機械設備安裝高級工技能培訓項目優化

毛奇

(南京機電職業技術學院，江蘇 南京 211306)

0 引言

為滿足國家加快發展高端裝備制造商和裝備制造業轉型升級的企業實際用工需求，南京機電職業技術學院根據機械設備安裝工的職業技術標準，開展了“機械設備安裝高級工”的專業培養、技能鑒定和技能考核特色項目。該項目填補了江蘇省對該專業人才領域的技術培養與技能認定的空缺，得到了南京市職業技能認定管理中心和相關企事業用人單位的高度認可和廣泛好評。

1 機械設備安裝工介紹

機械設備安裝工，是指專門使用機器、設備進行機器安裝、調整的技術工種。該工種的基礎職業技能主要包括施工前期的基本工藝技術準備、典型機械主體結構和典型設備裝配、機械附屬電器控制、液壓潤滑施工、鈑金制作與施工等。在目前國家的職業標準中，已經明確了各等級工種所應具備的職業能力與主要工作內容，詳見表1[1]。

表1 各級別工種的職業能力和工作內容

機械設備是一個復雜的整體，其中包含很多特殊的儀器和工具，這就要求安裝人員具備專業的安裝能力，對機械設備中的復雜構件能夠深入了解，以保證機械設備的安裝質量，滿足機械設備的性能要求。

2 機械設備安裝培訓行業存在的問題

根據機械設備安裝培訓行業的發展現狀，本文進行了系統性的分析，歸納出了以下幾點機械設備安裝培訓、考核方面目前存在的問題。

1)培訓、考核的專業性不強

由于機械設備包含很多零部件，齒輪之間的嚙合、螺絲和螺母是否準確連接等都會影響到機械設備的安裝，甚至會影響到機械設備的使用與維護。另外，機械設備在安裝、使用過程中溫度的變化也會因為熱脹冷縮而導致其零部件，特別是齒輪副之間的配合偏差，進而影響整臺機械設備的運行精度。但是，由于目前各培訓機構自身的安裝操作培訓、考核的專業性不強，制定的培訓方案不能有效地覆蓋機械設備的安裝范圍，從而制約了機械設備安裝行業的有序發展與提升。

2)缺乏統一的行業標準

近幾年來，隨著機械設備行業的蓬勃發展，設備安裝行業也進入了一個急劇膨脹的發展階段，安裝培訓行業也在高速發展。但由于缺乏統一的行業標準，使得培訓的開展良莠不齊、雜亂無章。各培訓機構的教學能力不同，培訓教材的編寫水平也因校而異，培養的安裝人員的能力也是參差不齊。設備安裝人員在設備安裝過程中操作不一致，沒有統一的規范，設備安裝的標準相差較多，這些現狀從另外一個層面也制約了安裝操作人員培訓行業的有效提升與發展。

3)培訓發展不均衡導致安裝質量差

機械設備安裝人員培訓行業發展的不均衡，導致安裝人員的安裝水平較低、安裝質量較差。尤其是高端設備，對于安裝的要求更高，設備安裝后的受力載荷、設備內部各零部件之間的剪切力、設備運行時的振動、設備質心的調整與控制等技術問題有著更加嚴格的要求，這同樣需要培訓機構在技能培訓方面加以重點考慮，提高安裝人員的素質與能力。

3 我院設備安裝高級工培訓重點

鑒于以上方面的介紹，根據對我國相關企業進行的廣泛調查與研究，我院制定出了具有特色的、能夠滿足各企業需求的人員培養與考核方式。考核項目的選取既符合了我國的技術標準，又充分滿足了設備的先進程度、典型性及其代表性。在機械設備安裝調試過程中，最重要的工作就是如何測量和保持基礎零件的幾何精度以及如何確保操作過程的準確性[2]，而這也恰恰是我院在人員培養與考核方面的重中之重。

在機械設備安裝高級工的培訓項目上，我院創造性地引進了液壓直軌器的安裝與測試項目，將機械安裝技能培訓融入了城市軌道交通元素。該項目的引進滿足了目前對于造就現代安裝工所必須具備的機械復合型技能人才的需求。另外，MPS綜合裝調模塊也被用于我院機械設備安裝高級工的技能培訓要點。這些先進培訓項目的采用，對于我院優秀安裝人才的培養起到了重要的作用。

目前，我院對機械設備安裝高級工的技能培訓重點項目見表2[3]。

表2 機械設備安裝工(高級)技能培訓重點項目表

4 我院設備安裝高級工培訓項目實例

大型機械設備的安裝，從本質上來說主要包括三個步驟：基礎機械部件的組裝、基本設備的組裝和各個機器之間的協作裝配。根據這三個基本步驟，我院在機械設備安裝高級工的培養過程中，將其劃分為了以下三個培訓模塊：1)典型機器部件的組裝；2)典型設備的裝配；3)自動生產線的裝配與調試。這三個模塊之間的設計難度和技術要求，是按層次逐漸遞增、逐步提高的。

