在机床夹具课程的一体化教学进程中,教师通过完成典型孔钻床夹具的装夹方案和分度装置的设计,以及曲柄板零件分度式钻床夹具的定位、夹紧装置和分度装置的设计两项工作任务,达到培养学生的分析问题和解决问题的能力,培养学生查阅设计手册和资料的能力,逐步提高学生处理实际工程技术问题的能力的目的。
一、教学中要重点解决的问题
对于小批量孔类零件,传统加工是采取人工划线的方法在机床上完成的,这样做效率低,劳动强度大,加工精度低,对操作者的技术要求高,如果进行大批量生产,不仅零件加工质量的稳定性没有保证,而且费时费力,效率不高。因此从教学一开始就要使学生对分度装置设计有清楚的认识,为学生重视分度装置设计课程的学习做好铺垫。
二、分度装置设计讲解的关键
1.工作场景导入
第一步:工作场景设计。如下图所示,法兰盘零件在本工序中钻4×φ 10mm孔。孔φ 82+0.0270 和端面等其他表面在前面工序中已加工完成。工件材料为HT250,毛坯为铸件,中批量生产。
第二步:引入问题思考。(1)如图所示,分析零件的加工要求以及各工序尺寸的工序基准。(2)回顾已学过的工件定位和夹紧方面的知识有哪些?(3)企业生产或实训现场观摩。
第三步:基础知识回顾。主要回顾分度装置的结构和主要类型等相关基础知识,同时巩固工件定位和夹紧等关键知识。
2.分度装置的设计
教师把知识讲解重点放在对定机构、控制机构、抬起机构和锁紧机构的设计等方面。从设计的一般顺序和工艺设计的实际需要出发,教师可以将分度对定机构和控制机构的设计合并为一体讲解,将抬起及锁紧机构的设计合并为一体讲解。其目的是培养学生对不同知识点的归类思维能力。
3.分度装置的应用
设计者最重要是能将设计意图赋予实际应用,学生在设计知识的学习过程中主要是学会“为什么样的零件而设计,为什么样的工作场景设计”的思维方式。为实现这一目的,教师可以将分度装置分为通用回转分度装置和端齿盘分度装置两类进行讲解。在通用回转分度装置讲解中,教师要突出讲解通用回转台的规格及应用、立轴式与卧轴式的选用方法这两个实用问题。
端齿盘分度装置有两个基本概念要仔细讲解,即端齿盘的基本参数、端齿盘分度的“误差平均效应”。其中,对端齿盘的基本参数要特别讲解清楚的是:最小分度值α、齿根角β和加工时分度盘的斜角γ,以及端齿盘直径D和端齿盘齿形角θ等参数。端齿盘分度的“误差平均效应”概念核心在于,端齿盘是怎样利用这种误差平均效应来提高分度精度的。
三、回到工作场景
通过前面内容的学习,学生掌握了分度装置的种类和结构,掌握了分度对定机构和控制机构设计的要点。此时可以引导学生回到开始所介绍的工作场景中,完成工作任务。包括完成项目分析、项目工作计划、项目实施准备、项目实施与检查、讨论问题、项目评价与讨论等几个步骤,最终把知识的落脚点放在对工作实践中常见问题的解析上。
1.分度装置的分度精度为什么不能保证零件加工的精度要求
我们通过对分度装置的分度精度为什么不能保证零件加工的精度要求的讨论,从以下几个方面找出问题之所在。(1)分析分度对定机构中对定销与分度孔、导向孔间的配合间隙是否过大。(2)分析分度对定机构元件的制造精度是否有保证。(3)分析对于精度要求很高的零件加工是否采用消除配合间隙的结构措施。(4)分析分度盘的计算直径是否合理。
2.采用分度装置加工零件时,分度精度为什么时好时差
通过对采用分度装置加工零件时,分度精度为什么时好时差的讨论,我们从以下几个方面找出问题之所在。
(1)分析分度装置的分度盘和对定元件等表面是否有足够的精度和较小的表面粗糙度。(2)分析分度装置的分度盘和对定元件等相关表面是否有较高的硬度和耐磨性,以使分度装置有足够的储备精度。(3)分析分度对定机构的设计是否合理。(4)分析抬起和锁紧机构的设计是否合理。(5)分析工人是否按照工序作业规程进行操作加工。
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