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(1)設計題目、內容不規范,要求不統一。
由于每屆或每班的指導教師不同,設計題目、內容、要求、難易程度偏離太大。如有數控機床改造設計、伺服系統控制設計、交通燈控制設計等,要求、工作量也不相同。有的設計任務偏難,有的設計任務又太簡單。
(2)設計資料缺乏。
由于機電一體化是一門新興的技術和專業,這方面的知識內容都在相關的雜志刊物登載,書籍相對少一些。要進行課程設計,收集這方面的資料較困難。沒有現成的資料匯編及設計手冊,學生要花費較多的時間找資料,往往是教師幫助尋找資料。而且沒有像機械零件設計那樣的系統完整的課程設計指導書。在設計中盲目性較大。
(3)師資不足。
最早幾年機電專業方向只有一個班或兩個班,指導教師有2~4人即可。一般由主講或熟悉機電一體化控制系統課程的教師指導。近幾年隨著學生的擴招,機電專業擴展到4~5個班,指導教師需要8~10人,明顯不夠,因此有必要進行培養。
2機電一體化課程設計改進措施
(1)編寫合適的機電一體化課程設計指導書,配齊設計資料。
到目前為止未見過公開出版的機電一體化課程設計指導書,所以有必要編寫合適的機電一體化課程設計指導書,并收集較全的資料進行匯編,與指導書匯編成冊。
(2)規范設計題目,統一要求。
規范設計題目不是整個設計都用同一個題目,而是在一個范圍內選擇題目,教師根據所選的題目按統一的要求下達任務書。設計題目一般以簡易數控機床設計、數控機床改造設計、機器人及控制設計較為合適。在市場上可見的機電產品多得很,不是所有的機電產品都適合做題目,因其難易程度是不同的。機電專業的課程設置是以機床設計、機器人設計控制為典型產品的,在機電一體化課程設計中要反映課程設置的內容。機電專業方向課程有機電一體化系統設計、計算機控制技術、機械制造裝備設計、機器人導論等課程。這些課程的內容在電的方面主要介紹了以計算機為核心的控制系統;機械方面介紹了機械運動、機械傳動、機械結構及相關的標準部件,如滾動導軌、滾珠絲杠等。在選題及設計中要反映上述的內容。因此規范化的題目主要為數控車床(或銑床、鉆床等)設計、車床(或銑床、鉆床等)數控化改造設計、或是工業機器人及控制設計。這些都具有一定的機械部分內容,如數控機床進給軸傳動部件,機器人的腰身、手臂運動部件及滾珠絲杠、導軌的應用等。電的方面包含數控系統電路設計,計算機控制系統設計及對機械部分的控制;從而實現了機電結合。對規范化的題目、要求及上述設計內容都已編入指導書中。
(3)指導教師的培養。
首先被培訓的教師可以跟班聽課,熟悉掌握相關的課程內容,然后在機電一體化課程設計進行中跟班輔導,以培養出合格的指導教師。
(4)加強督察。
當指導教師接到指導課程設計任務后,首先拿到機電一體化課程設計指導書,根據要求寫出課程設計任務書;并由教研室主任或院教學指導委員會審查,合格才可向學生下達任務。指導中,教師要填寫指導日志,隨時記錄指導中的難點、及出現的問題和解決方法,并進行小結,以便下一次指導時提高設計水平。
3機電一體化課程設計指導書主要內容
3.1設計題目確定及要求
3.2總體方案確定
(1)總體方案設計;
(2)繪制總體方案圖。
3.3伺服系統機械傳動部件設計
(1)切削力計算;
(2)滾動絲杠螺母副的計算與選型;
(3)伺服系統傳動設計;
(4)步進電機當量扭矩計算及選型;
(5)機械傳動結構設計(繪制一個軸的機械裝配圖)。
3.4控制系統硬件電路設計
(1)確定控制系統方案及繪制系統框圖;
(2)單片機的選用;
(3)存儲器的選用與擴展;
(4)譯碼電路設計;
(5)接口電路設計;
(6)繪制控制系統硬件電路原理圖。
3.5基本的參考圖表匯編。
4近一屆學生機電一體化課程設計進行情況
4.1教師配備
近一屆機電專業學生,每屆有四個班進行機電一體化課程設計,共配備6名教師;其中有四名為獨立指導教師,兩名為輔導教師,為培養新的指導教師儲備力量。
4.2指導書的使用及設計過程
設計學生和指導教師每人一份機電一體化課程設計指導書。教師按照要求寫出機電一體化課程設計任務書,并經研究所長審查后發給學生。設計題目主要有CA6140普通車床數控化改造設計、C6132普通車床數控化改造設計。在同一個題目的學生中,要求設計進給軸部件時,一部分學生設計X軸進給部件,另一部分學生設計Z軸進給部件。整個過程根據設計任務書的題目、要求和機電一體化課程設計指導書給出的設計步驟、方法,先進行總體方案設計,再進行機械傳動部件設計,最后進行CNC硬件電路設計。整個過程經過了機械、電子兩方面的訓練,實現了機電結合,達到預期效果。
4.3填寫指導日志
教師在指導設計的過程中,及時填寫指導日志,記錄設計中的難點、問題,并進行小結。
5本文總結
本項目對近幾年進行的機電一體化課程設計進行了總結,在肯定成績的基礎上找出不足;針對現存的問題進行分析、研究,提出了改正措施和努力方向。本項目完成的《機電一體化課程設計指導書》結合學生知識現狀及專業學科方向給出了規范的設計題目,統一的設計要求,機械、電控兩方面的設計方法、步驟及相關的圖表資料等。設計內容緊密結合課程教學及學科前沿,加強機電結合,理論聯系實際,內容新穎、重點突出。近兩屆機電專業學生進行機電一體化課程設計,提高了設計水平,達到了預期效果。
作者:李天景 賁能軍 陳安柱 錢宗仁單位:鹽城工業職業技術學院汽車工程學院