賀 剛

（常州紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程系，江蘇常州，213164）

隨著人力成本的提高，企業(yè)急需具有較熟練的安裝調(diào)試操作、維護能力的機電一體化技術(shù)高技能人才，而作為培養(yǎng)高技能人才的職業(yè)院校由于實踐場地、實踐設(shè)備、實訓(xùn)經(jīng)費的限制，開展項目化的機電一體化技術(shù)實訓(xùn)存在一定困難。我校機電一體化技術(shù)專業(yè)具有自制教學(xué)設(shè)備的優(yōu)良傳統(tǒng)，為此，學(xué)校安排了少量經(jīng)費，優(yōu)先安排機電一體化技術(shù)專業(yè)教學(xué)班級的課程時間，安排了鉗工實訓(xùn)和可編程控制器實訓(xùn)課程，自制了10套機械手執(zhí)行機構(gòu)并配套20套PLC控制系統(tǒng)。

一、原有實訓(xùn)方案的不足

我校機電一體化技術(shù)專業(yè)在專業(yè)教學(xué)計劃的第四學(xué)期分別安排了鉗工實訓(xùn)、PLC系統(tǒng)設(shè)計安裝與調(diào)試實訓(xùn)各一周。鉗工實訓(xùn)的原教學(xué)內(nèi)容為根據(jù)零件圖制作斜口手錘，在此過程中，學(xué)生需掌握鉗工基本知識，會使用鉗工工具及鉆床、砂輪機等，能熟練地鋸鋼材、銼邊角、鉆孔、攻絲等。PLC系統(tǒng)設(shè)計安裝與調(diào)試的教學(xué)內(nèi)容為全自動洗衣機、混料罐的PLC電氣控制系統(tǒng)安裝，軟件編程調(diào)試，驅(qū)動電動機正、反轉(zhuǎn)模擬全自動洗衣機、混料罐的工作情況。兩個實訓(xùn)各自獨立，互不相干，專業(yè)教學(xué)聯(lián)系不夠緊密，學(xué)生對電類專業(yè)學(xué)習(xí)鉗工知識、技能的認識不足，興趣不高；而獨立的PLC實訓(xùn)對電氣控制系統(tǒng)安裝調(diào)試的訓(xùn)練比較充分，但是學(xué)生對機電一體化項目的認識有欠缺。

二、自制PLC綜合實訓(xùn)裝置的總體方案

完整的機電一體化工程項目，必須圍繞工藝要求，根據(jù)現(xiàn)有條件選擇器件，完成輸入、輸出點分配，設(shè)計原理圖、安裝圖，按圖施工，編程調(diào)試，自制沒有通配件的機構(gòu)零件，最終連接執(zhí)行機構(gòu)調(diào)試。

機械手PLC控制實訓(xùn)裝置是較好的機電一體化工程項目，它可以結(jié)合鉗工實訓(xùn)、PLC實訓(xùn)的知識、技能要求，完成機械手驅(qū)動、氣動部件連接和電氣控制系統(tǒng)安裝調(diào)試，做到一機多能，把機、電、氣、測控等技術(shù)有機地結(jié)合起來。

為了更好地滿足專業(yè)教學(xué)，我們機械手項目過程分解為機械連接部件制作、PLC系統(tǒng)安裝調(diào)試2個階段。學(xué)校合理安排實訓(xùn)時間，以適應(yīng)機電一體化技術(shù)同進度4個班的鉗工實訓(xùn)和PLC系統(tǒng)設(shè)計安裝與調(diào)試實訓(xùn)的梯次教學(xué)安排要求。同時調(diào)整了鉗工實訓(xùn)的教學(xué)任務(wù)，各種氣缸、機械手連接使用的機械部件的制作取代了傳統(tǒng)錘子的制作，機械部件尺寸、邊角、鉆孔位置、攻絲要求均來自于機械手的裝配要求，明確任務(wù)目標(biāo)是給下階段的PLC系統(tǒng)設(shè)計安裝與調(diào)試的機械手裝配使用，鉗工實訓(xùn)的項目考核成績與機械手裝配的吻合情況掛鉤。

機械手的機電氣系統(tǒng)安裝、調(diào)試作為PLC系統(tǒng)設(shè)計安裝與調(diào)試實訓(xùn)的教學(xué)任務(wù)。機電氣系統(tǒng)安裝分成兩個部分，一是氣缸、氣抓等執(zhí)行機構(gòu)、氣動電磁閥、氣缸位置傳感器，二為可編程控制器、電源、啟動、停止、調(diào)試按鈕、電磁繼電器等控制器件的安裝，分別安排同組人員分工協(xié)作安裝、調(diào)試。

