|
摘自《自制教具讲座*第三章 自制教具的技巧》
第一节 金属板金属丝的加工技巧
以金属为主要材料的自制教具主要取材于社会生活遗弃的边角料。利用边角料自制教具前都需加工整理。下面介绍金属板、丝的几种加工技巧。
一、金属板的整平
金属板的整平应放在平直的型钢平面上，用30mm×40mm×400mm的木条轻轻敲打表面，可使金属板平整。切不可用铁锤在铁石上敲整，否则会使敲击部位变薄，越敲越不平整。
二、金属板的弯制
金属板需弯制成100mm以上的长度时可把金属板一部分放在型钢上， 将要弯制部分留出，然后用两块木条压住要弯制的左、右部分，推压即可。
三、金属板的裁剪
裁剪较薄一点的镀锡、镀锌板，一般用剪布用的剪子或一般剪铁用的剪子就可以了。如果遇到1mm或大于1mm的铁板就剪不动了，这里介绍两种裁剪方法：
㈠借力裁剪法：首先把比剪子柄略粗一点的铁管套在剪子比较直的柄上，然后把另一只剪子柄架在木板上，为了使剪子操作方便，最好把放剪子柄的地方事先挖一个凹坑，把剪子柄放进去定位。
操作时，先把铁板放入刀口，再用力压套在剪子柄上的套管，由于套管延长了剪子的力臂，这样就很省力。剪铁板时，只要稍稍用力，铁板就剪开了。这种方法只限于剪裁1-1.5mm厚的铁板。
㈡固定铲剪法：先把裁剪的铁板卡在台钳上，裁剪口要与台钳口对齐，然后用平钢铲由铁板的一个边缘向另一个边缘一点一点地用铁锤敲击钢铲，这样就可以把铁板剪开了。
四、金属板的卷制
将薄铁板加工成铁皮管，首先要依照铁皮管的粗细、长短，剪好铁皮，剪出的铁皮宽度要多出1mm左右的搭接部分。剪好以后放在一块三角铁内侧，再用一段与管内径一般粗细的金属棒压在铁皮上。然后用铁锤敲击金属棒，把铁皮敲出一条槽沟，再用木方棱在铁面上轻轻敲圆合，抽出金属棒，用锡焊好接缝。
五、金属板的咬合
金属板的咬合是把两块板的边缘（或一块板料的两边）折转扣合，并彼此压紧，这种连接方法叫咬合，适用于受力较大的连接。咬合最常用的方法是卧缝单扣，下料时留出等于咬合宽度的加工余量， 另一块板料上必须留出咬合缝宽度二倍的余量。
加工时，板料上划出的扣缝弯折线处应放在角钢边缘上，用木锤将伸出部分向下弯成90度角，然后朝上翻转板料，再将弯折边向内扣，不要扣死，要留出适当的间隙。用同样的方法弯折另一块板料的边缘，然后两块板料相互扣好，锤击咬合，再将扣缝边缘敲凹，压合即成。
六、金属丝的校直
金属丝的校直有多种方法：
㈠较细的金属丝，将其绕过一个木棒，然后用手或钳夹住金属丝两端，反复用力抽拉，经过几次，金属丝就会校直。
㈡较粗一点的金属丝，可将金属丝放在一块板底下，然后用脚踩住木板， 用手或钳夹住金属丝两端反复抽拉几次，金属丝也可以校直。
㈢较粗、较长的金属丝可将金属丝分别固定在两端木桩上，然后用脚在中间部位踏直。
七、金属丝的加工工艺
㈠小圆环的制作：
如果用钳子徒手去做很难做圆，要想做成较理想的小圆环，首先要找一根与圆环内径一样的铁棒或棒，把铁丝绕在铁棒上，用钢锯顺铁棒方向把铁丝锯断，这样便做成了一串开口的圆环。
如果将铁丝单圈套在铁棒上，在对口处用钳子把多余的部分折一下，便可做成带柄的铁丝环。
㈡弹簧的制作：
根据需要选择粗细合适的钢丝，然后把钢丝绕在选定直径圆铁棒上。如果钢丝太硬，不易缠绕，可以先进行退火处理。即把钢丝放入炉中均匀加热直到发红时拿出来慢慢冷却，冷后再按上述办法缠绕。将缠绕好的铁棒再放入炉中加热，直到发红后取出铁棒，迅速浸入冷水(最好的机油)淬火。淬火后，从铁棒上取下钢丝，就做成一只弹簧了。
八、金属板的锡焊接技术
㈠常用的焊锡
锡焊是利用高温使锡熔化用于接合金属的技术。所谓焊锡就是低熔点的铅锡合金，锡与铅的比例不同，焊锡的熔点也不相同。焊接一般金属用的焊锡，锡占67%，铅占33%，熔点为180°C左右。
焊锡的好与坏直接影响焊接的质量，自制教具宜选择熔点低、表面光洁的焊锡。市场出售的1.2-2mm的松香焊锡最便于自制教具使用。
㈡常用的助焊剂
要保证锡焊牢靠，被焊处打光后必须涂上焊剂，以除去氧化物和各种污垢，使焊锡容易结合，常见的助焊剂有售品焊油(俗称)售品焊油,虽然种类很多， 但大体可分为酸性和盐性焊油。这两种助焊剂适用于一般的金属物品。
盐酸溶液适用于马口铁及钢皮等金属的焊接，盐酸腐蚀性很强，焊后最好用水清洗。这种助焊剂不能用于电器设备的焊接。
------------------------------------------------------------------
三种助焊剂配方
1.松香酒精焊剂：松香20g，酒精70g，澳化水扬酸15g。
2.中性焊剂：医用凡士林100g，三乙醇胺10g，无水洒精40g，水扬酸10g。
3.无机焊剂：氧化锌40g，氯化胺5g，盐酸5g,水50g。
㈢烙铁的使用
烙铁按加热方式可分为电烙铁和火烙铁两类。
电烙铁有内热式和外热式两种。内热式电烙铁体积小、热效率高、温度上升快，是目前最普遍的锡焊工具。其缺点是电热芯的瓷管较细，容易摔断。外热式电烙铁虽不具备内热式电烙铁的上述优点，但比较坚固耐用，且功率比较大，所以目前仍被继续使用。
电烙铁的电源线一般采用电灯用的花线(塑料线也行)长度为1.5mm左右，功率超过100Ｗ以上的，电源线则要粗一些。电烙铁功率大小的选用，应视焊接工件的体积来决定。焊接体积大的工件所需的热量也大，应选用较大功率的烙铁。焊接体积小的工件，所需的热量也少，可选用较小功率的烙铁。焊接印刷线路板、无线电元器件等一般可采用25Ｗ- 45Ｗ的小型电烙铁，使用大烙铁容易损坏元器件。电烙铁规格有：25Ｗ、45Ｗ、75Ｗ、100Ｗ、150Ｗ等。一般仪器室进行维修、自制教具等，备有25Ｗ和150Ｗ两种电烙铁就可以了。在焊接过程中，电烙铁如果是用用停停，那么烙铁上集结的热量就不能及时散失，这样热量储存过多，很容易将烙铁头热死(即全部被氧化物覆盖而吃不上锡)，从而影响焊接质量并缩短电烙铁的使用寿命。为了避免发生烙铁头热死现象而影响焊接速度，最好在不焊时将烙铁降温，使用时又能较快地达到焊接温度，下面介绍这样的装置：
利用整流二极管降压接线：
利用整流二极管降压接线装置采用的电路。
二极管是2ＣＺ型1Ａ/400Ｖ，上方是常团微动开关
(可用机床上的限位开关)下方是20Ｗ-150Ｗ电烙铁,当电烙铁搁在架子上时因微动开关触点受压，常闭开关即可断开，因二极管与电烙铁Ｒ串联，使电烙铁上的电压有效值降低30% ，而使烙铁温度下降。重新拿起电烙铁时，微动开关触点闭合，二级管被短路，烙铁又得到额定电压，电烙铁很快恢复到工作温度。为了安全可靠，可费一点工夫用一只木盒子把所有图12器件组装在一起，如图12。火烙铁使用起来虽然比较麻烦，但在没有电的地区或没有电的时候及焊接比较大的工件时仍然要使用。火烙铁是在火炉子或洒精喷灯加热的，加热时要把烙铁小头向上，使吃锡部分露在外面，不然同样会把烙铁烧死。小烙铁用酒精灯加热也可，其它焊接技术要求与电烙铁机同。
㈣锡焊要点：
锡焊要点可以简单归纳如下：
1.使用烙铁(包括火烙铁)前，必须使烙铁头表面蒙上一层锡(俗称“吃锡”)，这样烙铁头才能拉住锡。上锡的方法是在烙铁未加热前，将烙铁头挫光，除去氧化物或污垢，然后对刮亮后的烙铁头加热，直到光亮部分变成紫红色，再用焊锡丝均匀地涂在烙铁头上。
