“線上線下”金工實(shí)習(xí)探討

陸淼

摘要：金工實(shí)習(xí)是教學(xué)計(jì)劃中重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)。通過實(shí)訓(xùn)，使學(xué)生接觸生產(chǎn)實(shí)際，初步了解機(jī)械生產(chǎn)工藝的基本知識(shí)，并通過各工種的實(shí)際訓(xùn)練，培養(yǎng)基本工藝操作技能，增強(qiáng)實(shí)踐觀念，為實(shí)訓(xùn)后續(xù)課程和今后工作奠定良好的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：金工實(shí)習(xí);油氣儲(chǔ)運(yùn)工程;新模式

中圖分類號(hào)：TU244.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）11-0241-03

0? 引言

金工實(shí)習(xí)，是我校為學(xué)生認(rèn)識(shí)各類機(jī)械操作開設(shè)的一門必修課。對于油氣儲(chǔ)運(yùn)工程2018級學(xué)生而言，金工實(shí)習(xí)應(yīng)安排在2020年夏季學(xué)期，由于疫情學(xué)生未能返校而延遲至秋季學(xué)期于清華大學(xué)開展，又因疫情防控未能如愿開展。考慮到儲(chǔ)運(yùn)專業(yè)其后有油田實(shí)習(xí)及管道實(shí)習(xí)，不能順利完成金工實(shí)習(xí)對其后實(shí)習(xí)安排、學(xué)生合理進(jìn)行考研、升學(xué)規(guī)劃有很大影響。經(jīng)過我校儲(chǔ)運(yùn)系溫凱副教授、王雨墨副教授等人的安排，確定了“線上線下”金工實(shí)習(xí)的新模式，使我們在大三上學(xué)期末順利完成了該實(shí)習(xí)。

金工實(shí)習(xí)，是應(yīng)國家教育部門對實(shí)踐教學(xué)的要求，高等院校根據(jù)教育與生產(chǎn)勞動(dòng)相結(jié)合，理論聯(lián)系實(shí)際的原則，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，積極引導(dǎo)學(xué)生接觸社會(huì)，接觸生產(chǎn)，向?qū)嵺`學(xué)習(xí)。學(xué)生參加實(shí)習(xí)是理論學(xué)習(xí)與勞動(dòng)實(shí)踐相結(jié)合的重要方式，是提高人才培養(yǎng)質(zhì)量[1]的重要環(huán)節(jié)，同時(shí)為后繼課程打好基礎(chǔ)。

1? 實(shí)習(xí)介紹

“線上線下”金工實(shí)習(xí)分為兩部分：“線下”是軟件學(xué)習(xí)，學(xué)生利用Solidworks軟件進(jìn)行零件設(shè)計(jì)，彌補(bǔ)不能動(dòng)手實(shí)操的實(shí)習(xí)缺陷。同時(shí)以小組為單位進(jìn)行合作利用軟件進(jìn)行零件的裝配，完成實(shí)物設(shè)計(jì);“線上”是視頻學(xué)習(xí)，由河北工業(yè)大學(xué)工程實(shí)訓(xùn)中心指導(dǎo)老師通過騰訊會(huì)議為我們講授金工實(shí)習(xí)知識(shí)點(diǎn)，并采用現(xiàn)場直播操作機(jī)床進(jìn)行操作展示。

相比于實(shí)地實(shí)習(xí)，“線上線下”實(shí)習(xí)有其利弊，學(xué)生免去了舟車勞頓，避免了學(xué)生“扎堆”，能讓每個(gè)人聽的清晰、看的清楚，但缺乏實(shí)操的氛圍，不能親自動(dòng)手操作，這是一大遺憾，通過Solidworks進(jìn)行設(shè)計(jì)，彌補(bǔ)了此次實(shí)習(xí)不能動(dòng)手操作的遺憾。

