装配训练（共3篇）
装配训练 篇1
0 引言
推进剂加注设备是火箭发射系统的重要组成部分,操作、维修人员的业务水平对火箭发射活动具有重要影响。操作失误和维修不当轻则造成设备故障,延误发射,重则引起推进剂泄漏事故,造成人员和装备损失。利用虚拟现实技术进行加注设备装配操作训练,有助于操作和维修人员熟练地掌握加注设备的操作和维修技能,避免利用实际加注设备进行训练的种种限制。本文研究加注设备虚拟装配仿真训练系统的开发过程。
1 系统功能和技术框架
加注设备虚拟装配仿真训练系统具备以下三项主要功能:
1) 加注设备基础知识学习功能。
以帮助文档和虚拟场景相结合的形式讲解加注设备的功用、结构、原理、操作使用和维护修理等知识。设备知识包括系统级和部件级两个层级。系统级知识的学习在完整的加注设备虚拟场景中进行,用户进入场景“实地”观察系统构成、设备功用与布置、管路走向等,并可通过弹出菜单项选择进入相关帮助文档,学习系统工作流程、操作使用方法和维护修理知识。在系统级虚拟场景中可点选重要设备进入部件级学习,部件级学习在单个设备虚拟场景中进行,可观察各设备的三维实体结构和装配关系,也可选择进入相应帮助文档,学习设备的工作原理和使用维护方法。操作、维修人员通过这些知识的学习,获得加注设备工作原理和操作维护的基本知识。
2) 加注设备装配模拟训练功能。
以动画演示和虚拟交互操作相结合的形式练习加注设备的拆卸和装配工艺过程。在系统级虚拟场景中,可以选择观摩零部件更换和维护保养演示,这种演示为顺序动画形式,用户不能干预或参与装配;也可选择交互拆装操作,用户可通过鼠标、键盘对设备进行选择、旋转、拖动和释放,进行零部件更换和维护保养的操作训练,此时用户完全自主拆装。用户还可点选重要设备进入单个设备的拆装训练环境,同样可选择观摩单个设备的拆装演示或自主进行设备的交互拆装训练,此时可将设备完全拆卸成零部件。通过交互拆卸和装配训练,用户可熟悉设备拆装的工艺流程。
3) 加注设备装配工艺规划。
以装配工艺规划算法[1]为基础,提供拆装序列规划、路径规划和特定故障拆装训练平台。针对加注设备的特定故障,用户可通过此平台拟定维修方案并进行维修训练。当某设备发生故障后,维修人员初步确定拆卸的方案(通常只需拆卸少量零部件),再利用此平台规划拆卸序列和路径,得出最优的拆卸工艺方案。再以此拆卸工艺方案为基础,生成操作、维修综合实验环境,人员通过此环境,针对具体的故障和维修方案,采用最优的装配工艺进行拆装训练,有针对性地获得特定故障的维修技能,提高维修的工作效率。
图1所示是推进剂加注设备虚拟装配仿真训练系统的技术框架,分为界面层、应用层和支撑层三部分。界面层是对仿真应用的集成和调度,实现用户功能,并为用户提供友好的操作界面。应用层是面向特定需求的仿真实现,通过设备知识的搜索和综合、装配过程仿真和装配工艺规划三部分实现加注设备知识学习、拆装过程演示和交互操作、拆装工艺方案规划和训练环境生成等核心功能。支撑层包括仿真应用所需的三维模型和数据库、系统开发和运行所需的支撑软件等。
2 建立三维实体模型
为实现装配仿真训练系统,首先要建立加注设备的几何模型,模型必须真实地表达设备的结构,即模型尺寸要准确,配合间隙要精确,装配关系要与实际相符,而且外观必须逼真。本文选用Autodesk Inventor建立加注设备的几何模型,它基于特征进行参数化的实体造型,建立的模型既有直观的外形,又有精确的尺寸配合。
加注设备包括各种管道、阀门、泵、推进剂贮罐和操纵台等,使用Inventor建模[2],首先根据零件的尺寸参数,画出零件的特征草图,然后使用特征操作,如拉伸、旋转、扫掠、阵列等构建出零件的几何特征。当建好设备的所有零件几何模型以后,通过各种约束,如配合约束、角度约束、相切约束等约束零件间的相互位置关系,组成设备的整体模型。如图2所示是的安全阀的几何建模过程。
建立好各种分离设备的几何模型后,根据加注设备真实连接关系组合成系统模型,利用Multigen Creator[3]进行渲染,构建加注系统各工作区域场景,如图3所示为泵房和罐室场景。
