非专业因素的机械设计论文

2022-04-25

摘要：美国选择性教师认证是一种非传统的教师资格认证方式。新泽西州选择性职教教师认证针对不同的人群提出了不同的申请条件与认证程序。这种选择性认证的实施不仅提高了职教教师的数量，也提高了职教教师的质量，对完善我国的教师资格认证制度有一定的借鉴意义。下面是小编整理的《非专业因素的机械设计论文(精选3篇)》的文章，希望能够很好的帮助到大家，谢谢大家对小编的支持和鼓励。

非专业因素的机械设计论文篇1：

浅谈认证类机械专业中的艺术类因素需求

摘要：认证类机械专业人才培养中包含了非技术因素的需求，艺术类因素是非技术因素的重要组成部分，而现有机械类专业中艺术类因素课程较少，制约了认证类机械专业的人才培养。给认证机械专业学生增开艺术类课程，有利于给学生增加艺术视角，培养审美特质，同时提升学生在设计中的造型意识、培养创造性思维等，增强学生适应专业和社会发展的能力。

关键词：认证类;机械专业;艺术类因素

前言

为推进工程教育改革，进一步提高工程教育质量，以及增强工程教育人才培养对产业发展的适应性，我院工程类专业积极开展了工程教育认证工作，其中，机械设计制造及其自动化专业于2017年进行了工程教育认证并通过，机械电子工程专业于2020年进行了工程教育认证。在我院的课程建设中，一直坚持工程教育认证的标准并持续改进，其中，进行了《工程艺术》课程的建设，旨在促进认证专业毕业要求中非技术因素的培养。这里的非技术因素，包含在整个专业活动的过程中，包括运用创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。非技术因素的范畴广泛，艺术类因素尽管并非明文包含在上述非技术因素中，但艺术作为与技术相对应的部分，必然是一种重要的非技术因素。在机械类专业中导入艺术类因素，可以预见对认证类机械专业的人才培养具有极大的促进作用。

一、什么是艺术类因素

人们在生活中频繁遇到“艺术”相关的词汇，如CCTV3是综合艺术频道;周末给小孩报点艺术班，包含音乐、舞蹈、书法等;装修中贴上看不明白的艺术墙纸;理发弄个艺术造型;签名找人给设计个看不清什么字的艺术签名等，然而究竟什么是艺术，人们除了“好看”之外很难说清楚。实际上，艺术有多个定义，如“艺术可以是宏观概念也可以是个体现象，是通过捕捉与挖掘、感受与分析、整合与运用（形体的组合过程、生物的生命过程、故事的发展过程）等方式对客观或主观对象进行感知、意识、思维、操作、表达等活动的过程”。这个定义比较宽泛，按照这个定义，分析设计参数，整合公式设计一个二级减速器（机械中常见的设计）也是艺术;更具体的，艺术被定义为“艺术是借助一些手段或媒介，塑造形象、营造氛围，来反映现实、寄托情感的一种文化。艺术，是用形象来反映现实但比现实有典型性的社会意识形态”。这里，认为艺术是一种文化，是属于非技术因素的一种，作者认为第二个定义能更清晰的表达出艺术这个概念。通常认为，艺术中的审美性是其最根本的本质属性。因此，可以把艺术类因素简单定义为偏向美的概念、形象等。

二、现有机械类专业中的艺术类因素

机械类专业中包含工业专业，工业设计是一门新兴专业，于1993年设立本科专业，工业设计专业是机械类专业中相当偏向艺术的专业，称为“技术与艺术的统一”，这里便是把艺术与技术对等起来，掌握艺术类因素，补齐设计中技术的短板，设计出更符合实际的，尤其是更具备审美性的产品，在实践中，经常发现工业设计的学生做的东西比其他机械类专业的学生更具有创意和创造性，在外观上注意造型，造型更美，配色更恰当，使用方面能更好的考虑人机工程学因素，使产品用起来更舒服。可见，机械类学生掌握艺术类因素具有巨大的积极意义。而在除工业设计外的其它传统类机械类专业中，艺术类因素则较少，如我校机械设计制造及其自动化专业人才培养方案中，仅有选修课“公共艺术类”与艺术类因素直接相关，且最低毕业要求学分176分，“公共艺术类”与其它4门选修课5选2仅占据4个学分，在此培养方案中艺术类因素占比过低。课程组调研了其它机械类专业与一些外校的人才培养方案，发现普遍存在着艺术类课程在人才培养方案中所占比例过低的现象。

