高喜文，陳金陽，于文強

（盤錦職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧盤錦 124000）

0 引言

機械設(shè)計及制造行業(yè)在國家發(fā)展中處于基礎(chǔ)性地位，同時也是一個國家經(jīng)濟發(fā)展的支柱型，能在很大程度上影響國民經(jīng)濟的發(fā)展。目前，盤錦市正處于向海發(fā)展全面轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時期，能源裝備制造、漁業(yè)機械裝備制造、新型產(chǎn)品等企業(yè)加速集聚，產(chǎn)業(yè)集群初具規(guī)模。能源裝備制造基地被列入省沿海開發(fā)開放重點支持區(qū)域，盤錦市經(jīng)濟開發(fā)區(qū)獲得更多企業(yè)認(rèn)可，積極開展發(fā)展計劃，一批企業(yè)落戶遼濱沿海經(jīng)濟區(qū)，迫切需要一批素質(zhì)高、動手能力強、具備職業(yè)技能的人才。通過本文研究能讓學(xué)生運用理論知識和技能分析解決現(xiàn)場實際問題，具備高技能素養(yǎng)。

高職院校要培養(yǎng)面向生產(chǎn)一線的高技能、高素質(zhì)綜合性人才，必須跟隨時代的主流才不會與企業(yè)脫節(jié)［1］。機械設(shè)計加工是支持經(jīng)濟發(fā)展的有效支柱，本文設(shè)計研發(fā)了具有適合專業(yè)特色的多屏多功能顯示器支架教學(xué)裝置，該裝置有著機械結(jié)構(gòu)簡單、便于學(xué)生學(xué)習(xí)的特點，在教學(xué)中廣為使用。多屏多功能顯示器支架教學(xué)裝置主要由平面固定架、支臂、轉(zhuǎn)軸套件、主軸、支臂連接件、平面固定架連接件、底座等零件組成。根據(jù)任務(wù)要求完成零件整體裝配圖設(shè)計且符合機械設(shè)計原理，完成設(shè)計需要學(xué)生掌握機械傳動原理、機械典型零部件設(shè)計、機械連接、機械加工、機械工藝分析等專業(yè)知識，通過整體任務(wù)學(xué)習(xí)能夠讓學(xué)生綜合性地將專業(yè)知識應(yīng)用到實際工作中。

1 教學(xué)設(shè)備總體設(shè)計

教學(xué)實訓(xùn)項目的設(shè)計研制是實際生產(chǎn)項目根據(jù)教學(xué)要求改進而來，在教學(xué)實踐中是一個完整的實際生產(chǎn)項目［2－3］。本文設(shè)計的教學(xué)設(shè)備滿足人才培養(yǎng)模式，該設(shè)備的精髓就是通過一個完整的實際生產(chǎn)項目的設(shè)計將專業(yè)學(xué)的理論知識與實踐技能有機地結(jié)合起來，遵從“做中學(xué)，學(xué)中做” 的教育理念，為學(xué)生搭建一個注重人才培養(yǎng)為基礎(chǔ)、注重實際項目設(shè)計、注重機械制造研發(fā)的綜合實踐教學(xué)環(huán)境。多屏多功能顯示器支架機械部分教學(xué)涉及機械制圖、金屬材料、機械設(shè)計加工、調(diào)試裝配、電氣控制系統(tǒng)設(shè)計、PLC 程序編寫、HMI 界面設(shè)計等多個學(xué)習(xí)領(lǐng)域理論知識和專業(yè)技能，旨在培養(yǎng)學(xué)生在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，自主獨立設(shè)計研發(fā)機電一體化設(shè)備，從機械制圖、實際生產(chǎn)加工裝配到電氣系統(tǒng)設(shè)計調(diào)試等過程完成都是以學(xué)生小組為主完成。

2 創(chuàng)新之處

傳統(tǒng)的專業(yè)學(xué)習(xí)只是理論學(xué)習(xí)，就是課堂講授學(xué)生聽講，實踐學(xué)習(xí)時拿著給定的圖紙完成零件加工，理論與實踐完全分開教學(xué)，教學(xué)效果達不到企業(yè)需求，人才培養(yǎng)達不到目標(biāo)，因此存在企業(yè)與學(xué)校銜接不上的問題，而通過本文研究基于項目教學(xué)，通過項目完成來實現(xiàn)理論與實踐相結(jié)合。在學(xué)習(xí)過程中傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)和興趣愛好學(xué)習(xí)是不同的，因此，在進行教學(xué)時先激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，對教學(xué)方法進行相應(yīng)的調(diào)整，根據(jù)學(xué)生的學(xué)情制定個性化的評定等級，及時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，并根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況適時地進行調(diào)整。