3 加注设备的装配仿真
装配仿真是加注设备虚拟装配训练的核心功能,本文采用VP[4]进行仿真开发,在VP中通过对场景(scene)、观察者(observer)、观察通道(channel)、环境变量(environment)、运动方式(motion)等参数进行设置,构建推进剂加注设备装配仿真的虚拟环境。利用VP所提供的功能模块和程序开发接口,实现加注设备的装配过程演示和交互装配操作。
给模型设定一系列的路径控制点,通过路径控制点控制模型在通过此路径控制点时的位置、姿态,然后利用导航器Navigatror连接路线中的各个散布控制点,形成一条完整的运动路径,模型可以自动地按照指定的运动路径在场景中运动。通过对PathNavigator中的setStartDelayTime,setKinematicstate等参数的设定,确定零件拆卸的先后顺序和拆卸动作的快慢。对点的位置或拆卸时间等参数进行修改,可以改变拆卸过程演示方案。图4(a)所示是电磁阀的拆卸演示过程。
通过鼠标的拖动改变零件在场景中的位置,来实现装配的交互操作。首先获取鼠标在计算机屏幕上的位置坐标(x,y)和零件的三维空间位置坐标(x',y',z'),并通过设置观察者坐标和姿态,获得装配场景的正视图,用鼠标的(x,y)坐标来改变零件的(x',y')坐标值,然后切换到装配场景的侧视图,固定零件的x',y'的值,利用鼠标的x坐标信息来改变零件的z'坐标值,实现零件的拖动。如图4(b)所示是球阀的虚拟交互装配的过程。
4 装配工艺规划
装配工艺规划针对特定的加注设备出现的特定故障,分析修理过程中的拆卸和装配方案,并通过对不同装配方案的比较,得出最优的装配方案,为维修工作提供指导。装配工艺规划分为装配序列规划和装配路径规划。
4.1 装配序列规划
装配序列规划[6]即产生一个装配顺序,在经济最优化的前提下,把分离的零件装配在一起,形成目标产品。
本文采用的装配序列规划原理为:采用联结图法建立加注设备的装配模型,表达零件的装配信息。采用子装配体的概念对装配模型进行简化。然后利用零件间的优先约束关系分析拆卸模型,建立设备的优先关系矩阵。通过对设备装配模型和优先约束关系矩阵的分析,生成设备可行的拆卸序列。采用遗传算法对设备的拆卸序列进行优化,优选出最佳的装配序列。
对图5所示的闸阀进行装配序列规划,得到一组最佳拆卸序列为:1,6,2,3,7,9,10,8,4,5,11。
4.2 装配路径规划
装配路径规划[5]就是寻求一条装配零件从装配起点到装配目标点的空间运动无碰路径。本文采用粒子群优化算法进行装配路径规划。图6是在有三个障碍物的空间中,采用粒子群优化算法从起点S到终点T寻找的一条最短无碰路径,路径长度为205.945。
5 系统开发
本文利用VC++2003.net编程实现仿真训练系统界面程序[6],通过进程调用的方式对各功能模块进行调度和集成,形成加注设备虚拟装配仿真训练系统。图7(a)所示是设备知识学习界面,图7(b)所示是设备拆装演示界面。
6 结论
本文设计了推进剂加注设备虚拟装配仿真训练系统的功能和技术框架,建立了设备的几何建模,开发了加注设备的装配演示、交互操作仿真以及工艺规划模块,并对系统进行了集成。开发的虚拟装配仿真训练系统对加注设备操作和维修人员的业务学习和技能训练有重要帮助。
摘要：设计了火箭推进剂加注设备虚拟装配仿真训练系统的功能和技术框架,建立了加注设备的三维实体模型,开发了加注设备的拆装演示、交互装配操作和装配工艺规划模块,并编制了功能模块调度与管理界面程序。设计的系统对加注设备操作和维修人员的业务学习和技能训练有重要帮助。
关键词：加注设备,虚拟装配,训练系统,设计
参考文献
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[6]戴国洪.数字化预装配建模与序列规划技术的研究[D].南京:南京理工大学,2007.