三、實訓(xùn)器件準(zhǔn)備

實訓(xùn)的工藝要求：機械手能實現(xiàn)左右移動、上下移動、前后伸縮、旋轉(zhuǎn)及手抓的夾緊、放松。機械手動作過程要求如下：機械手伸出→機械手下降→機械手抓緊物料→機械手上升→機械手收回→機械手右移→機械手順時針轉(zhuǎn)動→機械手下降→機械手松開→機械手上升→機械手逆時針轉(zhuǎn)動→機械手左移→到初始位置。

執(zhí)行機構(gòu)的選擇：我們準(zhǔn)備了能實現(xiàn)以上功能的各種小型氣缸及手抓10套，左右移動采用無桿汽缸，前后伸縮采用了平移氣缸、并使用了上下移動氣缸、旋轉(zhuǎn)缸，氣缸、手抓之間連接采用學(xué)生自制，學(xué)校準(zhǔn)備相應(yīng)鋼材，緊固件，配套提供三聯(lián)件和氣泵。

控制器件的選擇：選擇了可編程控制器實驗室淘汰的三菱FX-1S-20MR的可編程控制器、24V開關(guān)電源、配套氣缸磁性開關(guān)、電磁閥各20套50個及相應(yīng)的低壓電器。

安裝基板、機械零配件選擇：準(zhǔn)備了原用于電工技術(shù)實訓(xùn)的600*700不銹鋼金屬網(wǎng)板35塊，10塊用于氣動電磁閥、氣動回路安裝；25塊用于控制電路安裝。鉗工實訓(xùn)自制的氣缸、機械手的連接部件。

四、實訓(xùn)過程的教學(xué)設(shè)計

整個設(shè)備制作過程計劃時間兩周60學(xué)時，根據(jù)班級人數(shù)情況分成20-25組，每組2人。首先每組學(xué)生領(lǐng)到機械手、氣缸套件1套，學(xué)生根據(jù)氣缸、機械手的安裝孔位置進行機械零件制作設(shè)計，經(jīng)過討論優(yōu)化方案后組織學(xué)生制作。然后進入PLC實訓(xùn)階段，布置機械手必須實現(xiàn)的工藝要求，講解了電路設(shè)計的要領(lǐng)、電路安裝的規(guī)范、輸入輸出分配方案和實驗室備有的可選的器件后，全體學(xué)生參與設(shè)計原理圖、安裝圖。經(jīng)過教師檢查、對共性問題組織討論達成共識后，統(tǒng)一安裝施工電路圖。施工過程中每組2人分工協(xié)作，1人負責(zé)主控電路板的電路安裝，1人負責(zé)氣動驅(qū)動裝置、傳感器、氣動電磁閥的電路、氣路安裝，安裝完成后按照施工圖紙檢查、檢測電路，連接的端口電路編號是否統(tǒng)一，并給同組人評價。教師在此過程中巡回檢查，解決疑難問題。在電路安裝完成，教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)工藝要求進行編程，仿真調(diào)試，同時逐個檢查學(xué)生連接電路有無錯誤，特別需要防止電源、PLC的輸入、輸出線錯誤。在完成以上項目任務(wù)后，再完成整個機械手的驅(qū)動裝置、電路控制部分的總裝，進行調(diào)試，達到工藝要求。

五、機電一體化綜合實訓(xùn)的意義

整個機械手實訓(xùn)裝置較小，不如購買采用各種型材的成套設(shè)備美觀，但學(xué)生經(jīng)過模仿設(shè)計、自制機械零件、器件選擇、動手裝配、調(diào)試的工作過程后，在機械零件、傳感器、氣動元件、低壓電器的選型，機械零件、氣動回路、機械結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)的設(shè)計，電氣連接、機電氣系統(tǒng)裝配、PLC編程、系統(tǒng)調(diào)試的知識技能方面獲得了較全面的學(xué)習(xí)和實踐。通過解決自制設(shè)備過程中遇到的各種困難，學(xué)生完成機電一體化項目必須的各種能力得到了提升。在完成項目過程中充分培養(yǎng)了學(xué)生的分工協(xié)作精神、交流溝通能力、計劃組織能力、成本和安全意識，學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)得到了提升，通過自制實訓(xùn)裝置學(xué)生具有了設(shè)計裝配調(diào)試微型機電一體化系統(tǒng)的基本能力。通過本項目實施有力地促進了高職院校機電一體化技術(shù)專業(yè)教學(xué)改革，提高了機電一體化技術(shù)專業(yè)人才的可持續(xù)發(fā)展性。

[1]陳曉春.機電氣一體化自動生產(chǎn)線教學(xué)實訓(xùn)裝置的研制[J].銅陵職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2012,(2)：58-60.