Разработка методики проектирования резьбонакатных затылованных роликов с элементами исследования

http://www. аllbest.ru/

Министерство Образования Российской Федерации Тольяттинский Государственный Университет Кафедра «Профессиональное обучение и педагогические технологии»

Факультет «Профессиональное обучение»

Диплом

На тему: «Разработка методики проектирования резьбонакатных затылованных роликов с элементами исследования»

Выполнил: студент гр.

Тз — 541 Евсеев А.А.

Тольятти 2003 г.

Реферат

Дипломный проект содержит 59 листов печатного текста, иллюстраций, таблиц, 56 использованных источника, приложений на листах.

Ключевые слова: РЕЗЬБОНАКАТНЫЕ РОЛИКИ, РЕЗЬБОНАКАТНАЯ ГОЛОВКА, ВЫСОТА ГОЛОВКИ И НОЖКИ ПРОФИЛЯ РЕЗЬБЫ ИНСТРУМЕНТА, НАРУЖНЫЙ И СРЕДНИЙ ДИАМЕТРЫ РОЛИКОВ, УГОЛ ЗАКРУЧИВАНИЯ РОЛИКОВ, ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, КОНСТРУИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОВЕДЕНИЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ, СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ОБУЧЕНИЯ.

Отобрано содержание лекционного материала по теме накатывание резьб головками тангенциального типа, спроектирована структура и разработано методическое пособие для курсового проектирования резьбонакатных роликов. Составлены контрольные вопросы для проверки знаний студентов.

Рассмотрены вопросы охраны окружающей среды.

Доклад

Уважаемая комиссия, Вам предлагается на рассмотрение дипломный проект на тему: «Разработка методики проектирования резьбонакатных затылованных роликов с элементами исследования». Основной целью данного проекта является разработка методического обеспечения дисциплины «Металлорежущие инструменты» по теме «Накатывание резьб затылованными роликами»

За исходные данные настоящего дипломного проекта были взяты следующие источники: существующий учебный процесс, программа по дисциплине «Металлорежущий инструмент», учебная, методическая и научная литература. На основании полученных данных проанализированы способы накатывания резьб, конструкции затылованных роликов.

Разработана лекция по теме: «Резьбонакатной инструмент для накатывания резьбы затылованными роликами». Выполнен расчет резьбового профиля резьбы роликов (и дальше по плакатам 1−2). Высота профиля инструмента min и max, радиус закругления. Процесс накатывания резьбы резьбонакатными роликами осуществляется на специализированных станках, поэтому многие исходные данные остаются неизменными, такие как min и max межосевое расстояние, автоматизация подачи заготовок в зону обработки. Поэтому конструкция роликов для одного станка остаётся постоянной. Диаметр обрабатываемой детали и её материал являются основными влияющими факторами при конструировании резьбонакатных затылованных роликов.

Для изготовления роликов рекомендуется применять стали Х12М, Х12Ф1, Х6ВФ и др., т. е. стали высокой прокаливаемости с минимальными объемными изменениями после термообработки.

Процесс накатывания резьбы осуществляется радиальной подачей за счет увеличения диаметра профиля резьбы на заборной части роликов. Различаю виды накатывания: со срезанным профилем резьбы и с полнопрофильной обработкой (плакат 3). С ростом научного и технического прогресса точность и качество изготовления роликов позволяет выполнять затыловку на заборной и сбасывающей части по спирали Архимеда без отклонений от профиля.

Затылованные ролики применяются в условиях автоматического образования резьбы. Поэтому при неизменном межцентровом расстоянии его конструкция должна обеспечить не только накатывание резьбы, но и загрузку в зону накатывания и удаление заготовки из нее после образования резьбы. Для накатывания резьбы на периферии ролика выполняются три участка: заборный, калибрующий и сбрасывающий. Для обеспечения попадания заготовки в зону накатывания у ролика выполняются пазы:

Заборная часть (затылованная) роликов выполняется по спирали Архимеда по наружному, среднему и внутреннему диаметрам с полным профилем с теми же параметрами, что и цилиндрический ролик.

Калибрующая часть ролика выполнена с диаметрами, равными соответствующим наружному, среднему и внутреннему диаметрам цилиндрического ролика.

Сбрасывающая (выходная) часть выполняется затылованной по спирали Архимеда, также как и заборная часть, по всей высоте профиля резьбы.

Правильный расчет (выбор) всех участков затылованного ролика, оказывает большое влияние на производительность процесса накатывания. От основных участков заборного и калибрующего участков зависят не только производительность процесса, но точность и качество изготавливаемой резьбы.

Разработана программа вычисления основных конструкторско-технологических параметров резьбонакатных роликов и выполнен анализ осевых перемещений, возникающих при накатывании резьбы затылованными роликами (плакаты 4−5). Осевые перемещения необходимо учитывать при накатывании резьбы на деталях типа «болт» или других деталях с буртом около резьбы во избежании поломки.

В результате проделанной работы разработано методическое пособие по проектированию резьбонакатных роликов (приложение Г), которое дает возможность студентам представление о конструкции резьбонакатных затылованных роликов и самостоятельно спроектировать и разработать конструкторскую документацию для изготовления данного вида инструмента. Выполнено описание конструкций средств автоматизации подачи заготовок в зону накатывания резьбы и удаления после накатывания.

Исследование чертежей показало постоянство распределения заборной (60%), калибрующей (30%) и сбрасывающей (5%) частей.

Доклад закончен.

