基于崗位需求的《機(jī)械基礎(chǔ)》綜合教學(xué)案例設(shè)計(jì)

摘要：對(duì)于機(jī)械類專業(yè)學(xué)生而言，機(jī)床設(shè)備故障判斷及維修是一項(xiàng)非常重要的崗位技能。本文作者通過在《機(jī)械基礎(chǔ)》課程教學(xué)中進(jìn)行綜合教學(xué)案例設(shè)計(jì)，旨在提高學(xué)生的機(jī)械認(rèn)知能力，從而著力培養(yǎng)這種技能。

關(guān)鍵詞：設(shè)備故障判斷及維修;崗位能力需求;機(jī)械基礎(chǔ);綜合教學(xué)案例設(shè)計(jì)

制造類企業(yè)對(duì)機(jī)修工的需求一直較為迫切，通過分析機(jī)修工崗位的能力需求，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)它和職業(yè)教育機(jī)械類學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)是吻合的。機(jī)械類專業(yè)的學(xué)生除了應(yīng)具備機(jī)械設(shè)備的操作能力、維護(hù)保養(yǎng)能力、零件的檢測(cè)分析能力之外，還需具備常用機(jī)械設(shè)備的故障排查和維修能力。機(jī)床操作工偏重于前三種能力，而機(jī)床維修工則更偏重于第四種能力。

1.機(jī)修工要有較強(qiáng)的機(jī)械認(rèn)知能力

企業(yè)選拔人才充實(shí)機(jī)修工崗位，往往通過兩種途徑。一是直接從校園里招聘綜合素質(zhì)高的學(xué)生，進(jìn)行人才儲(chǔ)備和培養(yǎng)。二是通過競(jìng)崗的方式從企業(yè)內(nèi)部選拔。無論通過哪一種途徑，對(duì)于機(jī)修工的考核都包含是否具有對(duì)機(jī)械較強(qiáng)的認(rèn)知能力。

《機(jī)械基礎(chǔ)》課程恰恰就是一門對(duì)機(jī)構(gòu)、機(jī)械認(rèn)知的課程，課程內(nèi)容包括機(jī)械零部件、傳動(dòng)方式等，知識(shí)點(diǎn)涵蓋各行各業(yè)的機(jī)械產(chǎn)品。學(xué)好本課程可以讓學(xué)生全面掌握機(jī)械的結(jié)構(gòu)和工作原理，為進(jìn)一步判斷設(shè)備故障打下良好的認(rèn)知基礎(chǔ)。

2.結(jié)合機(jī)修工崗位能力需求進(jìn)行《機(jī)械基礎(chǔ)》課程綜合教學(xué)案例設(shè)計(jì)

案例設(shè)計(jì)如下：在完成《機(jī)械基礎(chǔ)》前十五個(gè)章節(jié)的基礎(chǔ)教學(xué)后，以CA6140機(jī)床為載體，把原本分散的知識(shí)點(diǎn)重新組合起來，還原機(jī)械產(chǎn)品全貌，并進(jìn)行機(jī)床故障分析和判斷，課時(shí)設(shè)計(jì)為6-8節(jié)。

選擇CA6140機(jī)床為教學(xué)案例的載體，原因有四個(gè)：

2.1學(xué)生已能操作該種機(jī)床

CA6140機(jī)床是進(jìn)行車削加工的一種常用機(jī)床，主要加工軸類、盤套類零件。學(xué)校在教學(xué)計(jì)劃安排中，《機(jī)械基礎(chǔ)》和《普車實(shí)習(xí)》課程是同時(shí)進(jìn)行的。

2.2該機(jī)床結(jié)構(gòu)與《機(jī)械基礎(chǔ)》課程教學(xué)內(nèi)容結(jié)合緊密

CA6140機(jī)床包括了典型的傳動(dòng)方式，其中齒輪傳動(dòng)作為教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容，在CA6140機(jī)床中也有充分的體現(xiàn)：機(jī)床主軸箱、進(jìn)給箱、溜板箱內(nèi)均有齒輪傳動(dòng)，并且由多組齒輪傳動(dòng)組成了輪系，實(shí)現(xiàn)變速和變向的要求。

2.3學(xué)校有可供裝拆的CA6140機(jī)床設(shè)備

學(xué)校有15臺(tái)CA6140機(jī)床，因使用時(shí)間較長，加工精度差，已進(jìn)入報(bào)廢期，正好可為《機(jī)械基礎(chǔ)》等課程的教學(xué)增加現(xiàn)場(chǎng)觀察、拆裝等實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。

2.4CA6140機(jī)床機(jī)械故障在實(shí)際生產(chǎn)中具有一定的典型性

目前很多企業(yè)已經(jīng)不再使用普通車床，但該機(jī)床產(chǎn)生的機(jī)械故障仍具有一定的代表性，系統(tǒng)掌握和了解該機(jī)床的機(jī)械故障，對(duì)于其他設(shè)備產(chǎn)生的故障可謂是“舉一反三”。

3.CA6140型車床的機(jī)械認(rèn)知、故障分析與排除

3.1帶傳動(dòng)

