(1.湖北工业大学,湖北 武汉 430068;2.江苏省盐城机电高等职业技术学校,江苏 盐城 224005)
[摘 要] 以机器人一拖二数控车组建柔性制造系统举例,跟随企业的发展,在高职校实训环节中积极培养柔性制造系统的应用型技术人才,为“中国制造2025”奉献职教人的力量,探索在高职校教学实训环节中引入柔性制造系统的可行性实践方案。
[关 键 词] 柔性制造系统;高职校;机器人;数控车床;师资培训
[中图分类号] G712 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603(2017)06-0166-02
制造业是国民经济的主体,是立国之本、兴国之器、强国之基。新中国成立后,尤其是改革开放以来,我国制造业持续快速发展,然而,与世界先进水平相比,我国制造业仍然大而不强。当前,新一轮科技革命和产业变革与我国加快转变经济发展方式形成历史性交汇,国际产业分工格局正在重塑。“中國制造2025”是我国实施制造强国战略第一个十年的行动纲领。加快发展现代职业教育,助力实现伟大中国梦,是我们这一代职教人的历史使命,培养应用学科高新技术人才,是实施制造强国战略的重要基础工作之一。
一、实施柔性制造系统的必要性和可行性
目前我国的柔性制造系统在外企应用较广,这方面的应用技术人才大量缺乏,大部分高职校还停留在实验室阶段,技工学校、职业学校大多数还没有将此技术安排进实训课程中。在江苏、浙江等许多企业已经开始使用柔性制造系统,市场急需这样的应用型技术人才。
经过十多年的发展,数控加工技术已经有了长足的发展,但是随着人力资源成本的提高,特别是在提高产品质量方面,采用柔性制造系统,用机器人代替人工是今后企业发展的必然趋势。企业的技术永远走在时代的前沿,在不久的将来,企业需要越来越多这方面的操作技术人才。
柔性制造系统涉及的学科很广,学生在校有五年时间,可以进行系统深入的学习。为了满足专业现代化建设的需要,针对现代机械制造业集成化柔性化发展的需要,现将我们在这方面的思考与尝试总结出来,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、运算、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
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本文标题:在高职校教学实训环节中引入柔性制造系统
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