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第六章 模型或原型的制作
課標導引
考點 課標要求 學業水平要求
模型或原型的特性與作用 (1)探尋生產生活中的模型或原型 (2)辨析不同設計階段模型的作用 認識模型及原型 知道不同階段模型的作用
水平一
水平二
材料的性能與規劃 (1)探究材料的性能與應用 (2)選擇和規劃材料 掌握比較常見材料的特性、應用環境和基本加工工藝 掌握一些常用材料的連接方法,并能根據設計方案和產品用途選擇和規劃材料
水平二
水平三
工藝的類別與選擇 (1)走進工藝世界 (2)探究木工工藝 (3)探究金工工藝 掌握簡易木工、金工常用工具的一些使用方法 了解一至兩種數字化加工設備(如激光雕刻機、激光切割機、三維打印機)的使用方法 根據設計方案恰當選擇加工工藝,制作一個簡單產品的模型或原型
水平一
水平三
水平三
教材研析
知識點一　模型的作用與類型
模型是根據實物、設計圖樣或構思,按比例、生態或其他特征制成的與實物相似的一種物體。原型可以是產品本身,也可以是在產品生產之前制作的與產品大小相同、使用功能一致的物體。
在設計過程中,模型具有以下兩個功能:
(1)使設計對象具體化;(2)幫助分析設計的可能性。
在設計過程中,根據設計的要求,可先后制作草模、概念模型、結構模型、功能模型和展示模型等多種模型。
1.草模
用于產品造型設計的初期階段,它可以采用立體模型將設計構思簡單地表示出來,供設計人員深入探討時使用。
2.概念模型
用于設計構思初步完成之后,在草模的基礎上,用概括的手法表示產品的造型風格、布局安排,以及產品與人、與環境的關系等,從整體上表現產品造型的概念。
3.結構模型
用于研究產品造型與結構的關系,清晰地表達產品的結構尺寸和連接方法,并用于進行結構強度試驗等。
4.功能模型
主要用于研究產品的各種性能以及人機關系,同時也用于分析、檢查設計對象各部分組件尺寸與機體的相互配合關系,并在一定條件下用于試驗。
5.展示模型
展示模型是在結構模型與功能模型的基礎上,采用真實材料,按照準確的尺寸,選擇恰當的比例,做成的與實際產品形態高度相似的模型。
知識點二　材料的性能與應用
材料是人類用以制成生活和生產中的物品、器件、構件、機器和其他產品的物質,它是人類生存和發展的物質基礎,是人類社會現代文明的重要支柱。材料是產品設計的物質條件,是產品設計的基礎和前提。材料以其自身的特性影響著產品設計,維持產品功能的形態,滿足產品功能的要求。
在工程領域,一般將材料按化學成分分為金屬材料、無機非金屬材料、有機高分子材料和復合材料四大類。木材、金屬材料、塑料等都是常見的材料。
1.木材
木材是一種優良的造型材料,具有較好的強度性能及優良的加工性能,一直是最廣泛最常用的傳統材料。
木材可分為實木板材和人造板材。實木板材是指采用完整的木材(原木)制成的木板材。實木材料具有各向異性的特點,在自然條件下具有吸濕而膨脹、解吸而收縮的特性。人造板材有密度板、刨花板、膠合板、細木工板、三聚氰胺板等,人造板材在幅面方向上的尺寸穩定性好,較實木而言適用范圍更廣。
2.金屬材料
金屬材料是指由純金屬或合金構成的材料,具有金屬光澤,有良好的導熱和導電性能,以及優良的力學性能和可加工性能。金屬材料的力學性能主要包括強度、剛度、硬度等,一般以抗拉強度作為判別金屬強度的指標。硬度是衡量金屬材料軟硬程度的一種性能指標,它直接影響材料的耐磨性和切削加工性。一般情況下,材料的硬度越高,其耐磨性越好。
3.塑料
塑料是一種具有多種特性的材料。它原料來源廣,性能優良(質輕,具有絕緣性、耐腐蝕性等),加工成型方便,具有裝飾性,而且價格比較低廉,廣泛應用于儀器、儀表、家用電器、包裝及日常生活用品等各領域。
塑料可分為熱塑性塑料和熱固性塑料。熱塑性塑料是指在一定的溫度范圍內,能反復加熱軟化至熔融流動,冷卻后能硬化成一定形狀的塑料。熱塑性塑料受熱后可多次成型,廢料可回收再利用。熱固性塑料是指在初次成型后形狀固化下來,不能再次熱熔或軟化的塑料。在隔熱、耐磨、絕緣、耐高壓電等惡劣環境中使用的塑料,大部分是熱固性塑料。
