10. Khung cấu trúc của luận án
3.3. Minh họa bài học tích hợp “Bài 5: Tiện trụ trơn ngắn”, Mô đun 20: Tiện
20: Tiện trụ ngắn, trụ bậc và trụ dài L10D
3.3.1. Khái quát mô đun Tiện trụ ngắn, trụ bậc và trụ dài L10D
Chương trình đào tạo trình độ cao đẳng nghề Cắt gọt kim loại (mã nghề 6520121) của Trường Cao đẳng Cơ giới Ninh Bình được xây dựng theo Thơng tư 03/2017/TT-BLĐTBXH ngày 01/3/2017 của Bộ Lao động Thương binh và Xã hội [36]. Đối tượng tuyển sinh là những người học đã tốt nghiệp Trung học phổ thông hoặc tương đương. Như vậy, sinh viên cao đẳng đã có sẵn những vốn kinh nghiệm nhất định thông qua học tập các môn học trong chương trình phổ thơng như mơn: Cơng nghệ, Tốn, Vật lí.
Mơ đun 20: Tiện trụ ngắn, trụ bậc và trụ dài L10D là một mô đun bắt buộc trong chương trình đào tạo nghề Cắt gọt kim loại trình độ cao đẳng. Đây là mơ đun chun mơn nghề đầu tiên để hình thành kỹ năng nghề cho sinh viên. Trước khi học mơ đun này, các sinh viên phải hồn thành các môn học kỹ thuật cơ sở gồm: vẽ kỹ thuật, AutoCAD, cơ lí thuyết, sức bền vật liệu, dung sai – đo lường kỹ thuật, vật liệu cơ khí, kỹ thuật an tồn – mơi trường cơng nghiệp.
Nội dung của “Mô đun 20” gồm 11 bài học, trong đó gồm 02 bài lí thuyết và 09 bài tích hợp với thời lượng cụ thể như sau:
Số
TT Tên các bài trong mô đun
Thời gian Tổng số Lý thuyết Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, Bài tập Kiểm tra
1 Bài 1: Nội qui và những qui định khi thực tập tại xưởng máy công cụ.
1 1 0 0
2 Bài 2: Khái niệm cơ bản về Cắt gọt kim loại
4 3 0 1
3 Bài 3: Vận hành và bảo dưỡng máy tiện vạn năng
11 4 7 0
4 Bài 4: Dao tiện ngoài – mài dao tiện ngoài
16 4 11 1
Số
TT Tên các bài trong mô đun
Thời gian Tổng số Lý thuyết Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, Bài tập Kiểm tra
6 Bài 6: Tiện trụ trơn dài L 10 D 12 1 11
7 Bài 7: Tiện mặt đầu và khoan lỗ tâm 8 2 6 0 8 Bài 8: Dao tiện rãnh, dao cắt đứt – Mài
dao tiện rãnh, dao cắt đứt
8 3 5
9 Bài 9: Tiện rãnh 16 2 14 0
10 Bài 10: Tiện cắt đứt 8 2 6 0
11 Bài 11: Tiện trụ bậc ngắn 16 5 10 1
Cộng 120 30 86 4
Bài 5 – Tiện trụ trơn ngắn: Tổng thời lượng 20 giờ, trong đó 3 giờ lí thuyết, 16 giờ thực hành và 1 giờ kiểm tra. Khi học bài này, các sinh viên đã có vốn kinh nghiệm về các khái niệm cơ bản của Cắt gọt kim loại, vận hành và bảo dưỡng máy tiện vạn năng, dao tiện ngoài và mài dao tiện ngoài.
3.3.2. Khái quát đề cương “Bài 5: Tiện trụ trơn ngắn”
Tiện trụ trơn ngắn là một cơng đoạn đầu tiên trong quy trình cơng nghệ gia cơng tiện, ví dụ như: bulơng hình trụ, gia cơng trục bậc, thanh trục truyền động, bạc lót ổ trục...
(1) Mục tiêu bài học
+ Trình bày được cách gá phôi, phương pháp tiện trơn và cắt đứt, các yêu cầu kỹ thuật khi gia công trụ trơn ngắn.
