時(shí)間:2023-03-21 17:13:19
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論文摘要:檢測(cè)是對(duì)機(jī)械零件中包括長(zhǎng)度、角度、粗糙度、幾何形狀和相互位置等尺寸的測(cè)量。機(jī)械零件的檢測(cè)極為重要,它是把握產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié),檢測(cè)人員必須在充分準(zhǔn)備的基礎(chǔ)上按照程序進(jìn)行,并要分析誤差的產(chǎn)生原因。
機(jī)械零件的技術(shù)要求很多,它有幾何形狀、尺寸公差、形位公差、表面粗糙度、材質(zhì)的化學(xué)成份及硬度等。檢測(cè)時(shí)先從何處著手,用哪些量具,采用什么樣的先進(jìn)方法,是檢測(cè)中技術(shù)性很強(qiáng)的一個(gè)問(wèn)題。為了使產(chǎn)品質(zhì)量信得過(guò),避免出現(xiàn)錯(cuò)檢、誤檢和漏檢,對(duì)此檢測(cè)人員應(yīng)遵守程序,做好各方面工作。
一、測(cè)前準(zhǔn)備
1、閱讀圖紙。檢驗(yàn)人員要通過(guò)對(duì)視圖的分析,掌握零件的形體結(jié)構(gòu)。首先分析主視圖,然后按順序分析其它視圖。同時(shí)要把各視圖由哪些表面組成,如平面、圓柱面、圓弧面、螺旋面等,組成表面的特征,如孔、槽等,它們之間的位置都要看懂、記清楚。檢驗(yàn)人員要認(rèn)真看圖紙中的尺寸,通過(guò)看尺寸,可以了解零件的大小,看尺寸要從長(zhǎng)、寬、高三個(gè)方向的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)進(jìn)行分析,要分清定形尺寸、定位尺寸、關(guān)鍵尺寸,要分清精加工面、粗加工面和非加工面。在關(guān)鍵尺寸中,根據(jù)公差精度,表面粗糙度等級(jí)分析零件在整機(jī)中的作用,對(duì)于特殊零件,如齒輪、蝸輪蝸桿、絲杠、凸輪等有專(zhuān)業(yè)功能的零件,要會(huì)運(yùn)用專(zhuān)業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。掌握各類(lèi)機(jī)械零件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),是檢驗(yàn)人員的基本功。有表面需熱處理的工序零件,應(yīng)注意處理前后尺寸公差變化的情況。檢驗(yàn)人員還應(yīng)分析圖紙中的標(biāo)題欄,標(biāo)題欄內(nèi)標(biāo)有所用材料零件名稱(chēng),通過(guò)看標(biāo)題欄,掌握零件所用材料規(guī)格、牌號(hào)和標(biāo)準(zhǔn),從中分析材料的工藝性能,以及對(duì)加工質(zhì)量的影響。工作中,我曾遇到這樣一個(gè)問(wèn)題,在銑床上加工一批不銹鋼支架,因所選銑刀材料不對(duì),造成加工表面粗糙度不好,并且效率較低,嚴(yán)重影響了產(chǎn)品精度與產(chǎn)品質(zhì)量。我發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題嚴(yán)重性后,選擇了合適材料的銑刀,試用后,速度又快,表面粗糙度又好。
2、分析工藝文件。工藝文件是加工、檢驗(yàn)零件的指導(dǎo)書(shū),一定要認(rèn)真仔細(xì)查看。按照加工順序,對(duì)每個(gè)工序加工的部位、尺寸、工序余量、工藝尺寸換算都要認(rèn)真審閱,同時(shí)應(yīng)了解關(guān)鍵工序的裝夾方法,定位基準(zhǔn)和所使用的設(shè)備、工裝夾具刀具等技術(shù)要求。往往有個(gè)別操作者不按工藝中所制訂的工序加工,從而對(duì)整個(gè)機(jī)械零件的加工后造成不合格的后果,這一問(wèn)題常常又被檢驗(yàn)人員所忽視。待安裝時(shí),不能使用,造成了成批產(chǎn)品報(bào)廢。
3、合理選用量具、確定測(cè)量方法。當(dāng)看清圖紙和工藝文件后,下一步就是選取恰當(dāng)?shù)牧烤哌M(jìn)行機(jī)械零件檢測(cè)。根據(jù)被測(cè)工件的幾何形狀、尺寸大小、生產(chǎn)批量等選用。如測(cè)量圓柱臺(tái)階軸時(shí),帶公差裝軸承部位,應(yīng)選用卡尺、千分尺、鋼板尺等;如測(cè)量帶公差的內(nèi)孔尺寸時(shí),應(yīng)選用卡尺、鋼板尺、內(nèi)徑百分表或內(nèi)徑千分尺等。有些被測(cè)零件,用現(xiàn)有的量具不能直接檢測(cè),這就要求檢測(cè)人員,根據(jù)一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、書(shū)本理論知識(shí),用現(xiàn)有的量具進(jìn)行整改,或進(jìn)行一系列檢測(cè)工具的制作。
二、檢測(cè)(測(cè)量)
1、合理選用測(cè)量基準(zhǔn)。測(cè)量基準(zhǔn)應(yīng)盡量與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)重合。在任選基準(zhǔn)時(shí),要選用精度高,能保證測(cè)量時(shí)穩(wěn)定可靠的部位作為檢驗(yàn)的基準(zhǔn)。如測(cè)量同軸度、圓跳動(dòng)、套類(lèi)零件以?xún)?nèi)孔,軸類(lèi)零件以中心孔為基準(zhǔn);測(cè)量垂直度應(yīng)以大面為基準(zhǔn);測(cè)量輥類(lèi)零件的圓跳動(dòng)以?xún)啥溯S頭下軸承的臺(tái)階(將兩端軸承臺(tái)階放在“V”型鐵上)為基準(zhǔn)。
2、表面檢測(cè)。機(jī)械零件的破壞,一般總是從表面層開(kāi)始的。產(chǎn)品的性能,尤其是它的可靠性和耐久性,在很大程度上取決于零件表面層的質(zhì)量。研究機(jī)械加工表面質(zhì)量的目的就是為了掌握機(jī)械加工中各種工藝因素對(duì)加工表面質(zhì)量影響的規(guī)律,以便運(yùn)用這些規(guī)律來(lái)控制加工過(guò)程,最終達(dá)到改善表面質(zhì)量、提高產(chǎn)品使用性能的目的,如磕碰、劃傷、變形、裂紋等。細(xì)長(zhǎng)軸、薄壁件注意變形、冷沖件要注意裂紋、螺紋類(lèi)零件、銅材質(zhì)件要注意磕碰、劃傷等。對(duì)以上檢測(cè)的機(jī)械零件,檢測(cè)完后,都要認(rèn)真作記錄,特別是半成品,對(duì)合格品、返修品、報(bào)廢產(chǎn)品要分清,并作上標(biāo)記,以免混淆不清。
3、檢測(cè)尺寸公差。測(cè)量時(shí)應(yīng)盡量采用直接測(cè)量法,因?yàn)橹苯訙y(cè)量法比較簡(jiǎn)便,很直觀,無(wú)需繁瑣的計(jì)算,如測(cè)量軸的直徑等。有些尺寸無(wú)法直接測(cè)量,就需用間接測(cè)量,間接測(cè)量方法比較麻煩,有時(shí)需用繁瑣的函數(shù)計(jì)算,計(jì)算時(shí)要細(xì)心,不能少一個(gè)因素,如測(cè)量角度、錐度、孔心距等。當(dāng)檢查形狀復(fù)雜,尺寸較多的零件時(shí),測(cè)量前應(yīng)先列一個(gè)清單,對(duì)要求的尺寸寫(xiě)在一邊,實(shí)際測(cè)量的尺寸在另一邊,按照清單一個(gè)尺寸一個(gè)尺寸的測(cè)量,并將測(cè)量結(jié)果直接填入實(shí)際尺寸一邊。待測(cè)量完后,根據(jù)清單匯總的尺寸判斷零件合格與否,這樣既不會(huì)漏掉一個(gè)尺寸,又能保證檢測(cè)質(zhì)量。4、檢測(cè)形位公差。按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定有14種形位公差項(xiàng)目。對(duì)于測(cè)量形位公差時(shí),要注意應(yīng)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行,如軸、長(zhǎng)方件要測(cè)量直線(xiàn)度,鍵槽要測(cè)量其對(duì)稱(chēng)度。
三、測(cè)量誤差與原因分析
測(cè)量過(guò)程中,影響所得的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的因素非常多。測(cè)量誤差可以分為三大類(lèi):隨機(jī)誤差、粗大誤差、系統(tǒng)誤差。
1、隨機(jī)誤差。在相同條件下,測(cè)量同一量時(shí)誤差的大小和方向都是變化的,而且沒(méi)有變化的規(guī)律,這種誤差就是隨機(jī)誤差。引起隨機(jī)誤差的原因有量具或者量?jī)x各部分的間隙和變形,測(cè)量力的變化,目測(cè)或者估計(jì)的判斷誤差。消除的方法主要是從誤差根源予以消除(減小溫度波動(dòng)、控制測(cè)量力等),還可以按照正態(tài)分布概率估算隨機(jī)誤差的大小。
2、粗大誤差。粗大誤差是明顯歪曲測(cè)量結(jié)果的誤差。造成這種誤差的原因是測(cè)量時(shí)精力不集中、疏忽大意,比如測(cè)量人員疏忽造成的讀數(shù)誤差、記錄誤差、計(jì)算誤差,以及其他外界的不正常的干擾因素。含有粗大誤差的測(cè)量值叫做壞值,應(yīng)該剔除不用。
3、系統(tǒng)誤差。在相同條件下,重復(fù)測(cè)量同一量時(shí)誤差的大小和方向保持不變,或者測(cè)量時(shí)條件改變,誤差按照一定的規(guī)律變化,這種誤差為系統(tǒng)誤差。引起系統(tǒng)誤差的原因有量具或者量?jī)x的刻度不準(zhǔn)確,校正量具或者量?jī)x的校正工具有誤差,精密測(cè)量時(shí)環(huán)境的溫度沒(méi)有在20度(攝氏溫度)。消除系統(tǒng)誤差方法有,測(cè)量前必須對(duì)所有計(jì)量器具進(jìn)行檢定,應(yīng)當(dāng)對(duì)照規(guī)程進(jìn)行修正消除誤差。另外,保證刻度對(duì)準(zhǔn)零位,必須測(cè)量前,仔細(xì)檢查計(jì)量器具,保證足夠的準(zhǔn)確性。
所謂精基準(zhǔn),是指在最初幾道工序中就加工出來(lái),為后面的工序做好定位、裝夾的準(zhǔn)備,在后續(xù)的加工中,以它為基準(zhǔn)對(duì)別的部位進(jìn)行加工。該零件形狀復(fù)雜,沒(méi)有規(guī)則的面供我們選取,相比較而言,A、B兩孔比C、D兩孔更適合用精基準(zhǔn),主要是考慮到以下兩個(gè)方面。(1)A、B兩孔是裝配孔(設(shè)計(jì)基準(zhǔn)),這樣能使工藝與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合,符合“基準(zhǔn)重合”原則,可以減少尺寸換算,避免因基準(zhǔn)不重合而引起的誤差。(2)A、B兩孔相對(duì)坐標(biāo)系關(guān)系簡(jiǎn)單,而C、D兩孔是空間孔,不易定位、裝夾。
2.粗基準(zhǔn)的選擇與加工
粗基準(zhǔn)是用來(lái)加工精基準(zhǔn)時(shí)所用的定位面,它應(yīng)能保證在以后的加工中各加工面的加工余量均勻,以及在后續(xù)加工中定位、夾緊牢固可靠等要求。該零件形狀復(fù)雜,供加工中裝夾壓緊的部位幾乎沒(méi)有,另外C、D兩孔較長(zhǎng),加工過(guò)程中如果沒(méi)有可靠的剛性支撐,會(huì)發(fā)生振刀,影響孔的加工精度,所以在確定零件毛坯狀態(tài)時(shí)必須考慮周全,為以后加工做好準(zhǔn)備,達(dá)到事半功倍的效果。圖2所示是最后確定的毛坯狀態(tài),主要做了以下兩處改動(dòng)。(1)增加了兩處帶凸臺(tái)的E、F面,這樣在加工中能夠方便壓緊零件。(2)增加了四處圓柱凸臺(tái)F,一是起到擴(kuò)大定位面的作用,二是輔助壓緊時(shí)起到支撐的作用。實(shí)際加工中,第一步按一定的尺寸把E、F面加工出來(lái),將其作為粗基準(zhǔn),為后續(xù)加工做好基準(zhǔn)。
