“互換性與技術測量”課程思政教學探討

何恩義，肖 露

（三峽大學 機械與動力學院，湖北 宜昌 443002）

引言

習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強調(diào)，要用好課堂教學這個主渠道，思想政治理論課要堅持在改進中加強，提升思想政治教育親和力和針對性，滿足學生成長發(fā)展需求和期待，其他各門課都要守好一段渠、種好責任田，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應［1］。新時代中國的大學生應該具有良好的思想政治素養(yǎng)和較強的專業(yè)能力。因此，大學的專業(yè)課教育應該被賦予“政治基因”，經(jīng)過課程思政教育培養(yǎng)的大學生可以更好地用自己的專業(yè)能力服務于行業(yè)，為祖國的發(fā)展貢獻力量。梁艷峰等［2］論述了傳統(tǒng)專業(yè)在新工科改造中課程思政的經(jīng)驗、做法和建設途徑，提出了黨支部和教研室聯(lián)合開展課程思政素材申報審批的工作機制。耿林等［3］探討了“中國制造2025”下機械工程與自動化學科人才培養(yǎng)模式的研究。涂琴［4］以農(nóng)林院校生物類有機化學課程為例，探討及思索了如何在有機化學教學中開展課程思政教育。課程思政是一種新的思想政治工作理念，是一種全新的課程觀，是高等教育實現(xiàn)全員、全程、全方位育人的必然選擇。課程思政教育對高校堅持社會主義辦學方向、貫徹和落實立德樹人根本任務、強化和堅定政治理想信念、確保高校育人工作貫徹教育教學全過程具有重要推動作用［5］。吳林峰等［6］以機械類專業(yè)課程“互換性與技術測量”為例，從課程思政目標定位、教學設計、思政元素挖掘與融入、考核方法等方面進行了研究，并取得了一定效果。“互換性與技術測量”是一門機械類的專業(yè)基礎課程，是培養(yǎng)機械類專業(yè)人才的必備基礎課程。本文結(jié)合課程特點，探討了本門課程思政實施的具體措施。

一、知識點和思政點的結(jié)合

“互換性與技術測量”作為一門機械類的專業(yè)基礎課程，其自身具備比較完備的知識體系。課程的緒論部分介紹了互換性的基本概念，為保證機械零件的互換性，機械零件應該具備相應的技術要求。課程介紹了極限與配合、幾何公差、表面粗糙度等技術指標的基本概念和相應的國家標準。根據(jù)螺紋緊固件、鍵、軸承、齒輪等典型機械零部件的使用要求，介紹了滿足互換性的技術指標，并講解了互換性技術要求的設計原則和方法?！盎Q性與技術測量”這門課程的精髓在于根據(jù)零件的使用要求設計相關精度，這就說明零件的精度設計是落地生根的，是具有自我特色的。類比于我們國家的社會主義制度，也一定是建立在中國國情下的中國特色社會主義制度。只有中國特色社會主義才能發(fā)展中國，只有建立在實事求是的基礎上進行的零件精度設計才具備生命力。

在理論教學過程中，穿插技術要求測量的實驗部分，培養(yǎng)學生動手能力，讓學生深刻了解測量的重要性和必要性。在以上專業(yè)知識教學的基礎上，為更好落實課程思政要求，課題組根據(jù)課程的專業(yè)知識點挖掘思政教育結(jié)合點。

緒論部分注重講解標準的起源及互換性技術要求的意義。公差與配合相關標準的發(fā)展體現(xiàn)了現(xiàn)代工業(yè)加工技術的發(fā)展歷程，互換性技術體現(xiàn)了精益求精的科學精神。標準化是互換性技術測量的基礎，同時也是產(chǎn)品平民化的基本條件。標準并不是廉價，而是一種具有高度統(tǒng)一的智慧的結(jié)晶。中國國家標準是中國勞動人民智慧和經(jīng)驗的產(chǎn)物，它使得我們的產(chǎn)品更具競爭力。

