直线导轨滚珠丝杠的装配与调整教学设计.docx
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直线导轨滚珠丝杠的装配与调整教学设计
直线导轨、滚珠丝杠的装配与调整教学设计
教学文本目录
数控铣床装调与维修比赛项目
任务五：
直线导轨、滚珠丝杠的装配与调整
一、教学目标设计
（一）教学任务分析
《数控机床装调维修工》国家职业标准明确提出：
数控机床机械功能部件的装配与调整是该工种必备技能。
由于直线导轨、滚珠丝杠具有传动效率高、摩擦阻力小、灵敏度高、定位精度高、精度保持性好等特点，所以广泛应用于现代机械传动系统。
因此，直线导轨、滚珠丝杠的安装与调整被设置为数控机床装调维修专业的典型教学任务，该任务符合岗位职业能力要求，使教学真正做到了“学以致用”。
（二）教师情况分析
担任该任务教学的老师，是一位具有22年教龄的高级实习指导教师、高级技师，具备扎实的数控维修专业理论基础和娴熟的操作技能。
该教师长期工作在教学一线，了解中职学生特点，熟知技能形成规律，掌握现代教学理论并能够在教学实践中根据教学实际情况合理应用。
通过分析，该教师完全具备讲授该任务的水平。
（三）学生情况分析
本任务的教学对象是中职数控机床装配与维修专业二年级一班的40名学生。
该班学生已进行过钳工基本技能训练和简单装配训练，具备一定的实际操作能力，学生学习过《极限偏差与技术测量》、《机械基础》、《机械制图》等专业基础课程，具备了一定的专业理论基础知识。
学生特点：
该班学生基础知识较为薄弱，在学习方法和学习兴趣上存在不足，但整体思维活跃，喜欢动手，喜欢探究问题，团队意识强，具备开展任务驱动教学的学习基础。
（四）教学资源分析
该任务教学在一体化实训室进行，配有10套THWMZT-1B型数控铣床装调维修实训装置（见图1）和多媒体设备，将讲授区与操作区紧密结合，实训室布局如图2所示，便于开展理论实操一体化教学。
图1THWMZT-1B型数控铣床装调维修实训装置
图2一体化实训室布局图
使用教学资料：
《数控机床故障诊断与维修》（刘江主编）、《THWMZT-1B型数控铣床装调维修实训系统使用手册》（与实训设备配套）和《量具、量仪和测量技术》（顾小玲主编），如图3所示。
前两本教材均对直线导轨、滚珠丝杠的装配与调整工艺步骤进行了比较详细的描述，能满足学生学习过程中信息资讯的需要，但对量具、量仪的使用要求和技巧没有进行分析和说明。
根据本岗位职业能力要求，在教学上使用《量具、量仪和测量技术》这本教材补充了该部分内容，并在教学过程中给予重点强调，特别是量仪的使用注意事项需反复强调。
图3教学资料
（五）教学目标设定
综合以上对教学任务、教师情况、学生情况和教学资源的分析，根据目前职业教育“以就业为导向，以能力为本位，以技能为核心”的指导思想，以职业标准和教学大纲为依据，设计本任务的教学目标如表1所示：
表1教学目标设计
三维目标
内容
要求
预期效果
知识目标
1.了解滚珠丝杠、直线导轨相关零部件名称及作用。
达到：
记忆→理解→简单应用→综合应用的递进效果。
完全达标学生比率为80%；
部分达标学生比率为15%；
基本达标学生比率为5%。
2.掌握直线导轨安装精度对机床精度、使用效果的影响。
3.掌握滚珠丝杠安装精度对机床精度、使用效果的影响。
能力目标
1.能正确安装直线导轨，并达到两导轨平行度安装要求。
达到：
表象记忆→模仿→理解→应用→拓展的递进效果。
完全达标学生比率为80%；