3.精基準(zhǔn)的加工
完成了粗基準(zhǔn)的加工后,第二步是對(duì)精基準(zhǔn)的加工。加工中以第一步加工的面定位,輔以圖3所示的零件中心線(xiàn)和A、B兩孔中心平分線(xiàn),對(duì)A、B、C、D四孔進(jìn)行粗加工。這一步加工極為重要,稍有不慎零件的加工將以失敗而告終。為了驗(yàn)證所找的基準(zhǔn)線(xiàn)是否準(zhǔn)確,加工中應(yīng)注意觀察零件的余量分配是否合理。在毛坯試加工時(shí),如果發(fā)現(xiàn)不合適時(shí),可以通過(guò)調(diào)整尺寸對(duì)零件進(jìn)行拯救性加工。后續(xù)加工按以下步驟進(jìn)行:(1)圖3中的A、B、C、D四孔粗加工完成后,零件翻面,以A、B兩孔定位將圖2中凸臺(tái)E面上的兩孔精加工。(2)以圖2中凸臺(tái)E面上精加工的兩孔定位,對(duì)零件所有的加工部位進(jìn)行精加工。(3)最后零件翻面將圖2中的E、F共6處凸臺(tái)去除。
4.結(jié)語(yǔ)
1.1在對(duì)零件進(jìn)行機(jī)械加工過(guò)程中由于有著較多的程序,在這些程序中難點(diǎn)會(huì)存在著較多的加工缺陷,對(duì)機(jī)械零件表面紋理存在著較多的缺陷。在對(duì)機(jī)械零件加工過(guò)程中,加工的程序和方法有所不同,就有可能造成不同樣式的機(jī)械零件紋理。
1.2機(jī)械零件在現(xiàn)代化機(jī)械加工中,還會(huì)受到各種因素的影響,對(duì)刀具有著較大的影響,在加上機(jī)械零件材料自身所具有的特性以及振動(dòng),不僅會(huì)使得刀具受到一定的損害,而且還會(huì)造成拋光處理的不完全等較多問(wèn)題。在機(jī)械零件表面出現(xiàn)的缺陷是可以通過(guò)肉眼能夠識(shí)別出來(lái)的,尤其針對(duì)于紋理缺陷;只是利用肉眼進(jìn)行一定的觀察,但是不能利用數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行一定的計(jì)算,這就需要利用計(jì)算機(jī)對(duì)機(jī)械加工零件表面紋理缺陷進(jìn)行一定的檢測(cè),從而得出有效的檢測(cè)方法,對(duì)機(jī)械零件表面紋理缺陷進(jìn)行準(zhǔn)確合理的分析。
2機(jī)械加工零件表面紋理缺陷的檢測(cè)
2.1由于在對(duì)機(jī)械零件加工過(guò)程中會(huì)存在著一定的紋理缺陷,不僅嚴(yán)重影響了機(jī)械加工零件的質(zhì)量,而且還在一定程度上影響了機(jī)械加工零件的使用。這就需要對(duì)機(jī)械加工零件表面紋理缺陷進(jìn)行一定的檢測(cè),從而能夠分析出機(jī)械加工零件表面出現(xiàn)紋理缺陷的原因,并且針對(duì)紋理缺陷的特征做出一定的措施進(jìn)行解決,不僅保證了機(jī)械加工零件的質(zhì)量,而且還方便了機(jī)械加工零件的使用。
2.2在一般的機(jī)械加工零件檢查過(guò)程中需要遵循以下的步驟:首先利用先進(jìn)的檢測(cè)設(shè)備將機(jī)械零件表面加工過(guò)程中出現(xiàn)的紋理缺陷準(zhǔn)確的檢測(cè)出來(lái),然后根據(jù)檢測(cè)出來(lái)的信息輸入到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行科學(xué)合理的處理,最后把計(jì)算機(jī)處理過(guò)的信息利用傅里葉變換處理為頻譜圖像,能夠清晰的分析出機(jī)械加工零件表面紋理缺陷。傅里葉變換是一種線(xiàn)性的變換,將各種信號(hào)在頻域之間進(jìn)行變換,這種思想是由傅里葉提出,所以以其來(lái)命名。
2.3在對(duì)機(jī)械加工零件表面紋理缺陷實(shí)際的檢測(cè)過(guò)程中,主要采用的是攝像機(jī)、顯微鏡等先進(jìn)設(shè)備,然后在與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行相機(jī)和,通過(guò)利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)機(jī)械加工零件表面紋理缺陷的數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的收集,再利用傅里葉變換的原理,把收集到的紋理缺陷數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成頻譜圖像。還可以通過(guò)頻域?yàn)V波器對(duì)機(jī)械加工零件表面紋理缺陷數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的處理,其最重要的目的就是增強(qiáng)機(jī)械加工零件表面紋理圖像的清晰度,在利用傅里葉變換轉(zhuǎn)換為空間域圖像,并且利用圖像分割法,將紋理圖像與缺陷紋理進(jìn)行一定的分離,能夠進(jìn)一步對(duì)機(jī)械加工零件表面紋理缺陷找到科學(xué)合理的檢測(cè)方法。
3機(jī)械加工零件表面紋理缺陷檢測(cè)的方法
3.1在機(jī)械加工零件表面紋理缺陷檢測(cè)的方法中,最為重要的是對(duì)機(jī)械加工零件背景紋理圖像的辨別,通過(guò)利用濾波處理是一種非常有效的方法,在一定程度上增強(qiáng)了紋理圖像的清晰度,更加方便對(duì)背景紋理圖像和缺陷紋理進(jìn)行區(qū)分。在利用圖像分割方法進(jìn)行檢測(cè)中,需要消除噪聲產(chǎn)生的影響。
3.2在機(jī)械加工零件表面紋理缺陷實(shí)際檢測(cè)中,首先需要對(duì)機(jī)械加工零件表面的紋理圖像進(jìn)行一定的提取,然后在進(jìn)行對(duì)紋理圖像進(jìn)行一定的處理。在對(duì)機(jī)械加工零件表面紋理圖像進(jìn)行提取過(guò)程中,通過(guò)采用二階統(tǒng)計(jì)度量,同時(shí)在對(duì)機(jī)械加工零件表面紋理缺圖像提取中,還要通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)紋理圖像進(jìn)行一定的處理,對(duì)機(jī)械加工零件表面紋理圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的整理,利用傅里葉變換,對(duì)紋理圖像和紋理缺陷圖像進(jìn)行合理的區(qū)分,從而能夠使得機(jī)械加工零件表面進(jìn)行良好的紋理缺陷檢測(cè)。
3.3在利用圖像分割對(duì)機(jī)械加工零件表面紋理缺陷實(shí)際檢測(cè)中,在進(jìn)行圖像處理過(guò)程中需要充分認(rèn)清噪聲與紋理缺點(diǎn)的區(qū)別,由于噪聲點(diǎn)是隨機(jī)分布的,機(jī)械加工零件表面紋理特征也存在著不同的形狀。在對(duì)機(jī)械加工零件表面紋理缺陷檢測(cè)過(guò)程中,利用開(kāi)運(yùn)算不僅能夠消除一定的噪音,而且還能對(duì)紋理缺陷進(jìn)行一定的處理。通過(guò)利用圖像分割檢測(cè)方法,在一定程度上增強(qiáng)了機(jī)械加工零件表面紋理缺陷圖像的清晰度,并且在有效的條件下還原為空間域圖像。還要對(duì)關(guān)鍵的細(xì)節(jié)進(jìn)行一定的優(yōu)化處理或者對(duì)圖像進(jìn)行一定的重建,在對(duì)圖像進(jìn)行重建過(guò)程中,將機(jī)械加工零件表面紋理缺陷的圖像保存下來(lái),通過(guò)利用數(shù)學(xué)工具,對(duì)圖像的形態(tài)進(jìn)行一定的處理,這種機(jī)械加工零件表面紋理缺陷檢測(cè)方法不僅能夠提高檢測(cè)機(jī)械零件紋理缺陷的精確度,而且在一定程度上增強(qiáng)了圖像的完整性。
3.4在對(duì)機(jī)械加工零件表面紋理缺陷實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中,需要根據(jù)機(jī)械加工零件表面紋理圖像的特點(diǎn),通過(guò)利用共生矩陣,科學(xué)合理的計(jì)算出平均值,將計(jì)算出來(lái)的平均值作為紋理特征向量,并且根據(jù)圖片的在線(xiàn)顯示對(duì)實(shí)際機(jī)械加工零件表面紋理缺陷進(jìn)行一定的檢測(cè),然后再利用圖像處理卡,進(jìn)一步保證紋理圖像處理機(jī)械加工零件表面紋理缺陷數(shù)據(jù)的穩(wěn)定和對(duì)圖像拍攝的精度,最后對(duì)機(jī)械加工零件表面紋理缺陷的信息進(jìn)行自動(dòng)的統(tǒng)計(jì)和處理,并且分析出所產(chǎn)生的原因,針對(duì)產(chǎn)生的原因提出相應(yīng)的對(duì)策進(jìn)行科學(xué)合理的解決,不僅能夠保證機(jī)械加工零件的質(zhì)量,而且還能發(fā)揮出機(jī)械加工零件表面紋理缺陷檢測(cè)的作用以及價(jià)值。以上就是機(jī)械加工零件表面紋理缺陷檢測(cè)的方法。
4結(jié)束語(yǔ)
摘要:文章針對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械零部件的設(shè)計(jì)局限性,提出了現(xiàn)代設(shè)計(jì)思想和方法。
一、機(jī)械零部件傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)局限
傳統(tǒng)機(jī)械零部件的設(shè)計(jì)帶來(lái)了運(yùn)用中出現(xiàn)的許多問(wèn)題:零部件容易腐蝕損壞;零部件容易疲勞損壞,斷裂、表面剝落等;零部件容易摩擦損壞等等。這些問(wèn)題的出現(xiàn),都是機(jī)械零部件傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)局限性所產(chǎn)生的。機(jī)械機(jī)械零部件設(shè)計(jì)是人類(lèi)為了實(shí)現(xiàn)某種預(yù)期的目標(biāo)而進(jìn)行的一種創(chuàng)造性活動(dòng)。傳統(tǒng)機(jī)械機(jī)械零部件設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是以長(zhǎng)期經(jīng)驗(yàn)積累為基礎(chǔ),通過(guò)力學(xué)、數(shù)學(xué)建模及試驗(yàn)等所形成的經(jīng)驗(yàn)公式、圖表、標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范作為依據(jù),運(yùn)用條件性計(jì)算或類(lèi)比等方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)在長(zhǎng)期運(yùn)用中得到不斷的完善和提高,目前在大多數(shù)情況下仍然是有效的設(shè)計(jì)方法,但是它有很多局限:在方案設(shè)計(jì)時(shí)憑借設(shè)計(jì)者有限的直接經(jīng)驗(yàn)或間接經(jīng)驗(yàn),通過(guò)計(jì)算、類(lèi)比分析等,以收斂思維方式,過(guò)早地確定方案。這種方案設(shè)計(jì)既不充分又不系統(tǒng),不強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新,因此很難得到最優(yōu)方案;在機(jī)械零部件設(shè)計(jì)中,僅對(duì)重要的零部件根據(jù)簡(jiǎn)化的力學(xué)模型或經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行靜態(tài)的或近似的設(shè)計(jì)計(jì)算,其他零部件只作類(lèi)比設(shè)計(jì),與實(shí)際工況有時(shí)相差較遠(yuǎn),難免造成失誤;傳統(tǒng)設(shè)計(jì)偏重于考慮產(chǎn)品自身的功能的實(shí)現(xiàn),忽略人―機(jī)―環(huán)境之間關(guān)系的重要性;傳統(tǒng)設(shè)計(jì)采用手工計(jì)算、繪圖,設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性差、工作周期長(zhǎng)、效率低。
