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机械加工教学创新思维研究

1引言

创新思维是人类进步的灵魂,是国家兴旺发达的动力,创新思维有很多特点,有理性的、非理性的、有相同的、相异的,同样一个问题,不同的人有不同的思维,联想是创新思维时常使用的方法,比较容易见到成效,联想是将表面看来互不相干的事物联系起来,从而达到创新的界域,联想性思维可以利用已有的经验创新,如我们常说的由此及彼、举一反三、触类旁通,也可以利用别人的发明或创造进行创新。

2加强机械加工基础知识的培训

在机械加工教学过程中,我们首先让学生了解常见的机械加工方法:有冷加工,热加工,特种加工。2.1机械加工中冷加工常见的手段有:车、钳、刨、磨、铣、镗以及五轴加工。1)让学生熟悉和掌握车加工:理解车加工主要是加工轴类或者回转体零件,能通过车刀的车削,加工出外圆、内孔和螺纹加工达到需要的形状;2)让学生熟悉和掌握钳加工,了解钳加工是机械制造中最古老的加工技术,虽然19世纪以后,各种机床的发展和普及,使大部分钳工作业实现了机械化和自动化,但在机械制造过程中钳工仍是广泛应用的基本技术。钳工作业主要包括划线、锯切、錾削、锉削、钻削、铰削、攻丝和套丝、刮削、研磨、矫正、装配、弯曲和铆接等,能通过划线、锯切、錾削、锉削、钻削加工出六角螺母;3)让学生熟悉和掌握刨加工:理解刨加工主要是加工平面或者曲面,通过刨刀去掉平面或者曲面;4)让学生熟悉和掌握磨加工:理解磨加工主要是通过砂轮磨平面、外圆、内圆使其达到表面粗糙度;5)让学生熟悉和掌握铣加工:理解铣加工主要是加工平面或者斜面,通过铣刀可去掉平面;让学生熟悉和掌握镗加工:理解镗加工主要是通过镗刀或者刀片镗削内孔;6)让学生熟悉和掌握五轴加工:理解五轴加工是通过五轴加工数控机床加工的一种模式,在描述数控机床的运动时,采用右手直角坐标系;其中平行于主轴的坐标轴定义为z轴,绕x、y、z轴的旋转坐标分别为A、B、C,各坐标轴的运动可由工作台或由刀具的运动来实现,但方向均以刀具相对于工件的运动方向来定义,五轴加工所采用的机床通常称为五轴加工中心,五轴加工常用于加工具有自由曲面的机体零部件、涡轮机零部件和叶轮等,五轴机床可在不改变工件在机床上的位置对工件的不同侧面进行加工,大大提高零件的加工效率。2.2机械加工中热加工常见的手段有:铸造、锻造、焊接及热处理。1)让学生熟悉和了解铸造生产特点及其作用、生产特点。(1)可以生产结构十分复杂的铸件,尤其是可以形成具有复杂形状内腔的铸件。(2)铸件的尺寸形状与零件相近,能节省大量材料和加工费用;铸造可以利用回收的废旧材料和产品,从而节约了成本和资源。(3)铸造生产工艺复杂,成产周期长,劳动条件差,常常伴随对环境的污染;铸件易产生各种缺陷不易发现。(4)常用的铸造方法有砂型铸造和特种铸造两大类。(5)其中,特种铸造中又包括熔模铸造、金属铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造等多种铸造方法。2)让学生熟悉和了解是锻造生产特点。锻压是铸造和冲压的总称,属于金属压力加工生产方法的一部分;锻造是在加压设备及工模具的作用下,使金属坯料或铸锭产生局部或全部的塑形变形,以获得一定形状、尺寸和质量的锻件的加工方法;锻造后的金属组织致密,晶粒细化,还具有一定的铸造流线,从而使其力学性能得以提高。因此,凡承受重载、冲击载荷的机械零件多以锻件为毛坯。另外,采用锻造获得的零件毛坯,可以减少切削加工量,提高生产效率和经济效益。3)让学生熟悉和了解焊接生产特点:焊接是通过加热或加压或两者并用,使用或不用填充材料,使同种或异种材质的被焊工件达到原子间结合而形成永久性连接的工艺过程。与机械连接、粘接等其他连接方法比较,焊接具有质量可靠(如气密性好)、生产率高、成本低、工艺性好等优点;焊接是制造金属结构和机器零件的一种基本工艺方法,此外焊接还可以用来修补铸、锻件的缺陷和磨损的机器零部件。按焊接过程的特点,焊接方法分为熔化焊、压力焊和钎焊三大类,其中以熔化焊中的电弧焊应用最为广泛。4)让学生熟悉和了解是热处理生产特点:热处理的作用是使锻件的内部组织进一步细化和均匀化,消除锻造残余应力,降低锻件硬度,便于进行切削加工等;常用的锻后热处理方法有正火、退火和球化退火等。具体的热处理方法和工艺要根据锻件的材料种类和化学成分确定。2.3机械加工中特种加工常见的手段。传统的切削加工一般应具备两个基本条件:一是刀具材料的硬度必须大于工件材料的硬度;二是刀具和工件都必须具有一定的刚度和强度以承受切削过程中不可避免的切削力。这就给切削加工带来了两个局限:一是不能加工硬度接近或超过刀具硬度的工件材料;二是不能加工带有细微结构的零件,用传统的切削加工的方法很难对他们进行加工,特种加工就是在这种形势下应运而生的;特种加工的方法很多,常用的有电火花成形穿孔加工、电火花切割加工、超声波加工、激光加工。

