资源简介

任务三 探究金工工艺
　　
教学内容：
1．本课是第六章《模型或原型制作》第三节《工艺的类别与选择》中任务三里面的内容，任务一学习了工艺的概念及类别，并对工艺重要性及精益求精的中国工匠精神有所强调，最后抛出制造领域中涉及到的各类加工工艺；生活中最常见的两种加工工艺就是木工和金工，任务二对木工工艺进行了详细的探究，其常见工艺流程和涉及到的相应工量具的使用等已经做了详细的介绍，而本课探究金工工艺是以任务一为基础，任务二为延伸，介绍了金工工艺常见的加工工序及相应工序常用工具设备的选择和使用方法等；这些内容为学生提供了大量实践操作的机会，学生可以在学习过程中切实提高自己的实践操作能力。
2.立足实践是本课程的一个特色。结合本章中大量动手操作的具体内容，学生亲历技能学习的实践过程，从中可以体验和领悟到技术操作的要领和方法。根据操作内容，本着减少文字叙述的思路，文中配置了大量的图示，直观形象，可以有效地帮助学生阅读和理解。
学科核心素养要求：
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榫卯节点加固方法
图
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)1.情景导入：高一、3班王杨一天在移动自己教室座位时发现自己的椅子椅腿横杆榫卯节点松脱，其它节点也有松动。
2.任务引领：通过一番观察并请教相关老师及维修师傅，王杨决定用不锈钢边角料制作不锈钢金属角铁加固榫卯节点（如图1），以提高椅子的稳定性及强度。
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图
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)3.问题嵌入：①结合木工工艺的操作经验，试分析用不锈钢边角料制作不锈钢角铁（如图2）需要经历的步骤有哪些？如何确定各步骤的先后顺序呢？②各步骤如何选用恰当的工具进行正确的加工操作呢？
4.活动贯穿：本课的目标活动是完成角铁的加工制作；其中每个步骤的完成过程就是一个小活动，当若干个小活动按照合理的顺序完成后即可完成目标活动。
教学目标：
1. 了解金工常用的工具和设备；
2. 学会金属材料的划线、锯割、锉削和钻孔等加工方法，并能正确、安全地操作；
3. 学会根据设计方案和已有条件确定合理加工工艺；
教学重点、难点：
1、教学重点：学会金工工艺中常见的加工方法，并能正确、安全地操作；
2、教学难点：能根据设计方案和已有条件确定合理的金工加工工艺。
教学准备：
（根据实作室12个组来准备）
每组一块厚度为2mm左右不锈钢边角料（要求表面平整并带两直角边，两直角边长稍大于工件长宽、面积稍大于工件面积），加工图纸和导学单各一份；
每组两块废旧铜片，保护工件表面不被台虎钳夹伤；
每组配装台虎钳至少一个、一把手弓锯、细齿平锉、手电钻（已安装相应直径的钻头）、钢直尺、划针、划规、样冲、榔头、钢丝钳。
教学过程：
展示一把椅腿榫卯接头松脱的学生椅子（情景描述、展示榫卯节点加固示意图）
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弯折线
图
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加工图
)[教师]（1分钟） 假如你是王杨，该怎样按图纸加工这款不锈钢角铁呢？（提示：先分析确定有哪些步骤，再安排合理的加工顺序）
[学生] （1分钟） 抽学生回答
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图
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边角料上的划线
加工余量线
)[教师纠正总结]（2分钟） 从加工图（如图3）看该角铁最后由矩形块沿中线弯折而成；所以在边角料合适位置需先划好加工图所有线条并在相应轮廓线外划出加工余量线（如图4），然后把矩形框沿加工余量线锯下来后钻孔（防止钻头滑移钻偏需先打样冲眼）、锉削。根据分析可知涉及到的步骤和顺序是：划线、锯割、冲眼、钻孔、锉削、弯折。那么每个步骤该选用什么工具该怎么操作呢？
划线[教师演示]（4分钟）用划针或划规在金属材料等表面上刻划出痕迹的过程称为划线。
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图
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)（1）划针操作要领：①钢直尺或角尺作为导向工具②划线时针尖保持锐利并紧贴导向工具移动③划针上端向外倾斜15°～20°，向划线方向倾斜45°～75°，一条线尽量一次划成(如图5）
