摘要：為探索產(chǎn)教融合實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)措施，以現(xiàn)代制造業(yè)中不可或缺的沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線為設(shè)計(jì)對象，對高校實(shí)驗(yàn)室資源進(jìn)行挖掘，目前自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，隨之新技術(shù)的不斷更新將更加快速地推動(dòng)它的發(fā)展。作為高職院校更要跟上時(shí)代的腳步，掌握新技術(shù)。結(jié)合我校的實(shí)際情況，自主研發(fā)設(shè)計(jì)適合我校學(xué)生的沖壓教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，通過實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驅(qū)W(xué)生所學(xué)的知識(shí)綜合運(yùn)用起來，讓學(xué)生知其然還要知其所以然。另外的實(shí)驗(yàn)設(shè)備要適用與多個(gè)專業(yè)的多門學(xué)科使用，以發(fā)揮設(shè)備的最多用途?？刂茖?shí)現(xiàn)專業(yè)學(xué)習(xí)與實(shí)踐結(jié)合的應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式。

關(guān)鍵詞：產(chǎn)教融合;沖壓自動(dòng)化;教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)

一、沖壓研究現(xiàn)狀及發(fā)展

1.沖壓內(nèi)涵

沖壓是在室溫下，利用安裝在壓力機(jī)上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。沖壓模具，是在冷沖壓加工中，將材料（金屬或非金屬）加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備。沖壓模具是沖壓生產(chǎn)必不可少的工藝裝備，是技術(shù)密集型產(chǎn)品。沖壓件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等，與模具設(shè)計(jì)和制造有直接關(guān)系。模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)水平的高低，是衡量一個(gè)國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志之一，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。

2.沖壓教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)國內(nèi)研究現(xiàn)狀

目前，我國傳統(tǒng)教育方式對模具人才的培養(yǎng)存在不足，盡管學(xué)校設(shè)立了模具專業(yè)，但由于受軟硬件設(shè)施限制，培養(yǎng)出的學(xué)員實(shí)際技能不夠。而社會(huì)上各種各樣的模具培訓(xùn)班，又缺乏規(guī)范的職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致學(xué)員質(zhì)量良莠不齊，很難培養(yǎng)出大量的新型模具技能人才。

現(xiàn)在大部份人還是注重軟件操作，我們都知道圖紙只是工程的語言，軟件只是表達(dá)語言的嘴，如果只是注重軟件操作，不是很了解模具是什么，如何制造出來的，又是如何生產(chǎn)出產(chǎn)品來，那能設(shè)計(jì)出模具嗎？只能算是個(gè)簡單繪圖員。

本課題正是利用實(shí)物模具模型在課堂上演示落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模、彎曲模、拉伸模、成形模，讓學(xué)生深入了解模具組成和結(jié)構(gòu)原理，增加學(xué)生設(shè)計(jì)與分析課程內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。本課題的實(shí)施將改變老師的傳統(tǒng)的教學(xué)方法，讓老師與學(xué)生產(chǎn)生真正的互動(dòng)，學(xué)生有了實(shí)際參與的環(huán)境，將以往枯燥乏味的模具技術(shù)理論和讓老師用語言難于表達(dá)的模具結(jié)構(gòu)，用實(shí)物清楚地展現(xiàn)在學(xué)生面前，幫助學(xué)生對沖壓工藝方面知識(shí)的理解，這將大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有利于提高學(xué)生沖壓模具的動(dòng)手設(shè)計(jì)的能力;同時(shí)也為教師提供了科研、師資培訓(xùn)等平臺(tái)，有助于推動(dòng)教師的專業(yè)發(fā)展。

國內(nèi)進(jìn)行的相關(guān)改革首先提到的是上海天威教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司為代表的由電腦控制，進(jìn)行多媒體動(dòng)畫同步演示沖壓模具設(shè)計(jì)與制造智能控制陳列柜。由PC電腦軟件控制順序或任選播放三維動(dòng)畫同步模型演示沖壓模具功能原理。雖然有助于教學(xué)，但是對于高職學(xué)生現(xiàn)有的理解能力來說只是杯水車薪，而且投入也過大（7.7-8.2萬元），其效果也并不理想。

二、研究的基本思路和方法;主要觀點(diǎn)。

（1）研究的基本思路

要真正提高我校模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)教師的課堂教學(xué)能力，除了教師本人苦練內(nèi)功之外，學(xué)校要盡可能搭建起平臺(tái)，從實(shí)際出發(fā)開展自制教學(xué)實(shí)驗(yàn)用具活動(dòng)，自制教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備是推動(dòng)課程改革的重要舉措之一，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的必要手段。在教學(xué)過程中，適時(shí)恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用設(shè)計(jì)新穎、構(gòu)思巧妙的沖壓實(shí)驗(yàn)設(shè)備，能有效激發(fā)模具專業(yè)學(xué)生對模具設(shè)計(jì)與制造的好奇心和探究欲望。