二、創(chuàng)新思維機(jī)械零部件的設(shè)計(jì)思想
機(jī)械零部件設(shè)計(jì)的本質(zhì)是創(chuàng)造和革新。現(xiàn)代機(jī)械機(jī)械零部件設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新設(shè)計(jì),要求在設(shè)計(jì)中更充分地發(fā)揮設(shè)計(jì)者的創(chuàng)造力,利用最新科技成果,在現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和方法的指導(dǎo)下,設(shè)計(jì)出更具有生命力的產(chǎn)品。
(一)運(yùn)用創(chuàng)造思維
設(shè)計(jì)者的創(chuàng)造力是多種能力、個(gè)性和心理特征的綜合表現(xiàn),它包括觀察能力、記憶能力、想象能力、思維能力、表達(dá)能力、自控能力、文化修養(yǎng)、理想信念、意志性格、興趣愛(ài)好等因素。其中想象能力和思維能力是創(chuàng)造力的核心,它是將觀察、記憶所得信息有控制地進(jìn)行加工變換,創(chuàng)造表達(dá)出新成果的整個(gè)創(chuàng)造活動(dòng)的中心。創(chuàng)造力的開(kāi)發(fā)可以從培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)、提高創(chuàng)新能力和素質(zhì)、加強(qiáng)創(chuàng)新實(shí)踐等方面著手。設(shè)計(jì)者不是把設(shè)計(jì)工作當(dāng)成例行公事,而是時(shí)刻保持強(qiáng)烈的創(chuàng)新愿望和沖動(dòng),掌握必要?jiǎng)?chuàng)新方法,加強(qiáng)學(xué)習(xí)和鍛煉,自覺(jué)開(kāi)發(fā)創(chuàng)造力,成為一個(gè)符合現(xiàn)代設(shè)計(jì)需要的創(chuàng)新人才。
(二)運(yùn)用發(fā)散思維
發(fā)散思維又稱(chēng)輻射思維或求異思維等。它是以欲解決的問(wèn)題為中心,思維者打破常規(guī),從不同方向,多角度、多層次地考慮問(wèn)題,求出多種答案的思維方式。例如,若提出“將兩零部件聯(lián)結(jié)在一起”的問(wèn)題,常規(guī)的辦法有螺紋聯(lián)結(jié)、焊接、膠接、鉚接等,但運(yùn)用發(fā)散思維思考,可以得到利用電磁力、摩擦力、壓差或真空、綁縛、冷凍等方法。發(fā)散思維是創(chuàng)造性思維的主要形式之一,在技術(shù)創(chuàng)新和方案設(shè)計(jì)中具有重要的意義。
(三)運(yùn)用創(chuàng)新思維
創(chuàng)造力的核心是創(chuàng)新思維。創(chuàng)新思維是一種最高層次的思維活動(dòng),它是建立在各類(lèi)常規(guī)思維基礎(chǔ)上的。人腦在外界信息激勵(lì)下,將各種信息重新綜合集成,產(chǎn)生新的結(jié)果的思維活動(dòng)過(guò)程就是創(chuàng)新思維。機(jī)械機(jī)械零部件設(shè)計(jì)的過(guò)程是創(chuàng)新的過(guò)程。設(shè)計(jì)者應(yīng)打破常規(guī)思維的慣例,追求新的功能原理、新方案、新結(jié)構(gòu)、新造型、新材料、新工藝等,在求異和突破中體現(xiàn)創(chuàng)新。
三、科學(xué)的進(jìn)行機(jī)械零部件設(shè)計(jì)
(一)把握機(jī)械零部件設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容
機(jī)械零部件設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)的重要組成部分,機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案中的機(jī)構(gòu)和構(gòu)件只有通過(guò)零部件設(shè)計(jì)才能得到用于加工的零部件工作圖和部件裝配圖,同時(shí)它也是機(jī)械總體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。機(jī)械零部件設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括:根據(jù)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)和總體設(shè)計(jì)的要求,明確零部件的工作要求、性能、參數(shù)等,選擇零部件的結(jié)構(gòu)構(gòu)形、材料、精度等,進(jìn)行失效分析和工作能力計(jì)算,畫(huà)出零部件圖和部件裝配圖。機(jī)械產(chǎn)品整機(jī)應(yīng)滿(mǎn)足的要求是由零部件設(shè)計(jì)所決定的,機(jī)械零部件設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足的要求為:在工作能力上要求具體有強(qiáng)度、剛度、壽命、耐磨性、耐熱性、振動(dòng)穩(wěn)定性及精度等;在工藝性上要求加工、裝配具有良好的工藝性及維修方便;在經(jīng)濟(jì)性上的要求主要指生產(chǎn)成本要低。此外,還要滿(mǎn)足噪聲控制、防腐性能、不污染環(huán)境等環(huán)境保護(hù)要求和安全要求等。這些要求往往互相牽制,需全面綜合考慮。
(二)嚴(yán)格計(jì)算機(jī)械零部件的失效形式
機(jī)械零部件由于各種原因不能正常工作而失效,其失效形式很多,主要有斷裂、表面壓碎、表面點(diǎn)蝕、塑性變形、過(guò)度彈性變形、共振、過(guò)熱及過(guò)度磨損等。為了保證零部件能正常工作,在設(shè)計(jì)零部件時(shí)應(yīng)首先進(jìn)行零部件的失效分析,預(yù)估失效的可能性,采取相應(yīng)措施,其中包括理論計(jì)算,計(jì)算所依據(jù)的條件稱(chēng)為計(jì)算準(zhǔn)則,常用的計(jì)算準(zhǔn)則有:一是強(qiáng)度準(zhǔn)則。強(qiáng)度是機(jī)械零部件抵抗斷裂、表面疲勞破壞或過(guò)大塑性變形等失效的能力。強(qiáng)度要求是保證機(jī)械零部件能正常工作的基本要求。二是剛度準(zhǔn)則。剛度是指零部件在載荷(下轉(zhuǎn)第57頁(yè))(上接第58頁(yè))的作用下,抵抗彈性變形的能力。剛度準(zhǔn)則要求零部件在載荷作用下的彈性變形在許用的極限值之內(nèi)。三是振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則。對(duì)于高速運(yùn)動(dòng)或剛度較小的機(jī)械,在工作時(shí)應(yīng)避免發(fā)生共振。振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則要求所設(shè)計(jì)的零部件的固有頻率與其工作時(shí)所受激振源的頻率錯(cuò)開(kāi)。四是耐熱性準(zhǔn)則。機(jī)械零部件在高溫工作條件下,由于過(guò)度受熱,會(huì)引起油失效、氧化、膠合、熱變形、硬度降低等問(wèn)題,使零部件失效或機(jī)械精度降低。因此,為了保證零部件在高溫下正常工作,應(yīng)合理設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)及合理選擇材料,必要時(shí)須采用水冷或氣冷等降溫措施。五是耐磨性準(zhǔn)則。耐磨性是指相互接觸并運(yùn)動(dòng)零部件的工作表面抵抗磨損的能力。當(dāng)零部件過(guò)度磨損后,將改變其結(jié)構(gòu)形狀和尺寸,削弱其強(qiáng)度,降低機(jī)械精度和效率,以致零部件失效報(bào)廢。因此,機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取措施,力求提高零部件的耐磨性。
(三)正確選擇機(jī)械零部件表面粗糙度
表面粗糙度是反映零部件表面微觀幾何形狀誤差的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo),是檢驗(yàn)零部件表面質(zhì)量的主要依據(jù);它選擇的合理與否,直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、使用壽命和生產(chǎn)成本。機(jī)械零部件表面粗糙度的選擇方法有3種,即計(jì)算法、試驗(yàn)法和類(lèi)比法。在機(jī)械零部件設(shè)計(jì)工作中,應(yīng)用最普通的是類(lèi)比法,此法簡(jiǎn)便、迅速、有效。應(yīng)用類(lèi)比法需要有充足的參考資料,現(xiàn)有的各種機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中都提供了較全面的資料和文獻(xiàn)。最常用的是與公差等級(jí)相適應(yīng)的表面粗糙度。在通常情況下,機(jī)械零部件尺寸公差要求越小,機(jī)械零部件的表面粗糙度值也越小,但是它們之間又不存在固定的函數(shù)關(guān)系。在實(shí)際工作中,對(duì)于不同類(lèi)型的機(jī)器,其零部件在相同尺寸公差的條件下,對(duì)表面粗糙度的要求是有差別的。這就是配合的穩(wěn)定性問(wèn)題。在機(jī)械零部件的設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中,對(duì)于不同類(lèi)型的機(jī)器,其零部件的配合穩(wěn)定性和互換性的要求是不同的。在設(shè)計(jì)工作中,表面粗糙度的選擇歸根到底還是必須從實(shí)際出發(fā),全面衡量零部件的表面功能和工藝經(jīng)濟(jì)性,才能作出合理的選擇。
(四)全面優(yōu)化機(jī)械零部件設(shè)計(jì)方法
要充分運(yùn)用機(jī)械學(xué)理論和方法,包括機(jī)構(gòu)學(xué)、機(jī)械動(dòng)力學(xué)、摩擦學(xué)、機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度學(xué)、傳動(dòng)機(jī)械學(xué)等及計(jì)算機(jī)輔助分析的不斷發(fā)展,對(duì)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題能作出很好的處理,一系列新型的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和方法正在形成。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)是把計(jì)算機(jī)技術(shù)引入設(shè)計(jì)過(guò)程,利用計(jì)算機(jī)完成選型、計(jì)算、繪圖及其他作業(yè)的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。CAD技術(shù)促成機(jī)械零部件設(shè)計(jì)發(fā)生巨大的變化,并成為現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的重要組成部分。目前,CAD技術(shù)向更深更廣的方向發(fā)展,主要表現(xiàn)為以下基于專(zhuān)家系統(tǒng)的智能CAD;CAD系統(tǒng)集成化,CAD與CAM(計(jì)算機(jī)輔助制造)的集成系統(tǒng)(CAD/CAM);動(dòng)態(tài)三維造型技術(shù);基于并行工程,面向制造的設(shè)計(jì)技術(shù)(DFM);分布式網(wǎng)絡(luò)CAD系統(tǒng)。