三、认证类机械类专业加强艺术类因素培养的意义

认证类机械专业人才培养方案中有明确要求，学生在完成专业技术设计与制造的同时，要求能够在其中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等非技术因素。艺术类因素作为非技术因素的重要组成部分，是认证类机械专业人才培养的重要组成部分，且机械类学生在掌握的知识中增加艺术类因素后，能在完成专业技术设计与制造中增加艺术视角，既包含了审美特质，同时也提高了学生在设计中的造型意识、培养创造性思维等。另外，增加艺术类因素的学习后，学生在知识更新、文化修养、艺术实践中不断提升自己的艺术修养与艺术视角，提升自己的综合素质，反向能更好的促进专业知识的掌握与应用。最终实现技术因素与艺术因素中学生自主学习和终身学习，增强学生适应专业和社会发展的能力。

四、结束语

为了满足机械类认证专业中艺术类因素的需求，本课题组自编《工程艺术》课程，计划为机械类认证专业本科生在大一时开设，《工程艺术》课程是认证类机械专业的艺术入门与大纲性课程，旨在在学生进入专业技术课程学习的同时，使学生了解基本艺术类因素，初步增加看待工程问題的艺术视角，并在接下来的学习中，能够在技术因素的不断积累、学习与进步中，艺术类因素作为技术类因素的重要辅助部分，与之持续进步，最终提升学生的综合素质。

参考文献：

[1]刘晓，周扬理，尹晓丽，刘晓军.面向工程教育认证的机械设计制造及其自动化专业实验教学课程体系研究[J].中国石油大学胜利学院学报，2021，35（01）：74-78.

[2]李小敏.以机械工程教育认证为视角的理论教育与实训拓展应用[J].城市轨道交通研究，2021，24（03）：219.

[3]李然，王宸，王红霞.专业认证背景下地方高校应用型人才培养模式改革研究[J].轻工科技，2021，37（03）：189-190.

[4]刘佳佳.浅谈艺术设计在工程机械设计中的应用——评《机械工程设计》[J].机械设计，2021，38（02）：153.

[5]楚小庆.技术进步对艺术创作与审美欣赏多元互动的影响[J].东南大学学报（哲学社会科学版），2021，23（01）：111-127+148-149.

作者简介：张敏（1983-），男，河南商丘人，南京工程学院机械工程学院，讲师，博士，主要研究方向：特种加工技术，电火花加工技术，电弧加工技术。

基金项目：本文系南京工程学院机械工程学院2020年课程建设项目（备选）与江苏省青蓝工程优秀教学团队资助的研究成果。

作者：张敏黄辉祥贾文华

非专业因素的机械设计论文篇2：

美国新泽西州选择性职教教师认证研究

摘要：美国选择性教师认证是一种非传统的教师资格认证方式。新泽西州选择性职教教师认证针对不同的人群提出了不同的申请条件与认证程序。这种选择性认证的实施不仅提高了职教教师的数量，也提高了职教教师的质量，对完善我国的教师资格认证制度有一定的借鉴意义。

关键词：新泽西州；职教教师；选择性认证

1985年，新泽西州率先在美国颁布选择性认证——临时教师项目。25年后，新泽西州的选择性认证得到了大众认可与法律支持，实行至今成效显著。到目前为止，新泽西州还在扩大选择性教师认证的范围。此项目不仅为那些想从事教师行业的申请者提供了一种新的路径与方式，那些处在职业生涯中期的专业人士通过这个项目进行学习，也可快速成为一名优秀的生涯与技术教育教师。