部分达标学生比率为10%；
基本达标学生比率为10%。
2.能正确安装滚珠丝杠，并达到滚珠丝杠的等高度和平行度要求。
情感目标
1.感受学习机床装配的乐趣，在训练中培养自信。
达到：
注意→遵守→热爱→品格形成的递进效果。
完全达标学生比率为90%；
部分达标学生比率为5%；
基本达标学生比率为5%。
2.养成严谨认真、规范操作和安全文明生产的良好习惯。
3.培养学生的团队意识，养成互相帮助、团队协作的工作习惯。
二、教学内容设计
教学重点：
直线导轨、滚珠丝杠的安装方法。
教学难点：
直线导轨、滚珠丝杠的装配精度检验。
（一）知识内容设计
1.了解直线导轨、滚珠丝杠相关零部件名称及作用，熟悉THWMZT-1B型数控铣床装调维修实训系统的机械结构，机械结构爆炸图如图4所示：
2.分析直线导轨安装精度对机床精度、使用效果的影响；
3.分析滚珠丝杠安装精度对机床精度、使用效果的影响。
4.知识拓展
（1）介绍导轨的种类。
（2）介绍滚珠丝杠副安装方式。
（3）介绍直线电机在数控机床中的应用。
图4THWMZT-1B型数控铣床装调维修实训系统机械结构爆炸图
教学重点：
设备的机械结构及相关零件的作用。
教学难点：
安装精度对机床精度、使用效果的影响。
（4）进行以下知识拓展
1）导轨的种类；
2）滚珠丝杠副安装方式；
3）直线电机在数控机床中的应用。
（二）技能内容设计
（1）安装THWMZT-1B型数控铣床装调维修实训系统直线导轨，达到与基准导轨平行度误差≤0.04mm的要求。
重点：
直线导轨安装工艺。
难点：
杠杆百分表使用方法。
图5杠杆百分表使用示意图
（2）安装滚珠丝杠，实现滚珠丝杠两端的等高度误差≤0.03mm的要求。
重点：
滚珠丝杠安装过程中等高度的调整。
难点：
准确测量丝杠上母线数值。
图6百分表测上母线使用示意图
（3）安装滚珠丝杠，达到与直线导轨平行度误差≤0.03mm的要求。
重点：
滚珠丝杠安装过程中平行度的调整。
图7百分表测侧母线使用示意图
难点：
百分表压表方法和移动速度，轴承座的调整方法。
（三）情感内容设计
（1）科学态度：
勤于思考、认真实践、勇于探索、不怕困难。
（2）职业素养：
严谨认真、操作规范、安全文明生产。
（3）团队精神：
团队意识，互相帮助、团结协作。
（4）感受成功：
享受乐趣，增强自信。
（四）重点难点突破策略
针对以上知识和技能设计的重难点分析，通过以下策略和具体措施进行突破，以期达到良好的教学效果，见表2：
表2重点、难点突破策略和具体措施
序号
重点、难点
突破策略
具体措施
1
重点：
认识设备的机械结构及相关零件。
学材设计
在学材设计中将相关零件图片和实物对照，并以填空的方式加深学生对零件的认知。
2
难点：
分析、理解、掌握安装精度对机床精度、使用效果的影响。
企业反面案例讲解
搜集企业装调反面案例并进行讲解，使学生认知安装精度不达标对机床的影响。
3
重点：
直线导轨安装工艺。
动作示范
巡回纠错
录像回放
教师进行直线导轨安装示范使学生初步具备该操作的感性认识；
学生任务实施过程中，教师进行巡回纠错，进一步加强学生操作规范；
通过录制学生的操作过程并回放，使学生了解自己操作过程中的缺点，加强学生的理性认识。
4
难点：
杠杆表使用技巧及注意事项。
视频学习动作示范
准备杠杆表操作规范的视频，供学生学习使用；
教师针对杠杆表的使用进行操作示范，在做中教。
5
重点：
滚珠丝杠安装过程中等高度的调整。
动作示范
巡回纠错
录像回放
