小型重力澆鑄裝置在鑄造實(shí)訓(xùn)中的應(yīng)用

李艷輝 于如信＊ 劉佳會(huì)

（江蘇師范大學(xué)，江蘇 徐州 221116）

0 引言

鑄造實(shí)訓(xùn)教學(xué)是各高校工程訓(xùn)練課程的一個(gè)重要環(huán)節(jié)， 其教學(xué)內(nèi)容能夠讓學(xué)生學(xué)習(xí)到機(jī)械產(chǎn)品成型過程以及毛坯件加工工藝知識(shí)。 現(xiàn)階段各大高校都將工程訓(xùn)練課程作為必修課程， 其面向的學(xué)生涵蓋學(xué)科種類也較多。 在鑄造實(shí)訓(xùn)教學(xué)中， 根據(jù)學(xué)生的專業(yè)情況通常將實(shí)訓(xùn)學(xué)生分為三種類型， 分別是機(jī)械類、 近機(jī)械類和非機(jī)械類， 針對(duì)不同類型的實(shí)訓(xùn)學(xué)生， 開設(shè)的鑄造教學(xué)課程內(nèi)容也有所差別[1]。 目前，高校中針對(duì)機(jī)械類學(xué)生， 如機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化等專業(yè)學(xué)生，要求熟悉鑄造工藝的理論知識(shí)， 熟悉鑄造工藝流程并可以獨(dú)立進(jìn)行簡單零件的鑄造加工成型； 針對(duì)近機(jī)械類和非機(jī)械類專業(yè)學(xué)生， 如軌道交通信號(hào)與控制、材料科學(xué)與工程等專業(yè)學(xué)生， 會(huì)適當(dāng)縮短鑄造教學(xué)時(shí)間，降低鑄造教學(xué)的要求[2]。

目前高校實(shí)訓(xùn)教學(xué)使用的鑄造裝置多數(shù)已陳舊，在材料使用及運(yùn)行成本方面較高， 而且由于企業(yè)的設(shè)備更新較快， 高校逐漸落后于社會(huì)的需求， 也導(dǎo)致目前鑄造教學(xué)存在諸多缺點(diǎn)。 一方面從學(xué)生角度， 很多學(xué)生對(duì)鑄造教學(xué)的興趣低于其他實(shí)訓(xùn)工種， 認(rèn)為鑄造工藝與社會(huì)上的現(xiàn)代加工存在太大差距， 所以愿意投入大量時(shí)間學(xué)習(xí)數(shù)控加工、 線切割等實(shí)訓(xùn)工種， 對(duì)鑄造教學(xué)存在消極敷衍學(xué)習(xí)現(xiàn)象[3]。 另一方面從學(xué)校角度， 由于大型鑄造裝置為高溫設(shè)備， 難以保證每位學(xué)生同時(shí)按照操作規(guī)程執(zhí)行， 存在很大安全隱患， 所以高校會(huì)基于學(xué)生安全考慮， 適當(dāng)減少教學(xué)內(nèi)容， 長此以往形成與社會(huì)需求脫節(jié)現(xiàn)象。 因此， 如何解決鑄造實(shí)訓(xùn)教學(xué)問題， 改善鑄造實(shí)訓(xùn)教學(xué)質(zhì)量， 成為各高校實(shí)訓(xùn)教學(xué)重點(diǎn)考慮問題。

1 重力澆鑄裝置及其特點(diǎn)

重力澆鑄指的是在自然狀態(tài)下， 金屬液體在地球重力作用下注入鑄造型腔的工藝過程[4]。 重力澆鑄工藝與低壓鑄造、 砂型鑄造等鑄造工藝比較而言， 其鑄造出的工件尺寸參數(shù)等方面較為優(yōu)越， 鑄造過程較為簡潔，鑄造產(chǎn)品合格率高，質(zhì)量好，而且可以鑄造較為復(fù)雜的產(chǎn)品，因此，重力澆鑄在航天航空、汽車制造、儀器儀表等多個(gè)生產(chǎn)行業(yè)被廣泛使用[5]。