一、选择性教师认证的内涵

美国选择性认证由来已久，这种认证方式主要是在教师数量短缺和教师质量亟须提高的背景下提出来的。到目前为止，学术界对于什么是“教选择性认证”尚未形成一个统一的、令人满意的界定。首先，在名称上，研究者对于选择性认证就有多种提法，如AC（Alternative Certification）、ATC（Alternative Teacher Certification）、ARC（Alternate Route to Certification）、ARTC（Alternative Routes to Teacher Certification）等。在国内，研究者对于选择性认证的翻译也有所不同。石伟平将“Alternative Teacher Certification”译为“替代性”路径，杨国英提出了“转业教师”。其次，研究者对于“什么是选择性认证”尚未形成统一的认识。石伟平和张志静主要从如何获得教师资格证书的角度对选择性认证进行阐述。石伟平提出：“替代性路径，从广义上讲，是指专门制定政策、计划和操作方法，为未取得本科学位的教师提供教师资格认定。”汪耀主要从教师培养的角度对选择性认证进行阐述，认为“选择性路径”是对美国近年来出现的替代传统教师培养和认证的一些新方式的总称，是指在大学教育学院的正规教师模式之外的替代性培养方式。对于选择性认证，笔者从词源和背景两个方面进行诠释。首先，从词源上，“Alternative”作为形容词，可译为“非传统的，二者择一的，交替的”。其次，从选择性认证的产生背景来说，主要指在传统教师教育之外寻找出培养教师的另一种方式和方法，是相对于传统的教师教育路径来说的，成为一名合格的教师，既可以选择传统路径，也可以选择非传统路径，这里是有选择权的。

基于以上两方面的理解，首先，笔者将“Alternative Teacher Certification”译为选择性教师认证；其次，笔者将选择性教师认证定义为“各州和地区为解决教师师资问题，在传统的以学院或大学为主的教师教育之外的一种有效认证的方式与途径，即主要为拥有非师范专业的申请者或者具有相关教学经验的教师，通过教师培养、认证和证书授予等一系列程序，最终使其成为一名合格的教师。”

二、布鲁克代尔社区学院的选择性教师认证项目

布鲁克代尔社区学院是一所公立综合性院校，始建于1967年，为新泽西高等教育委员会成员之一。自成立以来，布鲁克代尔社区学院为整个蒙默思县提供了大量的优质教育。学校提供数十个专业的职业培训及副学士学位教育，设有会计学、艺术、自动机械设计、银行顾问、生物学、商务管理、商务技术系统、视觉艺术、传媒、化学、环境科学、物理学、计算机、烹饪等多种课程。布鲁克代尔社区学院为学生提供均等的教育机会且遵守平权法案①。为促使这一目标实现，学校采取积极的措施以确保学生享有平等的入学机会，不考虑种族、肤色、性别、宗教、国籍、地位等因素。

2011年，新泽西州教育部在布鲁克代尔社区学院启动了一级的生涯与技术教育选择性临时教师的实验项目。这个实验项目是一种混合的教育方式，包括在线学习与9个“队列星期六”②，在这个项目中教师们一起学习与讨论他们一年的教学经验。

这个试点项目创建之初就要求符合教师的专业发展，还需包含生涯与技术教育教师所需的知识与技能。在2009—2010学年，生涯与技术教育办公室召开了全州的课程委员联合会来开发生涯与技术教育选择性临时教师项目。布鲁克代尔社区学院成功地申请实施了这个试点项目。布鲁克代尔社区学院的选择性教师认证在每年的2月、4月、10月开始入学。申请者符合布鲁克代尔社区学院的相关条件与申请流程才能进行注册入学与教师资格认证。

（一）申请条件

生涯与技术教育项目（以前被称为职业教育项目）是中等教育项目。这个项目是为学生的就业、培训或在高等教育新开发的职业与现有的职业做准备的项目。申请者拥有学士学位、副学士学位且具有两年就业经验、四年就业经验，可以申请新泽西州选择性教师认证项目。

布鲁克代尔社区学院要求所有的申请者必须通过新泽西州教育部的网站申请与支付资格认证的相关材料与费用。申请者必须提交“教学概论-24小时的项目前培训项目”，并提交一些资格认证需要的支持性材料。所有申请者需到地方教育办公室（the county offices of education）参加生理与卫生考试。除了提交这些资料外，还需提交一份从新泽西州网站下载的效忠宣誓的公证文件。其他的一些要求取决于教育层次或工作经验。所以，提交的材料必须邮寄到新泽西州认证办公室。申请者提交申请时，必须使用新泽西州教育部许可的网络系统向生涯与技术教育认证办公室提交资料。所需提交的材料如表1、下页表2。