резьбонакатный ролик рабочая поверхность

1. Анализ литературных источников

1.1 Анализ существующего учебного процесса

1.2 Анализ учебной, методической и научной литературы

2. Содержание и методика работы по обучению студентов проектированию резьбонакатного инструмента

2.1 Разработка лекций по теме «Резьбонакатной инструмент для накатывания резьбы затылованными роликами»

2.2 Содержание лекции по теме «Накатывание резьбы затылованными роликами»

2.3 Расчет резьбового профиля резьбы роликов с открытым контуром

2.4 Определение числа заходов резьбы роликов

2.5 Расчет диаметров роликов

2.6 Определение минимальной ширины рабочей поверхности роликов

2.7 Выбор типа загрузочно-разгрузочных участков и определение их основных конструктивных элементов

2.8 Присоединительные и конструктивные размеры резьбонакатных роликов

2.9 Стали, применяемые для изготовления резьбонакатных роликов

3. Разработка специальных вопросов проекта

3.1 Разработка программы вычисления основных конструкторско-технологических параметров резьбонакатных роликов с использованием компьютерной техники

3.2 Разработка методического пособия по проектированию резьбонакатных роликов

3.3 Описание конструкций средств автоматизации подачи заготовок в зону накатывания резьбы и удаления после накатывания

3.4 Анализ осевых перемещений, возникающих при накатывании резьбы затылованными роликами, применяемыми на АО «АВТОВАЗ»

Экологическая безопасность Заключение Список литературы

Резьбовые соединения в автомобиле «Жигули» являются весьма распространенными и ответственными конструктивными элементами наиболее сложных и высоконагруженных узлов. Двигатель содержит в себе 147 корпусных и других деталей, изготовляемых из различных конструкционных материалов. Из них в 37 деталях, т. е. в каждой четвертой, имеются резьбы в количестве 214 штук. При сборке двигателя употребляется 214 шпилек (с резьбой нулевого класса точности), болтов и др. резьбовых метизов. Таким образом, на каждую корпусную и др. металлическую деталь двигателя приходится почти три резьбовые поверхности, т. е. коэффициент наличия резьб «P» составляет 3.

Аналогичная картина наблюдается и по остальным основным узлам, выпускаемым у нас в стране, легковых автомобилей.

Наружные резьбы в механосборочном производстве любого промышленного предприятия изготавливаются методами пластического деформирования (накатыванием) и резанием с использованием различных способов.

Накатывание наружных резьб является одним из наиболее прогрессивных высокопроизводительных технологических методов, позволяющий получать резьбы высокого качества и повышенной прочности.

Процесс накатывания в зависимости от конструкции детали может осуществляться на различном оборудовании: как на специальных резьбонакатных станках, так и на универсальных станках с использованием различной технологической оснастки и конструкций резьбонакатного инструмента.

Процесс накатывания резьбы происходит при постепенном сближении накатных роликов и обкатывании ими заготовки. В результате происходит выдавливание материала заготовки с поверхностных слоев во впадины витков резьбы роликов. Процесс продолжается или до полного заполнения витков резьбы роликов (при замкнутом контуре профиля инструмента), или до получения полного профиля резьбы на детали (при работе роликов с открытым контуром). Таким образом, при накатывании резьбы роликами происходит пластическое деформирование наружного слоя заготовки, которое вызывает изгиб наружных волокон металла, эквидистантно профилю резьбы, при этом волокна металла заготовки не перерезаются и процесс накатывания происходит без снятия стружки. Благодаря изгибу волокон металла резьба получается более прочной. Кроме того, поверхность резьбы получается уплотненной и наклепанной. Накатанная резьба по сравнению с нарезанной имеет увеличенную усталостную прочность (до 30%).

При накатывании резьбы вместо процесса резания осуществляется процесс, близкий к прокатке.

1. Анализ литературных источников

1.1 Анализ существующего учебного процесса

Учебным планом и рабочей программой по дисциплине «Металлорежущие инструменты» по специальности «Профессиональное обучение», специализация 03.05.07 — технология и оборудование механосборочного производства предусмотрено проведение занятий по дисциплине «Металлорежущий инструмент» на 4 курсе в 7 семестре. Аудиторные занятия составляют 85 часов, из которых отводится на лекции — 34 часа, лабораторно-практические занятия _ 51 час. Всего, включая часы на самостоятельную работу студентов и индивидуальные занятия на изучение дисциплины отводится 170 часов.

Экзамен и курсовой проект проводятся в 7 семестре.

В таблице 1.1.1 представлены структура и объем дисциплины «Металлорежущие инструменты»

Таблица 1.1.1 Распределение фонда времени по неделям и видам занятий, в часах

Одно из важных мероприятий учебного процесса, формирующего умения и навыки будущего специалиста является курсовое проектирование, как вид самостоятельной работы студента, осуществляемой под руководством преподавателя.

Целью курсового проекта является приобретение умений в вопросах проектирования специальных инструментов, закрепление теоретических знаний по дисциплине, дальнейшее развитие навыков графических работ, необходимых инженеру-педагогу в учебной и методической деятельности.

Курсовой проект предусматривает проектирование трех инструментов:

метчик для образования резьбы в отверстии;

фасонный резец (круглый, призматический, стержневой);

составной токарный резец с металлокерамическими пластинами.

При необходимости содержание курсового проекта может быть изменено в индивидуальном порядке (например, на работу по проектированию и изготовлению наглядных пособий для изучения инструментов; исследования, связанные с металлорежущими инструментами, и т. п.).

Ориентировочное время самостоятельной работы по выполнению курсового проекта — 36 часов.

Проанализировав существующую рабочую программу можно дать рекомендации по ее изменению:

1. Включить лабораторную работу по теме «Изучение конструкции и геометрии резьбонакатных роликов».

