Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕФЕРАТ

Ключевые слова: РЕЗЬБОНАКАТНЫЕ РОЛИКИ, РЕЗЬБОНАКТНАЯ ГООЛОВКА, 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. Разработана на языке программирования Q.Basic программа для вычисления диаметров резьбонакатных роликов и угла закручивания роликов.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Анализ литературных источников

1.1 Анализ существующего учебного процесса

1.2 Анализ учебной, методической и учебной литературы

1.2.1 Анализ научной литературы по накатыванию резьб

1.2.2 Анализ рабочей программы по дисциплине «Металлорежущие инструменты»

1.2.3 Разработка системы учебных занятий по теме «Резьбонакатной инструмент»

1.2.4 Анализ форм и методов проведения занятий

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

Выводы

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

2.1 Разработка лекции по теме «Резьбонакатной инструмент для тангенциального способа накатывания резьбы»

2.2 Содержание лекции по теме: «Накатывание резьбы тангенциальными головками»

2.2.1 Общие сведения о способах накатывания резьб

2.2.2 Область применения резьбонакатных устройств

2.2.3 Конструкция резьбонакатного устройства

2.2.4 Устройство резьбонакатной головки

2.2.5 Настройка резьбонакатной головки

2.2.6 Конструкция резьбонакатной головки фирмы «Фетте»

2.2.7 Основные конструктивные и геометрические параметры

2.3 Расчет резьбового профиля резьбы роликов с открытым контуром

2.4 Расчет резьбового профиля резьбы роликов с замкнутым контуром

2.5 Определение количества заходов резьбы резьбонакатных роликов

2.6 Расчет диаметров резьбонакатных роликов

2.7 Угол «закручивания» роликов и расчет положения рисок С и D для установки роликов в головке

2.8 Определение минимальной ширины рабочей поверхности роликов

2.9 Присоединительные и конструктивные размеры резьбонакатных роликов

2.10 Инструментальные стали для 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

Выводы

Литература

ВВЕДЕНИЕ

Профессия педагога профессионального обучения относится к сложной группе немногочисленных профессий, функционирующих одновременно в двух разнородных системах: “человек - человек”, “человек - техника”. Наряду со знанием психолого-педагогического цикла, общетехнических и общеинженерных дисциплин педагог профессионального обучения должен владеть методиками их преподавания, чтобы уметь квалифицированно и грамотно развивать познавательный интерес у учащихся.

Одной из важнейших составляющих учебно-воспитательного процесса на инженерно-педагогическом факультете университета является умение заложить студентам, будущим педагогам профессионального обучения, знание специальных дисциплин и методику их преподавания.

Дисциплина “Металлорежущий инструмент” является одной из основных дисциплин специализации “Технология и оборудование механосборочного производства”. Ее изучение должно дать будущим специалистам сведения, необходимые для преподавания специальных инженерных дисциплин, а для тех, кто пойдет на производство - при разработке современных технологических процессов, технологического оборудования и станочной оснастки. Решать эти задачи предстоит высококлассным, инициативным, творческим специалистам. А таких специалистов нужно растить, применяя современные активные методы и формы обучения.

Важное значение в усвоении материала по данной дисциплине отводится курсовому проектированию металлообрабатывающего инструмента. Практически каждый из видов металлообрабатывающего инструмента может быть спроектирован только при наличии методики его проектирования, тем более без методики проектирования не может обойтись такой сложный вид инструмента как резьбообразующий. В отличие от промышленной методики проектирования инструмента, используемой на производстве, методика курсового проектирования должна отражать не только техническую сторону вопроса. Они должны содержать теоретические сведения, которые должны быть систематизированными и доходчивыми. Должны способствовать развитию познавательных мотивов, творческой активности студентов. Курсовое проектирование имеет большое практическое значение. Оно углубляет и расширяет знания студентов, повышают интерес к предмету, специальности, приучают к самостоятельной творческой деятельности, развивают инициативу учащихся, имеют большое воспитательное значение, дают проявиться как индивидуальной личности.

Повышение качества выпускаемой продукции и производительности труда, создание новых и совершенствование прогрессивных способов механической обработки и в частности, способов обработки резьб накатыванием, являются одними из важнейших задач в области машиностроения.