極限與配合部分的內(nèi)容重點在于間隙配合、過渡配合、過盈配合這三種配合的形式及其應用場合、常見公差的設計和選擇。公差的設計和選擇體現(xiàn)了唯物主義辯證法的思想。雖然我國現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展較晚，但是發(fā)展腳步很快，加工技術和國家標準也緊跟國際步伐，并且在某些方面還有優(yōu)勢。通過本章節(jié)的講解，教師以高性能機械的研究開發(fā)為切入點，可以激發(fā)學生的愛國熱情和民族自豪感。通過講解尺寸公差與配合的技術要求，培養(yǎng)學生在職業(yè)生涯中認真、嚴謹、精益求精的工匠精神。通過介紹公差與配合的相關國家標準、行業(yè)標準與技術規(guī)范，尤其是機械行業(yè)在產(chǎn)品設計與制造方面的行業(yè)標準與技術規(guī)范，樹立學生的行業(yè)規(guī)范意識，培養(yǎng)學生的職業(yè)道德素養(yǎng)，培養(yǎng)學生遵紀守法的意識。通過公差與配合的選用和標注，教導學生并非所有的要素都要有嚴格的公差要求，公差存在的目的是控制誤差變化的范圍，要容許誤差的存在，同時在安全的范圍內(nèi)變動。通過精度綜合設計、分組討論等，培養(yǎng)學生的鉆研精神和團隊合作能力。通過“大國工匠”紀錄片等教學視頻等線上資源，培養(yǎng)學生的愛國主義精神，增強學生的民族自豪感。

幾何公差、表面粗糙度是機械零件技術要求的另外兩個重要內(nèi)容。與尺寸公差一起，三者結(jié)合才能有效地保證零件的互換性和使用性能。零件在加工過程中由于受各種因素的影響，一定會產(chǎn)生形狀誤差和位置誤差。比如，在車削軸類零件時，刀具的運動軌跡如果與工件的旋轉(zhuǎn)軸線不平行，就會使零件表面產(chǎn)生圓柱度的誤差；鍵槽的銑削加工時，如果銑刀桿的軸線運動軌跡相對于零件的軸線有偏離或傾斜，則會使加工出的鍵槽產(chǎn)生對稱度誤差等。零件的圓柱度誤差會影響圓柱結(jié)合要素的配合均勻性；齒輪軸線的平行度誤差會影響齒輪的嚙合精度和承載能力；鍵槽的對稱度誤差會使鍵槽安裝困難，并且安裝后的受力狀況惡化。因此，對零件的形狀和位置精度進行合理的設計，采用合理的幾何公差限定零件表面的形狀誤差、方向誤差、位置誤差是十分必要的。幾何公差包括形狀公差、方向公差和位置公差。在進行幾何公差項目設計的時候，要站在唯物辯證主義的角度去看待問題、分析問題，結(jié)合實際情況選擇合理的公差項目和公差值。同一零件，公差項目并不是越多越好，公差值也并不是越小越好。在進行幾何公差設計的時候，一定要站在制造者和檢測者的角度去考慮。更多的公差項目意味著更復雜的加工工藝，同時檢測起來也更復雜，整體的成本就高，這背離了機械設計的初衷。通過這一章節(jié)的學習，我們可以學會換位思考，能實事求是地看待問題，解決問題。

公差原則能夠合理地處理尺寸公差、幾何公差以及表面粗糙度的關系。在進行零件技術要求設計的同時，要根據(jù)零件的性能要求，分析主要矛盾和次要矛盾，綜合考慮成本、工藝的影響。根據(jù)不同的功能需求，遵循合理的規(guī)定公差原則：獨立原則用于尺寸精度與形位精度要求相差較大，需分別滿足要求，或兩者無聯(lián)系，保證運動精度、密封性，以及未注公差等場合；包容要求主要用于需要嚴格保證配合性質(zhì)的場合；最大實體要求用于中心要素，一般用于相配件要求為可裝配性（無配合性質(zhì)要求）的場合；最小實體要求主要用于需要保證零件強度和最小壁厚等場合；可逆要求與最大（最?。嶓w要求連用，能充分利用公差帶，擴大被測要素實際尺寸的范圍，提高效益。盾構(gòu)機等大國重器機械零件的設計與制造更是體現(xiàn)了精度和原則的統(tǒng)一，只有掌握了幾何公差和尺寸公差的精髓，才能處理好它們之間的關系。公差原則是尺寸公差和幾何公差的統(tǒng)一，二者相互統(tǒng)一協(xié)調(diào)才能在滿足零件功能的前提下讓機械零件更具活力。這一章的思政點是“相互協(xié)調(diào)，和諧社會”。

