标准化机械制造论文

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一、机械制造基础课程教学中的创新思维

1.极端化思维

研究对象在极端条件下的行为，可以为新的机械制造工艺打开思路。例如基于极限真空度的真空铸造工艺、极限压力的压铸工艺、在极限过冷度条件下的快速冷却工艺、微重力（超重力）铸造工艺、电子封装等，在这些极端条件下的凝固组织非常特别，性能优越，可以满足大量特殊零件的制备。2.比拟化思维。即利用已知自然规律对研究对象进行比拟，用常见的具体的事物将抽象的事物具体化。例如采用氯化铵过饱和溶液超声波振动下的结晶过程模拟半固态超声波振动凝固，将一种在高温下很难观察的凝固行为转变为比较容易实现的实验，再进一步分析两者的差异。

3.逆向思维

逆习惯思维方向而思之，是对司空见惯的似乎已成定论的事物或观点反过来思考的一种思维方式。人们常常习惯于沿某方向思考问题，如果研究者逆其方向而思之，可能有意想不到的收获。例如误差补偿、逆向工程等，特别是逆向工程，它可以提高产品相互通用性，弥补原有技术文件丢失，提高正向开发效率，用于学术研究和竞争对手产品分析等，例如2005年DetailTechnologies公司为福特汽车公司使用野马车型（Mustang）老模具逆向重建新模具可以说是逆向工程解决原有技术文件丢失问题的一次成功应用案例。

4.标准化思维

对于复杂事物的认识需要标准化，建立标准化率定数据可以把不同数学模型放在一个平台上加以比较。零件的标准化、通用化是一直以来所有机械科研工作者孜孜不倦地努力的方向，很多工程师为之奋斗了一生。

5.规模化思维

量变产生质变，许多事物规模化就是创新。例如自由锻做出的零件质量非常高，但是单件成品较昂贵，而采用了模锻工艺以后，同一个模具能制备上万个甚至几十万个零件，虽然模具较昂贵，但是总体来看，每个零件的成本却很低。

6.形态学思维

将事物构成元素按一定规律重组，得到创新思路。例如机械零件加工工艺系统的元素重组过程，将热处理在机加工前进行，从而产生了预硬化工艺，预硬化就是钢材在钢厂出厂前预先进行调质处理，达到模具最终使用硬度要求，模具加工成型后不用再进行热处理，避免模具变形导致报废，尤其制造大型模具时更是不能冒这个风险，所以一般都购买预硬化状态的钢材。

7.跨学科思维

它涉及跨越学科界限，开辟新的研究领域，处理“现实世界”的问题。跨学科的基本立场是，世界及其所有问题既不是也不能根据历史演进的以及人类创造的学科结构来进行限定。它主张动态、灵活性，推翻旧的假设和思想倾向新学科的创新和成长常常发生在学科交叉点上。例如将易于水华的硅藻群落用来生物再生富含水玻璃的水玻璃旧砂，利用硅藻群落来“生物促溶、降解”附着在旧砂上的残留水玻璃粘结剂，反应动力来源于太阳光，反应快慢取决于硅藻的增值率，无需耗能较大的擦洗等工艺即可获得高品位的再生硅砂，其具有低能耗、无二次污染、原位再生、消耗二氧化碳温室气体等优点。

8.可持续性思维

把事物放置在环境生态大系统中分析思考，致力于可持续性发展。例如生态型工业链的建立，将机械制备工程置于生态系统中，实现余热、废气、废水、废渣的综合利用或者循环利用，给后代人留下一片碧水蓝天。

9.动力学思维

动力学思维是一种常用的方法，将其应用于复杂对象的定量动力变化过程就能创造出新的研究成果，比如金属的蠕变现象。对于一般金属，蠕变现象只有在高温条件下才明显表现出来。但是，某些金属，如铅、锡及它们的合金，在常温条件下，也能表现出蠕变现象。

10.平衡态思维

长期存在的状态即平衡，如果外因导致平衡破坏，其动力学过程总是向着消除不平衡外因的方向发展。比如铸件中的气孔缺陷，本来气体是比较稳定的存在液态金属中的，由于冷却气体溶解度下降，打破了溶解平衡，析出的气体来不及溢出而产生了气孔，从而形成了新的平衡相；在热处理条件下，气孔又会处于非平衡态而破坏铸件。

11.客服偏见原则

大家公认的不能做的事情却做出来了，就是创新。比如水玻璃铸造里面有这样一条原则，水玻璃的掺量大于3%型砂的溃散性能就很差，大家都在遵循这个原则。如果能开发出一种水玻璃产品，其掺量大于3%而且具有很好的溃散性能，则既能保证良好的铸型强度，又能实现砂型在浇注完毕后的自行溃散，能大大提高水玻璃砂型铸造工艺的应用范围。

二、结论

作为机械专业的一门非常重要的基础课，机械制造基础是一门能培养学生实践能力综合运用知识能力的重要课程。工科专业教育的核心是培养综合运用各种知识解决工程问题的能力。而传统教育模式侧重于传授课本知识，学习解题、做题的方法，很少有让学生去探索新的、未知的知识的。对于机械专业的同学而言，在高中阶段已经累积了相当多的理论知识，对常见物理、化学现象有一定的认知，若是能够在大学课堂中学会一些创新手段，不但能对所学知识有进一步的理解，还能提高思考能力和创造力，对学习和以后的工作都有很大作用；对于教育工作者来说，将创新法则教给学生，加强学生素质教育和创新能力的培养，逐步推进教学改革，是推动社会发展和科学进步的必要之举。

作者：汪华方段汉林陈开锋蔡文浩单位：武汉纺织大学