每天實(shí)習(xí)任務(wù)完成，需要完成書寫相應(yīng)實(shí)習(xí)日志，并做好總結(jié)。

2? 實(shí)習(xí)成績評定及“線下”、“線上”學(xué)習(xí)內(nèi)容

實(shí)習(xí)日志占總成績10%，“線下”團(tuán)隊(duì)Solidworks軟件零件設(shè)計(jì)占總成績20%，“線上”學(xué)習(xí)占總成績70%（其中考勤占10%，課后作業(yè)占20%，期中檢測占20%，期末考試占50%）。Solidworks是一款功能強(qiáng)大的繪圖軟件，選擇該軟件的原因有兩個(gè)：一是該軟件入門較簡單;二是學(xué)生有一定CAD繪圖基礎(chǔ)，但沒有接觸過該軟件，通過四天集訓(xùn)可進(jìn)行深入學(xué)習(xí)。

油氣儲(chǔ)運(yùn)專業(yè)學(xué)生在此前學(xué)習(xí)過機(jī)械制圖，對立體空間、多種剖面結(jié)構(gòu)有清晰的認(rèn)識(shí)，利用軟件建模功能，可以自己DIY各種零件，利用軟件的裝配體功能可進(jìn)行零件的組裝，并可多方位展現(xiàn)。在“線下學(xué)習(xí)”過程中，最重要的是要在很短時(shí)間內(nèi)熟悉軟件操作，能夠?qū)⒆约旱南敕ㄍㄟ^建模展示。先經(jīng)過老師指導(dǎo)軟件基本使用操作，熟悉三維模型的建立，熟練進(jìn)行草圖繪制，根據(jù)需要轉(zhuǎn)換實(shí)體引用、拉伸凸臺(tái)、旋轉(zhuǎn)凸臺(tái)、抽殼等操作。線下學(xué)習(xí)以小組完成的Solidworks零件模型作為評分依據(jù)。

線上學(xué)習(xí)以河北工業(yè)大學(xué)工程實(shí)訓(xùn)中心老師直播授課進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)，同時(shí)輔以機(jī)床操作直播，讓學(xué)生“云”端身臨實(shí)習(xí)環(huán)境、了解操作過程。線上金工實(shí)習(xí)日程安排表如表1所示。

3? 金工實(shí)習(xí)課程學(xué)習(xí)情況

對我校學(xué)生而言，金工實(shí)習(xí)是專業(yè)必修課程的重要組成部分，課程教學(xué)目的是幫助學(xué)生初步建立起現(xiàn)代機(jī)械制造工程的概念，提高學(xué)生對規(guī)模制企業(yè)認(rèn)識(shí)，為提高個(gè)人工程素質(zhì)打下了良好的基礎(chǔ)。機(jī)械是一切工業(yè)的基礎(chǔ)，金工實(shí)習(xí)對提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力發(fā)揮重要作用，工程技術(shù)人才的素質(zhì)集中表現(xiàn)在人才的創(chuàng)造能力、設(shè)計(jì)能力等，這些能力實(shí)質(zhì)就是解決實(shí)際問題所需要的能力，工程技術(shù)人才能力的培養(yǎng)，不能依靠灌輸知識(shí)，而應(yīng)該依靠工程設(shè)計(jì)和制造實(shí)踐。

課程的主要任務(wù)是了解機(jī)械制造的一般過程（如圖1），熟悉機(jī)械零件的常用加工方法及其主要設(shè)備的工作原理和典型結(jié)構(gòu)，熟悉工、夾、量具的使用及安全操作技術(shù)，了解機(jī)械制造工藝知識(shí)和一些新工藝、新技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用，初步建立起現(xiàn)代制造工程的概念;初步具有對簡單零件選擇加工方法和進(jìn)行工藝分析的能力，在重要工種上應(yīng)有獨(dú)立完成簡單零件加工制造的實(shí)踐能力;在勞動(dòng)觀念、理論聯(lián)系實(shí)際和科學(xué)作風(fēng)等工程技術(shù)人員應(yīng)具有的基本素質(zhì)方面受到培養(yǎng)和鍛煉;通過金工實(shí)習(xí)，使學(xué)生初步建立起市場與信息、質(zhì)量與效益、安全與環(huán)保以及可持續(xù)發(fā)展等現(xiàn)代工程意識(shí)，培養(yǎng)工程技術(shù)人員應(yīng)具有的基本素質(zhì)和動(dòng)手能力[2]。

