基于企业应用的应用型本科“液压与气压传动”实验项目开发研究
发布时间：2019-10-23
摘 要: 根据培养应用型本科人才对“液压与气压传动实验”课程实验教学的改革要求，重点探讨结合企业应用实际案例开发建设综合性、设计性实验项目及内容的设计思想、方法及其实现。在分析企业液压设备的典型工作循环及其控制基础上，确定综合性实验项目。对企业气动设备进行优选、综合、提炼后，建设设计性实验“气动设计回路”的选题、实验内容，加强培养学生的工程实践能力和技术应用能力。
关键词: 应用型本科; 液压与气压传动; 企业应用; 实验项目; 综合性; 设计性
应用型本科教育以培养技术应用型人才为宗旨，实现与老本科院校的错位竞争。[1]实践教学环节特别是实验课程教学拉近了与企业应用实际的距离，对培养学生的技术应用能力起着至关重要的作用。但随着专业开设课程门数的增多，本课程的实验教学时数减少，如何开发精而效果好的实验显得更为重要。因此，液压与气压传动课程作为机械类的专业技术基础平台课，需要建设合适的实验项目，从工程应用实际中综合、抽象出实验项目及内容，以满足培养应用型人才的需求。
1 应用型本科实验教学的改革
应用型本科教育着重培养具有较强技术基础理论、实践技能和应用能力的技术本科人才，[1]对实验教学改革要求有着强烈的需求。目前实验教学存在着项目单一，缺乏综合性、设计性、创新性实验。[2]实验内容与工程实际应用结合不紧密。因此，需要从以能力培养为核心的实验教学理念出发，与企业应用相对接，构建综合性、设计性、研究创新性实验项目，建立起基础性、综合性、设计性三个层次递进的实验项目结构教学模式，以满足对应用型人才培养的需求。
(1)以企业应用为背景，实验内容紧密贴合企业工程应用实际，并经过综合、归纳、优化，最终得到具有一定典型意义的多个实验项目选题，体现从“理论验证性”向“工程设计性”实验的转变，突出培养实践能力、技术应用能力。
(2)改变传统的实验内容孤立、分散、互不联系的状况，实行实验内容的综合化。开设来自企业应用的综合性、设计性实验，建设基础性、综合性、设计性实验层次渐进的实验构架，使学生在分析能力和综合应用能力上得到训练，强化创新能力和设计能力培养。
2 液压与气压传动实验内容设计与项目开发
2.1 综合性实验内容设计与项目开发
图 1 液压缸循环动作控制实验原理图
液压与气压传动实验涉及流体力学、液压元件与系统、测试技术、电气与 PLC 控制等多方面知识。从企业应用实际看，典型的液压执行元件的基本工作循环都可以归结为“快进—工进—快退—停止”，由电磁阀来控制。因此，经过分析、提炼，综合得出以“液压缸循环动作控制实验”作为综合性实验项目，如图 1 所示。学生设计实现完成活塞缸动作循环液压系统图，正确连接液压与电气线路，进行电气及 PLC 控制，进行工况调节，完成系统的控制和调整，实现手动、及自动控制。对不同工作阶段的参数测量、回路效率分析，从而达到综合性实验的目的。
2.2 设计性实验项目内容设计与项目开发
设备气动系统的独特点不是关注的重点，重点是这些设备气动系统的构成、工作原理、基本回路等一些共性、关键性的东西，才是待开发实验项目的主要内容，因此，关键是如何简化、从中抽取出需要的实验选题及内容。
(1)实验项目开发。设计性实验开发主要是设计出既来于工程实际应用，又有典型意义的实验选题，通过对企业应用的气动技术进行综合、优选、提炼后，成为实验项目选题，可多个，要求各有侧重，如数控铣床自动换刀系统、生产线自动送料装置气动控制系统、机床夹具气动系统等。
(2)设计性实验内容的设计。实验内容包括气动基本回路设计，系统设计，气动元件选择，测试仪表选用，系统组装，电气控制系统设计，系统调试，功能演示，实验结果分析等。
2.3 设计性实验项目案例
以数控铣床自动换刀气动系统为例，如图 2 所示。当刀库到达规定位置 AB 时，如果按下启动按钮，换刀气缸下行，活塞杆伸出到达指定位置 CD，推动拉杆，拉杆顶出拉爪，拉爪松开刀柄，放下旧刀;待刀库旋转，将新刀送到位后，换刀气缸上行，活塞杆收缩，拉杆牵拉拉爪，拉爪抓紧新刀具，回位，完成一个换刀工作循环。如果刀库未达到指定位置 AB 时，即使按下按钮，换刀气缸也不动作。为了适应不同工况，要求工作压力可调，气缸工作速度可调。实验内容包括完成该数控铣床的自动换刀系统的设计，元件、测试仪表选择，系统组装，电气控制系统设计，连接，调试，进行系统功能演示和实验结果分析等。
3 结语
改革实验项目，建设与企业应用实际紧密相连的综合性、设计性实验项目，对于提高教学质量，培养学生解决实际工程问题的能力及技术应用能力都有重要意义。
参考文献:
[1]夏建国.技术本科教育概论.上海: 东方出版中心，2008.
[2]袁晓明，王宏宇，刘苏，等.开展“三性”模式教学培养复合型人才[J].实验科学与技术，2011，vol.9( 1) : 67-69.
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