一種滿足AHK電氣考試要求的實(shí)訓(xùn)裝置的研制

駱鳴

（天津中德應(yīng)用技術(shù)大學(xué)，天津300350）

一種滿足AHK電氣考試要求的實(shí)訓(xùn)裝置的研制

駱鳴

（天津中德應(yīng)用技術(shù)大學(xué)，天津300350）

針對(duì)AHK電氣考試訓(xùn)練缺少實(shí)訓(xùn)設(shè)備情況，在分析AHK電氣系統(tǒng)連接考試內(nèi)容的基礎(chǔ)上，研發(fā)并制作了考試訓(xùn)練用設(shè)備，滿足AHK電氣訓(xùn)練的要求，為同類型教學(xué)儀器的開發(fā)提供了一種有益的思路。

AHK；實(shí)訓(xùn)儀器；升降衣架

隨著國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不斷深化及我國由制造業(yè)大國向制造業(yè)強(qiáng)國轉(zhuǎn)變目標(biāo)的制定，我國對(duì)高水平技能型人才的渴求進(jìn)一步增強(qiáng)。企業(yè)在招聘應(yīng)屆畢業(yè)的學(xué)生時(shí)，對(duì)其水平的衡量，除了可以通過其所獲取的學(xué)歷學(xué)位證書的含金量，更多的是通過其所獲取的職業(yè)資格技能證書的含金量水平。因此，是否能取得較高含金量水平的職業(yè)技能等級(jí)證書，就成為了學(xué)生就業(yè)的敲門磚。AHK職業(yè)資格證書，作為德國工商行會(huì)上海辦事處（AHK—上海）[1]頒發(fā)的德國工商會(huì)職業(yè)資格證書，是德國企業(yè)乃至歐盟大多數(shù)企業(yè)認(rèn)可的職業(yè)資格證書，獲得該證書的學(xué)生，可以無障礙的在德國企業(yè)及絕大多數(shù)歐盟企業(yè)中找到工作。該證書也是大多數(shù)與高?；蚋叩嚷殬I(yè)院校開展訂單班合作的德國或歐盟企業(yè)要求訂單班學(xué)院必須要考取的證書。在這方面，我校的博世力士樂訂單班及麥格納訂單班就是典型的例子。

我校自2007年先后與加拿大麥格納中國有限公司及北京博世力士樂公司開展訂單班合作，自學(xué)生入學(xué)時(shí)就從入學(xué)新生中選取學(xué)生組成訂單班，按照企業(yè)要求，采取校企共同建設(shè)的方式培養(yǎng)學(xué)生，并使學(xué)生在畢業(yè)前考取AHK工業(yè)機(jī)械工證書，因此，在日常對(duì)學(xué)生進(jìn)行培養(yǎng)時(shí)，就必須在教學(xué)內(nèi)容中嵌入AHK考試的相關(guān)內(nèi)容模塊，并按考試要求對(duì)學(xué)生開展教學(xué)及實(shí)訓(xùn)。

1 問題的產(chǎn)生

在AHK工業(yè)機(jī)械工的考試模塊中，包括電氣系統(tǒng)連接調(diào)試模塊，其考試內(nèi)容是要求學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，按照電氣—?dú)鈩?dòng)原理圖裝調(diào)一套回路，并驗(yàn)證回路最終是否可以帶動(dòng)氣缸的運(yùn)動(dòng)。因此，在教學(xué)過程中需結(jié)合實(shí)訓(xùn)設(shè)備，對(duì)學(xué)生開展實(shí)訓(xùn)教學(xué)。而目前市場上售賣的電氣系統(tǒng)連調(diào)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，一般都是針對(duì)機(jī)床或工業(yè)設(shè)備。而訂單班學(xué)員需要參加的AHK工業(yè)機(jī)械工的考試，涉及電氣-氣動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)線路是按照德國DIN標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的，有別于通用電氣系統(tǒng)，難以直接買到合適的滿足訓(xùn)練與培訓(xùn)要求的設(shè)備。因此，為滿足需要，獨(dú)立制作符合AHK電氣考試訓(xùn)練要求的AHK考試訓(xùn)練電氣連接實(shí)驗(yàn)臺(tái)，以滿足教學(xué)的需要。

2 AHK考試訓(xùn)練電氣連接實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)與制作

2.1 AHK考試訓(xùn)練電氣連接實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)計(jì)初衷，決定最終制作的實(shí)驗(yàn)臺(tái)應(yīng)滿足如下要求:

（1）應(yīng)針對(duì)AHK考試要點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)與研制，針對(duì)性強(qiáng)，滿足AHK電氣—?dú)鈩?dòng)連接裝調(diào)考試訓(xùn)練的需要；

（2）實(shí)驗(yàn)臺(tái)應(yīng)能適應(yīng)電氣—?dú)鈩?dòng)方案的變化，柔性可調(diào)整性強(qiáng)；

（3）由于回路最終驅(qū)動(dòng)的是一個(gè)氣缸，因此最終增加一個(gè)升降衣架和衣架運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置，用氣缸驅(qū)動(dòng)升降衣架的運(yùn)動(dòng)，從而使學(xué)生在訓(xùn)練中，能進(jìn)行機(jī)、電、氣的聯(lián)調(diào)實(shí)訓(xùn)，并能直觀驗(yàn)證調(diào)試結(jié)果，同時(shí)為實(shí)現(xiàn)在遠(yuǎn)距離處觀察整體機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況，還增加了由RF遙控器接受其組成的衣架遙控控制系統(tǒng)[2]。

2.1.1 功能原理設(shè)計(jì)

首先根據(jù)AHK電氣考試訓(xùn)練圖紙的要求，結(jié)合我國實(shí)際情況，重新繪制了符合要求的電氣—?dú)鈩?dòng)原理圖，如圖1和圖2所示。

圖1AHK考試訓(xùn)練電氣連接實(shí)驗(yàn)臺(tái)電氣原理圖

圖2AHK考試訓(xùn)練電氣連接實(shí)驗(yàn)臺(tái)氣動(dòng)原理圖

在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步確定了實(shí)驗(yàn)臺(tái)的功能原理，如圖3所示（僅展示衣架自動(dòng)升降原理）

圖3AHK考試訓(xùn)練電氣連接實(shí)驗(yàn)臺(tái)功能原理

2.1.2 實(shí)驗(yàn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)氣缸的選擇

根據(jù)壓力缸壓力計(jì)算公式F=P×S（P為壓強(qiáng)，S為界面劑），當(dāng)選用截面直徑為32 mm的氣壓缸，氣源壓力達(dá)到0.6 MPa時(shí)，能夠提供50 kg的拉力，能夠滿足抬升升降衣架并由升降衣架帶動(dòng)一定重物的要求，因此氣缸選用SC25×250型號(hào)氣缸，缸體伸出桿長為250 mm，可以滿足帶動(dòng)升降衣架并實(shí)現(xiàn)一定行程的要求。

2.1.3 實(shí)驗(yàn)臺(tái)衣架升降裝置的設(shè)計(jì)

由于氣壓缸輸出的為直線運(yùn)動(dòng)，而手搖升降衣架的驅(qū)動(dòng)需要圓周回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此需要增加一個(gè)能將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為圓周回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。能夠?qū)崿F(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為圓周運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)有很多，如齒輪齒條、渦輪蝸桿、桿系等。在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，考慮制作的簡易型、調(diào)整安裝的便捷性、運(yùn)動(dòng)的可逆性，最終決定選用齒輪齒條的結(jié)構(gòu)。齒條與氣缸的伸縮桿連接，最終實(shí)現(xiàn)升價(jià)衣架一定程度的升降運(yùn)動(dòng)，齒條長度設(shè)計(jì)為200 mm.為試下衣架的升降，將升降衣架的手動(dòng)升降扳手拆下，在其轉(zhuǎn)軸上安裝一個(gè)齒輪，用齒條與該齒輪嚙合，則當(dāng)齒條在氣缸帶動(dòng)下進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，升降衣架就可以通過齒輪的旋轉(zhuǎn)得到升降的圓周運(yùn)動(dòng)?？紤]升降衣架要能夠?qū)崿F(xiàn)一定的升降行程，因此為實(shí)現(xiàn)較大行程，選定齒輪傳動(dòng)比為1:2，齒輪模式選用標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)，即m=2，經(jīng)查手冊(cè)，齒輪齒數(shù)設(shè)定為Z1=20，Z2=40[3].據(jù)此，計(jì)算出兩齒輪的分度圓直徑為