實(shí)習(xí)基本內(nèi)容：銑削技術(shù)、鉗工技術(shù)、車削加工技術(shù)、鑄造技術(shù)、數(shù)控機(jī)床技術(shù)、線切割、焊接技術(shù)、3D打印技術(shù)、激光加工技術(shù)。實(shí)習(xí)過程是讓學(xué)生體驗(yàn)機(jī)械制造宏觀過程。

3.1 實(shí)習(xí)銑工介紹

銑削是指在銑床上利用旋轉(zhuǎn)的多齒刀對移動(dòng)的工件進(jìn)行切削加工的方法。其中，刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為主運(yùn)動(dòng)，工件的連續(xù)移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，加工采用刀具為旋轉(zhuǎn)的多齒刀，特點(diǎn)是多個(gè)刀齒參與切削，使得每個(gè)刀齒可以間歇切削和輪流冷卻，刀具冷卻效果好，耐用度高。

銑削加工生產(chǎn)率高，加工范圍廣，具有較高的加工精度。銑削加工范圍有面類（水平面、斜面和垂直面）;各種溝槽及臺(tái)階;成型面等。銑床類別有臥式銑床;立式銑床;龍門銑床等。典型的銑床型號(hào)如XQ6225，其中X：為類別代號(hào)銑床類;Q：為通用特性代號(hào)輕型;6：為組別代號(hào)臥式銑床組;2：為系別代號(hào)萬能回轉(zhuǎn)頭銑床;25：為主要參數(shù)代號(hào)工作臺(tái)最大寬度的十分之一，即250mm。

銑床附件有：平口虎鉗、分度頭、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、萬能立銑頭。

銑削加工順序是在實(shí)習(xí)中的重點(diǎn)，正確順序?yàn)椋寒?dāng)?shù)谝粋€(gè)面加工完成，選擇其作為基準(zhǔn)面，再銑削其余平面時(shí)，要先將已加工好的基準(zhǔn)面緊貼平口虎鉗的固定端，先加工與其相鄰兩個(gè)面，最后加工基準(zhǔn)面的對面。在安裝工件時(shí)應(yīng)注意好基準(zhǔn)面的位置。

3.2 實(shí)習(xí)鉗工介紹

鉗工主要是利用虎鉗、各種手用工具和一些機(jī)械工具來完成某些零件的加工、機(jī)器或部件的裝配和調(diào)試以及各類機(jī)械的維護(hù)與修理等工作等等，被稱作“萬能的鉗工”。鉗工常用設(shè)備鉗工工作臺(tái)、虎鉗、臺(tái)鉆，其基本操作有零件測量、劃線、鏨削、鋸削、銼削、鉆孔、攻絲及套扣等。它具有所用的工具簡單，加工樣式靈活，操作方便，適應(yīng)面廣等特點(diǎn)。

根據(jù)圖樣的尺寸要求，用劃線工具在毛胚或半成品工件上劃出待加工部位的輪廓線或作出基準(zhǔn)的點(diǎn)、線的操作稱為劃線。通過劃線，操作人員可以確定加工面的加工位置及加工余量、發(fā)現(xiàn)不合格的毛胚從而及時(shí)處理。

劃線分為平面劃線和立體劃線兩種。立體劃線是平面劃線的復(fù)合，是在工件或毛坯的幾個(gè)表面（工件的長、寬、高三個(gè)方向）上劃線。直接劃線工具有劃針、劃規(guī)、劃卡、劃針盤和樣沖。劃針要依靠鋼尺或直尺等導(dǎo)線工具而移動(dòng)，劃線時(shí)要盡量做到一次劃成，以使線條清晰、準(zhǔn)確;劃規(guī)是劃圓或劃弧線、等分線段及量取尺寸等操作所使用的工具，用法與圓規(guī)相同;劃卡也稱為單腳劃規(guī)，用來確定軸和孔的中心位置;劃針盤主要用于立體劃線和工件位置的校正。

