金工实习创新报告

金工实习创新报告

一.作品的寓意及目的：

龙塔是哈尔滨的地标型建筑之一，本作品龙塔就是模仿龙塔的外形以及转动的旋转餐厅制作而成的。因为龙塔外形主要为钢筋结构，主体部分又全部为回转体构型，很符合金工实习所学的内容，所以通过龙塔的制作，可以将金工实习的大部分工种进行实践，是对课堂上所学内容的一次的检验和对自己动手能力的一次提升。

二.总体规划：

金工实习作品龙塔是仿照龙塔的外形设计与制作的，该作品共由六个主要部分组成，分别为底座、主轴、转盘、圆球、塔尖和支撑架。

据网上资料显示：

龙塔总占地面积为15991平方米，其中底座12951平方米，塔楼3040平方米。

龙塔底座为球冠形，塔身为正八面型，塔体为抛物线形，中间是圆柱形井道，由七

条银白色的铝合金板和九条深蓝色镀膜玻璃围护。塔楼设在181米至206米处，由飞碟状的下塔楼和圆形的上塔楼组成。天线设在220.5米至336米。

根据以上数据，我们对龙塔的外部尺寸进行了设计：

设计龙塔的底座直径为256mm，可用八片钢板弯折制出。外部支架采用用八根3-4mm的钢筋弯曲而成，钢筋长度390mm左右。中间主轴用正八棱柱近似代替，高度为312mm，中间圆盘的直径为120mm，高20mm；圆球直径为57mm，计划用正十二

面体近似制成。上部的塔尖设计制成四层，每层高度为60mm，用1-2mm的铁丝焊接

制成。

其总体设计图如下：

图1.总体实物图图2.总体平面图图3.总体立体图三.具体设计及操作过程：

（一）底座：

1.设计计划：

龙塔的底座为一上半球冠，其高度为52mm，球冠半径为180mm，底面半径为128mm。计划采用八块相同的、近似三角形形状的钢板通过弯折、焊接、锉削等工序制成，其总体构型如下：

图4.底座平面图图5.底座立体图

其中每一片钢板形状如下：

图6.底座钢板平面主视图图7.底座钢板平面左视图图8.底座钢板立体图

2.制作过程：

首先通过线切割得到如图6所示的类三角形钢板，之后用钳工方法将钢板沿划线处弯折，得到八片如图7所示的片状钢板。再通过焊接，将这八片钢板连接成如上述图5所示的近似球冠底座，最后用锉刀将焊点锉平即可完成底座部分的制作。

3.遇到困难及解决办法：

由于制作球冠的钢板形状不规则，在设计上出现了较大误差，导致球冠最下方的连接处出现缺口，球冠不能完全闭合。鉴于此种情况，我们在喷漆之前用胶带粘住缺口，这样在喷漆之后即可掩盖住原缺口。

（二）主轴：

1.设计计划：

龙塔的主轴为一根长为312mm，直径为30mm的圆柱，在制作过程中可以改用四片长方形钢条通过弯折、焊接、锉削等工序制成正八棱柱近似代替。其总体构型如下：

图9.主轴平面图图10.圆柱主轴立体图图11.棱柱主轴立体图

其中每一片铁条形状如下，其宽度为12.5mm，高度为312mm：

图12.主轴铁条平面图图13.主轴铁条立体图图14.主轴铁条立体弯折图

2.制作过程：

首先通过线切割获得铁条，然后用钳工方法将铁条沿划线处弯折，得到四片如图14所示的片状弯曲铁条。再通过焊接，将这四片铁条连接成如图11所示的正八棱柱主轴，最后再用锉刀将焊点锉平。

3.遇到困难及解决办法：

由于铁条较细长，不易弯折，所以焊接后焊缝较大。我们在焊接之后立刻用锤子进行锤击，使焊缝有所减小，但依然有些不够完美。

（三）转盘：

1.设计计划：

龙塔的转盘为一半径为60mm，高度为20mm的圆柱体，可以通过内置滚珠经行转动。其总体实际图如下：

图15.主轴平面主视图

图16.主轴平面俯视图

图17.主轴立体轴侧图图18.主轴立体主视图

其制作原料如下：

图

19.

转

盘上下底面图图20.转盘转动支撑面图图21.转盘转动轨道平面图

如图19所示的中空圆铁片两片作为转盘的上下底面，另作一片长度为377mm，高度为20mm的长方形铁片作为转盘的侧面。在转盘中内置一片如图20所示的圆铁片和一片如图21所示的圆铁片，三片铁片重叠放置并焊接在主轴上，在图21中间的缝隙处放置直径约为2.3mm的滚珠若干，使其嵌入缝中并与转盘上底面相接触，从而达到转动的目的。

2.制作过程：

首先通过线切割获得原材料，然后将获得的原料用锉刀进行处理，修理好每一个工件的焊接处。将长方形铁片弯成圆形，并与圆盘的上表面焊接在一起。接着将如图20所示的圆盘与如图21所示的两个圆盘通过点焊的方式重叠焊在一起，其中图20所示圆盘在在下面，以起到支撑滚珠的作用，再将其整体焊接在主轴上。然后将小钢珠轨道内放置小钢珠，使其与转盘上表面相接处，以起到转动的作用。最后，将圆盘下表面焊好，圆盘即可闭合的套在主轴之上，并且可以自由转动。