4.新材料
新材料是指新出現的具有優異性能或特殊功能的材料,或是傳統材料改進后性能明顯提高或產生新功能的材料,如超導材料、碳纖維、石墨烯、柔性玻璃、形狀記憶合金等。
知識點三　選擇和規劃材料
選擇材料時,要綜合考慮材料的性能、材料的工藝性以及材料的成本等
因素。
1.材料的性能
在產品設計選擇材料時,首先應該考慮材料的性能是否能滿足產品的使用功能、使用環境、結構要求等,其次還需要考慮材料應具有良好的加工性能。
2.材料的成本
在滿足設計要求的基礎上,結合材料的成本,優先選用資源豐富、價格低廉、質量上好的材料。
3.材料的規劃
在規劃材料時,一要做到料盡其用,優材不劣用,大材不小用,長材不短用;二要充分考慮材料的顏色、花紋和光澤,外用料要選擇材質好、紋理美觀、涂飾性能好的材料;三要考慮材料的加工余量和損耗等因素,保證各部件的順利裝配和作品的尺寸精度。
木材在規劃配料時要注意以下幾個方面:
(1)要預先在毛料上規劃畫線,根據產品所需部件的尺寸,在長、寬、厚等方面都放寬,留有鋸割、刨削操作的余量;
(2)盡可能避開毛料上對質量有影響的結疤、蟲眼、彎曲、扭紋、變質和裂縫等缺陷,做到因材使用;
(3)注意木材的紋理趨向,順紋鋸割便于加工,并能提高木材的利用率;
(4)將沒有疵點、紋理美觀的一面作為正面,把有缺陷的部分放到背面。
知識點四　木工工藝
木工是以木材為基本制作材料,以鋸、刨、鑿、連接、表面處理等工序進行造型的一種工藝。常用的木工手工工具有量具、畫線工具、鋸類工具、刨類工具、制孔類工具等。
木工加工的常見工序
1.量具與畫線
(1)量具
①鋼卷尺
用于長度測量。
②鋼直尺
一般用不銹鋼制作,常用于起線、槽線等方面的畫線。
③直角尺
直角尺是木工畫線的主要工具,可用于畫木料基準邊的垂線,測量工件相鄰面是否垂直,也可測量板面是否平整等。
④畫線筆
一般采用木工鉛筆作為畫線筆。木工鉛筆頭應削成扁平狀,這樣畫出的線條才會清晰、準確。
⑤墨斗
墨斗由墨倉、線輪、墨線(包括線錐)、墨簽四部分組成,是中國傳統木工行業中極為常見的工具。其用途有三個方面:a.做長直線(在泥、石、瓦等行業中是不可缺少的),方法是將濡墨后的墨線一端固定,在需要的位置拉出墨線牽直拉緊,再提起中段彈一下即可;b.墨倉蓄墨,配合墨簽和拐尺用以畫短直線或者做記號;c.畫豎直線(當鉛墜使用)。
操作要領:a.墨線要使用棉細線,棉線吸墨多,減少卷線次數,細線彈好后線跡清晰;b.提線用力要均勻,線兩端點與提線點必須在同一直線上,這樣墨線才能無偏差。
(2)常見的畫線要領
①注意畫線的準確度
一是筆要緊貼尺子;二是畫的線要細而清晰,鉛筆的誤差一般在0.25~0.3 mm之間;三是盡量一次完成。
②畫平行線(拖線)
左手握住尺體,用中指指甲刻在所需平行寬度的刻度線下,右手用畫線筆緊貼尺端零位,雙手同時平行向后拖畫,該線便能和基準邊平行。拖線操作時,左手中指的指甲背一定要緊貼木料基準邊,否則畫出的線會歪斜扭曲。
③畫垂直線
用左手握住尺體,使尺邊緊貼木料的基準邊,右手拿筆緊貼尺翼畫垂直線。
④正確運用吃線和留線的方法
加工時是去掉整條線、半條線還是留下整條線,是大有講究的。有時要把線稍微留小一些,有時要多刨去一些,來保證加工作品的準確度。
⑤檢查校對
畫線后要仔細檢查校對,確認無誤后,才能進入下一流程進行加工。
(3)使用注意事項
①畫下料線時,要留出一定的加工和干縮余量,鋸口加工余量為2~4 mm,單面刨光余量為3 mm,兩面刨光余量為5 mm。如果含水量大于18%須預先干燥,毛料尺寸再增加4%。
②在畫對向料的線的時候,必須把木料合起來,相對地畫線(即對稱畫線)。
③木制品的接合處要盡量避開結疤和裂紋。為了美觀的需要,要把允許存在的缺陷放在看不見的地方。
④畫線時特別要注意尺寸的精確度,畫線后應當經過校核,才能進行加工
操作。
2.鋸割
鋸割是將尺寸較大的木材沿著畫定的線開鋸、分解、開榫、鋸削、截斷的一種操作,在木材成型加工中較為常用。鋸割加工中使用的工具是鋸子,鋸子的種類很多,常用的有板鋸、刀鋸、鋼絲鋸等。
(1)板鋸
板鋸又稱手鋸,由手把和鋸條組成,鋸條長約250~750 mm,齒距為3~4 mm,板鋸主要用于切割較寬的木板。