装配训练 篇2
关键词：装配技术,改革模式,实践课程
装配技术工程训练是一门覆盖面很广的实践性课程,是绝大多数理工科学生的必修课程,也是管理类、语言类、工艺美术类学生的选修课程。为了更好地提高学生的社会实践能力以及对机械制造业的深刻理解,我校工程训练中心自2003年成立以来,积极探索发展工程训练课程。其中在装配技术课目中,学校打破以往常规传统教学模式。通过引进各种创新赛事,将学生在日常课程所学的知识用比赛的方式进行实战演练。自2011年,参加了全国“无碳小车”创新大赛、中南六省机械创新大赛以及全国机械创新设计大赛等诸多赛事。通过这些赛事,从而加深学生对机械制造的认识,熟练掌握零件的加工方法以及装配技术。更好地为培养创新型工程技术人员做了实践性积累。
1改革思路的探究
随着高等院校工程训练条件的不断改善以及实践教学改革的不断深入,装配技术内容也不再只局限于机械装配技术的工艺了。在当前机电一体化的大背景下,如何能让学生在走出校园后更好地融入社会,更快适应社会的发展趋势,使学生尽快将自己的身份转换成工程技术人员。这些要求就成了我们探索对装配技术工程训练改革的重心。为了高效、全面深化改革,我校工程训练中心按照以教学管理模式与生产管理模式相结合的方式,课堂中按照生产要求规范学生。学生在课堂里深深感受到生产制造的规范系统化,大大提高了学生的岗位责任意识以及生产职业能力。
与生产需求相结合,以及专业课程要求。我校装配技术工程训练教学的改革探究以建立学生生产安全管理、规范高效、高质量的意识为目的。积极培养具备良好生产安全管理、规范化责任能力以及高质量要求并符合社会需求的优秀工程技术人员。
2教学改革方式与内容
2.1建立安全意识
在正常生产当中,安全始终摆在第一位。安全是人身与财产免受危害的重要保证。没有良好的安全意识,一切生产制造都是以牺牲人的生命或财产为代价的。因此,安全生产是社会生产制造的头等大事。在生产车间以及建设场所,安全规范守则以及安全警示应张贴在最醒目的地方,是告诫我们生产加工人员安全的重要性。在我们的课堂里,安全教育就成了我们改革的首要内容。我们要为学生建立起安全意识,让安全成为学生学习的规范守则以及行为习惯。让学生都明白一切以安全为首位。尽最大可能降低学生在生产中的事故概率。
本校工程训练中心在安全教育方面进行了系统化全面性的规范,力求让学生保障自己在训练中安全的情况下明白安全的重要性。通过以下几个方面,让学生深刻理解安全规范。
(1)从学生的着装抓起。学生从进入中心开始,严格按照生产模式,一律要求着统一迷彩服饰。因为我校工程训练中心属于国家级示范中心。不但承接本校的工程训练任务,而且还承担着中山大学、华南师范大学、仲恺农业工程学院等其他高校的工程训练任务。根据各个高校的迷彩服饰的不同,工程训练中心也做出了相应的调整。容许各个高校学生着自己学校的迷彩服饰。学生从进入中心训练起,不容许穿拖鞋、不容许戴手套、长头发者一律要求戴帽子。
(2)专门安排一定的课时学习安全知识。由专门的工程训练指导教师以理论课程形式指导教授相关的安全知识。在该课程中,通过视频播放为学生展现社会化生产过程。同时,着重讲述在生产过程所发生的各起生产事故,让血的教训铭记在学生的心目中。并且告知学生,生产并非儿戏,安全生产才是最重要的。从而建立起学生的安全生产意识。
