基于岗位需求的《机械基础》综合教学案例设计
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摘要：对于机械类专业学生而言，机床设备故障判断及维修是一项非常重要的岗位技能。本文作者通过在《机械基础》课程教学中进行综合教学案例设计，旨在提高学生的机械认知能力，从而着力培养这种技能。
关键词：设备故障判断及维修;岗位能力需求;机械基础;综合教学案例设计
制造类企业对机修工的需求一直较为迫切，通过分析机修工岗位的能力需求，我们会发现它和职业教育机械类学生的培养目标是吻合的。机械类专业的学生除了应具备机械设备的操作能力、维护保养能力、零件的检测分析能力之外，还需具备常用机械设备的故障排查和维修能力。机床操作工偏重于前三种能力，而机床维修工则更偏重于第四种能力。
1.机修工要有较强的机械认知能力
企业选拔人才充实机修工岗位，往往通过两种途径。一是直接从校园里招聘综合素质高的学生，进行人才储备和培养。二是通过竞岗的方式从企业内部选拔。无论通过哪一种途径，对于机修工的考核都包含是否具有对机械较强的认知能力。
《机械基础》课程恰恰就是一门对机构、机械认知的课程，课程内容包括机械零部件、传动方式等，知识点涵盖各行各业的机械产品。学好本课程可以让学生全面掌握机械的结构和工作原理，为进一步判断设备故障打下良好的认知基础。
2.结合机修工岗位能力需求进行《机械基础》课程综合教学案例设计
案例设计如下：在完成《机械基础》前十五个章节的基础教学后，以CA6140机床为载体，把原本分散的知识点重新组合起来，还原机械产品全貌，并进行机床故障分析和判断，课时设计为6-8节。
选择CA6140机床为教学案例的载体，原因有四个：
2.1学生已能操作该种机床
CA6140机床是进行车削加工的一种常用机床，主要加工轴类、盘套类零件。学校在教学计划安排中，《机械基础》和《普车实习》课程是同时进行的。
2.2该机床结构与《机械基础》课程教学内容结合紧密
CA6140机床包括了典型的传动方式，其中齿轮传动作为教学的重点内容，在CA6140机床中也有充分的体现：机床主轴箱、进给箱、溜板箱内均有齿轮传动，并且由多组齿轮传动组成了轮系，实现变速和变向的要求。
2.3学校有可供装拆的CA6140机床设备
学校有15台CA6140机床，因使用时间较长，加工精度差，已进入报废期，正好可为《机械基础》等课程的教学增加现场观察、拆装等实验环节。
2.4CA6140机床机械故障在实际生产中具有一定的典型性
目前很多企业已经不再使用普通车床，但该机床产生的机械故障仍具有一定的代表性，系统掌握和了解该机床的机械故障，对于其他设备产生的故障可谓是“举一反三”。
3.CA6140型车床的机械认知、故障分析与排除
3.1带传动
3.1.1观察认知
车床的动力由电动机通过带传动传递给主轴箱。
（1）观察并记录车床电动机的类型、型号、转速及额定功率。
（2）观察记录V带的材料、截面形状、型号、根数、长度。
（3）观察V带在带轮中的松紧程度、两带轮轴线的平行度。
3.1.2故障及后果
（1）安装电动机的支座松动，造成V带传动过松。
（2）带轮等旋转零件有偏心松摆。
（3）同组V带长短不一，有松有紧。
如果主轴切削负荷较大，电动机传动带调节过松，磨擦力不足，会出现主轴转速明显地低于标牌转速或者自动停车现象，也即闷车现象。
3.1.3故障排除方法
紧固电动机支座上的螺钉，调整带轮等旋转零件，消除偏心松摆。V带过松无法调整时，更换V带，注意同组V带应全部更换。
3.2螺旋传动
3.2.1观察认知
观察位于溜板箱中的开合螺母机构。当上下半螺母合拢时，螺母与丝杠啮合，形成螺旋传动，带动刀架进给。
3.2.2故障、后果及排除方法
（1）机床开合螺母磨损，与丝杠啮合不良或啮合间隙过大，会造成车床在车削螺纹时螺距不均匀及乱纹现象。当啮合间隙过大，通过拧动丝杠螺栓来调节，如果调节不能解决问题，就要对开合螺母的燕尾导轨进行修理。
（2）因机床导轨磨损而使床鞍倾斜下沉，造成丝杠弯曲，与开合螺母的啮合不良，会造成机床在精车螺纹时，表面有波纹。如果丝杠仅仅是弯曲，磨损不严重，常用压力法及敲打法来校直，允差不大于0.15mm。
（3）如果因经常车制较短的螺纹工件而使近主轴箱一端的丝杠磨损较严重，就要采用修丝杠、配开合螺母的方法。
3.3齿轮传动
3.3.1观察认知
（1）观察主轴箱、进给箱、溜板箱里面的直齿轮。
（2）观察主轴箱里的一对斜齿轮。
