试议教学改革面向“卓越工程师教育培养计划”《金属切削机床概论》教学革新工作

更新时间:2024-01-07 点赞:10145 浏览:28650 作者:用户投稿原创标记本站原创

摘要:机械设计制造及其自动化专业是山东理工大学实施教育部首批“卓越工程师教育培养计划”的重点专业之一,《金属切削机床概论》是该专业的主干专业课程之一,主要培养学生认识机床、分析机床和选用机床的能力。机械设计制造及其自动化专业“卓越工程师教育培养计划”旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量机械工程技术人才。本文结合“卓越工程师教育培养计划”重在强化培养学生的工程实践能力和创新能力的特点和我校多年来《金属切削机床概论》的教学实践经验,对我们在面向“卓越工程师教育培养计划”实施教学改革过程中进行的若干探索进行了总结。
关键词:卓越工程师;金属切削机床概论;教学改革
1674-9324(2013)07-0023-03

一、“卓越工程师教育培养计划”概述

教育部“卓越工程师教育培养计划”(简称“卓越计划”),是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》和《国家中长期人才发展规划纲要(2010—2020年)》的重大改革项目,也是促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国的重大举措。该计划旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才,为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务。机械设计制造及其自动化专业是山东理工大学实施教育部首批“卓越工程师教育培养计划”的重点专业之一,《金属切削机床概论》是该专业的主干专业课程之一,主要培养学生认识机床、分析机床和选用机床的能力,这不仅对将要在机床行业工作的学生是必需的,而且对将要进入机械制造类企业、科研院所或与其相关的管理部门工作的学生,也是必需的基本知识和技能。因为国民经济各部门所需的各种机器、仪器和工具以及国防装备,都要通过作为工作母机的机床的加工才能制造出来。机床概论知识是制造业的广大工程技术人员、科研人员和管理人员必备的基础知识。
《金属切削机床概论》既具有很强的理论性,又具有跟生产实践高度切近的特点,这就要求在教学工程中特别注重培养学生的工程能力、综合能力和创新能力。本文结合我校多年来《金属切削机床概论》的教学实践经验,对我们在面向“卓越工程师教育培养计划”实施教学改革过程中进行的若干探索进行了总结。

二、在教学过程中加强对学生创新能力的培养

创新能力是运用知识和理论,在科学、艺术、技术和各种实践活动领域中不断提供具有经济价值、社会价值、生态价值的新思想、新理论、新方法和新发明的能力。创新能力是民族进步的灵魂、经济竞争的核心;当今社会的竞争,与其说是人才的竞争,不如说是人的创造力的竞争。
《金属切削机床概论》是让学生在学习过若干专业基础课的基础上,掌握各种机床的工艺范围、传动原理和传动结构,并为学习《金属切削机床设计》和《机械制造工艺学》奠定基础。我们在教学过程中注重引导学生对现有的机床结构和教材内容进行反思、质疑和改进,培养学生的创新思维和创新能力。例如:
[案例1]在CA6140A车床的进给传动链中,当车削模数螺纹时,要通过选择交换齿轮用传动比■×■×■来近似代替■;当车削英制螺纹时,要通过选择交换齿轮用传动比■×■×■来代替■。在教学的过程中,我们引导学生对上述近似处理进行了误差分析,发现在第一个近似处理中,?仔的近似值为3.1487531,在第二个近似处理中,英寸与毫米的换算系数25.4的近似值为25.4016。用上述交换齿轮加工长度较大的丝杠时,会产生较大的加工误差,难以满足加工要求。并且交换齿轮中都有升速组,容易使齿轮传动噪声增大[3]。我们进一步要求学生对上述两组交换齿轮进行优化设计,以提高近似精度。结果同学们通过文献检索及创新性摘自:学年论文范文www.618jyw.com
探索研究,分别用单一加减法、小数值近似分数法、分离小数法、分数值相加法、辗转相除法、质因数化—约分法、质因数校正法、质因数校正乘合法、分数差值相除法、校正分数乘合法、共轭分数比重加合法、编程计算法、查表法等十几种不同的方法对交换齿轮齿数进行了优化计算。然后同学们对不同的优化结果进行了误差比较,发现用■×■×■来近似代替■,用■×■×■来代替■近似误差最小,并且交换齿轮中不包含升速组,可以降低齿轮传动噪声。通过该过程的训练,提高了学生的文献检索能力、自学能力和创新能力。
[案例2]CA6140A车床主运动传动链中的低速传动路线如图1所示:
在教学过程中,我们引导学生对如下问题进行思考:在该传动路线中,两组双联滑移齿轮中为什么有三对齿轮的齿数和为100,而另一对齿轮的齿数和为101?同学们经过创新性思考后明白了如下原理:CA6140A车床主运动传动链中的低速传动机构同时也是加工螺纹时的扩大螺纹导程机构,其传动路线如图2所示。该传动路线中的两组双联齿轮分别处在■×■和■×■的啮合状态时,可以把车削的螺纹导程扩大4倍和16倍,如果把■的齿轮齿数改成■,工人在加工螺纹时,如果使两组双联齿轮处在■×■的啮合状态,就会使扩大螺纹导程传动机构的传动比为1,跟不使用螺纹导程扩大机构的传动比相同,但因为使用了扩大螺纹导程传动机构,使得传动路线变长,加工误差变大。为了防止工人在加工螺纹时误选该条传动路线,故将Ⅵ轴和Ⅴ轴之间一对齿轮的齿数设计成■,工人如果选择了■×■的传动路线,加工出的螺纹将无法使用。通过该创新性作业的训练,提高了学生综合运用多门课程知识的能力和创新能力。