D1=m×Z1=2×20=40 mm D2=m×Z2=2×40=80 mm

升降衣架的驅(qū)動(dòng)齒輪要與氣缸預(yù)留一定距離，防止出現(xiàn)意外發(fā)生碰撞，因此運(yùn)動(dòng)方式轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)兩組齒輪。齒輪軸的設(shè)計(jì)采用基孔制，經(jīng)綜合考慮，確定選用的軸承的內(nèi)徑為10 mm，采用過渡配合，最終確定齒輪軸的內(nèi)徑為10 mm，據(jù)此和齒輪結(jié)構(gòu)再設(shè)計(jì)出軸其它部分軸徑的尺寸。軸距為：

軸距D=[m×（Z1+Z2）]/2=[2×（20+40）]/2 =60 mm

最終衣架升降機(jī)構(gòu)的裝配效果如圖4所示。

（續(xù)下圖）

（續(xù)上圖）

圖4 衣架升降機(jī)構(gòu)裝配效果

2.2 AHK考試訓(xùn)練電氣連接實(shí)驗(yàn)臺(tái)的制作與組裝

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，制作實(shí)驗(yàn)臺(tái)柜體，柜體前后兩面均設(shè)置網(wǎng)孔板，將一面作為電氣回路安裝區(qū)，另一面作為氣動(dòng)回路及衣架升降機(jī)構(gòu)安裝區(qū)，以提升實(shí)驗(yàn)臺(tái)的緊湊性。柜體下面安裝萬向腳輪，以便于其移動(dòng)。其外觀如圖5所示。

圖5 實(shí)驗(yàn)臺(tái)柜體

依據(jù)布局圖和接線圖，在柜體一側(cè)的電氣回路區(qū)安裝電氣元件。在另一側(cè)的氣動(dòng)回路區(qū)與衣架升降機(jī)構(gòu)安裝區(qū)安裝氣動(dòng)元件與衣架升降機(jī)構(gòu)。安裝后的效果如圖6、圖7、圖8所示。

圖6 實(shí)驗(yàn)臺(tái)電氣回路

圖7 實(shí)驗(yàn)臺(tái)氣動(dòng)回路

圖8 實(shí)驗(yàn)臺(tái)衣架升降機(jī)構(gòu)

最后，將升降衣架安裝在與氣動(dòng)回路與升降衣架同側(cè)的柜體上端，穿好鋼絲繩，將鋼絲繩與相關(guān)元件進(jìn)行連接，最后對(duì)各部分進(jìn)行調(diào)整，保證整體的結(jié)構(gòu)運(yùn)行的順暢，并確保電氣電路和氣動(dòng)回路連接可靠，無漏電、漏氣情況。整體連接效果如圖9所示。

圖9 實(shí)驗(yàn)臺(tái)整體裝配效果

安裝完成后，接通電源與氣源，按下控制按鈕，即可驗(yàn)證機(jī)、電、氣回路裝調(diào)效果。

3 結(jié)束語

AHK資格證書作為含金量很高的職業(yè)資格證書，日益受到國內(nèi)職業(yè)院校和企業(yè)的重視。因此，適用于AHK證書考試訓(xùn)練用的教學(xué)實(shí)訓(xùn)裝置的需求也會(huì)日益增加。本文研究并制作的適合AHK電氣考試訓(xùn)練使用的實(shí)訓(xùn)裝置，對(duì)此類實(shí)訓(xùn)裝置的研制進(jìn)行了探索和實(shí)踐，也為其它同類型產(chǎn)品的開發(fā)，提供了一定的經(jīng)驗(yàn)和借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]潘云忠.AHK德國雙元制機(jī)電一體化工畢業(yè)考試本土化實(shí)踐[J].太原城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2015（10）：89-91.

[2]焦建兵.智能遙控晾衣架系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].中國新通信，2016（12）：160.

[3]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].5版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008：14-40.

Development of a Training Device to Meet the Requirements of AHK Electrical Test

LUO Ming
（Tianjin Sino-German University of Applied Sciences，Tianjin 300350，China）

Accordingto the AHK electrical examination training lack of practical training equipment，based on the analysis of the content about AHK electrical system connection examination，developed and manufactured an instrument for exam training，meet the requirements of AHK electrical training.and provides a useful way for the development of the same typepractical training equipment.

AHK；practical training instrument；Lifting airer

TH122

A

1672-545X（2017）03-0072-04

2016-12-22

天津中德應(yīng)用技術(shù)大學(xué)自制教學(xué)儀器設(shè)備項(xiàng)目（編號(hào)：ZDZY2015-01A）

駱鳴（1981-），男，天津人，講師，本科，研究方向：機(jī)械制造加工、數(shù)控設(shè)備維修維護(hù)。