Среди способов накатывания, применяемых при образовании резьб на токарных многошпиндельных автоматах, тангенциальный способ является практически единственным, обеспечивающим возможность накатывания резьб за буртом на деталях, изготавливаемых в цикле автоматизированного производства. Он позволяет значительно расширить технологические возможности изготовления деталей типа штуцеров и значительно повысить производительность изготовления деталей, имеющих резьбовые поверхности с обоих концов.

Успешное внедрение данного способа в производство зависит от многих факторов, в том числе от рационального выбора конструкции резьбонакатного устройства, методики расчета и проектирования станочной оснастки (резьбонакатных роликов, кулачков подач), наладки резьбонакатного устройства на станке. Неправильный учет этих факторов при организации технологического процесса накатывания резьбы на практике приводит не только к снижению качества резьбы, но и преждевременному разрушению резьбонакатных роликов, деталей и узлов резьбонакатного устройства.

Первые работы о тангенциальном способе накатывания резьб относятся к 1974--1976 гг. За прошедшие годы в различных журналах и сборниках опубликованы десятки статей, касающихся описания различного типа устройств и головок, расчетов геометрических параметров роликов, диаметров стержней заготовок под накатывание, усилий накатывания и других важных параметров.

Однако разрозненность публикаций, содержащих иногда и противоречивые данные, отсутствие комплексного решения проблемы тангенциального накатывания и на сегодняшний день вызывает трудности при внедрении этого прогрессивного способа в производство.

Цель дипломного проекта - не только показать важность комплексного подхода к проектированию технологического процесса накатывания точных резьб тангенциальным способом, но и разработать методику проектирования операции по накатыванию резьбы на токарных многошпиндельных автоматах тангенциальным способом пригодную не только для инженерных расчетов, но и позволяющую научить будущих педагогов профессионального обучения машиностроительного профиля основам проектирования резьбонакатного инструмента; не только дать знания по проектированию инструмента, но и развить творческий подход к решению технических проблем.

При подготовке дипломного проекта использовались каталоги и проспекты зарубежных фирм, рабочие инструкции а/о АвтоВАЗ по проектированию резьбонакатных роликов и расчету некоторых технологических параметров, методика расчета геометрических параметров резьбонакатных роликов на ЭВМ, разработанная инженером А.Ф. Кузьменко, ряд публикаций российских ученых, диссертационная работа на соискание ученой степени кандидата технических наук А.Ф. Кузьменко. Учтен опыт эксплуатации резьбонакатных головок в цехах а/о АвтоВАЗ, КамАЗ и других заводах отрасли автомобильной промышленности.

Основанием для разработки дипломного проекта по избранной теме послужило отсутствие лекционного материала и методического пособия по одному из наиболее сложных видов инструмента - резьбонакатного - не только на инженерно-педагогическом факультете Тольяттинского государственного университета, но и отсутствия такового пособия в учебно-методической литературе. Решению данной проблемы и посвящен настоящий дипломный проект на тему: «Разработка методического обеспечения дисциплины "Металлорежущие инструменты" по теме "Накатывание резьб головками тангенциального типа"».

Актуальность темы данной дипломной работы выходит из следующего: в связи с ростом научно-технического прогресса повышаются требования к подготовке молодых кадров инженерно-технического и инженерно-педагогического направления. Разрабатываются все новые и новые педагогические приемы преподавания учебных предметов. В области технического развития постоянно происходит развитие и изменение технического оснащения производства, разрабатываются новые методы и приемы обработки деталей, конструкции и модификации станков и приспособлений. И поэтому при подготовке молодых специалистов должны применяться новые методы преподавания, которые будут развивать в них творческую активность, тягу к знаниям, патриотизм к своей Родине и народу. Преподавание технических дисциплин должно производиться с развитием научно-технического прогресса, т.е. преподаватели должны быть осведомлены, в своей области знаний, со всеми изменениями и новшествами происходящих в научно-техническом мире и переносить эти знания на свою педагогическую деятельность, т.е. студентам должны даваться новые, передовые знания.

Объектом является методическое обеспечение дисциплины «Металлорежущий инструмент» при обучении инженерно-педагогического факультета педагогического ВУЗа.

Предметом -- возможность совершенствования преподавания темы «Образование наружной резьбы тангенциальными резьбонакатными головками».

