大学生参加“全国行业设计大赛”对实践能力培养作用

龙威　王辉虎　黄晋

摘要：本文以材料成型及控制工程专业大学生为例，介绍了材料成型及控制工程专业（铸造方向）大学生的知识教育现状，评述了铸造专业学生参加“全国大学生铸造工艺设计大赛”对实践能力培养的作用。

关键词：行业设计大赛；铸造工艺；实践能力；大学专业教育

中图分类号：G646 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）33-0120-02

1998年以来，我国教育部基于“厚基础、宽口径、重能力”的指导思想，颁布并实施了修订后的《普通高等学校本科专业设置规定》，工科高等学校的原铸造、锻压、焊接等专业合并成“材料成型及控制工程”专业。新、旧专业对比发生了较大的变化。十多年的人才培养实践结果表明：毕业生在数理知识、外语知识、计算机应用知识等方面有了较大的提高，工作适应面也更宽，但在材料成形专业知识及实际工作能力方面有下降的趋势；一些用人单位或企业表现出“不愿接受本科毕业生就业”的想法。相反，我国少数仍然维持原专业（铸造、锻压、焊接等）设置培养的工科高校的毕业生，更受用人单位和企业的欢迎，因为他们去工作单位和企业后，适应实际工作的时间更短。实践表明，“材料成型及控制工程专业”的学生通过参加各类“行业大赛”可以全面地掌握各专业及其计算机应用知识，较大地提高学生的动手及实际工作能力。

一、材料成形专业知识教育现状

一般来讲，各个高校的材料成形（或相近）专业的本科教学的课程设置均包括：通识基础课程、学科基础课程、专业课程、实践教学等四类。

通识基础课程一般包括人文社科，外语，大学数学，大学物理，工程化学，计算机基础知识等；学科基础课程包括工程制图，力学，机械原理，机械制造，工程材料学，检测与控制工程基础，传热学等；专业课程包括材料成形原理，材料成形工艺，材料成形装备及自动化，模具技术，快速成形，材料制备及组织性能等；实践教学包括金工实习，电工实习，生产实习，专业课程设计，毕业设计等。

材料成型及控制工程专业专业的知识学习，相对于原铸造、锻压、焊接等专业知识的学习，学习时间较少而知识要求范围较宽。表现为材料成型及控制工程专业专业的毕业生对专业知识的掌握及应用能力偏弱，而少数仍然维持原专业（铸造、锻压、焊接等）设置培养的工科高校的毕业生更受用人单位的欢迎。

为了弥补材料成型及控制工程专业专业的大学生在专业知识学习及训练方面的不足，鼓励学生学习参加各种专业方向的工艺设计大赛等，对提高学生的实际工作能力和专业知识掌握具有重要作用。下面以“永冠杯全国大学生铸造工艺设计大赛”为例，谈谈它对培养学生学习铸造行业知识和掌握铸造实际工作能力的作用。

二、铸造工艺设计大赛的目的

近年来随着我国作为制造大国的去崛起，我国的铸造行业得到了蓬勃发展，2010年的铸件产量近4000万吨，是名符其实的第1铸造大国。但我国的高端铸件产量少、优秀的铸造工作者缺泛，尤其是缺少新一代年青的铸造工作者。为了尽快解决这一迫切问题，中国机械工程学会铸造分会、国家铸造行业生产力促进中心、中国机械工业教育协会等单位于2009年起共同发起了“永冠杯”中国大学生铸造工艺设计大赛。该赛事由中国机械工程学会、中国机械工程学会铸造分会、教育部高等学校机械学科教学指导委员会、中国机械工业教育协会、铸造行业生产力促进中心等单位主办，由台湾永冠能源科技集团提供赞助，每年举办一届，今年已经是第七届。

“中国大学生铸造工艺设计大赛”的主要目的是鼓励我国在校相关专业的大学生（含硕士研究生）学习铸造知识，培养在校大学生对铸造工艺设计的兴趣和爱好，提高大学生将所学的铸造工艺设计理论及相关的知识与铸造工艺设计实际相结合的能力，促进我国铸造行业优秀人才的培养，也为在校大学生参加社会实践活动提供一个良好的平台并为大学生就业创造有利条件和机会。

三、参加铸造工艺设计大赛所需知识

全国铸造工艺大赛的基本要求，是根据主办单位提供的“铸件名称、图纸、用途、材质、要求说明”等，选择铸造工艺方法和工艺参数、绘制工艺图纸、提出优化的铸造工艺方案等。铸造工艺设计的主要内容包括：铸造工艺方法、浇注位置、分型面、加工基准、铸造工艺设计主要参数的选择，浇注系统的设计，冒口、冷铁的设计，铸造工艺优化，铸件图与铸型图的绘制，工艺文件的编写、工艺卡的编写等。

现代铸造工艺设计，通常采用计算机辅助设计与分析技术（即CAD/CAE），可有效的缩短铸造工艺设计时间，通过对设计方案的优化提高设计的准确性、减少铸件试制及工艺修改过程，同时给工艺设计人员带来极大的方便，提高了工作效率。