教师进行滚珠丝杠等高度调整示范使学生初步具备该操作的感性认识；
学生任务实施过程中，教师进行巡回纠错，进一步加强学生操作规范；
通过录制学生的操作过程并回放，使学生了解自己操作过程中的缺点，加强学生的理性认识。
6
难点：
百分表准确测量丝杠上母线数值。
动作示范
视频使用
准备百分表操作规范的视频，供学生学习使用；
教师进行百分表测量丝杠上母线的操作示范，在做中教。
7
重点：
重点：
滚珠丝杠安装过程中平行度的调整。
动作示范
巡回纠错
录像回放
教师进行滚珠丝杆平行度调整示范使学生初步具备该操作的感性认识；
学生任务实施过程中，教师进行巡回纠错，进一步加强学生操作规范；
通过录制学生的操作过程并回放，使学生了解自己操作过程中的缺点，加强学生的理性认识。
8
难点：
百分表压表方法、走表速度及调整方法。
动作示范
视频使用
准备百分表操作规范的视频，供学生学习使用；
教师进行百分表压表方法、走表速度及调整方法动作示范，在做中教。
三、教学过程设计
（一）教学方法设计
为了体现以学生发展为本，遵循学生的认知规律，体现循序渐进与启发式的教学原则，以任务驱动教学法为主，针对课程性质和本班学生特点，采用讲解和示范操作等方式相结合进行教学，如图8所示：
1．任务驱动教学法
通过对教学任务、教师情况、学生情况和教学资源的综合分析，整个教学过程采用任务驱动教学法，将“学习过程工作化，工作过程学习化”，以落实“从做中教，从做中学”的职业教育理念。
2．讲解法
考虑到学生的理论基础和认知能力，在任务引入和任务分析环节辅之于讲解法。
运用准确的语言向学生讲解任务知识点，强调注意事项。
通过该教学方法，使学生能较快地掌握该任务的知识点，并且有针对性地向学生讲解重点内容。
3．示范操作法
考虑到实训操作的安全性和规范性，在任务准备阶段，采用示范操作法，规范操作动作，讲解注意事项和操作要领。
图8任务驱动为主、讲解和示范相结合的教学方法
（二）学习方法设计
本学习任务充分利用教学资源，遵循“听一遍不如看一遍，看一遍不如做一遍，做一遍不如比一遍”的技能认知规律，采用“听、看、做、比”相融合的学习方法，如图9所示。
在“听、看”过程中，以教师讲解和示范操作为主；在“做、比”过程中，主要采用：
小组合作探究法、实践学习法、对比分析法、分组比赛法等形式，积极鼓励学生以小组为单位进行合作探究，发现问题、讨论问题、解决问题。
通过实践学习，提供给学生更多的动手机会，培养他们勤于动手，乐于动脑的好习惯。
通过自评互评，在提高学生的学习兴趣的同时，提高学生团队意识及归纳总结的能力。
让学生在该任务的学习中，既提高了专业能力，又提高了方法能力和社会能力，从而提高了综合职业能力。
图9“听、看、做、比”相融合的学习方法
（三）教学过程设计
根据任务驱动的教学方法，结合该任务的具体情况，设计出教学过程。
全过程体现出以学生为中心，以能力为本位的教育理念。
完整的教学过程包括任务引入、任务分析、任务实施、任务反馈四个环节，教学过程流程如图10所示。
图10教学过程流程图
1.任务导入
教学
环节
教师的活动
学生的活动
设计意图
要求与队形
任务
导入
教学
常规
分组、排队点名。
分组、排队
教学准备
要求：
保持安静；
仪表整齐；
精神饱满。
检查工作服、工作帽穿戴情况。
整理仪表
教学准备
安全教育。
学习安全知识
安全生产教育
情景
引入
通过具体任务情景，任务引入。
认识任务；
理解任务。
启发学生；
激发兴趣。
鼓励为主；
培养信心。
