机电设备安装与维修综合实训平台,机电设备装调实验装置

发布时间：2024-04-19 16:32浏览次数：times

一、产品概述
本实验台依据加工制造类中等职业学校相关专业教学标准，紧密结合行业和企业需求，操作技能对接国家职业标准，贴合企业实际岗位能力要求；平台把机械装配和电气控制系统有效融合，满足中等职业学校加工制造类相关专业所规定的教学内容中涉及到现代机械制造技术、机械制图、机械基础、机械设计基础、电工电子技术、自动检测技术、plc与变频器应用技术、机电设备控制技术、自动控制系统技术、设备电气控制与维修技术、传感器技术、低压电气控制技术、机电设备运行与控制技术等方面的知识和技能要求；通过训练可提高学生在机械制造企业及相关行业一线工艺装配与实施、机电设备的安装与调试、机械加工质量分析与控制、自动控制系统和生产过程领域的技术和管理工作，生产企业计算机控制系统及设备的运行、通用机电设备维护与管理工作，机电设备的技术销售与制造等岗位的就业能力。
二、技术性能
1.输入电源：三相四线（或三相五线）～380V±10% 50Hz
2.工作环境：温度-10℃～+40℃ 相对湿度≤85%（25℃）海拔＜4000m
3.装置容量：＜2.0kVA
4.外形尺寸：1400mm×700mm×1415mm（综合实训装置）
800mm×600mm×1750mm（电气控制柜）
400mm×700mm×1500mm（操作台）
560mm×600mm×1020mm（电脑桌）
5.安全保护：具有电流型漏电保护，安全符合国家标准。
三、系统组成与功能
本装置主要功能是根据要求完成对被加工物料的自动上下料及多模具精确冷冲压过程；首先通过电气控制柜中的触摸屏、PLC、传感器等控制两伺服电机的旋转来控制二维送料部件（十字滑台）运动，二维送料部件（十字滑台）与自动上下料机构（仓库）配合实现被加工物料（铝板）的自动上料、自动送料、自动定位和自动下料功能；其次根据加工要求通过步进电机的转动完成转塔部件中多形状冲压模具的更换动作，并通过气动定位系统对转塔进行精确定位；利用冲压系统以及冷冲压模具的联合动作对物料进行精密冲压。
本实训装置主要由综合实训装置、电气控制柜（包括电源控制模块、可编程控制器模块、变频器模块、触摸屏模块、步进电机驱动模块、伺服电机驱动模块、电气扩展模块等）、动力源（包括交流减速电机、步进电机、交流伺服电机等）、机械传动机构、二维送料部件（十字滑台）、自动上下料机构（仓库）、转塔部件、模具、自动冲压机构、操作台、装配及检测工具、3D仿真教学软件、型材电脑桌等组成。
1.综合实训装置：采用铁质双层亚光密纹喷塑结构，包括控制区域和机械装调区域两部分。控制区域主要由控制面板、电源转换接口、控制按钮等组成；机械装调区域采用铸件操作台面，学生可在上面安装和调整各种机械机构。
2.电气控制柜：采用铁质双层亚光密纹喷塑结构，结构坚固。前门采用透明设计，可观察到内部元件。结构共分为三层，*上层为电网电压指示、各部件二位旋钮开关及运行指示；第二层为昆仑同态触摸屏单元以及电源输出单元；*下层为网孔实训区域，包括PLC控制器、电气扩展单元、伺服电机控制器、步进电机控制器、变频器、执行部件接线端子等。
3.机械传动机构：由多种机械传动机构组成，可完成链传动、带传动、丝杆传动等机械典型传动机构的装配工艺及精度检测实训。
4.二维送料部件（十字滑台）：由底板、中滑板、滚珠丝杠副、直线导轨副、气动夹手、气动推料装置等组成，可完成滚珠丝杠副、直线导轨副、气动夹手等的装配工艺及精度检测实训。
5.多功能模架部件：带动模具旋转，实现模具更换，主要由上、下模盘两部分组成，可完成上模盘、下模盘及上下模盘之间的装配工艺及精度检测实训。
6.模具：采用真实数控模具，实现对工件的冲压，含方孔模、圆孔模、腰孔模3种模具，另包括模具校棒1套。
7.自动冲压机构：通过气液增压缸动作完成对模具的冲压过程。
8.操作台：(1)铁质双层亚光密纹喷塑结构, 复合桌面, 基板采用高纤维，桌体结构采用≥2毫米钢板，承重≥1T。