3.遇到困难及解决办法：

在转盘的制作过程中，如何使其转动是一个困扰已久的难题，最后我们采用内置滚珠的方式使其转动。然而如何将滚珠封闭且不掉出依旧是个问题。最后，我们通过将转盘整体倒置安放滚珠，待完成后再将其转正的方式将其完成。

（四）圆球：

1.设计计划：

龙塔中部圆球设计半径为35mm，但由于尺寸过小不好操作，故实际制作时将其尺寸放大一倍，即实际半径为70mm，并用正十二面体近似代替圆球。其总体设计图如下：

图22.理想圆球模型图23.正十二面体模型图24.正十二面体立体图其制作过程运用了展开图的思想，将正十二面体的展开图画出，如图25所示：

图25.正十二面体展开图

2.制作过程：

首先，依旧是通过线切割的手段获得如图25所示的正十二面体展开图，然后用钳工的手段将该展开图沿划线处弯折，得到如图24所示的正十二面体。再通过焊接，将其连接，最后再用锉刀将焊点锉平即可得到如图23所示的正十二面体模型。

3.遇到困难及解决办法：

首先，在对已切出的展开图进行弯折时遇到了困难：展开图过大，无法用钳工的钳子将其夹住。为了解决这个问题我们将该铁皮从中间锯开，分成两半进行弯折，然后再将两半焊接在一起。

其次，通过手工弯折的铁皮会产生一定的弧度，无法使两半铁皮完全闭合。通过咨询老师我们得知，可以通过用锤子敲击折痕处的方法来使其弧度减小。

最后，由于事先将球的尺寸放大一倍，所以导致做出的球体积过大，与整体建筑不相协调，但由于球已经制成无法修改，且尺寸过小不好弯折，所以此处未作改动。

（五）塔尖：

1.设计计划：

龙塔的塔尖计划设计成四层，其中第一、二层用铁丝焊

接制成，其上下底面为正五边形；其第三层为实心圆柱，直

径为10mm，用车工制得，在其上表面钻孔以便连接上层；

最顶层为塔顶尖，用一根铁丝将其一端锉尖，并插入第三层

塔尖上表面的钻孔中。其具

体尺寸设计如下：

图26.塔尖设计方案平面图图27塔尖设计方案立体图图

28塔尖实际效果平面图

2.制作过程：首先，算出所有所需铁丝的长度，并锯出符合相应要

求的铁丝；然后通过点焊进行焊接。其中第二层上表面焊上一片

正五边形铁板，第三层通过电弧焊连接在第二层上，顶尖插入第

三层孔中，并用胶水固定。

3.遇到困难及解决办法：在焊接的实际过程中，焊接的结果并不完

全符合设计的要求，并且所做的塔尖不适合进行每一面的图案镶

嵌，所以改为五边形的塔尖，去掉每一面的图案，塔尖的第三层和第四层由于尺寸太小，实际中不适合应铁丝做出，所以改用车出同样长度的棒料和磨细的焊条分别代替塔尖的第三层和第四层。

（六）支撑架：

1.设计计划：

龙塔的支撑架为八根抛物线形状的钢架，在本实习作品

中，我们采用八根粗焊条来代替这八根钢架，如图29所示。

2.制作过程：

首先先用粗焊条并去掉外部的焊料，再用砂纸处理焊条，

得到表面光滑的焊条。然后再根据所设计的长度，用锯子锯出

相应的长度，并通过手动方式将其进行弯曲，得到八条形状近

似相同的支撑架。

3.遇到困难及解决办法：

在弯曲的过程中，如何控制弯曲度相同是一个难点。在这

里，我们采用以一拳距离为弯曲点、将焊条并列加以反复比对

调整的方法来完成。

图29.单根钢架平面图四．制作过程的心得与体会：

金工实习是一门实践基础课，是工程类各专业学生学习工程材料及机械制造基础等课程必不可少的先修课，是非机类有关专业教学计划中重要的实践教学环节。它对于培养我们的动手能力有很大的意义。而且可以使我们了解传统的机械制造工艺和现代机械制造技术。

作为一名材料科学与工程专业的学生，学好理论知识固然重要，但动手能力的提高也是不可或缺的。现在的很多大学生，特别是来自城市的同学，平时自己动手的机会少、动手实践的能力差，很难适应社会对全面人才的需求。而金工实习课程为我们这些理工科的学生带来了实际操作的机会，让我们走出课堂，在各种各样的工件和机器的车间里，自己动手、亲身体验实践带给我们的乐趣，这对我们的帮助是巨大的。

在实习期间，我们先后参加了车工，焊接，数字线切割，钳工，拆装，铣工等18个工种的学习实践，从中我们学到了很多宝贵的东西，我们学会了用我们自己的双手、用我们自己的汗水去改变这个世界、去创造属于我们自己的财富，这使我们受益匪浅。

时间过的真快，转眼间18周的金工实习已经接近尾声，在过去的日子里，我们有过艰辛、有过畏惧，曾经茫然失措，也曾经血染衣襟，但当我们看见自己的作品昂然屹立的时候，我们收获的是成功和喜悦；和老师、同学们聚集在车间里埋头苦干的那种亲切、那种体验，将成为我们人生永恒的记忆。