2.任务分析
教学
环节
教师的活动
学生的活动
设计意图
要求与队形
任务
分析
任务准备
1.提供本任务相关技术资料；
2.提供量具、量仪规范使用的视频并进行操作示范。
1.查阅教材及技术资料，完成学材中的问题；
2.观看视频资料和教师操作示范，完成学材中的问题。
通过学材的使用，使学生掌握具体知识点，保证任务的顺利开展。
要求：
仔细观察；
积极思考；
准确示范；
小组讨论；
工艺合理。
制定
工艺
引导学生自主设计装调工艺。
根据已有知识，结合学习资料，以小组讨论的形式确定装调工艺。
培养学生主动探究学习的习惯；培养团队协作的职业素养。
确定
工艺
点评各组的工艺，做出必要调整，最终确定装调工艺。
根据教师点评，调整并确定装调工艺。
确保工艺的可操作性，保证任务的顺利完成。
3.任务实施
教学
环节
教师的活动
学生的活动
设计意图
要求与队形
任
务
实
施
巡回检查，个别指导，小组指导。
学生以小组为单位，根据工艺实施装调任务，并进行记录和检验。
“做中学”，培养职业技能和职业素养。
要求：
操作规范；
分工合理；
团队合作。
录制视频，过程记录。
过程回放，错误更正。
观看工作过程，彼此点评错误操作并更正。
通过回放学生操作过程，加深学生对错误操作的认识。
4.任务反馈
教学
环节
教师的活动
学生的活动
设计意图
要求与队形
任
务
反
馈
教师对每组进行教学效果评价。
学生进行自评、组内互评。
使学生了解自己的操作与技能要求的差距，明确规范、准确、熟练的重要性。
要求：
公平公开；
相互认可；
团队意识。
教师对本次教学活动进行小结并填写学生成绩考核表。
学生总结本次学习情况。
使学生明确学会了那些知识和技能，还有那些不足，激发学生自觉学习的主动性。
知识拓展（穿插在教学过程中进行）
教学
环节
教师的活动
学生的活动
设计意图
要求与队形
知
识
拓
展
教师对导轨的种类进行介绍。
观察教师展示的图片，认识圆周运动导轨和滚轮导轨。
丰富学生知识面，增强对不同种导轨的了解。
要求：
保持安静；
注意听讲；
认真记录。
教师对滚珠丝杠副安装方式进行介绍。
了解分析滚珠丝杠副的三种支撑方式。
丰富学生知识面，增强对不同滚珠丝杠副支撑方式的了解。
教师介绍直线电机在数控机床中的应用。
了解直线电机的特点及应用，完成课后作业。
丰富学生知识面，了解新技术的应用，并提高自学的能力
四、教学评价设计
教学评价包括“对教师教的评价”、“对学生学的评价”，以及“对教学效果的总体评价”三部分，目的是对教学质量进行监测。
通过对教师、学生和教学效果的评价，教学效果会从不同角度得到反馈，促使教师及时改进策略，制定整改措施，完善教学设计方案，最终形成教学过程PDCA循环，进一步提高教学质量。
（一）课堂教学反馈设计
学生对教师的评价采用课堂教学反馈的形式，见表4所示：
表4课堂教学反馈表
序号
调查项目
1
你是否知道本任务的学习目标□是□否
2
你是否对本任务的学习感兴趣□是□否
3
在训练过程中，教师是否到你的工位进行指导
□是□否
4
操作上的问题经教师指导后是否得到解决□是□否
5
全班在课程训练中纪律情况如何□好□良好□差
6
你是否能够专注地学习训练□是□否
7
教师讲课的速度是否合适□是□否
8
教师的示范，你是否能够看清楚□是□否
9
在本任务的学习中，你遇到的难点是：
10
在本项目的学习中，你遇到的难点是如何解决的：
11
你是否按要求完成了本任务的学习□是□否
12
如未完成，原因是：