（二）申请程序

申请者想要通过选择性教师认证成为一名合格的生涯与技术教育教师，必须要经过一系列严谨的程序与流程。根据申请者不同的条件，申请程序有所不同，当然，提交的材料也有所不同。布鲁克代尔社区学院主要有以下三类申请者进行认证：一是具有学士学位及以上学位的申请者；二是副学士学位和具有工作经验的申请者；三是仅有工作经验的申请者。申请者必须先向新泽西州教育部申请成为学科教师或者新泽西州教育部正在寻求任教的生涯与技术教育教师资格。布鲁克代尔社区学院对申请者的基本要求是具有大专学位与工作经验。如果申请者满足教育部要求的工作经验、就业经验，大专以上学位或者既有就业经验又有教育经验等相关要求，就可以申请成为一名合格的生涯与技术教育教师。

1.具有学士学位及以上学位的申请者的教师认定程序

提交官方认可的大学成绩单；参加“24小时的项目服务计划”；如果需要参加 Praxis③II的考试；在地方教育办公室（the county offices of education）参加生理与卫生考试；申请资格认证时必须通知新泽西州网站进行申请与支付学费；向新泽西州认证办公室发送邮件，主要包括：申请者从网站上下载的“宣誓效忠”的公证函、大学成绩单、“24小时的项目前培训计划”的完成认证。

2.具有副学士学位与就业经验申请者的教师认定程序

提交将要认证学科领域的30学分的大学成绩单；申请者必须提交至少两年（大概4 000小时）他们正在申请领域的工作经验，其工作经验必须满足以下两个要求：第一，资格认证的申请日期达到10年，第二，得到新泽西州教育部认可的行业，并且得到雇主的验证；参加“24小时前项目培训计划”；参加地方教育办公室（the county offices of education）的生理与卫生考试；申请资格认证时必须通过新泽西州网站进行申请与支付学费；向新泽西州认证办公室发送邮件，主要包括：申请者从网站上下载的公证函、大学成绩单、“24小时的项目前培训计划”的完成认证。

3.只具有就业经验申请者的教师认定程序

申请者必须提交四年（大概8 000小时）的正在申请的生涯与技术教育资格认证领域的就业经验，其就业经验必须满足以下两个要求：一是资格认证的申请日期达到10年；二是新泽西州教育部认可的行业，并且得到雇主的验证。申请者使用自我就业经验申请生涯与技术教育资格认证，需满足以下条件：从事的职业在B级以上，必须提交报税的公证函件；律师确认自主创业的公司呈现提交状态的函件；联邦美国自主创业的联邦税等文件。申请者仅仅通过工作经验申请资格证书，如果之前没有通过Praxis I的考试，必须通过Praxis I考试之后才能获得标准认证的证书。

（三）布鲁克代尔社区学院的选择性职教教师认证的实施

1.课程设置与课程实施

生涯与技术教育选择性教师认证的课程使用独特的课程开发模式，是一种混合的形式。项目的课程教学使用网络授课与课堂教学两种形式。课堂教学设置为在一段时间内由几个“队列星期六”课程会议的形式在当地的网站上进行呈现。

新泽西州生涯与技术教育教师准备项目分为两个阶段进行。阶段I的课程分为60学时，包括5个网上学习部分和3个“队列星期六”两个部分。阶段I一般在每年的2月、4月、10月进行。阶段II分为140学时，包括18个网上学习部分、6个“队列星期六”与开发一种全面的课程组合进行教学。此外，教师完成最终的项目评价申请者还需参加一个顶峰会议。这个会议将6月份进行。

生涯与技术教育项目为学生通过副学士学位与教师认证、通过教师认证的方式获得大学的学分。对大学学分选择感兴趣的学生通过在布鲁克代尔学院的技术教育项目获得15学分的教育学分。

（1）阶段I的课程设置。生涯与技术教育项目是生涯与技术教育教师标准认证过程中的第一步，为学生理解教学工作的专业性提供了机会与基础，展现了教师作为一种职业的事实，为学生将来在课堂教学中面对多元化的学习者进行准备。在阶段I中，学生将在生涯与技术教育课堂中进行有效的教学实践。阶段I中的课程将为学生学习课堂管理、教学策略、差异化教学与课程理论应用的学习做准备。“队列星期六”与网上学习都是强制性的。学生要准时参加“队列星期六”课程的学习并直到课程结束，且网上课程的学习要求学生准时参加且必须坚持到每周的最后期限。学生必须完成所有课程要求。

