增設綜合測量實驗的探討

楊　瑩，李玲芳

(湖南文理學院　機械工程學院，湖南　常德　415000)

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增設綜合測量實驗的探討

楊瑩，李玲芳

(湖南文理學院機械工程學院，湖南常德415000)

為適應高等教育培養(yǎng)模式的重大轉(zhuǎn)變，增設互換性與測量技術(shù)綜合測量實驗來培養(yǎng)學生的工程實踐能力。該綜合測量實驗由幾何精度設計和幾何精度測量組成。通過在機械設計制造及其自動化和機械電子工程兩個專業(yè)全面開展該實驗表明，學生不僅熟練掌握了幾何精度設計的方法，而且通過幾何精度測量，掌握了各種測量工具的使用方法。學用結(jié)合，教學效果得到了明顯改善。

綜合測量實驗；互換性與測量技術(shù)；應用型本科；幾何精度設計；幾何精度測量

隨著我國高等教育由精英教育向普及教育的轉(zhuǎn)變，地方本科院校培養(yǎng)模式也由傳統(tǒng)教學型向現(xiàn)代應用型深度轉(zhuǎn)型，其突出特點是培養(yǎng)的學生要具備較強的工程實踐能力。而工程實踐能力的培養(yǎng)不僅僅靠常規(guī)的驗證實驗來完成，要將其與工程實際應用相結(jié)合，綜合測量實驗能同時滿足上述要求。綜合測量實驗是在互換性與測量技術(shù)課程結(jié)束后組織的實踐性教學環(huán)節(jié)[1]。本文通過增設綜合測量實驗來強化學生在互換性與測量技術(shù)課程學習中工程實踐能力的培養(yǎng)。

1　增設綜合測量實驗的原因

1.1課程在教學環(huán)節(jié)中的重要地位

對機械類專業(yè)而言，互換性與測量技術(shù)是重要的專業(yè)基礎課程，是學習具體的機械專業(yè)知識和培養(yǎng)實踐技能的重要基石[2-3]。本校機械工程學院開設該課程的專業(yè)包括機械設計制造及其自動化和機械電子工程兩個專業(yè)。另外，在機械設計課程設計中幾何精度的設計也占據(jù)了很大一部分。由此可見，該課程在我院整個計劃中占有相當重要的地位。

1.2實踐教學環(huán)節(jié)中存在的問題

由于受傳統(tǒng)教學模式的影響，實踐教學方法幾乎按照固定的模式進行[4]。指導老師給學生先做示范，學生模仿完成實驗，在整個實驗過程中，學生自己實踐的機會很少。另外，我院互換性與測量技術(shù)課程實驗都是驗證性的，實驗類型太單一，學生無法自己思考問題和分析問題，實驗教學變得毫無意義。

2　綜合測量實驗的設計

2.1綜合測量實驗的含義

綜合測量實驗是指學生在具有一定基本操作技能的基礎上，運用某一課程或多種課程的綜合知識，對實驗技能和實驗方法進行綜合訓練[5-6]。另外，綜合測量實驗也是課堂教學的延伸，是與課堂教學同時進行的。綜合測量實驗與常規(guī)實驗的區(qū)別在于“綜合”上，是該課程主要知識點的綜合，而不是簡單的實驗混合。題目來自于與實踐息息相關的機械學科競賽。機械學科的重要賽事有全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽和全國大學生工程綜合能力競賽，每兩年舉辦一次。每屆的題目既有很高的工程性又貼近實際生活。它不但包括幾何精度的設計，還包括機械的結(jié)構(gòu)設計和加工工藝設計。綜合利用所學知識，進行設計實踐。這與課程設計、生產(chǎn)實習等是不同的。

2.2綜合測量實驗的實施

綜合測量實驗由幾何精度設計和幾何精度測量兩部分組成。

1)幾何精度設計。該部分內(nèi)容融入第五學期的機械設計課程設計里。學生按照指定題目進行結(jié)構(gòu)設計以及計算機輔助設計，完成零件圖樣。然后根據(jù)該零件的應用背景，完成幾何精度設計。包括：①零件極限偏差的選擇以及配合精度的選擇；②零件的幾何公差選擇；③零件表面粗糙度的選擇。最后將零件圖完善，為幾何精度測量奠定基礎。

2)幾何精度測量。本院互換性與測量技術(shù)理論教學環(huán)節(jié)安排在第五學期，在理論教學完成后即可進行幾何精度測量。①學生以小組形式，根據(jù)主要零部件的幾何精度設計測量方案。②組織學生進行分組討論。③由實驗指導老師加以完善，選取能夠全面反映被測工件表面狀況的綜合性測量方案。每組學生根據(jù)測量方案選擇計量器具。對學生以前沒有使用過的量具，指導教師應提前傳授他們正確的使用方法以完成零件幾何精度的測量。在測量過程中，指導教師應及時糾正學生在操作計量器具時存在的問題，以及引導學生分析影響測量準確性的因素，減少測量誤差。最后將測量結(jié)果對照零件圖樣上的標注判斷零件是否合格。

2.3綜合測量實驗成績評價

3　綜合測量實例

零件尺寸公差和幾何公差的測量需用各種不同的量具、儀器。對于缺少實踐經(jīng)驗的學生來說，能熟練運用計量器具進行單項檢測，而對零件進行綜合檢測較為困難。以傳動軸為例，詳細給出幾何精度測量的全過程。傳動軸的零件圖如圖1所示。檢測項目主要有尺寸精度、幾何精度、表面粗糙度等。

