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2024 / 07 / 23
摘要:
文章分析了高层建筑钢结构焊接施工的主要特点及影响焊接质量的主要因素,指出了高层建筑钢结构安装焊接施工的难点,结合笔者多年的工作经验,提出控制焊接质量的主要措施。
关键词:
高层建筑;焊接;质量管理;质量控制
在我国(超)高层建筑中,由于钢结构有较多优点,越来越普遍地采用,可以预计将来在50层以上的建筑中各种形式的钢结构将成为主导结构。钢结构工程涉及面广、技术难度大,钢结构技术已成为建筑业10项新技术加以推广应用。其中焊接技术是其关键的施工技术之一,焊接质量常常是施工质量控制的关键和难点。本文分析高层建筑钢结构焊接施工的特点及影响焊接质量的主要因素,提出了控制焊接质量的主要措施。
1、高层建筑钢结构安装焊接施工的主要特点及难点
焊接施工主要特点
高空作业;
露天作业;
施工作业周期较长;
广泛采用高强合金钢材。如中国16Mn,日本SM41,SM50,SM53,美国A36,A572等;
大量使用厚板及超厚板结构;
除采用传统的焊接手工电弧焊外,广泛采用CO2气体保护半自动焊,20CO2+80%Ar:的混合气体保护半自动焊,自保护药芯焊丝焊接,自动焊;
焊接质量要求高,一般均采用半熔透及全熔透焊缝。
焊接施工主要难点上述特点给焊接施工带来了系列的困难,主要有:
作业环境风大;
温度和湿度变化大,甚至有雨雪威胁,低温焊接施工等;
焊接工作量大,焊接返修困难;
辅助作业工作量大;
焊接自由空间受到限制;
与其它工种配合交叉作业量大(如吊装、高强螺栓连接施工等);
焊接裂缝倾向较严重,部分厚板结构有层状的撕裂倾向;
焊接变形量大。
此外,由于高层建筑钢结构在我国发展时间不长,目前,国内专门针对高层建筑钢结构设计、施工的标准尚不完善,常常是采用国外设计、国外材料、国外总承包施工、采用国外标准,造成焊接质量控制缺乏统一的标准,这些都给焊接施工质量控制带来了困难。
2、焊接质量控制的主要措施
根据对上述影响焊接质量因素的分析,结合工程实际,其质量控制的主要措施为:
制定焊接施工计划
应根据现场钢结构安装的实际情况和技术要求,进行技术经济分析,制定切实可行的焊接施工计划。计划应包括并应确认以下主要项目。
方法、材料、人员管理焊接条件;焊接方法;使用钢材(复验);焊接材料及其管理;焊工培训、考试及管理;质量控制机构;质量控制制度;防护措施;安全措施。
加工。坡口要领;坡口加工要领;引弧板安装要领;组装及焊接顺序。
组装。预热要领;引弧板处理;定位焊要领;清根要领;焊缝及加工要领;后热要领;产生不良时的矫正要领;焊缝返修要领。
检查。外观检查标准、方法、要领;无损检查方法、标准、要领。
焊前准备质量控制焊接前进行认真的准备。
“焊前准备好了等于已焊接了一半!”焊接前须对以下项目进行确认。
环境。作业环境;焊接环境;安全卫生注意事项。
材料及器具。电源容量;焊接材料种类及组合;焊接材料状态;使用器具状态。
加工拼装。坡口形状;坡口尺寸;根部间隙;错边;背面垫板的安装状态;定位焊;引弧板的安装状态。
其它。焊接坡口表面的清理和加工;预热。
焊接过程中质量控制
焊接过程中施焊人员应严格按焊接计划书要求及焊接工艺指导书执行,严肃工艺纪律,对以下项目进行确认。
焊接顺序;焊接电源;电弧电压;焊接速度;运条方法;焊缝的设置方法;电弧的位置;前层的焊缝状态;清根;层间温度;焊条或焊丝直径的选择;后热、保温。
焊后质量控制焊接后,应按设计要求、有关标准对焊缝进行严格检查,对焊缝外观、尺寸、表面及内部缺陷进行确认,其主要项目有:
外观及表面缺陷。焊缝表面规整与否;压坑;焊瘤;悬垂物;咬边;火口状态;表面气孔;表面裂纹。
尺寸。余高尺寸;焊接长度;角焊焊脚长度,补强角焊的大小;角焊的不等脚长。
内部缺陷。裂纹;未熔合;未焊透;夹渣;气孔。
处理。引弧板的处理;飞溅物清除合格与否;端部周边焊;焊缝返修。
3、结语
高层建筑钢结构安装焊接施工是一项要求组织严密、效率高、质量有足够可靠性的复杂工作。为了满足焊接区所要求的质量水平,影响焊接质量的诸因素,如焊接作业人员、焊接设备、钢材、焊接材料、施工方法、作业管理及检查等必须完美配合才能达到所要求的质量水准。
经过十余年高层建筑钢结构的发展,我国在高层建筑钢结构焊接施工方面已具备一定的能力和基础,积累了丰富的经验和质量控制措施。但目前,国内尚无专门针对有关高层建筑钢结构设计、施工(焊接)的标准、规范,因此应及时总结工程实践经验和新技术应用,制订、完善有关标准,使质量控制更加规范化,以促进钢结构在建筑业更加广泛应用。
一、质量和安全总体完成情况
1、安全体系改善情况
根据公司安排,焊接控制室今年重新修订了本室的危险源分析、车间环境因素评价分析、安全应急预案,新编电焊作业危害因素分析及预防措施、安全自评等体系文件,在年初与焊接室所有焊工签订《安全目标管理责任书》、《个人安全承诺书》,层层落实安全管理职责。
2、安全总体情况
焊接室的安全管理工作,存在着诸多难点,如,人员多、工种较独立、分布面积大、作业本身危险系数高等,但本室通过宣传、培训等多种方式,对焊工个人进行教育,取得了不错的效果。本年度焊接室的安全总体完成情况良好,但发生一起因工机具的不当使用和个人防护用品使用错误导致的人员重伤事故。
该事故的发生存在偶然因素,但焊接室从体系建设、责任落实、工艺执行、加强培训等多个方面进行了认真分析,以防止类似事故的再次发生。此事发生后,也引起了所有焊工对安全工作的高度重视,深刻意识到安全的重要作用,全员主动参与安全管理工作,焊接室也随后多次组织以设备操作类为主题的培训。
本室20xx年度进一步完善了车间二级、班组三级的培训,并加大了日常巡检力度,车间兼职安全员坚持每天记录安全巡检日记、每周报送本室隐患排查情况、每月报送安全质量管理报告,积极组织焊工班员工参加公司的安全知识竞赛答题、消防演练等活动。
本年度焊接室组织了多项专项安全培训,如磨光机操作、交通安全、火灾预防、台风预防等,起到了很好的效果,让员工在安全知识方面有了进一步的掌握。
3、工作质量完成情况
20xx年度各车间的焊接质量完成情况良好,焊工的一次性合格率提高,同时产品的一次xxx验合格率大幅提高,得到业主和监造人员的表扬。
今年焊接室共计被开出3项CAR和1项1项NCR,其中3项CAR均属于管理细节漏洞,现均已整改,1项NCR为焊工指派错误导致资质超限,属于人为错误。整体来讲,20xx年的焊接质量较去年有了大面积的提高,没有再次发生车间焊接质量不合格,现场开出NCR导致需现场返工的情况。