(2)台面由50mm高分子复合材料贴面，四周使用高强度塑胶包边。
（3）操作台设有两个抽屉，采用中控一体锁。
9.图纸悬挂架：悬挂架固定在操作台上，外形参考尺寸为1400mm×150mm×980mm，采用框架式结构，上方设有LED节电灯管照明装置，背网采用上方孔下百叶孔设计，可悬挂多种料盒、挂钩、托盘等。
10.装配及检测工具：配置常用的装配工具和检测工具，通过工量具的使用，掌握工量具操作规范。
11.虚拟仿真教学系统
机械实训安全教育虚拟仿真软件：本软件基于unity3d开发，软件采用三维漫游的形式，可通过键盘控制移动，鼠标控制镜头方向，设有机械安全距离实验，机械安全保护装置实验、机械安全防护设计基础考核，实验进行时，三维漫游画面采用箭头与脚印图案提示移动至实验位置，机械对象周围圆圈显示了工作半径，实验过程伴有三维机器人的对话框提醒。
A、机械安全距离实验内容包括防止上下肢触及危险区的安全距离实验（内分2种围栏高度与开口大小），选择进入后，镜头前弹出GB23821-2009《机械安全防止上下肢触及危险区的安全距离》要求，错误示范：实验过程为人体进入机械对象工作半径受到伤害后，血色画面与语音提醒收到机械伤害，并回至原位并进行下一实验，*终一步为正确做法。
B、机械安全保护装置实验分为安全联锁开关、安全光幕、安全垫、安全激光扫描仪等保护装置实验，可选类别（安全输入、安全控制、安全输出、其他）、生产厂家、产品列表（安全联锁开关、安全光幕、安全垫、安全激光扫描仪、安全控制器、安全继电器、安全护栏）。安装位置有蓝色闪烁框架提醒，实验流程：选择安全护栏并安装、选择安全连锁开关（或选择安全光幕、安全垫、安全激光扫描仪）并安装、选择安全控制器并安装至电气控制箱、选择安全继电器并安装至电气控制箱、点击电气控制箱上的启动按钮。若进入危险区域时，系统将提示报警音，且机械对象停止工作，选择电气控制箱上的复位按钮可停止。
C、机械安全防护设计基础考核要求完成机械安全系统的安装，正确安装安全护栏、安全联锁开关、安全光幕、安全垫、安全激光扫描仪、安全控制器、安全继电器、24V电源、信号灯及急停按钮，考核分为十个考核点，部分考核点有3个选项，由学生自由选择，*终10项考核点选好后，提交确认，系统自动得出总分数以及各考核点的得分情况。
D、软件须为整体同一平台，不得以单独的资源展现。
E、同时为客户提供本软件的VR安装包方便用户拓展为VR实验，VR设备及软件安装调试不需提供。
机械装配与钳工装配虚拟仿真软件：本软件基于unity3d开发，可选6级画质，设有减速器、轴系结构的设计与虚拟拆装、常见机械机构设计与仿真，机构资源库，典型机械机构（汽油机发动机的虚拟拆装），软件为一个整体软件，不能为一个个单独的资源。
A.减速器设计与虚拟拆装界面可选涡轮蜗杆圆锥齿轮减速器、二级展开式圆柱齿轮减速器、圆锥圆柱齿轮减速器、同轴式圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器、一级圆柱齿轮减速器。
涡轮蜗杆圆锥齿轮减速器：进入软件后自动播放装配内容，视频中各步骤均有文字说明
二级展开式圆柱齿轮减速器：进入软件后采用视频的形式播放内容，视频内容应包含：零件名称（扫描二维码可看零部件名称）、拆装演示（包含拆卸、装配）、虚拟拆装（包含整体、低速轴、中速轴、高速轴、箱盖、箱座）
圆锥圆柱齿轮减速器、同轴式圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器、一级圆柱齿轮减速器：点击进入后自动跳转到edrawings界面，模型均为三维模型，通过点击零部件显示零部件名称，可360°全方位旋转、放大、缩小、平移，同时可通过移动零部件功能，将整个减速器进行拆卸组装，同时可以选择主页按钮回到减速器*初始的状态。圆锥齿轮减速器、一级圆柱齿轮减速器增加了插入横断面功能，可自由拖动横断面观察减速器内部结构。
B.轴系结构的设计及虚拟拆装界面可选零件认知、拆装演示、实战操作。
