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【摘要】结合多年来的特种加工教学经验，本文就如何提高学生对特种加工技术的兴趣、拓展其知识视野、培养其对先进加工方法尤其是特种加工方法的选择与应用能力进行了探讨与研究。通过分析特殊零件的加工方法引起学生对特种加工方法的兴趣；通过三维动画技术和录像资料，提高学生对特种加工方法的认识；结合课题，介绍特种加工方法的最新进展。使学生对特种加工方法、原理、特点和设备以及用途有全面深入的学习。
【关键词】特种加工技术；多媒体技术；实验教学；教学效果
【中图分类号】：G64 【文献标识码】：A 【文章编号】：1009-9646（2008）07-0000-01
0 引言
随着科学技术的发展，对工程结构材料性能的要求越来越高，特别是航空宇航工业由于工作环境的特殊性，非常需要采用一些具有特殊性能新型结构材材料，如高强度与超高强度钢、淬火钢、不锈钢、高温合金、钛合金及硬脆非金属材料（工程陶瓷、石英与蓝宝石）等难加工材料。特种加工方法是解决这些难加工材料和特殊复杂形状零件加工的有效手段。
哈尔滨工业大学于1963年在全国率先开设了特种加工本科生课程，并编印出响应的教材讲义。之后逐渐修订成为39所院校的《特种加工》统编教材和现机制专业的通用教材。如何提高本科生对特种加工技术的学习兴趣，拓宽学生加工方法的知识面，培养和提高学生解决实际问题的能力是本课程教学的主要目标之一。
1 特种加工课程的特点分析
与其他专业课程相比，特种加工技术所涉及的加工方法众多、其加工原理各异，而且对很多特种加工方法和装备，学生缺乏感性认识。
以特种加工所涉及的方法为例，就包含电火花加工、电化学加工、激光加工、电子束加工、离子束加工、超声加工、化学加工等。而且每一种加工方法又包含多种加工形式，如电火花加工主要包含了穿孔成型加工、线切割加工等；电化学加工又包含电解、电铸、电镀等[1]。由于各种加工方法所基于的原理迥异、跨度较大，如果泛泛而讲，加上学时数的限制，就可能造成内容空泛、学生只知其然而不知其所以然、缺乏对技术本质的理解，则必然难以得到理想的教学效果。
因此，我们在教学实践中不断地进行教学改革，加强教学内容和教学过程的研究与试验，开发特种加工教学课件。
2 通过实例培养学生的兴趣点
面对缺乏实际加工经验的学生，通过分析特殊零件的加工方法，引起学生对特种加工方法的注意是十分重要的。
在第一节课中，要讲述的是特种加工技术的产生与发展。我们首先拿出一些特殊的零件如图1所示，请同学们观看，让同学们说出可能的加工方法。大多数学生们会对图1中的（a）（b）（d）三个零件给出高速铣削加工的建议，而对图1中的（c）零件没有反应。图1（a）零件是玻璃材料，形状虽然不太复杂，但是两个面之间的最小间距比较小，如果使用高速铣削加工，则铣刀直径必然很小，其加工效率可想而知。对图1（b）零件中的深窄缝和图1（d）六方形的尖角的加工，显然高速铣削加工也很难胜任。然后告诉学生这些零件都是使用特殊的加工方法加工的，图1（a）采用超声加工方法，图1（b）采用电火花成型加工方法，图1（c）上下异型的零件则是使用特种加工中的电火花线切割加工方法，图1（d）是采用混气电解加工方法加工的。这些加工方法为什么能够加工出这样的零件呢？又是如何加工的呢？从而引出特种加工技术的产生、发展及其特点。
3 利用多媒体手段提高学生的感悟能力
多媒体教学已经成为当前提高教学质量的必备方法之一。多年来的教学实践表明，三维动画技术和录像资料的合理使用是提高学生对特种加工方法感性认识的有效手段。为此我们制作了大量的相关课件。
在开始一种新的特种加工方法的讲解时，要给学生们播放一段该方法实际加工过程的录像或者三维动画演示，使学生们能够在感性上认识这种加工方法，然后讲述该种特种加工方法的原理、特点、设备和应用就变得相对容易些，学生对该种方法的理解和掌握就比较具体。
比如在讲电火花加工时，首先播放电火花加工过程的实况录像，展示一些电火花加工的样件图片，再播放电火花加工原理的三维动画演示，这样即使学生们没有看过电火花加工设备和加工过程，也可以感受并了解电火花加工的一些基本知识，为后续讲授的加工机理、加工工艺和应用等教学内容奠定了良好的基础。