（2）划规操作要领：①划规脚尖保持尖锐②划圆弧时保持圆心不发生滑移
（3）划线步骤：（提示：如图4所示将边角料两直角边作为矩形框相邻两条直角边可减少工作量）①划基准线：量好尺寸用划针钢直尺划出基准线位置，图4中两条垂直点划线即为基准线；以基准线交点为参照用划规确定四个圆心并划出交叉线；②划轮廓线：以基准线交点为参照用划规在基准线上确定矩形框长和宽尺寸，再用划针和钢直尺划出矩形框另外两直角边，最后用划规划出四个直角的圆角线。③划加工余量线：（切割材料时由于有尺寸损失，所以不能直接切割轮廓线，需沿加工余量线切割）如图4所示，在矩形框对应轮廓线外用划针钢直尺划出加工余量线，加工余量线到轮廓线之间的距离即为加工余量，余量留多少要根据选择的切割工具来确定，本例留3mm左右比较合适。
讨论确定（1分钟）：如何用钢直尺、划针、划规在不锈钢边角料上完成划线。
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图
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锯条安装
)锯割[教师演示]（5分钟） 用锯割的方式把原材料或半成品上的多余材料切割下来的方法，此时需沿加工余量线锯割，这里选择手锯作为切割工具，锯割时工件需在台虎钳上固定，为了避免工件表面被夹伤或在锯割薄板材料时，还需要用铜片将工件包裹后再固定。
1.锯条安装：如图6所示锯齿应朝向锯弓（朝前）
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图
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手锯正确握法
)
2.操作要领：（1）站位和握锯姿势要正确（如图7），正常锯割时左手把住锯弓，右手握住手柄，左脚前右脚后成微微弓箭步。
（2）推锯加压，回拉布加压
（3）起锯时行程短，正常锯割行程要长且不小于锯条长度的2/3。
（4）推拉要有节奏，当要锯断材料时压力要逐渐变小，行程逐渐变短
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图
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起锯方法
)3.起锯的方法：
（1）采用单手远起锯，且锯条和工件的倾斜角约15°左右（如图8a所示）；
（2）为了更好的起锯，常用左手拇指挡住锯条，使它能正确的锯在所需位置上；
（3）起锯时锯条移动行程要短用力要轻；
（4）当锯条陷入工件2～3mm时才能逐渐正常锯割；
[学生]讨论拓展（5分钟）：
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a
b
图
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)
（1）讨论如何装夹划好线的边角料并准确的锯下矩形框；
（2）当锯缝的深度达到锯弓的高度时，为了防止锯弓与工件相碰（如图9a所示），应怎么处理呢？
（3）管状材料怎样才能锯割下来并保持断面平整呢（如图9b）？
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垂直
冲眼
斜着对准
图
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打冲眼
)三、冲眼[教师演示]（2分钟） 冲眼是为防止钻头滑移而导致钻孔钻偏而采取的在圆心处用样冲打下的定位小孔。
冲眼方法：左手持样冲斜着尖部对准圆心，然后竖立与材料垂直右手持铁锤向下敲击样冲顶部（如图10），操作时注意力集中切勿伤手。
讨论（1分钟）：请利用所学知识讨论怎样完成该工件的冲眼工序。
四、钻孔[教师演示]（5分钟）
用麻花钻在实体材料（金属、木头等）表面打孔的方法；常用的设备有手电钻、台钻等，常用的钻头为麻花钻；要根据被钻材料情况选择钻孔方式，有一定厚度金属材料一般选择台钻（如图11）、立钻（如图12）等，但薄板金属还可以选择手电钻钻孔。
台钻钻孔步骤如图13所示
样冲定位 其方法之前已讲过这里不作累述；
装夹钻头 选择与孔径对应的钻头安装到自动定心三爪夹头里，注意此时只能夹持钻头的光杆部分，调整好钻头露出部分的长短后用专用钥匙锁紧夹头。
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图
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台钻钻孔步骤
) (
图
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手电钻