2.无论哪种烙铁，都不能长时间过量受热。否则会使烙铁头表面氧化而造成不能吃锡，出现了这种情况应按上述方法以重新“吃锡”，才能使用。
3.在锡焊中控制烙铁头的温度十分重要，烙铁烧到什么程度才合适呢？可用烙铁头与松香接触来判断，烙铁头和松香接触冒出柔顺的白烟，松香向烙铁头上扩展，又不吱吱作响，这就是烙铁最好的焊接状态。
4.锡焊中，锡和焊点结合紧密，焊点圆滑、光亮是锡焊的基本要求，所以正确的操作步骤是：烙铁头接触松香--沾锡--烙铁沾锡的地方接触焊点2－3秒钟--移开烙铁，使锡凝固，凝固时焊件不能乱动，以免造成假焊。
5.被焊物焊前要刮净焊点氧化物或污垢，然后上松香或焊剂。
6.铁件焊接时，最好用氯化锌溶液作助焊剂，焊接效果最佳。
7.如金属板散热面积大(或烙铁瓦数不足时)，可对金属板预热后焊接，或采用边焊边加热的方法进行示。
第二节 木材料的加工技巧
木制材料一般是就地取材，利用木材的边角废料，加工成型。下面介绍木料的加工方法。
一、配料
配料是根据自制教具的要求，合理确定零部件所用木材的木质、纹理、材色、光泽等特征，合理的选配木材，可以保证教具的质量和教具的使用寿命。
除此之外，还要记住“长木匠，短铁匠”这句谚语，这句谚语就是说在配料时，通常都要留有余量。如果木材下短了和薄了，就成了废料。那么余量留多少合适呢？一般说500mm以下的毛料，宽厚的加工余量值取3mm，长度在500mm－1000mm的毛料，宽厚加工余量值取3mm－4mm；长度在1000mm－1200mm的毛料，宽厚加工余量值取5mm。
一般毛料在长度上都留有一定的长度余量，余量值约为5mm－20mm。
各种覆面材料的加工也要有加工余量。一般在长、宽上的加工余量值各为15mm－20mm。
二、刨料
木工用手刨子刨料要平直、方正。刨削时应先刨大面后刨小面。这是刨料应注意的问题。
手工刨推刨时，两手紧握刨柄，食指向前伸出，大拇指须加大推力。食指略加压力，双手平行用力向前推进。推进中途用力要均匀，一直推到手臂伸直为止。推到前面时，压力逐渐减小到不用力为止。退回时，应将刨身后部稍微抬起，以免刃口在木材上拖磨，使刃口迟钝。图14刨削时，刨底应始终紧贴木料面，开始不要将刨头翘起来，刨到前端时，不要使刨头低下去，否则刨出来的木料表面中部会凸起.如果木料局部凸起，应先将凸起部分用粗刨刨平，然后再用长刨刨削。
三、划线
划线的方法有多种，如：铅笔画线，竹笔衬墨画线，线勒子画线，墨斗工具弹线，还有较传统的墨株划线等。
不管用什么工具划线，划线时必须要有统一的符号。
划线符号在全国各地还不统一。因此，共同自制教具时，必须研究使用一致的符号。
画线时注意事项：
划线时要根据刨光和锯割的需要留出消耗量。锯缝消耗量：大锯约4mm，中锯约2mm－3mm，细锯约1.5mm－2mm。
刨光消耗量：单面刨光约1mm－1.5mm，双面刨光约2mm－3mm。
总之画线应准确、精密。只有这样木料连接才能合理。
四、打眼
打眼有多种方法，一是传统的凿具凿孔法，二是钻具打眼法。虽然凿具的种类很多，但使用方法基本相同。一般凿孔前先画好需凿孔的线，将木料放在板凳上。手握凿柄，将凿刃放在靠近身边的横线附近，离横线约3mm－5mm，凿刃斜面向外，当凿到另一横线附近时，将凿刃翻转过来垂直打凿。当孔打到孔深一半时，将木料翻转过来打孔，直到打透。如孔壁毛糙，要用凿具修平。
钻具打孔首先要熟悉钻具，掌握要领。不管使用什么样的钻具打孔都应注意以下几点：一是钻头要严格对准孔的中心，避免孔位打偏；二是钻具要垂直。避免孔深打偏；三是打斜孔时应始终正确掌握斜向角度。
第三节 玻璃的加工技巧
玻璃自制教具有很大的实用价值，要想制成理想的教具，需要掌握一些玻璃加工技巧，下面介绍几种玻璃加工的方法。
一、平板玻璃的切割
㈠平板玻璃的切割首先要在所需切割的玻璃上确定切割尺寸，并划好标记。若切割直线可用直尺对齐划线，因玻璃刀的刀尖与边缘距离约2mm， 所以在下刀时应将直尺向外退出2mm。
切割玻璃时应右手持刀，左手压尺，使玻璃刀侧面靠在木尺上划割。划割后在玻璃上留下的只是刻痕，并非将玻璃割穿。因此在切割玻璃时，只要是在玻璃上留有痕迹即可。千万不可在同一处划数刀。若切割时操作不当，刻痕太浅，应在玻璃反面再切割。若刻痕太浅，不易扳断玻璃，可用玻璃刀或钳子、小锤子等物在刻痕背面玻璃中线处由下向上敲击，直到划痕处出现裂纹后再用力扳断即可。
㈡平板玻璃的剪圆、磨边。若需要外缘是曲线或圆的平板玻璃厚3mm以下， 可用上述划割的方法先划出所需的刻痕，然后放在清水中用剪刀剪成所需形状。剪好后再在水中用水砂纸或磨石、细砂轮等将边缘磨圆。
二、玻璃管材的切割
㈠细玻璃管、棒的切割。直径在5mm－10mm以下的细玻璃管、棒在切割时，首先要平放在桌子边缘上，用三角锉、砂轮片(或新敲碎的瓷碗片)的棱刃垂直紧压在玻璃管欲截断处，用力向前推，使锉痕达到管周长的1/3或1/4后，拿起玻璃管(棒)，两手的大拇指抵住锉痕的背面。其余各指按住玻璃管(棒)，两手同时稍用力往后扳即断。
㈡粗玻璃管的切割。先将要截断处用锉刀锉一圈细痕，用电阻丝沿细痕环绕一周，电阻丝交叉处用耐热绝缘材料隔开(或留1mm－2mm小缝)。电阻丝可从150Ｗ电炉丝中取其中的一段，加热拉直而成。电阻丝可由调压器或低压电源调成很低电压供电。待电阻丝红热一分钟左右。在细痕处滴一滴冷水，同时断电，玻璃管就会沿细痕断开。
断开后的玻璃管口很锋利，易划破皮肤，所以玻璃断开后要做一下处理。其方法一是可放在酒精灯上烧平滑；二是可在细砂布上或磨石上磨平。
三、玻璃瓶的切割
玻璃瓶(废灯泡)的切割方法很多，下面介绍几种方法。
㈠在玻璃瓶切割处用玻璃刀或风锉刻成一道锉痕，再用棉线在锉痕处绕上几圈，然后滴上酒精，点燃棉线大约一分钟左右，在锉痕处滴几滴水，瓶即可沿锉痕断开。
㈡将废报纸割成5mm－7mm宽的长条，然后将纸条放入清水中浸湿，取出。浸湿的纸条沿玻璃瓶切割线现侧紧贴瓶壁周围绕1-4圈。报纸边一定要整齐。点燃酒精灯， 将瓶切割线对准酒精灯火焰，不停转动瓶子，瓶热后，放在冷水中即可断开。
㈢将玻璃瓶内装入食用油至切割线(并留出铁棒余量)，然后将绕红的铁棒插入油内，玻璃瓶会沿油面断开。
㈣也可用自制电阻丝切割器切割玻璃瓶、玻璃管、灯泡等。切割时要注意：一是电阻丝绕一周交接处要留出1mm－2mm的空间以免短路。二是玻璃瓶滴水后要迅速断电。
㈤玻璃瓶、灯泡切割器的制作。
玻璃瓶和灯泡的切割要有一个理想的工具，下面介绍一种切割器的制作方法。
材料：
600mm×200mm×20mm木板一块，小电线夹2个，手按开关一个，橡皮筋200mm，窗帘夹1个，8号铁丝300mm2根，花线1500mm1段。
制作：
木板两边分别安上8号铁丝做支架。
在支架上分别安2段长20mm、与8号铅丝粗细差不多、能上下调整的玻璃管或塑料管Ａ、Ｂ。Ａ、Ｂ支架套管用细铁丝做成一个能与电阻丝连接的环。Ｂ套管上的环与橡皮筋连接。
电阻丝是取150－300Ｗ电炉丝中的一段，两端加上能使这段电炉丝烧红的低压电源，然后拉直即可。电阻丝一端固定在Ａ套上，另一端与窗帘夹相连。
电阻丝通电后热胀，橡皮筋能调整电阻丝松紧，使电阻丝始终保持平衡，套管可调高低。低压电一般可用低压电源0－24Ｗ、3Ａ或0－30Ｗ、5Ａ。这个切割器能够调整高低，电阻丝有橡皮筋可调整长与短。是较理想的切割玻璃瓶、灯泡等较大型器皿的工具。
