高职院校机电一体化实训手册

高职院校机电一体化实训手册一、实训目标（一）知识目标1.理解机电一体化系统“机械-电气-控制”多学科融合原理，掌握数控车床、工业机器人工作站等典型机电设备的结构组成与工作逻辑。2.熟悉机电设备装配、调试、维护的行业标准与技术规范，建立“工程化”质量意识与系统思维。（二）技能目标1.独立完成机械部件装配（如传动机构、执行机构）、电气系统布线（如传感器、驱动器接线）、PLC程序设计与调试（如西门子S____、三菱FX系列）。2.具备机电一体化系统故障诊断与维护能力，能通过万用表、示波器等仪器定位故障点，制定维护方案。二、实训内容模块（一）机械装配实训1.典型机械机构装配传动机构：完成带传动、链传动、齿轮传动、丝杆传动的装配调试。需按图纸分析传动比、安装精度（如丝杆与螺母同轴度≤0.02mm），规范执行零件清洗、定位、紧固流程（如用扭矩扳手紧固M8螺栓，扭矩8-10N·m）。执行机构：完成气动/液压执行元件（气缸、液压缸）与机械臂的连接装配，验证运动精度（如机械臂重复定位精度≤0.1mm）。2.机电设备机械部件拆装以数控车床、工业机器人本体为例，拆解主轴箱、导轨、末端执行器等部件，记录结构特征（如导轨润滑方式、主轴传动结构）；再按“先拆后装、由内到外”原则复原，重点训练公差配合（如轴承与轴颈的过盈配合安装）与装配工艺（如密封件防漏处理）。（二）电气控制实训1.电气原理图设计与布线基于“物料分拣系统”等任务，设计包含传感器（光电、接近开关）、执行器（继电器、电磁阀）、PLC的电气原理图，标注线径、端子编号（符合GB/T4728电气图形符号标准）。实操布线：区分强电（动力回路）与弱电（信号回路），用线号管、绝缘端子规范接线；完成后用兆欧表检测绝缘电阻（≥5MΩ为合格）。2.传感器与驱动器调试传感器校准：如光电开关检测距离、接近开关动作频率，通过“遮挡-释放”测试验证信号输出（高/低电平切换）。驱动器参数设置：以伺服驱动器为例，设置脉冲模式、电子齿轮比，通过“点动”测试电机运行方向与速度匹配度。（三）PLC编程实训1.基础逻辑编程以“电机正反转控制”“交通灯模拟”为例，用梯形图（LAD）或指令表（STL）完成逻辑设计，重点训练“自锁”“互锁”电路的编程思路。2.工业级项目开发围绕“自动化生产线”“柔性制造单元”等场景，完成顺序控制（如物料搬运“取-放”流程）、中断处理（如急停信号优先级响应）、通信编程（如PLC与触摸屏Modbus通信）；最终通过仿真软件（如TIAPortal、GXWorks3）验证程序逻辑。（四）系统调试与维护实训1.机电系统联调整合机械、电气、控制模块，模拟“工件上料→加工→分拣”全流程；通过示波器检测PLC输出脉冲、转速表验证电机速度（如1200r/min），优化系统响应时间（如≤200ms）。2.故障诊断与维护故障模拟：人为设置“传感器断线”“驱动器过载”“机械卡滞”等故障，训练“先电气后机械、先软件后硬件”的排查逻辑（如用万用表检测PLC输入点电压，判断传感器是否失效）。维护方案：针对设备磨损（如导轨精度下降）、电气老化（如接触器触点烧蚀），制定“日常点检表”“预防性维护计划”，记录维护周期与备件型号。三、实训设备与工具（一）主要设备机械类：数控车床（含主轴、刀架）、工业机器人实训台（如ABBIRB120）、气动/液压实验台。电气类：PLC实验台（含西门子S7-1200、三菱FX5U）、伺服/步进驱动系统、传感器综合实验箱。