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浅谈机电一体化技术专业的核心技能

2014-09-15欧阳昭OUYANGZhao

价值工程 2014年22期
关键词:毕业设计机电机械

欧阳昭OUYANG Zhao

(湖北国土资源职业学院,武汉 430090)

(Hubei Land Resources Vocational College,Wuhan 430090,China)

1 机电一体化技术专业介绍

随着现代化工业生产的发展,自动化控制技术的集成应用正起着越来越重要的作用。由于气动技术、液压技术、传感器技术、PLC 技术、网络及通讯技术等学科的强烈相互渗透而形成的机电一体化技术,已成为当今工业科技的重要组成部分。传统意义上的机电一体化,主要指机械与电工电子及电气控制这两方面的一体化,并且明显偏重于机械方面。当前,科技发展的态势特别注重学科间的交叉、融合以及电子计算机的应用。机电一体化技术的内涵也发生了变化,它是利用电子技术、信息(主要包括传感器技术、控制技术、计算机技术等)使机械实现柔性化和智能化的技术。其本质是将电子技术引入机械控制中,也就是利用传感器检测机械运动,将检测信息输入计算机,计算得到能够实现预期运动的控制信号,由此来控制执行装置。机电一体化技术将机械技术与电子技术实现完美结合,充分发挥各自的长处,实现互补。所以说,一件真正意义上的机电一体化产品,应具备两个明显特征:一是产品中要有运动机械;二是采用了电子技术,使运动机械实现柔性化和智能化。因而,机电一体化技术是自动化技术与机械设备紧密结合的产物,也是机械设备向自动化方向发展的必然趋势。它的应用范围涉及了工业、农业、交通、能源、国防等众多领域,具有广阔的发展前景。

本专业培养掌握机电专业必备的基础理论和专门知识,具有从事专业实际工作的综合职业能力和全面素质,适应生产、建设、管理、服务第一线需要的,具备机电一体化技术基础理论基本技能,掌握机械制造的加工工艺,能从事普通机床操作、数控机床操作与编程、机电产品设计与工艺设计、车间现场管理、机电产品销售与售后服务以及机电设备的维修、安装、操作等工作,德、智、体、美等方面全面发展的高素质、高技能人才。

2 机电一体化技术专业的核心课程

在课程设置上既考虑了知识、技能、态度的综合培养需要,同时形成了以职业能力为核心的课程,毕业综合实践以任务或项目驱动、以完成真实的作品进行评价,既考虑了学生的知识综合应用能力、技能的培养,同时注重了对学生吃苦耐劳、热爱本职工作等方面的培养。

机电一体化技术专业目前已有《机床电气控制与PLC》一门院级精品课程,《数控机床与编程》、《机械设计基础》两门院级精品建设课程。理论教学内容与实践教学内容比例合理:理论教学课时占48%,实践教学课时占52%。实践教学体系包含了车工、铣工、数控车工、数控铣工、维修电工、钳工等工种的应知应会内容,学生可选择CAD 制图员、车工、铣工、数控车工、数控铣工等职业资格取证考核,要求每个学生在毕业前必需取得一个中级职业资格证才能毕业。

《机电设备维修》实训室,《机械制图与测绘CAD》实训室,《机床电气控制与PLC》实训室、《数控机床操作与编程》实训车间等实训室按“教、学、做”合一进行设计;课程教学与实训中坚持“教、学、做”合一。根据课程特点不同,分别采用了现场教学、案例教学、讨论式教学、探究式教学等方法。如《数控机床操作与编程》、《金属切削机床》采用了现场教学、项目教学等方法,《机床电气控制与PLC》采用了现场教学、案例教学、探究式教学等方法,《机械设计基础》采用了案例教学、讨论式教学、项目教学、探究式教学等方法。专业核心课程以案例或真实的任务设计综合实训项目,如《金属切削机床操作实训》《数控机床与编程》按照完成产品制造过程进行设计,要求学生按照设计图纸的技术要求,完成工艺设计、产品制造。

毕业实践环节包含毕业设计、顶岗实习、职业资格证取证培训与考核,以顶岗实习为主、毕业设计为辅,学生在真实的生产岗位上实践,完成零部件的生产工艺设计,操作机床,根据图纸制作机械零件或部件,形成了以学生作品为主,以实习报告、毕业设计、毕业论文为辅的毕业实践教学环节的考评制度。

毕业实践环节在人才培养方案中提出了明确要求,毕业综合实践主要在企业对口岗位上进行,以学生完成作品为主,并辅以毕业设计、实习报告等。学生的顶岗实习、毕业设计的指导、答辩由中级以上职称的专业课教师与现场专家承担(专业课教师与现场专家之比为1:1),毕业设计包括向教师征题、学生选题、分组、任务布置、过程检查、指导答疑、结果评价、答辩八过程,平均每名教师指导13 至15 名学生。

3 机电一体化的核心技能

机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体、传感器、信息处理单元等部分组成。因此,为加速推进机电一体化的发展,必须从以下几方面着手:

3.1 机械本体技术 机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面考虑。现代机械产品一般都是以钢铁材料为主,为了减轻质量除了在结构上加以改进,还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量,才有可能实现驱动系统的小型化,进而在控制方面改善快速响应特性,减少能量消耗,提高效率。

3.2 传感技术 传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面,提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰,目前有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说,目前主要发展非接触型检测技术。

3.3 信息处理技术 机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备(特别是微型计算机)的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化,必须提高信息处理设备的可靠性,包括模/数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性,进而提高处理速度,并解决抗干扰及标准化问题。

3.4 系统技术 系统技术即以整体的概念组织应用各种相关技术,从全局角度和系统目标出发,将总体分解成相互关联的若干功能单元,接口技术是系统技术中一个重要方面,它是实现系统各部分有机连接的保证。

3.5 自动控制技术 其范围很广,在控制理论指导下,进行系统设计,设计后的系统仿真,现场调试,控制技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。

3.6 驱动技术 电机作为驱动机构已被广泛采用,但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。目前,正在积极发展内部装有编码器的电机以及控制专用组件-传感器-电机三位一体的伺服驱动单元。

3.7 伺服传动技术 伺服传动技术包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置,伺服系统是实现电信号到机械动作的转换装置与部件、对系统的动态性能、控制质量和功能有决定性的影响。

3.8 接口技术 为了与计算机进行通信,必须使数据传递的格式标准化、规格化。接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递和维修,而且可以简化设计。目前,技术人员正致力于开发低成本、高速串行的接口,来解决信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕器的大容量化、小型化、标准化等问题。

3.9 软件技术 软件与硬件必须协调一致地发展。为了减少软件的研制成本,提高生产维修的效率,要逐步推行软件标准化,包括程序标准化、程序模块化、软件程序的固化、推行软件工程等。

[1]李建勇.机电一体化技术[M].北京:科学出版社,2004.

[2]刘助柏.知识创新思维方法论[M].北京:机械工业出版社,1999.

[3]项国波,雷德森.自动化与社会发展[M].北京:知识出版社,1987.

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