經過大量調研全國各地的機械裝備制造行業，并參照我國設備安裝工的國家職業標準，針對機械裝備安裝的未來發展趨勢，我院經過綜合策劃與評估，設計出了幾個全國機械設備安裝高級工專業技能培訓的重點實訓項目[4]，現說明如下。

項目1：聯軸器的找正

聯軸器是連接軸承軸與主軸的重要部件，而齒輪軸的找正實際上就是為了找正軸承與主軸的同軸度，是設備安裝過程中最重要的任務之一。根據統計，75%以上的機械設備失效問題，都和軸承與主軸的同軸度超差有關。在我國機械設備安裝工的職業標準中，規定了高級工要能夠實現對軸承與主軸同軸度的校正和檢測。齒輪聯軸器的找正法一般采取雙表測量法(又稱一點測量法)，由2組百分表依次測定在齒輪聯軸器外圓和最末端的一個位置向上角度的偏差位置，故又叫做點測法。它可以在測定某些位置上的徑向讀數的時候，又測定出某些位置上的軸向讀數。具體辦法是：在做基礎的原動機側零點五聯軸器掛壁上安裝專用的夾具和百分表，使百分表的觸頭指向原動機側零點五聯軸器的外圓和最末端位置，如圖1所示。

圖1 同心度雙表測量示意圖

為了分析時計算的簡便，測定0°位置的徑向讀數a和軸向讀數s時，常將a和s調至0，然后將20點五聯軸器同時旋轉，各轉90°讀出下一個表上數字，并將所讀出數字填到記錄圖中。圓外記下徑向讀數a1、a2、a3、a4，圓內記下的軸向讀數s1、s2、s3、s4。而當百分表轉回零位時，應該和原來零位讀數相符，否則就必須查明原由并消除之。最常見的原因為轉軸竄動以及地腳螺釘連接松動，因此計算測量結果的讀數應該滿足以下要求才為合理，即a1+a3=a2+a4，s1+s3=s2+s4。

經過對測量數據的分解與運算，可以判斷二軸各空間的相對位置，而后再按計算結果加以調整。這個方式使用得較為普遍，能達到對一般機械設備的裝配精度要求。在計算了聯軸器的相對情況以后，再通過在記錄圖上讀數據就可分析出二軸空間相對位移狀況，并按誤差值作適當的調節。為了使調節工作更快速且正確完成，可采用計量表或做圖法得到各支點的調節量。用兩表計算，都能得到在同一個方向上的徑向讀數和軸向長度讀數，測量點方位和調節支點的情況如圖1所示(請關注測量軸向讀數百分表的方向)。

項目2：液壓直軌器的安裝與檢測

液壓直軌器，是用于進行矯正鐵軌硬彎、蹩正扭曲變形的尖線、校正歪斜基本軌道曲折角和調整鋼軌操作的工程機械。YZG系列液壓直軌器，一般應用于鐵道線路上調整鋼軌的高低角度(“硬彎”角度)，是專門為適應養路機械性腸梗阻要求設計的一款新穎養路專用手動液壓設備，一般由直軌器器體、液壓加載機構、偏心夾緊裝置等構成。通過直軌器的偏心輪和彎臂鉤，在柱塞泵和油缸發生頂力的影響下，使彼此之間形成了相反的受力方向，使硬彎鋼軌獲得了矯平直[5]。

a)液壓直軌器的組裝

液壓直軌器由直軌器器體、液壓加載裝置控制系統、偏心夾緊裝置等構成。裝配過程包含偏心夾緊裝置組合和液壓加載裝置控制系統兩個組成部分。偏心夾緊裝置由把手、運動部分和偏心輪部分構成，在操作中旋轉動手輪，就能夠使直軌器從軌道中夾住或放松，需要動作的簡便、安全。實際應用中，將偏心輪凹入的部位中心指向鋼軌一側，直軌器也就夾住了鋼軌，就能夠完成校正任務。而液壓加載裝置則一般由柱塞油泵副、油缸火花塞組、放油閥和貯氣缸等構成。工作油路控制系統都是安裝在后罩內，且需要構造小巧、密閉特性好。液壓加載裝置的工作油路控制系統示意圖如圖2所示。

圖2 液壓直軌器的加載油路示意圖

b)液壓直軌器的性能檢驗

1)空載試驗

將直軌器置于測力實驗臺上，鎖勾不受力，并封閉回油閥，同時扳動把手。液壓缸活塞桿全行程伸長、復原，往返3次。當要求將液壓缸活塞桿伸直并恢復為水平，將油缸桿伸長至最大行程并開始回油時，可自行復原。