+ Thiết kế được quy trình cơng nghệ gia cơng trụ trơn gá trên mâm cặp ba vấu đảm bảo yêu cầu bản vẽ.
+ Tiện được trụ trơn ngắn gá trên mâm cặp ba vấu tự định tâm (gá phơi trịn đều) đạt dung sai theo yêu cầu thiết kế (bản vẽ), đạt cấp chính xác 7-9, độ nhám cấp 4-5, đạt yêu cầu kỹ thuật.
+ Hình thành các ý tưởng cải thiện chất lượng, hiệu suất làm việc sau mỗi nhiệm vụ lao động, đồng thời rèn luyện tính ý thức kỷ luật lao động.
(2) Nội dung bài học
- 1. Yêu cầu kỹ thuật khi gia công mặt trụ. - 2. Phương pháp gia công.
- 2.1. Gá lắp điều chỉnh phôi. - 2.2. Gá lắp điều chỉnh dao. - 2.3. Điều chỉnh máy
- 2.4. Phương pháp kiểm tra sản phẩm
- 3. Dạng sai hỏng, nguyên nhân và biện pháp đề phịng. - 4. Tiến trình gia công
(Xem đề cương chi tiết của bài học trong Phụ lục 3 của luận án này)
3.3.3. Vận dụng tiến trình thiết kế và thực hiện dạy học các mô đun chuyên môn nghề Cắt gọt kim loại theo tiếp cận trải nghiệm chuyên môn nghề Cắt gọt kim loại theo tiếp cận trải nghiệm
Vận dụng tiến trình thiết kế và thực hiện dạy học tiếp tiếp cận trải nghiệm trong “Bài 5: Tiện trụ trơn ngắn” được làm rõ theo bốn bước sau:
Bước 1: Phân tích đặc điểm sinh viên
- Đối tượng người học: Sinh viên năm thứ hai, hệ cao đẳng chính quy nghề Cắt gọt kim loại, trong độ tuổi từ 19 đến 21 tuổi.
- Các sinh viên đã có trước những kinh nghiệm (kiến thức, kĩ năng) cần thiết cho nhiệm vụ tiện trụ trơn ngắn gồm:
+ Đọc hiểu bản vẽ kỹ thuật
+ Loại vật liệu cơ khí của chi tiết gia cơng + Sử dụng các công cụ đo lường kỹ thuật
+ Những nội qui và qui định khi thực tập trong xưởng máy công cụ + Vận hành máy tiện vạn năng
+ Các loại dao tiện ngoài cũng như cách mài dao tiện ngoài.
- Các điểm yếu (lỗ hỏng) kiến thức và kĩ năng cần bổ sung cho sinh viên để thực hiện nhiệm vụ tiện trụ trơn ngắn gồm:
+ Lựa chọn chế độ cắt (chiều sâu cắt, bước tiến dao, tốc độ cắt) trong các trường hợp tiện thô, tiện bán tinh và tiện tinh.
+ Cách thiết kế phương pháp gia công trụ bậc ngắn gá trên mâm cặp ba vấu của máy tiện vạn năng.
+ Trình tự gia cơng tiện trụ trơn gá trên mâm cặp ba vấu: gá phôi, gá dao, cắt gọt và kiểm tra sản phẩm.
- Động lực học tập của sinh viên
+ Đây là bài học đầu tiên mà các sinh viên được tiếp xúc và gia công một chi tiết cụ thể trên máy tiện vạn năng nên chắc chắn sẽ gây cho người học nhiều tò mò, mối quan tâm để học tập. Họ phải vận dụng kiến thức tiện trụ trơn một cách linh hoạt dựa vào điều kiện cơ sở vật chất của xưởng gia cơng, điều kiện máy móc, dụng cụ cắt để đưa ra các lựa chọn thông số cắt phù hợp nhất.
+ Và điều quan trọng khơng thể thiếu, đó là yếu tố kinh nghiệm sau mỗi lần luyện tập thực tế sẽ giúp sinh viên đưa ra các phương pháp gia cơng, quy trình cơng nghệ thích hợp hơn sau mỗi lần trải nghiệm.