20xx年度,公司新增加了许多焊接难度很大的产品,诸如CV围堰、IHP屏蔽罩、镍基合金焊接、设备模块中Ⅲ类材料等,再加上管道焊接量的增大,这对焊工技能的要求比以往高了很多。本室详细分析焊工个人特点,克服了诸多困难,强化焊工内部自身培养,合理制定外培计划等方面,确保了焊工技能的逐步提升,同时也确保了产品焊接质量较高的一次性合格率。
二、取得的成绩与不足
1、工作亮点
20xx年度,焊接室工作量饱满,在HAF焊工资质人员数量有限的情况下,焊接室通过积极的进行协调各类资源,在工期紧张的情况下,尤其是SM1#和HY1#核级Q类模块、二四公司预埋件、CV围堰试验焊接、CAP1400水分配焊接试验件时,无论是管理人员还是焊工,都主动放弃节假日及周末休假的时间,加班延点、两班作业,按时完成公司交予的焊接生产任务,更是显示了团队的力量;
20xx年焊接室配备了焊工班工具室,以及通过6S管理,本年度焊机配件的使用数量减少30%以上,有效的节约了成本;
焊接室技术人员在对ASME、AWS及HAF等各类标准更进一步熟悉的情况下,深刻理解各标准下的材料覆盖、位置替代等之间的关系,减少了委托报送的考试项目,节省了培训成本;
焊接室技术和管理人员仅有两人,负责各车间焊接工作的管理和协调工作,工作量很大,事务繁多,且兼职的各部门的工作很多。通过锻炼、学习,二人的管理和业务能力逐步提升,较圆满的完成了公司的各项工作任务。
2、取得的成绩与荣誉
焊工班在4月份公司组织的拔河比赛获得第一名;五四青年节,焊工班组被评为“国家核电优秀青年先锋队”;焊工班在七一红歌大合唱比赛中获得第一名;有2人在海阳市焊工比武比赛中获奖,先后有8人获公司级荣誉。
3、工作中的不足
员工在车间的安全意识有待深入的加强,工机具的合理使用以及劳动防护用品的正确佩戴有待于通过进一步的培训进行贯彻;
焊工的考试一次性合格率有待进一步提高,下一步拟通过与焊培中心、人力资源处共同制定相关的考试奖惩办法和激励政策进行统一规划,以调动焊工的考试积极性;
公司的焊工技能水平有待进一步加强,以适应公司未来更多的核级管道、特种材料焊接和特殊工艺焊接的需要;
通过今年几个NCR和CAR,也可以看出车间的管理存在一定漏洞,焊接过程控制存在漏洞,焊接工程师的管理和业务能力有待进一步加强。随着明年焊工人数的增加,管理人员应掌握更多的管理和业务知识,通过学习进一步充实自己,才可以管理好这个队伍,管理者的意识直接决定了所带出来的队伍水平。
三、焊接过程控制及人员管理
1、车间焊接过程控制
本年度焊接室充分汲取了20xx年剪力钉事件及插入板焊工资质问题的深刻教训,将车间的焊接过程控制作为工作的重中之重。焊接材料控制方面共计审批发放单约2万份,审核焊接过程记录约5千份,对焊工资质、炉批号、使用方向等重点审核,确保了焊接源头资料的正确性。
焊接室要求所有焊工在实际焊接过程中要做到以下四个方面100%:焊前设备点检率100%、工艺文件执行力100%、焊后自检率100%,、班组内部互检率100%,本年度,焊工班所有成员也都灌输了这种“产品零缺陷”的理念,焊工也慢慢意识到“一次做对”的必要性,把“零缺陷”的观点贯彻到平常的工作中去,各班组按照标准要求做到了“不制造不合格品,不接受不合格品,不漏过不合格品”。
焊接室为确保产品一次xxx验合格率,正式验收前,要求班长必须进行自检、班组间的“质量找茬”,这已经成为了一种约定俗成的习惯。
2、设备与工机具管理
为确保焊接设备得到如期、正确的使用、维护、保养,今年焊接室编制了《焊接设备维护程序》、《焊接设备操作规程》、《磨光机操作规程》,并已下发班组执行。同时,焊接室对车间所有的焊接设备进行了梳理,按照现有设备的实际使用人对设备重新划分了区域和责任人,这对落实设备维护制度起到了至关重要的作用。
另外,焊接室通过对焊条保温桶进行梳理,更新了台帐,确定监管责任人,并通过编制《焊工班焊条保温桶使用规定》,从而确保了工机具得到正确的使用和维护。
3、焊工培训及资质管理
由于今年新材料、新工艺的大幅增加,焊工考试工作也较往年有所增加。本着从满足生产最大化、控制成本最小化的原则,本年度共计向焊培中心发布焊工培训委托62份,较去年增加AWS焊工资质33项,增加ASME资质104项,增加HAF资质192项,新增GB资质32项,这些新增的资质确保了产品焊接的如期进行。
截止今年年底,公司拥有AWS资质的焊工85人,共478项;拥有ASME资质焊工48人,共计242项;拥有HAF资质的焊工总计:41人,共计321项;拥有GB压力容器资质的焊工7人,共计32项。资质项目大幅增加对本室报送《焊工活动月报》、《三个月连续操作记录》、《HAF六个月连续操作记录》的难度加大。尤其是HAF资质证,它属于外出考试,每一项的资质有效期都是证半年的有效期,由于公司产品工期、技术条件和材料的影响,导致有一些资质证在考完之后半年里,产品未能如期开工或因工艺变更,焊工个人无法进行考试项目的施焊工作,造成了延证难度增加,但20xx年本室通过积极协调,克服了种种困难,按时报送了焊工活动各类报表,确保了资质的有效延续。
4、6S管理
通过进一步的宣传,6S的理念已深深灌输至班组的工作理念中,同时在多次的稽查中,焊工班的6S评比成绩均位于前列,已逐渐转为行为的一部分。
20xx年度焊工班的6S工作开展形式内容较为丰富。通过制作焊机电缆线支架使得焊接电缆规整;制作米勒氩弧焊机一体化支架实现了设备与气瓶同时移动;林肯焊机托架实现了笨重设备的灵活移动等等,即将制作的焊工工具柜将实现焊条保温桶、焊条头桶、磨光机等焊工常用设备于一体,进一步实现车间的定置管理。
5、班组建设方面
20xx年5月和11月,焊工班利用两个月的时间里开展了“我当班长我发言”主题活动,每名焊工都在班长的引导下主持召开早班会,讲述生产进度安排和安全注意事项,通过这个活动有效的增强个人的团队意识;
24名技校焊工经过一年的培养,今年9月份圆满出徒。在焊工班首批“师带徒”的24人中,有2人分获公司组织的焊工比武大赛二、三等奖;有1人已通过HAF核级管道的考试,有13人参加了首批管道技校焊工的培训,且均已通过氩弧焊小管ASME的考试,成绩优异,另外又有10人参加了第二批管道焊工培训,列为管道焊工重点培养对象,取得如此喜人的成绩,为公司未来的焊接队伍的能力建设打下了基础。
焊工班在工具室设置“荣誉墙板”将焊工班所有获奖的集体和个人证书奖状张贴于此,以此鼓励并激励所有班级成员;另外,在6S看板开设“员工风采”一栏,将车间和现场的精彩瞬间用图片、诗歌的形式展现出来,让员工感觉到自己的工作已得到肯定。
四、协助其他部门完成的工作
1、协助人力资源处
20xx年,焊工有6人离职,焊接室配合人力资源处招聘成熟管道焊工5人,技校小焊工23人。焊接室于1月和7月,从多个方面针对当前焊工人力资源状况进行剖析,并形成分析报告,为领导决策提供基础依据。
