案例教學(xué)方法在鍛造技術(shù)實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用

韓志安，王微微，馮啟營，李志鵬，李新勝

（哈爾濱工程大學(xué)工程訓(xùn)練中心，哈爾濱150001）

案例教學(xué)方法在鍛造技術(shù)實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用

韓志安，王微微，馮啟營，李志鵬，李新勝

（哈爾濱工程大學(xué)工程訓(xùn)練中心，哈爾濱150001）

根據(jù)工程實(shí)踐鍛造技術(shù)課程的特點(diǎn)，為解決傳統(tǒng)手工自由鍛在教學(xué)效果上存在的不足，將教學(xué)模型的方法和理念應(yīng)用于實(shí)踐教學(xué)過程中，即采用案例教學(xué)方案。本文以齒輪軸自由鍛成形和齒輪坯胎模鍛成形作為鍛造教學(xué)實(shí)例，通過零件鍛造成形各工序?qū)嵨?，使學(xué)生更直觀地了解到零件鍛造工藝過程及工藝裝備，教學(xué)效果得到顯著提升。

鍛造技術(shù)；案例教學(xué)法；齒輪軸自由鍛；齒輪坯胎模鍛

工程實(shí)踐訓(xùn)練是培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新思維和提高學(xué)生綜合素質(zhì)的重要課程。在整個(gè)工程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，鍛造技術(shù)占有很重要的地位。

鍛造是通過對(duì)金屬材料施加外力而使其產(chǎn)生塑性變形的加工方法，主要用于成形力學(xué)性能要求較高的零件，在機(jī)械制造業(yè)中應(yīng)用廣泛，在國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)和國防建設(shè)中是不可缺少的重要部分。

1　鍛造實(shí)踐教學(xué)中存在的問題

目前，國內(nèi)許多高校在《工程實(shí)踐》鍛造技術(shù)實(shí)踐教學(xué)中，一直沿用著很古老的鍛造工藝——手工自由鍛，不能結(jié)合當(dāng)前工業(yè)化生產(chǎn)中的先進(jìn)制造工藝，因而使學(xué)生不能對(duì)前沿的鍛造工藝方法有整體上的認(rèn)識(shí)。通過對(duì)國內(nèi)許多高校工程訓(xùn)練中心的考察和研究，目前在鍛造技術(shù)實(shí)踐教學(xué)中存在以下幾個(gè)問題：

其一，教學(xué)內(nèi)容相對(duì)單一，學(xué)生不能了解機(jī)器自由鍛及胎模鍛成形工藝的實(shí)際成形過程。

其二，教學(xué)模式比較單一，不能發(fā)揮學(xué)生主動(dòng)性和創(chuàng)造性。在實(shí)踐教學(xué)中只是“教師說應(yīng)該做什么，而不是我能做什么”。

其三，在有限的教學(xué)條件下，學(xué)生不能對(duì)鍛件成形過程中主要狀態(tài)及工藝裝備有直觀的認(rèn)識(shí)。

在我校工程訓(xùn)練中心工程實(shí)踐訓(xùn)練中，鍛造技術(shù)教學(xué)這部分內(nèi)容一直沿用多年前制定的教育模式和教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生通過對(duì)鍛造技術(shù)理論知識(shí)學(xué)習(xí)及手工自由鍛實(shí)踐訓(xùn)練，雖然可以對(duì)鍛造工藝有所了解，但對(duì)于實(shí)際工業(yè)化生產(chǎn)中的先進(jìn)制造工藝過程缺乏感官上的認(rèn)識(shí)。

為此，我們將教學(xué)模型的做法和理念應(yīng)用于實(shí)踐教學(xué)過程中，引入案例教學(xué)方法。使學(xué)生在教室這種小環(huán)境下，充分認(rèn)識(shí)到工業(yè)生產(chǎn)的大環(huán)境，以小見大，有利于提高學(xué)生工程實(shí)踐能力，創(chuàng)新思維能力和工程綜合素質(zhì)。

2　案例教學(xué)方案設(shè)計(jì)

鍛造技術(shù)實(shí)踐教學(xué)案例教學(xué)方法就是選取典型案例，結(jié)合零件主要變形工藝實(shí)物及工藝過程文件，通過講授、分析、總結(jié)，使學(xué)生了解典型零件鍛造工藝設(shè)計(jì)、制造全過程。

在機(jī)械制造業(yè)中，以軸類零件和盤類零件最為典型，故在實(shí)訓(xùn)課程中以齒輪軸自由鍛成形和齒輪坯胎模鍛成形作為鍛造教學(xué)案例，針對(duì)重要的變形工步，加工出鍛造實(shí)物教學(xué)模型及相關(guān)工藝裝備，應(yīng)用于鍛造實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中。

2.1齒輪軸自由鍛成形工藝設(shè)計(jì)

