案例教學方法在鍛造技術實踐教學中的應用

韓志安，王微微，馮啟營，李志鵬，李新勝

（哈爾濱工程大學工程訓練中心，哈爾濱150001）

案例教學方法在鍛造技術實踐教學中的應用

韓志安，王微微，馮啟營，李志鵬，李新勝

（哈爾濱工程大學工程訓練中心，哈爾濱150001）

根據工程實踐鍛造技術課程的特點，為解決傳統(tǒng)手工自由鍛在教學效果上存在的不足，將教學模型的方法和理念應用于實踐教學過程中，即采用案例教學方案。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實例，通過零件鍛造成形各工序實物，使學生更直觀地了解到零件鍛造工藝過程及工藝裝備，教學效果得到顯著提升。

鍛造技術；案例教學法；齒輪軸自由鍛；齒輪坯胎模鍛

工程實踐訓練是培養(yǎng)學生工程實踐能力、創(chuàng)新思維和提高學生綜合素質的重要課程。在整個工程實踐教學環(huán)節(jié)中，鍛造技術占有很重要的地位。

鍛造是通過對金屬材料施加外力而使其產生塑性變形的加工方法，主要用于成形力學性能要求較高的零件，在機械制造業(yè)中應用廣泛，在國民經濟生產和國防建設中是不可缺少的重要部分。

1　鍛造實踐教學中存在的問題

目前，國內許多高校在《工程實踐》鍛造技術實踐教學中，一直沿用著很古老的鍛造工藝——手工自由鍛，不能結合當前工業(yè)化生產中的先進制造工藝，因而使學生不能對前沿的鍛造工藝方法有整體上的認識。通過對國內許多高校工程訓練中心的考察和研究，目前在鍛造技術實踐教學中存在以下幾個問題：

其一，教學內容相對單一，學生不能了解機器自由鍛及胎模鍛成形工藝的實際成形過程。

其二，教學模式比較單一，不能發(fā)揮學生主動性和創(chuàng)造性。在實踐教學中只是“教師說應該做什么，而不是我能做什么”。

其三，在有限的教學條件下，學生不能對鍛件成形過程中主要狀態(tài)及工藝裝備有直觀的認識。

在我校工程訓練中心工程實踐訓練中，鍛造技術教學這部分內容一直沿用多年前制定的教育模式和教學內容，學生通過對鍛造技術理論知識學習及手工自由鍛實踐訓練，雖然可以對鍛造工藝有所了解，但對于實際工業(yè)化生產中的先進制造工藝過程缺乏感官上的認識。

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

2　案例教學方案設計

鍛造技術實踐教學案例教學方法就是選取典型案例，結合零件主要變形工藝實物及工藝過程文件，通過講授、分析、總結，使學生了解典型零件鍛造工藝設計、制造全過程。

在機械制造業(yè)中，以軸類零件和盤類零件最為典型，故在實訓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案例，針對重要的變形工步，加工出鍛造實物教學模型及相關工藝裝備，應用于鍛造實踐教學環(huán)節(jié)中。

2.1齒輪軸自由鍛成形工藝設計

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，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，材料遵循最小阻力定律。本次案例以齒輪軸為例，進行變形工藝設計。圖1為齒輪軸自由鍛件圖。

根據工藝要求計算出鍛件毛坯為∮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（對應∮67的長度不應小于241；對應∮73的長度不應小于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計

胎模鍛是先用自由鍛的方法使坯料初步成形，然后在胎模中進行終鍛成形。主要用于小型鍛件中小批量生產。本次案例以凸肩齒輪為例，進行變形工藝設計。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

根據工藝要求計算出鍛件毛坯為∮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　結語

鍛造工藝教學模型在鍛造實踐教學中得到了很顯著的成果，學生通過對現有的教學模型進行分析，對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，使所學的理論知識和實踐內容進行了有機的結合，從而使學生在有限的時間內獲得了更多的知識，增強了學生系統(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.鍛造工藝及模具設計的案例教學方法［J］.中國科技信息，2010，（12）：257-258.

［2］馬海濤.金屬塑性加工基礎課程改革與實踐［J］.遼寧科技學院學報，2010，12（03）：56-60.

［3］陳學文.淺談新形勢下鍛壓專業(yè)本科教學改革與創(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，學士，從事模具設計與制造研究。

王微微，黑龍江綏化人，碩士，從事材料加工工程研究。