鋸削也是鉗工的重點(diǎn)，它是用手鋸對材料或工件進(jìn)行分割的一種切削加工，工作范圍包括：分割各種材料或半成品、鋸掉工件上多余的部分、以及在工件上開槽。鋸削加工時(shí)所用的工具為手鋸，它主要由鋸弓和鋸條組成。鋸弓用來安裝并張緊鋸條，分為固定式和可調(diào)式。固定式鋸弓只能安裝一鋸條;而可調(diào)鋸弓通過調(diào)節(jié)安裝距離，可以安裝幾種長度規(guī)格的鋸條。鋸條的鋸齒排列呈左右錯(cuò)開狀，稱之為鋸路，作用是防止在鋸削時(shí)鋸條夾在鋸縫中，同時(shí)減少鋸削時(shí)的阻力以便于排屑。不同的鋸齒適用于不同的環(huán)境，其中粗齒鋸條用于加工軟材料或厚材料;中等硬度的材料選用中齒鋸條;硬材料或薄材料鋸削時(shí)一般選用細(xì)齒鋸條。特別應(yīng)當(dāng)注意的是手鋸向前推時(shí)進(jìn)行切削，而在向后返回時(shí)不起切削作用，因此安裝鋸條時(shí)一定要保證齒尖的方向朝前。

用銼刀對工件表面進(jìn)行切削，使其達(dá)到零件圖所要求的形狀、尺寸和表面粗糙度的加工方法稱為銼削。銼削加工簡便，工件范圍廣，多用于鏨削、鋸削之后。可對工件上的平面、曲面、內(nèi)外圓弧、溝槽以及其他復(fù)雜表面進(jìn)行加工。銼刀是銼削的主要工具，常用碳素工具鋼T12、T13制成，并經(jīng)熱處理淬硬。它由銼刀面、銼刀邊、銼刀舌、銼刀尾、木柄等部分組成。銼刀按用途來分，可分為普通銼、特種銼和整形銼三類。普通銼刀按其截面形狀可分為平銼、方銼、圓銼、半圓銼及三角銼五種。

3.3 實(shí)習(xí)車工介紹

車削加工就是在車床上通過工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和刀具的直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，使刀具對工件表面進(jìn)行切削，從而改變其形狀和尺寸，達(dá)到圖紙要求的一種加工方法。車削加工的加工范圍鉆中心孔、鉸孔、攻絲、車外圓、鏜孔、車端面、車錐面等。

車床重要部件是“三箱兩杠兩架”，即主軸變速箱、進(jìn)給箱、溜板箱、絲杠、光杠、刀架、尾架。附件有三爪卡盤、卡盤扳手、刀架扳手、六角扳手、加力桿、回轉(zhuǎn)頂尖等。

通過車削端面使其降低工件的粗糙度，提高平整程度，并去掉多余毛刺。車刀分為“三面”（即前刀面、主后刀面、副后刀面）、“兩刃”（即主切削刃、副切削刃）、“一尖”（即刀尖）。通過車削外圓改變工件直徑尺寸，并降低表面粗糙度。為了使裝配穩(wěn)定，利于退刀，在車削螺紋的時(shí)候需要切出退刀槽，這也是實(shí)際實(shí)習(xí)操作中重要的一點(diǎn)。

3.4 實(shí)習(xí)鑄造介紹

將液態(tài)金屬澆鑄到與零件形狀相適應(yīng)的鑄型型腔中，待其冷卻凝固后，獲得零件或毛坯的方法，稱為鑄造（如圖2）。它的實(shí)質(zhì)是液態(tài)金屬凝固成型。常用的鑄造方法有砂型鑄造和特種鑄造兩大類。

砂型鑄造是以型砂為主要造型材料制備鑄型的一種鑄造方法，除常規(guī)的砂型重力鑄造以外的鑄造方法，都是特種鑄造。

型砂用來形成鑄件外形的造型材料，由原砂、黏結(jié)劑、附加物和水按一定比例配合，經(jīng)過混制成為符合造型要求的混合物。要求型砂具有強(qiáng)度、耐火性、透氣性、退讓性、可塑性、流動(dòng)性、潰散性等特性。