四、玻璃管的热加工技术
1.弯曲玻璃管
在实验室弯曲玻璃管时，应该两手平握玻璃管的两端，手心向上，把需要加热的部位放在酒精喷灯（或酒精灯）的外焰里，同时使玻管不停地向一个方向转动，以使玻管受热均匀，并且特别要注意使玻璃管弯曲处的受热部位要宽些，宽度约4--5cm，这一点特别重要。如果加热的灯焰较窄时，可在转动玻璃管的同时左右水平移动玻璃管。当玻璃管烧至红软但还没有自动变形以前，把玻璃管离开火焰，两手握住玻璃管的两端，手心向上，同时轻轻地均匀地向上慢慢托弯（使两手保持在一个平面内）一次弯成所需要的角度。把刚弯好的热玻璃管应放在石棉网或木架上让其慢慢冷却。
弯曲成合格的玻璃弯管应该是角度适宜，形状理想，弯曲处平滑均匀，即不邹褶，又不瘪陷和不显扭转，玻管两臂处于一平面内。但是，在实际操作中常常会出现弯瘪、扭弯的现象。其原因是：加热过分，玻管太软而不能保持其状；或者是加热长度太窄，弯曲用力不均，速度太快；也或许因为受热不均，半面热，半面冷；或是心情急躁，玻管未软就用力弯曲，这样有时还会折断玻管。因此，要弯曲理想合格的玻管要反复操作，体会揣摩，积累经验，形成技巧方可。
用酒精灯火焰弯玻璃管时可使玻璃管在火焰内或稍离开火焰弯曲。弯曲成合格的玻璃管的要求：角度适宜，形状理想，弯曲处平滑均匀，既不皱褶，又不瘪陷和不显扭转，玻璃管两臂处于一平面内。
2.拉伸玻璃管
如果要把玻璃拉成尖嘴，应用两手握住玻璃管的两端。手心相对，同时把两肘搁在桌面上，然后像弯曲玻璃管那样加热玻璃管，当玻璃管受热的一段（约长4--5厘米）烧红软（软到不须很用力就能改变形状）时就移离火焰，两肘在原处不动，两手平均用力，向左右引伸，拉到所需粗细就固定两手停止拉伸，待其硬化后放于石棉网上慢慢冷却，冷却后，用刃口锋利的锉痕截断，即可得两个尖嘴管。用同样的方法可拉制毛细滴管。
在拉尖嘴管时，玻璃管受热部位一定要长些；受热要均匀，两手用力要均衡且在一条直线上；拉时快慢要适宜。如果加热部位窄了或加热过软以及拉伸时用力过猛，速度过快，就会使尖嘴拉的过短。如果加热不均匀会把尖嘴拉扁或不均匀。制成滴管的规格以每滴出20滴水的体积等于1ml为宜。
第四节 纸材料的加工技巧
纸教具有取材方便、制作简单等特点。只要掌握一些纸工技巧，自制纸工教具就不难做到。下面介绍几种纸材料的加工方法。
一、纸的卷制
㈠图画纸、挂历纸等较薄的纸在制作圆柱、圆锥图形时，可先用木铅笔杆或小木棒把纸卷在上面，卷好后放在桌上平推几次，放开后，再按所需形状粘合成形。粘合时，纸圆柱或圆锥内要垫衬圆木棍或笔杆，再在外面粘合处涂胶加压、粘合，然后抽起贺木棍或笔杆即可。
上述纸也可下好料，双手拿住两端，然后在桌角上来回拉刮几次，使纸卷曲。纸经过这样的定型处理后，卷制成的各种圆柱形、圆锥形外形就平整圆滑,没有皱折了。
卷制长的空心纸管，也可用长条薄纸衬以圆珠笔芯从一角斜卷，按螺旋上升而制成。
㈡用黄板纸卷制各种大小圆柱，可将粘合处边缘锉成斜面，以减少接缝处的厚度。在纸上均匀地喷少量水，待纸湿润变软后轻轻地卷在圆木棒上，然后将末端粘合，或用纸条把末端封住，抽出木棒，放在阴凉干。黄板纸经过这样定型处理后，才能制成圆柱或圆锥。二、纸的嵌插纸的嵌插是将两个要嵌插的部件分别开槽。然后互相嵌插成形。
嵌插时两口相对，两片成十字形，插入口底就成了一个座架。嵌插部件的口要根据纸片薄厚而定。嵌插后的小架子可做自制小磁针、摩擦起电、小风车等支架。
三、纸零件的转动及与其它材料的边接
纸零件的转动在自制教具中应用十分广泛。下面介绍几咱纸零件的转动方法和与其它材料的连接方法。
㈠轴转动。在做钟表模型、计算盘等各种轮子转动等教具时都需要一个理想的轴。薄纸板连接轴一般采用铜、空心铆钉或塑料空心、实心铆钉。这此铆钉做轴，比较光滑，使需转动的纸轮子能够转动自如。
㈡顶珠转动。它是由子母扣扣纸边接来实现的。顶珠由废圆珠笔芯安装组成。这种安装方法可做静电实验、小磁针实验等。
㈢铁丝连接转动。铁丝连接转动有多种方式，一是回头连接固定，然后贴一圆片固定。二是双面加挡连接固定。
左右两边的挡可用比轴稍粗一点的管套入轴，夹住纸轮即可。
四、吹塑纸的加工
㈠吹塑纸硬折弯。可用酒精灯加热废钢锯条，不可温度太高。然后放在要折的纸上，吹塑纸变软，这时用手折成所需的角度即可。拿去钢锯，纸凉后就可定型。
㈡吹塑纸软折弯。吹塑纸软折弯可先用手折成所需要的弯度，然后点燃蜡烛，用蜡焰烤热，见热变形即可离开蜡烛，待凉了就可定型了。
五、纸模型的制作工艺纸做模型在自制教具活动中应用的也十分广泛。其关键在于纸桨的制作。具体方法如下：
把旧纸或旧包装箱浸泡在热水中，一两天后，用木棍将其搅碎，再放到较大的铁锅内边煮边搅拌。待纸桨完全变成糊状后取出，放到粗布包中挤压出水份。在挤压后的纸桨中放入少量的明矾、石膏粉和适量的胶水或白乳胶。胶不宜太多，因胶的收缩性大，易裂；太少易进潮气而涨软。掺胶由少到多，混合到用手摸纸桨略有粘性即可。做模型时每2cm2应钉一根铁钉。钉的长短根据模型高低而定。钉的作用既是高低的依据，又起加固的作用。防止干燥后脱离底板。
堆塑修饰后，放阴凉处风干。发现裂缝及时用石膏粉调白乳胶水填补。模型干后着色，然后涂一层清漆。
第五节 塑料的加工技巧
塑料教具是以塑料为主要原材料制作的教具。目前塑料教具在中小学各学科所占比例越来越大，因此掌握塑料的加工技巧十分重要。下面介绍几种简单的加工方法。
一塑料的切割
较薄的塑料较脆，不能用锯条锯割，可将废钢锯条折断后用其锋利处做切割刀刃或用刻刀沿刻线档尺反复刻划几次，直至板面出现一道深痕，再翻过来，在同一部位划一道深痕。然后将塑料板移至桌边，轻轻向下一扳，就可沿划线断开。
二、塑料的弯制
用塑料板弯制较大的圆筒时，可将有机玻璃板在电炉上加热，待热的部分软化时，衬在圆柱上弯曲，即可成型。若需要直角则可在直角弯曲处划一道小刻痕。在刻痕背面加热，当其软化时，速离热源，折成直角，待冷却后再松手，即可成型。
三、塑料的粘合
常用的塑料粘接方法有以下几种。
㈠热熔粘接法
热熔粘接也称焊接。热塑性塑料一般都有一经加热就熔融而粘合的特点，因此热熔法过使连接的部件升温达呈粘流态，并在一定的压力下叠合粘结、冷却后即成一体来实现的。
㈡溶剂粘接法
利用有机溶剂，例如丙酮、三氯甲烷、早甲苯等，或用含有该种塑料的溶液沆入连接处表面，使之溶解。溶剂挥发后即可形成牢固的接头。但这种方法不适用于不同品种塑料之间的粘合。
㈢胶粘合剂
(1)塑料粘合剂：粘结尼龙，有机玻璃。
配制方法：
将氯仿(三氯甲烷)30g，苯酚40g，甲苯30g混合即成。
注意事项：
将三氯甲烷倒入容器中，再将苯酚溶解后倒入甲苯。为了增强粘结效果，可加10g左右的尼龙制品。
(2)虫胶酒精溶液及焊泥：用于玻璃与金属间的密封、填隙。
配制方法：
180ml酒精中，加入135g虫胶(漆片)、15g松香粉末，搅拌均匀后把容器放在60℃－80℃的水里加热，使其全部溶解。如果制成焊泥再加入经过烘烤干燥的方解石粉(500g)、锌氧粉75g并搅拌均匀，静置24小时即可。
电灯泡，真空管，牛顿管的铁帽如有轻微松动，滴入几滴虫胶溶液即可。发波水槽、全反射实验器如果漏水，可将漏水处的焊泥铲去，用虫胶液和焊泥填补。
(3)环氧树脂胶：粘合金属，玻璃，胶木等。
配制方法：