焊工班作为生产处人数最多的科室,且生产任务大,在组织培训方面难度较大,今年焊接室兼培训员利用周六和晚上的时间集中组织内部培训11次,顺利完成了国核大学要求的个人学分任务。
今年七月份协助人力资源处制定了焊工比武大赛竞赛规则及评分细则,有效保证了大赛的顺利完成。
2、协助质量安全处
本室兼职安全管理员,圆满完成年度的安全管理工作。共计完成巡检日志、安全报告、信息排查、质量报告等共计248份。
3、协助信息中心
4、协助营销服务处、财务处
焊接室自九月份起坚持每天报送焊工日工作量及消耗配件品报送,让领导在及时掌握车间生产进度的同时,清晰知道焊工的每日的工作量,且通过这些基础数据,逐步建立一套详细的工时数据库,与公司下一步的人力资源定额考核紧密结合,届时可为其提供重要的基础数据。
5、协助党群处
本室安排专人全力配合公司的信息报道工作,20xx年的投稿稿件数量较往年有所提高,尤其是有两篇关于焊工班员工团队精神的稿件分别在《国核设备》报纸以及《和》杂志上发表,对焊工班起到了良好的宣传作用。
五、明年工作安排
1、配合信息中心尽快实现公司的焊接信息化系统,使车间尽快使用上该套系统,可更好的服务于焊接过程控制管理;
2、明年管道焊接的工作量大幅增加,经过今年对管道焊工人才的储备和培养,明年需要根据个人的资质情况、能力状况进行合理调配,以期顺利完成管道预制和现场安装的工作;
3、明年现场尾项处理的工作量将加大,预计有二十几名焊工将去现场进行焊接作业,焊接室应根据车间现状进行人员合理安排,并组织在现场的焊工资质延证情况;
4、班组的安全和文化建设、6S工作应做到持续改善,通过台账、制度、责任人建立最基础的班组管理基础,并在此期间建立焊工与其他工种的顺畅配合接口;
5、无论是管理人员还是车间工人,都应加大培训力度,且要跟踪培训效果,将培训效果落实到实处,明年的铝焊接取证、镍基合金焊接的难度增加,应特别要注重焊工的实操培训效果的跟踪;
6、配合人力资源处尽快完成人员考试激励办法,完善绩效考核制度,量化考核,调动员工取证的工作积极性。
中职应用电子技术专业教学初探
摘要:世界高科技竞争和突破正在创造着新的生产方式和经济秩序,高新技术渗透到传统产业,引起传统产业的深刻变革,形成了许多融合机械类、电子类、电脑类、电力电子类等的新兴领域和新型产业,必然需要产品设备装配、维修、检测及管理的大量专业技术人员。
关键词:“双师型”队伍; 可持续发展; 整合教学内容
教育部早在2004年就曾指出:中等职业学校要主动适应经济和社会发展需要,以就业为导向确定办学目标,找准学校在区域经济和行业发展中的位置,加大人才培养模式的改革力度,坚持培养面向生产、建设、管理、服务第一线需要的“下得去、留得住、用得上”,实践能力强、具有良好职业道德的高技能人才。中职学生求学的目的是为了能够找到合适的岗位工作。而当今世界正日益受新科技的冲击,科学技术的迅速发展对人才的要求更高。电子技术专业课程由于电子技术更新速度快,面临教学内容和知识结构的应用性、实践性、创新性及知识更新都跟不上新技术的发展和变化,缺乏对学生实践能力和创新能力的培养,仅能使学生完成低层次的教育的状况。本人从事电子专业的教学多年,鉴于以上所述实际情况,我校从以下几方面进行了改革,并取得了初步的成效。
一、培养双师型教师队伍,打造过硬教师团队
培养“双师型”教师是为了更好的培养企业需求的高素质人才。学生的职业能力主要取决于在校期间老师的实践能力。目前我校根据专业实际情况,通过各种方式引进人才,我们经常采取走出去和请进来的方法与同行交流。特别是企业一线工作的技术骨干来为学生讲课,让学生认识到工作期间会遇到哪些问题及处理文案,从而提高学生的.实践能力;每年选派1人以上在校教师到企业参加实践锻炼进行培养,增强教师的实践教学能力,通过深造的方式提升教师的自我能力素质和教学经验,从而更好的服务学生,提高教学质量;另外我校通过学习兄弟学校的改革经验,来反思我们以往教学中的不足以及进行教学改革的方向,组织教师就如何实施教学进行讨论,在讨论中让教师清楚的了解到教学的方向,从而更好的提高教学效率,以满足课程改革的需要。
目前我校已跟多家企业合作,建立了多个职教师资培训基地和实习实训基地,同时也帮助企业培训技术人员。在此基础上,要加强与大型企业合作,建立起学校到企业实践的稳定渠道,通过与企业签订合约,为学生提供实习岗位提供良好条件。
二、加强非认知技能,培养学生的可持续发展
为了充分地了解电子信息产业的人才需求情况,我们深入基层、深入企业,进行全面、广泛的市场调研,以就业为导向,以此作为新专业开发和专业改造以及专业课程设置的重要依据,掌握市场动态,提高办学的针对性、准确性和适应性。调查显示,越来越多的用人单位认为,中职学生正确积极的工作态度和道德修养水平比专业技能更来得重要,较多的大型企业和外企在招聘学生时把正确积极的工作态度作为最重要的因素进行考虑,道德修养水平被用人单位认为是第二重要的因素。目前大学生在言行上存在较大差距,企业往往在培训方面花费大量的人力物力,用人单位认为学生在追求较高报酬的同时,往往忽略了多一点奉献和对等付出的思考,跳槽频繁,不安心工作,不辞而别的现象越来越多。所以培养学生专业技能跟社会适应能力很重要,专业基本技能是中职学生在市场上获取工作岗位的基本生存能力,这一能力强调专业的应用性和针对性,是属于第一层次的能力,只有具备了这种能力,才能够真正地在企业“留得下”。社会适应能力是指中职学生与他人交往、合作、共同生活和工作中的人际交流、劳动组织能力、群体意识和社会责任心等,强调积极的人生态度、对社会的适应性和行为的规范性,它应包括积极的工作态度、思想道德水平、团队合作精神、人际交往能力、心理素质等,社会适应能力是企业考察中职毕业生是否“用得上”的重要指标。新的就业形势要求中职学生在多样性、多变性的职业生涯中具备专业发展能力,它包括学习能力、创新能力及分析和解决问题的能力。具备专业发展能力的学生,在进入用人单位后逐渐表现出其优越性。
三、整合教学内容,优化教学手段
跟院校本科生比起来,中职学生文化素质相对低点,理解能力弱。而电子技术应用专业课程教材内容比较抽象,理论性又强,与过去学习的联系不大,学生领会教材感到十分吃力,因此在教学方法上必须做出适当的调整。中职学生毕业后主要从事操作性工作,在组织教学时,理论要求应适当降低,避繁就简;多讲宏观的东西,少涉及微观的分析;鼓励教师整合课程的教学内容,开发多媒体教学课件。目前多媒体教学已广泛应用于电子技术专业课程教学之中,直观性强、形象生动,更容易让学生从课堂中获取专业知识,易于被接受。
