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在高职校教学实训环节中引入柔性制造系统

时间:2022-11-17 11:45:03 来源:网友投稿

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:}׽:^om6i饨ky总结出来,与各位同仁共勉。

二、组建柔性制造系统

柔性制造系统(FlexibleManufacturingSystem,FMS)是近年快速发展的先进的机械加工系统,由加工系统、传输系统和控制系统构成,能够根据制造任务或生产环境的变化迅速进行生产,适用于大批量生产,是自动化程度和柔性最高的一种制造系统。结合高职校的特点,我们采用的是机器人与数控车组成的一拖二柔性制造系统。

(一)机器人选择

市场机器人厂商很多,作为学校购买什么样的机器人很重要。在成功的教学实践中得出,学校应该在条件允许的情况下引进先进的产品设备,跟随主流企业的发展而教学,这样学生未来工作的空间广,发展前途大。目前国际做工业机器人的有ABB,FANUC,KUKA,OTC,安川,松下,那智不二越等;国内做工业机器人的有宁波新松,广州数控,奇瑞等。我校在比较了众多品牌的机器人后,选择了广东产的ABB机器人。

(二)组建柔性系统

机器人购买回来以后,开始组建柔性系统。如图1所示,采用一台机器人,两台CK6150数控车床,一个上下料装置,组建成一个完整的FMC制造单元。

具体组建步骤:

第1步:完成机床匹配,机床要采用液压三爪卡盘、液压控制防护门,将机床主轴启停、三爪开合、门开合的3个信号通过PLC与机器人I/O接口相连。

第2步:安装机床与机器人,调整机器人到合适的运行范围,再固定机器人基点。

第3步:安装上下料小车,上下料小车的动作由气动阀控制,与机器人I/O接口相连。

第4步:调试动作,调试机床、机器人、小车单独运动状态与电信号控制通道。

第5步:编程,数控车编程加工,机器人编程模拟。

第6步:试运行,完整实施整个上下料动作,上料—抓料—装料—加工—换料—装料—放料的动作流程。

工业机器人要求精确度高、刚度大,非常适合用于铝铸件的清理及预加工等场合,有可靠性强、安全性佳、速度快、精度高、坚固耐用等特点。

为了防止学生训练中出现安全事故,需采用多种安全措施,如在机器人与机床周围装防护栏;在实际操作前,需用配套机器人仿真软件训练,如图2。

(三)机器人的使用

机器人并不神秘,同数控机床的控制差不多,首先建立坐标系,编制程序,按照程序路径运行。它的坐标系有4种:关节坐标系、直角坐标系、工具坐标系、用户坐标系。编程指令有:运动、信号处理、流程控制、運算、逻辑、平移指令等。程序编制好以后进行模拟,以防止出错。

机器人与数控机床的连接需要进行信号连接,当柔性制造系统进行自动加工时,可以利用控制软件进行在线监控,此时软件界面上的仿真动画和实际加工动作是同步的。该软件除了可以在线监控外,还可以进行离线模拟加工过程,通过仿真软件模拟各工作单元协同工作的过程,从而能够使技术人员事先了解和分析加工工艺的合理性,以便及时进行调整。在模拟时,也可对在真实硬件环境运行时会产生干扰的过程情况进行评价。

三、实施柔性制造系统的培训措施

(一)师资培训

柔性制造系统实训中心的引入首先要做好师资培训工作,我校派遣多名教师到无锡学习了柔性制造系统的相关知识,此次系统的学习帮助教师及时地掌握先进的制造技术及其应用开发,也促进了相关教师的知识更新,同时让教师也学习了案例教学的课堂组织形式。

(二)教材编写

采用行动导向法编写教材,与机器人生产厂家、企业实践生产相结合,制定训练项目。按照训练项目组织考工,组织比赛,以考促学,以赛促教。

(三)培训难点

柔性制造系统是高精度系统,涉及行业较多,我们从机器人数控车一拖二实现上下料功能训练入手。培训难点有两个方面,一是定位夹具的设计,二是机器人的维修。需要在今后的工作中不断提高技术水平。

四、实施柔性制造系统的培养效果

(一)柔性制造系统设备符合机电一体化技术专业的特点

机电一体化专业作为一种新兴的、复合型专业,具有以下的特点:机电一体化技术是以数字信息处理为基础,集机械制造、微电子、计算机、现代控制、传感检测、信息处理、网络通信、液压气动等技术于一体的复合技术。机电一体化专业是根据产品的高效、柔性、低成本生产要求而不是根据自然学科分工而设置的,即以生产和技术领域的分工为依据而设置的。所以,机电一体化专业的课程内容具有综合性、先进性、应用性等特征。机电一体化专业的教学涉及原来多学科知识的复合及大量的经验技术,柔性制造系统在教学实训环节中的引入是多学科知识的复合及大量的经验技术集中体现。

(二)充分培养学生的分析能力、创新能力、实践能力

通过柔性制造实训系统学习的学生:(1)已培养和开发多学科知识综合应用能力;(2)能够对本学科所涉及的多领域知识有直观的认知;(3)能培养学生的团队合作能力;(4)能激发学生探究本专业相关问题的兴趣;(5)更加了解機器人技术的发展趋势;(6)是对整个机电一体化课程体系核心课程的一次综合应用。

学生在实施项目的过程中建构广域的工科知识,对材料、机械、电子、计算机硬件和软件均有直观的认知,能有效提升学生的学习兴趣,充分锻炼学生的分析能力、创新能力、实践能力,学生对产品开发、项目管理等能力有了全面的提升。

(三)柔性制造系统实训设备可以满足的实训要求

引入的柔性制造系統中,可以进行下列单项或多项内容组合式的教学与培训:数控机床操作、编程和加工功能扩展重构以及数控机床精度检查及调整;机器人的操作、调整、编程和保养;数控机床和机器人的联机;仓储管理;传送带调整、重构和编程;传送带与仓库以及各工位之间的联机;工件检验和质量管理;计算机网络;电子、电气、气动等的安装;复杂系统的调试、维护、保养和故障查找。这不但可以满足本学校的专业教学和实验、实训的要求,也能作为机电一体化职业技能鉴定的最佳考核平台。把先进制造技术的培训引进到我国的高等职业教育领域,对培养高素质、高技能的人才,普及先进制造技术,加速我国制造业的发展具有深远的意义。

五、结论

柔性自动化技术是世界机械制造业发展的重要趋势,针对目前企业发展而言具有很大的必要性,在高职校实训环节引入柔性制造系统也是切实可行的。这能使学生更好地掌握机械、电子、电气、液压、自动控制、数控等专业知识。具有机电一体化设备调试、运行、维护和技术管理的能力,具有机械制造工艺编制及工装设计的能力,以及具有工业产品技术检验和工艺质量控制的能力。

高职校是应用学科高新技术人才的主要培训培养基地,柔性制造系统在教学实训环节中的引入是对整个机电一体化课程体系核心课程的一次最好的综合应用,对培养高新技术应用型人才工作起到重要的推动作用。

参考文献:

[1]马志诚,陈敏,李光辉.在教学实训环节中引入柔性制造系统[J].实验科学与技术,2008(S1).

[2]刘玉霞,王勇.柔性制造系统及其应用[J].制造技术与机床,2008(1).

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