选用环氧树脂(基料)100g；磷苯二甲酸二丁脂(增塑剂)20g；乙一胺(固化剂)8g；填料(与被粘结物的性质相近的材料粉末)配制时首先将环氧树脂加热到70℃－80℃，放入填充料和增塑剂，调匀，待冷却到50℃左右时放入固化剂，不停地搅拌(用一根小棒， 按一个方向搅拌)并驱赶气泡，待树脂呈半流动状态时，灌入需要粘合的孔隙中去， 等十几到二十几小时，即可硬化粘牢。
注意事项：
①固化剂的数量不可过多、过少。过多胶太脆，易碎；过少，不易硬化。
②被粘合物表面必须清除油污，用四氯化碳较好，也可以用酒精或汽油清洗。被粘合处的表面精糙一些好。
③加热温度不得超过180℃。
(4)有机玻璃胶：
其配制方法是接用氯仿(三氯甲烷)粘合，为了使氯仿不致挥发过快，可在溶液中加少许冰醋酸。为填补缝隙，可用有机玻璃屑溶解在氯仿中制成粘度较大的有机玻璃胶液。
2.塑料、有机玻璃常见接头
任何粘接接头不论多么复杂，都可以简化为四种基本形式。
⑴对接接头。它的粘接面积小，
除拉力外任何方向的力都容易形成不均匀扯离力而造成应力集中，所以粘接强度低，一般不采用，如需要时，对接接头可采用改进形式。
⑵角接接头。它的粘接面积小，并且所受的力是不均匀扯离力，所以粘接强度很低，应避免采用。必须采用时应采取一些组合的补救措施。
⑶Ｔ型接接头。它的粘接强度更低，一般不允许采用，如果改变其接头形式，采用支撑接头或插入接头，效果较好。
⑷平面粘接：它的粘接面积大，粘接强度高，当柔性材料和刚性材料之间粘接时，应在粘接的边缘采取防止剥离破坏措施。
四、泡沫塑料的制作工艺
泡沫塑料具有质轻、易加工特点。日常生活中包装废泡沫塑料很多，是自制教具的好材料。包装用废泡沫塑料形状规格不一，做教具时需粗加工成形，然后再做教具。加工废泡沫塑料和自制教具都需有一个较理想的加工工具，下面介结加工工具的制作方法。
㈠垂直电热切割器的制作：
垂直电热切割器是用于切断比较长的泡沫和片垂直切割。它的主体由宽 200mm 、长600mm、厚15mm－20mm木板一块，长500mm、宽10mm、弹性较好的竹条一根。取单人床电褥丝一根的1/8(约250mm)，两头各留一部分，其余用火烧掉绝缘皮，一头固定在竹务一端，另一端固定在木板上，用导线将电褥丝的两头连接到学生电源上。通电后调整电压，便可控制电褥丝的温度，切割泡沫塑料。
㈡水平切割器的制作：
取一块200mm宽、600mm长、10mm－15mm厚的一块平滑的木板，(如木板不平，上面可在安装后放一块厚玻璃)，木板两侧中间分别钉一枚5寸大钉，大钉上套有2个环。电阻丝一头固定在一侧的环上，另一头与一个弹簧连接。将电阻丝的两个头用导线连接在学生电源上，通电后就可切割了。使用时要用尺以底板为准，量电阻丝两侧，把电阻丝与板面调整成水平状态。
有了这两件切割器就可切割各种型体的泡沫塑料。
第六节 打孔
一、铁板上打孔
在自制教具中，经常经给零部件打孔。下面介绍几种在没有专用打孔工具的情况下，利用简单工具在金属板上进行打孔的方法。
㈠较薄铁板上打孔较薄铁板上打孔方法很多。可把需打孔的铁板平放在木板上，然后用手拿钢锥在铁板上加压钻眼直至转到合适的眼为止；也可用与孔同大的铁钉，用小锤敲击铁钉在铁板上打出孔来，这两种方法打出的孔背面都有毛刺，需用平锉把毛刺打平。最好的方法是把铁板放在木墩上，把与孔同大的铁钉尖去掉，用板锉把去尖部位打平。最好锉出较锋利的刃来，打孔时钉坚直放在需打孔位置上，用小锤用力一敲，比较规则的孔就可以打出了。
㈡较厚铁板上打孔给较厚铁板打孔要有应手工具，这就是冲子。冲子可用废三角锉、柴油机废气门杆、废自行车轴或脚蹬杆为材料自制。自制时在沙轮上磨出锥形冲尖。但尖端处要有平台。
打孔时，根据孔的大小，可在需打孔处底部放一个比孔稍大一点的螺母，孔的中心与螺母中心相对。然后冲子放在打孔处中心，用力一敲，孔就打出来了，但冲后，孔背面也有毛刺，需用板锉锉平。10mm以上的较大孔可先用冲子或锤子把铁板敲成凹坑。然后翻过来，在凹起的部位用锉打平，即出孔。这样打出的孔不太规则，可用小圆锉扩眼、整形。
二、玻璃上打孔的方法
㈠平板玻璃打孔
取一根直径与欲打孔的孔径相同的薄铁管，在一端开几道5mm深、1mm－2mm宽的槽做为钻头。打孔时，将钻头卡在手摇钻或台钻上，对准需打孔部位开钻，压力不要过大，以防压碎玻璃。钻头内抹金钢砂，钻一会，钻头提出，将流出的金钢砂再抹入槽内。这样反复多次直至玻璃被钻透火止。
㈡把事先和好的厚度约100mm的黄泥紧紧压在平玻璃上， 对准打孔处插上一根自行车辐条，并以辐条为中心转动挖出泥土。使黄泥形成锥形。将熔化的金属铅倒入圆锥形槽内，铅能熔化玻璃并形成小孔。孔下用容器盛着穿孔后流下的铅液。
㈢在玻璃瓶上打孔
用炭钢、硬 质废车刀刀头磨成锥体，最好带棱，尖要锋利。它可做为给较厚一点玻璃打孔的工具。如在玻璃瓶上打孔时，手拿刀头给适当的力，经多次敲击，可在瓶上打出所需的孔。车刀头如磨成钻头状也可安在手电钻上给玻璃打孔。
㈣给灯泡打孔
在灯泡、试管等较薄的玻璃上打孔要有专用自制打孔工具。自制材料有：5mm×100mm拉嘴玻璃管一段，输液管带开关一段，气球一个即可。打孔进还需有一个用墨水瓶做的酒精灯，汽球吹上气做酒精灯汽源，喷嘴喷出的气体对准酒精灯中部火焰，使灯火横喷出一个尖形火焰，这时把需加工打孔的灯泡或试管放在火尖上加热，等玻璃红进，向灯泡或试管内吹气加压，孔就打成了，孔的大小可由加热面积加压力度来掌握，即可打出称心的孔了。
三、木板上打孔
木板上打孔有多种方法。但都需有钻孔工具。手钻是打孔工具中最简单的一种。手钻可用大号螺丝刀改制，也可用硬质钢筋锉磨其端头应锉磨成四角尖锥形，装上木柄而成。手钻常用于在较薄的木板、三合板、纤维板上打孔用。
四、在纸或纸板上打孔
较薄的纸打较小的孔可用细锥戳孔，孔的大小由针的深浅、粗细面定。较薄一点、较大一点的孔可用剪刀按顺时针方向剪孔，剪刀要从图纸的下方伸入。如逆时针剪时，剪刀从图纸的上方伸入。较厚、较大点纸可用刻刀刻孔。
五、塑料打孔
塑料板具有怕热的特点。所以在塑料板上打小孔可用热烫法。打孔时，用旧自行车辐条磨成尖在酒精灯上加热，然后趁热在塑料板上钻孔，边用力、边转动辐条，以免辐条冷却粘在塑料板上。如果要打大孔，超过1cm，最好将废板锉等较硬的材料用沙轮磨出钻头来，钻头分双刃或单刃两种。
打孔时把钻头卡在手摇钻或手电钻上，就可以在塑料板上打出较大的孔来了。打孔时应注意不要用力过猛，压力要适当，以免塑料板断裂
第七节 找圆心
一、在易拉罐底找圆心
易拉罐底找圆心首先要把易拉罐底部朝上平放在桌面上，桌面要求平。取一个自行车用的小滚珠放在易拉罐的底部，因为易拉罐底部是铁锅底状，等滚动的滚珠静止时，这一点就是易拉罐中心点。这时用小锤轻轻敲击一下小滚珠，就可以在易拉罐底部留下一个压痕，这个压痕就是底的中心点。这种方法即快又准确。
二、给乒乓球找轴心
给乒乓球找轴心，首先要用废自行车辐条两头磨成尖形，由辐条中间对折，然后两头用钳子各弯一个约90度的角。找轴心时，把乒乓球夹在卡子中间，然后转动乒乓球，直到调整同心为止，轴心就找到了。凡是圆物体，找轴心都可以用这个方法。
三、给圆形物体找圆心
给圆形物体找圆心，如圆形铁、圆木片等，可以自制一个给圆形物体找圆心的专用圆规，制作方法是：用塑料或白板纸、薄铁板，画一个直角，同时在角的等分线的一侧粘一段直尺即可。
