高等院校的工科專業均開設有工程訓練相關的實踐課程這些課程的教學形式往往較為單一;與此同時由于機床加工在此類課程中占有較大比重非機械類專業的學生在實習過程中普遍表現出的基礎薄弱入門慢潛在危險大的問題

從成本投入教學效果以及操作安全性的角度出發高等學校一般不配備大型沖壓設備但作為機床加工領域的重要分支如果對沖壓成型技術不加以介紹或者僅僅作為理論講解而沒有相關實踐又有悖于教學的目的和要求這就造成了一個很尷尬的局面一方面是教學的需要另一方面是出于經濟的考慮引進相關設備則投入和產出不成正比很有可能入不敷出就目前來看很多高校都沒有相關的設備這就會造成學生能力的短板

一些高校在機床教學過程中采用演示模型來輔助教學起到了一定的效果但市面上現有的沖床教學模型仿真度不高并且無法自動運行與真正的機床相差甚遠也無法體現現代制造技術的發展方向

南通大學工程訓練中心成立三年以來經過跨越式發展已經成為省級示范中心立項單位但是由于歷史的原因在所開設的課程中除傳統的車銑刨磨鑄鍛焊等金工實習環節中缺少沖壓加工的理論介紹及相關實踐

本裝置是采用機電一體化技術開發的符合工程訓練實際情況的機床教學仿真系統

本裝置是采用機電一體化技術開發的符合工程訓練實際情況的機床教學仿真系統可以幫助部分高校在缺少相關大型加工設備的情況下開展工程認知教學能夠讓學生在相對安全的環境下獲得近距離的切身感受在《工程認識實習指導書》中本教具作為傳統機加工的教學補充而在工程訓練教學模塊中本教具的沖壓機構作為鍛壓成形的先期介紹采用CDIO模塊化培養理念針對不同專業的學生選取其中的結構模塊進行重新設計調試配合自評互評等方式進行考核便于師生開展教學互動有效加深了學生對知識的理解

本教具去年經過了全校6所學院20個專業共計979人的實踐教學檢驗相關課程的學生評價同行評價學院評價的滿意度均超過90%其中學生滿意度調查達到97.84%

學生通過對該教學用具中某些部件的改造與創新

學生通過對該教學用具中某些部件的改造與創新在多項賽事中獲得佳績其中校級一等獎1項省級一等獎1項國家級二等獎1項經檢索并未發現相關的沖床教學儀器目前已獲得實用新型專利兩項外觀專利授權1項另有1項發明專利已經受理圍繞相關設計理念撰寫的1篇論文已投稿中文核心期刊本教具已接受我校工程訓練中心相關課程的實踐檢驗其中所涉及的沖床自動檢測單元已經與南通嘉和機電有限公司達成初步合作意向也為進一步的產學研合作提供了實踐平臺

該教學演示系統的總體結構包括沖壓機構送料機構清掃機構檢測與控制電路射頻通信電路以及上位機程序界面沖壓機構采用框架式結構設計其模擬的沖壓過程由曲柄滑塊機構實現送料機構含有螺紋結構適當調節螺紋的嚙合程度可以適應不同厚度的料帶送料采用摩擦傳動可以實現平穩送料同時有防出錯導輪和糾錯導輪以確保送料過程準確進行沖壓過程容易產生廢料殘留如果不及時清理可能會導致沖壓出錯也使沖壓過程存在一定的危險性安裝在上下模之間的清掃裝置可以模擬清掃模具內廢料的過程該部分采用絲桿螺母傳動以得到平穩的直線運動

在沖壓演示過程中紅外報警電路料帶跑偏檢測電路上死點檢測電路將監測信號實時傳遞至微控制器經算法處理后產生相應的機械動作;處理結果送入液晶顯示并由射頻電路無線發送無線集中器將射頻電路接收到的沖壓狀態信息通過串口傳送至PC機最終交由上位機程序處理上位機界面使用 labview8.5平臺設計主要完成對PC機的串口讀寫工作將無線中繼節點接受到的射頻信息通過串口讀取存入相應的緩沖區并在顯示窗口中輸出射頻通信功能便于教具的遠程監控也可進一步將顯示界面通過投影儀播放符合學生人數較多時的課堂教學需求

學生在相對安全的環境下通過高度仿真的機床教學訓練裝置獲得近距離的切身感受配合多種傳感器檢測技術可以為電子信息電氣自動化機械工程通信工程測控技術等專業的學生開展有針對性的模塊化教學在拓展其知識面的同時能夠使原先的課程內容更加貼近學生的實際專業培養機電一體化的復合型人才也為日后參加各類相關的競賽活動提供了研究平臺