（2）阶段II的课程设置。学生成功完成阶段I的课程后才允许学习阶段II的课程。阶段II分为140学时，包括18个网上学习部分、6个“队列星期六”与开发一种全面的课程组合进行教学。此外，教师申请者还需参加一个顶峰会议，这个会议在6月份进行。阶段II为学生分享相关经验提供一个支持性的系统与环境。阶段II的课程将深入关注更多的主题，如介绍有效教学的原则、探索实施有效的教学策略与培养课程素养的重要性。另外，学习者还必须通过在线的新泽西州安全学校项目完成2个小时的安全与健康证书的培训课程。学生可以通过http：//www.njsafeschools.org网站进行注册，并且通过完成新泽西州安全学校项目文稿演示的学习，颁发一个结业证书。这个课程在阶段I或阶段II学习均可。学生完成等效的安全学校项目，也必须完成所有课程要求，包括专业发展提高计划与教师的合作。学生成功完成课程后将会收到新泽西州教育部的结业报告。

（3）上课地点。生涯与技术教育选择性教师认证课程是混合的形式。大部分课程在网上进行，也有一些在星期六进行面对面的教学。星期六的课程在上午10点到下午3点进行，并且也为一些来自其他地区的学生集中建立了网站进行学习。

（4）学分的选择。布鲁克代尔社区学院选择性教师认证的课程分为两种形式：学分与无学分的选择。首先是针对有学分的选择，布鲁克代尔社区学院为每位获得大学学位的申请者与可能想要追求另外一个学位而获得学分的申请者开发获得一个副学位学分的申请者设计了选择计划。参加生涯与技术项目的教师将有机会通过布鲁克代尔社区学院的副学士学位挣取学分。申请者可以通过成功完成阶段I与阶段II的技术教育课程获取15学分。其次，无学分的选择仅限于认证。然而，有学分与无学分的课程要求是一样的，并且都需要完成新泽西州选择性教师认证的要求。

2.项目学费

如果申请者选择无学分的课程再加上课本费，学费大概在1 450美元。课本如果需要买新的，大概的费用是300美元到500美元。课本可以买旧的或者去其他书店租用。申请副学位的生涯与技术教育项目的学分的学费是1 732.5美元。学分申请需另加25美元的申请费。如果被录用，还需交额外的25元申请费，提交官方认可的“C”以上的24学分大学成绩单。这24学分必须包括英语作文，大学数学课程且要高于代数、初等代数的成绩。教科书不含在以上的费用中，需要单独购买。项目申请者可以选择在开始就进行学分选择的登记，或者4月底的阶段I、在完成阶段II开始IIB之前。学生可以寻求私人贷款。

三、对我国职教师资认证的启示与建议

（一）完善、规范非师范类人员的职教教师资格认证条件

目前，我国的教师资格认证是全国统考的形式，通过教育学与心理学两门专业课与一门专业课的考试，即可获得一门课程的任教资格。但是，我国尚未建立专属于职教教师资格认证的相关条件，特别是兼职教师与非师范类人员。一方面，兼职教师在职业类院校中占有一定的比例，这是示范校建设中的一项指标；另一方面，职业类院校要求专业课程教师有很强的实践能力。为此，那些兼职教师与非教育类专业的“未来的教师”进入了职业院校，但尚未经过教育管理部门认证。布鲁克代尔社区学院的选择性职教教师认证对具有学士学位及以上学位申请者、具有副学士学位与工作经验的申请者、仅仅有就业经验的申请者，建立了明确、合理与严格的申请条件。所以，我国应该为那些兼职教师与非师范类人员进入职业院校任教建立一套全面、合理且具有针对性的教师资格认证条件。首先，职教教师资格认证对学历、专业、教学实践要严格要求，以此来保证较高的教师质量。其次，认证的形式不能只是书面考试，还要进行申请者的实际教学情况考察。最后，资格认证的条件要细化，要针对不同的人群设置不同的申请条件，要具有针对性。