Цель настоящей работы - разработать методическое обеспечение для проведения лекционно-практических занятий темы «Накатывание резьбы на универсальных токарных станках» резьбонакатными головками тангенциального типа.

Для решения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Выполнить анализ литературных источников по способам накатывания резьб, конструкциям резьбонакатных головок тангенциального типа, методам проектирования геометрических и конструктивных параметров резьбонакатного инструмента.

2. Выполнить анализ причин, влияющих на качество накатываемых резьб.

3. Произвести отбор содержания необходимого практического материала для разработки методики проектирования операции накатывания резьб тангенциальным способом.

4. Разработать конспект лекции по накатыванию резьбы тангенциальным способом.

5. Составить конспект лекции по теме «Инструмент для накатывания резьб тангенциальным способом на ТМА».

6. Разработать структуру и содержание методического пособия к курсовому проекту по дисциплине «Металлорежущие инструменты».

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 кусе 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 представлены структура и объем дисциплины «Металлорежущие инструменты»

Таблица 1. Распределение фонда времени по неделям и видам занятий, в часах

Семестр	Число нед. в семестре	Кол-во часов по видам занятий в семестр	Кол-во часов в неделю	Индивидуальная работа	Самостоятельная работа
		Всего	Лекций	Л/р	П/р	Всего	Лекций	Л/р	П/р	Всего	В нед.	Всего	В нед.
7	18	108	52	38	18	6	3	2	1	21	1	50	3

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:

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

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

1.2.1 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.[10].

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.

1.2.2 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 филиала Самарского педагогического 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.

1.2.3 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.

1.2.4 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 [11]

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 к решению проблем, к самостоятельному сбору материала, к составлению заданий и так далее.

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 [11]. 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 [11].

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 [18].

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.

1.2.5 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.

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 лекции по теме «Резьбонакатной инструмент для тангенциального способа накатывания резьбы»

Тема урока

«Накатывание резьб на резьбонакатных станках. Резьбонакатные головки».

Цель урока:

· образовательная - ознакомить студентов со способами накатывания резьб и видами резьбонакатного инструмента; с расчетом геометрических параметров резьбонакатных роликов и плашек; с особенностями расчета при накатывании в центрах; с назначением и общим устройством резьбонакатных головок для образования наружных и внутренних резьб; с конструкцией и расчетом геометрических параметров резьбонакатных роликов.

· развивающая - развитие умения анализировать геометрические параметры резьбонакатного инструмента; активизация мыслительной и творческой деятельности; развивать у студентов выделять главную проблему в изучаемом материале; развивать познавательные интересы студентов, стремление к новому, технически прогрессивному и перспективному.

· воспитательная - воспитание творческого подхода к решению проблемных ситуаций; содействовать в ходе учебного процесса формированию основных мировоззренческих идей (например, обусловленности развития техники и технологии в области образования резьбы накатыванием; формировать профессиональную самостоятельность.

Тип урока:

изучение нового учебного материала.

 Учебно-наглядные пособия, ТСО, дидактический материал:

плакаты; раздаточный материал, образцы резьбонакатного инструмента (плашки, ролики и др.); учебная литература; компьютер.

Основные понятия урока:

резьбонакатной ролик, резьбонакатная головка, угол подъема резьбы, угол профиля резьбы, высота головки профиля резьбы, высота ножки, наружный диаметр резьбы ролика, средний диаметр резьбы ролика, число заходов резьбы роликов.

Методы урока:

рассказ, обсуждение. Особое внимание уделить при рассказе о проблеме возникающей при накатывании резьбы резьбонакатными роликами тангенциального типа на токарных автоматах.

Конспект урока:

а) актуализация опорных знаний:

На предыдущих занятиях мы с вами изучили различные способы получения резьб при помощи снятия стружки, а именно, нарезание резьбы резцами, метчиками, резьбонарезными плашками и гребенками, а также изучили общие способы накатывания наружных резьб. Все эти методы образования резьб активно применяются в различных типах производства, например, для нарезания внутренних резьб применяют машинные метчики, которые устанавливаются на станках автоматах и полуавтоматах, в серийном и массовом производствах. В единичном производстве применяют ручные метчики, т.е. нарезание резьбы происходит вручную.