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關(guān)鍵詞:印刷設(shè)備,機(jī)械零件,維修
引言
在印刷設(shè)備中機(jī)械零件的維修中,發(fā)現(xiàn)印刷設(shè)備的機(jī)械零件故障主要包括以下五種:零件變形、零件腐蝕、零件磨損、零件斷裂、零件的配合位置出現(xiàn)偏差。印刷設(shè)備出現(xiàn)機(jī)械故障的主要原因就是這五種現(xiàn)象。如果印刷設(shè)備中機(jī)械零件的配合位置出現(xiàn)偏差,一般將其恢復(fù)到原位即可,而對(duì)于零件變形、零件腐蝕、零件磨損、零件斷裂,就需要使用應(yīng)急維修技術(shù)進(jìn)行解決。
1印刷設(shè)備中機(jī)械零件的維修特點(diǎn)以及要求
機(jī)械零件修復(fù)范圍包括各種進(jìn)口、國(guó)產(chǎn)高精密模具、曲軸、軋滾、瓦座、印刷機(jī)滾筒、柱塞、油缸、油泵、液壓馬達(dá)、缸套、鍍鉻桿、齒輪鍵槽、轉(zhuǎn)子軸承、軸承位等所有各種不同材質(zhì)、不同形狀機(jī)械零件的斷、裂、劃傷、磨損、密封、堵漏。論文大全。法蘭、管道、閥門(mén)等不停車(chē)帶壓密封、堵漏。
修復(fù)印刷機(jī)械零件的過(guò)程中盡量保持零件始終處于常溫狀態(tài),不變形、不產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力、無(wú)退火、軟化現(xiàn)象;無(wú)斷、裂的潛在影響;不產(chǎn)生脫落、無(wú)硬點(diǎn)、結(jié)合強(qiáng)度高,修補(bǔ)處機(jī)械性能高,通過(guò)選擇同材料可滿(mǎn)足不同性能的技術(shù)要求,要求修復(fù)后的印刷機(jī)械零件在硬度、耐磨、耐腐蝕都可超過(guò)新件。
2 印刷設(shè)備中機(jī)械零件的維修方法
通常情況下,我們可以將印刷設(shè)備中機(jī)械零件的修復(fù)工作分為五種,分別為:機(jī)械修理法、焊接修理法、粘接修理法、電鍍修理法、噴涂修理法。這五種方法都具備一定的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。我們可以根據(jù)印刷設(shè)備中機(jī)械零件的具體情況,例如,材料性能、形狀尺寸和工作精度等,決定機(jī)械零件的修復(fù)方法。
2.1機(jī)械修理法
這種方法是一種最為實(shí)用、普遍的方法。當(dāng)印刷設(shè)備的機(jī)械零件發(fā)生斷裂、變形或嚴(yán)重磨損等現(xiàn)象時(shí),通常會(huì)采用一些機(jī)械方法進(jìn)行除了,例如重新加工、附加零件、局部變換或鉚接等方法。例如,當(dāng)某個(gè)印刷膠印機(jī)上的傳動(dòng)齒輪出現(xiàn)個(gè)別齒磨損的現(xiàn)象時(shí),可以根據(jù)磨損的舊齒輪進(jìn)行圖紙的測(cè)繪工作。可以根據(jù)圖紙進(jìn)行加工,設(shè)計(jì)出一個(gè)大小尺寸和未被磨損時(shí)的齒輪相同的齒輪。然后,再將這個(gè)齒輪安裝到印刷設(shè)備上,使得印刷設(shè)備能夠進(jìn)行正常的運(yùn)轉(zhuǎn)。再舉一個(gè)例子,通常在膠印機(jī)上有一些竄水輥和竄墨輥,由于在竄水輥和竄墨輥的兩頭,容易受到長(zhǎng)期的磨損,如果更換新的竄水輥和竄墨輥,則需要花費(fèi)更昂貴的價(jià)錢(qián)。這種情況下,我們可根據(jù)原來(lái)的竄水輥和竄墨輥的尺寸加工一個(gè)與原來(lái)一樣的軸頭,并將其鑲?cè)说捷侒w中,這樣不僅節(jié)省了不必要的開(kāi)支,而且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠地進(jìn)行了印刷機(jī)械的修理。機(jī)修人員用的最普遍的應(yīng)急維修方法就是這種機(jī)械修理法。機(jī)械修理法可以利用鉗工技藝,同時(shí)可以通過(guò)車(chē)、銑、刨、磨、鉆等基本的機(jī)械加工的工藝手段,進(jìn)行印刷設(shè)備中機(jī)械零件的修復(fù)。
2.2焊接修理法
當(dāng)機(jī)械零件出現(xiàn)斷裂或者是較嚴(yán)重的損壞現(xiàn)象時(shí),可以通過(guò)電焊的辦法進(jìn)行修理。焊接修理法的應(yīng)用是極其廣泛的。焊接修理法包括氣焊、電弧焊和釬焊等多種方式。焊接修理法可以對(duì)鑄鐵、碳鋼、鋁或銅等金屬材料進(jìn)行修理。但是,當(dāng)采用焊接修理法進(jìn)行修理時(shí),會(huì)產(chǎn)生很高的溫度,由于零件的壁是非常薄的,而且細(xì)長(zhǎng)的零件受熱是非常容易變形的,因此,采用這種方法進(jìn)行修理時(shí)對(duì)精度的要求是非常高的,要謹(jǐn)慎處理對(duì)于壁薄和細(xì)長(zhǎng)的零件的維修。
2.3粘接修理法
這種修理法一般可以在機(jī)械零件斷裂或磨損時(shí)使用。有時(shí),印刷設(shè)備中機(jī)械零件的粘接也可以利用粘合劑或化學(xué)溶劑來(lái)實(shí)現(xiàn)。粘接修理法的應(yīng)用范圍也是非常廣泛的。粘接修理法可以在金屬之間,非金屬之間或金屬和非金屬之間進(jìn)行粘接,這種方法使用的典型的粘合劑包括環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨醋,丙烯酸雙醋、膠等。在實(shí)際的修理過(guò)程中,對(duì)需粘接零件的表面,必須謹(jǐn)慎處理,應(yīng)該保持需粘接零件的表面的清潔干燥,同時(shí)應(yīng)該盡量使其粗糙,從而達(dá)到增加進(jìn)行維修時(shí)的接觸面積的目的。而且,在粘接時(shí),還應(yīng)該將固化時(shí)間考慮在內(nèi)。例如,曾經(jīng)我們單位的一臺(tái)印刷機(jī)上的印版滾筒一端的軸承發(fā)生走內(nèi)圈現(xiàn)象,對(duì)于其磨損部分,我們就使用了樂(lè)泰膠進(jìn)行填充,由于在這臺(tái)印刷機(jī)器上,有印刷任務(wù)必須完成,等著要用,為了爭(zhēng)取時(shí)間,縮短固化時(shí)間,我們采用了添加促進(jìn)劑并使用電吹風(fēng)進(jìn)行加溫的辦法。最后發(fā)現(xiàn),印刷效果非常好,版面文字非常清晰,網(wǎng)點(diǎn)非常結(jié)實(shí)。但由于粘接的結(jié)合力太差,不能很好地抗沖擊,而且抗老化及抗高溫的性能也非常差,因此,必須及時(shí)購(gòu)買(mǎi)相關(guān)的零件配件或者采用其他辦法,使得印刷設(shè)備的性能得到提高。論文大全。
2.4電鍍修理法
在機(jī)械零件出現(xiàn)磨損,并且磨損量不是很大的情況下,通常可以采用電鍍修理法進(jìn)行維修。論文大全。這種方法包括鍍鉻、鍍銅、鍍鎳等多種形式。使用這種方法進(jìn)行維修,不僅能夠使機(jī)械零件的原有尺寸得到恢復(fù),而且由于致密的電鍍層的表面硬度是非常高的,這樣就使得零件的耐磨性及耐腐蝕性得到了提高。在進(jìn)行具體的維修過(guò)程時(shí),這種方法達(dá)到了很好的效果。
2.5噴涂修理法
當(dāng)機(jī)械零件磨損量非常大時(shí),使用電鍍修理法速度太慢,這時(shí),可以采用噴涂修理法。噴涂修理法就是將噴涂材料加熱軟化,然后通過(guò)高速氣流使軟化的噴涂材料霧化,再將其噴涂到零件表面,使噴涂材料形成和原材料緊密結(jié)合的金屬層,最后再經(jīng)過(guò)精加工就能夠完成修復(fù)。噴涂修理法具有速度比較快,操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),噴涂修理法對(duì)于1毫米左右磨損量的軸型零件非常方便。但是,在使用噴涂修理法進(jìn)行維修時(shí)容易產(chǎn)生較高的溫度,因此,在采用此法進(jìn)行壁薄或細(xì)長(zhǎng)桿的零件的修復(fù)時(shí),必須特別注意熱變形的避免,必須使得零件的整體溫度保持在80度以下。
3 結(jié)束語(yǔ)
現(xiàn)代印刷設(shè)備維修管理工作除了要恢復(fù)印刷設(shè)備原有的性能之外,而且應(yīng)該使印刷設(shè)備的性能得到改善,從而提高印刷品的質(zhì)量。印刷設(shè)備中機(jī)械零件的維修非常重要,應(yīng)該采用合適的印刷設(shè)備維修方法進(jìn)行印刷設(shè)備中機(jī)械零件的維修。印刷企業(yè)的印刷設(shè)備維修人員應(yīng)該掌握一些應(yīng)急維修方法,維修方法不僅要經(jīng)濟(jì),而且應(yīng)該具有很強(qiáng)的實(shí)用性,才能有利于印刷設(shè)備中機(jī)械零件的維修的改善以及達(dá)到良好的印刷效果。
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[3] 楊志鋼. 印刷機(jī)UV固化系統(tǒng)[J]. 印刷世界,2005,(03)
論文摘要:檢測(cè)是對(duì)機(jī)械零件中包括長(zhǎng)度、角度、粗糙度、幾何形狀和相互位置等尺寸的測(cè)量。機(jī)械零件的檢測(cè)極為重要,它是把握產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié),檢測(cè)人員必須在充分準(zhǔn)備的基礎(chǔ)上按照程序進(jìn)行,并要分析誤差的產(chǎn)生原因。
機(jī)械零件的技術(shù)要求很多, 它有幾何形狀、尺寸公差、形位公差、表面粗糙度、材質(zhì)的化學(xué)成份及硬度等。檢測(cè)時(shí)先從何處著手, 用哪些量具, 采用什么樣的先進(jìn)方法, 是檢測(cè)中技術(shù)性很強(qiáng)的一個(gè)問(wèn)題。為了使產(chǎn)品質(zhì)量信得過(guò), 避免出現(xiàn)錯(cuò)檢、誤檢和漏檢, 對(duì)此檢測(cè)人員應(yīng)遵守程序,做好各方面工作。
一、 測(cè)前準(zhǔn)備
1、閱讀圖紙。檢驗(yàn)人員要通過(guò)對(duì)視圖的分析, 掌握零件的形體結(jié)構(gòu)。 首先分析主視圖, 然后按順序分析其它視圖。 同時(shí)要把各視圖由哪些表面組成, 如平面、圓柱面、圓弧面、螺旋面等, 組成表面的特征, 如孔、槽等, 它們之間的位置都要看懂、記清楚。檢驗(yàn)人員要認(rèn)真看圖紙中的尺寸, 通過(guò)看尺寸, 可以了解零件的大小, 看尺寸要從長(zhǎng)、寬、高三個(gè)方向的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)進(jìn)行分析, 要分清定形尺寸、定位尺寸、關(guān)鍵尺寸,要分清精加工面、粗加工面和非加工面。在關(guān)鍵尺寸中,根據(jù)公差精度, 表面粗糙度等級(jí)分析零件在整機(jī)中的作用, 對(duì)于特殊零件, 如齒輪、蝸輪蝸桿、絲杠、凸輪等有專(zhuān)業(yè)功能的零件, 要會(huì)運(yùn)用專(zhuān)業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。掌握各類(lèi)機(jī)械零件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn), 是檢驗(yàn)人員的基本功。有表面需熱處理的工序零件, 應(yīng)注意處理前后尺寸公差變化的情況。檢驗(yàn)人員還應(yīng)分析圖紙中的標(biāo)題欄, 標(biāo)題欄內(nèi)標(biāo)有所用材料零件名稱(chēng), 通過(guò)看標(biāo)題欄, 掌握零件所用材料規(guī)格、牌號(hào)和標(biāo)準(zhǔn), 從中分析材料的工藝性能, 以及對(duì)加工質(zhì)量的影響。工作中, 我曾遇到這樣一個(gè)問(wèn)題, 在銑床上加工一批不銹鋼支架, 因所選銑刀材料不對(duì), 造成加工表面粗糙度不好, 并且效率較低, 嚴(yán)重影響了產(chǎn)品精度與產(chǎn)品質(zhì)量。我發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題嚴(yán)重性后, 選擇了合適材料的銑刀, 試用后, 速度又快, 表面粗糙度又好。