（二）合理规划个性化的职教教师认证流程

目前，我国职教教师资格认证制度整体规划上存在着一定程度的欠缺，不论是从教师资格认证考试上，还是考试需要的相应培训上，尚未到达专业的程度。《教师资格条例》第四章“教师资格考试”第九条是这样表述的：教师资格考试试卷的编制、考务工作和考试成绩证明的发放，属于幼儿园、小学、初级中学、高级中学、中等职业学校教师资格考试和中等职业学校实习指导教师资格考试的，由县级以上人民政府教育部门组织实施。从这里我们可以得知，职教教师的认证考试由县级以上的教育部门统一组织实施，不论是来自师范类专业，还是非师范类专业，申请者的认证程序与标准是一样的。目前，我国还未建立专门的职教教师资格认证机构、教师资格认证的课程体系。没有专门认证机构、课程体系、培训学习体系，如何保证高质量的职教教师，这是值得我们思考的。美国新泽西州选择性职教教师认证有一套可操作的申请条件与教师认定程序。借鉴新泽西州布鲁克代尔社区学院的选择性认证的经验，我们应该为不同的申请者，特别是兼职教师与非师范类人员提供个性化的认证流程与招聘条件。教育部门应制定全面、标准、科学的职教师资培养认证程序。这套程序，既要考虑到具有学士学位及以上学位的学生，也需考虑到企业的能工巧匠、技能高手。教育部应针对这些不同申请人群的资格设置不同的课程、岗前培训、教育教学考试等相关测试。申请者经过申请、认证一系列流程成为一名具有职业性、技能性、专业性的职教教师。

注释：

①“平权法案”（Affirmative Action）究其根源是美国最高法院始于19世纪中叶在有关人种问题的司法判决中依据宪法的平等保障原则来保护黑色人种公民的权利的行为。

②“队列星期六”（cohort Saturdays）：课程进行的时间是在每周六，以时间来命名。

③Praxis：教育测验服务中心编制的“教师实践能力（Praxis）”的系列考试。该系列考试是标准化的书面考试，分为“试题 I”（Praxis I）、“试题 II”（Praxis II），试题I考查基本知识技能，包括阅读、写作和数学；试题 II 考查学科专业知识。

参考文献：

[1]New Jersey Department of Education Race to the Top Application-Section D Great Teachers and Leaders[EB/OL].[2014-06-08].http：//www.state.nj.us/education/arra/grants/rttt2/SectionD.pdf.

[2]石伟平.国家视野下的职业教育师资培养[M].北京：外语教学研究出版社，2011：287.

[3]汪耀.美国选择性路径教师教育的成效述评[J].改革与发展，2012（2）：35-39.

[4]New Jersey Career And Technical Education Alternate Route Teacher Program[EB/OL].[2013-11-15].http：//continuinged.brookdalecc.edu/careerdevelopment/teacher-education/alternateroute/cte/frequently-asked-questions/

[5]Frequently Asked Questions[EB/OL].[2014-02-06].http：//continuinged.brookdalecc.edu/careerdevelopment/teacher-education/alternateroute/cte/career-technical-education-alternate-route-application-process/

[6]New Jersey State Department of Education.New Jersey Alternate Route Career and Technical Education Teacher Preparation Program[EB/OL].[2014-02-05].http：//continuinged.brookdalecc.edu/careerdevelopment/teacher-education/alternateroute/cte/.

（责任编辑：杨在良）

作者：黄文平孙翠香王凯

非专业因素的机械设计论文篇3：

运用CAD技术进行非标设备模块化设计

【摘要】从目前情况看增加产品多样性及其个性化成为占领市场满足客户需求的重要手段。产品需求的变化也促进了生产方式的转变，非标设计研究和解决了快速进行新产品的创新设计以满足市场并在最短的时间内以低成本将新产品投放市场，本文阐述了非标设计的设计方法及制作特点，比较传统设计和积木式设计的优略，研究了非标零件标准件库的建设，分析了具体产品方案的拟定方法。

【关键词】积木式设计；标准件库开发；结构方法拟定

“非标设备”就是指非标准设备，不是按照国家颁布的统一的行业标准和规格制造的设备，而是根据自己的用途需要，自行设计制造的设备；且外观或性能不在国家设备产品目录内的设备。从某种意义上来讲非标设备可以定义为“因批量小或要求特殊而需要专门设计和制造的设备”。非标设备具有单件或小批量生产、设计制造制约因素多等特点。70年代以来日本的“丰田模式”受到汽车行业的信赖和追捧，其中非常重要的就是技术创新和消除浪费，而技术创新又是其中的重中之重。