Bước 2: Phân tích bối cảnh đào tạo
(1) Đào tạo theo tiếp cận năng lực
- Các giảng viên tại Trường Cao đẳng Cơ giới Ninh Bình đã được bồi dưỡng về triết lí và thực hiện đào tạo theo tiếp cận năng lực.
- Chương trình đào tạo được xây dựng theo hướng tiếp cận mục tiêu, tiếp cận chuẩn đầu ra (tiêu chuẩn kĩ năng nghề quốc gia).
(2) Tiêu chuẩn “Tiện trụ trơn ngắn”
- Cấp chính xác tiện thơ “12” - Cấp chính xác tiện bán tinh “9” - Cấp chính xác tiện tinh “7”
- Đảm bảo kích thước chi tiết theo bản vẽ kỹ thuật
- Tra cứu dung sai kích thước mặt ngồi với trục cơ sở: miền dung sai “h” căn cứ theo TCVN 2245:1999 [37]. Có thể tóm tắt dung sai tiêu chuẩn của trụ trơn theo Bảng 3.2.
Bảng 3.2: Dung sai tiêu chuẩn đối với trụ trơn (TCVN 2245:1999)
Miền dung sai
Kích thước danh nghĩa (mm) 3 ÷ 6 6 ÷ 10 10 ÷ 18 18 ÷ 30 30 ÷ 50 50 ÷ 80 80 ÷ 120 120 ÷ 180 180 ÷ 250 250 ÷ 315 315 ÷ 400 Dung sai giới hạn (μm)
h5 -5 -6 -8 -9 -11 -13 -15 -18 -20 -23 -25 h6 -8 -9 -11 -13 -16 -19 -22 -25 -29 -32 -36 h7 -12 -15 -18 -21 -25 -30 -35 -40 -46 -52 -57 h8 -18 -22 -27 -33 -39 -46 -54 -63 -72 -81 -89 h9 -30 -36 -43 -52 -62 -74 -87 -100 -115 -130 -140 h10 -48 -58 -70 -84 -100 -120 -140 -160 -185 -210 -230 h11 -75 -90 -110 -130 -160 -190 -220 -250 -290 -320 -360 h12 -120 -150 -180 -210 -250 -300 -350 -400 -460 -520 -570 (3) Nguồn lực vật chất
Tại trường Cao đẳng Cơ giới Ninh Bình, những thiết bị phục vụ đào tạo kĩ năng tiện gồm:
- Về máy tiện vạn năng có: 04 máy LD 134.OE và 04 máy Knuth, và còn một số máy đời cũ hơn (Hình 3.2).
- Trong sự giới hạn về nguồn lực kinh phí nên các mơ đun tiện hầu như chỉ có thể tổ chức trong khơng gian xưởng thực hành, có thể kết hợp với các phần mềm mô phỏng gia công cắt gọt.
Bước 3: Thiết kế và thực hiện dạy học
(1) Tên bài học, thời lượng, mục tiêu bài học: Tiện trụ trơn ngắn, 20 giờ (3 lí
thuyết, 16 thực hành, 1 kiểm tra), mục tiêu được trình bày trong mục 3.4.2 của Luận án này.
(2) Hình thức tổ chức dạy học: Trải nghiệm trong xưởng thực hành. (3) Phương tiện, đồ dùng dạy học
- Máy tiện vạn năng: 04 máy LD 134.OE và 04 máy Knuth.