由于大型制造企業(yè)的需求， 國內(nèi)外多數(shù)鑄造裝置生產(chǎn)廠商在生產(chǎn)重力澆鑄裝置過程中加入先進(jìn)加工技術(shù)，使得鑄造裝置成本和售價(jià)大幅度增加，同時(shí)，由于多種先進(jìn)加工技術(shù)的加入和自動(dòng)化程度提高， 對(duì)企業(yè)操作人員的學(xué)歷、 能力等要求都會(huì)增加， 而且這些裝置在使用前的培訓(xùn)工作、 使用中的能源消耗、 使用后的維修保養(yǎng)等成本都大幅度增加。 因此， 中小型鑄造生產(chǎn)廠商和高校在選擇相應(yīng)生產(chǎn)裝置和教學(xué)儀器時(shí)會(huì)因?yàn)槌杀締栴}和不適用于加工小批量產(chǎn)品原因而放棄購置大型鑄造裝置。

2 小型重力澆鑄裝置及其優(yōu)勢(shì)

小型重力澆鑄裝置是為了用于相對(duì)較小型鑄造廠商生產(chǎn)加工產(chǎn)品使用的鑄造裝置， 是在重力澆鑄裝置基礎(chǔ)上對(duì)裝置結(jié)構(gòu)和模具構(gòu)造進(jìn)一步設(shè)計(jì)。 在裝置設(shè)計(jì)上， 利用簡化的機(jī)械構(gòu)件使裝置便于手動(dòng)操作，同時(shí)設(shè)計(jì)的模具擁有手動(dòng)傾注操作功能， 這樣利于融化的金屬液體在型腔內(nèi)的成型與排氣， 降低鑄件缺陷的概率。

小型重力澆鑄裝置在實(shí)際操作使用中， 其操作過程簡單便捷， 加工生產(chǎn)成本較低， 加工模具時(shí)間周期較短， 設(shè)備易于培訓(xùn)和學(xué)習(xí)， 后期維修和保養(yǎng)費(fèi)用較少，非常適用于中、小企業(yè)生產(chǎn)加工少量鑄件產(chǎn)品。 對(duì)于高校而言， 其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下三點(diǎn)： 一是設(shè)備價(jià)格相對(duì)較低， 適合學(xué)校采購多臺(tái)教學(xué)使用； 二是操作簡單便捷， 易于教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)； 三是設(shè)備的構(gòu)件相對(duì)簡單， 便于拆裝演示鑄造設(shè)備的構(gòu)造和加工原理。

3 小型重力澆鑄裝置在鑄造教學(xué)中的應(yīng)用

目前，在高校工程訓(xùn)練教學(xué)中，鑄造實(shí)訓(xùn)教學(xué)一般采用砂型澆注教學(xué)方式。 采用砂型鑄造教學(xué)方式的原因主要有以下三點(diǎn)： 一是砂型鑄造使用的工具和裝置成本較低， 損壞的可能性較小； 二是砂型鑄造在鑄造教學(xué)中相對(duì)安全， 有利于保護(hù)學(xué)生的生命安全； 三是砂型鑄造學(xué)習(xí)過程較為簡單， 對(duì)于反復(fù)性實(shí)訓(xùn)教學(xué)方式較為有利。 這些優(yōu)點(diǎn)讓砂型鑄造教學(xué)模式一直在各大高校實(shí)訓(xùn)教學(xué)中沿用， 但較長時(shí)間的固定教學(xué)模式也導(dǎo)致高校的教學(xué)內(nèi)容與企業(yè)的實(shí)際需要之間的差距越來越大。

為了進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生對(duì)鑄造工藝學(xué)習(xí)的動(dòng)力，提高學(xué)生對(duì)鑄造加工工藝的了解， 縮短高校教學(xué)內(nèi)容與企業(yè)用人需求之間的差距， 在鑄造實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程中需要加入更多的鑄造教學(xué)設(shè)備和教學(xué)知識(shí)點(diǎn)。 由于小型重力澆鑄裝置對(duì)于高校教學(xué)來說具有諸多優(yōu)勢(shì)， 因此在增加鑄造實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)備種類和教學(xué)內(nèi)容方面， 小型重力澆鑄裝置是首選。 加入小型重力澆鑄裝置后，鑄造教學(xué)的模式和教學(xué)內(nèi)容也會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化。