多屏多功能顯示器支架教學(xué)設(shè)備具有設(shè)計、加工及裝配能力要求不高，但整體裝配后能能夠根據(jù)人體行為來改變顯示器的角度和高度，完成功能較多。學(xué)生在完成零件加工過程中通過本課題的研究能讓學(xué)生的知識掌握和能力發(fā)展相結(jié)合，通過完成項目情況來做最后的評判，既考察學(xué)生理論知識的應(yīng)用又鍛煉了學(xué)生的專業(yè)技能掌握情況，最終通過項目的完成情況考查的是學(xué)生能否將學(xué)到的知識應(yīng)用到實踐中、分析問題和解決問題的能力得到提高。

3 機械單元設(shè)計

機械整體設(shè)計加工人才是目前機械制造業(yè)比較缺少的，往往在剛畢業(yè)的大學(xué)生走向工作崗位時零件設(shè)計達不到預(yù)期要求，缺少實踐生產(chǎn)經(jīng)驗，為了改善這一問題就要在學(xué)校里提高學(xué)生的能力，通過多屏多功能顯示器支架教學(xué)設(shè)備的設(shè)計加工提高學(xué)院專業(yè)能力，使學(xué)生具有零件設(shè)計、加工、裝配等專業(yè)能力［4］。多屏多功能顯示器支架教學(xué)設(shè)備具有設(shè)計簡單、結(jié)構(gòu)簡潔、加工制造能力要求不高、維修方便、成本低廉等優(yōu)點，尤其是它能夠根據(jù)人體運動來調(diào)整顯示器角度，且有較高的工作可靠性［5］。多屏多功能顯示器支架教學(xué)裝置主要由平面固定架、支臂、轉(zhuǎn)軸套件、主軸、支臂連接件、平面固定架連接件、底座等零件組成。它的工作過程主要是：通過顯示器上方安裝傳感器來識別人的眼睛，當(dāng)人在傳感器識別范圍內(nèi)自動識別，人在起來時顯示器支架通過主軸電機將使主軸升高且顯示器電機轉(zhuǎn)動調(diào)整顯示器角度，當(dāng)人坐下時，主軸電機工作降低顯示器且角度適當(dāng)調(diào)整。裝置結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 多屏多功能顯示器支架教學(xué)裝置結(jié)構(gòu)

4 電氣控制單元設(shè)計

運動控制作為自動化控制的一個重要分支，運動控制技術(shù)遍布各個制造行業(yè)，人才需求緊缺［6］，在運動控制系統(tǒng)中步進與伺服電機是重要環(huán)節(jié)，通過多屏多功能顯示器支架教學(xué)設(shè)備電氣控制部分的設(shè)計與實現(xiàn)，大大提升了學(xué)生的競爭能力，多屏多功能顯示器支架教學(xué)設(shè)備升降與旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)控制器采用S7－200smart PLC控制，電機根據(jù)實際要求選擇步進電機進行驅(qū)動，可以滿足精確控制的要求［7］，通過HMI 設(shè)定上升或者旋轉(zhuǎn)角度控制關(guān)系如圖2 所示。具體工作工程如下：通過HMI選擇屏幕升降及旋轉(zhuǎn)角度，PLC根據(jù)要求進行處理將輸出信號傳送給步進電機，步進電機根據(jù)給出的脈沖進行精確地移動，可以控制多屏多功能顯示器支架教學(xué)設(shè)備升、降、左右旋轉(zhuǎn)，并且通過HMI設(shè)定系統(tǒng)運行時間提示，時間設(shè)定好后，當(dāng)?shù)竭_設(shè)定時間后，系統(tǒng)會通過HMI 提示用戶需要休息［8］，接線圖如圖3所示。

圖2 控制單元的關(guān)系

圖3 控制單元的電路

5 結(jié)束語

多屏多功能顯示器支架教學(xué)設(shè)備的應(yīng)用，遵從“構(gòu)思—設(shè)計—實施—運行” 模式，完成了基于PLC控制技術(shù)多屏多功能顯示器支架教學(xué)設(shè)備的研制。通過課堂實踐經(jīng)驗，該實訓(xùn)設(shè)備在實際使用過程中達到了預(yù)期效果。學(xué)生能從中掌握專業(yè)理論和實踐能力。在具體實訓(xùn)項目的教學(xué)實施過程中，學(xué)生以小組討論、團隊合作的方式完成項目加工任務(wù)，最后進行小組答辯的形式結(jié)束項目。在整個學(xué)習(xí)過程中培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)、團隊精神以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。學(xué)生在本項目學(xué)習(xí)后掌握了理論知識練就了專業(yè)技能，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中達到國家職業(yè)技能標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)學(xué)校與企業(yè)無縫接軌。培養(yǎng)了大學(xué)生自主學(xué)習(xí)和解決項目中遇到問題的能力，也提高了大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的質(zhì)量。