以及竞赛活动中学生机械创新意识和能力的养成过程对机械类大学生创新能力培养模式进行了探讨，尤其是进行 《机械创新设计》 课程的学习，效果较好[4]。北方工业大学以自动化专业学生实践能力培养为试点，针对学生的课程实验、课程设计、专业实习、 科技活动、 毕业设计等实践环节，构建了跨环节点、线、面的渐进式、 贯通式的培养体系，采取分散、自主、细化、开放和全员参与的原则，保证实践实训质量[5]。本文结合“精密机械制造工程”课程内容，提出 “产品中心”模式，以企业产品作为实践目标来培养学生的实践能力。 二、“产品中心”模式培养体系
“产品中心”模式是以企业产品需求为动力（目标）、以产品设计制造为手段、以动手实践参与为途径、以提供合格产品及过程表现为成绩。通过一定时期的运作显示该模式在培养学生工程实践能力方面效果显著。 （一）设计实践典型案例分析
以企业产品需求为目标进行产品设计，该阶段要全面确定企业所需产品的结构、规格，意义重大。好的产品设计，不仅表现在功能上的优越性，而且便于制造，生产成本低，从而使产品的综合竞争力得以增强。许多在
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市场竞争中占优势的企业都十分注意产品设计的细节，以便设计出造价低而又具有独特功能的产品。 因此学生进行产品设计实践是非常必要的。根据企业需求选择了3个项目：锹片自动上下料机械手群组、盘类瓷器自动磨底机，喂粕自动上料输送机，每一项目由10名学生组成产品设计实践团队，对所选30人设计实践进行尝试性研究，指导学生设计时一定在满足功能性，经济型的基础上，考虑美学的应用。学生在进行产品设计时，发现学生存在以下问题：过度依赖课本、模仿课本；设计思想僵化；对功能实现考虑不全面。
下面以盘类瓷器自动磨底机的设计为例，针对学生在设计时出现的问题进行详细指导，在设计细节指导中阐述设计理念。图1为学生经过讨论构思出的盘类瓷器自动磨底机方案。学生的设计思想为：电机带动主动带轮运转，再通过V形带使从动带轮转动，带动主轴旋转，使驱动轮旋转，带动砂带运转。然后把盘子底部朝上放在皮带上，传送至位置传感器处，皮带停止，顶砂带气缸动作，通过压磨板把砂带压下，对盘子底部进行磨削，磨削时间可设定，磨完之后，皮带继续运转，把盘子运出，另外驱动轮、从动轮、涨紧轮两端都使用轴承端盖定位轴承。
分析以上方案可知学生在方案设计时存在以下问题：1、照本宣科、思想僵化、缺乏灵活性，比如：皮带运输是常用手段，但用在此处，就必须从左面放盘子，磨削后从右面收盘子，显然操作不便；还有机床多采用带传动，而此处模仿常规手段使用V形带传动通过轴承座支撑主轴使驱动轮转动，结构复杂；因为工作班时间较少，所以驱动轮、从动轮、涨紧轮两端使用轴承端盖也没有必要。2、方案设计粗糙、细节考虑不周全，比
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如：磨削不同高度盘子时高度调整问题；盘子受到磨削力时定位问题；顶砂带气缸前段活塞杆在砂带运转时受到砂带的侧向力问题都未做考虑。 把以上每个具体问题提出来，不直接给出问题答案，而是引导学生自己去寻求解决措施。给学生灌输“形随意动”的自由设计理念：在设计时只要满足功能需要，在经济性的原则下怎样的结构都可以，并且越简单越好。就像打太极拳一样，寄有形于无形之中，指哪打哪，随心所欲。一定要领悟教材，突破教材。让3组学生分别作进一步考虑，经过大家的思考讨论，对以上问题形成了以下解决方案：
第1组学生设计了瓷器进出装置，如图2所示：把皮带运输盘子改成气缸直接推到磨削位置，磨完之后由气缸拉回，避免了从左面放盘子，磨削后从右面收盘子的现象，操作工可以坐在固定位置取放盘子即可，另外托盘上设置销孔，可根据盘子的直径，围绕盘子在销孔上插入4个定位销，这样在磨削盘子底部时可抵抗盘子所受的侧向磨削力，可以实现盘子的可靠定位。第2组学生设计了升降装置，如图3所示：通过旋转手轮，升降机上的丝杠旋转，升降体可上下移动，由于驱动轮、从动轮、涨紧轮都安装在升降体上，所以围绕在驱动轮、从动轮、涨紧轮上的砂带也上下移动，这样就可调整磨削高度磨削不同高度的盘子。第3组学生对传动机构进行了改进，采用电机直接连接驱动轮，省去了V带传动，省去了两个轴承座，结构简单、紧凑。对顶砂带气缸进行了改型，采用了双轴气缸，具有较好的抗弯矩能力，有效的解决了顶砂带气缸前段活塞杆在砂带运转时受到砂带的侧向力的问题。另外在驱动轮、从动轮、涨紧轮两端去掉了轴承端盖，采用带防尘盖轴承，成本低廉，结构简单，并且满足功能需要。
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