(2)刀鋸
刀鋸主要由鋸刃和鋸把兩部分組成,可分為單面刀鋸、雙面刀鋸、夾背刀鋸等。單面刀鋸鋸長350 mm,一邊有齒刃,根據齒刃功能的不同,可分為縱割和橫割兩種,如圖為充電式的馬刀具。
刀鋸
(3)鋼絲鋸
鋸割薄木料并常用于曲線的鋸割,鋼絲鋸一般適用于鋸割復雜的曲線或開大孔。
鋼絲鋸
鋼絲鋸的操作要領:在鋸割時,使鋼絲鋸的齒峰向下,可以通過旋轉竹釘來調整鋸齒的方向,上下不扭曲。操作時,上下豎直拉動鋼絲鋸,向前推進。要注意的是,鋸割的速度不能太快,以防鋸條斷裂。鋼絲鋸用后需將鋸條的一端取下,使竹弓恢復彈性。
(4)框鋸
木工手工鋸割加工中,最常用的工具是框鋸。框鋸由“工”字形木框架、鋸鈕、鋸條、絞繩與絞片組成,鋸割木料時宜割直線。框鋸按鋸條的長度不同可分為粗鋸、中鋸、細鋸三種。
名稱 鋸條長度(mm) 鋸齒長度(mm) 用途
粗鋸 650~750 4~5 鋸割厚木料
中鋸 500~600 3~4 鋸割薄料或開榫頭
細鋸 400~500 2~3 鋸割較細的木料或開榫頭
框鋸的鋸路是指鋸齒向左右傾斜形成的一條比鋸條本身厚度略寬的切削“路”,使鋸條在鋸割過程中導向準確、排屑通暢、減少鋸割阻力。鋸路大的框鋸宜鋸割軟質或潮濕的木材,鋸路小的框鋸則適于鋸割硬質或干木材。在鋸榫頭或鋸細小構件時,均宜用鋸路小的鋸子。
框鋸的使用:①使用前先轉動小木條把鋸條角度調整好,習慣上應與“工”字形木架的平面成45度(這一步一般不用去做),檢查鋸條是否平直、有無扭曲,調整后用絞片將絞繩絞緊,使鋸條繃直拉緊;②起鋸時,可用左手拇指指甲背和食指尖沿墨線定位,擋住鋸條,將框鋸輕拉幾下,并要拉短鋸,待鋸齒入木后,左手離開,并逐漸拉開框鋸。拉鋸動作要穩,用力輕一些,鋸條導入料線要準;③運鋸時,要輕拉重推、快拉慢推,并運鋸到頭(運滿鋸),不可以快速猛運鋸;④發現鋸條偏離墨線時,糾正要平穩。可以在原處多鋸幾下,
將鋸縫鋸寬一些以后,再逐步轉向,切不可硬扭鋸架;⑤木料將要鋸斷時,運鋸速度要放慢,一手扶住將要被鋸下的木料,并拉短鋸,直到鋸斷,切勿留下一點。如果任其用手去扳斷,這樣容易損壞木條;⑥用后要放松鋸條,使鋸齒向內側,并掛在牢固的位置上。
框鋸鋸割方式:
①縱鋸法
縱鋸法用于順木紋縱向鋸開,鋸割時將木料放在板凳上,右腳踩住木料,并與鋸割線成直角,左腳站直,與鋸割線成60度角,右手與右膝蓋垂直,人身與鋸割線約成45度角,上身微俯,鋸條與木料面的夾角為75度到90度。一般用于鋸割榫接里的榫頭。
②橫鋸法
橫鋸法用于橫木紋的鋸割,鋸割時將木料放在板凳上,人站在木料的后方,左手按住木料,右手持鋸,左腳踏住木料,鋸條與木料面的夾角為30度到
45度。
③平鋸法
先將木塊平放固定在桌面上,再將鋸條平放在木塊上鋸割,常用于細木料的鋸割。
3.刨削
(1)刨前準備
使用前,先調整刨刀的切削量。左手握刨,觀察刨底刀刃的露出形成的一條黑線。如果黑線較窄,說明刨削量太小,可進刀增大刨削量,用錘輕擊刨身尾端即可。如果刀刃黑線左右寬窄不等,說明刨刀已歪斜,此時可輕擊刨刀尾端側面,調整好刨刀。
刨前準備
(2)手工刨削操作要領
①手勢
雙手中指、無名指、小指和掌心握住刨柄,食指向前壓在刨身兩側,施加前壓力,拇指壓在刨柄后方的刨身上。
②刨削時
握刨柄的手指及掌部形成一股向前的壓力,使刨底緊
貼加工面,推進途中用力要均勻,推到手臂伸直為止;
當刨身前段刨出料頭時,拇指對刨身后段加壓,食指放
松,使刨尾緊貼木料以保持刨身平衡。
刨的操作
③腳步
短料刨削,身體站在工作臺左側,左腳在前,右腳在后,成弓箭步運刨。刨長料時,應該是左腳先邁,然后右腳跟上。
④看料
刨料要平直、方正,主要靠目測來分辨被刨削木料的平直度。目測時,可用右眼從料頭的一端向另一端觀察是否平直。
(3)刨削注意事項
①壓出的料有波浪紋,是刨刀軸上的刨刀沒有調到同一滾動面上,重新調試刨刀。刀軸上只留一只刨刀,調慢進料速度。
②順著木材紋理的方向刨削。
③刨底應該緊貼在木料表面上,開始時不要把刨頭翹起,刨到端頭時,不要使刨頭低下。
④退回時用手將刨身后部略微提起。
⑤使用中可用機油或植物油潤滑,以減小摩擦力和保護刨床。
