3D打印在机械制造综合实践教学中的应用

庄荣

摘要：机械制造综合实践教学是对机械原理和机械制造理论课程的科学巩固，也是所有机电机械专业学生面对的必要实践过程。通过综合实践教学可以有效引导学生熟知机械构造和机械工作原理，提升学生对机械的有效认知。随着学生认知水平的不断提高，对机械的需求也迈上了全新台阶，部分学生甚至想了解较为复杂的机械构件，但介于学校的资源有限，往往不能达成预设目标，3D打印技术正是解决这一问题的最佳对策，通过3D打印技术可让学生接触先进打印技术又掌握机械设备的加工方法，达到预期教学目标。本文首先对综合实践教学基本内容展开论述，对综合实践教学的3D技术具体实施过程展开论述，为从事机械制造综合教育教师提供更为科学的教学理论，为培养学生机械学习兴趣贡献力量。

关键词：3D打印;机械综合实践;教学应用

引言：机械行业的加工和制造水平决定了国家工业的发展能力，机械是工科最基础，同时也是最重要的行业，每一个机械行业工程师都经历了理论和机械加工综合实践学习过程，最终形成有效机械认知并从事机械行业为之奋斗终生。如今机械制造实践教学沿用较为传统的机械制造教学模式，往往以制造联轴、二级减速器和阶梯轴的加工制造作为单一化的训练模式，不能充分调动学生学习的积极性。机械行业历经百余年的发展，在减速器和阶梯轴等领域技术和加工工艺已经完全成熟，对较为成熟的简单构件重设实践就是再走前人走过的路，趟前人趟过的河，不能有效发挥学生的主观能动性，而3D打印技术正是创新性提供机械工艺实践的全新思路，学生在机械综合实践中，能够利用犹如来自“未来的”机械加工工艺设备提升编程和数控能力，将会让学生综合能力得到提升。

一、机械综合实践教学的基本内容

机械制造综合实践往往在学生结束机械专业课程后进行，机械综合实践作为机械专业学生必修课程具有一定实际性和应用性，注重对机械学生动手能力和机械设计能力的考察。机械综合实践教学往往包括带领学生学习铣床、磨床、金工实习原理，最终进行实际操作，开动大脑，亲手打造出机械模型，加强对机械理论课程的有效印象。综合实践教学主要要求学生根据所学的互换性课程以及机械制图知识对老师预设要求进行初次设定，最终通过实物图的打造，将图纸转变成具体实物的过程。在机械实物制作过程学生可利用机械制造工艺学知识以及误差分析知识确定机械加工精度以及机械零部件的固定方式，并通过机械加工课程选取较为科学的加工模式，最终通过材料力学进行钢铁渗碳处理。机械综合实践教学可对学生进行系统性及整体性考察，锻炼学生交叉学科学习和应用的能力，也是对所学知识的考察，让学生发现机械真正的奥义，找准机械专业学习的方向，提升兴趣。

而随着加工水平的飞速提升以及信息获取渠道的日益拓展，机械综合实践也从传统的加工模式转向采用数控机床以及3D打印模式进行零件制造，可有效提升加工效率，转变学生对机械加工的传统思维认知，提升学生对数控加工的有效认知，将机械加工制造向数字化和自动化智能加工发展，满足学生自我发展需要的同时也紧跟国家智能制造2025的总体规划。

二、教学过程的实施

1.壳体蜡模的3D打印与修整

用SLS技术对壳体进行打印可激发学生学习兴趣，同时缩短了加工所需的必要时间。在机械综合实践课程学习阶段，学生可应用训练中心电脑使用MAGICS软件对壳体进行切片处理以及数控加工的编程，最终提交至3D打印机中，由3D打印机逆向分析最终形成实物。学生在进行3D初次打印时，预设的3D打印产品往往会出现一定缺陷，学生可重新利用MAGICS软件对模型进行重构，对蜡模边角进行细致处理，以达到机械加工预期标准。

2.壳体铸造及机械加工

对壳体铸造时往往需要编制机械加工工序卡片，确保加工工序科学合理。通过3D打印技术获得较为精密的蜡模，经过表面抛光处理即可进行铸造，铸造过程往往需要半个月时间，而通过3D打印得到的铸造产品的基本误差将会控制在0.3毫米范围内，能够完全满足95%以上机械装配需求。应用3D加工技术也可减少壳体铸造的成本，也可让实践教师更好检查学生完成情况，避免了学生之间的抄袭，有效保证学生学习和实践的真实性和高效性。

三、总结

综上所述，3D打印技术的高效应用可有效拓展学生视野，提升学生对机械加工实践的兴趣，降低了壳体毛坯的生产制造周期，合理控制加工成本。机械加工实践本身就是机械专业学生在校学习过程中不可或缺一部分，也是学生走向工作岗位必练技能，学生在学习3D打印技术时，可提升三维建模能力以及空间想象能力，为以后从事机械设计领域埋下伏笔，而对加工刀具的路径设定正是锻炼学生汇编机械加工语言能力，学生利用3D技术打印过程可以通过肉眼直接观察整个加工过程，为提升机械认识提供全新的思路借鉴，为此3D打印技术引入到校园是对机械制造综合实践教学中最伟大的壮举，也是保证学科竞争力的最高标准，教师应转换传统授课模式，努力学习3D打印的具体操作模式，丰富3D打印操作知识，为社会培养多元化机械人才做准备。

参考文献：

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[2]张涛.浅谈3D打印技术在机械制造领域的应用研究[J].内燃机与配件，2019（05）：204-205.

[3]刘利剑，周京博，秦志英.3D打印在機械制造综合实践教学中的应用[J].教育教学论坛，2018（08）：103-104.