(3)在工程训练课堂中。将安全警示标语张贴在课室最醒目的地方,警示标语包括注意安全、当心机械伤人、当心触电等。提示学生进入训练课室后,一定要时刻记住安全教育。使学生时刻牢记安全操作的重要性。工程训练中心根据社会生产条例制定出装配钳工安全操作规程,并将其悬挂在训练课室的四面。
2.2培养规范装配观念
机械装配是按照设计的技术要求实现机械零件或部件的连接,把机械零件或部件组合成机器。机械装配是机器制造和修理的重要环节,特别是对机械修理,由于提供装配的零件有利于机械制造时的情况,更使得装配工作具有特殊性。装配工作对机器的效能、修理的工期、工作的劳力和成本等都起着非常重要的作用。对于工程技术人员仅仅了解机械装配的基本概念是远远不够的。应该要具备规范化的装配观念。本校工程训练中心根据生产要求,对装配技术训练作了探索性改革。具体通过两个方面培养学生的规范化装配理念。
2.2.1工具规范化使用
在装配中,能否规范正确的使用工具,直接影响到最终机器设备的运动精度。对于如何培养学生正确规范使用工具,本校工程训练中心通过多年的实践摸索以及与社会生产相结合的方式,购买以及制作出相应零件的使用工具。包括螺纹连接装拆工具、滚动轴承装拆工具、销联接装拆工具等基本连接方式的工具,其中含有辅助敲击工具。在训练课室里,指导教师将详细介绍并示范各个工具的使用场合以及使用方法,在教材里也会规范每个工具的使用要求。通过多方面的讲解,使学生具备一名生产人员所应该有的规范化工具使用意识。
2.2.2规范化的操作方式
一台完整部件或者设备的精度,不仅包括零件的加工精度,而且包含装配钳工的装配精度。较差的装配精度直接影响设备的精度。如何让学生具备这项能力,是教学指导人员所要考虑的。工程训练中心从自身指导人员做起。自身要与时俱进,经常深入生产线了解装配技术,从自身做到规范化操作,实时掌握现行装配技术。制定出学生装配操作步骤,将其张贴在操作工位旁,以便学生能正确按照步骤操作。
2.3层次化教学改革探索
机械装配是机械生产体系的重要组成部分.机械装配对生产效率与产品的总成本存在直接影响。随着电气自动化的不断发展,机械设备装配已经不再是先前传统的纯机械装配。其他电气零部件也慢慢涵盖于装配当中。如何让学生学习不与社会生产相脱节,工程训练中心通过对层次化教学的探究,对不同学科专业的学生采用层次化的区分。例如,对于机械专业的学生,在装配训练进行侧重性训练。
根据当前机电一体化的发展趋势下,在保证机械类学生规范化操作的同时,增添训练内容。主要是两个方向的试点改革:一方面是加强装配技术训练强度。包括添加车床溜板箱及进给箱、床头箱的装配内容。这种训练模式是通过实际部件的装配过程,让学生从中完全掌握各种零部件的装配过程。这种模式的训练具有一些不足之处,如这种模式缺少电气部分、装配时间较长较烦琐、不易控制学生操作时间;而通过机电相结合的装配模式进行训练,主要是通过对日常生活中机电相结合的典型设备摩托车进行装拆训练。摩托车是机械与电气紧密结合的典型设备,本校工程训练中心通过尝试编制该项训练,以使学生能够更好地适应社会。
通过对学生层次化教学改革的尝试。首先,改变了以往传统的装配方式。增强了学生操作的兴趣,提高了学生的积极性。对学生的装配技术规范化操作起到了积极的作用。学生在比赛演练中得到了更好的发挥。其次,学生通过实验教学活动对社会生产有了新的认识,也认可了训练内容。在教学过程中,同时也暴露出不足之处,如学生的积极性过高,影响到指导教师的规范化教学。导致学生装拆时间的拖延,从而影响到课时进展。
