優化實訓效果 節約作業成本

摘要:在現代工業生產的條件下，基本操作技能仍是鉗工進行產品生產和專業技能的基礎。在鉗工基本操作訓練中，如果能開發出若干技能訓練課題和工藝，即能夠適應因地制宜的需要，又能在訓練學生技能技巧、培養其運用所學知識提高分析問題和解決問題方面發揮積極作用，將會收到事半功倍的效果。我在這方面做了一些嘗試，并經過多年的實踐證明，收到了良好的效果。

關鍵詞：基本操作 銼削六方形體 不劃線 控制線性尺寸 對邊 對角線 五方形體

基本操作技能是進行產品生產的基礎，也是鉗工專業技能的基礎。在現代工業生產的條件下，銼削仍是鉗工不可缺少的一項重要的基本操作。鉗工實訓教材的基本技能操作課題中，六方形體的銼削，其基本方法是用角度樣板或萬能角度尺控制測量120°角度，用卡板測量控制邊長。方法較簡單易用，問題是卡板的尺寸控制怎樣實現，怎樣來確定其制作方法是一個問題。比如可以用墊板C形夾頭配合圓柱測量的方法，但操作起來較復雜，且使用的工具較多；如果用線切割加工的方法應該比較容易獲得，但加工成本較高。能不能找出一種方法既簡單易行，又節約成本，還能有利于提高實操訓練效果呢？通過長期的探索和實踐，終于找到比較適合于教學活動的工藝方法。

首先，要分析六方形體的性質：所謂六方形體在數學幾何學中被稱為圓內接正六邊形，是一個完全對稱的形狀，其對邊平行且相等，六邊形的對角線即是其外接圓的直徑，又是以其對邊為短邊連成的特殊矩形ACDF（如圖1）的對角線，矩形的兩條對角線的相位差為60°，其短邊:長邊:對角線的比例為1::2，交點O就是圓內接六邊形的圓心和重（中）心，并能形成兩個位置對頂的全等的等邊三角形和等腰三角形。在圓內接六邊形中，同時存在重BDEA和CEFB。

利用這一性質，就可以嘗試換一種方法來做出圓內接六邊形。第一步，先以圓內接六邊——形對邊距離作一組平行線，在其中一條線上某選定點以對角線長度向另一條線找點，再以這兩點分別向相對直線作垂線，就可以完成第一個矩形ACDF；第二步，利用三個矩形分別公用對角線和相位差為60°的性質，以對邊尺寸為半徑，分別以A、D、C、F為原點畫圓弧就能做出兩組平行線，且這兩組平行線的交點就是圓內接六邊形的頂點，這樣以來圓內接六邊形就做出來了（如圖2）。這樣就為銼削六方形體的工藝方法提供了理論依據，據此就應該能制定出相應的六方形體銼削工藝。