我们现在已经录制电火花加工过程、电火花磨削加工、三维直纹曲面加工、激光切割加工实况、激光“打标”实况、水射流切割加工实况等录像，并开发了电火花加工机理、电火花加工原理和设备、电火花深孔加工、电火花平动加工、线切割加工原理、线切割加工（螺旋面、窄螺旋曹、扭转锥台、双曲面、平面凸轮、断面凸轮、宝塔等零件线切割加工）、超声加工原理、电子束焊接、离子束加工、挤压珩磨原理、光敏液相成形、激光选区粉末烧结成形、薄片分层叠加成形、熔丝堆积成形等三维动画演示，图2是电火花线切割加工原理三维动画。
4 结合实际课题开拓学生思路
特种加工技术在不断发展，课本上的内容始终是滞后于实际研究的。为了开拓大四学生的思路，了解当前特种加工技术的研究现状和前沿技术，在课堂讲授中密切结合实际科研课题，讲解特种加工方法的最新进展情况是十分必要的。
比如，在讲完线切割加工方法和工艺之后，介绍线切割加工的最新进展。首先给出如图3所示的图纸和零件，和同学们一起分析该零件加工工艺。由于该零件比较小，缝宽只有60微米，使用常规加工方法和普通的线切割加工方法都很难达到这一尺寸要求。要想加工出这样的零件就必须使用微细加工方法。然后介绍微细线切割加工的方法和目前的研究现状，展示我们现在研究的微细线切割加工装备（如图4所示）和使用此装备已经加工出的部分零件，如图5所示。进而引申讲述了实现微细线切割加工的关键是技术[2-4]，如微能脉冲电源、微细电极丝恒张力控制、高精密二维伺服进给平台，以及微细线切割加工的间隙检测与控制技术等等。这样，即拓宽了学生的视野，又提高了学生的学习兴趣和对新知识的渴望。
5 加强实验促进学生的理解
在课堂教学中虽然同学们可以通过录像、动画等理解特种加工技术，但是还没有真正体会到实际加工过程。为了加深学生对课程内容的理解，我们在课程中设置了实验教学环节，主要开展了电火花成型加工实验、电火花线切割加工實验和激光加工实验。为学生介绍教研室拥有的电火花成形加工机床、电火花线切割机床、电火花微细加工机床、电火花微细线切割机床、激光加工机床和快速成型机床等的结构和原理，并选用多个机床来进行演示试验，以提高学生对特种加工方法的感性认识并加深对加工原理的理解。
此外，还选用电火花成形加工机床和电火花线切割机床来让学生们亲自动手操作。提出不同的加工要求，让学生根据所学内容自己选择合理的加工参数，摸索出电火花加工的参数对加工过程的影响规律，从而加工出满足要求的零件。然后通过试验报告的撰写，总结出加工过程的规律，最终达到对电火花加工和电火花线切割加工原理较深刻的理解和工艺方法的初步掌握。
6 开卷考试提高学生解决实际问题的能力
特种加工技术课程在我校是模块必修课，在此模块学习的学生大多数会在以后的工作涉及到某种特种加工方法，还有部分学生可能永远不会用到特种加工方法。另外，特种加工技术是常规加工方法的必要补充，对于常规方法能够加工的零件，尽量不要采用特种加工方法加工。所以，让学生牢牢掌握每一种特种加工原理和加工工艺是不科学的。为此，本课程采用开卷考试的方式，重点是让学生熟悉特种加工方法，提高分析问题解决问题的能力。考试的内容主要是加工原理的理解、加工工艺的分析和加工方法的选择与比较。
如2007年考题：某工厂需要在10mm厚的钢板上下料，请问能够使用哪些特种加工方法？（说出四种方法即可）并定性比较各种加工方法的成本、生产效率和适用的批量。（8分）
这道题全面考核学生对各种特种加工方法应用的理解程度，比较它们之间的优缺点。只有认真听讲并真正理解教学内容的学生才能很好地回答出来。
6 结论
总而言之，通过不断地总结和改进教学方法，提高了学生对特种加工技术的学习兴趣，加深了对特种加工技术的理解，取得了良好的教学效果。如何进一步提高学生对特种加工技术的兴趣，加深对特种加工技术的理解和应用，使学生在以后的工作中能够根据生产的要求正确合理的选择相应的特种加工方法，是特种加工技术所有授课教师永恒不变的研究的课题。
参考文献
[1] 刘晋春, 赵家齐, 赵万生. 特种加工. 机械工业出版社. 2004.
[2] Chi Guanxin, Cao Guohui, Di Shichun. Design of Energy Controllable Pulse Generator On Micro WEDM. Key Engineering Materials, 2007.8.