2. Включить в состав курсового проекта выполнение еще одного инструмента по проектированию резьбонакатных роликов. Виды режущего инструмента могут быть выбраны также студентом либо назначены преподавателем в индивидуальном порядке.

Данные изменения обусловлены тем, что темы лабораторных и курсовых проектов должны носить характер не только приобретения умений в вопросах проектирования специальных инструментов, закрепление теоретических знаний по дисциплине и дальнейшее развитие навыков графических работ, но проблемный. То есть преподаватель должен рассказать о проблемах связанных с этой темой в научно-техническом мире, а студенты в ходе выполнения курсового проекта и лабораторной работы должны попытаться или хотя бы построить предположения как данную проблему можно решить. Обсуждение данного вопроса может решаться на лабораторном занятии либо при индивидуальной работе, т. е. дома. При этом любые предложения высказываемые студентами должны разбираться на практических занятиях со всей группой или же вдвоем с преподавателем. Заинтересованные студенты в изучении того или иного вопроса, или же студенты с интересными предложениями могут брать разработку этой темы на дипломное проектирование, при этом преподаватель должен ему всячески содействовать. То есть при возможности ознакомление студента с производством, производственным оборудованием, с технической документацией, с изысканиями, которые делались в данной области, при этом студент сам должен так же знакомиться, в области данной темы, с научной литературой и статьями в периодических изданиях.

Учебный процесс, по дисциплине «Металлорежущий инструмент», проводится в не оборудованной специально для данной дисциплины аудитории, он проводиться в мастерских производственного обучения. В аудитории совсем нет никаких стендов, демонстрирующие металлорежущий инструмент, нет наглядного пособия, плакатов, схем, которые давали бы наглядное представление о конструкции инструмента и его основных параметров. Преподавателю, на лекционных занятиях, приходиться очень много времени занимать рисованием на доске основных элементов инструмента, что отнимает его время от изложения учебного материала и приводит к выдачи данного материала на самостоятельное изучение, которое не запланировано в учебной и рабочей программах. Лекционные занятия проходят, в основном, репродуктивным методом изложения, т. е. преподаватель прочитывает свой давно изученный им материал, а студенты в это время конспектируют его. Совсем нет проблемного изложения материала, который побуждал бы студентов к проявлению творческого мышления, проявлению эмоциональной сферы, переживания радости от самостоятельной творческой деятельности, что заставляет их стремиться к удовлетворению своих познавательных потребностей.

1.2 Анализ учебной, методической и научной литературы

Анализ научной литературы по накатыванию резьб

Накатывание резьб и других винтовых профилей является одним из прогрессивных методов механической обработки. Среди многообразия способов способ накатывания резьб резьбонакатными головками тангенциального типа относительно нов и мало изучен. Первые практические шаги по внедрению этого способа в производство в нашей стране относятся к 50−60 годам. Опубликованные работы того времени носили описательный характер конструкций резьбонакатных головок моделей РГ-4, РГ-9, но уже в то время появились первые практические рекомендации по осуществлению процесса тангенциального накатывания резьб однороликовой державкой и по расчету диаметров роликов. Однако вследствие отсутствия четких научно обоснованных рекомендаций по внедрению, распространению в промышленности этот способ не получил.

В последнее время в связи с интенсивным развитием станкостроительной и инструментальной промышленности, а также в связи с проводимыми исследованиями, как в нашей стране, так и за рубежом способ тангенциального накатывания резьб резьбонакатными головками на токарных многошпиндельных автоматах находит все большее применение в промышленности.

Развитию рассматриваемого способа накатывания и его внедрению в нашей стране способствуют исследования, проводимые ВНИИ-инструментом, заводом «Фрезер», станкоинструментальным институтом, Киевским политехническим институтом, Волжским автомобильным заводом и другими.

Среди опубликованных работ по исследованию и практическому внедрению тангенциального способа накатывания важное место занимают работы Т. А. Султанова, Ю. Л. Фрумина, И. Я. Шнайдермана, М. З. Хостикоева и других.

Развитие исследований в области накатывания резьб резьбонакатными головками тангенциального типа было бы невозможно без серьезных исследований, которые в разное время были выполнены М. И. Басовым, К. П. Стаевым, А. О. Этин, Т. А. Султановым. Поэтому, несмотря на то, что способ накатывания резьбонакатными головками тангенциального типа имеет свои особенности, его нельзя рассматривать в отрыве от других способов накатывания резьб без тщательного анализа и учета ране выполненных исследований. 16].

В учебной литературе, например, «Металлорежущие инструменты: Учебник для вузов по специальностям „Технология машиностроения“, „Металлорежущие станки и инструменты“» авторов Г. Н. Сахаров, О. Б. Арбузов, Ю. Л. Боровой и др., данная тема раскрывается в очень малом объеме, по расчету величин резьбонакатных роликов даются общие формулы. Совсем не описываются силы резания, возникающие в процессе образования резьбы накатыванием, расчеты геометрических параметров резьбонакатного инструмента. Графическая часть данного раздела также хочет оставлять лучшего, т. е. в малом количестве представлены методы накатывания, геометрические элементы и параметры резьбонакатных роликов и плашек.

Методической литературы по расчету и проектированию резьбонакатного инструмента на данный момент нет.

В научной литературе дела обстоят лучше. Так в книге «Накатывание резьб и профилей» авторов Миропольского Ю. А. и Лугового Э. П. описаны два метода накатывания резьб, а также описания станков и принципов их работы, применяемые в отечественном и зарубежном производствах. В данном источнике приведены схемы «Классификация существующих методов получения резьб» и «Классификация методов накатывания резьб и профилей», которые очень наглядно демонстрируют методы накатывания и получения резьб. Также в нем приведены параметры и конструкции резьбонакатного оборудования, режимы накатывания и расчеты элементов станков-автоматов, графики анализа факторов, влияющих на точность резьбы и жесткость станков, формы и чистоты поверхности и многое другое. Но так же, как и в учебной литературе, нет конкретной методики расчета резьбонакатного инструмента и факторов определяющие этот расчет.