2、分析工藝文件。工藝文件是加工、檢驗(yàn)零件的指導(dǎo)書(shū), 一定要認(rèn)真仔細(xì)查看。按照加工順序,對(duì)每個(gè)工序加工的部位、尺寸、工序余量、工藝尺寸換算都要認(rèn)真審閱, 同時(shí)應(yīng)了解關(guān)鍵工序的裝夾方法, 定位基準(zhǔn)和所使用的設(shè)備、工裝夾具刀具等技術(shù)要求。往往有個(gè)別操作者不按工藝中所制訂的工序加工, 從而對(duì)整個(gè)機(jī)械零件的加工后造成不合格的后果, 這一問(wèn)題常常又被檢驗(yàn)人員所忽視。待安裝時(shí), 不能使用, 造成了成批產(chǎn)品報(bào)廢。
3、合理選用量具、確定測(cè)量方法。當(dāng)看清圖紙和工藝文件后, 下一步就是選取恰當(dāng)?shù)牧烤哌M(jìn)行機(jī)械零件檢測(cè)。根據(jù)被測(cè)工件的幾何形狀、尺寸大小、生產(chǎn)批量等選用。如測(cè)量圓柱臺(tái)階軸時(shí), 帶公差裝軸承部位, 應(yīng)選用卡尺、千分尺、鋼板尺等; 如測(cè)量帶公差的內(nèi)孔尺寸時(shí), 應(yīng)選用卡尺、鋼板尺、內(nèi)徑百分表或內(nèi)徑千分尺等。有些被測(cè)零件,用現(xiàn)有的量具不能直接檢測(cè), 這就要求檢測(cè)人員, 根據(jù)一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、書(shū)本理論知識(shí), 用現(xiàn)有的量具進(jìn)行整改, 或進(jìn)行一系列檢測(cè)工具的制作。
二、檢測(cè)(測(cè)量)
1、合理選用測(cè)量基準(zhǔn)。測(cè)量基準(zhǔn)應(yīng)盡量與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)重合。在任選基準(zhǔn)時(shí), 要選用精度高, 能保證測(cè)量時(shí)穩(wěn)定可靠的部位作為檢驗(yàn)的基準(zhǔn)。 如測(cè)量同軸度、圓跳動(dòng)、套類(lèi)零件以?xún)?nèi)孔, 軸類(lèi)零件以中心孔為基準(zhǔn);測(cè)量垂直度應(yīng)以大面為基準(zhǔn);測(cè)量輥類(lèi)零件的圓跳動(dòng)以?xún)啥溯S頭下軸承的臺(tái)階(將兩端軸承臺(tái)階放在“V”型鐵上) 為基準(zhǔn)。
2、表面檢測(cè)。機(jī)械零件的破壞, 一般總是從表面層開(kāi)始的。 產(chǎn)品的性能, 尤其是它的可靠性和耐久性, 在很大程度上取決于零件表面層的質(zhì)量。 研究機(jī)械加工表面質(zhì)量的目的就是為了掌握機(jī)械加工中各種工藝因素對(duì)加工表面質(zhì)量影響的規(guī)律, 以便運(yùn)用這些規(guī)律來(lái)控制加工過(guò)程, 最終達(dá)到改善表面質(zhì)量、提高產(chǎn)品使用性能的目的,如磕碰、劃傷、變形、裂紋等。細(xì)長(zhǎng)軸、薄壁件注意變形、冷沖件要注意裂紋、螺紋類(lèi)零件、銅材質(zhì)件要注意磕碰、劃傷等。對(duì)以上檢測(cè)的機(jī)械零件, 檢測(cè)完后, 都要認(rèn)真作記錄, 特別是半成品, 對(duì)合格品、返修品、報(bào)廢產(chǎn)品要分清, 并作上標(biāo)記, 以免混淆不清。
3、檢測(cè)尺寸公差。測(cè)量時(shí)應(yīng)盡量采用直接測(cè)量法, 因?yàn)橹苯訙y(cè)量法比較簡(jiǎn)便, 很直觀, 無(wú)需繁瑣的計(jì)算,如測(cè)量軸的直徑等。有些尺寸無(wú)法直接測(cè)量, 就需用間接測(cè)量, 間接測(cè)量方法比較麻煩, 有時(shí)需用繁瑣的函數(shù)計(jì)算, 計(jì)算時(shí)要細(xì)心, 不能少一個(gè)因素,如測(cè)量角度、錐度、孔心距等。當(dāng)檢查形狀復(fù)雜, 尺寸較多的零件時(shí), 測(cè)量前應(yīng)先列一個(gè)清單, 對(duì)要求的尺寸寫(xiě)在一邊, 實(shí)際測(cè)量的尺寸在另一邊, 按照清單一個(gè)尺寸一個(gè)尺寸的測(cè)量, 并將測(cè)量結(jié)果直接填入實(shí)際尺寸一邊。待測(cè)量完后, 根據(jù)清單匯總的尺寸判斷零件合格與否,這樣既不會(huì)漏掉一個(gè)尺寸, 又能保證檢測(cè)質(zhì)量。
4、檢測(cè)形位公差。按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定有14 種形位公差項(xiàng)目。對(duì)于測(cè)量形位公差時(shí), 要注意應(yīng)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行, 如軸、長(zhǎng)方件要測(cè)量直線(xiàn)度, 鍵槽要測(cè)量其對(duì)稱(chēng)度。
三、測(cè)量誤差與原因分析
測(cè)量過(guò)程中, 影響所得的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的因素非常多。測(cè)量誤差可以分為三大類(lèi):隨機(jī)誤差、粗大誤差、系統(tǒng)誤差。
1、隨機(jī)誤差。在相同條件下, 測(cè)量同一量時(shí)誤差的大小和方向都是變化的, 而且沒(méi)有變化的規(guī)律, 這種誤差就是隨機(jī)誤差。引起隨機(jī)誤差的原因有量具或者量?jī)x各部分的間隙和變形, 測(cè)量力的變化, 目測(cè)或者估計(jì)的判斷誤差。消除的方法主要是從誤差根源予以消除(減小溫度波動(dòng)、控制測(cè)量力等) , 還可以按照正態(tài)分布概率估算隨機(jī)誤差的大小。
2、粗大誤差。粗大誤差是明顯歪曲測(cè)量結(jié)果的誤差。造成這種誤差的原因是測(cè)量時(shí)精力不集中、疏忽大意, 比如測(cè)量人員疏忽造成的讀數(shù)誤差、記錄誤差、計(jì)算誤差,以及其他外界的不正常的干擾因素。含有粗大誤差的測(cè)量值叫做壞值, 應(yīng)該剔除不用。
3、系統(tǒng)誤差。在相同條件下, 重復(fù)測(cè)量同一量時(shí)誤差的大小和方向保持不變, 或者測(cè)量時(shí)條件改變, 誤差按照一定的規(guī)律變化, 這種誤差為系統(tǒng)誤差。引起系統(tǒng)誤差的原因有量具或者量?jī)x的刻度不準(zhǔn)確, 校正量具或者量?jī)x的校正工具有誤差, 精密測(cè)量時(shí)環(huán)境的溫度沒(méi)有在20度(攝氏溫度)。消除系統(tǒng)誤差方法有, 測(cè)量前必須對(duì)所有計(jì)量器具進(jìn)行檢定, 應(yīng)當(dāng)對(duì)照規(guī)程進(jìn)行修正消除誤差。另外, 保證刻度對(duì)準(zhǔn)零位, 必須測(cè)量前, 仔細(xì)檢查計(jì)量器具, 保證足夠的準(zhǔn)確性。
1.1課程教學(xué)體系現(xiàn)狀
《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程開(kāi)設(shè)在大學(xué)農(nóng)牧學(xué)院的能源與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè),共有三個(gè)模塊,分別為理論教學(xué)模塊60學(xué)時(shí)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊4學(xué)時(shí)以及課程設(shè)計(jì)1周。
1.2教學(xué)體系中存在的問(wèn)題
課堂教學(xué)模式陳舊,重講輕練。課堂教學(xué)中,教師常過(guò)分強(qiáng)調(diào)知識(shí)的全面性,造成課堂教授內(nèi)容過(guò)多,與學(xué)生互動(dòng)較少,同時(shí)沒(méi)有給學(xué)生留下足夠“學(xué)”的時(shí)間。例如在講平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),課堂時(shí)間大部分在講授其設(shè)計(jì)基本思路與方法,很少講習(xí)題,更沒(méi)有時(shí)間讓學(xué)生練習(xí),嚴(yán)重阻礙知識(shí)體系的掌握。實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件和內(nèi)容不完善,學(xué)生缺乏參與感。受實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件的限制,現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容僅包括機(jī)械原理認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)與機(jī)械零件認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn),均為參觀性實(shí)驗(yàn)。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中只能對(duì)常用機(jī)械零件產(chǎn)生感性認(rèn)識(shí),而沒(méi)有實(shí)際動(dòng)手操作,致使參與感嚴(yán)重缺失。課程設(shè)計(jì)時(shí)間短,題目單一,且與實(shí)際脫節(jié)。課程設(shè)計(jì)的時(shí)間為一周,只能做一個(gè)題目,即二級(jí)變速器的設(shè)計(jì)。在這一周的時(shí)間內(nèi),需對(duì)設(shè)計(jì)的各環(huán)節(jié)進(jìn)行分析、計(jì)算、選型和作圖等,時(shí)間非常倉(cāng)促,學(xué)生非常吃力。加之設(shè)計(jì)題目與實(shí)際脫節(jié),學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容不感興趣,阻礙了學(xué)生設(shè)計(jì)能力的提高。課程考核方式單一,偏重于理論知識(shí)的考核,實(shí)驗(yàn)等實(shí)踐內(nèi)容幾乎不在考核之列,造成學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程和課程設(shè)計(jì)不重視,專(zhuān)心于理論知識(shí)的學(xué)習(xí),不利于學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)綜合設(shè)計(jì)能力的提高。
2教學(xué)體系改革措施
課堂教學(xué)、課程設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)是機(jī)械設(shè)計(jì)課程整個(gè)教學(xué)體系中不可忽略的三個(gè)重要環(huán)節(jié),本課程的教學(xué)改革也應(yīng)從這三個(gè)環(huán)節(jié)入手。課堂教學(xué)應(yīng)提高教學(xué)效率,課程設(shè)計(jì)應(yīng)提高學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力,實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力為目的。同時(shí)理順課堂教學(xué)、課程設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)之間的關(guān)系,建立多元化的教學(xué)體系。