⑥刨子用完以后,應將底面朝上,不要亂丟,如果長期不用,應將刨刀退出。
4.鉆孔
木工常用的鉆孔工具有鑿子、手搖鉆、手電鉆和臺鉆等。
(1)鑿子
鑿子一般用于鑿眼、挖空、剔槽、鏟削等的加工。
①鑿的組成
鑿由鑿刀和鑿柄組成。鑿子的鋼面不僅影響切削效率,同時是鑿切的基準面,所以必須平直,因為向下鑿切時鋼面具有導向作用。鑿柄由硬木制成,頂端裝有鐵環,因頂端常受錘打容易崩裂,必須裝鐵環加以強化。注意鑿刃是一邊凸一邊平的,它的兩面作用是不一樣的,凸的一面是用來翹出木屑,平的一面是用來鑿邊界的。
②鑿削的榫孔
榫孔形式變化無窮,大致上可分成透孔、不透孔。由一面穿到另一面的孔稱之為透孔,也叫全眼。單面而不貫穿到另一面的孔稱之為不透孔,也叫
半眼。
③常用手工鑿的種類及用途
a.打鑿
適合敲打,主要用于鑿削榫孔或狹窄的溝槽。刃角的角度約為30度到35度,鑿柄用硬木制成,頂端裝有鐵環以保護鑿柄。
b.薄鑿
又稱鏟鑿。刀刃長而薄,以手推為主,不適合用鐵錘敲打。刀刃角度約為20度到25度。通常用于修削無法刨削的地方。
c.斜邊鑿
刀刃長而薄,主要用于修整。
d.圓鑿
有內、外鑿兩種,主要用于修整曲面或雕刻。
鑿刃
④鑿削的方法
a.鑿孔前
鑿孔前應先畫好孔眼的線,孔的寬度由鑿的寬度決定。木料放在墊木或工作凳上,打眼的面向上,人可坐在木料上面,如果木料短小,可以用腳踏牢。
b.打眼時
打眼時左手緊握鑿柄,將鑿刃放在靠近身邊的橫線附近(離橫線3~5 mm),鑿刃斜面向外。鑿要拿垂直,用斧或錘敲擊鑿頂,使鑿刃垂直進入木料內,這時木料纖維被切斷,再拔出鑿子,把鑿子移前一些斜向打一下,將木屑從孔中剔出。如此反復打鑿及剔出木屑,當鑿到另一條線附近時,要把鑿子反轉過來,鑿子垂直打下,剔出木屑。當鑿到木料厚度一半時,再修鑿前后壁,前后壁的中間應略微凸起,以保持一定的緊度。對一般木料來說,孔的兩端都應該留半條墨線,但兩根橫線應留在木料上不要鑿去。打全眼時(鑿透孔),應先鑿背面,到一半深,將木料翻身,從正面打鑿,這樣眼的四周不會產生撕裂現象。正面應留半線,背面不留線。
c.鑿透孔流程
直角尺畫孔位線
第二面畫孔位線
第三面畫孔位線
拖線法畫孔位線
邊線留3 mm鑿孔
依次鑿孔、剔出木屑
修整邊線
同樣方法鑿另一面
鑿透孔完成
d.鑿削時的注意事項:
用鐵錘打擊鑿頂時,應注視刃口處。若注視鑿頂,則易使刃口擺動,而鑿錯位置;每一次鑿切后,要搖動一下鑿,否則容易使鑿夾在孔內,不易拔出;對于較窄小的鑿子,不要太用力扳動,容易造成鑿子折斷;不能將薄鑿當成打鑿用;鏟削時不能逆紋鏟削,一定要順紋鏟削,否則易造成撕裂,損壞工件表面;所有修切均應修切到劃線之處,通孔正面留半線,背面不留線;孔的左右壁應平直、前后壁的中間稍微凸出,切不可中間凹陷。
e.安全規則
不可勉強使用不銳利的鑿子,易傷人;握鑿子時,禁止跑步,禁止將鑿子放入口袋;把鑿子遞給別人時,刃口應朝向自己;不用時,應把鑿子放在工作臺上或工具箱內,刃口不可外露。
(2)手搖鉆
手搖鉆可分為手持式和胸壓式兩種,主要用于在木材或其他材料上進行鉆孔操作。
操作要領:①在鉆孔時,鉆頭要固定垂直加工面,避免鉆頭滑動,造成鉆孔位置偏離,順時針轉動為下鉆;②手搖鉆拿在手上時,鉆頭方向盡量不要對準人,最好向下,避免無意中對人造成傷害;③在鉆孔時,加工工件下面一定要墊一塊廢棄的木板或懸空,避免把桌子鉆壞。
(3)手電鉆
手電鉆主要組成部分
①手電鉆操作步驟與操作技巧
a.選取帶有鉆夾頭鑰匙、功率合適的手電鉆,準備好鉆頭;
b.用夾頭鑰匙夾緊鉆頭,并取下夾頭鑰匙;
c.用鉆頭抵住工件鉆孔沖眼,找正鉆頭與工件加工表面的垂直位置,保持正確的鉆孔姿勢,雙手穩握手電鉆,接通開關,試鉆一淺坑;
d.檢查孔位是否正確,若有偏差,調整鉆頭角度,修正孔位中心,若無偏差則均勻加力,進刀鉆孔;
e.鉆孔時,手電鉆不要搖晃,應時常退刀清除切屑,通孔鉆到末尾時,要緩慢進刀;
f.鉆孔結束后,卸下鉆頭,及時拆掉電源線或拔下電源開關,整理好電源線;
g.清理工作現場。
②手電鉆使用禁忌與注意事項
a.手電鉆工作時,電源線應放置在不易被人拌著或踩著的地方。