實訓練習時，以圓鋼為毛坯，采用不劃加工線，控制線性尺寸來完成六方形體銼削。作業前要給學生布置一道課外作業題：每人畫一個120°的內角度，先仔細觀察到盡量熟悉，直到不借助任何測量手段畫出一個120°的角度，越接近越好。實訓操作時，第一步，依據毛坯外圓為基準，嚴格地對稱去處余量，首先銼出一組平行面，達到對邊尺寸要求，不留余量。同時應嚴格控制尺寸、形狀和位置偏差，粗糙度也應達到相應的要求，這一組對邊在以后的加工中原則上不允許再變動（如圖3），此時第一個矩形的第Ⅰ組對邊AF、CD間的距離即確定；第二步，第一組對邊完成后，仍依據外圓為基準，嚴格地對稱去處余量，并已與第Ⅰ組對邊夾角大于120°的角度，在嚴格控制平行度的前提下對稱交替進行銼削，此時要測量兩組面交角處的兩個尖角（棱或頂點），控制對角線AD使之達到要求（這時對邊尺寸必須大于圖紙的要求），此時對角線要盡量減少偏差、少留余量。此時第一個矩形的第一條對角線AD告完成；第三步，找準對角線后，再分別交替銼削第Ⅱ組對邊，使之以繞對角線所在的頂點A和D“旋轉”的形式，以嚴格的平行度的方法銼削，逐步接近圖紙要求，此時一定要稍留余量，以備最后的精修調整。第四步，在第Ⅰ組對邊的另一端，按照第二步的方法銼削第Ⅲ組對邊，銼出六方形體——矩形A、C、D、F的第二條對角線CF，這一步同樣仍然必須依據外圓為基準，嚴格地對稱去處余量。此時第一個矩形已經完成；第五步，按照第三步的方法銼削第Ⅲ組對邊，使之繞對角線所在的頂點C和F“旋轉”，同樣嚴格控制平行度直至接近圖紙要求，稍留精修余量。與此同時，還要嚴密檢測第三條對角線BE的尺寸，此時因第Ⅱ和Ⅲ組對邊都留有少許余量，第三條對角線應稍大于圖紙要求；第六步，精修調整第三條對角線BE和第二、第三組對邊的尺寸，認真測量第二、三組對邊和第三條對角線的尺寸，依據測量結果綜合分析需精修銼削的部位和方法，精修至對邊和對角線均達到圖紙要求。此時第二和第三個矩形全部完成，即完成了六方形體的銼削。

在完成了論證和首件必作試驗后，即進入了課題實施階段，隨著實訓課題的開展，實訓中發現，在對角線、對邊尺寸均正確無誤的情況下，出現了六方形體的邊長三長、三短，相間排列的情況。這是什么原因呢？通過對圓內接正六邊形的進一步分析，有了新的發現（如圖4）。如果將六邊形ABCDEF的底邊CD向上移動一個距離至C′D′，為了保證對邊尺寸不變，CD的對邊AF也必須相應地向上移動同樣的距離至A′F′，由于一組對邊移動的方向和距離相同，即CC′＝FF′，AA′＝DD′，故矩形ACDF變成一個等腰梯形A′C′D′F′，但是對角線AD和CF只是相應地平移到了A′D′和C′F′，其長度沒有改變，這就形成了一個相間長短邊的六邊形A′BC′D′EF′，問題找到了。在實訓操作中為了節省成本，使用的毛坯是供應狀態的圓鋼，其外圓精度會影響去除余量的對稱性；學生在練習中操作有誤，未能嚴格掌握對稱去除余量，會造成對邊相對理論中心的平移，出現相間長短邊的六方形體。怎樣解決這個問題呢？建立一個精確的基準。一種方法是機加工車出一個精確的外圓，成本較高，周期較長，浪費較大；另一種方法是在毛坯外圓中心處鉆、鉸出一個基準孔，然后以孔為基準控制對邊的對稱度，由于鉸孔的精度足夠高（IT7～IT9），故可以有效克服邊長變化的弊病，銼出合格的六方形體。

這種銼削方法有以下突出特點：其一是：第二、三組對邊是以“旋轉”的方法銼削，此時要切實掌握能將表面銼成一個平面，而又不傷及對角線，對基本技能技巧提高有很大的促進；其二是：測量對角線長度是對尖角處的測量，這就要求對測量方法（如圖5）和測量力的掌握得當，又促進了測量技能的提高；其三是：對去除毛刺有比較嚴格的要求，即要有效地去除毛刺，更不能破壞尖角，這就要選擇適當的去刺方法；其四是：在精修調整階段對學生的運用數學知識，提高具體分析問題和解決問題的能力方面，有很好的鍛煉作用。其五是：此訓練課題工件的尺寸可以根據課題需要而定，且一個毛坯可以練習多級尺寸，最后經倒角練習，可加工成六方螺母。

在成功解決銼削六方形體工藝問題后，又想到能不能仍用控制線性尺寸的方法銼削五方形體呢？就來具體分析一下：圓內接五邊形與圓內接六邊形不同，它是奇數邊，不是一個完全對稱的結構，但是可將其分解成若干個具有穩定性結構的三角形（如圖6）。整個工藝過程圍繞著三角形ACD（DAB、CEA等）的高和兩腰的邊長，就可以加工出正五方形體。工藝方法如下：