3如何在机械加工课程中增强大学生创新思维中的联想能力

在机械加工教学过程中,我们有意识地讲到目前发现海洋中的珊瑚越来越少,陆地上固体垃圾越来越多,让学生如何将这两个问题同时解决并提出各自方法,学生们最后都比较赞成用压制成正方体垃圾块和水泥混凝土,通过金属夹具浇筑一种培养珊瑚的基座,能同时起到培养珊瑚虫和解决垃圾问题。

4一种加工培养珊瑚基座的夹具的设计和结构

下面结合视图进行阐述,图1俯视图、图2主剖视图、图3夹具中挡板主视图、图4装有顶块压板的仰视图、图5夹具上压板仰视图图中:1正四边形金属外框架、2两端带45度斜边的金属挡板、3挡板两端带45度的斜边、4金属顶块一端的球冠体、5球冠体顶端的圆柱体、6正方形垃圾块、7金属压板、8金属顶杆、9压板上均匀排布的圆通孔、10挡板上端均匀排布的圆通孔、11水泥混凝土、12水泥混凝土基座。

5一种加工培养珊瑚基座夹具结构和使用

如图1-5所示:一种加工培养珊瑚基座夹具是由四边形金属外框架1、两端带45度斜边的金属挡板2、金属压板7、水泥混凝土基座12组成、金属挡板2的两端有45度斜边3,四块金属挡板2在四边形金属外框架1内部组成正方形,金属挡板2上端均匀排布有圆通孔10,圆通孔里装有金属顶杆8,金属顶杆8的一端为球冠体4、球冠体4顶端为圆柱体5,金属压板7上端均匀排布有圆通孔9,圆通孔9里装有金属顶杆8,金属顶杆8的一端为球冠体4、球冠体4顶端为圆柱体5,使用时将装有金属顶杆8的四块金属挡板2在四边形金属外框架1内部组成正方形,在底部中心放入水泥混凝土基座12,在水泥混凝土基座12上放有正方形垃圾块6、倒入水泥混凝土11,压下装有金属顶杆8的金属压板7,等水泥混凝土11干后,取出金属压板7后,取出四边形金属外框架再取出金属挡板2,就得到一种内部为正方形垃圾块6,外部为水泥混凝土11的加工培养珊瑚基座,正好解决了培养珊瑚和垃圾的问题。

6结论

学生经过在机械制造课程中大学生创新思维中联想能力的培训,结合目前海洋中的珊瑚越来越少,陆地上固体垃圾越来越多,通过设计出一种加工培养珊瑚基座夹具来浇筑一种培养珊瑚的基座,能同时起到培养珊瑚虫和解决垃圾问题,使学生更好地理解了创新思维中联想能力的重要性,对培养具有创新精神,视野宽、能力强、素质优的现代大学生,具有重要的现实意义。

参考文献

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[5]秦康生.浅谈在高校金工实习中对一种金属大口径深孔加工工艺的改进[J].科教文汇,2017(9).

[6]朱桂云.工程训练教学中的几点体会与探索[J].职业,2017(8).

作者:秦康生 朱桂云 周倚仿 张志高 袁世杰 单位:1.扬州大学机械工程学院实训中心 2.江苏无锡汽车工程高等职业技术学校

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