2)空載率檢查

關閉回油閥，扳動把手，并記錄手柄搬動次數，測活塞運動時，所計算出的最大空載率應≥1.8 mm/次。

3)溢流閥試驗

擰緊回油閥，搖動控制桿，直至外溢閥完全開啟，然后再檢測外溢電流通過時油溫測定儀的讀數，并規定讀數必須在其額定電流值的±3 mA范圍。

4)負載試驗

在直軌器上所使用的額定直軌力即將活塞運動作全過程重復操作3次，且活動配合物表面上不得有嚴重磨損，活動固定密封處也不得有氣體泄漏，且活動密封處也只允許油膜的出現。手柄無法彎曲，對機體也不會產生異常現象。

5)保壓性能試驗

試驗中，通過調高溢流裝置高壓，使方向延長至最高流速的2/3時，并給直軌裝置施加相應的直軌高壓，一般維持在3 min左右為宜，油管壓力≤3 MPa。

6)超載試驗

測試時調高溢流閥壓力，將活塞運動伸至最大行程的1/2時，采用120%的額定質量直軌力，一般保持在3 min以內為宜，將油管壓力降低至<3 MPa。

7)手柄操作力試驗

對直軌器施以一定直軌力后，再用測力計衡量離支點1 m處的手柄力。

必須明確以上7點試驗結果均符合當前企業對標準液壓直軌器的一般生產技術條件。如仍不能滿足，則全部解體拆檢，直至達到產品的出廠技術標準要求方可。

項目3：檢驗在機床溜板運動中，對尾座頂尖套錐孔中心線的平行情況

普通車床制造中，通常都要用到機械的溜板和尾座，溜板和尾座的幾何精度也會影響加工質量的精度。溜板移動對尾座頂尖套錐孔中心點方位的水平度和凸出方位的水平度是兩個最重要的機械精度測試項目，將其作為判斷設備精度的最重要技術指標之一[6]。

機床溜板移動位置測量時，對尾座頂尖套錐孔中心線定位方向平行度的測量方法如圖3所示。在尾座頂尖套錐孔處，緊密插入一根測試棒。將百分表安裝到溜板上，使百分表的測頭直接接觸測試棒表面。移動溜板，依次在a上母線和b側母線上進行檢測。測量中，尾座必須安裝在約等于最大工件直徑的1/2處。頂尖套應退入尾座孔中再重新進行擰緊。當以上測試全部完成1組數值后，將測試桿拔出，旋轉180°重新插入頂尖套的錐孔內，按同樣方法再測試1次。將a、b兩組數值進行比較。兩組測試結果的代數和之差值，也就是平行性的真實數值。

圖3 檢驗普通機床溜板移動對尾座頂尖套錐孔中心線的平行度示意圖

溜板在移動位置時，對尾座頂尖套與最大延伸方向平行量的檢測同上，只需將尾座頂尖套伸直，且保持伸展量大約為最大延伸長度的1.05，并對應定位。其百分表的確定方法和檢測方式亦同上，只需注意百分表的起始部位應距尾座端面最近。百分表中的a、b兩處誤差讀數的最大偏差值，為在溜板移動方位時對尾座頂尖套伸出方位平交角的最大誤差[7]。

項目4：普通車床主軸錐孔中心線與尾座頂尖錐孔中心線等高測量

在機床設備精度要求中，機械主軸錐孔中心線和尾座頂尖套錐孔中心線對床體導軌的等高變化是指從一條軸線(或旋轉中心點)，在其指定的高度上到基礎面的高度變動。它可能是軸線(或旋轉中心點)在其規定的高度上對一個基準平面內的等高度變化，也可以是指一條軸線在將工件轉動至不同位置后，對其旋轉平面內的等高度變化。檢測時，將頂尖套完全退到尾座內，在2個尖端間頂緊1根直徑為最大尖端距的1.05倍的短試驗棒，把百分表放置于溜板上，讓其測頭靠近短試驗棒的上母線并連接，然后平移溜板，對短試驗棒的兩端進行測量，以百分表讀數的差值作為基準測量數值(圖4)。

圖4 主軸錐孔中心線和尾座頂尖套錐孔中心線對床身導軌的等高度

a)檢測要求

1)檢查主軸錐孔中心點和尾座頂尖套錐孔中心點之間對溜板運動時的等高。一般的落地車床，如C6140型臥式落地車床，允差標高約為0.06 mm。因此可用百分表及磁性表架、測試棒、6號和5號的莫氏錐柄及頂尖各1次，或平移溜板，在測試棒兩端處的上母線上試驗。