Вопрос: Какие методы образования резьб вы знаете? (студенты перечисляю знакомые им методы получения резьб, преподаватель при этом может задавать наводящие вопросы, например, называя несказанные виды инструментов. Показывая плакат, преподаватель перечисляет заново все знакомые студентам методы образования резьб и виды инструментов.

Резьба является самым распространенным элементом деталей машин. В особенности это относиться к крепежным деталям - винтам, болтам, шпилькам, шурупам и гайкам, которые широко применяются в самых разнообразных отраслях промышленности. В одном автомобиле, например, свыше двух тысяч крепежных деталей, а в любой корпусной детали (блоке, картере или кожухе) насчитываются десятки резьбовых отверстий.

Функции резьбовых соединений весьма разнообразны. Они служат для скрепления между собой отдельных деталей и узлов, арматуры, трубопроводов, передачи значительных осевых нагрузок и крутящих моментов, осуществления точнейших перемещений в механизмах. Несмотря на то, что резьба регламентирована многочисленными государственными и международными стандартами, продолжается разработка все новых систем и модификаций. При любом характере производства имеется возможность совершенствовать методы резьбообразования, создаются новые прогрессивные и производительные методы образования резьб. К их числу относится метод накатывания резьбы. Поэтому тема нашей сегодняшней лекции посвящена резьбонакатному процессу и все что с ним связанно.

б) мотивация:

Накатывание резьбы - наиболее производительный способ образования резьбы на деталях без снятия стружки методом пластического деформирования. Преимущества резьбонакатывания по сравнению с резьбонарезанием следующие: улучшение физико-механических свойств поверхностного слоя металла, так как в результате наклепа усталостная прочность резьбы повышается на 20 - 40%; экономия металла на 10 - 30%, так как диаметр заготовки под резьбу меньше диаметра получаемой резьбы и процесс идет без снятия стружки; точность и шероховатость поверхности резьбы соответствуют шлифованию; производительность при накатывании в десятки раз выше производительности при резьбонарезании.

Существуют следующие типы инструментов и способы накатывания резьб

Резьбонакатные ролики для накатывания резьб по способу радиального движения подачи роликов, касательного движения подачи заготовок и с осевым движением подачи заготовок.

Резьбонакатные головки, оснащенные комплексом роликов: головки аксиального типа с осевой подачей заготовки; головки тангенциального типа; головки радиального типа с радиальной подачей роликов.

Резьбонакатные плашки: плоского типа; сегментного типа и выдавливающие сборные плашки.

Так, например, тангенциальный способ накатывания резьб на токарных многошпиндельных автоматах - практически единственный, обеспечивающий возможность накатывания резьбы за буртом на деталях, изготавливаемых в цикле автоматизированного производства. Этот способ значительно расширяет технологические возможности изготовления деталей с наружной резьбой и при определенных условиях гарантирует высокое качество резьбовой поверхности. Успешное внедрение данного способа в обширное массовое производство зависит от многих факторов, в том числе от рационального выбора конструкции резьбонакатного устройства, знания закономерностей процесса тангенциального накатывания, единства методики расчета и проектирования резьбонакатных роликов, кулачков подач, выполнения требований, предъявляемых к наладке резьбонакатного устройства и станка и других факторов. Недостаточный учет этих факторов при организации технологического процесса накатывания резьбы приводит не только к снижению качества резьбы, и к преждевременному разрушению резьбонакатных роликов, деталей и узлов резьбонакатного устройства.

Среди, перечисленных нами, многообразия существующих способов образования наружных резьб тангенциальный способ накатывания на токарных многошпиндельных автоматах является сравнительно новым и недостаточно изучен. И может являться темой ваших научно-изыскательских исследований.

в) план изложения нового материала:

Сейчас мы рассмотрим поподробнее методы накатывания резьб и профилей. На представленном здесь плакате (приложение 3, схема 2) показаны схематично методы накатывания резьб и профилей. (Преподаватель показывает на плакат и просит пересовать его в тетради).

План лекции по теме «Резьбонакатной инструмент»,

раздел накатывания резьб головками тангенциального типа

1. Область применения.

2. Общие сведения о тангенциальном способе накатывания резьбы на токарных многошпиндельных автоматах.

