基于金工實(shí)習(xí)普通車床訓(xùn)練的改進(jìn)與探索

楊筱坤， 張禮鴻

（華南理工大學(xué) 廣州學(xué)院，廣州 510800）

0 引言

金工實(shí)習(xí)是機(jī)制及機(jī)電一體化專業(yè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神有著課堂教學(xué)不可替代的作用，也是引導(dǎo)學(xué)生從公共課進(jìn)入專業(yè)課的過渡橋梁。相較于職業(yè)技術(shù)類院校，高等院校不光注重于教導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)各種機(jī)加工操作技能以及一般生產(chǎn)過程，更加注重教導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)踐操作，使其能夠熟悉有關(guān)的工程術(shù)語(yǔ)，了解主要的技術(shù)文件、加工精度、產(chǎn)品質(zhì)量的公差和技術(shù)測(cè)量等方面的初步專業(yè)認(rèn)識(shí)，使學(xué)生了解機(jī)械制造工藝和一些新工藝、新技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用。在突出對(duì)學(xué)生技能的培養(yǎng)、增強(qiáng)學(xué)生職業(yè)能力的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生自主分析問題、解決實(shí)際問題的能力，進(jìn)而培養(yǎng)出更好的具有創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才。因此如何提升金工教學(xué)質(zhì)量，提高教學(xué)效果成為金工教學(xué)教師一直研究探討的課題。

本課題研究方向旨在通過教學(xué)方法改進(jìn)，研討如何在日常教學(xué)中讓學(xué)生更好地理解切削理論、刀具構(gòu)成、公差配合、加工質(zhì)量、加工工藝等機(jī)械加工基礎(chǔ)知識(shí)，并培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。

針對(duì)以上研究目標(biāo)，本文進(jìn)行研究?jī)?nèi)容如下：

1）由學(xué)生在學(xué)習(xí)車床加工典型表面基礎(chǔ)上，自行設(shè)計(jì)典型性較復(fù)雜車床加工零件，分析零件特征，制定加工工藝，選定加工刀具，并使用車床進(jìn)行加工。

2）制作車床主軸箱的裝配體模型及仿真動(dòng)畫，作為教學(xué)的課件視頻，使學(xué)生能清楚直觀地觀察主軸變速箱的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并對(duì)變速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)關(guān)系、機(jī)械裝配有所了解，為后續(xù)課程做先導(dǎo)。

1 普車教學(xué)改進(jìn)的具體實(shí)施方法

當(dāng)今的制造業(yè)已經(jīng)進(jìn)入以數(shù)控技術(shù)及其先進(jìn)制造系統(tǒng)獲得廣泛應(yīng)用的時(shí)代，普通車床實(shí)習(xí)教學(xué)因針對(duì)現(xiàn)代化生產(chǎn)進(jìn)行相應(yīng)改革，因此，教學(xué)方案確立為從車床結(jié)構(gòu)分析、加工零件工藝分析、加工刀具選用及加工質(zhì)量控制等方面進(jìn)行研討。

為了讓學(xué)生在有限的實(shí)習(xí)時(shí)間內(nèi)，盡可能多地建立機(jī)械零件加工工藝、加工質(zhì)量，機(jī)械配合，切削理論等基本概念，并養(yǎng)成自主、開拓、創(chuàng)新的思維方式，以及培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力，達(dá)成工程訓(xùn)練既定目標(biāo)，提高教學(xué)質(zhì)量、提升教學(xué)效果等目的，提出如下具體實(shí)施方案：1.1 車床床頭箱模型建立及結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)分析

由于教學(xué)中無法對(duì)車床床頭箱進(jìn)行拆解教學(xué)，致使學(xué)生對(duì)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺乏直觀認(rèn)識(shí)與理解，也更加不會(huì)理解機(jī)床裝配關(guān)系是什么概念，因此筆者希望能夠?qū)嚧仓鬏S箱建立一個(gè)教學(xué)模型，通過模型展示以及多媒體課件的講解，使學(xué)生能清楚直觀地觀察主軸變速箱的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并對(duì)變速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)關(guān)系、機(jī)械裝配有所了解，為后續(xù)課程做先導(dǎo)。

具體實(shí)施方法為：組織學(xué)生查閱車床主軸箱的相關(guān)書籍、網(wǎng)絡(luò)資料、產(chǎn)品說明書，然后根據(jù)主軸箱實(shí)物，分析各機(jī)構(gòu)組成、零件裝配關(guān)系，并對(duì)箱體及內(nèi)部零件進(jìn)行測(cè)繪，學(xué)習(xí)SolidWorks軟件的應(yīng)用，將測(cè)繪的零件進(jìn)行建模、裝配。最后制作仿真動(dòng)畫作為教學(xué)視頻進(jìn)行使用。

在動(dòng)畫制造過程中，突出了機(jī)床機(jī)構(gòu)的分析，并將每個(gè)零件用顏色區(qū)別開來，讓學(xué)生能夠更加清晰地分辨變速過程中各配合零件之間的動(dòng)作關(guān)系。另外通過傳動(dòng)副的介紹引入相關(guān)的傳動(dòng)鏈、傳動(dòng)比等概念，分析當(dāng)前傳動(dòng)鏈的優(yōu)缺點(diǎn)，帶領(lǐng)學(xué)生討論改進(jìn)方案。