鑄造實(shí)習(xí)為手工造型，常見的手工造型按模樣的結(jié)構(gòu)特征可分為整模造型、分模造型、挖砂造型、活塊造型、假箱造型。澆注系統(tǒng)是為金屬液流入型腔而開設(shè)于鑄型中的一系列通道。澆注系統(tǒng)一般由外澆道、直澆道、橫澆道和內(nèi)澆道組成。

3.5 實(shí)習(xí)數(shù)控介紹

數(shù)字控制（NC）是指用數(shù)字化信息實(shí)現(xiàn)加工自動(dòng)化的一種控制技術(shù)。數(shù)控機(jī)床（Numerical Control Tool）是用數(shù)字化信號(hào)對機(jī)床的運(yùn)動(dòng)及其加工過程進(jìn)行控制的機(jī)床，或者說是裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床。上世界70年代之前，數(shù)控裝置是由數(shù)字的硬件邏輯電路實(shí)現(xiàn)的數(shù)控功能。1970年以后隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)數(shù)控。

計(jì)算機(jī)數(shù)控（簡稱CNC），是采用微處理器或?qū)Ｓ梦C(jī)的數(shù)控系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床，采用微處理器或?qū)Ｓ梦C(jī)作為控制系統(tǒng)，由系統(tǒng)程序來實(shí)現(xiàn)對機(jī)床的運(yùn)動(dòng)及其加工過程進(jìn)行控制的機(jī)床。

本次實(shí)訓(xùn)實(shí)操使用的是CK6136S車床，其數(shù)控系統(tǒng)采用的是日本FANUC，C：類別為車床類。型號(hào)中，C：車床;K：數(shù)控;6：組別普通;1：型別臥式;36：最大回轉(zhuǎn)直徑Φ360mm;S：重大改進(jìn)順序號(hào)。

在數(shù)控部分要熟悉數(shù)控車床的五大代碼：準(zhǔn)備功能G代碼;輔助功能M代碼;刀具功能T代碼;主軸轉(zhuǎn)速S代碼;進(jìn)給功能F代碼。數(shù)控車床的編程指令由字母+數(shù)字組成。程序名稱格式為：O+四位數(shù)字（0001-8999），如O2000。

刀具功能為T指令，如T0101，第一個(gè)01為刀號(hào)，第二個(gè)01為刀具補(bǔ)償號(hào)。主軸轉(zhuǎn)速為S指令，如S900M03，S900表示轉(zhuǎn)數(shù)為900轉(zhuǎn)/分鐘，M03表示主軸正轉(zhuǎn)。進(jìn)給速度為F代碼，在G98模式下，F(xiàn)100表示100毫米/分鐘;在G99模式下，F(xiàn)0.05表示每轉(zhuǎn)進(jìn)給0.05毫米。

4? 總結(jié)

本次金工實(shí)習(xí)發(fā)揮了網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢，采用線下零件自主設(shè)計(jì)、線上金工實(shí)習(xí)知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)、操作直播的方式，高質(zhì)量完成了儲(chǔ)運(yùn)專業(yè)金工實(shí)習(xí)。本次嘗試打破了傳統(tǒng)實(shí)地實(shí)習(xí)這一單一模式，采用講解+現(xiàn)場直播的方式，讓每個(gè)學(xué)生都能通過客戶端收看并及時(shí)反饋，極大的激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。在“互聯(lián)網(wǎng)+”新的社會(huì)模式下，此種方式可以打破地域限制，讓學(xué)生了解到更多知識(shí)，掌握金工實(shí)習(xí)重點(diǎn)、各種工種操作流程。但因無法實(shí)際操作，存在知識(shí)不能及時(shí)應(yīng)用的弊端，在后期如有機(jī)會(huì)應(yīng)積極開展實(shí)習(xí)操作，使學(xué)生上手來掌握操作。

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