3D打印在機(jī)械制造綜合實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用

莊榮

摘要：機(jī)械制造綜合實(shí)踐教學(xué)是對(duì)機(jī)械原理和機(jī)械制造理論課程的科學(xué)鞏固，也是所有機(jī)電機(jī)械專(zhuān)業(yè)學(xué)生面對(duì)的必要實(shí)踐過(guò)程。通過(guò)綜合實(shí)踐教學(xué)可以有效引導(dǎo)學(xué)生熟知機(jī)械構(gòu)造和機(jī)械工作原理，提升學(xué)生對(duì)機(jī)械的有效認(rèn)知。隨著學(xué)生認(rèn)知水平的不斷提高，對(duì)機(jī)械的需求也邁上了全新臺(tái)階，部分學(xué)生甚至想了解較為復(fù)雜的機(jī)械構(gòu)件，但介于學(xué)校的資源有限，往往不能達(dá)成預(yù)設(shè)目標(biāo)，3D打印技術(shù)正是解決這一問(wèn)題的最佳對(duì)策，通過(guò)3D打印技術(shù)可讓學(xué)生接觸先進(jìn)打印技術(shù)又掌握機(jī)械設(shè)備的加工方法，達(dá)到預(yù)期教學(xué)目標(biāo)。本文首先對(duì)綜合實(shí)踐教學(xué)基本內(nèi)容展開(kāi)論述，對(duì)綜合實(shí)踐教學(xué)的3D技術(shù)具體實(shí)施過(guò)程展開(kāi)論述，為從事機(jī)械制造綜合教育教師提供更為科學(xué)的教學(xué)理論，為培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械學(xué)習(xí)興趣貢獻(xiàn)力量。

關(guān)鍵詞：3D打印;機(jī)械綜合實(shí)踐;教學(xué)應(yīng)用

引言：機(jī)械行業(yè)的加工和制造水平?jīng)Q定了國(guó)家工業(yè)的發(fā)展能力，機(jī)械是工科最基礎(chǔ)，同時(shí)也是最重要的行業(yè)，每一個(gè)機(jī)械行業(yè)工程師都經(jīng)歷了理論和機(jī)械加工綜合實(shí)踐學(xué)習(xí)過(guò)程，最終形成有效機(jī)械認(rèn)知并從事機(jī)械行業(yè)為之奮斗終生。如今機(jī)械制造實(shí)踐教學(xué)沿用較為傳統(tǒng)的機(jī)械制造教學(xué)模式，往往以制造聯(lián)軸、二級(jí)減速器和階梯軸的加工制造作為單一化的訓(xùn)練模式，不能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。機(jī)械行業(yè)歷經(jīng)百余年的發(fā)展，在減速器和階梯軸等領(lǐng)域技術(shù)和加工工藝已經(jīng)完全成熟，對(duì)較為成熟的簡(jiǎn)單構(gòu)件重設(shè)實(shí)踐就是再走前人走過(guò)的路，趟前人趟過(guò)的河，不能有效發(fā)揮學(xué)生的主觀(guān)能動(dòng)性，而3D打印技術(shù)正是創(chuàng)新性提供機(jī)械工藝實(shí)踐的全新思路，學(xué)生在機(jī)械綜合實(shí)踐中，能夠利用猶如來(lái)自“未來(lái)的”機(jī)械加工工藝設(shè)備提升編程和數(shù)控能力，將會(huì)讓學(xué)生綜合能力得到提升。

一、機(jī)械綜合實(shí)踐教學(xué)的基本內(nèi)容

機(jī)械制造綜合實(shí)踐往往在學(xué)生結(jié)束機(jī)械專(zhuān)業(yè)課程后進(jìn)行，機(jī)械綜合實(shí)踐作為機(jī)械專(zhuān)業(yè)學(xué)生必修課程具有一定實(shí)際性和應(yīng)用性，注重對(duì)機(jī)械學(xué)生動(dòng)手能力和機(jī)械設(shè)計(jì)能力的考察。機(jī)械綜合實(shí)踐教學(xué)往往包括帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)銑床、磨床、金工實(shí)習(xí)原理，最終進(jìn)行實(shí)際操作，開(kāi)動(dòng)大腦，親手打造出機(jī)械模型，加強(qiáng)對(duì)機(jī)械理論課程的有效印象。綜合實(shí)踐教學(xué)主要要求學(xué)生根據(jù)所學(xué)的互換性課程以及機(jī)械制圖知識(shí)對(duì)老師預(yù)設(shè)要求進(jìn)行初次設(shè)定，最終通過(guò)實(shí)物圖的打造，將圖紙轉(zhuǎn)變成具體實(shí)物的過(guò)程。在機(jī)械實(shí)物制作過(guò)程學(xué)生可利用機(jī)械制造工藝學(xué)知識(shí)以及誤差分析知識(shí)確定機(jī)械加工精度以及機(jī)械零部件的固定方式，并通過(guò)機(jī)械加工課程選取較為科學(xué)的加工模式，最終通過(guò)材料力學(xué)進(jìn)行鋼鐵滲碳處理。機(jī)械綜合實(shí)踐教學(xué)可對(duì)學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)性及整體性考察，鍛煉學(xué)生交叉學(xué)科學(xué)習(xí)和應(yīng)用的能力，也是對(duì)所學(xué)知識(shí)的考察，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)機(jī)械真正的奧義，找準(zhǔn)機(jī)械專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)的方向，提升興趣。