（2）主要觀點(diǎn)

沖壓教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的研發(fā)可實(shí)現(xiàn)模具專業(yè)理論與實(shí)訓(xùn)并行且有效地開展實(shí)踐型教學(xué)，展示“原料-產(chǎn)品-模具-成型”全過程，使學(xué)生在對模具工作過程和模具結(jié)構(gòu)得到充分認(rèn)識(shí)的同時(shí)大大提高學(xué)生的動(dòng)手和學(xué)習(xí)興趣;實(shí)現(xiàn)方便快捷的、最為實(shí)用的、且全面而富有特色的現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)與制造實(shí)驗(yàn)室實(shí)訓(xùn)工廠效果;實(shí)現(xiàn)產(chǎn)、學(xué)、研三結(jié)合的教學(xué)模式，重點(diǎn)培養(yǎng)高素質(zhì)的模具專業(yè)設(shè)計(jì)人才，打造成為最貼近生產(chǎn)，貼近技術(shù)，貼近工藝，最為實(shí)用、且全面而富有特色的現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)與制造實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)場所。

三、沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線模擬控制實(shí)驗(yàn)

近年在自動(dòng)化生產(chǎn)線中，采用專用的機(jī)器人和機(jī)械手來裝卸零件、傳送零件、分揀工件及入庫碼垛工作得到了廣泛的應(yīng)用。氣動(dòng)控制回路，由于具有清潔、反應(yīng)快、氣動(dòng)元件價(jià)格低、制作方便等特點(diǎn)，引起了各種企業(yè)的高度重視。為了提高生產(chǎn)效率，不斷提出新思維和完善自動(dòng)化技術(shù)。作為高職院校更要跟上時(shí)代的腳步，掌握新技術(shù)。開發(fā)結(jié)構(gòu)相對簡約，移動(dòng)方便，而且易于操作的試驗(yàn)型沖壓機(jī)。開發(fā)具有代表性的落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模、彎曲模、拉伸模、成形模等沖壓模具，模具結(jié)構(gòu)盡量敞開，其工作過程一目了然。根據(jù)不同教學(xué)內(nèi)容的需要，可便捷地更換不同模具。對沖壓設(shè)備以輕量化、可移動(dòng)性為設(shè)計(jì)主要目標(biāo)，以結(jié)構(gòu)優(yōu)化、滿足沖壓時(shí)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)在受力時(shí)抵抗彈性變形的能力即剛度為沖壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)質(zhì)量控制重點(diǎn)，分析各部件連接形式，并通過實(shí)際工作檢驗(yàn)，確保沖壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)運(yùn)行的可靠性和工作精度。

在落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模、彎曲模、拉伸模、成形模等沖壓模具設(shè)計(jì)時(shí)，從模具制造的難易程度、模具壽命、工藝成本、操作方便和安全程度等方面進(jìn)行綜合分析、比較，在滿足沖件質(zhì)量要求的前提下，確定適合具體生產(chǎn)條件的最經(jīng)濟(jì)合理的沖壓工藝方案，進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)。

（1）臺(tái)面及機(jī)械本體設(shè)計(jì)：選擇鋁材T型槽臺(tái)面，有利于方便元器件固定在實(shí)驗(yàn)臺(tái)面。臺(tái)面大小600mm*600mm，高度800mm，方便放置和搬運(yùn)。沖壓機(jī)構(gòu)選擇小型壓力，動(dòng)力源選擇旋轉(zhuǎn)式氣缸或者電動(dòng)機(jī)都可以實(shí)現(xiàn)。組裝過程中要將壓力設(shè)備、電氣元件，氣動(dòng)元件，全部放在一個(gè)小小的試驗(yàn)臺(tái)上，方便操作、觀察和研究。

（2）送料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)：注重氣動(dòng)的應(yīng)用，把料筒和送料槽分開，中間通過真空吸盤5運(yùn)輸，真空吸盤的動(dòng)作通過旋轉(zhuǎn)氣缸7實(shí)現(xiàn)，送料槽上的物料通過直動(dòng)氣缸9推到凹模并對其定位， 加工完成后的廢料，選擇氣吹式卸料方法將廢料直接吹走。在這里安裝三個(gè)光傳感器，分別用于檢測料筒，送料帶及凹模上是否有物料，氣缸分別安裝磁傳感器檢測氣缸動(dòng)作。這個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，能夠完成真空吸盤、氣吹、旋轉(zhuǎn)氣缸，直動(dòng)氣缸的控制驗(yàn)。其中各零部件的固定根據(jù)需求自己設(shè)計(jì)，為了維護(hù)和維修方便盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)件。在實(shí)驗(yàn)的過程中機(jī)械零部件可以根據(jù)任務(wù)要求任意組裝，以達(dá)到實(shí)驗(yàn)的靈活性。