3.1.1觀察認(rèn)知

車床的動(dòng)力由電動(dòng)機(jī)通過帶傳動(dòng)傳遞給主軸箱。

（1）觀察并記錄車床電動(dòng)機(jī)的類型、型號(hào)、轉(zhuǎn)速及額定功率。

（2）觀察記錄V帶的材料、截面形狀、型號(hào)、根數(shù)、長度。

（3）觀察V帶在帶輪中的松緊程度、兩帶輪軸線的平行度。

3.1.2故障及后果

（1）安裝電動(dòng)機(jī)的支座松動(dòng)，造成V帶傳動(dòng)過松。

（2）帶輪等旋轉(zhuǎn)零件有偏心松擺。

（3）同組V帶長短不一，有松有緊。

如果主軸切削負(fù)荷較大，電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)帶調(diào)節(jié)過松，磨擦力不足，會(huì)出現(xiàn)主軸轉(zhuǎn)速明顯地低于標(biāo)牌轉(zhuǎn)速或者自動(dòng)停車現(xiàn)象，也即悶車現(xiàn)象。

3.1.3故障排除方法

緊固電動(dòng)機(jī)支座上的螺釘，調(diào)整帶輪等旋轉(zhuǎn)零件，消除偏心松擺。V帶過松無法調(diào)整時(shí)，更換V帶，注意同組V帶應(yīng)全部更換。

3.2螺旋傳動(dòng)

3.2.1觀察認(rèn)知

觀察位于溜板箱中的開合螺母機(jī)構(gòu)。當(dāng)上下半螺母合攏時(shí)，螺母與絲杠嚙合，形成螺旋傳動(dòng)，帶動(dòng)刀架進(jìn)給。

3.2.2故障、后果及排除方法

（1）機(jī)床開合螺母磨損，與絲杠嚙合不良或嚙合間隙過大，會(huì)造成車床在車削螺紋時(shí)螺距不均勻及亂紋現(xiàn)象。當(dāng)嚙合間隙過大，通過擰動(dòng)絲杠螺栓來調(diào)節(jié)，如果調(diào)節(jié)不能解決問題，就要對(duì)開合螺母的燕尾導(dǎo)軌進(jìn)行修理。

（2）因機(jī)床導(dǎo)軌磨損而使床鞍傾斜下沉，造成絲杠彎曲，與開合螺母的嚙合不良，會(huì)造成機(jī)床在精車螺紋時(shí)，表面有波紋。如果絲杠僅僅是彎曲，磨損不嚴(yán)重，常用壓力法及敲打法來校直，允差不大于0.15mm。

（3）如果因經(jīng)常車制較短的螺紋工件而使近主軸箱一端的絲杠磨損較嚴(yán)重，就要采用修絲杠、配開合螺母的方法。

3.3齒輪傳動(dòng)

3.3.1觀察認(rèn)知

（1）觀察主軸箱、進(jìn)給箱、溜板箱里面的直齒輪。

（2）觀察主軸箱里的一對(duì)斜齒輪。

（3）觀察溜板箱里面縱進(jìn)給的齒輪齒條。

3.3.2故障及后果

（1）齒形不良，譬如齒輪表面點(diǎn)蝕、齒面磨損、齒面塑性變形等。

（2）嚙合不良，嚙合間隙太小或太大。

（3）齒廓缺損、斷齒或齒面膠合。

齒形不好或嚙合不好，加工時(shí)工件表面出現(xiàn)有規(guī)律的波紋，機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲也很大。如果是溜板箱中的縱進(jìn)給齒輪與齒條嚙合不好時(shí)，則會(huì)造成在精車圓柱表面時(shí)，軸向會(huì)出現(xiàn)有規(guī)律的波紋，波紋的間距與齒條的齒距相同。

3.3.3故障排除方法

（1）有效排查。由于CA6140機(jī)床中齒輪傳動(dòng)路線長，嚙合對(duì)數(shù)多，排查時(shí)要掌握技巧。譬如主軸箱在某一檔時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的噪聲特別大，可以先根據(jù)機(jī)床傳動(dòng)路線圖，找出相關(guān)齒輪進(jìn)行重點(diǎn)檢查。

（2）齒輪嚙合間隙不得太大或太小，側(cè)隙保持在0.05mm左右;當(dāng)嚙合間隙太小時(shí)可用研磨膏研磨齒輪;嚙合間隙過大或齒形磨損過度無法進(jìn)行調(diào)整時(shí)，只能更換齒輪，齒輪必須成組更換。

3.4鏈傳動(dòng)

3.4.1觀察認(rèn)知

觀察主軸箱變速操縱機(jī)構(gòu)中的鏈傳動(dòng)。

3.4.2故障、后果及排除方法

本案例中，鏈傳動(dòng)的常見故障是鏈條松動(dòng)，造成主軸箱外變速手柄桿指向轉(zhuǎn)速數(shù)字的位置不準(zhǔn)。排除方法是調(diào)整鏈條松緊，使轉(zhuǎn)速手柄桿指向轉(zhuǎn)速數(shù)字中央，再調(diào)緊鏈條裝置。

3.5蝸輪蝸桿傳動(dòng)