检测类：数字万用表、示波器、兆欧表、转速表。（二）常用工具机械工具：内/外六角扳手、扭矩扳手（预设扭矩值）、百分表（检测平面度/垂直度）。电气工具：剥线钳、压线钳、绝缘胶带、UK系列端子排。四、实训操作流程（一）机械装配实训流程1.图纸分析：识别装配基准（如“以导轨面为基准安装丝杆”），标注关键尺寸公差（如±0.02mm）。2.零件准备：清洗零件（如用煤油去除防锈油），检查表面粗糙度（Ra≤1.6μm为合格）。3.装配实施：按“从下到上、从静到动”顺序装配，用定位销保证同轴度，用扭矩扳手紧固螺栓（如M8螺栓扭矩8-10N·m）。4.调试验证：手动盘动传动部件（无卡滞）；通电测试执行机构，运动精度符合图纸要求。（二）电气控制实训流程1.原理图设计：用EPLAN软件绘制原理图，明确“输入-输出”点定义（如I0.0为光电开关信号，Q0.1为电磁阀输出）。2.元件选型：根据负载功率选择导线（如220V/5A负载选1.5mm²铜线）、熔断器（额定电流为负载电流的1.5倍）。3.布线与标记：强电回路穿波纹管，弱电回路用屏蔽线；线号管标注“元件代号+端子号”（如KM1-1）。4.通电测试：先“点动”测试（如按下启动按钮，电机短时运行），再全流程验证；用万用表检测电压/电流是否正常。（三）PLC编程实训流程1.任务分析：拆解工艺要求（如“分拣3种物料，对应3个料槽”），绘制时序图（如传感器触发→气缸动作的时间逻辑）。2.程序设计：在编程软件中搭建“输入处理→逻辑运算→输出控制”框架，插入“定时器”“计数器”等指令优化流程。3.仿真验证：在仿真软件中模拟输入信号（如强制I0.0为ON），观察输出状态（如Q0.0是否点亮），修正逻辑错误。（四）系统调试与维护实训流程1.系统联调：按“机械无干涉→电气无短路→控制无逻辑错误”顺序，逐步上电；用示波器检测PLC输出脉冲频率（如100Hz），用转速表验证电机速度（如1200r/min）。2.故障检测：采用“替换法”（如更换疑似故障的传感器）、“测量法”（如检测驱动器输入电压）定位故障，记录故障代码（如伺服驱动器AL01表示过流）。3.维护实施：更换磨损部件（如导轨滑块），清洁电气柜（用压缩空气吹扫灰尘），更新设备台账（记录维护日期、备件型号）。五、实训安全规范（一）电气安全规范通电前必须断电验电（用试电笔检测相线，万用表测电压），严禁带电插拔PLC、驱动器等模块。高压回路（如380V动力线）需套绝缘套管，维修时挂“禁止合闸”警示牌。（二）机械安全规范装配时佩戴护目镜（防止铁屑飞溅）、手套（防锐边划伤），调试时锁死移动部件（如机床导轨）。气动/液压系统泄压后再拆解（如气缸活塞杆完全缩回，压力表归零）。（三）通用操作规范工具使用后归位，工位保持整洁（如及时清理油渍、铁屑），严禁在设备上堆放杂物。实训结束后，关闭总电源、气源，填写《实训设备运行记录表》（记录故障、耗材使用情况）。六、实训考核评价（一）过程性考核（占比60%）操作规范：布线是否整齐、工具使用是否正确、安全防护是否到位（如未断电操作扣10分/次）。团队协作：任务分工合理性、沟通效率（如因分工混乱导致进度滞后扣5-10分）。问题解决：故障排查思路是否清晰、调试方法是否有效（如盲目更换元件扣5分/次）。（二）成果性考核（占比40%）任务完成度：系统是否实现预设功能（如物料分拣准确率≥95%为合格）、运行稳定性（如连续运行30分钟无故障）。实训报告：包含原理图、程序清单、