Исследованию причин и факторов, влияющих на осевые перемещения в процессе образования резьбы накатыванием тангенциальными головками, уделил в своей диссертации кандидат технических наук, профессор Кузьменко А. Ф. В своей работе он отразил процесс образования резьбы накатыванием на многошпиндельном автомате тангенциальными головками, а также причинам и факторам осевых перемещений в процессе накатывания резьбы. Были проведены экспериментальные работы по этому вопросу, выявлены зависимости и влияние некоторых факторов на осевое перемещение, и как следствие вывел формулы для расчета резьбонакатной головки тангенциального типа.

Анализ рабочей программы по дисциплине «Металлорежущий инструмент». Анализ существующего учебного процесса

Анализу подвергалась существующая рабочая программа по дисциплине «Металлорежущие инструменты», на основании которой осуществляется процесс обучения студентов инженерно-педагогического факультета Тольяттинского государственного университета.

Проанализировав существующую рабочую программу можно дать рекомендации по ее изменению:

1. Включить в проведение лабораторных работ лабораторную работу по теме «Изучение конструкции и геометрии резьбонакатных роликов».

2. Включить в состав курсового проекта раздел по расчету и конструированию такого инструмента, как резьбонакатные ролики.

Данные изменения обусловлены тем, что темы лабораторных и курсовых проектов должны носить характер не только приобретения умений в вопросах проектирования специальных инструментов, закрепление теоретических знаний по дисциплине и дальнейшее развитие навыков графических работ, но и проблемный.

Учебный процесс, по дисциплине «Металлорежущий инструмент», проводится в не оборудованной специально для данной дисциплины аудитории, он проводиться в мастерских производственного обучения. В аудитории совсем нет никаких стендов, демонстрирующие металлорежущий инструмент, нет наглядного пособия, плакатов, схем, которые давали бы наглядное представление о конструкции инструмента и его основных параметров. Преподавателю, на лекционных занятиях, приходиться очень много времени занимать рисованием на доске основных элементов инструмента, что отнимает его время от изложения учебного материала и приводит к выдачи данного материала на самостоятельное изучение, которое не запланировано в учебной и рабочей программах. Лекционные занятия проходят, в основном, репродуктивным методом изложения. Совсем нет проблемного изложения материала, который побуждал бы студентов к проявлению творческого мышления, проявлению эмоциональной сферы, переживания радости от самостоятельной творческой деятельности, что заставляет их стремиться к удовлетворению своих познавательных потребностей.

Разработка системы учебных занятий по теме «Резьбонакатной инструмент»

Система занятий по темам «Накатывание резьб на резьбонакатных станках» и «Резьбонакатные головки» по дисциплине «Металлорежущий инструмент» состоит из лекционного занятия, лабораторной и практической работы и расчет одного их разделов курсового проекта.

Как было указано в рабочей программе, дисциплина «Металлорежущий инструмент», читается на 4 курсе в 7 семестре.

Время проведения лекционного материала 4 часа, лабораторного занятия — 4 часа, практической работы — 2 часа, расчет раздела курсового проекта проводиться во время отведенное на самостоятельную работу.

Система учебных занятий (лекции, лабораторная и практическая работа) должна проводиться в зависимости от графика хода выполнения курсового проекта. То есть перед расчетом данного раздела курсового проекта должен пройти курс лекционного и лабораторно-практического занятий, для успешного выполнения расчетов и овладения теоретических сведений процесса резьбонакатывания. Необходимо внедрять компьютерные технологии при проведении расчетов, но выполнения чертежей инструментов.

Анализ форм и методов проведения занятий

Организация урока — курсового проектирования предусматривает внеаудиторную подготовки (самостоятельная работа) и аудиторную в лаборатории (под руководством преподавателя, лаборанта).

Самостоятельная работа студентов как форма учебной работы

Самостоятельная работа учащихся — это такой способ учебной работы, где:

учащимся предлагаются учебные задания и руководство для их выполнения;

работа проводится без непосредственного участия учителя, но под его руководством;

выполнение работы требует от учащегося умственного напряжения.

Она легко распознается среди других форм работы. Наиболее важный признак самостоятельной работы — самостоятельность, работы в организационном смысле, то есть она проводится без непосредственного участия в ней учителя. Самостоятельная работа именно в этом смысле противопоставляется так называемой традиционной работе. Но это еще не значит, что самостоятельность мышления не существенна. Самостоятельная работа может быть индивидуальная и групповая.

В данном случае рассматривается групповая работа. Самостоятельная работа активизирует учащихся, как своим организационным устройством, так и содержанием знаний, способствует вовлечению в работу всех студентов.

Существует три вида заданий для самостоятельной работы:

1. Учебные задания, о посредующие учебную информацию. В учебном задании соответствующая информация дана непосредственно или же задание указывает на источник, откуда можно получить необходимую информацию. Этот вид задания заменяют устное изложение учителя и предназначен в основном для первоначального восприятия учебного материала.

2. Учебные задания, требующие от ученика творческой деятельности. Эти задания направляют ученика решению проблем, к самостоятельному сбору материала, к составлению заданий и так далее.

3. Учебные задания, направляющие работу ученика с учебным материалом. Эти задания ориентируют ученика на осмысление и систематизацию учебного материала, а также на самоконтроль, наводят на сравнения и выводы, обобщения.