2)檢查溜板移動方向對主軸中心線的平行性。在母線上的允差為0.015 mm。所以不可以在端向操作方面偏離。

b)材料準備和具體檢驗措施

為了順利進行上述試驗，我院制作了專用的檢測芯桿。

機床專用檢測芯桿作為一種對精度要求非常高的檢測工具，制造要求非常嚴格。我院采用優質碳素工具鋼進行制造，并經過一系列的熱處理工藝處理，包括對表面進行冰冷處理以及對作業面進行精密研磨加工。處理后檢測芯桿的尺寸精度得到了進一步的保證和提高。

檢測芯桿分為長檢測芯桿和短檢測芯桿兩種規格。

1)長檢測芯桿

長檢測芯桿的兩端加工有頂針孔，頂針孔的錐孔應進行研磨處理。兩頂針孔的軸線必須保證與檢測芯桿的中心線具有非常高的同軸度，并符合規范要求。

檢查時，應先在機床的主軸錐孔內插入莫氏6號頂尖，在尾座的錐孔內插入莫氏5號頂尖，長檢測芯桿支撐在頂尖之間，然后針對不同的部位進行檢測。

2)短檢測芯桿

短檢測芯桿一般2個為1組，每1個檢測芯桿的一端均做成莫氏錐度的形狀。其中一個做成莫氏6號錐度，另一個做成莫氏5號錐度，如圖5所示。檢測芯桿的形位精度和表面粗糙度均應滿足標準要求。在檢測時，將莫氏6號錐度檢測芯桿插于主軸的前錐孔內，將莫氏5號錐度檢測芯桿插入尾座頂尖套的錐孔內，以百分表方法在A表面和B表面上加以檢測。如果零件間有一定的加工誤差，則首先精確測量A表面與B表面之間的圓周方向直徑；若二者尺寸均不相同，則先測定主軸部件前錐孔中心線與尾座頂尖錐孔中心線之間相對溜板移動方向的等距角后，才能對測量值進行相應的調節。

圖5 自動生產線的裝配和測試

MPS自動生產線系統，是針對我國現代工業企業特征所開發研究的模擬式自動化產品工藝單元。整個自動線系統基本囊括了機械加工、裝配和測試每一種單作用氣缸件的整個過程，也反映了在自動化生產線上物流、能量流和信息化的基本概念。它采取了模塊架構，將氣動科技、電氣電子、感應器科技、組裝科技、機器人科學、現場總線技術等整合為一體。通過選擇不同的單體，可以組合自己的模擬生產工藝系統，最大可以組成擁有9種單體的MPS系統。包括：給料、測試、加熱、萃取、視覺暫留、裝配、沖磨、多功能測試和分揀等單元。教學環境圍繞著9個加工單位及其單位之間的獨立聯合MPS體系進行設置。自動生產線的工程設計和運行測試的知識與技能主要涉及電氣工程設計圖樣的識讀、常見電氣信號的裝配與應用、常見氣動和液壓元器件的裝配與應用、電氣元器件的裝配與調節、直流步進伺服電機的裝配與應用、工機手的作業與維修、PLC的裝配與程序、工業網絡的裝配與應用及測試和常見機械器具、電工儀表的應用等；技能活動主要涉及工業中自動生產線的設置、編程、運行調試、故障診斷和排除等內容。本院教學環境，以MPS生產線設備和MT-MPS的柔性生產線設備為教學載體，按照工廠實際的建設與操作過程，由簡單到復雜的教學順序，共設定了10種學習場景。單站自動生產線的裝調9個實訓活動過程場景依次是卸料單元、檢驗單元、加熱單元、裝卸搬運單元、取出單元、分揀單元、暫存單元和生產加工單元的裝配與調整、生產機械手的操作與維護。此外還有多站自動生產線之間的自動生產線編程與系統功能調試實訓活動過程場景。

5 結語

機械設備的安裝是一項既精細又復雜的綜合性工程，其安裝質量會直接影響機械設備的壽命、精度，嚴重時甚至會影響到整套機械設備預設功能的實現，因此，機械設備安裝人員的培訓與考核工作越來越突顯其重要性。目前，南京機電職業技術學院經過綜合策劃與評估，并結合機械設備安裝行業的需求和相關國家職業標準，設計、實施的多個項目在優化安裝人員的技能培訓與考核、培養優秀設備安裝人員方面取得了突出的成績。持證后的學生在工作崗位上機械設備調試出錯率下降了23%，安裝速度上升了15%，申請實用新型、發明專利比例上升6%。這些都為我國的機械設備安裝行業輸送了大量的優秀人才，走在了機械設備安裝人才培養行業的前列。