使用进把这个给圆形物体找圆心的专用画规卡在圆形物体上，沿等分线画上一条划痕，然后把圆形物体再换一个方向，沿等分线再划出一条划痕，两条划痕交叉点即为该圆形物体的中心。
四、在金属板上画圆
在金属板上画圆需要画规，如果没有，可采用下面的方法画圆。
㈠用燕尾片画圆
首先确定所画圆的直径、半径。然后用铁板剪出画圆所需的半径燕尾形铁片。
画圆时，首先在欲画圆处中心打出一个凹坑，然后把燕尾片的一个尾尖放入此坑内，以尾尖为圆心旋转另一个燕尾尖。 这样就在要画圆的地方留下了划痕。
这种方法即准确又简便，画规又随手可制。
第八节 粘合方法
一、平板玻璃的粘合
平板玻璃的粘合剂一般有502胶、白乳胶、玻璃胶三种，三种胶各有所长。502胶具有粘合速干的特点，但它较脆，经不起敲击。白乳胶具有胶合牢固，透明性能好等特点，但它干得较慢，胶合时间较长。掌握了这些胶的性能后，可采用两种胶结合粘接法。粘合时先在需粘合部位中间涂上白乳胶，两边各留10mm的长度不涂白乳胶。涂好后组装玻璃。这时两边各滴一滴502胶，过一会就可固定了。这种方法可粘成各种演示箱、玻璃罩等。如做小水槽,可在内缝涂上一层玻璃胶,这样既能增大玻璃的拉力，又可防漏水。
二、木材的粘合
粘合木材的胶种类很多，目前最常用的有皮骨胶和白乳胶。这两种胶都是粘合木材较理想的粘合剂。皮骨胶是一种热性胶，使用时需熬制，使用中还需保温。白乳胶使用较方便，但怕水、怕冻，在空气中容易挥发、凝固，用后应及时密封。
木材粘合要注意以下几点：一是粘接的木材要干燥，否则粘合处易干裂。二是粘合处涂胶要均匀。三是胶合后胶不干不能加工。只要了解了胶的性能，掌握了粘合的要领，自制教具中就能较理想的粘合木材。
三、纸的粘合
纸的粘合是纸教具、纸学具制作中的一个十分重要的工序。纸的粘合剂有：浆糊，透明胶水，白乳胶等。这几种胶中白乳胶可为最佳选择。使用时最好用小排笔刷胶。这样可做到较均匀地将胶涂在纸面上。涂胶时不要涂得过多，过多干燥困难，同时粘合处容易滑动和弄脏作品。一般涂上粘合剂的部位，需待稍干后再粘合，这样可以加快粘合速度。为了防止粘合处在干燥前张开或移动。可用夹子或曲别针等临时固定，待粘合处干透、牢固后再取下。
第九节 塑料管、玻璃管与其它物体的连接
一、塑料管直接与其他铁、铝罐连接方法是：首先把连接的塑料管一头用小钢锉锉成锥形后，用铁锥子把铁或铝罐锥成比塑料管略小的孔，把锉成锥形一头的管挤进罐孔中，为了使接头牢固，挤压后最好在接口处点一滴502胶水，这种方法叫硬连接。
二、玻璃管、塑料管与铁、铝罐、玻璃瓶等连接。
首先是把容器打孔。孔径略大安装管。然后采取软连接的方法，把容器孔先塞入一段胶管 (橡胶、乳胶管都可以，若用圆珠笔芯连接，可先按装一段自行车用的气门芯乳胶管)，然后再把塑料管、玻璃管等细心地插入软胶管中。就可牢固地连接住了，如图46。软连接与硬连接在自制教具中应用十分广泛。这两种方法各有所长，在自制教具中应根据不同情况选用。
第十节 微型顶珠、轴与轴套的制作
一、顶珠的制作
自制教具中的很多转动装置多是采用顶珠转动。“顶珠”是用废圆珠笔芯上面安上一个子母扣制成的。使用时子母扣可以与多种实验装置连接。如：子母扣上安上被磁化的针，可用顶珠的方法做成磁针；安上塑料片，可做静电实验。
二、轴与轴套的制作
自制教具中有些转动是采用轴与轴套转动的方法来完成的。轴套用的材料是废圆珠笔芯铜头，加工方法是：首先把废圆珠笔芯的铜应放在火上烧，除去残存的油质。再把头前的小珠去掉，用锉把锥形头锉平，即可做成精制的小轴套。轴一般用大头针代替，大头针的粗细与轴套正好配套，转动非常灵敏，人们称这样的轴与套为微型轴套。
第十一节 铆钉的制作技巧
自制教具中连接和转动离不开铆钉。下面介绍几种自制的铆钉。
一、塑料铆钉的制作
塑料铆钉是用废塑料皮、实心塑料绳为原料制作的。需做钉帽的一头用蜡烛加热，待熔化后离开火焰，平放在铁板或玻璃板上，稍一加力钉帽就做成了。铆钉的钉杆长短根据教具需要而定。
二、铝、铁铆钉的制作
原材料的废铝丝和废铁丝。做钉帽的一头用钳子加紧，然后用小铁锤沿铁丝头外沿轻轻转动敲击，帽就做成了。铆钉的长短也根据教具的长短而定，一般常用的铆钉长6mm 左右。自制教具一般都事先备好一些材料和铆钉，这样可节省制作教具的时间。
第十二节 泥与秫秸的加工
一、泥料的配制及加工
泥教具是以粘土为主要材料，并通过塑制、着色等工艺来完成的。泥土原料可取黄泥、河泥，只要光滑细腻、不含砂土的粘土都可作为泥土原料。泥土教具制作非常简单，它的制作工艺主要包括手捏、刀削、竹刮等。要想做好泥土教具，泥料的配制非常重要。
下面介绍泥料的配制方法：
配制泥料，首先要用细筛子筛除粘土中的杂质。然后将粘土用水泡透或用锅蒸泡的泥土中要酌情掺入少量的细砂或捣碎的棉花进行炼制。直到搓成小球或压饼后边缘不裂为宜。
泥土教具做出后应放在阴凉处晾干，对有裂痕部位，可能用泥料及时填补。干后，用细沙布打光、着色、刷漆。如做的教具只需单一颜色，可在配料时加入带色的广告粉，泥就成了彩色泥了。
二、秫秸教具的加工
秫秸(俗称高粮杆)表皮光滑、内瓤松软，用它做教具易连接、固定，方法简单。秫秸教具的辅助材料有铁丝、大头针、竹签等。秫秸教具可带皮做，也可去皮做。这要根据教具需要而定。
下面介绍几种加工方法：
㈠十字连接法。两根秫秸做教具，如需十字交叉，制作时可在两根秫秸连接处互开一个能容一根秫秸的半槽，然后互成十字，扣在一起连接即可，如图47。
㈡丁字插皮连接法。如需丁字连接时，右在连接头处两边削成斜坡，去掉皮内的瓤，然后插在需连接处。这样连接即严实又美观。为了牢固还需插下一根竹签，如图48。
图48 图49
㈢排穿连接法。如需成排连接做教具，可用细铁丝连接，如图49。
秫秸的连接法很多，如皮杆连接、杆瓤连接等，需要教具研制者根据所需要定。秫秸教具做好之后，一般都在外面刷上一层清漆。这样即可防潮、防水，又增加了光泽，还能延长教具的使用寿命。
第四章 自制教具的常用材料和工具
自制教具的材料一是成材，二是取材于社会生活遗弃物和工厂下角料，按分类大体可分自制教具的主要材料，地方物色材料，辅助材料和其它废旧材料等四大类。本章将对这四大类材料进行介绍。
第一节 自制教具的主要材料
自制教具的主要材料大体可分为金属材料、木材料、玻璃材料、纸材料和塑料材料等。
一、金属材料
金属材料分板材、管材、型材和丝材。
㈠钢板材。钢板材分冷轧板和热轧板两大类。厚度在4mm以下的叫薄板，4-25mm 的叫中板，25mm以上的叫厚板。常见的钢板按品种又可分为普通薄钢板、镀锌薄钢板和镀锡薄铁板等。
薄钢板每m2的质量如下：厚度mm质量(kg/m2)
厚度 0.20 0.25 0.30 0.40
质量 1.570 1.963 2.355 3.140
厚度 0.45 0.50 0.55 0.60
质量 3.533 3.925 4.318 4.710
厚度 0.70 0.75 0.80 0.90
质量 5.495 5.888 6.280 7.065
厚度 1.00 1.10 1.20 1.25
质量 7.850 8.635 9.420 9.813
厚度 1.40 1.50 1.60 1.80
质量 10.99 11.78 12.56 14.13