b.使用前,須開機空轉1分鐘,檢查傳動部件是否正常,如有異常,應排除故障后再使用。
c.鉆孔時,一定要雙手握緊手電鉆,否則容易發生人身安全事故。
d.使用手電鉆時,應輕拿輕放,避免摔壞外殼。
e.手電鉆應定期進行檢查,對各部件發現的問題要及時進行處理,并注意做好維護保養。
③手電鉆常用鉆頭的種類圖解
鉆頭種類 圖例 特點與適用范圍
麻花金屬 鉆頭 特點:頭部135度角,鉆花鋒利。適用范圍:鉆木材、金屬、塑料
瓷磚鉆頭 特點:三角鉆頭,頭部四切角設計。適用范圍:適合鉆普通中低硬度的瓷磚
玻璃鉆頭 特點:頭部磨砂狀,鉆頭體通透。適用范圍:使用時需要加水,適合鉆普通玻璃、瓷磚、玻化磚、石材等
螺絲批頭 特點:頭部為一字或者十字。適用范圍:拆卸和安裝螺絲、自攻釘、燕尾釘等緊固件
磨頭 特點:錐形或者圓形、半圓形磨具。適用范圍:金屬件、模具、玉石的打磨
套筒 特點:外六角或者內六角。適用范圍:拆卸和安裝外六角螺栓或螺母
④手電鉆鉆頭的更換方法
右手拿住電鉆,左手轉動夾頭,使鉆頭可以插入夾頭為準 左手放入鉆頭到夾頭中,右手向內轉動夾頭,使夾頭夾住鉆頭
左手拿穩機身,右手用鑰匙插入鑰匙口,順時針轉動鑰匙,使夾頭夾緊鉆頭
5.連接
木材的連接方式主要有螺栓連接、釘接、榫接、合頁連接、膠連接等。
連接方式 圖示 使用說明
螺栓連接 用于緊固連接兩個帶有通孔的零件,適用于木材、金屬等的連接,可拆卸
釘接 把兩個部分用圓釘或者螺釘釘在一起。
使用釘子時,應根據需要選擇釘子的長度和大小,做到既能把木料釘牢,又不損壞
木料
榫接 榫接是指將兩塊木材的一塊做出榫頭,另一塊做出榫眼,將榫頭套入榫眼,靠材料的摩擦力將兩塊材料固定在一起
合頁連接 用來連接木材的兩個部分并能使之活動
膠連接 用膠連接,具有使結構不變形的特點
6.表面處理
(1)柳葉銼
銼平多余和不平整的部分,適用于曲線和孔狀。
(2)板銼
銼平多余和不平整的部分,適用于平面。
合理選用銼刀,對保證加工質量,提高工作效率和延長銼刀使用壽命有很大的影響。
(3)粗齒木銼刀
粗齒木銼刀的齒距大,齒深,不易堵塞,用于粗加工(即加工余量大、精度等級和表面質量要求低)及較松軟木料的銼削,以提高效率。
(4)細齒木銼刀
適宜對材質較硬的材料進行加工,在細加工時也常選用,以保證工件的準
確度。
(5)木砂紙
砂紙可分為干砂紙、水砂紙和砂布等。干砂紙用于磨光木件,水砂紙用時沾水打磨物件,砂布多用于打磨金屬件,也可用于木結構。每一道工序所使用的砂紙都是有工藝要求的。為了得到光潔平整的加工面,可將砂紙包在平整的木塊(或其他平面)上,并順著紋路進行砂磨,用力要均勻,先重后輕,并選擇合適的砂紙進行打磨,通常先用粗砂紙,后用細砂紙。當砂紙受潮變軟時,可在火上烤一下再用。
木砂紙
(6)銼削要領
①銼刀的握持姿勢
正確握持銼刀有助于提高銼削質量,木銼刀的握法:右手心抵著銼刀木柄的端頭,大拇指放在銼刀木柄的上面,其余四指彎在木柄的下面,配合大拇指捏住銼刀木柄,左手則根據銼刀的大小和用力的輕重,可有多種姿勢。
銼削
②銼削步驟
a.先將待銼削的構件固定在工作臺上;
b.銼削時,以右手握住手柄,左手扣壓銼刀端,左腳向前一小步,右腳在后,成70度到80度;
c.開始銼削時,銼刀前端置于工件上,左手向下壓,右手向前推,此時銼刀向前運動。當銼刀運動到左手出工件時,左手的向下壓力要減小,而右手不但要有向前的推力,同時要有向下的壓力。隨著銼刀向前運動,左手的壓力最后減為零,而右手向下的壓力則不斷加大;
d.回銼時不必施加壓力,輕松自然回銼即可。
③注意事項
a.木銼刀使用后,可以使用鋼絲刷清除銼刀間的木屑,以保持銼削的效果。
b.木銼刀不能用來銼金屬材料,不能用作撬棒或敲擊工作。
c.放置木銼刀時,不要使其露出工作臺面,以防銼刀跌落傷腳。
d.不能把銼刀與銼刀疊放或銼刀與量具疊放。
e.木構件銼后用砂紙打磨,以得到光潔的表面。
知識點五　金工工藝
金屬材料的加工工藝主要包括劃線、鋸割、銼削、鉆孔、連接、表面處理等。
1.臺虎鉗
臺虎鉗是用來夾持工件的通用夾具,
為鉗工車間必備工具。一般由活動
鉗口、固定鉗口、螺母、鉗體、底
座、絲杠等組成(如圖所示)。
2.劃線工具及操作要領