3结束语
装配训练 篇3
一、按规范制定训练计划
平时要多研究省市技能大赛发布的技术文件, 通过多种途径、多种方式了解比赛项目内容以及各项操作规范和规定, 分析大赛规程、理论知识难度、实践技能要求程度, 分解训练任务, 然后制定切实可行的训练计划。科学详实的训练计划是保证训练质量的重要环节。训练计划可分为三个阶段:
第一阶段为基本功训练阶段。要强化基础训练, 让学生掌握基本技能。首先要熟悉比赛的各种设备, 培养学生良好的操作习惯;同时要加强元器件快速识别能力的培养, 加大贴片元件焊接水平的训练;熟悉protel LDXP2004的各项功能;用一半的时间进行工艺细节方面的练习, 包括元器件的摆放方式、焊接工艺、引脚处理工艺、连接导线的处理等。在平时的辅导中必须对每一次练习都严格要求, 并在练习过程中及时纠正学生的不规范动作和习惯, 让学生一开始就养成良好的操作习惯和扎实的基本功。
第二阶段为专项训练阶段。按照技能大赛的技术文件要求, 进行规范性训练, 提高操作速度和质量。要结合学生实际情况、历年的比赛题目以及其他学校的训练课题, 精选专项训练项目, 加大套件的组装, 并在组装中总结提炼。技能大赛命题是以“工作任务书”的形式出现, 选手首先要读懂任务书, 才能明确任务书的要求, 训练学生对任务书的要求进行理解, 提高训练速度和质量。
第三阶段为考试训练阶段。赛前要进行几次全真模拟竞赛, 主要训练选手的心理素质、操作的准确度和熟练度, 以及临场应变能力, 使选手进入实战状态, 增强选手的信心。
在每一个阶段的训练中, 要采用项目式教学法, 每天制定相应的任务, 让学生们根据任务布置自主学习。
二、按规范做好参赛选手的选拔和技能训练
选手的选拔可分为预选和复选, 通过阶段检测实行竞争淘汰制, 最后确定参赛选手。在训练中严格按计划实施, 指导教师要全程观察每一个选手一个完整的操作流程, 总结每一个选手当天的成绩和不足, 找出存在的问题, 共同商量解决方案, 提高训练效果。
三、检测训练效果
为了及时掌握训练质量, 使选手逐步进入比赛角色, 适应大赛高水平、快速度的要求, 要按训练计划进行阶段检测。在训练中分单元检测和综合检测。单元检测在一个项目训练结束时进行, 以评价学生每个项目的训练成果, 发现学法上和技术上的不足, 明确今后训练的重点。综合检测是全面测试学生对各个项目的掌握程度, 有利于教师准确掌握学生的实际水平。在检测评价时, 要把能力评价放在首位, 要让学生在检测中感到有成就感, 提升专业学习的兴趣。
总之, 要吃透规范, 刻苦训练, 把技能大赛的规范要求与日常的技能训练有机结合起来, 将技能大赛有机地渗透到平时的每一次训练中, 让平时的教学就是技能大赛的备战。教师应在教学中提升整体的技能水平, 在教学中强化基本功训练, 让平时的实训教学就是一场场模拟竞赛, 提高整体的学习水平, 从而提高技能竞赛的成绩。
摘要：电子产品装配与调试是全国和各省市电子专业技能竞赛的必赛项目, 要科学备赛, 做好职校学生的比赛训练, 提高辅导的效果, 从而提高技能竞赛的成绩。