1)識圖。每個被測工件都有一張零件圖。首先，學生通過對零件圖的分析掌握零件的結(jié)構(gòu)，了解零件的組成，每個組成表面的特征以及各個組成部分之間的位置關系。其次，要認真分析圖紙上所標注的尺寸，分清定形尺寸、定位尺寸以及加工面和非加工面，進一步了解表面粗糙度等級所起的作用。最后，為了方便后續(xù)的零件幾何精度的測量，列好測量清單。

2)計量器具的選擇。測量過程包含測量對象、計量單位、測量方法和測量誤差[7-8]4個要素。根據(jù)被測工件的幾何精度要求，在實驗室現(xiàn)有的測量條件下，選取恰當?shù)臋z測方法和計量器具。如測量傳動軸裝滾動軸承部位的公差時，應選用游標卡尺、螺旋千分尺等，測量鍵槽的寬度公差時，應選用游標卡尺等。

3)尺寸公差檢測。如圖1所示，傳動軸的尺寸標注較多，按照傳動軸的結(jié)構(gòu)尺寸，由小到大進行測量。將每次測量的實際尺寸填入測量清單里，待所有的尺寸都測量后，判斷零件尺寸合格與否。

4)幾何公差檢測。對幾何公差進行檢測時，要注意測量基礎應盡量與設計基準、工藝基準重合。對于圖1中的圓跳動公差為0.015mm，就是以傳動軸的左右兩端為基準，因為圓跳動是一個綜合檢測項目，一般可以代替同軸度，而且便于檢測。在測量對稱度時，應以鍵槽所在位置的中心軸線為基準。幾何公差的測量可以考慮采用三坐標測量機，它可以代替多種表面測量工作及昂貴的組合量規(guī)，并能縮短復雜的測量任務所需的時間，這是其他計量器具所達不到的。

5)表面粗糙度檢測。對于表面粗糙度參數(shù)值較大的工件表面采用比較法，將被測表面與已知高度參數(shù)的表面粗糙度樣板相比較，從而估測出被測表面粗糙度[9]。對于表面粗糙度參數(shù)值較小的工件表面采用電動輪廓儀。若被測工件位置的表面粗糙度參數(shù)值不便使用儀器測量時，可采用印模法[10]。在測量過程中，先測量指定位置的表面粗糙度參數(shù)值，再測量其余部位的，不能漏檢。

實驗指導教師根據(jù)學生測量方案的設計和測量結(jié)果的對比打分，不及格者可以申請重新進行測量。

圖1　檢測傳動軸零件圖

4　結(jié)束語

通過對互換性與測量技術(shù)課程中增設綜合測量實驗，不僅使學生的幾何精度設計有所提高，而且使學生通過動手操作，掌握各種測量工具的使用方法，加強了該課程的實踐性教學環(huán)節(jié)。學用結(jié)合，教學效果得到明顯改善。

[1]馮偉．綜合測量實驗的教學實踐與探討[J].長春理工大學學報(高教版)，2007，2(4)：157-159．

[2] 于鳳云．增設“互換性與測量技術(shù)”課程大作業(yè)強化學生實踐能力[J]．教育教學論壇，2014(16)：38-39．

[3]王阿春，張彥富．通過大作業(yè)提高互換性與技術(shù)測量課程教學效果[J]．科技創(chuàng)新與應用，2013(11)：266．

[4]楊瑩．轉(zhuǎn)型背景下《互換性與測量技術(shù)》實驗教學改革[J]．科技資訊，2015(16)：185-186．

[5] 何冰，孫博，曹必峰．互換性與測量技術(shù)基礎課程實驗教學改革的探索與實踐[J]．遼寧工學院學報，2006，8(6)：134-136．

[6] 戴新．《互換性與測量技術(shù)》課程實驗教學改革[J]．實驗科學與技術(shù)，2007，5(3)：110-111，12．

[7] 孔曉玲．公差與測量技術(shù)[M]．北京：北京大學出版社，2010．

[8] 劉美華，張秀娟．互換性與測量技術(shù)[M]．武漢：華中科技大學出版社，2013．

[9] 廖念釗．互換性與測量技術(shù)[M]．北京：中國質(zhì)檢出版社，2012．

[10] 王穎淑，苗忠，李慧，等．公差實驗課改革的新探索[J]．長傳大學學報，2005，15(2)：108-110．

Study on Adding Comprehensive Measuring Experiment

YANG Ying，LI Lingfang

(DepartmentofMechanicalEngineering，HunanUniversityofArtsandScience，Changde415000，China)

Inordertoadapttothemajorchangesinthetrainingmode,weaddedcomprehensivemeasuringexperimentofinterchangeabilityandmeasurementtechnologytocultivatestudents’engineeringpracticeability.Thecomprehensivemeasuringexperimentiscomposedofgeometricprecisiondesignandgeometricprecisionmeasurement.AfterbeingcarriedoutinMechanicalEngineeringandAutomationandMechatronicEngineering,itshowsthatstudentsnotonlymasterskillfullythemethodsofthegeometricprecisiondesign,butalsomastervariousmeasurementtoolsbythegeometricprecisionmeasurement.Moreover,teachingeffectisimprovedsignificantlythroughthecombinationofstudyandapplication.

comprehensivemeasuringexperiment；interchangeabilityandmeasurementtechnology；applicationundergraduate；geometricprecisiondesign；geometricprecisionmeasurement

2015-06-08；修改日期: 2016-06-28

湖南文理學院教學改革項目(JGYB1438)。

楊瑩(1977-)，女，博士，講師，主要從事先進制造技術(shù)以及高速加工方面的研究。

G642.0

Adoi:10.3969/j.issn.1672-4550.2016.04.022