（1）減少傳統(tǒng)鑄造實(shí)訓(xùn)時(shí)間。傳統(tǒng)鑄造教學(xué)模式能夠一直被沿用是因?yàn)閭鹘y(tǒng)教學(xué)方式中有很多優(yōu)勢(shì)，因此加入小型重力澆鑄裝置后依然需要使用傳統(tǒng)鑄造教學(xué)儀器進(jìn)行鑄造教學(xué)， 不過要將原先的實(shí)際操作教學(xué)改為演示教學(xué)為主， 讓學(xué)生在較短的時(shí)間內(nèi)熟知鑄造教學(xué)的流程， 同時(shí)留出更多的時(shí)間學(xué)習(xí)鑄造裝置的原理。

（2）增加重力澆鑄裝置主體結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)。對(duì)于鑄造實(shí)訓(xùn)來說， 學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容不應(yīng)該只有加工工藝學(xué)習(xí)，還需要對(duì)鑄件生產(chǎn)的原理進(jìn)行學(xué)習(xí)， 這樣才能讓學(xué)生在未來工作中去研究和改進(jìn)鑄件模具及加工流程。 由于小型重力澆鑄裝置便于拆裝和演示， 在學(xué)生學(xué)習(xí)完鑄造加工過程之后， 通過小型重力澆鑄裝置讓學(xué)生學(xué)習(xí)重力澆鑄裝置的主體結(jié)構(gòu)， 主要包括傾轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的學(xué)習(xí)、開模機(jī)構(gòu)的學(xué)習(xí)、頂出機(jī)構(gòu)的學(xué)習(xí)、模架構(gòu)造學(xué)習(xí)等。

（3）拓寬模具設(shè)計(jì)及加工原理學(xué)習(xí)。對(duì)于鑄造工藝來說， 其裝置設(shè)計(jì)的依據(jù)主要是根據(jù)鑄件來決定的，那么對(duì)于鑄造裝置來說， 產(chǎn)生鑄件的模具就是裝置的核心內(nèi)容。 所以，學(xué)生在鑄造實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，需要加入大量的模具知識(shí)和內(nèi)容， 包括模具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、 型腔結(jié)構(gòu)等。 小型重力澆鑄裝置雖然難以加工大件產(chǎn)品， 但各學(xué)校根據(jù)學(xué)校的定位和學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)選擇一些代表性的小件進(jìn)行模具設(shè)計(jì)教學(xué)， 讓學(xué)生掌握一定的模具設(shè)計(jì)知識(shí)，這樣能夠讓學(xué)生在鑄造行業(yè)不斷創(chuàng)新。

4 結(jié)語

將小型重力澆鑄裝置應(yīng)用到鑄造實(shí)訓(xùn)教學(xué)中是對(duì)鑄造實(shí)訓(xùn)教學(xué)方式的探索， 它通過縮短傳統(tǒng)鑄造實(shí)訓(xùn)教學(xué)時(shí)間， 加入重力澆鑄裝置結(jié)構(gòu)分析和模具設(shè)計(jì)內(nèi)容， 來拓寬鑄造實(shí)訓(xùn)教學(xué)的知識(shí)面， 讓學(xué)生能夠深入學(xué)習(xí)鑄件加工工藝過程、 鑄造加工原理， 使他們具備不斷改進(jìn)鑄造加工生產(chǎn)方法、 設(shè)計(jì)符合實(shí)際需要的模具等能力， 對(duì)高校創(chuàng)新性人才培養(yǎng)和具有創(chuàng)造能力人才培養(yǎng)提供了另一個(gè)平臺(tái)。 這種教學(xué)方法的探索對(duì)鑄造行業(yè)人才培養(yǎng)具有較好的促進(jìn)作用， 對(duì)綜合性、創(chuàng)造性人才的培養(yǎng)具有重要的意義。