2.1改革課堂教學(xué)方法,整合教學(xué)內(nèi)容,提高教學(xué)效率
針對(duì)教學(xué)模式陳舊、重講輕練的現(xiàn)狀,課堂教學(xué)應(yīng)遵循精講多練的原則。在理論授課時(shí)精講基本概念、基本理論和基本方法,使知識(shí)易于理解、掌握和記憶。同時(shí)給學(xué)生留出一定的思維空間,避免滿(mǎn)堂灌和填壓式的教學(xué)方法。同時(shí)課堂教學(xué)應(yīng)多采用現(xiàn)代教學(xué)手段,例如對(duì)于一些較為復(fù)雜的空間模型和機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律的講授,應(yīng)采用幻燈片、動(dòng)畫(huà)或錄像等方式,更有利于對(duì)常用機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)的認(rèn)識(shí)和掌握。在課程教學(xué)體系改革的大背景下,課程教學(xué)內(nèi)容需要整合,應(yīng)以機(jī)械零件設(shè)計(jì)為主線(xiàn),以基礎(chǔ)理論側(cè)重實(shí)用為原則。機(jī)械原理和機(jī)械零件設(shè)計(jì)都是以機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖為研究模型建立機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖,因此應(yīng)把結(jié)構(gòu)分析,機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的定義、性質(zhì)和常用運(yùn)動(dòng)副的代號(hào),機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的建立作為重點(diǎn)講授內(nèi)容。對(duì)于機(jī)構(gòu)原理部分的內(nèi)容,過(guò)去主要是采用講授圖解法。隨著計(jì)算機(jī)輔助機(jī)械設(shè)計(jì)的應(yīng)用與推廣,其教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該以講授解析法為主,并增加計(jì)算機(jī)輔助機(jī)械設(shè)計(jì)的內(nèi)容,向?qū)W生簡(jiǎn)單介紹AutoCAD的操作知識(shí)以進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì),課后要求學(xué)生利用計(jì)算機(jī)完成簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)任務(wù)。對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)和零件設(shè)計(jì),應(yīng)盡量減少理論計(jì)算公式的推導(dǎo),增加零件細(xì)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)介紹和常用設(shè)計(jì)參數(shù)的選取原則的介紹,并加強(qiáng)對(duì)機(jī)械組合的介紹,比如多種傳動(dòng)方式的組合、原理、特點(diǎn)以及工程實(shí)際中的應(yīng)用、維護(hù)等。多向?qū)W生介紹機(jī)械方面的新發(fā)展、新思路,以開(kāi)闊學(xué)生的眼界。此外,參考教材的選用應(yīng)著眼應(yīng)用性和先進(jìn)性。將版本較老、內(nèi)容較難的教材改為內(nèi)容較為簡(jiǎn)單、學(xué)生感興趣、應(yīng)用型強(qiáng)的教材。
2.2完善實(shí)驗(yàn)條件,注重實(shí)驗(yàn)教學(xué),重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手和創(chuàng)新能力
針對(duì)學(xué)生對(duì)本課程的學(xué)習(xí)積極性很高,但學(xué)習(xí)很吃力的現(xiàn)狀,分析其原因,主要是因?yàn)閷W(xué)生對(duì)理論推導(dǎo)的課程內(nèi)容有所排斥。但學(xué)生對(duì)事物的感性認(rèn)識(shí)能力較強(qiáng),且比較愛(ài)動(dòng)手操作。應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)條件和實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容做出調(diào)整。例如建設(shè)機(jī)械設(shè)計(jì)綜合實(shí)驗(yàn)室,購(gòu)買(mǎi)機(jī)械設(shè)計(jì)課程相關(guān)教學(xué)儀器設(shè)備,用于滿(mǎn)足教學(xué)實(shí)驗(yàn)條件,并在維持總學(xué)時(shí)(64學(xué)時(shí))不變的情況下,大幅加大實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)所占的比例。其中,理論學(xué)時(shí)由60學(xué)時(shí)壓縮至36學(xué)時(shí),實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)由4學(xué)時(shí)增加至28學(xué)時(shí)。為增加學(xué)生對(duì)機(jī)械機(jī)構(gòu)的操作能力和創(chuàng)新能力,實(shí)驗(yàn)教學(xué)在課程教學(xué)中所占的比例大幅增加,實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容也有了相應(yīng)的調(diào)整,包括認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)、操作實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。其中,認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)主要是參觀機(jī)構(gòu)工作原理,4個(gè)實(shí)驗(yàn)共8學(xué)時(shí);操作實(shí)驗(yàn)主要是常用機(jī)械模型的制作,3個(gè)實(shí)驗(yàn)共14學(xué)時(shí);創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)主要是根據(jù)學(xué)生的興趣進(jìn)行機(jī)械模型創(chuàng)新設(shè)計(jì),1個(gè)實(shí)驗(yàn)共6學(xué)時(shí)。
2.3健全課程設(shè)計(jì)內(nèi)容,全面提高學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)能力
機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是提高學(xué)生機(jī)械零件設(shè)計(jì)能力的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。課程設(shè)計(jì)給定的時(shí)間短,涉及知識(shí)面廣,完成的內(nèi)容多,計(jì)算量大,繪圖工作繁重,有時(shí)一個(gè)普通的傳動(dòng)方案就需要幾個(gè)小時(shí)甚至幾天的時(shí)間。鑒于該現(xiàn)狀,應(yīng)使課程設(shè)計(jì)的題目多樣化,并給出設(shè)計(jì)功能要求,讓學(xué)生根據(jù)自己的興趣選題并擬定結(jié)構(gòu)方案,指導(dǎo)教師給出合理建議,并盡量借助于現(xiàn)代設(shè)計(jì)手段、設(shè)計(jì)方法指導(dǎo)學(xué)生完成課程設(shè)計(jì)任務(wù)。在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中,要求學(xué)生在手工計(jì)算的基礎(chǔ)上,完成裝配草圖設(shè)計(jì),并運(yùn)用CAD軟件完成裝配工作圖和零件工作圖的繪制。這樣不僅能使學(xué)生在學(xué)習(xí)期間接觸和掌握計(jì)算機(jī)輔助繪圖技巧,又可以加深學(xué)生對(duì)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)規(guī)范的理解掌握,全面提高學(xué)生的機(jī)械設(shè)計(jì)能力,為其今后從事設(shè)計(jì)工作打下良好基礎(chǔ)。
2.4考核形式多樣化,全面考察學(xué)生的學(xué)習(xí)成果
傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)課程的課堂教學(xué)多,考核多以閉卷考試為主,因而導(dǎo)致學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)不感興趣,偏重于書(shū)本知識(shí)的掌握,形成了“高分低能”的不良現(xiàn)象。而社會(huì)的發(fā)展要求學(xué)生具有理論聯(lián)系實(shí)際、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力,因此,課程的考核形式應(yīng)多樣化,以全面考察學(xué)生的學(xué)習(xí)成果為目的,不能單純以書(shū)面考試為主。按照這一思路,課程的考核形式也應(yīng)作出相應(yīng)的調(diào)整。例如新制定的考試方案中,閉卷(或開(kāi)卷)考試占30%,實(shí)驗(yàn)完成情況占30%,課程小論文占20%,平時(shí)表現(xiàn)占20%。其中,閉卷(或開(kāi)卷)考試內(nèi)容為課堂教學(xué)的重點(diǎn)及難點(diǎn);實(shí)驗(yàn)成績(jī)包括實(shí)驗(yàn)?zāi)P椭谱魉健?shí)驗(yàn)積極性及實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)合作情況;學(xué)生可自行擬定課程小論文題目及內(nèi)容,但論文中必須能反應(yīng)學(xué)生對(duì)本課程結(jié)構(gòu)體系的認(rèn)識(shí)及學(xué)習(xí)感受(需對(duì)課程教學(xué)提出合理建議或意見(jiàn))或?qū)φn程某一典型章節(jié)(典型機(jī)械結(jié)構(gòu))的深入理解;平時(shí)表現(xiàn)包括課堂教學(xué)及實(shí)驗(yàn)教學(xué)出勤率、學(xué)習(xí)積極性及作業(yè)完成情況。
3結(jié)論
3.1《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程教學(xué)體系的改革應(yīng)從課堂教學(xué)、課程設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)三個(gè)環(huán)節(jié)著手,應(yīng)理順課堂教學(xué)、課程設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)之間的關(guān)系,建立多元化且結(jié)構(gòu)合理的教學(xué)體系。
機(jī)電專(zhuān)業(yè)應(yīng)用數(shù)學(xué)項(xiàng)目化教學(xué)設(shè)計(jì)一、課程定位
