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一扳在手,产能无忧——长沙中职学子研发新型扳手,破解机械加工痛点
2025-12-26 14:59:00
中国教育在线湖南站
  第20届宋庆龄少年儿童发明奖赛项中,宁乡市职业中专学校学子研发的“钻夹头快速松紧扳手”凭借安全高效的设计、广泛的适用场景,斩获湖南选拔赛一等奖,并顺利闯入国赛现场赛,成为中职学子立足产业实践、深耕技术创新的又一典范。此前,该项目已接连拿下宁乡市第42 届青少年科技创新大赛特等奖、长沙市一等奖、这款看似小巧的工具,以“易操作、高安全、长寿命”的核心优势,为机械加工一线工人带来了“一扳即稳”的生产新体验。

  一、痛点溯源:从企业车间发现创新课题

  创新的起点,往往源于对真实场景的敏锐洞察。在企业实习过程中,研发团队亲眼目睹了机械加工中钻夹头拆装的普遍难题:传统要么“ “力不从心要么“ “险象环生”。用配套钥匙松紧钻头时,因钥匙杆短、锥齿配合易晃动,不仅无法满足重载切削的锁紧需求,还频繁出现钥匙齿磨损的情况;

  而用榔头敲击铁块的“暴力拆装法”,虽能保证夹紧力度,却让新手难以掌控发力点,极易受伤,更会对钻夹头锥齿造成不可逆的损坏,甚至出现崩齿故障。“看到工人师傅们要么费尽力气锁紧钻头,要么小心翼翼避免敲击失误,我们就想,能不能设计一款既省力又安全的工具?”团队成员回忆道。

  

  带着这一课题,团队重回校园后,在张红娟、肖洋波两位老师的指导下深入多家机械企业调研,收集一线工人反馈。他们发现,80%的受访工人都曾遭遇过钥匙磨损、钻夹头损坏的问题,70%的新手表示“不敢轻易用敲击法拆装”。真实的产业痛点,成为团队攻坚克难的最强动力。

  二、三轮迭代:从雏形到精品的 “科创修炼”

  从创意萌芽到产品成型,团队历经三次重大优化,完成了从“解决问题”到 “极致体验”的跨越,上演了一场真实版的“研发变形记”。

  1. 第一版:加长力臂,破解 “锁紧无力”

  针对传统钥匙杆短、力矩不足的问题,团队率先推出“加长杠杆式钥匙”。通过延长手柄长度,利用杠杆原理增大力矩,让重载切削时的钻头锁紧更牢固,初步解决了“锁不紧”的核心痛点。但测试中发现,该设计仍未摆脱传统钥匙与钻夹头锥齿的点接触模式,晃动问题依然存在,磨损风险未完全消除。

    

  2. 第二版:卡爪替代,提升 “接触稳定性”

  为优化受力结构,团队放弃传统钥匙的锥齿配合设计,改用卡爪与钻夹头前盖的面接触方式。这一改进大幅增大了接触面积,减少了松紧过程中的晃动,钥匙齿磨损问题得到显著改善。然而,在企业试用时,工人反馈“卡爪适配性有限,不同规格的钻夹头需要更换工具”,适用场景的局限性成为新的突破口。

    

  3. 第三版:模块化设计,实现 “全能适配”

  结合前两版的经验与工人反馈,团队最终确定“精准、安全、通用”的研发方向,打造出集多重优势于一体的新型扳手。该工具由手柄、拨爪、螺栓、螺母、套筒五大核心零件组成,采用模块化设计思路:手柄增加内孔结构,既减重降耗,又可在重载时加长力臂;套筒采用长圆柱面接触,稳定性大幅提升,且可更换不同规格,适配机械夹头、管道接头、阀门等多种场景;拨爪与手柄采用螺纹可拆卸连接,磨损后可快速更换,延长工具整体寿命,践行绿色环保理念。

  

  其工作原理简洁高效:扳动手柄时,拨爪绕支点转动,与套筒共同夹紧钻夹头前盖,通过作用力产生稳定力矩,实现钻夹头的轻松松紧。整个过程无需敲击,操作门槛低,新手也能快速上手,彻底解决了传统方法的安全隐患与损耗问题。

  三、产业赋能:小工具彰显大价值

  这款创新扳手一经企业试用,便收获一线工人的广泛好评。“以前换钻头又费时间又担心受伤,现在用这个扳手,几秒就能锁紧,还不用担心损坏设备。”一位有着十年工龄的工人师傅说道。其核心价值体现在三大维度:安全升级,告别敲击式操作,避免人员受伤与设备损坏,安全系数显著提升;效率倍增,操作简单快捷,大幅缩短钻夹头拆装时间,尤其适配批量加工场景;成本可控,可拆卸式拨爪降低维修成本,多场景适配减少工具购置数量,符合企业绿色生产需求。正如团队所追求的:“我们不做复杂的‘实验室产品’,要做工人用得顺手、企业用得省心的‘实战工具’。”

  

  四、育人启示:中职教育的 “实践创新” 范本

  这款扳手的成功,不仅是技术创新的成果,更是中职教育“以实践育人才”的生动写照。研发过程中,团队成员将机械设计、材料力学、机械夹工艺等课本知识充分运用到实际问题中,在反复调试中锤炼技术能力,在分工协作中培养团队精神。从企业调研到方案设计,从零件加工到试用改进,每一个环节都展现了中职学子“敢想敢干、精益求精”的工匠精神。

  项目指导肖洋波老师表示:创新从来不是空中楼阁,而是源于生活、扎根产业的实践探索。这款扳手的研发过程,让学生真正理解了技术为生产服务的核心,也让他们在解决真实问题中实现了能力与素养的双重提升。目前,该项目已获得新型专利,多家机械企业表达了合作意向,希望将这款创新扳手批量生产、推广应用。团队成员表示:“我们希望继续优化产品,让更多工人受益,用中职生的技术力量,为产业发展添砖加瓦。”

  

  从车间痛点到创新成果,从技能竞赛到产业认可,这群中职学子用实践证明:创新不分学历高低,只要立足实际、深耕细作,就能用专业技能破解生产难题,书写属于自己的“科技逆袭”故事。而这背后,正是湖南省、长沙市持续完善青少年科创教育体系,推动职业教育与产业需求深度融合的丰硕成果—— 让创新种子在实践土壤中生根发芽,让中职学子成为科技自立自强的新生力量。作者:张红娟 肖洋波

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