劃線:用工具劃出加工部件的輪廓線、基準點、基準線。
步驟:劃基準線→劃尺寸線→劃輪廓線→沖眼。
(1)鋼板尺:用于劃直線的導向工具。
(2)角尺:(90°角尺)在劃線時用于劃出平行線或垂直線的導向工具,也可用來找正工件表面在劃線平板上的垂直位置,如圖所示。
(3)劃針:在工件上劃線條,由碳素工具鋼制成,尖端磨成15°~20°的尖角,并經熱處理淬火后使用。
使用注意事項:劃線時,劃針向劃線方向傾斜45°~75°,上部向外側傾斜15°~20°。
(4)劃規:用來劃圓弧、等分線段、等分角度和量取尺寸等,如圖所示。
(5)樣沖:用于在鉆孔中心處沖出沖眼(沖點),作加強界限標志和作圓弧或鉆孔時的定位中心。
3.樣沖的操作方法
錘子使用注意事項:
①使用前要檢查錘頭與錘柄連接是否牢固。
②使用時,手要握住錘柄后端,握柄時手的用力要適當。
③錘擊時要靠手腕的運動,眼注視工件,錘頭工作面和工件錘擊面應平行,這樣才能保證錘面平整地打在工件上。
④要注意使用時周圍是否有人站立,避免出現傷害。
4.金屬材料的幾種加工方法
(1)鋸割
①鋸割工具:鋼鋸。
②鋸割操作要領:站位和握鋸姿勢要正確;推鋸加壓,回拉不加壓;鋸程要長,不小于鋸條長度的2/3為宜;推拉要有節奏,以20~40次/分鐘為宜;不能用手抹和嘴吹鐵屑。
起鋸方法:左手大拇指貼住鋸條(注意不要手指壓在鋸條背上,會受傷),起鋸角要小;行程短,壓力小,鋸入2~3 mm后才能逐漸正常鋸割。鋸割快結束時,減小推鋸時的壓力,不能讓工件掉落到地上,要用另一只手扶住,如果是較小工件的話,會燙手,注意安全。
(2)銼削
①銼削工具:銼刀
②銼刀的使用注意事項:不能用銼刀敲擊工件和其他工具,銼刀不能疊放;在銼削前先要將工件夾在臺虎鉗中間,銼削面要求水平,距離臺虎鉗面2~3 cm;銼削方向一般情況下要與臺虎鉗口垂直;不能用嘴吹和手抹切屑,要用專門的刷子清除切屑。
③操作要領:銼削時要注意身體和手臂動作的協調;在直銼過程中,左手的施壓要由大變小,右手的施壓要由小變大,使銼刀平衡而不上下擺動。
(3)鉆孔
①鉆孔工具
②鉆孔的操作步驟:沖眼定位→裝夾鉆頭→裝夾工件→鉆孔。
③鉆床安全操作警示:二要(操作時要集中注意力;要戴防護眼鏡);二不(不準戴手套操作和用嘴吹;不能用手直接扶持工件,以免造成傷害事故)。
(4)連接
通過可拆卸連接和不可拆卸連接的方法可以實現金屬件之間的連接。
①螺紋連接
②焊接
③鉚接
熱熔鉚接過程:
連接方法 與連接件 圖示 應用說明
鉚接 金屬框架的連接;
不易焊接的鋁板間的連接
黏結 金屬材料和其他材料的連接;
有間隙存在的金屬件之間的連接;
修補金屬件的破損
焊 接 錫焊 焊接電路板上電子元器件;
連接銅(鐵)材料的小型件
電焊 連接承受強度大的金屬件
氣焊 連接承受力大的金屬件;
自行車車架的連接
螺栓 和螺 母 金屬件之間可拆卸的連接;
機構的連接
緊定螺釘 固定輪子或軸;
室內裝潢的零件的連接
元寶螺帽 零件的擰緊;
經常需要拆裝的零件的連接
平墊圈 配合螺母和螺栓的使用,可使連接處受力均勻分布,防止被連接件受到損壞
彈簧墊圈 易受振動影響場合的連接
(5)螺紋加工
工具 名稱 圖示 用途 操作要領
絲錐 攻絲(攻內螺紋)工具,攻絲前要鉆孔,與扳手配合使用
絲錐 扳手 攻絲(攻內螺紋)工具 1.步驟:(1)底孔倒角;(2)選擇絲錐;(3)裝夾工件;(4)攻內螺紋。
2.注意事項:(1)起攻時,可用一只手的掌心按住扳手中部沿絲錐軸線下壓,另一只手配合做順向旋進;(2)兩手握住鉸杠兩端,均勻施加壓力,并將絲錐順時針方向旋進,確保絲錐中心與孔中心線重合,不使其歪斜,并經常倒轉1/4~1/2圈,避免鐵屑阻塞而卡住絲錐
板牙 套絲(套外螺紋工具)
板牙扳手 套絲(套外螺紋工具) 1.步驟:(1)倒角;(2)選擇板牙;(3)裝夾工件;(4)套外螺紋。
2.注意事項:(1)兩手握住扳手兩端,均勻施加壓力,并將板牙順時針方向旋進一段后,再按逆時針旋出1/4~1/2圈,避免鐵屑阻塞而卡住板牙。(2)確保板牙中心與工件中心線重合,使其不歪斜
(6)表面處理
金屬表面處理方法有:表面刷光、噴涂油漆、鍍層等。