在學習了基本技術要求的內(nèi)容之后，以軸承、鍵和花鍵、螺紋連接件等典型機械零件為例，綜合講解尺寸公差、幾何公差、表面粗糙度等技術要求的重要性和設計原則。基礎機械零件的發(fā)展體現(xiàn)了一個國家工業(yè)化的程度。機械零件種類繁多，典型機械零件是其中非常重要的一部分，合理技術要求的設計離不開對于加工工藝的理解，在實踐的基礎上才能體現(xiàn)設計的靈魂。典型機械零件的設計只是機械零件設計的很小一部分內(nèi)容，但是根據(jù)這部分內(nèi)容的學習，我們可以舉一反三，靈活運用相關知識進行其他零件的精度設計。機械零件雖然形狀各異，但站在互換性的角度上，其功能要求卻是歸一的。我們要善于學習，善于總結(jié)。我國機械工業(yè)的發(fā)展就是在學習的基礎上逐漸發(fā)展成長起來的，只有學習了典型的、別人的先進技術才能發(fā)展自己的創(chuàng)新成果。我們國家的發(fā)展道路也是摸著石頭過河，在學習先進經(jīng)驗的同時不斷地總結(jié)，才走出了適合自己國情的特色社會主義道路，并將一直走下去。這一章節(jié)的思政點是“善于學習，不斷總結(jié)”。

齒輪作為機械傳動的重要零部件，其技術要求和互換性的要求更復雜，內(nèi)容更多。齒輪的技術要求和齒輪的應用場合息息相關，不同的應用場合要求齒輪具備不同的技術指標。齒輪的加工不同于其他零部件的加工，需要專用的齒輪機床。齒輪機床的加工精度、毛坯精度、裝夾精度等都是影響齒輪精度的重要指標。我國齒輪加工工業(yè)從無到有，再到現(xiàn)在的品種多樣，技術齊全，經(jīng)過了幾代人的共同努力。但是在新型齒輪的加工及重要技術指標方面，我們還有一定的差距，需要現(xiàn)在的學生能夠接過前輩的接力棒，推動國家齒輪加工、檢測技術的發(fā)展。這一章節(jié)的思政點是“從無到有，齊心協(xié)力”。

二、教學過程中的實施實例

為了更好地提升教學質(zhì)量，我們在后面引入軸套類、盤蓋類、箱體類典型零件的一體化教學設計。首先，站在教師的角度針對本次課的學習內(nèi)容，引入加工工藝問題，以問題為主導。接下來以學生為主導參與到基礎知識的學習與討論，教師拋出案例，串聯(lián)基礎知識。在此基礎之上，學生參與討論，教師在總結(jié)的過程中融入思政教學。