[3] Chi Guanxin, Di Shichun, Huan Ruining. Study on Key Technology of Intricate Micro Parts with MWEDM. The Proceedings of The CAST, 2005.12.
[4] 狄士春, 黃瑞宁, 迟关心. 微细电火花线切割加工关键技术. 机械工程学报, 2006. 01.
【关键词】特种加工技术；多媒体技术；实验教学；教学效果
【中图分类号】：G64 【文献标识码】：A 【文章编号】：1009-9646（2008）07-0000-01
0 引言
随着科学技术的发展，对工程结构材料性能的要求越来越高，特别是航空宇航工业由于工作环境的特殊性，非常需要采用一些具有特殊性能新型结构材材料，如高强度与超高强度钢、淬火钢、不锈钢、高温合金、钛合金及硬脆非金属材料（工程陶瓷、石英与蓝宝石）等难加工材料。特种加工方法是解决这些难加工材料和特殊复杂形状零件加工的有效手段。
哈尔滨工业大学于1963年在全国率先开设了特种加工本科生课程，并编印出响应的教材讲义。之后逐渐修订成为39所院校的《特种加工》统编教材和现机制专业的通用教材。如何提高本科生对特种加工技术的学习兴趣，拓宽学生加工方法的知识面，培养和提高学生解决实际问题的能力是本课程教学的主要目标之一。
1 特种加工课程的特点分析
与其他专业课程相比，特种加工技术所涉及的加工方法众多、其加工原理各异，而且对很多特种加工方法和装备，学生缺乏感性认识。
以特种加工所涉及的方法为例，就包含电火花加工、电化学加工、激光加工、电子束加工、离子束加工、超声加工、化学加工等。而且每一种加工方法又包含多种加工形式，如电火花加工主要包含了穿孔成型加工、线切割加工等；电化学加工又包含电解、电铸、电镀等[1]。由于各种加工方法所基于的原理迥异、跨度较大，如果泛泛而讲，加上学时数的限制，就可能造成内容空泛、学生只知其然而不知其所以然、缺乏对技术本质的理解，则必然难以得到理想的教学效果。
因此，我们在教学实践中不断地进行教学改革，加强教学内容和教学过程的研究与试验，开发特种加工教学课件。
2 通过实例培养学生的兴趣点
面对缺乏实际加工经验的学生，通过分析特殊零件的加工方法，引起学生对特种加工方法的注意是十分重要的。
在第一节课中，要讲述的是特种加工技术的产生与发展。我们首先拿出一些特殊的零件如图1所示，请同学们观看，让同学们说出可能的加工方法。大多数学生们会对图1中的（a）（b）（d）三个零件给出高速铣削加工的建议，而对图1中的（c）零件没有反应。图1（a）零件是玻璃材料，形状虽然不太复杂，但是两个面之间的最小间距比较小，如果使用高速铣削加工，则铣刀直径必然很小，其加工效率可想而知。对图1（b）零件中的深窄缝和图1（d）六方形的尖角的加工，显然高速铣削加工也很难胜任。然后告诉学生这些零件都是使用特殊的加工方法加工的，图1（a）采用超声加工方法，图1（b）采用电火花成型加工方法，图1（c）上下异型的零件则是使用特种加工中的电火花线切割加工方法，图1（d）是采用混气电解加工方法加工的。这些加工方法为什么能够加工出这样的零件呢？又是如何加工的呢？从而引出特种加工技术的产生、发展及其特点。
3 利用多媒体手段提高学生的感悟能力
多媒体教学已经成为当前提高教学质量的必备方法之一。多年来的教学实践表明，三维动画技术和录像资料的合理使用是提高学生对特种加工方法感性认识的有效手段。为此我们制作了大量的相关课件。
在开始一种新的特种加工方法的讲解时，要给学生们播放一段该方法实际加工过程的录像或者三维动画演示，使学生们能够在感性上认识这种加工方法，然后讲述该种特种加工方法的原理、特点、设备和应用就变得相对容易些，学生对该种方法的理解和掌握就比较具体。
比如在讲电火花加工时，首先播放电火花加工过程的实况录像，展示一些电火花加工的样件图片，再播放电火花加工原理的三维动画演示，这样即使学生们没有看过电火花加工设备和加工过程，也可以感受并了解电火花加工的一些基本知识，为后续讲授的加工机理、加工工艺和应用等教学内容奠定了良好的基础。
我们现在已经录制电火花加工过程、电火花磨削加工、三维直纹曲面加工、激光切割加工实况、激光“打标”实况、水射流切割加工实况等录像，并开发了电火花加工机理、电火花加工原理和设备、电火花深孔加工、电火花平动加工、线切割加工原理、线切割加工（螺旋面、窄螺旋曹、扭转锥台、双曲面、平面凸轮、断面凸轮、宝塔等零件线切割加工）、超声加工原理、电子束焊接、离子束加工、挤压珩磨原理、光敏液相成形、激光选区粉末烧结成形、薄片分层叠加成形、熔丝堆积成形等三维动画演示，图2是电火花线切割加工原理三维动画。