课堂上经常利用讨论引导学生正确认识当前的就业形势,准确定位,鼓励学生学习的积极性和主动性,利用丰富的网络资源,提高学生对学习电子专业的兴趣,我向学生推荐“通信人家园”网上栏目,网络平台的信息量大,在上面可以进行有关技术方面的交流与讨论,提高了学生的学习兴趣,同时也扩大了学生的知识面。
我们力争把学生培养成能适应经济社会发展与建设需要的德、智、体、美全面发展的,具有较强的组织协调能力、团队协作能力和良好职业道德和创新精神的高技能型的高等技术应用性人才。
[摘要]本文对混装电路板焊接工艺技术的实施过程,并对工艺设计的依据、焊接方法进行了探究,为之后的混装电路板焊接提供了一定的理论依据,在进行混装电路板焊接的时候应当按照一定的条件设置电路板焊接的流程以及环节,例如按照验收规范、生产纲领、企业的生产条件以及技术标准等等,这些都会影响电路板的焊接工艺,确保混装电路板的质量以及电子产品的质量。
[关键词]混装电路板;焊接工艺;技术
1、混装电路板焊接工艺方法分类
第一,焊接技术中最常见的就是手工焊接,这一种焊接方法兼具优点和缺点,使用手工焊接方法的时候对于电路板的工艺有很强的适应能力,并且在使用的时候有非常强的组织灵活性,并且在进行施工的时候消耗的成本较低,对于单件小批量的生产是非常适用的。但是在使用手工焊接工艺的时候对于焊接工人的技能水平有很高的要求,但是多数工人在施工的时候常常无法做到高质量的操作,除此之外,使用手工焊接的方法在处理BGA元件、高密度的QFP元件以及0603以下的CHIP元件的时候无法做到精湛操作,导致混装电路板的质量下降。另一种常用的焊接方法就是回流焊接的方式,在使用回流焊接的方法的时候,能够提高焊点的质量,并且实现较高的一致性,并且在大批量生产的时候,回流焊接的方法能够确保焊接的进度和质量,有效的降低焊接的成本,并且使用回流焊接的方法的时候可以有效的处理SMT元件,但是此类方法在处理小批量生产的时候经济效率差,所消耗的成本较高,除此之外,回流焊接的方法没有办法对焊接耐热性进行高质量焊接,导致回流焊接的方法不能全面的应用在小批量的生产之中。第三种常用的混装电路的方法就是波峰焊的焊接方法,使用这类焊接方法的优势就在于高效的处理焊点质量,并且使得混装电路的一致性很高,对于焊接的质量有非常高的保障,并且在大批量的生产中确保混装电路的进度以及质量,有效的降低混装电路的成本,但是同回流焊接一样,在处理小批量焊接电路的生产的时候,会消耗大量的成本,焊接的工艺在一定程度上变得更加的复杂,无法有效的处理BGA元件、高密度的QFP元件,并且在施工PCB设计的时候常常不能合理的处理“阴影”的效应。
2、混装电路板焊接工艺技术
在对混装电路实施焊接工作的时候,应当按照一定的步骤进行,根据混装电路的生产条件以及未来的应用设置焊接的环节,促使焊接的工作在各个环节都得到质量的保障,下文简述了混装电路板焊接工艺的步骤:首先,一定对混装电路的焊接材料进行恰当的准备,在使用手工焊接的时候,一般需要准备丝状焊料,焊料丝的直径应当确保焊点是否与要求所匹配,常见的树脂基钎剂一般选用的是R(纯树脂基钎剂)或者是RMA(中等活性的树脂基钎剂),例如:丝S-Sn63PbAΦ1-R-1GB/T3131-20xx,即用Sn63Pb37焊料制造的,直径为1mm,钎剂类型为R型的树脂单芯丝状焊料。其中当前的SMT焊接工艺材料总体正朝着环保型的状态发展,常用的是SnPb合金焊接材料,并且是免清洗、不含挥发性有机物、无松香型等等,并使用PCB清洁度的有效整理方式处理PCB的污染残留,使得焊接材料能够在准备阶段达到最佳的效果。为了使得焊接的时候更加的方便以及容易,还经常会选择含微锑(Sb)、含微铋(B)i的焊料,以此来加强材料流动性,使得焊料能够在表面张力的作用下增强湿润能力,降低焊接的温度,有效的降低了生产过程中出现的预热状况,并且使得零件端面溶蚀等问题得到有效的处理,同时还能使得混装电路的修补以及拆换零件的作业更加的方便,简单易操作。其次,在准备好了焊接材料之后,需要做好焊前预热的工作,这项工作能够充分的发挥丝状焊料中的树脂芯钎剂的活性,这些能够有效的避免PCB焊锡的过程中出现影响PCB的润湿以及焊点的形成,这使得PCB在焊接前就达到了一定的温度,避免受到热冲击导致混装电路板出现翘曲变形的状况。在进行焊接工作的时候,有效的控制焊接的温度,焊接的温度对于混装电路有非常重要的作用,当焊接的温度很低的时候,焊料的扩展率、润湿性等都会受到影响,并且较低的温度会使得焊盘或者是元器件的焊端湿润不充足,因而就会产生虚焊或者是拉尖、桥接等缺陷;而当焊接的温度较高的时候,就会在焊接的过程中加速了焊盘、元器件,这导致元器件引脚以及焊料产生了氧化,这些都会导致虚焊的状况,上述这些焊接质量问题对于混装电路板的使用有很大的影响,因此在焊接的时候需要严格的控制焊接的温度。在焊接贴片元件的时候,焊料应该加在烙铁头、焊盘和元件的电极之间,这样烙铁头的移动速度就由焊接时间确定,使得焊料在电极的覆盖高度在一定的范围之内,也能够将烙铁头的温度控制在260℃加减10℃的范围内,并且保证焊接的时间不会超过2s,这一过程中,若无法在规定的时间内完成焊接的任务,这就会导致焊点无法在规定的时间内冷却,也没有办法及时的进行再猜焊接的工作,这对于修复焊接的工作有很大的影响。最后,在进行焊接插装元件的时候,应当在烙铁头之前加热焊盘,使得焊盘被充分的预热,之后在烙铁头和焊盘的结合处加入部焊料,使得焊料能够充分的结合,以此覆盖整个焊盘,形成凹形的焊锡轮廓线,为之后的真正的焊接工作打下坚实的基础。在使用回流混装电路焊接的时候,结合PCB的典型布局形式,在PCB的B面布局质量较小表面贴装片式元件,在PCB的A面布局BGA、QFP器件、DIP器件、通孔接插件、电阻和电容等,即正面使用表贴和通孔元件混装,B面采用表面贴装的形式。在试验板上选择无铅BGA,其他的元件是有铅元器件,焊料选用OL-107E有铅焊料。在设置回流焊接曲线时,采用有铅制程下有铅、无铅混装工艺,将峰值温度提高到228℃~235℃之间,液相线上温度的时间为50s~60s,使BGA上的无铅焊料能充分回流,又能避免过高温度对有铅器件的热冲击,得到良好的回流焊接效果。对于回流混装电路质量的检验,BGA器件多为焊球大小均匀,经过偏角测试检验,并且使焊球呈现鼓形,且QFP器件是能够形成良好的湿润,呈现出质量较高的焊点。
3、总结
焊接工艺对于电子产品的设计以及应用有非常重要的作用,在进行焊接的时候有许多需要重点注意的焊接步骤,尤其是在进行焊接的时候需要重视混装电路板的准备工作,对于焊接的温度、焊接方法的选择、焊接所使用的材料等进行优化以及调整,使得焊接工艺的技术参数能够有效的控制焊接电路的最低温度以及混装电路质量,以此来确保电子产品的质量。
[参考文献]
[1]许达荣.混装电路板中通孔元器件焊接方法探索[J].电子工艺技术,20xx.
