李天景 賁能軍 陳安柱 錢宗仁

摘 要 機(jī)電一體化技術(shù)是一門實(shí)踐性和綜合性很強(qiáng)的學(xué)科，它涉及的知識(shí)面廣，是現(xiàn)代機(jī)械電子工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。近幾年來工礦企業(yè)對(duì)機(jī)電一體化專業(yè)學(xué)生的需求量逐漸增高。機(jī)電一體化成為“機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化”大專業(yè)的一個(gè)專業(yè)方向，簡稱為機(jī)電專業(yè)。機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)是機(jī)電專業(yè)的學(xué)生學(xué)完了計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)等課程后所進(jìn)行的一次重要的教學(xué)環(huán)節(jié)。本文結(jié)合了鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電一體化教學(xué)組實(shí)際教學(xué)環(huán)境，該教學(xué)組在教學(xué)過程中，注意因材施教，不斷調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)方法，對(duì)課程的教學(xué)改革做了有益的探討。

關(guān)鍵詞 機(jī)電一體化 教學(xué)改革 課程設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2015.03.050

On Mechanical and Electrical Integration

Course Design Teaching Reform

LI Tianjing， BEN Nengjun， CHEN Anzhu， QIAN Zongren

（College of Automotive Engineering， Yancheng Institute of Industry Technology， Yancheng， Jiangsu 225004）

Abstract Mechanical and electrical integration technology is a practical and comprehensive very strong discipline， it involves a wide range of knowledge is the inevitable trend in the development of modern machinery and electronics industry. In recent years， the demand of industrial and mining enterprises of electromechanical integration professional students increased gradually. Electromechanical integration become a "mechanical design manufacturing and automation" big professional a professional direction， referred to as mechanical and electrical professional. Mechanics course is designed to mechanical and electrical professional students learned the computer control technology， mechanical manufacturing equipment design etc of course an important teaching link. This article combines the Yancheng industrial vocational and technical college mechanical and electrical integration of practical teaching faculty environment， the teaching faculty in the process of teaching， pay attention to their aptitude， constantly adjust the teaching content， teaching method， teaching about the course reform has made the beneficial discussion.

Key words mechanical and electrical integration; teaching reform; course design

機(jī)電一體化成為“機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化”大專業(yè)的一個(gè)專業(yè)方向，簡稱為機(jī)電專業(yè)。機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)是機(jī)電專業(yè)的學(xué)生學(xué)完了計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)等課程后所進(jìn)行的一次重要的教學(xué)環(huán)節(jié)。①

1 機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)前期教學(xué)工作

機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)是我院成立機(jī)電工程學(xué)院以來的第一次設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)能力上都有一定的進(jìn)步和提高。教師也獲得了一定的指導(dǎo)經(jīng)驗(yàn)和水平。但仍然存在著一些不足。

（1）設(shè)計(jì)題目、內(nèi)容不規(guī)范，要求不統(tǒng)一。由于每屆或每班的指導(dǎo)教師不同，設(shè)計(jì)題目、內(nèi)容、要求、難易程度偏離太大。如有數(shù)控機(jī)床改造設(shè)計(jì)、伺服系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)、交通燈控制設(shè)計(jì)等，要求、工作量也不相同。有的設(shè)計(jì)任務(wù)偏難，有的設(shè)計(jì)任務(wù)又太簡單。

（2）設(shè)計(jì)資料缺乏。由于機(jī)電一體化是一門新興的技術(shù)和專業(yè)，這方面的知識(shí)內(nèi)容都在相關(guān)的雜志刊物登載，書籍相對(duì)少一些。要進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，收集這方面的資料較困難。沒有現(xiàn)成的資料匯編及設(shè)計(jì)手冊(cè)，學(xué)生要花費(fèi)較多的時(shí)間找資料，往往是教師幫助尋找資料。而且沒有像機(jī)械零件設(shè)計(jì)那樣的系統(tǒng)完整的課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書。在設(shè)計(jì)中盲目性較大。②

