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        Creo在機床夾具設(shè)計教學(xué)中的應(yīng)用

        2018-08-27 10:24:20翁禮杰
        機電信息 2018年24期
        關(guān)鍵詞:夾具元件機床

        翁禮杰

        (臺州科技職業(yè)學(xué)院,浙江臺州318020)

        1 教學(xué)中存在的問題

        在目前的夾具教學(xué)中存在諸多問題[1],例如帶學(xué)生到企業(yè)參觀,只能看到機床夾具表面,無法得知夾具內(nèi)部結(jié)構(gòu)與它的設(shè)計原理;在進行夾具拆裝實驗時,需要大量教學(xué)模型,受條件限制,難以保證教學(xué)內(nèi)容的全面性;教師上課參照教材,機械化講解機床夾具設(shè)計理論,教學(xué)過程變成給學(xué)生“講設(shè)計”,而不是主動讓學(xué)生“做設(shè)計”,造成學(xué)生無法吸收夾具設(shè)計的精髓,限制了他們思維的創(chuàng)造性。學(xué)完后,學(xué)生掌握了夾具的基本理論知識,卻很難做到理論與實際相結(jié)合,無法設(shè)計出合理的機床夾具,滿足不了企業(yè)要求。

        在機械專業(yè)教學(xué)中,隨著三維制圖軟件的廣泛應(yīng)用[2],Creo軟件在機床夾具教學(xué)中得到廣泛應(yīng)用。Creo是目前應(yīng)用最廣泛的三維軟件之一,具有強大的CAD/CAE功能,不僅可以進行三維建模、虛擬裝配,還可對模型進行運動仿真、生成動畫,培養(yǎng)學(xué)生的空間想象思維和構(gòu)形能力,也為學(xué)生理解夾具知識、掌握夾具設(shè)計提供了有效途徑。

        2 Creo在教學(xué)中的應(yīng)用

        2.1 直觀展示理論知識

        學(xué)生在學(xué)習(xí)機床夾具設(shè)計的基本概念時,由于知識點比較抽象,難以理解。例如工件的六點定位原理,單純地照教材只做理論講解往往起不到應(yīng)有的效果,學(xué)生理解起來似懂非懂,同時學(xué)習(xí)積極性也不高,但該內(nèi)容又是機床夾具設(shè)計最重要的基礎(chǔ)知識,必須熟練掌握,在教學(xué)中利用Creo就可以解決這一問題。

        例如:圖1顯示的是平面幾何體的六點定位原理,底平面限制工件3個自由度,屬于面定位,分別限制Z軸移動、X軸和Y軸旋轉(zhuǎn);側(cè)平面限制工件工件2個自由度,屬于線定位,分別限制X軸移動、Z軸旋轉(zhuǎn);另外一個側(cè)平面限制工件工件1個自由度,屬于點定位,限制Y軸移動;整個定位屬于完全定位,完全限制了工件的6個自由度。在教學(xué)中利用Creo三維實體模型顯示其特性,通過學(xué)生動手多角度模擬并體會點、線、面與基本定位元件的定位作用,即可增加動手的實踐性、學(xué)習(xí)的趣味性,讓原本抽象的內(nèi)容變得易于理解,為以后夾具的分析及設(shè)計打下堅實基礎(chǔ)。

        2.2 形象展示機床夾具各組成元件

        機床夾具由定位元件、夾緊裝置、夾具體、連接元件、對刀導(dǎo)向元件等組成[3]。為了能讓學(xué)生系統(tǒng)掌握機床夾具相關(guān)知識,首先就需要讓學(xué)生去認識這些種類繁多的元件,但學(xué)校教學(xué)條件有限,不能全部展示給學(xué)生看。使用Creo軟件的三維實體造型模塊,教師可制作各種典型元件,從而很好地解決這一問題,實現(xiàn)展示的形象直觀性,也能讓學(xué)生更好地記住這些元件,同時還節(jié)省了教學(xué)模型的費用,更具有一定的現(xiàn)實操作性。

        圖1 平面幾何體六點定位原理

        例如:講解定位元件時,教師可利用Creo制作出圓柱銷、定位軸、支承釘、支承板、V形塊等定位元件三維模型,學(xué)生看了一目了然;講解夾緊裝置時,可建立夾緊元件模型,如楔塊、壓板、壓塊等;講解銑床夾具定位時,可制作出塞尺、對刀塊、定位鍵標準模型,一一展示給學(xué)生看。相比較書上的二維圖,學(xué)生更愿意也更容易記住這些模型,教學(xué)效果較好。

        2.3 形象展示機床夾具內(nèi)部構(gòu)造和工作原理

        要使學(xué)生更好地理解夾具及其組成元件的工作原理,提高學(xué)生分析夾具裝配圖的能力,在教學(xué)中使用Creo軟件可以起到較好的效果。根據(jù)教學(xué)需要,首先利用Creo軟件制作夾具元件的三維造型圖與整個夾具的裝配造型圖,然后對各元件的造型圖和夾具裝配圖進行操作,讓學(xué)生從各角度對元件和夾具進行仔細觀察,還可以把夾具裝配過程展示給學(xué)生,便于學(xué)生理解。

        例如:圖2是一個套類工件,要加工圓周上的通孔,教師利用Creo軟件制作出圖3的夾具裝配圖和圖4的夾具爆炸圖。工件選取孔作為第1定位基準,來限制4個自由度,選取工件端面作為第2定位基準,來限制1個自由度,定位元件選用定位軸3,整個定位方式屬于不完全定位,滿足加工要求。夾緊裝置采用螺旋夾緊機構(gòu),同時利用鉆套7來引導(dǎo)鉆頭正確加工。

        圖2 工件

        圖3 夾具裝配圖

        圖4 夾具爆炸圖

        3 教學(xué)思考

        Creo軟件是機床夾具設(shè)計課堂教學(xué)的有力工具,但大量夾具元件的建立對教師的能力有一定的要求,需要教師熟練掌握Creo,同時教學(xué)材料的積累也需要花費大量時間,要求教師克服困難,從一點一滴做起,先建立夾具元件的模型,后虛擬裝配,最后實現(xiàn)夾具裝夾過程的仿真。應(yīng)當注意到,機床夾具設(shè)計采用Creo只是教學(xué)輔助,它與實際應(yīng)用的夾具有一定差別,不能為了追求教學(xué)便利性,而忽略課堂的教學(xué)。

        4 結(jié)語

        在講授機床夾具設(shè)計的過程中使用Creo軟件,避免了過往使用教學(xué)模型、PPT的缺點,為學(xué)生提供了一個理論與實際相結(jié)合的平臺。利用Creo教學(xué)可以提高學(xué)生識圖和作圖能力,提高學(xué)生分析和解決問題的能力,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性,也有利于學(xué)生深入理解并掌握夾具設(shè)計的知識要點,最終提高學(xué)生設(shè)計機床夾具的能力。

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