[2]徐冬霞.混装电路板焊接工艺设计[J].航空精密制造技术,20xx.
摘要:目的:对竞赛引领下的应用电子技术专业课程体系重构进行分析。通过应用竞赛的方式增加学生对电子技术专业课程的兴趣和重视,提高学习成绩,改善学习环境,增加竞争意识。
关键词:竞赛;电子技术;专业课程;兴趣.
电子专业课程对于电子学科的学生来讲较为重要,但课程讲解较为复杂,枯燥,传统教学方式进行单纯专业知识讲解,教学效果欠佳,近期对我校电子技术专业课程进行改革,详细分析如下。
1参加学生情况
选取20xx级电子专业学生200名,传统教学100名学生,其中男性学生56例,女性学生44例,年龄19-21岁,平均年龄(±)岁,竞赛教学100例,其中男性学生58例,女性学生42例,年龄18-21岁,平均年龄(±)岁。
2教学情况
传统教学100名学生,主要是依据学生的情况给予常规的教学,主要是进行老师拟定教学方案后备课,课堂讲授电子专业知识,课堂提问学生,进行课堂互动,对专业知识进行理论学习,同时进行课堂学习后进行实践动手,对所学知识进行实际操作[1]。
竞赛教学100名学生,理论知识的学习和实践教学方法同传统教学方法,同时针对于相关知识,定期举办理论知识竞赛,主要内容为竞赛的技术体系主要包含理论知识测试、电路识图、元件选型与参数计算、原理图绘制、设计、板制作、电子工艺焊接、单片机软件程序编写、电路调试、软件调试、电子产品的结构与安装工艺、电子产品的工艺文件编写、电子产品的技术文件编写、技术答辩等技术考核内容。整个竞赛过程贴近生产、工艺、注重质量,以企业实际要求出发[2]。在竞赛中获得较好成绩的学生给予适宜的奖励,奖励内容主要针对学生的爱好和兴趣给予奖品的发放,并且同就业优先相关联,提高学生的重视程度
3教学效果
在学习后定期对学习内容进行理论知识学习成绩检测,考试成绩优秀:90分以上;75分及以上为及格,75分以下为不及格。
传统教学考试成绩优秀的学生为36例,比例为()、及格学生为35例,比例为(),不及格学生为29例比例为(),及格学生为71例,比例为(),明显低于竞赛教学,优秀的学生为54例,比例为()、及格学生为36例,比例为(),不及格学生为29例比例为(),及格学生为90例,比例为()
4竞赛引领下的应用电子技术专业课程体系
课程体系的重构
近些年来为更好的学习电子专业技术课程,专业学校均给予适宜的课程改革,因电子专业课程初期为理论知识学习,课程枯燥乏味,难以获得学生的兴趣,并且难以进行深刻的记忆,因此导致学习效果欠佳,因此电子专业教学中经常会应用较多的辅助方法帮助教学。近几年,为更好的增加电子专业学习,我校给予电子产品设计大赛及相关知识竞赛,增加学生的动手能力和相关专业知识的学习。主要竞赛内容围绕电子产品的理论设计、结构理论、生产工艺、安装结构、产品组装、产品调试、成品上交、竞赛结果评估。电子产品的学习不单单为简单的理论知识学习,还需要有较强的动手能力才能够更好地胜任电子专业工作。同时人才培养还应严格执行国境职业资格鉴定的相关标准,课程的标准体系建设增加了国际标准、国家标准、行业标准、企业标准等,同时学生学习期间的培养应同课程考核构成衔接体系,做到边学习边检验,明确学生在学习过程中的不足及时给予补充学习或是强化训练[3]。
竞赛引领的重要性
传统教学仅仅为常规的课堂讲授理论知识,同时课后给予实践动手,对学生而言仅仅为了应对考试,缺乏对学习的理解和兴趣,因此在学习中缺乏主动性和积极性。因此面对枯燥乏味的学习和复杂的学习知识不能够更好的理解和深化概念。
竞赛教学能够更好地增加学生的竞争意识,增加学生对于电子专业知识的学习和实践动手能力,改善学习环境,激发学生的竞争,提高学生对于理论知识的理解和设计、制作、完成电子产品的能力。竞赛项目及企业项目为例,培养学生根据实际需求,选择不同的控制器,从设计方案、成本核算、电路设计、工艺设计、程序设计及系统联调、产品装配、工艺文件编写及使用说明书撰写到项目总结与创新,完整的体验竞赛项目开发的全过程。使学生能够更加明确自己的学习目的和学习目标。
5结论
竞赛促进教师队伍建设目前,高职院校教师普遍缺乏自主研究的精神,对于专业科研活动的积极性不高,相关的实践活动少。且教师没有专业的研究项目,导致不注重学生的实践课题研究。而“任务驱动、项目导向”的培养模式,无法真正实现人才培养的最终目标。而通过技能竞赛,一方面能促进“双师”素质教师的培养。技能是职业院校教师必备的基本功,也是“双师”素质的必然要求。在技能竞赛中,教师也必须锻炼和参与实践中。
电子竞赛教学模式目前已经在相关学校中普遍开展,获得了较高的教学成绩,我院为更好的开展电子专业教学,已经在教学中增加竞赛教学模式,促进了专业课程的改革,激发学生的兴趣爱好,为更好的培养理论知识强,动手专业能力强的高素质技术型人才可提供更有价值的指导和辅助措施。
参考文献:
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[2]彭井花,刘大茂.电子信息类专业应用型人才培养模式下实践教学体系的探索与实践[J].实验科学与技术,20xx,06:95-97.
[3]程望斌,张国云,吴健辉,等.电子信息类专业应用型人才培养改革与实践[J].实验科学与技术,20xx,06:161-163.