4 结合实际课题开拓学生思路
特种加工技术在不断发展，课本上的内容始终是滞后于实际研究的。为了开拓大四学生的思路，了解当前特种加工技术的研究现状和前沿技术，在课堂讲授中密切结合实际科研课题，讲解特种加工方法的最新进展情况是十分必要的。
比如，在讲完线切割加工方法和工艺之后，介绍线切割加工的最新进展。首先给出如图3所示的图纸和零件，和同学们一起分析该零件加工工艺。由于该零件比较小，缝宽只有60微米，使用常规加工方法和普通的线切割加工方法都很难达到这一尺寸要求。要想加工出这样的零件就必须使用微细加工方法。然后介绍微细线切割加工的方法和目前的研究现状，展示我们现在研究的微细线切割加工装备（如图4所示）和使用此装备已经加工出的部分零件，如图5所示。进而引申讲述了实现微细线切割加工的关键是技术[2-4]，如微能脉冲电源、微细电极丝恒张力控制、高精密二维伺服进给平台，以及微细线切割加工的间隙检测与控制技术等等。这样，即拓宽了学生的视野，又提高了学生的学习兴趣和对新知识的渴望。
5 加强实验促进学生的理解
在课堂教学中虽然同学们可以通过录像、动画等理解特种加工技术，但是还没有真正体会到实际加工过程。为了加深学生对课程内容的理解，我们在课程中设置了实验教学环节，主要开展了电火花成型加工实验、电火花线切割加工實验和激光加工实验。为学生介绍教研室拥有的电火花成形加工机床、电火花线切割机床、电火花微细加工机床、电火花微细线切割机床、激光加工机床和快速成型机床等的结构和原理，并选用多个机床来进行演示试验，以提高学生对特种加工方法的感性认识并加深对加工原理的理解。
此外，还选用电火花成形加工机床和电火花线切割机床来让学生们亲自动手操作。提出不同的加工要求，让学生根据所学内容自己选择合理的加工参数，摸索出电火花加工的参数对加工过程的影响规律，从而加工出满足要求的零件。然后通过试验报告的撰写，总结出加工过程的规律，最终达到对电火花加工和电火花线切割加工原理较深刻的理解和工艺方法的初步掌握。
6 开卷考试提高学生解决实际问题的能力
特种加工技术课程在我校是模块必修课，在此模块学习的学生大多数会在以后的工作涉及到某种特种加工方法，还有部分学生可能永远不会用到特种加工方法。另外，特种加工技术是常规加工方法的必要补充，对于常规方法能够加工的零件，尽量不要采用特种加工方法加工。所以，让学生牢牢掌握每一种特种加工原理和加工工艺是不科学的。为此，本课程采用开卷考试的方式，重点是让学生熟悉特种加工方法，提高分析问题解决问题的能力。考试的内容主要是加工原理的理解、加工工艺的分析和加工方法的选择与比较。
如2007年考题：某工厂需要在10mm厚的钢板上下料，请问能够使用哪些特种加工方法？（说出四种方法即可）并定性比较各种加工方法的成本、生产效率和适用的批量。（8分）
这道题全面考核学生对各种特种加工方法应用的理解程度，比较它们之间的优缺点。只有认真听讲并真正理解教学内容的学生才能很好地回答出来。
6 结论
总而言之，通过不断地总结和改进教学方法，提高了学生对特种加工技术的学习兴趣，加深了对特种加工技术的理解，取得了良好的教学效果。如何进一步提高学生对特种加工技术的兴趣，加深对特种加工技术的理解和应用，使学生在以后的工作中能够根据生产的要求正确合理的选择相应的特种加工方法，是特种加工技术所有授课教师永恒不变的研究的课题。
参考文献
[1] 刘晋春, 赵家齐, 赵万生. 特种加工. 机械工业出版社. 2004.
[2] Chi Guanxin, Cao Guohui, Di Shichun. Design of Energy Controllable Pulse Generator On Micro WEDM. Key Engineering Materials, 2007.8.
[3] Chi Guanxin, Di Shichun, Huan Ruining. Study on Key Technology of Intricate Micro Parts with MWEDM. The Proceedings of The CAST, 2005.12.
[4] 狄士春, 黃瑞宁, 迟关心. 微细电火花线切割加工关键技术. 机械工程学报, 2006. 01.