“力線平移定理”對鉗工工藝的指導(dǎo)作用

[摘 要] 鉗工是現(xiàn)代制造業(yè)中不可或缺的工種，用“力線平移定理”指導(dǎo)鉗工操作，就能避免很多問題，提高加工質(zhì)量和工作效率，加強(qiáng)已學(xué)知識的運(yùn)用并學(xué)習(xí)新知識，這也正是職業(yè)教育課程改革的目的。

[關(guān) 鍵 詞] 鉗工；力線平移定理；課程改革

[中圖分類號] G712 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號] 2096-0603（2017）17-0162-01

鉗工是使用鉗工工具或設(shè)備，按技術(shù)要求對工件進(jìn)行加工、修整和裝配的工種，常在鉗臺上用虎鉗夾持工件進(jìn)行操作而得名。鉗工是現(xiàn)代制造業(yè)中不可或缺的工種，以手工操作為主，靈活方便，工作范圍廣且某些工種是其他現(xiàn)代化的加工方法無法替代的。在單件小批量生產(chǎn)、修配工作或缺乏設(shè)備的情況下，鉗工加工不失是一種經(jīng)濟(jì)有效的加工方法。

在眾多的鉗工工藝中，應(yīng)用較為廣泛的是內(nèi)螺紋加工。在鉗工臺上，用絲錐在工件孔中切削出螺紋的加工方法稱為攻螺紋，又稱攻絲。

攻絲常見的問題有螺紋亂牙、螺紋滑牙、螺紋歪斜、螺紋牙型不完整、絲錐崩牙或折斷等。產(chǎn)生這些問題的原因大多是攻絲時用力不均勻，甚至出現(xiàn)偏力。這些現(xiàn)象都可以用工程力學(xué)中的“力線平移定理”加以解釋，并可將之用以指導(dǎo)鉗工操作，這樣就能避免很多問題，提高加工質(zhì)量和工作效率。

力線平移定理：可以把作用在剛體上點(diǎn)A的力F平行移到任一點(diǎn)B，但必須同時附加一個力偶，這個力偶的矩等于原來的力F對新作用點(diǎn)B的矩。

圖1中，力F作用于剛體上A點(diǎn)，在剛體上任意位置B上加上兩個大小相等方向相反的力F′、F″，它們的作用線與與力F平行，且F′=-F″=F，如圖2所示。此時這三個力與圖1中的一個力F等效。由于力F和力F″大小相等，方向相反且作用線平行，構(gòu)成力偶，所以，這三個力可看作是作用在點(diǎn)B的一個力F′和一個力偶（F，F(xiàn)″），如圖3所示。這個力偶我們稱為附加力偶。附加力偶的矩為M=Fd=MB（F）。力線平移定理在機(jī)械加工和機(jī)械操作上有重要的指導(dǎo)意義。

在攻絲時正常操作如圖4所示。力F和力F′大小相等，方向相反，力的作用線相互平行，組成力偶，力偶只能使物體轉(zhuǎn)動，既不能合成為一個力，也不能與一個力平衡。所以，正常操作下，除了作用在絲錐上有一個力偶矩以外，沒有徑向力存在，絲錐在理想化狀態(tài)下工作，攻出的內(nèi)螺紋符合加工要求。在實(shí)際操作中，很難使絲錐處于理想化的工作狀態(tài)，但只要按操作工藝規(guī)程去操作，都認(rèn)為是理想化的工作狀態(tài)。

非正常操作時，力F和力F′大小不相等，但力線平行。造成這種情況的原因主要是操作者左右手用力不一致，用力不均勻及不連貫。根據(jù)力線平移定理可知，力F和力F′的作用效果除作用在絲錐上有力偶矩之外，還附加一個徑向力。這樣的徑向力有可能使正在加工的內(nèi)螺紋部分收擠壓而變形，同時絲錐上產(chǎn)生彎矩，可能造成絲錐的偏斜。這是造成螺紋亂牙，螺紋滑牙，螺紋歪斜和牙型不完整的主要原因。

錯誤操作是單手操作。這是在攻絲中不允許的違規(guī)操作。這樣附加在絲錐上的徑向力就更大，等于力F。這樣可能造成絲錐崩牙甚至折斷。造成工具和零件破壞，嚴(yán)重的可能造成工人受傷。

在手工鉸孔加工中，也存在“力線平移定理”的自覺運(yùn)用。在操作上和攻絲一樣，兩手用力要平衡，不在鉸刀上附加徑向力，進(jìn)給量的大小和轉(zhuǎn)動速度要適當(dāng)，以保證鉸削的穩(wěn)定性，否則就會出現(xiàn)喇叭口或孔徑擴(kuò)大等現(xiàn)象。充分利用“力線平移定理”指導(dǎo)作用，強(qiáng)化加工工藝，就可以保證加工精度。

在專業(yè)課學(xué)習(xí)過程中強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)知識的應(yīng)用并在實(shí)踐中強(qiáng)化相關(guān)的學(xué)習(xí)內(nèi)容，是課堂改革的要求。在鉗工實(shí)習(xí)中是運(yùn)用工程力學(xué)知識指導(dǎo)鉗工實(shí)習(xí)，在實(shí)習(xí)中繼續(xù)學(xué)習(xí)工程力學(xué)知識并加以延伸，加強(qiáng)已學(xué)知識的運(yùn)用并學(xué)習(xí)新知識，這也正是職業(yè)教育課程改革的目的，讓老師的教變?yōu)閷W(xué)生的學(xué)，讓學(xué)生用盡量多的時間去經(jīng)歷和反思。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙孔祥，王宏.鉗工工藝與技能訓(xùn)練[M].南京：江蘇教育出版社，2010.

[2]徐國慶.實(shí)踐導(dǎo)向職業(yè)教育課程研究：技術(shù)學(xué)范式[M].上海：上海教育出版社，2005.

[3]原方，邵興.工程力學(xué)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2006.