Учебные задания делятся еще на основе того, получит ли ученик обратную связь после выполнения им задания или нет, то есть, получит ли он информацию о правильности выполнения задания. Соответственно этому они делятся на задания:

1. с обратной связью;

2. без обратной связи.

Первые встречаются в классической форме в программированном обучении.

В настоящее время существует семь общих методов обучения:

1. монологический;

2. показательный;

3. диалогический;

4. эвристический;

5. исследовательский;

6. алгоритмический;

7. программированный.

В первых пяти методах отражается постепенное повышение уровня проблемности и возможности повышения познавательной самостоятельности учащихся. Алгоритмический и программированный методы обучения представляют собой функциональное сочетание основных элементов первых пяти методов и в зависимости от дидактической цели, уровня обученности учащихся и характера усваиваемого содержания могут иметь разные уровни проблемности.

Рассмотрим проблемный метод обучения.

Самостоятельное и индивидуальное обучение по заранее разработанной программе с помощью особых средств обучения (программированного учебника, ЭВМ и других), обеспечивающее каждому обучаемому возможность осуществления процесса учения и научения в соответствии с некоторыми индивидуальными особенностями, называется программированным обучением.

Обучающая программа состоит из последовательности шагов, каждый из которых представляет собой макро этап овладения обучаемым определенной единицей знаний и действий. Каждый шаг программы обычно состоит из трех кадров: информационного, в котором дается необходимая информация об изучаемом знании или действии: контрольного, в форме задания для самостоятельного выполнения; управляющего, в котором обучаемый проверяет свое решение задания и на основе результатов проверки получает указание о переходе к какому-то следующему шагу.

Многочисленные программированные системы обучения не имели первоначального психологического обоснования. В дальнейшем элементы программированного обучения получили то или иное психологическое обоснование, однако полная теория программированного обучения еще не создана. Новая техническая база позволяет почти полностью автоматизировать процесс обучения, строить его как достаточно свободный диалог обучаемого и обучающей системой. Роль преподавателя состоит главным образом в разработке, наладке, усовершенствовании обучающей программы, а также проведении отдельных элементов без машинного обучения. Многолетний опыт подтвердил, что программированное обучение, и особенно компьютерное, обеспечивает не только достаточно высокий уровень обучения, но и развитие учащихся, их познавательный интерес.

Основные проблемы компьютеризации обучения

Компьютер является не только техническим устройством, он предполагает соответствующее программное обеспечение. Педагог должен найти разумное, дидактически обоснованное соответствие между логикой работы вычислительной машины и логикой полной человеческой деятельности учения.

Установка машины в Вузовской аудитории есть не окончание компьютеризации, а ее начало — начало системной перестройки технологии обучения.

Преобразуется, прежде всего, деятельность субъектов образовательного процесса — преподавателя и студентов. Или приходится строить новые деятельности в связи с изменением средств учебной деятельности и специфической перестройкой его содержания. И в этом состоит основная трудность компьютеризации образования.

Индивидуализацию называют одним из преимуществ компьютерного обучения. Однако это имеет и обратную сторону. Индивидуализация свертывает и без того дефицитное в учебном процессе диалогическое общение и предлагает его суррогат в виде «диалога» с ЭВМ. Речь оказывается выключенной, обездвиженной во время обучения в BУ3e.

Если пойти по пути всеобщей индивидуализации обучения с помощью персональных компьютеров, не заботясь о преимущественном развитии коллективных по своей форме и сути учебных занятий с развитыми возможностями диалогического общения и взаимодействия, можно упустить саму возможность формирования мышления учащихся. Поэтому необходимо сочетать методы обучения при помощи компьютеров и традиционные. Только сочетание разнообразных методов обучения приведет к достижению высоких результатов в сфере образования.

Дидактические требования к структуре урока

Дидактические требования при определении структуры урока следующие:

1. Структура урока должна отражать логическую последовательность шагов обучения;

2. Структурные элементы урока должны быть в таком сочетании, чтобы отвечали логике учебного процесса, то есть отражали его основные звенья;

3. При определении структуры отдельного урока необходимо учитывать место и дидактическую роль его в общей системе уроков;

4. Структурные элементы должны быть взаимосвязаны так, чтобы каждый элемент урока, каждое действие преподавателя и учащихся подготавливали последующие действия. И в каждой последующей части урока использовались результаты обучения предыдущей;

5. Составляя план урока, преподаватель должен продумать, что предстоит делать учащимся на этапе урока, чем будет занят их ум.

6. Длительность каждого структурного элемента зависит от его содержания и роли в решении общей дидактической задачи урока.

1.1.1 Анализ способов накатывания резьб. Выбор способа, для которого необходимо включить инструмент как объект проектирования

При выборе способа, как объекта для включения в перечень инструментов, подлежащих проектированию мы исходили не только из анализа способов существующих при образовании резьбы по методу пластической деформации, но и из соображений достаточности материала для выполнения курсового проекта, новизны (отсутствия разработок методического характера в учебно-методической литературе) и прогрессивности способа образования резьбы. Из анализа литературных источников мы установили, что все существующие конструкции резьбонакатных головок тангенциального типа можно разделить на четыре группы, имеющие принципиальные отличия:

резьбонакатные головки с кинематической связью роликов, которая обеспечивает относительный поворот роликов в процессе накатывания и с ограничением перемещения роликов в осевом направлении;

резьбонакатные головки с жесткой кинематической связью, не обеспечивающей относительный поворот роликов в процессе накатывания и с подпружиненным в осевом направлении одним из роликов;

резьбонакатные головки, обеспечивающие начальную синхронизацию вращения роликов без их кинематической связи;

резьбонакатные головки без синхронизации вращения роликов и их кинематической связи. В этом случае один из роликов, жестко закрепленный в осевом направлении, первым вступает в работу, а после внедрения его в тело заготовки на некоторую глубину вступает в работу второй ролик, подпружиненный в осевом направлении.