“機(jī)電專(zhuān)業(yè)應(yīng)用數(shù)學(xué)”是機(jī)電工程專(zhuān)業(yè)一門(mén)必修課程,其先修課程是初等數(shù)學(xué),后續(xù)課程為:機(jī)械零件數(shù)控加工、機(jī)電設(shè)備維修技術(shù)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、工程力學(xué)、數(shù)控編程及操作等專(zhuān)業(yè)課程。這些專(zhuān)業(yè)課程根據(jù)崗位不同,主要分研發(fā)崗位課程、生產(chǎn)崗位課程,學(xué)習(xí)期間學(xué)生還要參加各類(lèi)技能比賽、考取技能證書(shū),畢業(yè)前要進(jìn)行頂崗實(shí)習(xí)、撰寫(xiě)畢業(yè)論文或畢業(yè)設(shè)計(jì)。學(xué)生通過(guò)對(duì)數(shù)學(xué)基本知識(shí)的學(xué)習(xí),不僅可以提高其邏輯思維能力、判斷能力,還可以為專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)提供數(shù)學(xué)支持,為專(zhuān)業(yè)問(wèn)題的解決提供思想方法,所以本課程定位是:為專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)服務(wù),為工作崗位的需求服務(wù),為學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展服務(wù)。
二、機(jī)電類(lèi)專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生崗位及能力分析
機(jī)電類(lèi)專(zhuān)業(yè)畢業(yè)的常見(jiàn)就業(yè)崗位是:機(jī)械(模具)設(shè)計(jì)、制造、安裝、檢測(cè)、維護(hù)及調(diào)試,技術(shù)改造,產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與營(yíng)銷(xiāo)等。
機(jī)電類(lèi)專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生需要具備的與數(shù)學(xué)有關(guān)的崗位能力有:能夠正確選擇加工工具與設(shè)備(機(jī)),能夠靈活操作數(shù)控機(jī)床進(jìn)行零件加工(機(jī)),能夠正確選擇、組裝、檢修設(shè)備的元器件(電),能夠?qū)Ξa(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn),能夠?qū)υO(shè)備狀態(tài)進(jìn)行正確判斷(綜合),企業(yè)決策與管理能力(綜合)。
機(jī)電類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程中與數(shù)學(xué)相關(guān)的能力有:刀具角度、零件尺寸的計(jì)算能力、數(shù)控機(jī)床加工零件時(shí)的參數(shù)計(jì)算能力,會(huì)計(jì)算機(jī)床電流向量,會(huì)對(duì)零件各類(lèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析等。
三、設(shè)計(jì)思路
“機(jī)電專(zhuān)業(yè)應(yīng)用數(shù)學(xué)”課程設(shè)計(jì),就是通過(guò)以上分析,提煉出機(jī)電類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生需要具備的數(shù)學(xué)能力,以及支撐這類(lèi)數(shù)學(xué)能力所需的數(shù)學(xué)知識(shí),將機(jī)電專(zhuān)業(yè)應(yīng)用數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容按項(xiàng)目進(jìn)行劃分。采用以實(shí)際問(wèn)題解決為導(dǎo)向的項(xiàng)目教學(xué)法,輔以案例、任務(wù)驅(qū)動(dòng)和問(wèn)題導(dǎo)向教學(xué)法,教學(xué)環(huán)節(jié)采用項(xiàng)目式情境引入――數(shù)學(xué)新知學(xué)習(xí)――項(xiàng)目解決導(dǎo)出。整個(gè)教學(xué)遵從數(shù)學(xué)課程的基礎(chǔ)性、針對(duì)性、現(xiàn)代化、互動(dòng)性和層次性原則。
四、教學(xué)目標(biāo)
(一)通識(shí)能力目標(biāo)
1.具有概念互譯能力,能夠?qū)C(jī)電類(lèi)概念與數(shù)學(xué)概念對(duì)接;2.具有問(wèn)題轉(zhuǎn)化能力,會(huì)將機(jī)電類(lèi)問(wèn)題轉(zhuǎn)換成數(shù)學(xué)問(wèn)題;3.具有運(yùn)算能力,能計(jì)算出數(shù)學(xué)模型的解;4.具有回歸能力,會(huì)將數(shù)學(xué)解回歸成實(shí)際問(wèn)題的解決辦法;5.具有遷移能力,會(huì)將一個(gè)實(shí)際問(wèn)題的解決方案遷移成其它問(wèn)題的解決方案。
(二)專(zhuān)項(xiàng)能力目標(biāo)
會(huì)利用各類(lèi)方程對(duì)凸輪、齒輪、連桿等機(jī)械構(gòu)件運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行描述、分析與計(jì)算,會(huì)利用微積分對(duì)電路、電機(jī)的電流、電壓等的變化進(jìn)行定量分析與計(jì)算,會(huì)利用微積分計(jì)算工程機(jī)械中受彎構(gòu)件的剛度、強(qiáng)度,會(huì)利用微積分對(duì)機(jī)械元件進(jìn)行設(shè)計(jì)和性能校核,會(huì)用解析幾何知識(shí)對(duì)數(shù)控編程中的基點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)進(jìn)行選取與計(jì)算,會(huì)利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)知識(shí)對(duì)加工零件的質(zhì)量、誤差做數(shù)據(jù)分析。
(三)知識(shí)能力目標(biāo)
掌握函數(shù)、三角函數(shù)、參數(shù)方程、極坐標(biāo)基本知識(shí),充分理解極限、連續(xù)、導(dǎo)數(shù)、微分、積分概念,熟練進(jìn)行極限、導(dǎo)數(shù)、微積分基本運(yùn)算,理解常微分方程的概念及求解方法,掌握空間直角坐標(biāo)系、向量、空間平面、直線(xiàn)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)基本知識(shí)。
(四)素質(zhì)教育目標(biāo)
通過(guò)本課程學(xué)習(xí),樹(shù)立學(xué)生吃苦耐勞的實(shí)干精神,形成敢于創(chuàng)新的職業(yè)習(xí)慣,養(yǎng)成細(xì)致、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng),具有較強(qiáng)的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。
五、教學(xué)內(nèi)容
整個(gè)教學(xué)內(nèi)容以數(shù)學(xué)知識(shí)體系為主線(xiàn),以崗位與專(zhuān)業(yè)課程需求的教學(xué)項(xiàng)目為引領(lǐng),構(gòu)建項(xiàng)目化教學(xué)內(nèi)容。“機(jī)電專(zhuān)業(yè)應(yīng)用數(shù)學(xué)”分為四個(gè)教學(xué)項(xiàng)目,分別是:項(xiàng)目一:機(jī)械構(gòu)件運(yùn)動(dòng)軌跡的描述、測(cè)量與計(jì)算。項(xiàng)目二:機(jī)電工程中受彎構(gòu)件的變形計(jì)算,機(jī)械元件的設(shè)計(jì)計(jì)算、性能校核和優(yōu)化設(shè)計(jì)。項(xiàng)目三:機(jī)械零件的繪制、測(cè)量及加工計(jì)算。項(xiàng)目四:零件測(cè)量精度分析。
四個(gè)教學(xué)項(xiàng)目對(duì)應(yīng)四個(gè)教學(xué)模塊,分別是:初等數(shù)學(xué)(函數(shù)、參數(shù)方程、極坐標(biāo))、微積分學(xué)(極限與連續(xù)、導(dǎo)數(shù)與微分、不定積分、定積分及其應(yīng)用、常微分方程)、空間解析幾何和空間角度的計(jì)算、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)(隨機(jī)事件及概率計(jì)算、隨機(jī)變量、隨機(jī)變量的數(shù)字特征)。
六、情景設(shè)計(jì)
在項(xiàng)目四(零件測(cè)量精度分析)中采用的情境是:要對(duì)一批零件的加工精度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,通常首先對(duì)每個(gè)零件的尺寸進(jìn)行測(cè)量并記錄,然后將尺寸劃分成數(shù)個(gè)等長(zhǎng)度的區(qū)間段,統(tǒng)計(jì)各個(gè)區(qū)間段內(nèi)的零件數(shù)目,最后在平面直角坐標(biāo)系里,以每個(gè)區(qū)間的中點(diǎn)為橫坐標(biāo),以該區(qū)間內(nèi)的零件數(shù)占總零件數(shù)的百分比為縱坐標(biāo),畫(huà)出若干個(gè)離散點(diǎn),將這些離散點(diǎn)用光滑曲線(xiàn)連起來(lái),就得到了零件尺寸的正態(tài)分布圖。由此情境進(jìn)入概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)知識(shí)的學(xué)習(xí)。
七、首末次課設(shè)計(jì)
(一)第一次課設(shè)計(jì)
環(huán)節(jié)一:暢所欲言
學(xué)生自由發(fā)言,介紹對(duì)機(jī)電類(lèi)專(zhuān)業(yè)的認(rèn)識(shí)、對(duì)本門(mén)課程的認(rèn)識(shí)、希望從本課程的學(xué)習(xí)中獲得什么等。
環(huán)節(jié)二:項(xiàng)目展示
展示機(jī)電專(zhuān)業(yè)中需要的數(shù)學(xué)知識(shí),明確學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的目的。
環(huán)節(jié)三:課程要求
教師介紹本課程的特點(diǎn)、學(xué)習(xí)方式、學(xué)習(xí)要求,考核標(biāo)準(zhǔn)。
環(huán)節(jié)四:分組交流學(xué)生分組交流自己的學(xué)習(xí)計(jì)劃和目標(biāo)。
(二)最后一次課設(shè)計(jì)
環(huán)節(jié)一:談?wù)勈斋@
每個(gè)學(xué)生談?wù)劚菊n程的學(xué)習(xí)收獲,老師補(bǔ)充,進(jìn)行課程總結(jié)。
環(huán)節(jié)二:秀秀實(shí)力,分組進(jìn)行
1.計(jì)算交流電路中電阻元件從電源吸收的平均功率
2.用微分方程知識(shí)分析機(jī)械運(yùn)動(dòng)中的阻尼現(xiàn)象及特點(diǎn)。
環(huán)節(jié)三:評(píng)評(píng)成果
各小組之間開(kāi)展互評(píng)打分,教師參與評(píng)價(jià)并進(jìn)行評(píng)分。
八、考核方式
1.學(xué)習(xí)態(tài)度考核:10%。學(xué)習(xí)態(tài)度包括課前預(yù)習(xí)、課堂紀(jì)律、課堂參與度、作業(yè)完成情況;