- Các loại dao tiện gồm dao tiện mặt đầu, dao tiện vai, dao tiện cắt đứt. - Bản vẽ kỹ thuật (Bảng 3.3)
- Bảng tiến trình tiện trụ trơn (Bảng 3.4)
- Phiếu luyện tập xây dựng quy trình cơng nghệ (Bảng 3.5) - Phiếu phân công luyện tập thực hành (Bảng 3.6)
- Phiếu kiểm tra sản phẩm trụ trơn (Bảng 3.7) - Phiếu phân tích máy tiện (Bảng 3.8)
- Dụng cụ đo và kiểm tra gồm thước lá, thước cặp
Bảng 3.3: Bản vẽ kỹ thuật trụ trơn
TRỤ TRƠN Vật liệu Tỉ lệ Bản số
Người vẽ D V Cường 10/4 Thép 1:1
Kiểm tra 10/4 Trường CĐ Cơ giới Ninh Bình
Ø40 Ø34 0-0,16 182 3 ,5 1,5x45°
Bảng 3.4: Bảng tiến trình gia cơng tiện trụ trơn
BẢNG TIẾN TRÌNH TIỆN TRỤ TRƠN
TT Các bước Mơ tả bước Hình ảnh
1 Gá phôi trên mâm cặp
- Mở rộng vấu cặp, lồng phôi, điều chỉnh phôi để chiều dài phơi phía ngồi vấu cặp là:
Lp = Lct + ( 1015) mm - Kẹp chặt phôi.
2 Gá dao - Gá dao tiện đảm bảo chiều dài phía ngồi ổ dao khoảng (1,5 - 2) chiều cao cán dao.
- Điều chỉnh cho mũi dao cao ngang tâm máy và kẹp chặt.
TT Các bước Mơ tả bước Hình ảnh
3 Tiện khỏa mặt đầu
- Đưa dao tiện mặt đầu vào vị trí cắt gọt.
- Mở máy quay thuận, điều chỉnh bàn dao để mũi dao tiếp xúc vào mặt đầu phôi, quay bàn dao ngang đưa dao ra khỏi mặt trụ phôi.
- Lấy chiều sâu cắt, điều chỉnh bàn dao ngang đi vào cắt gọt bằng tay hoặc tự động. Khi dao vào đến tâm, ngắt tự động, đưa bàn dao ngang ra ngồi, tắt máy.
4 Tiện thơ - Điều chỉnh chế độ cắt, mở máy quay thuận.
- Điều chỉnh dao tiếp xúc mặt trụ cách mặt đầu phôi khoảng 5mm, điều chỉnh vạch 0 trùng vạch chuẩn.
- Lấy chiều sâu cắt t, sau đó tiện thử.
- Tiện bằng tự động hoặc bằng tay, khi dao cắt vạch dấu khoảng 1mm thì ngắt tự động, dùng tay điều chỉnh bàn xe dao để cắt hết chiều dài vạch dấu, điều khiển dao ra xa phơi, tắt máy.
- Đo kích thước vừa gia cơng.
- Tiếp tục thực hiện điều chỉnh máy cắt gọt tương tự như trên đến khi tiện hết lượng dư cắt thô.
5 Tiện bán tinh và tiện tinh
- Điều chỉnh chế độ cắt cho tiện bán tinh và tiện tinh, sau đó lấy chiều sâu cắt và tiến hành tiện theo phương pháp như tiện thơ cho tới khi đạt được kích thước đường kính và chiều dài.
TT Các bước Mơ tả bước Hình ảnh
6 Vát cạnh - Điều chỉnh dao vát cạnh vào vị trí phơi cần vát cạnh sao cho lưỡi cắt chính ở khoảng giữa của cạnh cần vát, mở máy quay thuận, điều chỉnh bàn dao ngang tiến vào phôi để cắt theo chiều dài và góc vát như trên bản vẽ.
7 Kiểm tra - Kiểm tra các kích thước đã gia cơng - Kiểm tra bề mặt gia công
(Bảng tiến trình có sử dụng một số nội dung hình ảnh từ http://cokhithanhduy.com/quy-trinh-cong-nghe-gia-cong-tien-tru-tron-cach-
Bảng 3.5: Phiếu luyện tập Lập quy trình cơng nghệ gia cơng tiện trụ trơn
PHIẾU LẬP QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ TIỆN TRỤ TRƠN
Tên sinh viên: ............................................................. Ngày thực hiện: ................................... Tên kĩ năng (công việc): ............................................................................................................
TT Các bước Kích thước chi tiết Dụng cụ Loại (thô, tinh) v n s
1
2
3
Bảng 3.6: Phiếu phân công luyện tập thực hành
PHIẾU LUYỆN TẬP
Tên sinh viên: ............................................................. Ngày thực hiện: ................................... Tên kĩ năng (công việc): ............................................................................................................