（二）学生学习评价设计
教师对学生的学习评价，采用学生自评、组内评价和教师评价相结合，评价设计见表5所示：
表5学生学习评价表
上课时间
学生姓名
填表人
指导教师
评价项目
评价标准
自
评
组
评
师
评
总评
A
B
C
导轨平行度/mm
完成时间/min
≤0.04
0.04～0.08
≥0.08
≤20
20～30
≥30
滚珠丝杠等高/mm
完成时间/min
≤0.03
0.03～0.08
≥0.08
≤30
30～40
≥40
滚珠丝杠平行/mm
完成时间/min
≤0.03
0.03～0.08
≥0.08
≤30
30～40
≥40
两导轨的中心距110mm
±0.2
±0.3
≥0.3
丝杠与导轨的中心距55mm
±0.1
±0.2
≥0.2
操作规范
好
一般
不好
小组合作情况
默契
一般
欠缺
需要什么帮助（或
提出什么建议）
注：
评价为A，得10分，评价为B，得8分，评价为C，得4分。
（三）教学效果总评设计
教学效果总评是指对全班学生的学习效果进行统计，通过计算达标人数比率来衡量整体教学效果，评价设计见表6所示：
表6教学效果统计表
序号
评价项目
达标人数
统计比率
1
遵守纪律，穿着防护用品
2
安全文明训练、环境整洁、道路通畅
3
合理使用工具、量具
4
工艺过程合理
5
技能操作准确、动作协调
6
训练专注、无过错行为出现
7
按时完成课堂训练作业
附件:
学材设计
学习任务：
数控铣床直线导轨和滚珠丝杠的装配与调整
一、任务引入
（一）任务来源
数控机床装配与维修专业二班的同学们进行了数控铣床的拆卸练习，十台THWMZT-1B型数控铣床的X轴已被拆卸，根据教学计划，将由一班的同学将十台设备的X轴安装、调整完毕。
（二）任务名称。
（三）任务要点
1.明确设备的装配要求；
2.正确安装直线导轨和滚珠丝杠；
3.正确记录操作过程，装配内容；
4.分组进行操作，注意组员之间互相学习，互相帮助。
二、任务准备
（一）链接知识和技能
请同学们查阅教材与技术资料，完成以下内容：
1.平行度
问题1：
两条直线导轨的平行度公差带的形状为，基准是。
问题2：
用百分表测量直线导轨之间的平行度误差时，应该使用钟表式还是杠杆式，二者有何不同？
表座应该安置在，才能保证基准正确。
问题3：
在图片下的横线上写出对应的量具名称。
2.直线导轨
问题1：
直线导轨的结构及应用。
问题2：
直线导轨的安装时必须要有哪些工艺要求？
问题3：
在图片下的横线上写出对应的零件名称。
问题4：
直线导轨的特点是和高，小。
问题5：
直线导轨滚动体的形式有和。
问题6：
直线导轨安装后，发现工作台滑动时阻力不均匀，其产生的原因是什么？
怎样解决该问题？
3.滚珠丝杠
问题1：
滚珠丝杠副的结构是。
问题2：
检测丝杠与导轨平行度误差的方法是什么？
测量滚珠丝杠平行度误差时压表量为什么要控制在0.10mm以内？
请同学们观看视频及教师示范，并回答以下问题：
4.杠杆表的使用
要点1：
表杆与测量面的夹角越越好。
要点2：
压表量为mm左右。
5.调整滚珠丝杠等高度
要点1：
表杆在两个方向应与丝杠并通过丝杠。
要点2：
压表量控制在mm以内。
要点3：
滚珠丝杠等高度的装配采用装配法。
6.调整滚珠丝杠与导轨平行
要点1：
表杆应与丝杠并通过丝杠。
要点2：
压表量控制在mm以内。
要点3：
移动表座速度要。
三、制定装调计划
1.设备、工具、量具
THWMZT-1B型数控铣床装调维修实训设备配套工具。