為此，铸造工艺设计人员需要掌握如下知识：（1）铸造工艺过程原理及工艺设计方法与步骤；（2）铸造工艺方法特点及材料的选用；（3）铸件的计算机辅助二维、三维设计制图；（4）金属铸件凝固过程模拟方法及软件的使用；（5）铸造生产工业过程知识；（6）铸造模具、模型设计；等等。因此，参加铸造工艺大赛对学生的知识面及其应用能力提出了广泛的要求。

四、对“学生实际工作能力”培养之作用

从我校材料成型及控制工程专业的课程体系来看，专业课程教学学时数较少，加之专业知识范围很多，专业课程的学习就很难深入，教师只能面面俱到地介绍，学生较难适应未来从事行业工作的知识及能力要求。如果大学生能在现有较宽的理论知识基础上，结合自己未来的工作志向参加某一行业大赛，可以较全面地深入学习掌握行业知识、较好地培养学生从事各行业的实际工作能力。下面以学生参加“永冠杯中国大学生铸造工艺设计大赛”为例，介绍参加大赛对培养学生铸造行业专门知识及实际工作能力的作用。

（一）铸造工艺过程原理及工艺设计方法与步骤

这是参加大赛必须的深入学习和掌握的知识，也是铸造工艺设计的基础。它主要包括铸造工艺过程及理论基础，铸造工艺设计的内容与步骤、主要设计参数的计算方法等。学习和掌握“铸造工艺过程原理及工艺设计方法与步骤”是未来从事铸造行业工作的基本条件。

（二）铸造工艺方法特点及材料的选用

铸造工艺方法很多（如，砂型铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、熔模精密铸造等，砂型铸造又分粘土砂、水玻璃砂、树脂砂等），不同材料（钢、铁、铝、镁、铜、锌等）的铸件、不同尺寸大小和不同精度的要求，需要采用不同的铸造方法。深入学习掌握这些铸造工艺方法的特点，以及各种材料对铸造方法的适应性，对合理选用铸造工艺、低成本高质量生产铸件具有重要意义。

（三）铸件及铸造工艺的计算机辅助二维、三维设计制图

随着计算机辅助设计制图技术的发展，计算机辅助设计制图已被广泛用于铸件及铸造工艺的设计中。铸造工艺设计的基本过程是：首先，将零件图通过数字化仪或其他图形输入设备输入计算机内；然后，根据要求标出浇注位置和分型面的位置，进一步绘出加工余量及不铸孔、槽的符号，以及拨模斜度，并标出尺寸，形成铸件图；以此为依据，进行铸件模数和重量计算、进行补缩系统和浇注系统设计；将设计计算的结果以图形方式加到铸件图上，再绘出砂芯形状，算出芯头间隙、芯头压紧环、防压环、积砂槽和芯头分块线及尺寸等，从而形成一个完整的工艺图；最后，绘制出铸造工艺卡片。熟练掌握铸件及铸造工艺的计算机辅助设计方法，对大学生从事实际工作具有重要作用。

（四）铸件凝固过程模拟方法及软件的使用

随着计算机科学与应用技术的发展和铸造工作者對铸造工艺理论研究的深化，铸件凝固过程的计算机模拟仿真技术日趋成熟，利用计算机技术对铸造工艺进行科学分析，已经成为优化铸造工艺、提高铸件质量、缩短产品试制周期的极为重要的手段，对工艺设计的指导作用也得到了越来越多企业的认可。

目前大学生计算机应用及操作水平普遍较高，他们学习掌握铸件凝固过程模拟软件及其使用方法，对未来从事实际工作和提高所在企业的技术水平都有促进作用，也深受用人单位的欢迎。

（五）铸造生产工业过程知识

参加铸造工艺设计大赛，需要了解从金属铸造材料（铁、钢、铝等）、非金属造型材料（粘土砂、水玻璃砂、树脂砂、涂料等）、工艺方法（砂型铸造、金属型铸造、低压铸造等）、生产组成（熔化浇注、造型制芯、落砂清理、设备维护、技术保障、后勤服务等）等铸造生产全过程，认识各种材料与工艺方法的区别及特点，了解各生产组成工部的职责作用，加强学生对铸造工艺及过程的认识。

（六）铸造模具、模型设计

参加铸造工艺设计大赛，需要完成典型铸件的整套铸造工艺模具、模型的设计图纸，达到实施制造的水平。这对参赛学生学习掌握铸造成形模具设计的方法、步骤都是很好的锻炼，对学生了解掌握其他材料成形模具（塑料模具、锻压模具、冲压模具等）的设计与方法具有很好的借鉴作用。

五、结束语

1998年工科专业合并调整后，工科大学在数理知识、外语知识、计算机应用知识等方面有了较大的提高，工作适应面也有较大的拓展，但由于涉及的行业较多、知识面更宽，专业知识学习的深度下降，毕业后直接从事专业工作的能力下降。为了弥补这一缺点，增加学生对企业的吸引力，在大学期间鼓励或要求学生参加各种形式的行业知识竞赛，对培养和提升学生理论联系实际的思维能力和解决实际问题的工作能力具有重要作用。以参加“铸造工艺设计大赛”为例，大学生不但可以学到铸造工艺设计的具体方法与步骤、计算机制图与计算机模拟知识，还可以学到模具设计与生产管理方面的知识，对学生从事铸造行业的技术工作具有实质的帮助。