3. Конструкция резьбонакатного устройства.

4. Конструктивные особенности устройств.

5. Основные конструктивные и геометрические параметры инструмента:

a. размеры резьбового профиля;

b. число заходов резьбы резьбонакатных роликов;

c. диаметр резьбонакатных роликов;

d. угол «закручивания» роликов тангенциальных резьбонакатных головок;

e. ширина роликов;

f. угол фаски на роликах.

6. Последовательность проектирования резьбонакатных роликов.

7. Материалы для изготовления резьбообразующего инструмента.

8. Содержание чертежа резьбонакатного инструмента. Основные технические условия на изготовление инструмента.

9. Условия успешного применения способа.

10. Технические требования к точности проектирования.

2.2 Содержание лекции по теме: «Накатывание резьбы тангенциальным способом»

2.2.1 Общие сведения о способах накатывания резьб

Накатывание наружных резьб может осуществляться различными способами как на специальных резьбонакатных станках, так и на универсальных. На универсальных резьбонакатных станках накатывание резьб осуществляется с применением цилиндрических резьбовых роликов круглых и затылованных (с радиальной подачей, тангенциальной или осевой), с применением резьбовых ролика и сегмента, плоскими плашками с одной или двумя неподвижными. На универсальных станках наиболее распространены способы накатывания резьб на токарных автоматах и полуавтоматах, автоматических линиях с использованием резьбонакатных головок с осевой, тангенциальной и радиальной подачей. Среди различных способов накатывания резьбы резьбонакатными головками наибольшее распространение получил тангенциальный способ накатывания двух роликовыми головками.

По конструкции резьбонакатные головки, применяемые при тангенциальном способе накатывания, можно разделить на четыре группы:

ь резьбонакатные головки с кинематической связью резьбонакатных роликов, обеспечивающей возможность относительного поворота роликов в процессе накатывания, и с ограничением их перемещения в осевом направлении [1, 2];

ь резьбонакатные головки с жесткой кинематической связью резьбонакатных роликов, не обеспечивающей относительного поворота их в процессе накатывания, и с подпружиненным в осевом направлении одним из роликов;

ь резьбонакатные головки, обеспечивающие начальную cинхронизацию вращения резьбонакатных роликов без их кинематической связи;

ь резьбонакатные головки без синхронизации вращения резьбонакатных роликов и их кинематической связи [3].

2.2.2 Область применения резьбонакатных устройств

Наиболее прогрессивными современными конструкциями резьбонакатных устройств тангенциального типа являются устройства первой группы. Они отличаются высокой работоспособностью роликов и обеспечивают накатывание резьбы высокого качества.

Резьбонакатные головки этого типа применяются в крупносерийном и массовом производстве при изготовлении специальных деталей различной конфигурации на токарных многошпиндельных автоматах..

Наиболее известными и широко применяемыми из них являются конструкции зарубежных фирм - "Рид" (США), ''Фетте''(ФРГ), а также отечественные ТНГН, производства ВНИИ инструментального (Россия). Резьбонакатные головки, входящие в состав этих резьбонакатных устройств, несмотря на некоторые конструктивные отличия включают в себя механизм синхронизации вращения резьбонакатных роликов с гибкой кинематической связью, обеспечивают расположение торцов роликов в одной плоскости в течение всего процесса накатывания резьбы, обладают универсальностью, охватывая большой диапазон накатываемых резьб.

Эти устройства применяются при изготовлении резьбовых деталей на токарных многошпиндельных автоматах, как зарубежных (мод. Amtec - 62, Wickman 1 - 6, Pittler 36-6 и др.), так и отечественных (мод. 1А225, 1216 и др.). Применение этого способа позволяет накатывать наружные резьбы: как цилиндрические, так и конические на цельных пустотелых деталях типа штуцеров, переходников, пробок и пр. И, что особенно важно, позволяют вести процесс накатывания резьб не вынося ее в отдельную операцию. Шероховатость поверхности резьбы накатанной детали получается в пределах 7 - 9 классов. По этому способу можно накатывать резьбы степени точности 4 и выше. На ВАЗе по этому способу в основном накатывают резьбы на пустотелых деталях точности бg, 4h5h и конические резьбы на деталях типа штуцеров, переходников, пробок из сталей AC11, AC12XH, АС35Г2.

