CA6140車床“三箱”拆裝與傳動(dòng)綜合實(shí)驗(yàn)改革研究

李?yuàn)檴?/p>

摘要： CA6140車床“三箱”拆裝與傳動(dòng)是《機(jī)械制造裝備與設(shè)計(jì)》課程開設(shè)的一門綜合實(shí)驗(yàn)，開設(shè)這門實(shí)驗(yàn)的目的是為了提高學(xué)生的動(dòng)手能力，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)傳統(tǒng)機(jī)床內(nèi)部結(jié)構(gòu)、配合及傳動(dòng)的認(rèn)識(shí)與理解。與此同時(shí)對(duì)提高學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)能力、激發(fā)自主學(xué)習(xí)的積極性起到了很大的促進(jìn)作用，希望通過本次改革對(duì)學(xué)生將來步入工作崗位提供有力的支撐。

Abstract： The CA6140 lathe "three-box" disassembly and transmission is a comprehensive experiment in the course of "Machinery Manufacturing Equipment and Design". The purpose of this experiment is to improve students' practical ability and enhance students' understanding of the internal structure， coordination and cooperation of traditional machine tools. Knowledge and understanding of transmission. At the same time， it has greatly promoted the improvement of students' mechanical design ability and stimulating the enthusiasm of independent learning. It is hoped that this reform will provide strong support for students to enter the workplace in the future.

關(guān)鍵詞： 機(jī)床拆裝;綜合實(shí)驗(yàn);傳動(dòng);拓展

Key words： machine tool disassembly;comprehensive experiment;transmission;expansion

中圖分類號(hào)：G642.0? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）20-0242-02

0? 引言

機(jī)械制造裝備與設(shè)計(jì)是機(jī)械制造及其自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生在大學(xué)必修的一門重要的專業(yè)課程，它綜合了機(jī)械制圖、幾何量公差與測(cè)量、機(jī)械設(shè)計(jì)、數(shù)控機(jī)床等一系列的課程。為了提高教學(xué)質(zhì)量，現(xiàn)已從原有的單純黑板教學(xué)轉(zhuǎn)化為多媒體與生產(chǎn)實(shí)習(xí)相結(jié)合的方式，通過歷年的教學(xué)評(píng)估、校友反饋我們發(fā)現(xiàn)已取得了顯著的教學(xué)成果。但時(shí)代在進(jìn)步，對(duì)當(dāng)代大學(xué)生的專業(yè)要求也日益提高，我們也開始嘗試創(chuàng)新型綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑噲D調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性與參與感，避免傳統(tǒng)的老師演示、學(xué)生單向記憶的教學(xué)弊端，為學(xué)生將來步入社會(huì)從事機(jī)械設(shè)計(jì)和研究工作起到有力的支撐作用[1]。

1? “三箱”拆裝與傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

CA6140車床“三箱”拆裝與傳動(dòng)是機(jī)械制造裝備與設(shè)計(jì)的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，一般設(shè)有主軸箱、進(jìn)給箱、溜板箱結(jié)構(gòu)拆裝和主軸回轉(zhuǎn)精度測(cè)量?jī)刹糠謱?shí)驗(yàn)項(xiàng)目，每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都有相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求（見表1）。

兩組實(shí)驗(yàn)實(shí)踐性很強(qiáng)，需要學(xué)生親自動(dòng)手拆卸機(jī)床各部分零件并最后再安裝成原樣，這就要求學(xué)生熟悉掌握車床的總體布局及零件間的裝配方式。但由于機(jī)床內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，通過傳統(tǒng)的視頻、文字形式的講解學(xué)生不能直觀清晰的理解零件間的配合方式及拆卸技巧，這就造成老師干預(yù)過多、學(xué)生參與感減弱的現(xiàn)象發(fā)生。希望通過本次教學(xué)改革能改善目前教學(xué)窘境，提高學(xué)生的自主性、探索性興趣，培養(yǎng)學(xué)生綜合性實(shí)踐能力[2]。

2? “三箱”拆裝與傳動(dòng)綜合實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)