（3）師資不足。最早幾年機(jī)電專業(yè)方向只有一個(gè)班或兩個(gè)班，指導(dǎo)教師有2～4人即可。一般由主講或熟悉機(jī)電一體化控制系統(tǒng)課程的教師指導(dǎo)。近幾年隨著學(xué)生的擴(kuò)招，機(jī)電專業(yè)擴(kuò)展到4～5個(gè)班，指導(dǎo)教師需要8～10人，明顯不夠，因此有必要進(jìn)行培養(yǎng)。

2 機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)改進(jìn)措施

（1）編寫合適的機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，配齊設(shè)計(jì)資料。到目前為止未見過公開出版的機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，所以有必要編寫合適的機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，并收集較全的資料進(jìn)行匯編，與指導(dǎo)書匯編成冊(cè)。

（2）規(guī)范設(shè)計(jì)題目，統(tǒng)一要求。規(guī)范設(shè)計(jì)題目不是整個(gè)設(shè)計(jì)都用同一個(gè)題目，而是在一個(gè)范圍內(nèi)選擇題目，教師根據(jù)所選的題目按統(tǒng)一的要求下達(dá)任務(wù)書。設(shè)計(jì)題目一般以簡易數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)、數(shù)控機(jī)床改造設(shè)計(jì)、機(jī)器人及控制設(shè)計(jì)較為合適。在市場(chǎng)上可見的機(jī)電產(chǎn)品多得很，不是所有的機(jī)電產(chǎn)品都適合做題目，因其難易程度是不同的。機(jī)電專業(yè)的課程設(shè)置是以機(jī)床設(shè)計(jì)、機(jī)器人設(shè)計(jì)控制為典型產(chǎn)品的，在機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)中要反映課程設(shè)置的內(nèi)容。機(jī)電專業(yè)方向課程有機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)、機(jī)器人導(dǎo)論等課程。這些課程的內(nèi)容在電的方面主要介紹了以計(jì)算機(jī)為核心的控制系統(tǒng);機(jī)械方面介紹了機(jī)械運(yùn)動(dòng)、機(jī)械傳動(dòng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)及相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)部件，如滾動(dòng)導(dǎo)軌、滾珠絲杠等。在選題及設(shè)計(jì)中要反映上述的內(nèi)容。因此規(guī)范化的題目主要為數(shù)控車床（或銑床、鉆床等）設(shè)計(jì)、車床（或銑床、鉆床等）數(shù)控化改造設(shè)計(jì)、或是工業(yè)機(jī)器人及控制設(shè)計(jì)。這些都具有一定的機(jī)械部分內(nèi)容，如數(shù)控機(jī)床進(jìn)給軸傳動(dòng)部件，機(jī)器人的腰身、手臂運(yùn)動(dòng)部件及滾珠絲杠、導(dǎo)軌的應(yīng)用等。電的方面包含數(shù)控系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及對(duì)機(jī)械部分的控制;從而實(shí)現(xiàn)了機(jī)電結(jié)合。對(duì)規(guī)范化的題目、要求及上述設(shè)計(jì)內(nèi)容都已編入指導(dǎo)書中。③

（3）指導(dǎo)教師的培養(yǎng)。首先被培訓(xùn)的教師可以跟班聽課，熟悉掌握相關(guān)的課程內(nèi)容，然后在機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)進(jìn)行中跟班輔導(dǎo)，以培養(yǎng)出合格的指導(dǎo)教師。

（4）加強(qiáng)督察。當(dāng)指導(dǎo)教師接到指導(dǎo)課程設(shè)計(jì)任務(wù)后，首先拿到機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，根據(jù)要求寫出課程設(shè)計(jì)任務(wù)書;并由教研室主任或院教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)審查，合格才可向?qū)W生下達(dá)任務(wù)。指導(dǎo)中，教師要填寫指導(dǎo)日志，隨時(shí)記錄指導(dǎo)中的難點(diǎn)、及出現(xiàn)的問題和解決方法，并進(jìn)行小結(jié)，以便下一次指導(dǎo)時(shí)提高設(shè)計(jì)水平。

3 機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書主要內(nèi)容

3.1 設(shè)計(jì)題目確定及要求

3.2 總體方案確定

（1）總體方案設(shè)計(jì);（2）繪制總體方案圖。

3.3 伺服系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)部件設(shè)計(jì)