配套工具；内六角扳手（9件套）、活动扳手（150mm、250mm）、呆扳手（14～17）。
在图片下的横线上写出对应工具的名称。
配套量具、量仪；百分表（0～10mm）、杠杆百分表（0.8×0.01mm）、游标卡尺（300mm，0.02mm）、深度游标卡尺（200mm，0.02mm）和磁力表座。
2.学习资料
《THWMZT-1B型数控铣床装调维修实训系统使用手册》。
3.制定工艺
以学习小组为单位，按照人人有岗位的原则，根据所掌握的知识制定直线导轨、滚珠丝杠的装调工艺。
第组组长：
工艺步骤
工艺内容
组内分工
4.确定工艺
根据点评情况，调整并确定本组装调工艺。
第组组长：
工艺步骤
工艺内容
组内分工
四、任务实施
具体操作可根据工艺步骤进行，按要求填写任务记录表。
任务记录表
操作人员
操作项目
数据记录员
日期
任务内容
工艺步骤
实测记录
完成时间
任务1
安装直线导轨
任务2
安装滚珠丝杠
根据教师录制的操作过程视频，点评其中出现的错误操作。
错在哪？
为什么？
怎么改？
五、任务反馈
根据实际操作情况，填写下表。
学生学习评价表
上课时间
学生姓名
填表人
指导教师
评价项目
评价标准
自
评
组
评
师
评
总评
A
B
C
导轨平行度误差/mm
完成时间/min
≤0.04
0.04～0.08
≥0.08
≤20
20～30
≥30
丝杠等高误差/mm
完成时间/min
≤0.03
0.03～0.08
≥0.08
≤30
30～40
≥40
丝杠平行度误差/mm
完成时间/min
≤0.03
0.03～0.08
≥0.08
≤30
30～40
≥40
两导轨的中心距误差（110mm）
±0.2
±0.3
≥0.3
丝杠与导轨的中心距误差（55mm）
±0.1
±0.2
≥0.2
操作规范
好
一般
不好
小组合作情况
默契
一般
欠缺
需要什么帮助（或
提出什么建议）
注：
评价为A，得10分，评价为B，得8分，评价为C，得4分。
六、知识拓展
1．导轨的种类
导轨的种类：
数控机床用导轨按运动轨迹可分为直线运动导轨和圆周运动导轨；按工作性质可分为主运动导轨、进给运动导轨和调整导轨；按受力情况可分为开式导轨和闭式导轨；按接触面摩擦性质，现代数控机床广泛采用的导轨有滚动导轨和滑动导轨和塑料滑动导轨。
在图片下的横线上写出对应零件的名称：
导轨导轨导轨
2．滚珠丝杠副支承方式
双推——自由方式：
丝杠一端固定，一端自由。
固定端轴承同时承受轴向力和径向力。
这种支承方式用于行程小的短丝杠。
双推——支承方式：
丝杠一端固定，另一端支承。
固定端轴承同时承受轴向力和径向力；支承端轴承只承受径向力，而且能作微量的轴向浮动，可以避免或减少丝杠因自重而出现的弯曲。
同时丝杠热变形可以自由地向一端伸长。
双推——双推方式：
丝杠两端均固定。
固定端轴承都可以同时承受轴向力和径向力，这种支承方式，可以对丝杠施加适当的预拉力，提高丝杠支承刚度，可以部分补偿丝杠的热变形。
3．直线电机在数控机床中的应用
数控机床正在向精密、高速、复合、智能、环保的方向发展。
精密和高速加工对传动及其控制提出了更高的要求，更高的动态特性和控制精度，更高的进给速度和加速度，更低的振动噪声和更小的磨损。
问题的症结在传统的传动链从作为动力源的电动机到工作部件要通过齿轮、蜗轮副，皮带、丝杠副、联轴器、离合器等中间传动环
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