3.5.1觀察認(rèn)知

觀察機(jī)床刀架機(jī)動(dòng)進(jìn)給時(shí)縱向和橫向進(jìn)給傳動(dòng)鏈中的一對(duì)蝸輪蝸桿。

3.5.2故障、后果及排除方法

蝸輪蝸桿傳動(dòng)比大，齒間發(fā)熱量大，磨損較大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生膠合現(xiàn)象。此外，由于蝸輪常用青銅或鑄鐵制造，質(zhì)地較軟，而蝸桿常用碳鋼或合金鋼并進(jìn)行熱處理后制造，硬度高，蝸桿齒部的強(qiáng)度高于蝸輪輪齒強(qiáng)度，因此，失效經(jīng)常是發(fā)生在蝸輪上。當(dāng)磨損較大時(shí)，需要成對(duì)更換蝸輪蝸桿。

3.6凸輪機(jī)構(gòu)

3.6.1觀察認(rèn)知

（1）觀察主軸箱變速操縱機(jī)構(gòu)中的凸輪機(jī)構(gòu)。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)操縱手柄時(shí)，通過凸輪機(jī)構(gòu)撥動(dòng)軸上的雙聯(lián)滑移齒輪移換位置，主軸實(shí)現(xiàn)變速。

（2）觀察溜板箱中縱、橫向機(jī)動(dòng)進(jìn)給操縱機(jī)構(gòu)中的兩個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)。當(dāng)操作手柄左右或上下扳動(dòng)時(shí)，通過凸輪機(jī)構(gòu)帶動(dòng)撥叉移動(dòng)，撥動(dòng)離合器移換位置，嚙合上空套齒輪，使刀架相應(yīng)地左右或前后移動(dòng)。

3.6.2故障、后果及排除方法

（1）三個(gè)凸輪都是由凸輪上開的曲線槽通過圓銷來帶動(dòng)撥叉移動(dòng)，由于接觸面小，工作應(yīng)力大且是交變的，因此會(huì)引起點(diǎn)蝕、磨損等現(xiàn)象。

（2）相對(duì)運(yùn)動(dòng)帶入的硬質(zhì)顆粒，會(huì)停留在曲線槽中，加劇磨損。

（3）曲線槽曲線因磨損發(fā)生變化，造成機(jī)構(gòu)運(yùn)行不良，振動(dòng)大。

采取有效潤滑是防止或減輕上述磨損失效的主要措施。

3.7離合器

3.7.1觀察認(rèn)知

重點(diǎn)觀察主軸箱里的雙向多片式換向磨擦離合器。它是利用離合器在左、中、右三個(gè)位置時(shí)，通過摩擦片的動(dòng)力傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)主軸正反轉(zhuǎn)和停轉(zhuǎn)。

3.7.2故障及后果

（1）磨擦片間隙調(diào)整過緊，停機(jī)后磨擦片仍未完全脫開，主軸仍有自轉(zhuǎn)現(xiàn)象或制動(dòng)時(shí)間過長。

（2）磨擦片間隙調(diào)整過大、過松，主軸轉(zhuǎn)速明顯地低于標(biāo)牌轉(zhuǎn)速或者自動(dòng)停車，出現(xiàn)悶車現(xiàn)象。

3.7.3故障排除方法

（1）修磨、調(diào)整磨擦片的間隙。

（2）無法修磨調(diào)整時(shí)，更換磨擦片。

（3）保持良好的潤滑。

3.8制動(dòng)器

3.8.1觀察認(rèn)知

觀察主軸箱里的閘帶式制動(dòng)器。

3.8.2故障、后果及排除方法

通常制動(dòng)器的故障是制動(dòng)力不夠，機(jī)床停機(jī)后主軸仍有自轉(zhuǎn)現(xiàn)象或制動(dòng)時(shí)間過長，可通過調(diào)整制動(dòng)機(jī)構(gòu)的螺釘來調(diào)整制動(dòng)帶的拉緊。

3.9潤滑系統(tǒng)

3.9.1觀察認(rèn)知

觀察主軸箱油泵、粗精濾油器、油管、分油器、油標(biāo)等。

3.9.2故障、后果及排除方法

（1）油箱內(nèi)缺油，此時(shí)應(yīng)及時(shí)加油，并定期更換油。

（2）濾油器、油管等堵塞，因此要清洗濾油器、油管等。

（3）密封不嚴(yán)漏油的情形下，更換密封圈。

《機(jī)械基礎(chǔ)》前十五個(gè)章節(jié)的學(xué)習(xí)過程是將機(jī)械逐一進(jìn)行解剖，而綜合教學(xué)案例的設(shè)計(jì)是將零部件重新組合還原。通過學(xué)習(xí)，學(xué)生會(huì)更明晰機(jī)構(gòu)在機(jī)械中的位置、作用，不僅能“知其然”，還能“知其所以然”，對(duì)以后可能從事的機(jī)修工崗位奠定認(rèn)知基礎(chǔ)。

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作者簡介：

張燕玲，女，廣東省梅州市技師學(xué)院機(jī)械高級(jí)講師，從事機(jī)械類課程理論和實(shí)操教學(xué)。