（1）切削力計(jì)算;（2）滾動(dòng)絲杠螺母副的計(jì)算與選型;（3）伺服系統(tǒng)傳動(dòng)設(shè)計(jì);（4）步進(jìn)電機(jī)當(dāng)量扭矩計(jì)算及選型;（5）機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（繪制一個(gè)軸的機(jī)械裝配圖）。

3.4 控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

（1）確定控制系統(tǒng)方案及繪制系統(tǒng)框圖;（2）單片機(jī)的選用;（3）存儲(chǔ)器的選用與擴(kuò)展;（4）譯碼電路設(shè)計(jì);（5）接口電路設(shè)計(jì);（6）繪制控制系統(tǒng)硬件電路原理圖。

3.5 基本的參考圖表匯編。

4 近一屆學(xué)生機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)進(jìn)行情況

4.1 教師配備

近一屆機(jī)電專業(yè)學(xué)生，每屆有四個(gè)班進(jìn)行機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)，共配備6名教師;其中有四名為獨(dú)立指導(dǎo)教師，兩名為輔導(dǎo)教師，為培養(yǎng)新的指導(dǎo)教師儲(chǔ)備力量。④

4.2 指導(dǎo)書的使用及設(shè)計(jì)過程

設(shè)計(jì)學(xué)生和指導(dǎo)教師每人一份機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書。教師按照要求寫出機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)任務(wù)書，并經(jīng)研究所長審查后發(fā)給學(xué)生。設(shè)計(jì)題目主要有CA6140普通車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)、C6132普通車床數(shù)控化改造設(shè)計(jì)。在同一個(gè)題目的學(xué)生中，要求設(shè)計(jì)進(jìn)給軸部件時(shí)，一部分學(xué)生設(shè)計(jì)X軸進(jìn)給部件，另一部分學(xué)生設(shè)計(jì)Z軸進(jìn)給部件。整個(gè)過程根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的題目、要求和機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書給出的設(shè)計(jì)步驟、方法，先進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)，再進(jìn)行機(jī)械傳動(dòng)部件設(shè)計(jì)，最后進(jìn)行CNC硬件電路設(shè)計(jì)。整個(gè)過程經(jīng)過了機(jī)械、電子兩方面的訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)了機(jī)電結(jié)合，達(dá)到預(yù)期效果。

4.3 填寫指導(dǎo)日志

教師在指導(dǎo)設(shè)計(jì)的過程中，及時(shí)填寫指導(dǎo)日志，記錄設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)、問題，并進(jìn)行小結(jié)。

5 本文總結(jié)

本項(xiàng)目對(duì)近幾年進(jìn)行的機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)進(jìn)行了總結(jié)，在肯定成績的基礎(chǔ)上找出不足;針對(duì)現(xiàn)存的問題進(jìn)行分析、研究，提出了改正措施和努力方向。本項(xiàng)目完成的《機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》結(jié)合學(xué)生知識(shí)現(xiàn)狀及專業(yè)學(xué)科方向給出了規(guī)范的設(shè)計(jì)題目，統(tǒng)一的設(shè)計(jì)要求，機(jī)械、電控兩方面的設(shè)計(jì)方法、步驟及相關(guān)的圖表資料等。設(shè)計(jì)內(nèi)容緊密結(jié)合課程教學(xué)及學(xué)科前沿，加強(qiáng)機(jī)電結(jié)合，理論聯(lián)系實(shí)際，內(nèi)容新穎、重點(diǎn)突出。近兩屆機(jī)電專業(yè)學(xué)生進(jìn)行機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)，提高了設(shè)計(jì)水平，達(dá)到了預(yù)期效果。

注釋

① 張靜，聶章龍.淺談技能大賽對(duì)高職院校教育教學(xué)改革的促進(jìn)作用[J].中國電力教育，2011（3）：74-75.

② 陳炳和.技能大賽對(duì)高職人才培養(yǎng)價(jià)值研究[J].中國職業(yè)技術(shù)教育，2008（3）：36-37.

③ 楊建良.技能大賽與專業(yè)教學(xué)有效融合的實(shí)踐研究[J].中國職業(yè)技術(shù)教育，2013（2）：19-21.

④ 梁文波.依托技能大賽平臺(tái) 提高實(shí)習(xí)教學(xué)質(zhì)量[J].新課程研究，2012（3）：148-149.