厚度 2.00 2.20 2.50 2.80
质量 15.70 17.27 19.63 21.98
厚度 3.00 3.20 3.50 3.80
质量 23.55 25.12 27.48 29.83
㈡钢管材。钢管材可分为有缝钢管和无缝钢管两大类。
有缝钢管分为焊接钢管和薄壁焊接钢管。
一般电焊薄壁钢管是由半软钢带经成型加工、焊接及表面处理后而成型。无缝钢管又有热轧和冷轧无逢钢管之分。热轧无缝钢管尺寸规格一般外径32-630mm，壁厚0.25-14mm。
钢管断面形状常见的一般有圆形和方形两种，见图50 图50
㈢钢型材。钢型材按断面形状可分为圆、方、扁、六角、工字和槽形。
㈣钢丝(俗称铁丝)。
常用钢丝 直径 换算抗拉强度（千克/千米） 理论重量（千克/千米）
线号28 0.35 140 0.75
线号25 0.5 130 1.50
线号22 0.7 120 3.02
线号19 1.0 120 6.17
线号26 1.6 110 15.8
线号24 2.0 110 24.7
线号22 2.5 110 38.5
线号20 3.0 100 55.5
线号8 4.0 90 98.7
二、木材料
木材料可分为天然木材，胶合板材和人造板材等。
㈠天然木材。天然木材可分为板材和方材两大类。板材厚度18mm 以下叫薄板，厚度19-35mm叫中板，厚度36-65mm叫厚板，厚度在66mm以上为特厚板。方材宽、厚乘积为54cm2以下的叫小方材，55-100cm2叫中方材，101-225cm2叫大方材，226cm2以上叫特大方材。
㈡胶合板。胶合板有三层胶合板(厚度为3mm)，五层胶合板(厚度为5-6mm， 还有七层胶合板等。)
㈢人造板材。人造板材种类很多，常见的有纤维板、刨花板等。纤维板是由纤维或木桨挤压而成，分硬质、半质和软质三种。
常见的规格见下表。 单位：mm
幅面尺寸（长*宽） 厚度
1220*610 1830*915 3
2135*915 1830*1220 4
2440*1220 5490*1220 5
木材料中还有合成材料和塑料贴面板材等。
三、玻璃材料
玻璃材料可分为普通平板玻璃、钢化玻璃、浮法玻璃和磨砂玻璃等。
㈠普通平板玻璃(又称片玻璃)。普通平板玻璃的厚度可分为2、3、4、5、6mm 几种，特殊的可达8mm。厚2mm的平板玻璃每10m2为一标准箱，重量50kg。
㈡钢化玻璃(又称强化玻璃)。钢化玻璃有钢化玻璃器皿，钢化玻璃板件等，它是经风冷淬法处理的平板玻璃。
㈢浮法玻璃。浮法玻璃的主要工艺是在锡液面上使玻璃飘浮成型。它的厚度有3、4、5、6mm几种，浮法玻璃可分为普通浮、电浮、着色吸热浮等。
㈣磨砂玻璃。(又称毛玻璃)。它的主要规格有20000mm×800mm×(3、5、6)mm。
除此上，还有玻璃纤维、玻璃钢等等。
四、纸材料
纸按使用要求可分为书写纸，图画纸，印刷纸，包装纸和装饰纸等。
常见纸的特点及用途如下。
1.图画纸洁白光滑、耐水、不起毛，用于水彩画，铅笔画和木炭画。
2.书写纸洁白、光滑，用于钢笔书法。
3.印刷纸平滑、洁白、组织均匀、伸缩性小，用于图片和文字的胶板印刷。
4.牛皮纸黄褐色，坚韧，用于包装。
5.皱纹纸是用刮刀铲出或压出皱纹，用于饰或生活用纸。
废旧纸或包装纸经加工还可得到纸桨，纸桨是制作立体地形模型的好材料( 纸桨的制作详见“工艺部分”)。
五、塑料材料
塑料材料具有可塑性，密度小，强度大，耐油、耐磨、绝缘、抗腐易塑成型等优点。有的塑料透明性能好，有的弹性好。它可分为热塑性、热固性料两种。
㈠常见的热塑性塑料有聚氯乙烯，聚乙稀，聚苯乙烯，尼龙和有机玻璃。热塑性料在受热时熔融，冷却后固结成型。
㈡常见的热固性塑料有酚醛塑料，氨基塑料及环氧树脂塑料等。热固性塑料在受热受压后，先软化，并有部分熔融，然后为不熔性固体。塑料的成型工艺简便，可在400 ℃以下实施压制、挤出、注塑、单体聚合、离心浇铸等工艺。
第二节 自制教具的地方特色材料
随着自制教具工作的不断深入，自制教具的材料也随着发展，一些地区利用地方特色材料研制出了具有地方特色的教具和学具。下面介绍竹、泥、秫秸三种地方特色的材料。
一、竹材料
我国南方有丰富的竹材、竹材料为农村中小学自制教具提供了充足的材料来源。竹子材料呈筒状，有密封节，表面细腻光滑，弹性较好。略粗一点的竹筒可做为传声、惯性、反冲等很多实验的器皿和材料，略细的筒状竹子材料，可做为光的传播、太阳测高仪、弹簧秤等很多实验的材料。粗、细材下角料经加工后可做竹蜻蜒、风向计、水力、风力等很多实验的材料。
竹材适用于具有弹性功能的教具，也适用于微小、精细的教具。加工竹材教具工艺比较简单，经过劈、削、锯、钻等简单步骤即可制作完成。北方虽不是产竹区，但如有方便的竹材，也可尝试自制竹材教具。
二、泥材料 泥材料是不含砂的粘土。可取黄泥、河泥和青台泥等，只要光滑细腻、不僻沙都可以做为泥教具的主要材料，这此材料通过塑制工艺，可制成课堂教学所需的教具和学具。
泥材料可分为生泥、熟泥。如果泥中加上染料还可变为彩泥。
泥制教具工艺简单，造型容易，可塑性强。制作时只要手捏、刀削、竹刮即可通过不同粗细加工可制做多种教具，如：计数器，珠算，几何形体，植物种子、果实模型等等。泥教具还可以进行烧结、着色等深加工，从而提高教具水平。
泥材料中还有橡皮泥。橡皮泥和泥材虽有同一属性。由于橡皮泥质地软，做较大型的教具时，需配有支架。
三、秫秸材料
秫秸材料(俗称高粱杆)表皮光滑，内瓤松软。制作教具时容易连接，固定，制作工艺简单，很适合广大农村师生用来动手自制教(学)具。
秫秸材料主要是取高粱杆最上一节与高粮穗连接的一段杆为最佳材料，有时根据自制教具所需也用下部较粗一点的主杆。秫秸材料可带皮或以使用，做成长方体、正方体、梯形、计数棒等数学教具，也可做成水轮机、汽车等自然课教具或做成磁针、静电等教具的支架等。
许多文科仿古教具也可以利用秫秸材料进行制作。只要我们认真研究，善于动脑，勇于探索，秫秸是大有作为的。地方特色的材料还有很多，需要我们不断去研究、发现。在自制教具活动中要善于发现新材料，创造新方法，摸索新工艺。只有这样，我们的自制教具工作才能得到不断发展。
第三节 自制教具的辅助材料
自制教具都是由不同材料、不同方法加工而成。因此自制教具的辅助材料也十分广泛。下面介绍粘接、焊接、电器材料和其它辅助材料。
一、粘接材料 能把各种材料紧密粘合在一起的物质叫做粘合剂。粘接是采用粘剂来进行连接的。
胶粘剂的分类方法有三种。
㈠按化学成份分类。胶粘剂可分为有机胶和无机胶两大类。
1.无机胶可分磷酸盐型，硼酸盐型，硅酸盐型三种。
2.有机胶可分为天然胶，合成胶两大类。天然胶含动物胶、植物胶，动物胶有骨胶、皮胶、虫胶等；植物胶有淀粉、糊精、松香等。
㈡按外观形态分类。可分为溶液型，乳液型，膏糊型，粉末型，胶带型和薄膜型等。
㈢按用途分类。可分为结构胶，通用胶和特种胶。
1.结构胶具有较高的粘接强度，能承受较大的负荷，有良好的耐热性。如：酚醛－丁腈、环氧－丁腈等。
2.通用胶有一定粘接强度，但不能承受较大的负荷和温度。
3.特种胶是具有某种特殊性能的胶，如导电胶，压敏胶，快干胶，导磁胶，水下胶和密封胶等。
㈣几种成品胶简介。
1.聚醋酸乙烯乳液胶(又名白乳胶)适用于木材、纸制品等的胶合。