Lần Nội dung Dụng cụ Thời gian Cấp chính xác/ Độ
nhám Nhận xét 1 Tiện trụ trơn kích thước ø34x182, độ nhám Ra3,5 từ phôi ø40.
Máy tiện LD 134.OE hoặc máy Knuth
3 giờ h11 – h12 Rz80 2 3 giờ h9 – h10 Rz40 3 2 giờ h7 – h8 Rz20 4 2 giờ h7 – h8 Ra3,5
Bảng 3.7: Phiếu kiểm tra chất lượng trụ trơn
PHIẾU KIỂM TRA TRỤ TRƠN
Tên sinh viên: ............................................................. Ngày kiểm tra: ..................................... Tên kĩ năng (cơng việc): ............................................................................................................
TT Tiêu chí chất lượng Kích thước danh nghĩa Kích thước dung sai Kích thước thực Sai số Đánh giá Ghi chú
1 Kích thước chiều dài 2 Kích thước đường kính 3 Cạnh vát
Bảng 3.8: Phiếu luyện tập phân tích máy tiện
PHIẾU PHÂN TÍCH MÁY TIỆN
Nhóm sinh viên: ................................... Ngày thực hiện: ......................... Tên máy tiện (nhãn hiệu): ........................................................................
TT Các tính năng cơ bản Thông số kỹ thuật
1 Chiều dài chống tâm (max) 2 Đường kính gia cơng (max) 3 Dải tốc độ (thấp, cao)
4 Tốc độ chạy dao ngang trục X 5 Tốc độ chạy dao dọc trục Z
Kết luận: Quy trình cơng nghệ gia cơng mà nhóm đã xây dựng có phù hợp để thực hành trên máy tiện này khơng, hãy lí giải rõ hơn?
............................................................................................................. ............................................................................................................. ............................................................................................................. ............................................................................................................. .............................................................................................................
(4) Tiến trình thiết kế và thực hiện dạy học
Bài học tiện trụ trơn có tổng thời lượng 20 giờ, được chia thành 4 buổi lên lớp (5 giờ/ buổi) phù hợp với thời khóa biểu của Trường Cao đẳng Cơ giới Ninh Bình. Tiến trình thiết kế và thực hiện dạy học cụ thể như sau (Bảng 3.9):
Bảng 3.9: Lập kế hoạch thực hiện dạy học bài Tiện trụ trơn ngắn
Nội dung Gợi ý hoạt động dạy Gợi ý hoạt động học Thời gian 1. Dẫn nhập
Nhiệm vụ 1: Trải
nghiệm tình huống tiện trụ trơn và các ứng dụng. Trải nghiệm vật thật và hình ảnh
- Thảo luận tồn lớp
- Lý thuyết về chủ đề
- Trải nghiệm một vật thật sẽ thực hành trong bài học.
- Tổ chức cho sinh viên trải nghiệm xem vật thật và xem một số hình ảnh chi tiết trụ trơn trong Hình 3.3.
- Đặt các câu hỏi ngắn và thảo luận toàn lớp để phân tích hình dáng và kết cấu của từng chi tiết cơ khí. - Sử dụng bài giảng Powerpoint để giải thích ngắn vấn đề học tập trong bài học.
- Cho học sinh trải nghiệm vật thật
- Sinh viên quan sát và nhận biết ứng dụng của trụ trơn ngắn trong ngun cơng tiện của gia cơng cơ khí.
- Thảo luận toàn lớp để phân tích hình dáng, kết cấu của từng chi tiết cơ khí.
- Rút ra kết luận rằng tiện trụ trơn là một bán thành phẩm rất quan trọng của nhiều loại chi tiết cơ khí. - Trải nghiệm vật thật trụ trơn ngắn. Buổi 1 0.5 giờ 2. Giới thiệu chủ đề Nhiệm vụ 2: Trải
nghiệm mô phỏng trên phần mềm SSCNC - Tên bài: Tiện trụ trơn ngắn
- Chạy mơ phỏng q trình gia cơng trụ trơn trên SSCNC (Hình 3.4)
- Đặt các câu hỏi ngắn để