（3）傳感器及電氣控制部分設(shè)計(jì)：氣動(dòng)電磁閥選擇三個(gè)三位五通閥分別控制真空吸盤、氣吹和送料氣缸9，三個(gè)兩位五通閥兩個(gè)旋轉(zhuǎn)氣缸和壓料氣缸4，整個(gè)設(shè)備可采用順序的工作過程，通過光電傳感器檢測料筒是否有物料，只有料筒上有物料真空吸盤才有機(jī)會(huì)工作，真空吸盤工作2S后，旋轉(zhuǎn)氣缸動(dòng)作將物料送至送料帶上，吸盤將物料放到送料帶上之后通過光電傳感10器檢測物料是否在指定位置，氣缸9將物料推至凹模并長時(shí)間停留在原位，同時(shí)起到定位的作用，當(dāng)光電傳感器11接受到凹模上物料信號(hào)時(shí)，定位氣缸4動(dòng)作對坯料定位，定位完成后沖壓氣缸工作，實(shí)現(xiàn)對零件沖壓，之后定位氣缸退回。沖壓的廢料沖下面直接落到框里，氣吹吹出硬紙板廢料，這樣一個(gè)工作循環(huán)就完工了。要進(jìn)入下一工作循環(huán)必須滿足送料帶及凹模上都沒有坯料的前提下才能進(jìn)行，這個(gè)檢查有光電傳感器完成。

（4）PLC程序應(yīng)用：PLC程序相對靈活，通過程序可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)流程的動(dòng)作，也可以實(shí)現(xiàn)局部的機(jī)構(gòu)運(yùn)行，實(shí)驗(yàn)過程老師可以指定任務(wù)學(xué)生也可以自由發(fā)揮?？梢詫?shí)現(xiàn)順序工作也可以有所創(chuàng)新提高設(shè)備的生產(chǎn)效率。 對沖壓設(shè)備以輕量化、可移動(dòng)性為設(shè)計(jì)主要目標(biāo)，以結(jié)構(gòu)優(yōu)化、滿足沖壓時(shí)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)在受力時(shí)抵抗彈性變形的能力即剛度為沖壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)質(zhì)量控制重點(diǎn)，分析各部件連接形式，并通過實(shí)際工作檢驗(yàn)，確保沖壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)運(yùn)行的可靠性和工作精度。

在落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模、彎曲模、拉伸模、成形模等沖壓模具設(shè)計(jì)時(shí)，從模具制造的難易程度、模具壽命、工藝成本、操作方便和安全程度等方面進(jìn)行綜合分析、比較，在滿足沖件質(zhì)量要求的前提下，確定適合具體生產(chǎn)條件的最經(jīng)濟(jì)合理的沖壓工藝方案，進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)。

相對于上述虛擬演示的沖壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)而言，本課題所開發(fā)的沖壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)具有現(xiàn)場工作時(shí)的真實(shí)性，使用者能夠切身體驗(yàn);相對于工業(yè)上使用的沖床或其他壓力機(jī)而言，本課題所開發(fā)的沖壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)具有移動(dòng)方便、模具更換速度快之特點(diǎn)。能夠使學(xué)生在對模具結(jié)構(gòu)和模具工作過程得到充分認(rèn)識(shí)的同時(shí)大大提高學(xué)生的動(dòng)手和學(xué)習(xí)興趣，有效提高課堂教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]楊占堯.最新沖中壓模具標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.8

[2] 鄭東升 . 電氣自動(dòng)化儀表與自動(dòng)化控制技術(shù)分析 [J]. 中國高新 區(qū)，2018， （06）：152.

[3] 胡穎雁 . 電氣自動(dòng)化儀表與自動(dòng)化控制技術(shù)要點(diǎn)分析 [J]. 通信電 源技術(shù) ，2018，35（02）：229-230. [3] 劉微 ， 李佩龍 . 電氣自動(dòng)化控制技術(shù)探析 [J]. 山東工業(yè)技術(shù) ，

作者簡介：郭勝，男，（1968.3—），黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院工程師。研究方向： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化。

課題名稱：黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院科學(xué)研究項(xiàng)目 “沖壓教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的研發(fā)”;編號(hào)“2019C2012130”