（3）观察溜板箱里面纵进给的齿轮齿条。
3.3.2故障及后果
（1）齿形不良，譬如齿轮表面点蚀、齿面磨损、齿面塑性变形等。
（2）啮合不良，啮合间隙太小或太大。
（3）齿廓缺损、断齿或齿面胶合。
齿形不好或啮合不好，加工时工件表面出现有规律的波纹，机床运转噪声也很大。如果是溜板箱中的纵进给齿轮与齿条啮合不好时，则会造成在精车圆柱表面时，轴向会出现有规律的波纹，波纹的间距与齿条的齿距相同。
3.3.3故障排除方法
（1）有效排查。由于CA6140机床中齿轮传动路线长，啮合对数多，排查时要掌握技巧。譬如主轴箱在某一档时转动的噪声特别大，可以先根据机床传动路线图，找出相关齿轮进行重点检查。
（2）齿轮啮合间隙不得太大或太小，侧隙保持在0.05mm左右;当啮合间隙太小时可用研磨膏研磨齿轮;啮合间隙过大或齿形磨损过度无法进行调整时，只能更换齿轮，齿轮必须成组更换。
3.4链传动
3.4.1观察认知
观察主轴箱变速操纵机构中的链传动。
3.4.2故障、后果及排除方法
本案例中，链传动的常见故障是链条松动，造成主轴箱外变速手柄杆指向转速数字的位置不准。排除方法是调整链条松紧，使转速手柄杆指向转速数字中央，再调紧链条装置。
3.5蜗轮蜗杆传动
3.5.1观察认知
观察机床刀架机动进给时纵向和横向进给传动链中的一对蜗轮蜗杆。
3.5.2故障、后果及排除方法
蜗轮蜗杆传动比大，齿间发热量大，磨损较大，严重时会发生胶合现象。此外，由于蜗轮常用青铜或铸铁制造，质地较软，而蜗杆常用碳钢或合金钢并进行热处理后制造，硬度高，蜗杆齿部的强度高于蜗轮轮齿强度，因此，失效经常是发生在蜗轮上。当磨损较大时，需要成对更换蜗轮蜗杆。
3.6凸轮机构
3.6.1观察认知
（1）观察主轴箱变速操纵机构中的凸轮机构。当转动操纵手柄时，通过凸轮机构拨动轴上的双联滑移齿轮移换位置，主轴实现变速。
（2）观察溜板箱中纵、横向机动进给操纵机构中的两个凸轮机构。当操作手柄左右或上下扳动时，通过凸轮机构带动拨叉移动，拨动离合器移换位置，啮合上空套齿轮，使刀架相应地左右或前后移动。
3.6.2故障、后果及排除方法
（1）三个凸轮都是由凸轮上开的曲线槽通过圆销来带动拨叉移动，由于接触面小，工作应力大且是交变的，因此会引起点蚀、磨损等现象。
（2）相对运动带入的硬质颗粒，会停留在曲线槽中，加剧磨损。
（3）曲线槽曲线因磨损发生变化，造成机构运行不良，振动大。
采取有效是防止或减轻上述磨损失效的主要措施。
3.7离合器
3.7.1观察认知
重点观察主轴箱里的双向多片式换向磨擦离合器。它是利用离合器在左、中、右三个位置时，通过摩擦片的动力传动，实现主轴正反转和停转。
3.7.2故障及后果
（1）磨擦片间隙调整过紧，停机后磨擦片仍未完全脱开，主轴仍有自转现象或制动时间过长。
（2）磨擦片间隙调整过大、过松，主轴转速明显地低于标牌转速或者自动停车，出现闷车现象。
3.7.3故障排除方法
（1）修磨、调整磨擦片的间隙。
（2）无法修磨调整时，更换磨擦片。
（3）保持良好的。
3.8制动器
3.8.1观察认知
观察主轴箱里的闸带式制动器。
3.8.2故障、后果及排除方法
通常制动器的故障是制动力不够，机床停机后主轴仍有自转现象或制动时间过长，可通过调整制动机构的螺钉来调整制动带的拉紧。
3.9系统
3.9.1观察认知
观察主轴箱油泵、粗精滤油器、油管、分油器、油标等。
3.9.2故障、后果及排除方法
（1）油箱内缺油，此时应及时加油，并定期更换油。
（2）滤油器、油管等堵塞，因此要清洗滤油器、油管等。
（3）密封不严漏油的情形下，更换密封圈。
《机械基础》前十五个章节的学习过程是将机械逐一进行解剖，而综合教学案例的设计是将零部件重新组合还原。通过学习，学生会更明晰机构在机械中的位置、作用，不仅能“知其然”，还能“知其所以然”，对以后可能从事的机修工岗位奠定认知基础。
参考文献：
[1]人力资源和社会保障部教材办公室组织编写.机械基础（第五版）[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2011.
[2]王士柱.金属切削机床[M].北京：国防工业出版社，2010.
[3]贾亚洲.金属切削机床概论（第2版）[M].北京：机械工业出版社，2011.
[4]吴先文.机械设备维修技术（第2版）[M].北京：人民邮电出版社，2012.
作者简介：
张燕玲，女，广东省梅州市技师学院机械高级讲师，从事机械类课程理论和实操教学。