【摘要】
随着电子技术的快速发展,早期的数字电子技术实验教学不再适应时代的发展,EDA技术逐渐在数字电子实验中被引用。本文通过对EDA技术含义、框架的阐述,分析其在数字电子技术实验中运用的意义,并为EDA技术在数字电子技术实验中的具体运用提供策略指导。
【关键词】EDA技术;数字电子技术实验;运用
数字电子技术是各类院校中电子信息专业开设的一门必修课,具有很强的理论性和实践性。高校数字电子技术实验的教学环境和形势发生了深刻的变化,传统的数字电子技术实验教学在很多方面跟不上现代教育形势的发展,是现代化教育和人才培养的阻力。本文对EDA技术在数字电子技术实验中的运用进行具体分析。
1、EDA技术含义
EDA技术又叫电子设计自动化技术,是在电子电路技术和CAD技术结合的基础上发展起来的一门新兴的技术,主要借助计算机软件进行实验教学。具体可以从以下几个方面描述:EDA技术是以大规模可编程器件作为设计载体,以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要方式,以计算机、大规模的可编程器件开发软件及实验系统为设计工具,通过有关软件的开发,自动实现用软件的方式设计电子硬件系统的一门技术。
2、EDA技术的实验构架
现阶段国内开发出的虚拟实验台能够实现数字电子技术实验,EDA技术赋予了虚拟实验丰富的内容,能够实现在操作中的电子模拟实验。
虚拟数字电子技术实验构架
虚拟数字电子技术实验平台包含两部分:①实验仿真功能模块,这种模块属于以EDA为基础的学习平台;②虚拟实验平台,这种实验平台主要是对实验平台信息的管理和功能评估。
虚拟数字电子技术各模块构建
虚拟数字电子技术实验平台仿真功能包括以下四部分:项目信息采集、基础教育、虚拟实验开展以及实验结果后期处理。虚拟数字电子技术的基础学习包括四个元素:软件编程语言学习、EDA工具、实验仪器使用说明以及理论知识储备。通过在局域网对完整数字实验设计案例的下载,能够获得详细的设计思路、系统的重要技术,从而提升技术水平。管理模块主要包络实验项目审批、实验内容发布、实验信息汇总管理和实验项目进度跟踪四个部分。
3、EDA技术设计流程
EDA技术设计流程主要体现在以下几个方面:①设计输入。由于电子和电路设计是不同源文件构成的,因此,电子、电路的设计文件可以生成图像,也可以生成文本。②设计综合。在EDA技术综合设计中,其应用的是软件和硬件结合的方式,能够利用综合器、通过将软件转化为硬件的形式,实现源文化的统一。③设计适配。EDA技术主要采用的是FPGA布局的方法进行适配设计,这种设计能够将文件进行统一,之后按照目标实现逻辑的映射,对底层的硬件进行配置。在适配之后实现对时序的仿真,从而便于各类文件的下载。④仿真设计。仿真设计是在对编程软件下载之后,利用EDA软件分析对适配结果进行分析,之后将分析的结果形成仿真。⑤编程下载。编程下载主要是将模拟和仿真确定的实验思路利用适配方法,将下载的文件运用电缆线连接到器件上,从而实现对硬件的调制,及时更改错误编程。
4、EDA技术的实践教学案例
EDA技术实验分为验证型、设计型和创新型三种,基于EDA技术的数字电子技术实验教学的思路明确,能够避免大量不必要的重复工作,本文以具体的实验教学案例分析EDA技术的优越性。
全加器验证型实验
变位机构车架模型分析所设计的焊接变位机构车架的质量为5t,车架由钢板直接焊接拼装而成,车架的质量分布主要是钢板的分布,由现场看到的车架实物可知,小车架的空间内部结构复杂,内部存在较多空间,但是钢板的分布基本均匀。
即小车架的质量基本可以看作是均匀分布,为了方便计算,将小车架简化为一个长方体模型,传动方案分析传动方式的确定,根据具体情况,不仅要考虑到技术性能指标,还要考虑经济成本。对提出的各种方案,综合比较技术难度、经济指标等后实施方案。
焊接变位机构的传动方式主要是机械传动或液压传动。根据项目要求,焊接变位机构的翻转速度约为0.1~1rad/min。电机的转速一般为1440rad/min,由此可以确定,如果采用机械传动,降速比将达到1000~2500,如此大的降速比需要复杂和结构庞大的变速机构。
加之上述计算可以看出需要的驱动转矩非常大,因此,采用液压传动方案。直接输出所需转速,经联轴器驱动工作台翻转,由于不需要增加中间传动环节,结构紧凑。动力执行元件可选用单叶片式摆动液压缸和齿轮齿条式液压缸2种方案。
当车架的焊接位置翻转到位时,定位是一个至关重要的问题。翻转机构有3个平衡位置,即水平、逆时针翻转90°和顺时针翻转90°。考虑到工厂的实际情况和设计需要,在到达平衡位置时需要设计限位开关,以保证工作台停在需要的位置。借鉴机床限位的方法,采用机械式的限位挡块,当工作台到位时,触碰限位挡块,启动电磁开关,通过电气控制停止液压缸的摆动。由于翻转转速非常低,可以忽略由于惯性产生的位置误差。
同时设计液压系统时,可采用具有断电锁紧功能的液压系统。如考虑到成本,可以手动拔销,插销经由电磁开关自动完成;或者,插销采用弹簧驱动自动插入。液压系统本身具有自锁功能,但存在泄漏的问题,为了保证安全,用一个定位销辅助定位工作台。
由于工作台所有负载都作用在工作台支座上,故定位销可不承受径向载荷,只需限制工作台的转动即可。定位销的插入可以采用自动模式,考虑到成本,可以采用人工手动插入。当工作台转到平衡位置时,液压缸停止摆动,工作台翻转停止,同时液压系统具有自锁功能,故可以将定位销手动插入矩形槽实现定位。设计完成了2套方案,方案1采用单叶片式摆动液压缸传动,方案2采用齿轮齿条式摆动液压缸传动,取得了较好的效果。
1工程特点及微机管理的重要性
水利水电工程建设是一项重要的系统工程,具有工程量大、结构复杂、投资多、工期长等特点,因此,工程管理比较复杂。在工程建设中由于初步设计和发包设计的深度有限,设计修改变更是经常发生的。设计一变更,就给工程发包、合同执行、工程结算、投资控制等带来一系列问题。尤其是近年来,我国水电建设推行行业主负责制、招标投标制、建设监理制、合同管理制的建设管理体制,工程建设采用招投标选择施工队伍,一项工程往往是多个施工队伍承包,所签订的合同数量多达几百、上千个,如五强溪水电工程所签订的合同就达800个左右,它所涉及到的概预算编制、施工计划、经营结算、项目统计等方面的管理,可想而知,、其难度是相当大的。作为建设单位,经济管理的主要目的是如何搞好投资管理,我国现行投资管理的基本程序是:初步设计概算、计划、招投标、签订执行合同、投资控制等。也就是说根据批准的初步设计报告审查意见及《水利水电工程施工组织设计规范》,制定工程建设网络计划和基建投资讨一划,按照计划进度将工程分成若干个发包项目,有计划、分阶段地进行发包。在合同执行过程中,对合同不断进行补充、完善。合同执行还包括工程进度价款结算、检查合同执行情况、统计计划投资完成情况等。所有这些都是围绕着初步设计概算来进行的。