Учитывая, что резьбонакатные головки с кинематической связью роликов, обеспечивающей относительный поворот роликов в процессе накатывания и с ограничением перемещения роликов в осевом направлении, нашли широкое применение и в качестве дидактического пособия в лаборатории имеется две резьбонакатных головки считаем необходимым разработку проекта осуществить для этого способа накатывания резьбы.

Выводы по анализу причин, влияющих на качество накатываемых резьб

Наиболее важными конструкторскими параметрами с точки зрения обеспечения возможности накатывания и исключения образования систематических погрешностей при тангенциальном способе накатывания резьбы являются наружный диаметр и угол «закручивания» роликов /II/, а также параметры кулачка подачи суппорта, на котором установлено резьбонакатное устройство.

1.2. Вывод

Учитывая слабую материальную базу выражающуюся в недостаточно дидактическом, методическом и лабораторном оснащении необходимо увеличить объем самостоятельной работы по курсовому проектированию, как одному из наиболее действенных методов повышения уровня подготовки специалистов. Для этого необходимо увеличить количество заданий по курсовому проектированию, включив в курсовой проект проектирование резьбонакатных роликов, устанавливаемых в резьбонакатные головки тангенциального типа.

2. Содержание и методика работы по обучению студентов проектированию резьбонакатного инструмента

2.1 Разработка лекций по теме «Резьбонакатной инструмент для накатывания резьбы затылованными роликами»

В переводе с греческого технология — это «учение о мастерстве». (Это совокупность операций, осуществляемых определенным образом и в определенной последовательности, для достижения поставленных целей).

Технология управления — это единство стереотипных и творческих действий.

Технологизация учебного процесса проходила в три этапа:

1. Индивидуальное мастерство.

2. Этап «техники».

3. Этап «технологии».

В 1970 г. под воздействием системного подхода к содержанию педагогических технологий стало концентрироваться внимание на системной организации учебного процесса с точно заданными целями, достижение которых может поддаваться точному описанию и определению. Педагогическая технология — приемы оптимизации образовательного процесса путем анализа факторов, повышающих образовательную эффективность на основе конструирования и применения специальных приемов и средств, а также оценки применяемых методов.

В настоящее время сложился предметный подход к обучению — цель которого — изучение наук, передача знаний в научной области, с ориентацией обучаемых на усвоение содержания отдельных дисциплин без особой увязки их между собой, в том числе и с будущей деятельностью. Все попытки оптимизировать учебные планы дисциплины по предметному принципу закончились неудачей.

Для преодоления этих недостатков в основу современных технологий обучения была положена функциональная модель деятельности специалистов, которая позволила свести к минимуму главные недостатки предметного подхода — дробление обучения на множество трудносвязуемых между собой учебных дисциплин и недостаточный учет индивидуальных познавательных потребностей учащихся. С позиций системно-деятельного подхода учебный процесс высматривается как единая функциональная, а не предметная система. Это обусловлено планированием и построением дерева целей знаний и умений. Что позволит учащимся четко понимать и ясно видеть в целостном представлении динамически развивающуюся модель или структурную схему свей профессиональной деятельности. Учащийся видит смысл и весомость изучаемой дисциплины в свете своей будущей профессиональной деятельности.

Поэтому современная технология обучения предусматривает внедрение в учебную практику системно-деятельного подхода с выделением замкнутых учебных единиц (модулей), соподчиненных и взаимосвязанных между собой, нацеленных на решение задач и формирование определенных видов деятельности.

Методология системно-деятельного подхода позволяет представить процесс обучения как четко спланированную систему усвоения учащимися учебно-профессиональной деятельности. Системно-деятельный подход к формированию учебных планов и программ нацелен на междисциплинарный синтез, основой которого выступает профессиональная деятельность специалиста, ее отдельные виды, формированию которой в той или иной степени подчинены все дисциплины специальности.

Современная технология обучения — это последовательное и взаимопроникающее сочетание основных составляющих педагогического процесса, обеспечивающее на эффективном уровне активное усвоение программных знаний при одновременном формировании личности учащегося.

В основе современной технологии обучения лежат следующие положения:

1. Единство методологии преподавателей всех дисциплин.

2. Применение системно-деятельного подхода в обучении, позволяющего перейти от пассивных методов обучения к активным.

3. Внедрение методов и форм активного обучения, причем в основе обучения лежит собственная деятельность учащихся.

Проектирование состава учебной дисциплины в современной технологии обучения предполагает следующие последовательности:

1. Иерархию целей (дерево целей) обучения, сформулированных в терминах умений, доступных проверке.

2. Тщательно отобранную и соответствующим образом структурированную учебную информацию, подлежащую усвоению.

3. Программу познавательной деятельности учащихся.

4. Программу управления познавательной деятельностью.

5. Программу контроля и коррекции деятельности учащихся.

6. Оптимизированную структуру организационных форм и методов обучения.

Для выявления объективного состава целевых установок подготовки как по специальности, так и по отдельной дисциплине используются два метода:

1. Эмпирический — это анализ сложившихся в практике видов деятельности и подборке соответствующих типовых задач и проблемных ситуаций.

2. Построение предварительной модели, сформированной на основе анализа деятельности специалиста (теоретико-экспериментальный).

Эмпирический путь целеполагания идет от практики на основе анализа перечня видов деятельности и задач.