圖1　齒輪軸自由鍛件圖Fig.1 Free forging of gear shaft

自由鍛主要用于單件小批量和大型鍛件的生產(chǎn)，在金屬坯料變形的過程中，所有的金屬組織都可以自由流動(dòng)，材料遵循最小阻力定律。本次案例以齒輪軸為例，進(jìn)行變形工藝設(shè)計(jì)。圖1為齒輪軸自由鍛件圖。

根據(jù)工藝要求計(jì)算出鍛件毛坯為∮85×150圓鋼，確定其主要變形工藝如下：

其一，第一次拔長、切頭：由截面∮85拔長至∮70±3×221（對(duì)應(yīng)∮67的長度不應(yīng)小于241；對(duì)應(yīng)∮73的長度不應(yīng)小于203），齊邊后切頭，如圖2。

圖2　第一次拔長Fig.2 The first pull long

其二，壓肩：按圖3中120±2尺寸要求，沿園周環(huán)繞卡壓出下一步需要拔長部位的界限，壓肩深度不大于8。

圖3　壓肩Fig.3 Press shoulder

其三，第二次拔長、切頭：按圖4所示拔長∮54±3部分，保證總長256±2，齊邊后切頭。

圖4　第二次拔長Fig.4 Second times

2.2齒輪坯胎模鍛成形工藝設(shè)計(jì)

胎模鍛是先用自由鍛的方法使坯料初步成形，然后在胎模中進(jìn)行終鍛成形。主要用于小型鍛件中小批量生產(chǎn)。本次案例以凸肩齒輪為例，進(jìn)行變形工藝設(shè)計(jì)。圖5為齒輪坯胎模鍛件圖。

圖5　齒輪坯胎模鍛件圖Fig.5 Gear blank die forging

根據(jù)工藝要求計(jì)算出鍛件毛坯為∮50×110圓鋼，確定其主要變形工藝如下：

其一，預(yù)鐓粗：坯料由截面∮50，高度110mm，鐓粗至截面∮95，高度30mm，如圖6。

圖6　預(yù)鐓粗Fig.6 Upsetting

其二，在開式鍛模中鐓粗：將開式鍛模置于砧座上，把上步工序鐓粗后的∮95×30的坯料放入上圖所示的模具中，迅速擠壓出圖7所示的形狀。

圖7　在開式鍛模中鐓粗Fig.7 In the open die forging in upsetting

其三，沖孔：利用定位板，借助于砧座，采用∮36× 80mm的沖子在開式套模中擠孔，使凸肩齒輪頸部充滿型槽，如圖8。

圖8　沖孔Fig.8 Punching

其四，沖出沖孔連皮：利用定位板，采用∮36× 60mm，斜度為2°的沖子沖去上道工序遺留下的厚2mm的沖孔連皮，如圖9。

圖9　沖出沖孔連皮Fig.9 Out of punching and even skin

3　結(jié)語

鍛造工藝教學(xué)模型在鍛造實(shí)踐教學(xué)中得到了很顯著的成果，學(xué)生通過對(duì)現(xiàn)有的教學(xué)模型進(jìn)行分析，對(duì)零件的加工過程以及加工狀態(tài)有了深入的了解，并在腦海中建立起零件加工的具體工藝過程，使所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)踐內(nèi)容進(jìn)行了有機(jī)的結(jié)合，從而使學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)獲得了更多的知識(shí)，增強(qiáng)了學(xué)生系統(tǒng)工程的概念，并且在能力方面得到了很好的培養(yǎng)。

［1］魯素玲，王麗娟，韓鵬彪，等.鍛造工藝及模具設(shè)計(jì)的案例教學(xué)方法［J］.中國科技信息，2010，（12）：257-258.

［2］馬海濤.金屬塑性加工基礎(chǔ)課程改革與實(shí)踐［J］.遼寧科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，12（03）：56-60.

［3］陳學(xué)文.淺談新形勢(shì)下鍛壓專業(yè)本科教學(xué)改革與創(chuàng)新［J］.科技資訊，2012，（26）：170-171.

Application of Case Teaching Method in Practice Teaching of Forging Technology

HANZhi-an,WANGWei-wei,FENGQi-ying,LI Zhi-peng,LI Xin-sheng
(EngineeringTrainingCenter,Harbin EngineeringUniversity,Harbin 150001,China)

According to the characteristics of the engineering practice of forging technology,to solve the problems of the traditional manual free forging in the teaching effect,the teaching model of the method and the idea is applied to the practical teaching process,that is,the case teaching method.This paper to gear shaft forging forming and gear blank forging forming forging teaching as an example,through the forging forming process real,make students more intuitive understanding to the forging process and the process equipment and teaching effect are significantly improved.

Forgingtechnology;Case teachingmethod;Gear shaft forging;Forginggear blank

G712

A

1674-8646（2015）09-0068-02

2015-05-20

韓志安（1989-），男，吉林長春人，學(xué)士，從事模具設(shè)計(jì)與制造研究。

王微微，黑龍江綏化人，碩士，從事材料加工工程研究。