水利水电一E程的设计概算一般包括建筑工程、机电设备及安装工程、金属结构设备及安装工程、临时工程、库区淹没补偿、其他费用、基本预备费和价差预备费等几大部分。每一部分都有几十个、上百个项目,而所有发包项目相当一部分不能和概算保持一致。所以,只有将发包项目都按照概算进行投资管理和控制。在五强溪工程建设初期(80年代),为了搞好投资控制,尽管投人了一定的`人力、物力,但仍不尽人意。比如,含有近500个子项目(单元工程)的机电安装工程前后花了两个月时间编制合同价,而随着其变更又要重新计算,相当花费时间,这样很难及时了解投资状况。到后期(90年代),引人计算机这一现现代化工具后,才使人们从手工管理的繁琐工作中解放出来,同样多的项目不到一周时间就可计算出来,可以随时反映与了解项目投资和总投资变更情况。同样,施工单位引人微机进行经济管理也显得同样重要。其内容主要包括:招投标阶段的信息收集、投标报价编制,施工履约阶段的施工计划编排、进度款结算统计、成本核算控制、工程变更引起的索赔及竣工移交阶段的竣工决算等,直到合同的终止。.总之,不论是建设单位还是施工单位,也不论是哪个阶段或环节,都伴随着经济管理这个重要环节。而这些工作具有工作量大、数据多而繁杂、时间延续长、涉及面广等特点,依靠手工劳动是很难及时完成的,更谈不上工作质量和效率。比如:施工单位去对一个项目进行投标,概预算人员要完成一份完整的工程预算报价,从人工、材料预算价格和电、风、水、砂石料等基础单价做起,直到预算汇总完成全部报价文件,一般要花上几个月时间。如果中途发生基础单价变化,尤其是材料预算价格或人工单价稍有变化,则全部预算需要重新进行计算,其劳动量是可想而知的。这样,大量的时间投人到计算工作中去,就很少有时间对所编制的报价进行经济分析和论证工作,甚至对能否中标也心中无数。引人了计算机管理后,这些问题也就迎刃而解了。可见,它在经济管理中有着举足轻重的地位。
2应用计算机编制概预算及参与管理
利用流行的应用软件进行经济管理
利用专业应用程序或软件进行经济管理
摘要:在焊接专业夫人实际教学的过程中,教师的职业素养是十分必要的,这样不但能够更好地完成教学任务,还可以培养学生的综合素养。下面我就从实训教学的环境构造、教学过程的细节问题、教学情境的构建、教学模式的使用等多个方面来研究怎样进行实训教学,使得职业素养能够更好地融入其中。
关键词:实训教学;职业素养;中职生职业
焊接专业教育中的实训教学,也是一种技能的锻炼,主要是对学生的职业素养进行全面的培养。所以,要对实训教学环境和教学步骤进行科学合理的规划,为社会培养更多的综合性人才。
1研究职业素养,理解其中的主要内容
假如把一个工作人员的所有表现看成一座冰山,能被人所看到的部分只有八分之一,而这八分之一就是指个人所具备的能力、知识、技能和行动,也就是工作人员显现在外部的素养表现。其中潜在的素养达到了7%,也就是指一个人的职业准则和职业状态。显现在外部的素养主要包括:知识、水平、社会交际的能力和理解能力等等。隐藏的素养主要是指:一个人所具备的职业道德和职业状态,是潜藏在员工内部的道德素养。平衡隐藏素养的高低,主要看重的是职业道德和工作状态。职业道德包含了:诚实信用、兢兢业业、遵纪守法、团结互助、注重保密、掌握整体。工作状态主要有:服从安排、积极热情、踏实肯干、尽职尽责、不断学习等。下面我们就来谈谈怎样把素养更好地融合到焊接专业实训教学中去。
2完善实训构造,顺应市场安排
职场的要求就是培训的主要目的,健全实训构造,让学生在其中的各个环节中都能学到知识、认识到素质的重要性。所以,我主要把焊接实训的内容分为以下六个部分,并在各个部分中安排不同的任务。
第一,安全意识:焊接实习训练前进行排队,在队伍排整齐后,实训老师讲解相关的安全知识,并且每天坚持,这主要是为了更好地加强学生们的安全防范观念。
第二,秩序进场;进行焊接安全教育,进入实习场的时候,要排队进场,保持队伍整齐,进入实习场后要保持安静。这是为了更好地锻炼学生们的集体观念——公共场合不进行个人主义。
第三,实际操作;在进入实习场后进行训练项目操作,这个环节不能太快,也不能落后整体水平,更不能只讲求速度,从而造成焊接设备出现问题。这就告诉大家要注重速度和质量的融合。
第四,进行焊接设备检测;要保证其安全,在操作的过程中要注重其先后顺序,要有秩序;注意检查好设备是否有安全隐患。
第五,生产综合;要进行全方位的总结和整理。今天学到了什么,今天的试件焊接的怎么样,外观有什么问题,有哪些焊接缺陷,如何避免这些焊接缺陷的产生,这样就会学到更多的知识。只有不断的总结和整理,才可以获得长足的进步,要培养及时总结的好习惯。第六,按秩序进场;大家服从老师的安排,值日生要负责当天的值日卫生,其中有垃圾的划分、桌面的整洁、黑板的清理、工位的清扫等。垃圾分类主要是焊接废料和普通垃圾进行划分,并进行回收,建立环保观念。
3构建教学环境,感受职工角色
教学环境主要是老师根据一定的教学内容建立适当的文化氛围,让学生更好地感悟其中的内容,并且传播知识,以便更好地处理问题。江苏省江阴市华资中等专业学校为了更好地进行实训教学,就和一些企业进行融合,以便更好地渗透职业素养,建立实际的企业生产环境。我主要从以下几个方面寻找和企业生产之间的关系。实际环境,实际操作。为了更好地培养适应社会发展的综合性人才,就要经常去企业进行学习,在实际环境中感受职工的角色,体会其中的责任观念和职业素养,还要了解企业的实际需要,使自己成为最受市场欢迎的人才。使用影像机械,进行现场处理。可以拍摄一些企业的实际录像,根据录像的回放,再次进行观摩学习,让学生感受其中的企业生产环境,更好地理解企业的职业素养。转变师生关系,表现其任务的职业化、真实化。职业化和真实化主要体现在三个方面:学生和工人相互融合,老师和师傅相融合,产品和作品相融合。老师也被称为“师傅”,学生也可以看作“工人”,学生就是不断生产的过程。比如,“江_细化工机械公司的管理人员要求我们,在两个小时之内检查出并修补好损坏的电路板,我就是你们的师傅李xx……”在最后还可以进行“生产总结”,对于表现较好的人提出表扬。利用工人的角色进行研究,不但增加了其成就感,还加强了人们的责任观念和职业素养。
4项目促进教学,全面加强人才综合能力
项目教学利用项目来推动教学的发展,把实践项目更好地融合到教学中去,激发学生的学习热情。在传播知识的时候要和实践项目相互融合,让学生能够更好地把知识运用到实际生活中去。让学生通过实际项目制作,更好的运用知识;让学生在实践中巩固理论知识,并且融入其中;利用项目的制作,让学生体会成功的乐趣,加强学生理论和实践相融合的能力,全方位的提升学生的综合素养。所谓的“项目教学法”,是为了让学生更早地接触到和实际生活相关的问题,并且运用所学的知识来处理它,这对职业学校的学生来说是很重要的。所以,“项目教学法”在专业课程的教学过程中是值得使用的教学方法。
参考文献:
随着数字电子技术和数字系统的高速发展和广泛使用,传统《数字电子技术》教材已不能跟上时代发展步伐。为了满足应用型人才培养需要,现对《数字电子技术》教材内容进行改革,增加EDA技术基础知识和数字系统的基本设计方法,强调教材内容的工程应用特点,具有较高的参考借鉴价值。
1.引言
《数字电子技术》是高等学校通信工程、电子信息工程、自动化、电气工程及自动化等专业的重要专业基础课程[1]。随着数字应用电子技术、数字系统的高速发展,以FPGA (Field Programmable Gate Array)和CPLD(Complex Programmable Logic Device)为代表的大规模可编程逻辑器件(Programmable Logic Device,PLD)的广泛应用,使传统“板上数字系统”被“片上数字系统”替代[2]。为适应数字电子技术的发展趋势,对传统《数字电子技术》教材内容进行了改革,在教材内容的安排和例题选用上,立足于应用型人才培养,以现代信息技术为依托,注重理论联系实际,取得较好的应用效果。
2.教材改革的基本思路
随着数字电子技术的快速发展,如何处理数字电子技术的经典内容与现代内容、传统分析设计方法与现代分析设计方法之间的关系,是教材内容改革的重点。教材以“基础知识→器件原理→器件应用→器件仿真→系统构建→系统仿真”为主线,构建数字系统的知识框架。在教材内容组织上,将数字电子技术和数字系统有关知识融为一体,系统介绍数字电子技术与数字系统的基本分析方法和设计方法;在教材内容编写上,以培养学生的应用能力和实践能力为目的,采用案例式或项目式编写思路,将理论知识和实际应用相结合,把突出知识的应用性和实践性作为主要方向,做到理论和实践并重,既强调理论基础,又突出应用性。对于集成电路注重逻辑功能和使用方法介绍,增加EDA (Electronic Design Automation)技术基础知识[3],利用Multisim 软件对部分电路进行功能仿真,并介绍VHDL语言、QuartusⅡ软件的基本使用方法,利用VHDL语言设计部分数字电路,利用QuartusⅡ软件进行仿真分析,适应现代电子技术飞速发展和应用的需要。
3.教材的主要特点
教材内容组织
按照教育部高等学校电子信息科学与电气信息类基础课程教学指导委员会对《数字电子技术基础》课程教学的基本要求,对《数字电子技术》教材内容进行重新组织,将教材内容分为十章[4]。第一章介绍逻辑代数的基础知识,主要包括各种数制、常用的编码规则、逻辑代数的基本定理、逻辑函数的表示方法和化简方法等。第二章介绍EDA技术的基础知识,包括Multisim、VHDL语言、QuartusⅡ的基础知识。第三章介绍分立门电路、集成门电路和可编程逻辑器件的特点,并介绍利用VHDL语言设计门电路的方法。第四章首先介绍组合逻辑电路的基础知识,然后讲解组合逻辑电路的应用,最后利用Multisim对组合逻辑电路进行功能仿真和设计分析,并介绍组合逻辑电路的VHDL语言设计方法。第五章介绍各种触发器的功能和应用,并利用Multisim对触发器进行功能仿真,介绍触发器的VHDL语言设计方法。第六章介绍时序逻辑电路的分析方法和设计方法,介绍常用时序逻辑电路的功能和应用,并分别利用VHDL语言和Multisim进行功能描述和仿真。第七章介绍脉冲波形的产生与整形电路,重点介绍集成电路的应用。第八章介绍半导体存储器的特点和应用。第九章介绍A/D转换和D/A转换的工作原理和主要技术指标,对集成DAC和ADC的基础知识及应用进行简单介绍,并利用Multisim对基本转换电路进行功能仿真。第十章介绍数字系统设计的基本流程,通过3个实例介绍数字系统的不同设计方法。
强调基础理论
随着数字电子技术的发展,数字电子技术已逐渐渗透到各个行业,《数字电子技术》课程作为高校电类专业的基础课程,是学生走向数字化时代的第一门课程,也是某些高校相关专业的考研课程,其重要性不言而喻。教材编写强调《数字电子技术》基础知识的系统性、完整性,将逻辑代数基础、组合逻辑电路分析与设计、时序逻辑电路的分析与设计等基础知识作为教材核心内容,并结合部分高校相关专业《数字电子技术》研究生考试大纲的要求,增加部分教学内容。例如,在第六章“时序逻辑电路”中增加利用观察法和隐含表法进行状态化简的内容,使学生能够更容易掌握时序逻辑电路的传统设计方法。
在教材内容编排上,反复训练基础理论知识,使学生更好地学习并掌握基础理论知识,为进一步学习打下坚实的基础。例如,第四章“组合逻辑电路”首先介绍组合逻辑电路的分析方法和设计方法,然后介绍常用集成组合逻辑电路的原理和应用,其中译码器、数值比较器按照组合逻辑电路的分析方法进行阐述,编码器、数据选择器、加法器按照组合逻辑电路的设计方法阐述,使教材内容循序渐进、深入浅出,适用于学生自学,有利于培养学生自主学习能力。
突出实践应用
在教材编写过程中,注重学生对知识应用能力培养的需要,强调具体操作过程中学习理论基础,将知识应用能力培养贯穿整本教材,突出教材知识的实践应用性。在介绍集成电路时,删除集成电路内部电路的分析,强调集成电路的逻辑功能和使用方法[5],例如,介绍555定时器时,在简单介绍555定时器的电路结构和工作原理的基础上,以“触摸式定时控制开关电路”、“双音门铃电路”等应用电路介绍555定时器的使用方法。
在第九章“数/模和模/数转换器”中,以DAC0808、DAC 0832、AD7543为例介绍常用集成数/模转换器的工作原理和使用方法,并分别给出DAC0832、AD7543与单片机AT89C51的接口电路,既加强与后续课程单片机、微机原理等的联系[6],又突出教材内容的应用性。增加EDA技术知识
EDA是电子设计自动化(Electronic Design Automation)的缩写,是从计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机辅助测试(CAT)和计算机辅助工程(CAE)的概念发展而来的。教材第二章EDA技术基础知识介绍了Multisim和QuartusⅡ两种EDA工具的操作界面和使用方法,并介绍了VHDL语言的基本结构、数据对象、数据结构、操作符和基本语句结构,使学生借助EDA工具进行电路分析和设计。教材给出了74LS138、74LS153、74LS194、74LS160等常用集成电路的Multisim仿真电路和VHDL描述方法,并在第十章“数字系统设计”中,以“计数报警器”、“简易交通灯控制器”、“函数信号发生器”为例,结合Multisim和QuartusⅡ软件,详细介绍简单数字系统的设计过程,丰富教材内容。
4.结语
《数字电子技术》教材改革是一项长期工程,随着数字电子技术的发展,必将对教材内容产生深刻影响。本教材于20xx年10月由北京大学出版社作为“21世纪全国本科院校电气信息类创新型应用人才培养规划教材”出版,20xx年12月被评为河南省“十二五”普通高等教育规划教材。教材经过3年多的使用,得到了广大师生的关注,收集了各方面建议和意见。为了更好地适应现代数字电子技术的发展和应用,需要对教材内容进行进一步改革。