Диагностичное задание целей определяет ряд особенностей технологически построенного учебного процесса: выработка эталонов для оценки результатов обучения и на этой основе концентрация усилий педагога и учащихся на намеченных ясных целях, атмосфера открытости и доброжелательности.

Второй путь основан на использовании метода программно-целевого планирования, которое является наиболее прогрессивным методом планирования профессиональной подготовки, т.к. обеспечивается координация и взаимосвязь различных этапов учебного процесса.

На основе выявленных в процессе программно-целевого планирования видов деятельности разрабатываются программы умений и знаний.

Программа умений — это перечень всех умений выявленных в процессе анализа дисциплины на основе деятельного подхода, который предусматривает в качестве ведущей цели переход от узконаправленных умений к формированию базовых умений. Программа умений становится основой формирования знаний, что отражает логику целеполагания от конечных результатов обучения.

Теоретическим базисом для формирования всех видов деятельности в рамках учебной дисциплины выступает программа знаний. Это перечень основных теоретических положений, раскрывающих основные понятия об объектах, процессах и методах в конкретной научной области, являющейся основой формирования учебно-профессиональной деятельности.

Ясно сформулированные цели в рамках иерархии модели учебного процесса не позволяют преподавателю уклониться от их реализации до получения конечного результата, но дают возможность определить способ контроля этого результата.

2.2 Содержание лекции по теме «Накатывание резьбы затылованными роликами»

Важным звеном в системе планирования деятельности преподавателя является календарно-тематический план, который способствует организации учебного процесса и обеспечивает выполнение учебных программ по предмету в строгой логической последовательности и с учетом межпредметных связей.

Сущность накатывания резьбы затылованными роликами

В практике накатывания резьб известны способы накатывания резьбы двумя цилиндрическими роликами с радиальной подачей, двумя затылованными роликами, одним затылованным и одним цилиндрическим роликами с неизменным в процессе резьбообразования межцентровым расстоянием между накатными шпинделями.

При накатывании резьбы двумя роликами деталь устанавливается между двумя принудительно вращающимися роликами. Накатывание резьбы на детали происходит благодаря сближению роликов, которое осуществляется перемещением одного из роликов в радиальном направлении к детали и другому ролику.

Особенностью накатывания наружной резьбы затылованными роликами является использование пары роликов, на одном из которых на периферии имеются участки с затылованным резьбовым профилем. Второй ролик выполняется цилиндрическим, конструкция которого ничем не отличается от конструкции обычных роликов, за исключением паза под шпонку.

Затылованный ролик в отличие от цилиндрического ролика по окружности имеет заборную, калибрующую и сбрасывающие части. Подъем профиля на заборной части ролика обеспечивает:

внедрение витков в заготовку при постоянном межосевом расстоянии роликов без участия механизма радиальной подачи станка;

возможность сделать на ролике по два-три заборных и калибрующих участка и, таким образом за один оборот роликов накатать резьбу на двух-трех заготовках соответственно;

более благоприятное профилирование накатываемой резьбы, что положительно сказывается на повышении точности обработки и улучшения качества поверхности.

Как и при накатывании резьбы цилиндрическими роликами, для получения правильной по профилю и размерам резьбы, затылованные ролики должны быть точно установлены один относительно другого в осевом направлении. Вершина ниток резьбы одного ролика должна совпадать с впадиной другого. В противном случае резьба получится с уступами и сдвоенная.

Для разработки методики проведения занятий выбран первый теоретический урок и практическое занятие, что позволяет ответить на две трети данной темы и закрепить приобретаемые знания у учащихся умения и навыки.

Устройство затылованного ролика

Затылованные ролики применяются в условиях автоматического образования резьбы. Поэтому при неизменном межцентровом расстоянии его конструкция должна обеспечить не только накатывание резьбы, но и загрузку в зону накатывания и удаление заготовки из нее после образования резьбы. Для накатывания резьбы на периферии ролика выполняются три участка: заборный, калибрующий и сбрасывающий. Для обеспечения попадания заготовки в зону накатывания у ролика выполняются пазы (рисунок 2.2.1).

Рисунок 2.2.1. Устройство рабочей части резьбонакатного ролика

Заборная часть (затылованная) роликов выполняется по спирали Архимеда по наружному, среднему и внутреннему диаметрам с полным профилем с теми же параметрами, что и цилиндрический ролик.

Калибрующая часть ролика выполнена с диаметрами, равными соответствующим наружному, среднему и внутреннему диаметрам цилиндрического ролика.

Сбрасывающая (выходная) часть выполняется затылованной по спирали Архимеда, также как и заборная часть, по всей высоте профиля резьбы.

Правильный расчет (выбор) всех участков затылованного ролика, оказывает большое влияние на производительность процесса накатывания. От основных участков заборного и калибрующего участков зависят не только производительность процесса, но точность и качество изготавливаемой резьбы.

План урока

Тема: «Накатывание резьбы затылованными роликами»

Дидактическая цель: Изучить сущность, содержание, структуру и классификацию.

Воспитательная цель: Воспитывать чувство экономии и бережливости, понимание социальной значимости снижения затрат на производство продукции, убежденность в необходимости получаемых знаний, профессиональная ответственность за вверенную сферу деятельности.

Развивающая цель: Развивать экономическое мышление и творческие способности учащихся применительно к теме.

Тип урока: Комбинированный.

Оснащение: Таблицы, графики, учебная литература, конспекты, письменные принадлежности.

Структура урока:

Введение

и организация урока 1…2 мин.

Организация урока как правило начинается с приветствия, проверки готовности аудитории к уроку и наличие учащихся на уроке. Затем необходимо сообщить тему урока и какие цели необходимо достичь.

Использование комбинированного урока при объяснении данного материала позволяет наиболее эффективно использовать отведенное для этого время.