表面刷光:準備(清除毛刺和鐵屑)→粗處理(用細銼銼平金屬表面)→細處理(用精細級金剛砂紙打磨)。
噴涂油漆:先檢驗油漆對金屬表面的適用性,然后涂防銹漆,再油漆噴涂。
鍍層:可以在金屬表面涂上一層塑料,也可以采用電鍍的方法。
知識點六　制作臺燈模型或原型
不同的材料、不同的加工要求有著不同的加工工藝,比如金屬手工割斷——鋸割;金屬加工螺紋——攻絲和套絲;木材加工方孔——鑿榫眼;木板整體表面平整——刨削等。
(1)依據設計方案選擇合適的材料;
(2)根據學校實踐室的實際配備條件,準備適當的工具和加工設備;
(3)按設計圖樣畫線;
(4)對材料進行鋸割、切削等加工;
(5)裝配連接;
(6)表面處理;
(7)對產品的外觀造型和色彩進行評價;對產品的結構、功能進行檢測和試驗,檢驗是否符合設計要求;
(8)對設計方案進行修改,做成展示模型。
問題詳解
典例1 各種加工工具和設備的認識
典例2 圖示形式考各種重要工藝操作的要領
典例3 簡單構件的設計和制作
典例4 文字描述形式考各種工藝操作方法
典例5 各種連接件和緊固件等的選用
典例6 流程、三視圖補線、工具、連接件等綜合題
典 例 1
(2022年浙江7月學考)小明在通用技術實踐課上制作模型時,需要用到由構件1、構件2和構件3組成的榫卯結構,如圖a所示。小明準備用大小合適的木料制作該榫卯結構,下列工具用不到的是(　　)
C
解析 該榫卯結構沒有螺紋孔,并且木材也不可能做出螺紋孔,所以不需要絲錐。
變式訓練
(2021年浙江1月學考)用大小合適的鋼板制作如圖所示的零件時,下列工具選擇不合理的是(　　)
A
解析 A選項是板鋸,用以加工木材,而題目問的是“鋼板”——金屬,所以選項A錯誤。B選項是樣沖,在金屬加工“劃線”這一步驟中和錘子搭配使用,防止鉆孔時鉆頭滑移;C選項是平口鉗,鉆孔時用以固定工件,鉆孔也可用手鉗固定;D選項是銼刀,銼削時用。
典 例 2
(2023年浙江1月選考)下列是通用技術實踐課上同學們進行的加工操作,其中不符合操作要領的是(　　)
D
解析 A選項為木材的刨削操作,圖中雙手握持平刨進行刨削操作,符合操作要領;B選項為板鋸鋸割木板的操作,由于畫線時要根據需要留有一定的加工余量,所以可以正對著畫線位置進行鋸割。在使用板鋸進行鋸割時,左手固定木板,右手握持板鋸進行鋸割,圖中的操作符合操作要領;C選項為金屬的直銼法銼削操作,臺虎鉗夾持工件,該操作符合操作要領;D選項為套絲操作,圖中手的位置有誤(起套時,一只手掌心按住扳手中部沿工件軸線下壓,另一只手配合順向旋進;正常套絲時兩手應握住扳手兩端進行操作),不符合操作要領,選D。
變式訓練
如圖,待銼削工件夾持正確的是(　　)
解析 要將工件夾在臺虎鉗中間,銼削面水平,距離臺虎鉗面2~3 cm。
B
典 例 3
(2022年浙江1月學考)小明在通用技術實踐室用大小合適
的鋼板制作如圖所示的零件,下列操作合理的是(　　)
A.用劃針在鋼板上劃出零件的幾何形狀,并用劃針沖眼
B.戴好手套直接握持鋼板,在臺鉆上鉆孔
C.將鉆孔后的鋼板在臺虎鉗上夾緊,用鋼鋸鋸出U形槽缺口
D.用手鉗夾持鋸割后的鋼板,并用銼刀銼削鋼板U形槽缺口
解析 沖眼用的是樣沖,劃針用來劃線,A錯誤;鉆孔不準戴手套,B錯誤;銼削鋼板用臺虎鉗夾持,D錯誤。選C。
C
變式訓練
(2023浙江浙南聯盟高三聯考)魯班鎖如圖a所示,構
件1、構件2和構件3的結構如圖b所示。用20 mm
×20 mm、長短合適的實木條加工構件3時,下列說
法不正確的是(　　)
圖b
A
圖a
A.畫直線時,使用墨斗畫線
B.加工流程可以為畫線→鑿銼→表面處理
C.用木工銼銼削加工時,可以戴上手套操作
D.鑿削時,應緊握鑿柄,不要讓鑿子左右擺動
解析 魯班鎖長度不長,畫線時應用木工鉛筆而不能用墨斗。
典 例 4
(2023年浙江6月選考)下列通用技術實踐操作過程不合理的是(　　)
A.鑿眼前先將木料固定,敲擊鑿子時,一手緊握鑿柄,不讓鑿子擺動
B.在電路板上手工錫焊元器件時,按以下步驟進行:加焊錫→加熱焊盤和焊件→移走焊錫→移走烙鐵
C.在金屬小工件上鉆孔時,用專用工具夾持,不能直接用手扶持