) (
图
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立式钻床
)
装夹工件 在台钻平台夹具上安装固定工件时，工件一定要夹平，被钻表面与钻头处于垂直位置，最后调整平台位置，使工件圆心处的冲眼与钻头尖部对准。
钻孔 先调整好转轴的转向为正转，向下（顺时针）搬动手柄并向下施加一定的压力即可完成钻孔。
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图
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钻床安全操作规程
) 手电钻钻薄板金属材料与台钻类似，但若是小工件可以直接用钢丝钳夹住即可进行钻孔，但钻头与被钻表面垂直，并用木板作为垫板，避免孔钻穿时钻伤桌面。
钻孔的安全操作规程
（如图14）
二要：①要集中注意力；②要戴防护眼镜，以防钻削飞出伤眼。
二不：①不带手套操作，防止钻头卷住手套伤手；②不能用手直接扶持小工件、薄工件，以
免造成伤害事故。
讨论：如何利用手电钻对工件进行钻孔加工。
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图
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)五、锉削 [教师演示] （8分钟）
用锉刀在金属等材料表面上进行锉削打磨并去掉多余材料使其表面光滑平整的加工过程；锉削时工件需正确固定在台虎钳上（台虎钳结构如图15），若被夹持表面有光洁度要求时需用铜皮等包裹保护表面，而被锉表面在固定好后其所在外轮廓线与钳口平行且高出钳口（露出距离适当不能过高或过低，根据情况适时调整）。
1.操作要领：
①锉削时右手握手柄，左手握住或扶住锉刀前端；推锉时左手施压由大变小，右手施压由小变大使锉刀平稳而不上下摆动。
②锉削时不用嘴吹切屑，以防切屑飞入眼中，也不用手去清除切屑以防扎伤手指，应使用刷子清除切屑。
(
图
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锉削方法
)2.锉削方法（如图16）：
①直锉法：锉削时保持一定方向不变，被加工面上锉痕始终朝着一个方向，不易留下粗糙线痕。
②交锉法：锉削时运动方向是交叉的，被锉面存在高低不平点时可用此方法。
③推锉法：按此前所述握持端平锉刀前后来回移动锉削，过程中施加一定压力，适合被锉面整且余量少时使用。
④滚锉法：适合锉削各类凸圆弧，左右手按照要求施力同时，并作圆弧摆动；如图d。
(
图
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锉刀的类型
)3.锉刀类型：
按锉刀锉齿粗细分
粗齿锉刀：粗锉平面大，厚度余量较多时使用，但被锉面粗糙；
细齿锉刀：粗锉后需要进一步打磨细锉平面达到一定光洁度，适合厚度余量少的情况。
按锉刀横断面形状分（如图17）
平面锉（断面矩形）：适合锉削各类平面、凸圆弧、倒角等；
②三角锉（断面三角形）：适合锉削主要为小于60度角度部分的材料或三角形造型等；
③方锉（断面为正方形）：适合锉削直角处材料及相应造型；
④圆锉（断面为圆形）：适合锉削凹圆弧及凹圆弧造型等；
⑤半圆锉（断面为半圆）：适合锉削凹圆弧和凹圆弧造型及平面；
讨论：怎样将工件正确夹持在台虎钳上？如何选择合适的锉刀并采用何种锉削方法对该工件进行锉削？
六、弯折[教师]（1分钟）
对于精度要求不高的工件弯折时不需要专用的弯折工具，本课中的工件弯折可用台虎钳固定、钢丝钳夹持等工具即可完成，但要注意弯折时勿伤已加工结构并对表面加以保护。
[学生思考](2分钟) 1.如果不锈钢边角料没有两直角边，又该如何划线？其工艺步骤有何变化？
2.如果有攻丝步骤，应该加在哪里合适呢？
作业布置：请小结每个步骤的加工方法并写在导学单上，为下节课的实作做好准备。
教学总结
本课由椅子榫卯节点松脱，为了加固而需要用到角铁的情景导入，引出了加工角铁的工艺：划线、锯割、冲眼、钻孔、锉削；对每个步骤所用到的工具设备的使用方法、对角铁的加工方法做了详细的分析和演示讲解，再让学生思考其过程从而使每个加工步骤在学生的头脑中得以巩固；本节课是理论为主实作为辅的理论演示课，为了避免学生盲目操作有必要对相关的理论知识让学生有一个系统的了解，以减少学生在实作过程中的差错，连续的第二节课就是学生的实作课，让学生利用所学把角铁加工出来，在实践中体会到学习的快乐。
教学反思：1.时间紧，如对知识点不熟，一节课讲完很困难；
2.涉及的知识点多一节课很难让学生掌握，还需要在今后的学习中不断完善。

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