汽车行业的繁荣程度是衡量一个国家经济发达程度的重要指标，而汽车零件加工的主要设备为机械设备。由于汽车产业的型号更新换代非常快，因此其中的机械非标设备的应用非常广泛。我国目前国内的汽车企业，已经有相当一部分为本土公司，随着原材料的国产化甚至本土化，生产设备也越来越趋向于国产化，也对我们现有的机械加工设备和生产、工艺技术提出了新的要求。进行非标设备模块化技术研究是经济全球化和缩减企业生产成本的必然要求，也为促进我国国内非标设备自动化技术不断更新提供的有力保证。

针对非标设备机械设计的特点，提倡新的设计理念及方法，把“积木式设计方法”与CAD技术标准化、集成化的功能相结合，深入理解并应用到非标设备实际设计生产制造过程，符合了CAD技术在非标设备行业的发展趋势，能够缩短产品的开发周期，提高工程师设计团队协作精神，提高非标设备的整机性能和质量，降低生产成本，提高自主研发制作的非标自动化设备的市场竞争力。

一、非标设备模块化设计方法

1.积木式设计方法

所谓积木式设计就是将整个设计过程看作是一个搭积木的过程，而这些商品化的标准件就是被选用搭建模型的“积木”，积木不仅指商品化的标准件，也包括设计者的设计案例或者其中的某些机构。因为当设计者每设计完成一项非标准机械设备，就如同多了一块“积木”，这种“积木”逐渐增多，就形成了非标准设备设计的“积木”并纳入“标准库”。有了“标准库”之后，就可以改变每次都要重新设计机构或装置的被动局面。当要设计新的项目时，设计者可以检索“标准库”，找出近似或者有参考价值的“积木”，并按照新的项目要求，对近似“积木”进行修改或者变换，即可完成新的设计。这就大大减少了整个设计工作量，从长期发展角度看，不仅提高了工作效率，更提高了设计的可靠性。以“破坏力试验”与“效率测试”两台架的支撑框架为例，支架的外形是非常相近的，利用CAD技术对其尺寸进行相应的更改，便可以生成想要的模型。

图1.1 经参数驱动生成不同尺寸的支架模型

2.“积木式”设计方法的优点

1）减少设计工作量，提高设计效率，解决时间紧迫的矛盾。2）提高可靠性，减少设计失误。3）降低制造成本，减少修改和返工。

一个优秀的非标设备机械工程师需要较扎实的机械相关知识，如对零件的材料加工性能及使用性能要有深刻的理解，对机加工设备及生产加工工艺要非常熟悉，对材料热处理方法及零件极限与配合，表面粗糙度及形状位置公差等的设定要合理。在进行非标机加工件时外协的设计考量因素主要有以下几方面：良好的加工工艺性和装配工艺性，合理确定加工精度、配合种类及表面加工质量，合理选择热处理及表面处理方式等。

二、非标设备的设计制作特点

行业内非标准机械设备几乎没有一种是完全相同的。就算是同类设备，用户每一次订制，都会有新的要求和新的设计。随着生产企业的非标准设备产品逐渐向专业化发展，现有的生产非标设备的方法已经跟不上时代的步伐，而目前采用传统方法设计、生产的非标准设备基本上都有很大的局限性，改进或改造都很困难。

在非标设备的零件设计中，很大一部分都不能直接套用现成的计算方法和计算公式。大批量生产的标准设备的设计计算大多有规范化的计算程序和现成的计算公式，而非标设备设计计算则不同，在大多数情况下，难以找到经过实践检验的数据资料，只能采用理论分析，并且没有反复修改的条件和机会，同时有些精确计算公式计算繁琐，需要选取的变量参数较多，使计算结果的变动范围很大。

目前我们采用的非标设备的能量计算，可以建立在能量守恒原理的基础上，能量输入及能量消耗的方式和过程是各式各样的，但不管这个过程如何曲折复杂，都不影响这种计算方法的有效性和可靠性。