D.削金屬工件時,用刷子清除切屑,不能用嘴吹切屑或直接用手清除切屑
解析 應先加熱焊盤和焊件再加焊錫。
B
變式訓練
1.(2023浙江臨新兩地聯考)下列操作示意圖及其描述不正確的是(　　)
A.鋸割鋼管時,每鋸透一面管壁,需朝前轉動一定角度
B.使用推銼法銼削窄長平面
C.測量兩相鄰表面是否垂直
D.鋸割金屬薄板時,可在兩側夾持木板一起鋸割
C
解析 C選項是以側面為基準面,檢查上表面的平整度。
2.對工件表面進行銼削時,如圖所示,下列操作方法正確的是(　　)
A.裝夾工件時,需銼削的表面應與臺虎鉗鉗口齊平
B.銼削時須用力將銼刀緊貼工件表面作往復運動
C.銼削時左手施壓由大變小,右手施壓由小變大,使銼刀平穩而不上下擺動
D.銼削時應及時用嘴吹掉銼刀和工件上的切屑
解析 裝夾工件時,需銼削的表面應略高于臺虎鉗鉗口;銼削時推銼加壓,回拉不加壓;不能用嘴吹掉切屑,應用刷子清除切屑。
C
典 例 5
一款落地風扇如圖所示,其裝配需要以下環節:A.把橡膠腳墊套到前、后支架上;B.安裝橫桿;C.安裝連接塊;D.安裝限位塊;E.把轉頁扇安裝到支架上;F.把固定塊安裝到轉頁扇上。請分析落地風扇的結構,回答以下問題:
(1)合理的裝配流程為F→A→______→ ______ → ______ → ______(請在“______”處填入裝配環節的序號)。
C
B
E
D
解析 連接塊、橫桿與轉頁扇均是從上向下套入支架,因此需要依次安裝連接塊、橫桿和轉頁扇,限位塊需要固定在支架頂端,因此最后安裝。
(2)為方便調整轉頁扇在支架上的高度并固定,以下適合用于固定塊和支架之間的連接件是________(在下列選項中選擇合適的選項,將序號填入“______”處)。
B
解析 日常使用中需要經常調節,不便使用工具,因此需要選B自調整螺絲。
(3)分析橡膠腳墊的作用,其中不正確的是_____(在“A.提高穩定性;B.減小振動;C.防止打滑;D.增加強度”中選擇合適的選項,將序號填入“____”處)。
D
解析 橡膠腳墊在支架外側,對支架強度沒有影響。
變式訓練
一款壁掛式電扇如圖所示,小青準備把它安裝在車庫的磚墻上。以下連接件,最宜選用的是(　　)
解析 安裝在車庫的磚墻上應該采用膨脹螺栓。
A
典 例 6
通用技術實踐課上,小明為了在工件的圓柱面上鉆孔,準備設計制作一個簡易鉆模。鉆孔時,工件插入鉆模的大孔中,鉆頭沿著鉆模上的小孔在圓柱面上鉆孔。請完成以下任務:
(1)在鉆模的三視圖中,補全俯視圖所缺少的圖線。
答案
解析 注意不要忘了畫點劃線。
(2)如果用38 mm×38 mm×33 mm的表面不夠平整的鋼塊制作該鉆模,合理的加工流程為A→_____→A→ _____(在“A.劃線;B.鉆孔;C.銼削;D.鋸割”中選擇合適的選項,將序號填入“_____”處)。
B
C
解析 因為用表面不夠平整的鋼塊制作該鉆模,所以先要銼削成平整的平面,然后再劃線鉆孔。
(3)在通用技術實踐室中制作該鉆模,下列加工工藝中,工具選擇不合理的是_____ (在“A.沖眼:樣沖和鐵錘;B.劃線:劃針和鋼角尺;C.鉆孔:麻花鉆和臺虎鉗”中選擇合適的選項,將序號填入“_____”處)。
C
解析 應該使用麻花鉆和平口鉗。
變式訓練
(2022年浙江1月學考)小明在通用技術實踐課上用大小合適的鋼塊加工如圖所示的零件。請分析該零件的加工工藝,回答以下問題:
(1)在該零件的三視圖中,補全所缺的2條圖線(超過2條圖線扣分)。
答案
解析 左、俯視圖中各缺少一條實線。
(2)合理的加工流程為______→沖眼→ ______ →鋸割→ ______(分別將“鉆孔”“劃線”“銼削”填入相應的“______”處)。
劃線
鉆孔
銼削
解析 先劃線,因為零件中含有凹槽,所以要沖眼、鉆孔,因為凹槽是開口的,所以鉆孔后再鋸割,最后銼削。
(3)小明在加工該零件時,工具搭配不合理的是______ (選擇合適的選項,將序號填入“______”處)。
B
解析 鋼鋸應該配臺虎鉗,平口鉗是鉆孔時的夾持工具。

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