В течение нескольких минут необходимо напомнить учащимся материал предыдущей темы.

Далее 15…20 минут займет фронтальный оперативный контроль усвоения знаний материала предыдущей темы. Для ослабления обмена информацией используются несколько вариантные конкретные задания. Проведение фронтального контроля стимулирует систематическую работу учащихся над учебным материалом. Проведение фронтального контроля в начале занятия освобождает учащихся от психологического напряжения.

Сообщение новых знаний 55…60 мин. должно проводиться с использованием принципа наглядности, научности, связи теории с практикой, систематичности и последовательности, сознательности и активности, доступности, единства конкретного и абстрактного, индивидуального и коллективного обучения, прочности усвоения знаний.

Закрепление материала 5…8 мин. Необходимо задать несколько вопросов и определить усвоение материала учащимися.

Задание на дом 5 мин. Преподаватель показывает и записывает на доске задание для самостоятельной работы дома, т. е. название учебника, автора, а также какие страницы следует прочитать. Помимо учебника необходимо использовать материал и записи сделанные на занятии. Домашнее задание должно стимулировать познавательную деятельность учащихся. Это могут быть вопросы на которые учащиеся должны будут найти ответ, это может быть проблемная ситуация, решить которую учащимся следует самостоятельно.

Задачи урока записываются на доске. После комментирования задач урока учащимся предлагается вспомнить, о чем шла речь на предыдущем уроке и как это связано с сегодняшним материалом.

Сообщение нового материала проводится на основании спецификации «знаний», «умений» и «навыков» по теме «Накатывание резьбы затылованными роликами». Необходимо рассказать учащимся, что они должны узнать из нового материала, а также напомнить то, что они уже знают и умеют. Полученные на предыдущих занятиях умения и навыки очень пригодятся учащимся для расчетов основных элементов резьбонакатных роликов. При изучении спецификации учащиеся самостоятельно определяют что они уже знают и умеют и каких знаний им недостаточно для расчета резьбонакатных роликов. Преподавателю не нужно тратить время на повторение пройденного материала и он акцентирует внимание учащихся на еще не полученные знания.

2.3 Расчет резьбового профиля резьбы роликов с открытым контуром

http://www. аllbest.ru/

Рисунок 2.3.1

В общем случае максимальная высота головки профиля инструмента, формирующей впадину профиля резьбы детали определяется по формуле (1) (рис. 2.3.1):

(1)

где: d_{2 max} — максимальный средний диаметр резьбы детали;

d_{1 max} — максимальный внутренний диаметр резьбы детали;

— величина запаса на износ [51];

— величина допуска на изготовление.

H — допуск на наружный диаметр резьбы детали.

Минимальная высота ножки профиля резьбы инструмента:

(2)

где: S = 0,025S — дополнительная величина, исключающая касание впадин профиля резьбы инструмента и вершин профиля резьбы изделия.

Примечание: Для резьб с шагом до 1,5 мм включительно S = 0.

Радиус закругления профиля резьбы инструмента в общем случае определяется по формуле:

(3)

Для метрических резьб, у которых угол профиля = 60, высота головки резьбового профиля инструмента определяется по формуле:

(4)

где: _a — величина допуска на изготовление.

Допустимая высота изношенного профиля резьбы:

(5)

Минимальная высота ножки резьбового профиля инструмента для резьб с углом профиля = 60 определяется по формуле:

(6)

Для накатываемых резьб с шагом до 1,5 мм включительно:

(7)

Примечание: Величина H_u ограничивает прямолинейный участок ножки резьбового профиля инструмента. Форма впадины должна выполняться закругленной. Величина радиуса R произвольна, но не должна превышать величины:

(8)

Минимальный радиус закругления вершины головки профиля резьбы инструмента для резьб с углом профиля = 60 определяется соотношением:

(9)

Размеры высотных параметров профиля метрической резьбы по ГОСТ 16 093–70 приведены в таблице 2.3.1

Таблица 2.3.1

2.3 Определение числа заходов резьбы роликов

Для резьбонакатных роликов, работающих с ручной загрузкой заготовок, число заходов определяется исходя из наибольшего и наименьшего межосевого расстояния шпинделей резьбонакатного станка[36]:

(10)

где: A_max — наибольшее межцентровое расстояние между накатными роликами;

A_min — наименьшее межцентровое расстояние;

d₂ — средний диаметр резьбы детали;

k — число заходов;

Примечание: A_max и A_min берутся из паспортных данных станка.

Для роликов работающих с автоматизированной загрузкой заготовок число заходов резьбы определяется, исходя из наибольшего и наименьшего диаметров роликов, допустимых по паспорту применяемой модели станка:

(11)

где: D_max — наибольший диаметр накатных роликов, определяемый паспортными данными станка;

D_min — наименьший диаметр накатных роликов.

Примечание: Определенное число заходов k должно быть целым числом.

2.4 Расчет диаметров роликов

В зависимости от назначения резьбонакатных роликов, расчет наружных диаметров выполняется следующим образом [45]:

Для резьбонакатных роликов по формуле:

(12)

где: D_нар — наружный диаметр роликов;

k — число заходов резьбы роликов;

d₂ — средний диаметр резьбы детали;

d₁ — внутренний диаметр резьбы детали;

Для резьбонакатных роликов, предназначенных для калибровки предварительно нарезанной резьбы по формуле:

(13)

где: h_u — высота головки резьбового профиля инструмента.

Средний диаметр резьбы роликов рассчитываются по формуле [14]:

(14)

где: D₂ — средний диаметр резьбы роликов.

2.5 Определение минимальной ширины рабочей поверхности роликов