根據(jù)現(xiàn)有的教學(xué)條件，該項(xiàng)綜合實(shí)驗(yàn)分步實(shí)施，具體步驟如下所示：①掌握CA6140車床主軸箱、進(jìn)給箱、溜板箱的傳動(dòng)路線。②引進(jìn)宇龍機(jī)床結(jié)構(gòu)原理仿真軟件，在仿真軟件上可進(jìn)行多次重復(fù)性的箱體拆裝，了解機(jī)構(gòu)間的配合及對(duì)應(yīng)的拆卸工具。③現(xiàn)場(chǎng)實(shí)操以小組責(zé)任制的形式進(jìn)行拆裝實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)前制定詳細(xì)的拆裝方案、拆裝過程中做好拆卸記錄以保證最后能快速的裝配成原有的形貌。④主軸回轉(zhuǎn)精度測(cè)量，檢測(cè)主軸回轉(zhuǎn)徑向圓跳動(dòng)，這是對(duì)學(xué)生裝配過程好與壞的一種檢驗(yàn)。

3? “三箱”拆裝與傳動(dòng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)

以CA6140普通車床為例，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)包括：主軸箱的結(jié)構(gòu)拆解、進(jìn)給箱的結(jié)構(gòu)拆解、溜板箱的結(jié)構(gòu)拆解以及最終的主軸回轉(zhuǎn)精度校驗(yàn)[3-5]。

3.1 主軸箱的結(jié)構(gòu)拆裝

主軸箱固定在床身的左端，其內(nèi)部裝有主軸的傳動(dòng)裝置及變速機(jī)構(gòu)。主軸箱的作用是通過三爪卡盤夾緊工件，通過齒輪的嚙合將電機(jī)的運(yùn)動(dòng)傳遞給主軸，以實(shí)現(xiàn)零件回轉(zhuǎn)的主運(yùn)動(dòng)和換向功能。

打開主軸箱箱蓋結(jié)合機(jī)床傳統(tǒng)系統(tǒng)圖及主軸箱裝配圖學(xué)生掌握以下幾點(diǎn)：①找到傳動(dòng)軸與主軸的空間位置;②通過操縱相關(guān)手柄找到主軸內(nèi)滑移齒輪的位置，了解它的結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)的功能;③根據(jù)裝配圖上的標(biāo)記將軸Ⅰ到軸Ⅵ從主軸箱中拆卸下來;④以小組的形式進(jìn)行各部分軸的拆卸;⑤將拆卸下來的零件按順序放到實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行拍照留檔;⑥最后將軸的各部分零件再逐一裝配到一起。

有些同學(xué)會(huì)問現(xiàn)在都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)數(shù)控普及了，為什么我們還要學(xué)習(xí)掌握普通機(jī)床的傳動(dòng)。普通機(jī)床是基礎(chǔ)，現(xiàn)在的數(shù)控機(jī)床主軸箱都很小，其內(nèi)部只有一根主軸，零件的主運(yùn)動(dòng)是通過異步電機(jī)無級(jí)變速來實(shí)現(xiàn)的，我們只有掌握普通機(jī)床的傳動(dòng)，才能深入理解其內(nèi)部的真諦。

3.2 進(jìn)給箱的結(jié)構(gòu)拆裝

進(jìn)給箱固定在床身的左前端，其內(nèi)部有進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的變速裝置及操縱機(jī)構(gòu)，用于改變車削螺紋的螺距或機(jī)動(dòng)進(jìn)給量。進(jìn)給箱內(nèi)部主要由八個(gè)基本螺距機(jī)構(gòu)和四個(gè)增倍機(jī)構(gòu)組成，通過撥叉改變齒輪間的嚙合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)車削螺紋導(dǎo)程的變換和進(jìn)給量的變速?！叭洹辈鹧b我們也可以看到光杠、絲杠是連接進(jìn)給箱與溜板箱的中間元件，用于進(jìn)給與螺紋之間的切換。