1、零件认知：内设斜齿轮、无孔端盖、联轴器、联轴器键、轴、齿轮键、带孔端盖、轴套、深沟球轴承的三维模型与零件名称，任意零件均可进行360°旋转
2、拆装演示：内置2个案例，将鼠标移动到某一零件位置时（底座与轴承座除外），该零件自动放大，并显示零件名称，设有拆卸与装配按钮，功能由软件自动完成轴系结构拆卸与装配。三维场景均可进行360°全方位旋转、放大、缩小、平移。
3、实战操作：三维零件整齐摆放于桌面，由学生手动选择对应的零件并移动至轴系结构上，摆放顺序正确且位置正确时零件才能安装上去，设有重新开始按钮，方便学生重新进行虚拟实验。将鼠标移动到某一零件位置时（底座与轴承座除外），该零件自动放大，并显示零件名称。
C、常见机械机构设计与仿真可选铰链四杆机构设计与分析、III型曲柄摇杆机构设计与分析、偏置曲柄滑块机构设计与分析、曲柄摆动导杆机构设计与分析、铰链四杆机构轨迹综合、偏心直动滚子推杆凸轮、对心直动平底推杆凸轮。
1、各个机构应当能输入相对应的参数，由软件自动计算参数，并可进行运动仿真和自动绘制曲线图。
D、机构资源库可选平面连杆机构11种、凸轮机构5种、齿轮机构6种、传动机构8种、加紧机构11种、轮系机构6种、其他机构（机械设备模拟）8种
E、汽油机发动机的虚拟拆装可选曲轴箱装拆演示、曲轴箱虚拟装配、配气系装拆演示、配气系虚拟装配
1、曲轴箱装拆演示与配气系装拆演示均设有拆卸按钮、装配按钮、重新开始、分解观察按钮，将鼠标移动到某一零件位置时，该零件自动放大，并显示零件名称，功能由软件自动完成轴系结构拆卸与装配。使用分解观察按钮时，曲轴箱或配气系三维模型自动展示爆炸图，可进行360°全方位旋转、放大、缩小、平移
2、曲轴箱虚拟装配与配气系虚拟装配的三维零件均整齐摆放于桌面，均由学生手动选择对应的零件并移动至机构上，当摆放顺序正确且位置正确时零件才能安装上去，设有重新开始按钮，方便学生重新进行虚拟实验。将鼠标移动到某些零件位置时，自动显示零件名称。
8、单片机、plc可编程设计与控制虚拟仿真软件
本软件基于unity3d开发，内置任务书与实验提示，采用三维漫游的形式，可通过键盘控制移动，鼠标控制镜头方向，鼠标滚轮控制画面远近，可360度旋转，三维墙体上画有电气图。
1.设备元件组装：根据高亮提示，找到元件控制架，可从元件库中按电气元件布局图拖拽元件安置到元件控制架上，元件库设有控制面板、开关电源、微型继电器、PLC、变频器、步进电机、交流电机、伺服电机、伺服驱动器、步进驱动器、接口板、操作面板、断路器、伺服电机接口、数显电压表，选择错误时有提示。
2.技术指标测量：选择万用表检查伺服电机连接线、带BOP面板的伺服驱动器，左右按钮调至欧姆档，拖拽黑红表笔分别插入R、S、T、U、V、W、接地相测试阻值，根据高亮提示，在场景中找到电源开关，拖拽电笔或万用表进行测量电源是否打开。
3）电器元件连接：根据电气接线图，连接好电源线、控制线，高亮提示接口，将驱动器、接口板、动力线、伺服电机、编码器、PLC、继电器按顺序连接好，打开总电源开关、伺服电源开关、故障电路开关后，提示故障代码，从三项中多选故障原因。
4）参数调整测试：电源合闸进行调速，按任务书要求设置驱动器参数，进行点动控制/模拟量调速/多段调速控制，观察三维伺服电机运动控制。选择6条PLC程序选择任意一种然后进行伺服驱动器模拟量调速，PLC参数可调，设置好驱动器参数，进入三维伺服电机运动控制界面及电气显示界面，操作面板设有伺服启动、低速、中速、高速、伺服停止、扭矩限制、异常重置、正转/反转选择、0-10滑动控制（电气面板实时显示数值）。
5）巡视伺服系统口罩机三维虚拟仿真机，观察其结构，可注入故障点，多选故障原因，进行故障定位，将故障原因与对应的检测及定位方法连线，选择正确后进行故障排除，将故障原因与对应的解决方法连线。
6）控制工艺方案，可选点动控制/模拟量调速/多段调速控制的单机模式及联机模式，调出控制面板，显示3条生产线运行，进行实时控制，可选点动、低中高速、启动、停止控制，速度可调，根据控制方案，系统自动得出生产线运行性能优劣，并提交交底记录。