而隨著加工水平的飛速提升以及信息獲取渠道的日益拓展，機(jī)械綜合實(shí)踐也從傳統(tǒng)的加工模式轉(zhuǎn)向采用數(shù)控機(jī)床以及3D打印模式進(jìn)行零件制造，可有效提升加工效率，轉(zhuǎn)變學(xué)生對(duì)機(jī)械加工的傳統(tǒng)思維認(rèn)知，提升學(xué)生對(duì)數(shù)控加工的有效認(rèn)知，將機(jī)械加工制造向數(shù)字化和自動(dòng)化智能加工發(fā)展，滿(mǎn)足學(xué)生自我發(fā)展需要的同時(shí)也緊跟國(guó)家智能制造2025的總體規(guī)劃。

二、教學(xué)過(guò)程的實(shí)施

1.殼體蠟?zāi)５?D打印與修整

用SLS技術(shù)對(duì)殼體進(jìn)行打印可激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)縮短了加工所需的必要時(shí)間。在機(jī)械綜合實(shí)踐課程學(xué)習(xí)階段，學(xué)生可應(yīng)用訓(xùn)練中心電腦使用MAGICS軟件對(duì)殼體進(jìn)行切片處理以及數(shù)控加工的編程，最終提交至3D打印機(jī)中，由3D打印機(jī)逆向分析最終形成實(shí)物。學(xué)生在進(jìn)行3D初次打印時(shí)，預(yù)設(shè)的3D打印產(chǎn)品往往會(huì)出現(xiàn)一定缺陷，學(xué)生可重新利用MAGICS軟件對(duì)模型進(jìn)行重構(gòu)，對(duì)蠟?zāi)＿吔沁M(jìn)行細(xì)致處理，以達(dá)到機(jī)械加工預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。

2.殼體鑄造及機(jī)械加工

對(duì)殼體鑄造時(shí)往往需要編制機(jī)械加工工序卡片，確保加工工序科學(xué)合理。通過(guò)3D打印技術(shù)獲得較為精密的蠟?zāi)＃?jīng)過(guò)表面拋光處理即可進(jìn)行鑄造，鑄造過(guò)程往往需要半個(gè)月時(shí)間，而通過(guò)3D打印得到的鑄造產(chǎn)品的基本誤差將會(huì)控制在0.3毫米范圍內(nèi)，能夠完全滿(mǎn)足95%以上機(jī)械裝配需求。應(yīng)用3D加工技術(shù)也可減少殼體鑄造的成本，也可讓實(shí)踐教師更好檢查學(xué)生完成情況，避免了學(xué)生之間的抄襲，有效保證學(xué)生學(xué)習(xí)和實(shí)踐的真實(shí)性和高效性。

三、總結(jié)

綜上所述，3D打印技術(shù)的高效應(yīng)用可有效拓展學(xué)生視野，提升學(xué)生對(duì)機(jī)械加工實(shí)踐的興趣，降低了殼體毛坯的生產(chǎn)制造周期，合理控制加工成本。機(jī)械加工實(shí)踐本身就是機(jī)械專(zhuān)業(yè)學(xué)生在校學(xué)習(xí)過(guò)程中不可或缺一部分，也是學(xué)生走向工作崗位必練技能，學(xué)生在學(xué)習(xí)3D打印技術(shù)時(shí)，可提升三維建模能力以及空間想象能力，為以后從事機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域埋下伏筆，而對(duì)加工刀具的路徑設(shè)定正是鍛煉學(xué)生匯編機(jī)械加工語(yǔ)言能力，學(xué)生利用3D技術(shù)打印過(guò)程可以通過(guò)肉眼直接觀(guān)察整個(gè)加工過(guò)程，為提升機(jī)械認(rèn)識(shí)提供全新的思路借鑒，為此3D打印技術(shù)引入到校園是對(duì)機(jī)械制造綜合實(shí)踐教學(xué)中最偉大的壯舉，也是保證學(xué)科競(jìng)爭(zhēng)力的最高標(biāo)準(zhǔn)，教師應(yīng)轉(zhuǎn)換傳統(tǒng)授課模式，努力學(xué)習(xí)3D打印的具體操作模式，豐富3D打印操作知識(shí)，為社會(huì)培養(yǎng)多元化機(jī)械人才做準(zhǔn)備。

參考文獻(xiàn)：

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