以軸類零件的加工為例。軸類零件加工的精度來源于軸圖紙的技術要求，軸零件的技術要求是由軸的使用要求決定的。在傳動系統(tǒng)中，軸占據(jù)了很重要的地位，在傳遞扭矩與運動的同時也能夠支撐其他的傳動零件，所以不同軸段的使用要求不同，其技術要求也不同，加工精度和難度也有所不同。在進行軸類零件的設計時，應考慮每個軸段的工作環(huán)境，綜合分析工作載荷和摩擦與潤滑情況，確定各軸段的配合性質(zhì)，才能制定相應的技術要求。一般對于有相對運動的場合選用間隙配合，基本情況為h6，然后根據(jù)載荷的大小和潤滑情況調(diào)整基本偏差和標準公差。對于無相對運動但是有定心要求的場合一般選用過渡配合，基本情況為k6。對于無相對運動甚至承擔一定載荷的場合，一般選用過盈配合，基本情況為s6。幾何公差一般選用軸向全跳動代替圓柱度公差，端面全跳動代替垂直度公差。粗糙工作表面比非粗糙工作表面的粗糙度數(shù)值小，摩擦表面比不摩擦表面的粗糙度數(shù)值小。對于間隙配合，配合間隙越小，粗糙度數(shù)值應越?。粚τ谶^盈配合，為保證連接強度的牢固可靠，載荷越大，要求粗糙度數(shù)值越小。一般情況下，間隙配合比過盈配合粗糙度數(shù)值要小，配合表面的粗糙度應與其尺寸精度要求相當。配合性質(zhì)相同時，零件尺寸越小，則應粗糙度數(shù)值越??；同一精度等級，小尺寸比大尺寸要粗糙度數(shù)值小，軸比孔要粗糙度數(shù)值小。

思政教學融入：C919大飛機是我國具有代表性的機械產(chǎn)品，其傳動系統(tǒng)的要求較高，體現(xiàn)在具體的零件上，比如軸、齒輪、軸承等。C919是我國自主研制的首款商用大飛機，其零件的設計與制造國產(chǎn)率為50%，其中零件的技術要求極高，相關文件又為保密文件，沒有直接參考文件。所以從零件設計、工藝制定、生產(chǎn)制造等各環(huán)節(jié)嚴格按照高標準執(zhí)行。早期國產(chǎn)車，還有近期某些外國豪華車都有車身異響的問題，原因之一就是加工偏差。C919有上萬個零件，如果零件公差控制不住，每個都有0.1毫米的偏差，那累積起來的偏差就很大了。汽車不過5米長，制造偏差控制不住，就能導致車身異響。一個天上飛的37米長的大家伙，偏差控制更需要嚴格到位，這是巨大的挑戰(zhàn)。以前的飛機，都是沈飛、西飛、哈飛單個研究所為主進行研制的，但是C919需要整合不同城市的多個航飛廠/所協(xié)同研制。西飛承擔了C919中機身、中央翼、外翼翼盒及前緣縫翼、后緣襟翼、副翼6個工作包，不但沒出問題，還能打破國外技術封鎖和壟斷，建立了生產(chǎn)線。哈飛承擔了主起落架艙門工作包、前起落架艙門工作包、翼身整流罩工作包和垂直尾翼工作包四個大部件，而起落架是個核心部件，因為起降的時候需要承受巨大的風阻和震動，在結(jié)構(gòu)設計上對強度、載荷的要求都很高。各種材料、標準件、特殊工藝信息需要完成協(xié)調(diào)工作，各個模塊和零部件的接口和尺寸需要協(xié)調(diào)并達成一致，需要根據(jù)載荷數(shù)據(jù)對零件進行修正，還要在設計階段進行整機的裝配和檢查，確定間隙、公差等技術要求。規(guī)范地執(zhí)行并遵循精益求精的標準，才能讓我國的C919成功走向世界。任何一個機械產(chǎn)品都不是獨立于設計之外的，我們在進行機械設計的時候，要考慮到制造、檢測、安裝等各個環(huán)節(jié)。精度設計就是設計者和制造者之間的橋梁。只有考慮我國基本國情，考慮到機械零件生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，我們所設計出來的機械產(chǎn)品才能更好地服務于國家的發(fā)展需要和人民群眾的生產(chǎn)生活需要。

結(jié)語

“互換性與技術測量”這門課程作為一門機械類的專業(yè)基礎課程，課程體系明確，前后聯(lián)系脈絡清晰，本門課程的學習能為后續(xù)的課程學習打好基礎。課程思政作為現(xiàn)代大學生必須經(jīng)歷的一個環(huán)節(jié)，通過課程思政的融入，學生能對本課程、本專業(yè)的認識更加深刻，進一步培養(yǎng)愛專業(yè)、愛國家的大情懷，塑造正確的人生觀和價值觀。