Стойкость резьбонакатных роликов в зависимости от накатываемого материала и шага резьбы различная и составляет 30-80 тысяч деталей. Процесс накатывания резьб по этому способу протекает при тех же скоростях, что и резание инструментом, установленным на данном автомате, и в среднем составляет 18 - 60 м\мин.

2.2.3 Конструкция резьбонакатного устройства

Резьбонакатное устройство (рисунок 1) состоит из 2-х основных узлов: державки 1 и резьбонакатной головки 2. Резьбонакатная головка крепится к державке 1 при помощи зажима типа «ласточкин хвост». Державка 1 устанавливается на поперечном суппорте автомата. В зависимости от того, регулируемый или нерегулируемый поперечный суппорт станка, державки резьбонакатного устройства должны быть конструктивно выполнены нерегулируемого или регулируемого типов, что расширяет возможность применения резьбонакатных устройств.

Рисунок 1. Общий вид устройства для накатывания резьбы

В державке конструктивно выполнено компенсирующее устройство, позволяющее головке в процессе накатывания резьбы занять правильное положение по отношению к оси накатываемой детали, т.е. резьбонакатная головка имеет возможность покачиваться вокруг оси 3. Эта способность, биение резьбовой части обрабатываемой детали относительно других ее наружных поверхностей.

Резьбонакатная головка (рисунок 2) состоит из корпуса 1, внутри которого расположена зубчатая передача 2 и пружинный компенсатор. В корпус запрессованы оси 7, на которых установлены кронштейны 8 и 9 - по два с каждой стороны: два узких - 8 и два широких - 9. Кронштейны в свою очередь являются опорами для твердосплавных осей 10, на которых во время накатывания вращаются резьбонакатные ролики 11 и находятся упорные подшипники 3, предназначенные для компенсации осевых усилий, возникающих при накатывании. Оси 10 фиксируются от возможного поворота винтами 17. Кронштейны прижимаются к корпусу гайками 12.

Зубчатая передача предназначена для обеспечения синхронного вращения обоих резьбонакатных роликов в начальный момент накатывания, т.к. ролики выполнены с винтовой нарезкой и во время накатывания впадина одного ролика должна находиться против выступа другого.

Резьбонакатные ролики имеют на торцах пазы для соединения с шестерней 6, сидящие на одной оси с резьбонакатными роликами. Пружинный компенсатор состоит из сухаря 4, на оси которого находится центральная шестерня 13, оси 5 и пружины 14. Смазка подается в зубчатую передачу во время работы головками через штуцер в крышке 15.

Процесс накатывания резьбы осуществляется следующим образом. Резьбонакатная головка, установленная на поперечном суппорте, под действием специального кулачка подается на вращающуюся заготовку I. Подача роликов 2, 3 на заготовку 4 происходит в тангенциальном направлении Sт. Ролики, коснувшись заготовки, получают вращательное движение и, продолжая поступательное перемещение вместе с головкой, накатывают на заготовку резьбы. Одна из особенностей этого процесса заключается в том, что калибрование резьбы отсутствует, т.е. резьбонакатные ролики, достигнув центра заготовки, быстро с головкой отходят в исходное положение.

2.2.4 Настройка резьбонакатной головки

Настройка резьбонакатной головки осуществляется следующим образом: рассчитанные на определенный размер резьбы накатываемой детали ролики 2 настраиваются на нужный диаметр при помощи винтов 16 сведением

Рисунок 2. Устройство резьбонакатной головки фирмы REED.

или разведением кронштейнами 9. Для правильной работы накатных роликов и для получения высокой точности и чистоты накатываемой резьбы необходимо, чтобы в конечный момент накатывания впадина одного ролика находилась против выступа другого. Такое положение резьбонакатных роликов соответствует совмещению двух рисок, нанесенных на торцах роликов. Грубая настройка роликов на совмещение рисок осуществляется выводом из зацепления шестерен 6 и 2 в случае, если при грубой настройке риск не совпадают на небольшую величину, окончательная настройка производится при помощи резьбовой оси 5, вращением которой сухарь 4 вместе с шестерней 13 перемещается вращая шестерни, кинематически связанные с роликами до совмещения рисок.