2.完成項(xiàng)目情況考核:30%。包括完成項(xiàng)目過(guò)程中表現(xiàn)出的數(shù)學(xué)互譯能力、模型構(gòu)建能力、計(jì)算能力、創(chuàng)新能力、應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題的能力。
3.期末考試考核:60%。期末進(jìn)行閉卷考試,考查一學(xué)期所學(xué)基本數(shù)學(xué)知識(shí)及運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力。
九、設(shè)計(jì)效果
通過(guò)項(xiàng)目化課程設(shè)計(jì),學(xué)生學(xué)習(xí)目的明確,學(xué)習(xí)態(tài)度由被動(dòng)變主動(dòng),由消極變積極,學(xué)習(xí)熱情大大提高,解決問(wèn)題的能力顯著提升。授課內(nèi)容由原來(lái)的單純數(shù)學(xué)知識(shí)變?yōu)榕c專(zhuān)業(yè)有機(jī)結(jié)合的數(shù)學(xué)知識(shí),因此知識(shí)結(jié)構(gòu)由一元變多元,由枯燥變豐富,又因?yàn)樵黾恿讼鄳?yīng)專(zhuān)業(yè)課知識(shí),課程改革后對(duì)數(shù)學(xué)老師提出了更高的要求,由單一變綜合,由閉塞到開(kāi)放;要從過(guò)去以紙上推演、證明為主的數(shù)學(xué)操作,轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫?zhuān)業(yè)軟件為主進(jìn)行運(yùn)算的數(shù)學(xué)操作。不僅要熟諳數(shù)學(xué)知識(shí),還要了解機(jī)電行業(yè)專(zhuān)業(yè)知識(shí);不僅要會(huì)解決數(shù)學(xué)問(wèn)題,還要會(huì)發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)問(wèn)題。
關(guān)鍵詞:成果為本 學(xué)習(xí)任務(wù) “學(xué)、做”一體化的教學(xué)方法
中圖分類(lèi)號(hào):G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2012)12(c)-0183-01
1 成果為本教學(xué)理念簡(jiǎn)介
成果為本的教學(xué)理念(outcome-based education,簡(jiǎn)稱(chēng)OBE)是20世紀(jì)90年代開(kāi)始興起的一種教育模式,代表人物是斯派蒂(B.Spady),他提出:“基于結(jié)果的教育明確地意味著關(guān)注和組織教育系統(tǒng)中的每件事物,圍繞著一個(gè)根本的目標(biāo)讓所有的學(xué)生在完成他們的學(xué)習(xí)經(jīng)歷后都能獲得成功,這意味著首先要對(duì)教育結(jié)果有一個(gè)清晰的了解,然后據(jù)此組織課程、指導(dǎo)課程及評(píng)估以保證這一學(xué)習(xí)成果最終能發(fā)生。”該教育理念最早在美國(guó)、英國(guó)、澳大利亞、新西蘭等地實(shí)施并取得了較好的反饋。近年來(lái)香港教育資助委員會(huì)也在香港的高等院校改革中逐步推行了這種教學(xué)理念,其中香港理工大學(xué)早在2004年初已開(kāi)始將成果為本教學(xué)納入該校的課程中,在教學(xué)及評(píng)估方面取得了顯著的成績(jī)。
成果為本教學(xué)的四大基本元素分別是確定理想的學(xué)習(xí)成果、設(shè)計(jì)配合學(xué)習(xí)成果的課程教學(xué)及評(píng)核、搜集成果達(dá)標(biāo)的數(shù)據(jù)、利用成果評(píng)估數(shù)據(jù)改善課程,成果為本教學(xué)的的兩個(gè)重點(diǎn)為教學(xué)質(zhì)量的提高與教學(xué)質(zhì)量的保證。該理念側(cè)重于教學(xué)成果多于教學(xué)內(nèi)容,在訂立課程目標(biāo)、教學(xué)方法設(shè)計(jì)、課程考核方式等每一個(gè)環(huán)節(jié)中都以教學(xué)成果為重心。
2 成果為本教學(xué)理念在零件數(shù)控加工與工藝課程中的應(yīng)用
零件數(shù)控加工與工藝課程是機(jī)械制造與自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)與數(shù)控技術(shù)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)核心課課程將數(shù)控機(jī)床、數(shù)控加工工藝和數(shù)控編程等知識(shí)通過(guò)具體學(xué)習(xí)任務(wù)有機(jī)的結(jié)合起來(lái),主要培養(yǎng)學(xué)生數(shù)控加工機(jī)床操作能力和機(jī)械零件數(shù)控加工工藝方案制定的能力,這也是本專(zhuān)業(yè)學(xué)生在工作崗位上需要的核心能力,對(duì)應(yīng)工作崗位主要為數(shù)控設(shè)備的操作人員、數(shù)控工藝及程序員。
(1)首先要設(shè)計(jì)課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)或成果。學(xué)習(xí)成果包括學(xué)生通過(guò)教學(xué)過(guò)程所應(yīng)該知道理解的(know/understand);學(xué)生應(yīng)該能做的(able to do);學(xué)生應(yīng)該具備的[素質(zhì)](be like),實(shí)際上就是我們常說(shuō)的知識(shí)、技能和素質(zhì)(思想),成果應(yīng)與就業(yè)崗位相適應(yīng)基于數(shù)控設(shè)備的操作人員、數(shù)控工藝及程序員崗位工作任務(wù)的分析,可以初步將課程目標(biāo)描述為以下幾點(diǎn):使學(xué)生掌握數(shù)控削加工方法,了解金屬材料的切削加工性能,熟悉機(jī)械零件數(shù)控加工設(shè)備的操作規(guī)程和操作方法,掌握數(shù)控刀具的選擇方法,掌握零件的數(shù)控車(chē)削和數(shù)控銑削加工方法與程序編制,熟悉常用測(cè)量工具的使用方法,了解數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)組成,培養(yǎng)學(xué)生安全操作數(shù)控機(jī)床、維護(hù)保養(yǎng)數(shù)控機(jī)床的職業(yè)素質(zhì),團(tuán)隊(duì)協(xié)同工作的職業(yè)精神,一絲不茍的職業(yè)品格。
基于上述要求把加工軸套配合類(lèi)零件當(dāng)作數(shù)控車(chē)削加工的最終成果,成果特點(diǎn)對(duì)學(xué)生的要求:像真正的數(shù)控操作員一樣 加工出該配合類(lèi)零件。滿(mǎn)足了職業(yè)性的要求(態(tài)度);零件待加工表面:內(nèi)外圓柱面、內(nèi)外圓錐面、內(nèi)外螺紋面、球面、端面、倒角……加工表面豐富,滿(mǎn)足了知識(shí)的要求;零件的加工要求:尺寸精度、配合精度、表面粗糙度……加工要求高,加工難度大,滿(mǎn)足了技能的要求。可是該成果真想加工起來(lái)難度還是很大的,別說(shuō)剛開(kāi)始上專(zhuān)業(yè)課的學(xué)生,就是工廠(chǎng)的師傅也需要仔細(xì)閱讀零件圖、認(rèn)真進(jìn)行工藝分析,所以這是數(shù)控車(chē)削部分的最終成果,想要獲得這個(gè)成果或者說(shuō)想要會(huì)加工這組零件,需要先會(huì)加工其余四組零件,分別是帶外圓柱面與圓錐面的零件(階梯軸);帶圓弧面的軸類(lèi)零件;帶螺紋的零件;孔類(lèi)零件。而想要加工以上四組零件,則需要先會(huì)操作數(shù)控車(chē)床,所以數(shù)控車(chē)削部分就設(shè)計(jì)6個(gè)成果,成果排序是基礎(chǔ)到高端、由簡(jiǎn)單到復(fù)雜,成果設(shè)計(jì)時(shí)遵循了適用性、實(shí)用性、代表性、趣味性的原則。
設(shè)計(jì)教學(xué)成果應(yīng)注意:學(xué)習(xí)成果的表述往往是知識(shí)和能力的結(jié)合,知識(shí)為基本,為能力服務(wù),不能單獨(dú)停留到知識(shí)上,做到這點(diǎn)才能獲得成果為本的精髓;成果并不是學(xué)習(xí)目標(biāo)簡(jiǎn)單的羅列,成果應(yīng)有具體的形式;成果應(yīng)與就業(yè)崗位相適應(yīng)。
(2)其次要設(shè)計(jì)配合學(xué)習(xí)成果的課程、教學(xué)及評(píng)核,通過(guò)配合來(lái)保證達(dá)到成果。設(shè)計(jì)主要的學(xué)習(xí)與教學(xué)活動(dòng),包括利用哪些資源、通過(guò)哪些活動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)期的教學(xué)成果,并且要對(duì)每項(xiàng)課程活動(dòng)進(jìn)行簡(jiǎn)要的解釋?zhuān)俅我槍?duì)每項(xiàng)教學(xué)成果設(shè)計(jì)匹配的評(píng)估方式,比如測(cè)驗(yàn)、論文、案例報(bào)告、考試等,以保證每項(xiàng)預(yù)期的教學(xué)成果能夠獲得標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)估,由此可見(jiàn)成果為本的教學(xué)理念實(shí)現(xiàn)了教與學(xué)的統(tǒng)一、教學(xué)目標(biāo)與教學(xué)過(guò)程的統(tǒng)一、教學(xué)目標(biāo)與教學(xué)效果評(píng)估考核的統(tǒng)一,這三個(gè)統(tǒng)一使得該理念主導(dǎo)下的教學(xué)方法比傳統(tǒng)的教學(xué)方法在教學(xué)目標(biāo)設(shè)置、教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)和教學(xué)質(zhì)量評(píng)估方面的信息更透明、更公平合理,也更容易被學(xué)生所接受。教師在教學(xué)中的隨意性、課程考核評(píng)價(jià)的主觀性也會(huì)隨之下降。
(3)最后搜集及運(yùn)用學(xué)習(xí)成果評(píng)估數(shù)據(jù)以改善課程。
無(wú)論是哪一種教學(xué)方法,我們運(yùn)用的目的都是與預(yù)期的成果配合,或者說(shuō)從而達(dá)到預(yù)期成果,這個(gè)先后順序是不可以變更的都應(yīng)該是設(shè)計(jì)教學(xué)成果,而后做的一切工作都是為了實(shí)現(xiàn)成果。所以說(shuō)在成果教學(xué)法中,確定理想的教學(xué)成果是最重要的內(nèi)容是最先開(kāi)始的工作,我們?cè)谕瓿梢粋€(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)后,要及時(shí)評(píng)核學(xué)習(xí)成果,并整理保存數(shù)據(jù),在進(jìn)行完一個(gè)工作循環(huán)后,根據(jù)我們搜集整理出來(lái)的學(xué)習(xí)成果評(píng)估數(shù)據(jù)用以改善我們的課程,需要什么改善方案以提升課程的效果?如何推行?學(xué)生能夠達(dá)到課程中哪些學(xué)習(xí)成果?哪些需要改善?這些都是一輪教學(xué)任務(wù)完成后我們應(yīng)該的思考。
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