第一步，銼削Ⅰ（CD）面，利用五方形體的：高＝0.9045D外接圓，對角線＝0.951D外接圓，計算出所需去除的余量，直接銼削達到精度要求。

第二步，同時等量銼削Ⅱ（AK）和Ⅱ（AL）兩面，角度要大于108°（盡量用目測掌握稍大于即可），并測量AF控制五方形體的高度，同時要控制AG（Ⅱ′）＝AH（Ⅱ′）以掌握對稱。這一步的關鍵是銼出五方形體的高度，AF要盡可能準確。

第三步，用銼削Ⅱ（AK和AL）的方法，銼削Ⅲ面，使AC和AD達到工藝要求。此時等腰三角形ACD的三個頂點已確定。這是為銼削五方奠定的基礎，是非常關鍵的一步，因此，AC和AD既要相等，又要確保精度。

第四步，分別交替旋轉Ⅱ（AK）和Ⅱ（AL）至AB和AE的位置，此時可以控制的只能是等腰三角形的高度DP和CQ，無法測量等腰三角形的邊長CE和DB。因此，首先要嚴格掌握測量精度，其次要留出適當（盡可能少）的精修余量，以便于修正BD和CE的尺寸。

第五步，以與第四步相同的方法，旋轉Ⅲ（CN）和Ⅲ（DM），此時，因B、E兩點尚不能確定，故不能單一用測量等腰三角形高的方法控制器旋轉量，只能通過測量對角線BD和CE，并以三角形的高作為輔助參數，同時統籌考慮第四步所留出余量對測量的影響，這就要綜合分析各因素對加工的影響，通過交替控制的漸進方法，適時地對第四步預留的余量精確修正。因需修正余量很小，所以能夠很快地達到要求。

銼削五方形體是由奇數表面組成，銼削練習中工藝方法是以控制等腰三角形的原理進行的，因此，與銼削六方形體相比銼削五方形體具有較好的穩定性，完全可以不借助于中心處鉸孔的方法。

依此思路進行延伸，不難看出銼削三方形體同樣可以采用指控制線性尺寸方法，并且經過實踐現已得以證實。

在的教學實踐中，通過對此課題的開發和進一步完善，此課題在基本操作訓練方面具有獨到之處：

①在基本操作訓練中，此種工藝方法對基本操作技能技巧的掌握和提高，具有很強的促進作用和實用性。比如，練習中對銼削方向的選擇，“旋轉”的方法和精度的掌控，去除毛刺的方法，測量的方法和精度獲得等方面，通過訓練都有很大的提高。

②對練習中遇到的實際問題，要求學生應具有一定的數學等方面的相關知識，并且會運用這些知識去分析和解決訓練中遇到的實際問題，對學生分析問題的能力和方法上有較強的培養和鍛煉作用。

③隨著銼削六方、五方、三方形體課題的進程，工藝分析方面會有一些簡化，但對基本操作和測量的要求越來越高，這使得學生隨著訓練課題循序漸進地展開，其基本操作掌握水平逐步得到提高。

總之，這種工藝方法對基本操作的要求較高，對提高基本操作技能提高和技巧運用以及分析問題和解決問題能力的培養和鍛煉具有很好的促進作用。教學中學生普遍反映，通過此系列課題練習之后，不僅基本功有很大提高，分析問題的思路也變得順暢多了。在這些年的省、市乃至全國舉辦的鉗工技能大賽中，我校選手都取得了較好的成績。

參考文獻：

[1]機械工人切削手冊(第二版).機械工業出版社.北京第一通用機械廠.1978-7.

[2]機械加工工藝師手冊.機械工業出版社.楊叔子.主編.2002-1-15.

[3]實用機械加工工藝手冊.機械工業出版社.陳宏鈞主編.2003-7-1.

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