四、基本配置清单

序号	名称		规格	数量	单位	备注
1	综合实训装置		铁质双层亚光密纹喷塑结构，40mm厚铸件平板台面，桌子下方设有储存柜，柜子上方设有2个抽屉	1	台
2	电气控制柜	电源控制模块	由三相电源总开关（带漏电和短路保护）、三相熔断器、交流接触器、中间继电器、开关电源、钥匙开关、急停按钮、停止启动按钮（红、绿）、系统控制旋钮开关及指示灯等组成，可提供系统电源（交流380V，交流220V,直流24V），可扩展电源（交流220V一组，直流24V三组）	1	套
3		可编程控制器模块	采用三菱第三代3U系列主机，FX3U-48MT， 24点输入/24晶体管输出，外加数字量扩展模块FX2N16EX，16路输入	1	套
4		触摸屏模块	北京昆仑通态触摸屏，10.2英寸液晶显示，供电电源DC24V，带网络接口、USB接口、串口等	1	套
5		电机及电机驱动模块	伺服电机驱动器采用东元JSDEP-15A，具备转矩、速度、位置、点对点定位及混合模式切换功能，220V级，伺服电机采用东元400W TSB07301C-2NT3-1，配有2500ppr编码器；步进电机驱动器采用雷赛M系列，两相，电流：1.0-4.2；电压：DC（18-48）；细分：2-128；适用57、86电机，步进电机采用57H500Q30，减速比1:30；变频器采用三菱D700系列0.4KW变频器，三相AC380V，内置滤波器，V/F开环控制，调节方式PAM控制，交流减速电机采用厦门精研400W 80YS25GY22电机，并配有80GK60H减速机	1	套
6		电器扩展模块	DC24V红色、绿色指示灯、蜂鸣器各1只，二位旋钮开关1只，按钮（不带灯）2只	1	套
7		传感器部分	主要由接近开关（LE4-1K、GKB-M0524NA）、红外线光电开关（SA005-1K）、气液增压缸磁性开关、紧凑型气缸磁性开关、固定气缸磁性开关、笔形气缸磁性开关等组成
8	机械设备部件	传动机构	主要包含同步带传动（同步轮为XL050BF系列，同步带为XL050系列）、链传动（08B单排链条）等典型传动机构	1	套
9		二维送料部件（十字滑台）	主要由滚珠丝杠螺母副（长度分别为508mm、605mm；公称直径20mm；导程5mm；右旋）、直线导轨和滑块（长度分470mm、宽度15mm、长度分550mm、宽度23mm两种）、工作台面（底板、中滑板、上滑座）、轴承（角接触轴承7202AC、深沟球轴承6202-2RZ）、轴承座（为保证丝杆高度可调故轴承座中心高度为两种）、端盖、等高块、垫块、导轨压紧块、导轨定位块等组成；为保证设备的稳定性，工作台面及轴承座全部采用精密数控铣床铣削加工而成。	1	套
10		多功能模架部件	主要由上下模盘定位销、下模盘下料孔、（08B）、链条（08B单排链条）、上模盘、下模盘、传动轴、弹性联轴器、圆锥滚子轴承（32004、32907、32909）、支座、端盖等组成	1	套
11		模具	主要由上模总成、上模导套、下模定位块（2块）、下模、模具校棒等组成	3	套
12		自动冲压机构	主要由自动冲床床身、气液增压缸（APTC-50-20-1T-F加磁石）等组成，为保证设备的稳定性打刀缸床身采用精密数控铣削加工而成。	1	套
13		气动模块	主要由电控阀底板、电控阀（4V11006B 5个）、气动三联件、手滑阀、多位置固定气缸、紧凑型气缸、笔形气缸、气液增压缸、三通、四通、PU气管、快换接头、气泵（ESW-24）等组成	1	套
14	工具	电工工具套件	含数字式万用表、剥线钳、尖嘴钳、斜口钳、螺丝刀（一字口、十字口，大中小）、六方扳手（15-1）、镊子、剪刀、电烙铁（数字）、烙铁架、焊锡丝、松香、绝缘橡胶垫、台灯。	1	套
15		紫铜棒	一头φ18、一头φ14和φ30各1根	2	根
16		拉马	150	1	件
17		一字螺丝刀	10〞通芯一字螺丝刀	1	把