圖1～圖5是視頻文件的部分截圖。

由于該截圖屬于動(dòng)畫演示，所以只列舉其中一部分，其他不做一一介紹。

1.2 車床典型零件自行設(shè)計(jì)及制造

筆者除日常教學(xué)外，還承擔(dān)校內(nèi)外各種機(jī)械類競(jìng)賽的指導(dǎo)工作，在指導(dǎo)過程中，體會(huì)到學(xué)生在設(shè)計(jì)作品中，往往存在很多理論性缺失，例如零件設(shè)計(jì)時(shí)，存在很多不合理性，零件設(shè)計(jì)存在尺寸精度、形狀精度無要求、配合結(jié)構(gòu)不合理等缺陷。這些都是由于學(xué)生對(duì)零件的加工工藝、用途、特點(diǎn)等不了解所造成的。

因此筆者希望能夠通過學(xué)生自行設(shè)計(jì)、制造零件，達(dá)到對(duì)加工工藝、加工質(zhì)量、刀具選用等專業(yè)知識(shí)的了解與熟悉。

圖1主軸箱箱體結(jié)構(gòu)

圖2主軸箱裝配圖

圖3 主軸結(jié)構(gòu)演示動(dòng)畫

圖4 主軸裝配分解圖

圖5 主軸箱變速演示動(dòng)畫

具體實(shí)施方法如下：組織學(xué)生跟隨老師的指導(dǎo)，學(xué)習(xí)多種車削加工工藝方法，例如車端面、外圓、球面、錐面、槽等，在其熟練掌握以上操作方法后，由學(xué)生自行設(shè)計(jì)具有典型車削加工表面的零件，要求有實(shí)用性或有創(chuàng)新性，經(jīng)多次修改，最終確定零件的尺寸、形狀等特征，然后對(duì)該零件進(jìn)行分析，制定相關(guān)加工工藝，并在老師指導(dǎo)下完成零件的加工。

在設(shè)計(jì)加工過程中，著重于零件特征分析、加工工藝編排、切削用量選取、刀具使用等知識(shí)的應(yīng)用。圖6～圖7是部分學(xué)生設(shè)計(jì)作品。

圖6 手柄類零件圖

圖7 手柄實(shí)物圖

其它還有很多學(xué)生自行設(shè)計(jì)的零件以及相關(guān)工藝卡，在此就不一一列舉。

2 教學(xué)效果評(píng)估

教學(xué)改革取得的效果：本次改革的效果顯著，由于學(xué)生實(shí)習(xí)時(shí)間均為大二第一學(xué)期，大一沒有較多的專業(yè)知識(shí)，因此對(duì)學(xué)過的某些課程（例如互換性技術(shù)測(cè)量）沒有比較深刻的理解，對(duì)其中的一些配合關(guān)系產(chǎn)生混淆。通過車工實(shí)習(xí)，提高了學(xué)生對(duì)加工質(zhì)量中尺寸精度、形狀精度、表面粗糙度、公差配合中基軸制、基孔制配合以及過渡、過盈、間隙配合的認(rèn)識(shí)和理解。同時(shí)通過學(xué)習(xí)，學(xué)生所加工的零件質(zhì)量明顯提高。另外學(xué)生普遍反映通過車床加工實(shí)習(xí)，后續(xù)工種的實(shí)習(xí)變得容易理解、上手。

本學(xué)期使用多媒體課件后，學(xué)生對(duì)機(jī)床、量具、工藝的理解更加直觀清楚，課堂教學(xué)質(zhì)量有了一定程度的提高。參與項(xiàng)目的學(xué)生反映通過零件的設(shè)計(jì)加工，確實(shí)加強(qiáng)了分析問題、解決問題的能力，也增加了他們的學(xué)習(xí)積極性和興趣。

3 結(jié)語(yǔ)

普通車床金工實(shí)習(xí)具有機(jī)床結(jié)構(gòu)典型、車削刀具典型、操作性典型等特點(diǎn)，學(xué)好普通車床，對(duì)學(xué)習(xí)其他切削加工具有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義，且通過對(duì)普通車床結(jié)構(gòu)分析，能使學(xué)生認(rèn)識(shí)到普通機(jī)床相對(duì)于數(shù)控機(jī)床具有哪些優(yōu)、缺點(diǎn)，并能引導(dǎo)學(xué)生開拓思維，謀求創(chuàng)新。希望以上教學(xué)方案能夠得到推廣，并借此豐富其他教學(xué)手段。

［1］ 曾慶生，楊毅，李恒，等.在金工實(shí)習(xí)中進(jìn)行創(chuàng)新教育的初探［J］.機(jī)械管理開發(fā)，2008（1）：185-186，188.

［2］ 穆林娟.項(xiàng)目化實(shí)習(xí)在金工實(shí)習(xí)教學(xué)中的探索［J］.中國(guó)科技信息，2010（5）：221-222.

［3］ 孫志毅.提高金工實(shí)習(xí)教學(xué)質(zhì)量的幾點(diǎn)思考［J］.安徽電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010（4）：51-52.

［4］ 王銀玲，尹顯明，張華，等.整合優(yōu)勢(shì)資源，建設(shè)特色鮮明的工程訓(xùn)練中心［J］.高校實(shí)驗(yàn)室工作研究，2009（1）：72-73，78.

［5］ 莫海軍，藍(lán)民華，曾儀.基于創(chuàng)新作品制作的工程訓(xùn)練教學(xué)改革與實(shí)踐［J］.裝備制造技術(shù)，2009（8）：173-175.

［6］ 李東華，葛真，尚敬梅.現(xiàn)代工程教育理念指導(dǎo)下的工程訓(xùn)練教學(xué)方法改革與實(shí)踐［J］.中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2011（5）：113-115.

［7］ 羅小年，郭中寧，李克天.學(xué)習(xí)與工程訓(xùn)練-廣東工業(yè)大學(xué)課程教改舉措綜述［C］//數(shù)控技術(shù)教育改革創(chuàng)新工程研討會(huì)論文集.華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院，1998.