2.“502”胶适用于铝、铜钢铁、合金等金属及硬质塑料、玻璃、尼龙、 有机玻璃等材料的胶合。
3.“914”胶对金属、电木、陶瓷、玻璃木材等有很高的粘接力，耐水、 耐潮性好，固化后体积不减少。
4.“100”胶适用于聚氯乙烯膜、泡沫塑料、金属和非金属的粘接。
㈤如买不到合适的胶，也可自己配制。下面介绍几种配制胶液。
1.快干赛璐珞胶配制胶液。取香蕉水(或丙酮)100ml，溶解约50g赛璐珞片( 废乒乓球碎片)，搅拌均匀即可，适用于木制品和赛璐珞制品。
2.塑料胶配制胶液。取氯仿(三氯甲烷)30g、苯酚40g、甲苯30g， 将三氯甲烷倒入容器中，加入苯酚，溶解后再倒入甲苯。为增强粘结效果，可加10g左右的尼龙制品， 可粘接尼龙、有机玻璃等。
3.有机玻璃胶配制胶液。粘合有机玻璃可用氯仿(三氯甲烷)。为了使氯仿不致挥发过快，可在溶液中加少许(1/5)冰醋酸。有时也可以直接用冰醋酸粘合有机玻璃，虽干得慢(24小时可粘牢)，但强度较大。
4.聚苯乙烯胶配制胶液。取聚苯乙烯碎屑10-40份溶于甲苯60-90份。制成的胶水可用于粘合聚苯乙烯制品。
5.环氧树脂胶配制胶液。取环氧树脂(基料)100g，磷苯二甲酸二丁酯(增塑剂)20g ，乙二胺(固化剂)8g。
酸制时先将环氧树脂加热到70℃-80℃，放入填充料(与被粘结物性质相近的材料粉末)和增塑剂，调匀。等冷却到50℃左右放入固化剂，按同一方向不停地搅拌，并赶气泡。等树脂呈半流体状态时，灌到需要粘合的孔隙中去，等十几到二十几小时后，即可硬化粘牢。
调配时还应注意，加热温度不要超过180℃， 粘合物表面的油污必须用四氯化碳或汽油、酒精清除，粘合处的表面宜粗糙些。
掌握以上胶粘剂的知识，基本能解决一般自制教具中的粘接问题。
二、焊接材料
自制教具的焊接一般指的是用焊锡焊接各种器件。焊锡是由锡和铅熔合而成的合金。一般含有60%的锡和40%的铅，这种焊锡常用于焊接薄金属。铅锡的比例不同，焊锡的熔点和焊接时所需要的温度也不同。对不同的焊件应选用不同的焊料和采用不同的焊接。现将一般焊锡的成分和用途
列表介绍如下：
表：焊锡的成份和用途 成分 熔点（摄氏度） 用途
铅% 锡%
25 75 257 火焰焊接
30 70 249 建筑上的或粗的白铁焊接
33 67 242 焊接铁皮、镀锌铁皮
40 60 223 焊接黄铜皮和马口铁
焊锡的质量好坏直接影响焊接的质量。自制教具一般宜选用熔点较低、表面光洁的焊锡。市场上销售的1.2-2mm的松香焊锡丝最便于在自制教具中使用。
要保证锡焊牢靠，被焊处打光以后，必须涂上助焊剂以除去氧化物和各种污垢，使焊锡与焊接物容易结合。
常用的助焊剂配制及使用范围如下：
㈠盐酸
配制方法：盐酸溶液
适用范围：马口铁，铸铁及钢皮等。
注意事项：腐蚀性强，焊后应用清水冲洗，不要用于电器设备焊接。
㈡氯化锌溶液：
适用范围：马口铁，铸铁，黄铜，铅，不锈钢和锡等。
注意事项：腐蚀性强，焊接时主生有害气体，不宜用于无线电设备。
㈢稀释氯化锌：
配制方法：将氯化锌溶液与等量的酒精混合。
适用范围：马口铁，铸铁，黄铜，铅不锈钢和锡等。
注意事项：有腐蚀性：不宜用于无线电元件的焊接。
㈣松香：
配制方法：普通松香或小提琴松香即可。
适用范围：电器，无线电元器件。
注意事项：无腐蚀性。
㈤松香、酒精：
配制方法：将松香研成粉末，加入酒精制成粘稠的溶液。
适用范围：电器，无线电元器件。
注意事项：无腐蚀作用，酒精易挥发，保存要密封。
㈥售品焊油：
配制方法：酸性焊油和盐基性焊油。
适用范围：适用于焊接一般的金属。
注意事项：酸性焊油有腐蚀性，盐基性焊油虽无腐蚀性，但会使铜件产生铜锈。
㈦硼砂：
配制方法：白色晶体，中药店可买到。
适用范围：铂、金银、铜、电阻丝等金属的溶焊。
三、电器材料
报废的半导体收音机、录音机、石英钟、计算机和电视机等是取之不尽、用之不竭的电子元件的源泉。这些电器虽然报废了，但不等于所有的零部件都已损坏。把其中完好的电子元件充分利用起来，不但能够使实验和教具的科技含量大幅度提高，并能提升一个档次。还能使教师学到现代电子技术知识。
一般电子产品都离不开晶体二极管，晶体三极管，电阻，电容等基本元件。晶体管是电子产品的心脏。因此首先介绍晶体二极管、三极管和有关电器材料。
㈠晶体二极管。晶体二极管具有单和导电特性。其主要作用有整流、稳压、检波等。常见晶体二极管的外形如图51，它们都有两根引线。
图51
㈡晶体三极管。晶体三极管有三个电极，一个是发射极，用Ｅ表示；一个是集电极用Ｃ表示；一个是基极，用Ｂ表示。晶体三极管的最大作有就是放大，主要用来放大电路中的电压、电流和功率。其外形如图52。
图52
㈢电阻器。简称电阻，它主要用来控制电路中的电压、电流大小。常用电阻的种类很多，有固定电阻和可变电阻(电位器)。电阻的形状和种类如图53。
图53
㈣电容器。简称电容，它能贮存电荷，在扩音机中起着传递交流、隔断直流和稳定电源等作用。
电容种类很多，按结构可分为固定电容、半可变电容和可变电容三种。常用的电容按介质不同又可分电解电容、云母电容、纸介电容、金属膜纸介电容和瓷介电容，其形状如图54。
图54
㈤其它电器材料。电器材料很多，如变压器，形状，指示灯泡，扬声器，导线，电池，玩具电机和保险丝等，如图55。
图55
四、油漆
常见的油漆有油脂漆，天然树脂漆，酚醛树脂漆和氨基树脂漆等。油脂漆是用干性植物油与各色颜料碾磨后，加入催干剂，再用溶剂油或松节油调制而成。耐候性比胎胶清漆好，干燥时间长。
天然树脂漆以干性油和甘油、松香脂为主，加有机溶剂成胶漆料，混合碾磨，加入催干剂。干燥性秒强，漆膜硬度高，但耐候性略差。
酚醛树脂漆。将松香性酚醛树脂与顺丁二烯酐树脂熬炼，加催干剂和200 号油漆溶剂油等。干燥性稍强，漆膜硬度稍高，但耐候性略差。
氨基树脂漆。由脲醛树脂、合成脂肪酸树脂、颜料、胶浮铝粉桨二甲苯、丁醇制成。漆膜保光、保色性好。
五、坚固零件
㈠螺钉
1.木螺钉(木螺丝)有一字槽木螺钉(又称普通木螺钉)和十字木螺钉，公制木螺钉以其直径和长充表示。
长度系列(mm)6、8、10、12、14、16、20、22、25、30、35、40。形状如图56。
图56 图57
2.机用螺钉。用于金属零件的连接，以其直径和长度表示规格。
长度系列为3.5、4、5、6、8、10、12、14、16、18、20、22、25、28、30， 形状如图57。
㈡螺栓。分为沉头和半圆头螺栓，全牙螺栓与半牙螺栓，精制螺栓与精螺栓，粗牙螺栓与细牙螺栓。用于自制教具的螺栓一般都要有表面镀层，以防生锈，见图58。
㈢螺母(螺帽)。接形状分为方形、六角形和蝶形，按螺纹分有粗牙、细牙，按厚度分为普通、扁形、小六角形和六角形。
㈣垫圈。按形状分有平、斜、圆、方和弹簧垫圈。 图58
五、铆钉
铆钉可分铁、铝铆钉和铜空心铆钉等。也可自制空心、实心塑料铆钉。
第四节 自制教具的其它废旧材料
购买原材料能够开展自制教具活动，通过广泛收集废品，也能开展自制教具活动。
用于自制教具的废旧材料很多，归纳起来大体可分为金属材料、木材料、玻璃材料、纸材料、塑料材料和其它可借鉴的材料等六大类。平常只要注意收集，分类存放，自制教具时就会得心应手的各种材料。
一、金属材料