18		橡皮锤、榔头	圆头铁锤（1.5磅）、钳工锤（500g）、橡皮锤各1把	1	套
19		扳手组件	9件套内六角扳手；150mm、250mm活动扳手各1把；开口14-17和开口7呆扳手1套；开口17-19棘轮梅花扳手1把；M14、M18、M22圆螺母扳手1套	1	套
20		截链器	420～530	1	把
21		轴承装配套筒		2	个
22		锉刀	什锦锉、中扁锉	1	套
23		活动手柄	螺纹为M8	1	套
24	量具	划线平板	300mm×300mm	1	块
25		游标卡尺	测量范围：0～300mm，分度值：0.02mm	1	把
26		深度游标卡尺	测量范围：0～200mm，分度值：0.02mm	1	把
27		直角尺	200×130×12.5mm	3	把
28		调试芯棒	长为70mm，直径为35mm	2	把
29		杠杆式百分表	0～0.8mm，分度值：0.01mm；含转接头、磁性表座	1	个
30		百分表	0～10mm；含转接头、磁性表座	1	个
31		千分尺	0～25mm	1	把
32		钢直尺	500mm	1	把
33		塞尺	测量范围：0.02～1.00mm	1	把
34	操作台		台面由50mm高分子复合材料贴面，耐酸、酸碱，耐磨、耐油、基板采用高纤维，抗冲击力好，四周使用高强度塑胶包边不易受撞击损坏。操作台设有两个抽屉，采用中控一体锁，可放置零部件、配件等。	1	台
35	悬挂架		纸悬挂架固定在操作台上，采用框架式结构，上方设有LED节电灯管照明装置，背网采用上方孔下百叶孔设计，可悬挂多种料盒、挂钩。	1	台
36	配件		挂钩、零件盒、编程电缆、产品配套光盘（软件、使用手册、程序等）	1	套
37	型材电脑桌		用于放置计算机，下方装有四个带刹车的万向轮，尺寸：560mm×600mm×1020mm	1	台
38	计算机		主流品牌	1	台	用户自备

五、实训项目
项目一、机械识图与装配工艺的编写
根据部装图和总装图，读懂机械设备的工作原理、装配关系和技术要求等内容，并编写装配工艺。
项目二、自动上下料机构（仓库）的装配与调整
根据部装图、总装图及机械设备的功能要求，按照正确的装配工艺要求，完成导轨、链传动、同步带传动等的装配与调整，并调整传感器位置，保证与二维送料部件的配合。
项目三、二维送料部件（十字滑台）的装配与调整
根据部装图、总装图及机械设备的功能要求，按照正确的装配工艺要求，完成直线导轨副、滚珠丝杆副、轴承、轴承座、气动定位夹手等的装配与调整，并完成二维送料部件（十字滑台）的整体控制流程调试。
项目四、转塔冲压机构的装配与调整
根据部装图、总装图及机械设备的功能要求，按照正确的装配工艺要求，完成上、下模盘的装配与调整，并调整上、下模盘的同轴度。
项目五、模具的装配与调整
根据部装图、总装图及机械设备的功能要求，按照正确的装配工艺要求，完成冲压模具上、下模同轴度的装配与调整。
项目六、典型传动机构的装配与调整
根据部装图、总装图及机械设备的功能要求，按照正确的装配工艺要求，完成链传动、带传动等典型传动机构的装配与调整。
项目七、电气安装与电路连接
根据电气图纸和功能要求，完成机械设备电气控制系统的器件安装和电路连接。
项目八、步进电机参数调整及控制
结合步进电机使用手册，完成步进电机步距角及电流参数设置，并编写PLC控制程序。
项目九、伺服电机参数调整及控制
结合伺服电机使用手册，完成伺服电机各主要参数设置，并编写PLC程序对伺服电机进行精密控制。
项目十、变频器参数调整及控制
结合变频器使用手册，完成变频器各主要参数设置，并编写PLC程序对交流电机进行多段调速控制。
项目十一、PLC及触摸屏的软件设计
根据机械设备的功能要求，进行PLC、触摸屏程序的编写与调试，完成各模块的自动控制。
项目十二、机械设备的调试、运行及试加工
调试运行机械设备，达到规定的工作要求和技术要求，并进行机械设备的试加工。

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