三、在教学过程中加强对学生工程能力的培养

“卓越工程师教育培养计划”的目的便是面向工业界、面向未来、面向世界,以社会需求为导向,以实际工程为背景,以工程技术为主线,着力提升学生的工程意识、工程素质和工程实践能力。《金属切削机床概论》是一门来源于工程实践,并直接为学生工作后从事工程实践服务的专业课程,因此在教学工程中强化学生的工程能力培养就显得至关重要。在培养学生工程能力的教学设计方面,我们加强了跟生产企业的合作。首先,我们通过跟企业的技术人员交流,为一些知识点设计了具有工程背景的作业。例如在学习CA6140A主轴系统中的双向多片离合器以及进给系统中的超越离合器时,为了帮助学生更加深刻地理解它们的工作原理,并在工程实践中灵活应用,我们请企业的生产工程师设计了如下习题:
[案例3]CA6140A型车床用于粗加工时,刀具切入工件时主轴转速明显降低,甚至不转了,是什么原因?应怎样解决?答案:这是因为双向多片离合器M1的摩擦片磨损后,压紧力减小。可用螺钉旋具将弹簧销按下,同时拧动压块上的螺母,知道螺母压紧离合器的摩擦片,调整好位置后,使弹簧销重新卡入螺母的缺口中,防止螺母在旋转时松动。
[案例4]CA6140A型车床主轴正转,光杠转动,但是只能接通快速纵横移动,不能接通自动走刀,试分析产生的原因并指出解决办法。答案:这是由于超越离合器中弹簧的弹力过小或圆柱滚子或柱销磨损造成的,可以更换弹簧或圆柱滚子解决。
其次,我们还深入企业源于:毕业论文致谢词www.618jyw.com
进行调研,了解企业在生产过程中遇到的实际工程问题,让学生借助课程知识进行解决。例如,在圆柱齿轮的滚齿加工中,不管工件是左旋还是右旋,在生产中都习惯于用右旋滚刀进行加工,但车间工人在生产中发现用右旋滚刀加工左旋齿轮时,经常发生打刀事故,并且齿面粗糙度也难以达到要求[4]。针对这一现象,我们为学生设计了如下习题:
[案例5]用滚齿机滚切一个螺旋角较大的左旋斜齿圆柱齿轮,应优先选用左旋滚刀还是右旋滚刀,为什么?
同学们经过查找资料和研究,给出了答案:应优先选用左旋滚刀,因为当滚刀和所滚切齿轮旋向相同时,安装角为齿轮螺旋角减去滚刀螺旋角,安装角小,便于安装。其次,当滚刀旋向和齿轮旋向相反时,沿工件切向的切削力就与工作台旋向相同,因此在工件中就会因工件切向的切削分离牵引工作台,引起分度蜗轮产生间隙,使加工精度和光洁度下降。
经过这些实践性作业的训练,加深了学生对理论知识的理解和掌握,并提高了学生的工程能力。
四、结束语
“卓越工程师教育培养计划”的实施任重而道远。我们在《金属切削机床概论》的教学过程中,针对“卓越工程师教育培养计划”的目标进行了若干教学改革的探索。首先注重引导学生对现有的机床结构和教材内容进行反思、质疑和改进,培养学生的创新思维和创新能力。其次通过跟企业的技术人员交流,为一些知识点设计了具有工程背景的作业。通过这些措施的实施,取得了良好的教学效果,提高了学生的创新能力和工程能力。
参考文献:
贾亚洲.金属切削机床概论[M].第2版.北京:机械工业出版社,2010.
李庆余.基于CA6160的模数丝杠及英制丝杠的加工[J].山东冶金,2005,27(5):57-59.
[3]陶泽光,李润方,林腾蛟.关于齿轮升速传动与降速传动噪声的研究[J].昆明理工大学学报,1998,23(2):53-57.
[4]马红生,乔燕芳,王继国.用左旋滚刀加工左旋齿轮[J].宁夏机械,2004,(4):86-88.
作者简介:牛宗伟,博士,副教授,山东理工大学,2012年美国Alabama大学访问学者。
相关文章
推荐阅读

 发表评论

共有3000条评论 快来参与吧~