金属材料主要包括黑白铁板材料，如铁皮包装盒、盖，包装用金属片、金属条等；铝合金材料，如薄铝合金，包括易拉罐、电视废天线、铝合金门窗下角料等；铜材、钢材，如工具钢、合金钢、不锈钢、弹簧钢等；丝材，如多咱型号的铁丝下角料，废自行车辐条，废旧漆包线，各种导线下角料等；坚固材，如各种型号的铁钉，木螺钉，机螺丝，垫圈等；各种管材。这些废旧材料通过加工，精心制作，可具有精度高、导电性好、牢固性强等特点。
二、木材料
木材料主要包括天然木材，如各种包装箱、木材加工余下的边角料；人造板材，如装饰装修用的宝丽板、三合板、纤维板等边角料；棒材、管材、南方竹材等。
这些材料易加工成型，拼装组合性好，是自制教具的好材料。
三、玻璃材料
玻璃料主要包括普通平板玻璃的下角料，生活用玻璃瓶，药用输液瓶，青霉素小药瓶，光学性能好，可切割，也可粘合。只要精心研究，这些器皿可用来完成小学自然、中学化学中的多种实验。
四、纸材料
纸材料大体可分为白板纸，黄板纸，挂历纸等。用纸做教具，具有取材容易、制作简单、容易推广等特点。
五、塑料材料
塑料材料主要包括塑料板材、棒材、管材，工厂生产下角边料，各种包装瓶、盒、带、塑料袋、薄膜等日常生活废物，医用输液管、一次性注射器，各种塑料包装泡沫等。这些材料可塑性强，造型丰富。通过切割、打磨、打磨、镶嵌、粘合等工艺，能加工成各种教具和学具。
六、可借鉴材料
自制教具可借鉴的材料也很丰富。如各种节日小彩灯，各种发光小灯泡，各种玩具小电机，各种废钟表，坏玩具齿轮，气珠，胶管，各种车的内胎橡胶，废圆珠笔芯，废彩笔管等，都是各种工艺和各种实验可借鉴的较好材料。
第五节 自制教具的常用工具
一、量具
㈠木尺。木尺可分为木折尺和木直尺两种。
1.木折尺。木折尺有四折尺、六折尺、八折尺，它们的测量长度分别是500-600mm 、500-1000mm。
2.木直尺。木直尺的测量长度分别为600mm、1000mm。
㈡钢尺。钢尺可分为钢卷尺和钢直尺两种。
钢卷尺的测量长度为0-1000mm，2000mm等；钢直尺的测量长度分别为150、300、500、1000mm。
㈢游标卡尺。游标卡尺能够较精确地测量物体的内外直径、宽度、厚度和深度，教学用游标卡尺的精确度为0.1mm。
㈣螺旋千分尺。螺旋千分尺可更精确地测量细小物体的外径、宽度和厚度，精确度为0.01mm。
㈤透明塑料直尺。规格500-1000mm。
㈥卡钳。卡钳是钳工粗量圆柱和圆体时使用的工具。
二、划线工具
㈠墨斗。墨斗由圆筒、线轮和定针组成，是木工划线专用具。
㈡划线规。划线规可分直线勒线器，弹簧规，硬角规和普通圆规等。
1.直线勒线器是木工划线专用工具，它由勒子档、杆、刀片组成。
2.弹簧规和硬角规。弹簧规和硬角规是金工划线专用工具，它的规格有150mm、200mm、250mm三种。划圆最大直径分别是300、400、500mm。硬角规也可自制。
3.普通圆规。普通圆规是在薄铁板和纸上画 圆的常用工具。
㈢角尺与三角尺。
1.角尺。角尺又称曲尺、拐尺，有木制和钢制两种。一般角尺的尺翼长200-400mm ，尺柄长150-200mm。翼柄结合成直角。
2.三角尺。三角尺又称斜尺、搭尺，长度为150-200mm，尺翼与尺柄的交角一个为 90度，一个为45度。
㈣水平尺。水平尺有木制和金属制两种。水平尺用来校验物体平面是否达到水平和垂直状态。 一般水平尺的规格是150-300mm。
㈤线锤线锤是用钢制成的正圆锥体，在其上端中央设有带孔螺栓，可系一条线绳。用时手持线的上端，锤体呈自由下垂状态，视线顺着线绳来校验物体是否垂直。
㈥透明塑料三角板和量角器。
三、切削工具
㈠斧。斧有单刃和双刃之分。
㈡锯。木工锯的种类很多，下面介绍几种常用锯。
1.框锯。框锯按锯条长度及齿距不同可分为粗，中，细三种。
⑴粗锯：锯条长650-750mm，齿距4-5mm。粗锯主要用于锯割较厚的木料。
⑵中锯：锯条长550-650mm，齿距3-4mm。中锯主要用于锯割薄木料或开榫头。
⑶细锯：锯条长450-500mm，齿距2-3mm。细锯主要用于锯割较细的的木材和开榫拉肩。
2.刀锯。刀锯主要由锯刃和锯把两部分组成，可分为单面、双面、夹背刀锯等。
⑴单面刀锯：锯长350mm，一边有齿刃。根据齿刃功能不同，可分纵割和横割两种。
⑵双面刀锯：锯长300mm，两边有齿刃。两边的齿刃一般是一边为纵割锯， 另一边为横割锯。
⑶夹背刀锯：锯板长250-300mm，夹背刀锯的锯背上用钢条夹直，锯齿较细， 有纵割和横割锯之分。
3.槽锯。槽锯由手把和锯条组居，锯条约长200mm。槽锯主要用于在木料上开槽。
4.板锯。又称手锯。由于把和锯条组成，锯条长约250-750mm，齿距3-4mm。板锯主要用于较宽木板的锯割。
5.狭手锯。锯条窄而长，前端呈尖形，长度约300-400mm。 狭手锯主要用于锯割狭小的孔槽，如图75。
6.钢丝锯。又名弓锯，它是用竹片弯成弓形，两端绷装钢丝而成，钢丝上剁出锯齿形的飞棱，利用飞棱的锐刃来锯割。钢丝长约200-600mm，锯弓长800-900mm。钢丝锯主要用于锯割复杂的曲线和开孔。
图76 图77
7.钢锯。用于金属器件加工。
㈢手工金属剪刀。剪子种类很多，自制教具常用的剪子有金属专用剪刀，普通剪刀和枝剪等。
㈣刀。用于自制教具的刀具很多，一般常用的有纸刻刀，组刻刀和刻刀等。
四、刨削工具
刨削工具按操作方式可分手推刨和电刨，按用途分可分为平刨、特形刨和轴刨等。下面介绍几种常用刨。
㈠平刨。平刨主要用于刨削木料的平面，合其增直。按刨削要求的不同，可分为长刨、中刨和短刨。长刨身长为400-500mm,中刨身长为250-380mm，短刨岙长为180-220mm，三种刨构造是一样的，如图78
㈡特形刨。特形刨可分槽(专用刨消凹槽的)、线刨(专为成品棱角处开美术线务的)、边刨(专用木料边缘裁口用的)。
㈢轴刨。用于刨削较小木料的弯曲处和圆棒表面。轴刨有钢、木两种。
五、钻凿工具
㈠凿具。是木工凿眼、剔槽的工具，常见的凿具有圆、斜、平等形状，刃口宽度一般为6.4、7.9、9.5、12.7、15.9 等。
㈡钻具。
1.自制手钻。可用钢筋或废螺丝刀改制，端尖成四角尖锥形。
2.较传统的牵钻、陀螺钻、螺纹钻等。
3.弓摇钻、手摇钻。
4.手电钻。手电钻有手枪式和手提式两种，有交、直流两用，自重2-3kg。钻孔直径为4-19mm。
5.螺旋钻用于手拧转动打孔，有的也可上钻具。
六、敲击工具
敲击工具常用的有羊角锤，鸭嘴锤，圆头锤等。
七、夹持工具
㈠台虎钳。
㈡拼板夹具。木工粘板用。
八、锉磨工具
㈠木锉。按锉齿大小可分为粗，中、细三种。
㈡钢锉。按形状可分为扁锉，圆锉，半圆锉，方锉和三角锉等；按锉纹密度可分为1号(粗齿)，2号(中齿)，3号(细齿)，4号和5号等五种。
㈢磨石。磨石可分水磨石和油磨石。
㈣砂纸。砂纸可分纸砂纸，水砂纸和砂布等。纸砂纸用于磨光木件，水砂纸用地沾水打磨物件，砂布多用于打磨金属件。
九、通用工具
㈠钳。钳子种类很多，大体可分为老虎钳，扁嘴钳，尖嘴钳，弯嘴钳，偏口钳和剥线钳等。
㈡活板手。分类见表。 单位：mm 扳手长度 100 150 200 250
取大开口宽度 14 19 24 39
㈢螺丝旋具。螺丝旋具(也称螺缘丝刀、启子、改锥)可分一字形和十字形两种。
㈣电烙铁。按功率可分20Ｗ－150Ｗ等。
㈤验电笔。
㈥万用表。
|