三、标准库的建立

无论什么种类的非标设备，通常都是由传动装置、液压系统、气动系统、冷却或加热系统、直接实现非标设备主功能的专用主体部分、机体和电气控制系统等一部分或全部组成。而传动装置中的电机、减速器、联轴器、离合器、传动机机座等都有标准件，尽可能采用合适可靠地标准件。包括轴、联轴器、马达同步带轮、惰轮、同步齿形带、免键衬套、平皮带、皮带、滑轮、惰轮滚轮、传送类零件、春伦链轮、链条输送等标准化和商品化的机械配套等，将这些标准件集中起来，建立“标准库”。同时在设计过程中，根据设计需要，直接选型，可在既定的标准件上进行非标准件的设计，不仅提高了非标准件设备的工作可靠性，还降低了非标准设备的制造成本，同时提高了设计效率、缩短了制造周期。

标准库的主要标准元件来源有三个方式：一是CAD/CAE软件自带的标准件库，二是各类型标准件制造商的标准件库，三是作为设计者自己工作过程中累积的标准库。

1）Solidworks标准库

图1.2 Solidworks标准库

其中包括螺丝、螺母、螺栓、垫片、卡环、轴承等。才外，类似标准库还应包括建立在软件基础上的二次开发的各类专家系统或数据库。

图1.3 基于Solidworks二次开发的螺纹结构件标准件库

2）各供应商的标准件库

图1.4和1.5分别为机械和电器元件标准库。

图1.4 机械元件标准件库

图1.5 电器元件标准件库

此种“积木”从类型上看可以是某种功能相同的不同品牌的元件，也可以是同类品牌不同功能的元件。

3）设计者在设计过程中建立的基础“标准”库

设计者在设计过程中，由于案例的不断增多以及实际经验的增多，尤其是对相关元器件和机械机构的应用，为以后的设计打下良好的基础。

图1.6 常用非标设备标准件的类型（电机、抓手、按钮、输送机构等）

设计者在设计过程中自建的基础“标准”库中，相似或和标准机构可能是功能相同机构相似的结构件，又或者是相似机构不同功能的结构件。不仅仅可能是工装，还有可能是送料机构，或是下料机构，或是移载机构，或是输送机构，或是驱动总成，或是机架等。

四、非标准设备设计结构拟定的方法

非标设备的设计流程一般包括：用户需求及行业标准、根据要求拟定设计方案、确定设计方案、确认选型并外购标准件、设计绘制结构3D模型、功能模拟与优化设计、修改确认总装、出BOM表及2D图纸、外协机加工非标准件、SQE外协非标准件和外购标准件、装配总成、调试设备、总检、交付用户使用、售后服务等。以上是非标准设备设计的基本流程，在实际设计中可以根据具体情况加以变动；有时可将几个步骤结合在一起进行；有时也可以省略或增加某些步骤。

1.认真落实非标准设备的功能和参数

在拟定结构方案之前，设计者必须详细了解用户对非标准设备的具体要求，并进一步确定设备的主要功能和参数，这是拟定结构方案的必要条件和依据。

2.根据产品的制造工艺流程找出设备的工作原理

在保证非标设备的要求和参数之后，工作原理就成为结构设计的依据。

3.根据工作原理拟定最合理的结构方案

根据现有的条件拟定快速便捷可靠地结构方案。如过往的设计案例，采用积木式设计方法，套用相同或类似的机构或总成装配体；反之，受加工条件或时间限制，亦可采用现有机构，调整实现方式。

图1.7所示为某测试设备中的校准装置及耐压检测装置，外围机架部分较为相似，动作杆及定位杆的功能相同，但驱动方式不同。在加工的过程中，有相当部分的机加工件是相同的，减低的设计时间及加工时间，标准件部分可以分别选购。大大降低了设计成本，购料时间和物料成本，进而装配（安装和调试）成本也得到很好的控制。

（a）（b）

图1.7 利用模块化设计的耐压装置与校准装置

总之，在实际工作生产非标设备时，采用模块化设计方法，不仅可以帮助设计人员快速有效地完成项目设计，而且可以大大减低物料成本和时间成本，进而帮助企业获得更多的利润空间。

模块化设计方法的核心就是积木式设计，基本单元就是“积木”。在设计时，选用合适的积木，或对相似积木进行改进，需要机械设计者们有大量的实践经验，同时注重团队合作，共建“标准库”。

参考文献：