打開進(jìn)給箱的箱蓋需要進(jìn)行以下幾部分拆裝：①了解掛輪架的結(jié)構(gòu);②掌握基本組、增倍組操縱機(jī)構(gòu)的工作原理及結(jié)構(gòu);③掌握車削不同螺紋的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)及光杠、絲杠傳動(dòng)的操縱機(jī)構(gòu)。

3.3 溜板箱的結(jié)構(gòu)拆裝

溜板箱固定在刀架部分的底部，用于將光杠、絲杠傳遞來的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)刀架進(jìn)給，控制刀架運(yùn)動(dòng)的接通、斷開和換向及機(jī)床過載時(shí)控制刀架自動(dòng)停止進(jìn)給，手動(dòng)操縱刀架移動(dòng)或?qū)崿F(xiàn)快速移動(dòng)等。

需要掌握的機(jī)構(gòu)有：①超越離合器、安全離合器;②接通絲杠傳動(dòng)的開合螺母機(jī)構(gòu)及對(duì)應(yīng)的操縱機(jī)構(gòu);③將光杠運(yùn)動(dòng)傳至縱向齒輪齒條和橫向進(jìn)給的操縱機(jī)構(gòu);④保證機(jī)床安全工作的過載保險(xiǎn)裝置和互鎖機(jī)構(gòu)及工作原理。

3.4 機(jī)床的裝配

機(jī)床裝配順序基本上與拆卸順序相反，遵循由局部到整體的裝配原則。在裝配過程中，讓學(xué)生懂得裝配不僅僅是單純的零件堆積，而是功能的配合，每一部分的裝配都影響最終的零件加工精度及機(jī)床的壽命。

3.5 主軸回轉(zhuǎn)進(jìn)度測(cè)量

主軸是機(jī)床的核心部件，用于保證零件加工的表面回轉(zhuǎn)精度，因此主軸的回轉(zhuǎn)精度是衡量機(jī)床精度的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)。該部分檢驗(yàn)采用單向測(cè)量法來測(cè)量主軸的回轉(zhuǎn)誤差，通過拾取檢驗(yàn)棒（裝夾在主軸上）軸向六個(gè)不同位置點(diǎn)來進(jìn)行評(píng)估。

4? 課程改革前后對(duì)比

通過表2可以看到改革之后實(shí)驗(yàn)內(nèi)容豐富了，應(yīng)用現(xiàn)代模擬仿真手段不僅提高了教學(xué)質(zhì)量而且改善了教學(xué)環(huán)境。讓學(xué)生在充滿發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題環(huán)境中培養(yǎng)了科研探索能力，與此同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生制定拆裝方案，培養(yǎng)學(xué)生統(tǒng)籌全局的觀念，激發(fā)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性[6]。

5? 實(shí)驗(yàn)報(bào)告

實(shí)驗(yàn)報(bào)告是整個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、方法、過程、結(jié)果的一種總結(jié)，同時(shí)也是對(duì)之前實(shí)驗(yàn)與操作的一種回顧與學(xué)習(xí)[7]，具體內(nèi)容與格式見表3。

6? 制定教改調(diào)查建議問卷調(diào)查

教改是否有成效需要通過具體實(shí)施方案推行、對(duì)比、研究總結(jié)，才能得到客觀的結(jié)論。綜合實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，會(huì)對(duì)任課班級(jí)進(jìn)行問卷調(diào)查見表4，通過學(xué)生的反饋逐步改善，最后推廣。

7? 結(jié)語(yǔ)

“三箱”拆裝與傳動(dòng)綜合實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生更加深入、細(xì)致地學(xué)習(xí)了機(jī)床內(nèi)部結(jié)構(gòu)的相關(guān)知識(shí)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力、獨(dú)立思考能力、分析總結(jié)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力都得到了綜合性訓(xùn)練與培養(yǎng)。在今后的教學(xué)中應(yīng)不斷完善教學(xué)方式和內(nèi)容，改善教學(xué)方案，切實(shí)滿足學(xué)生專業(yè)發(fā)展要求，為將來步入社會(huì)奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。

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