楊　瑩，李玲芳

(湖南文理學(xué)院　機械工程學(xué)院，湖南　常德　415000)

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增設(shè)綜合測量實驗的探討

楊瑩，李玲芳

(湖南文理學(xué)院機械工程學(xué)院，湖南常德415000)

為適應(yīng)高等教育培養(yǎng)模式的重大轉(zhuǎn)變，增設(shè)互換性與測量技術(shù)綜合測量實驗來培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力。該綜合測量實驗由幾何精度設(shè)計和幾何精度測量組成。通過在機械設(shè)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(xué)生不僅熟練掌握了幾何精度設(shè)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(xué)用結(jié)合，教學(xué)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(yīng)用型本科；幾何精度設(shè)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(xué)型向現(xiàn)代應(yīng)用型深度轉(zhuǎn)型，其突出特點是培養(yǎng)的學(xué)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(yīng)用相結(jié)合，綜合測量實驗?zāi)芡瑫r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(xué)環(huán)節(jié)[1]。本文通過增設(shè)綜合測量實驗來強化學(xué)生在互換性與測量技術(shù)課程學(xué)習(xí)中工程實踐能力的培養(yǎng)。

1　增設(shè)綜合測量實驗的原因

1.1課程在教學(xué)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(chǔ)課程，是學(xué)習(xí)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(xué)院開設(shè)該課程的專業(yè)包括機械設(shè)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(shè)計課程設(shè)計中幾何精度的設(shè)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(dāng)重要的地位。

1.2實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中存在的問題

由于受傳統(tǒng)教學(xué)模式的影響，實踐教學(xué)方法幾乎按照固定的模式進行[4]。指導(dǎo)老師給學(xué)生先做示范，學(xué)生模仿完成實驗，在整個實驗過程中，學(xué)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(xué)生無法自己思考問題和分析問題，實驗教學(xué)變得毫無意義。

2　綜合測量實驗的設(shè)計

2.1綜合測量實驗的含義

綜合測量實驗是指學(xué)生在具有一定基本操作技能的基礎(chǔ)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(xùn)練[5-6]。另外，綜合測量實驗也是課堂教學(xué)的延伸，是與課堂教學(xué)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(guān)的機械學(xué)科競賽。機械學(xué)科的重要賽事有全國大學(xué)生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽和全國大學(xué)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(shè)計，還包括機械的結(jié)構(gòu)設(shè)計和加工工藝設(shè)計。綜合利用所學(xué)知識，進行設(shè)計實踐。這與課程設(shè)計、生產(chǎn)實習(xí)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(shè)計和幾何精度測量兩部分組成。

1)幾何精度設(shè)計。該部分內(nèi)容融入第五學(xué)期的機械設(shè)計課程設(shè)計里。學(xué)生按照指定題目進行結(jié)構(gòu)設(shè)計以及計算機輔助設(shè)計，完成零件圖樣。然后根據(jù)該零件的應(yīng)用背景，完成幾何精度設(shè)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(chǔ)。

2)幾何精度測量。本院互換性與測量技術(shù)理論教學(xué)環(huán)節(jié)安排在第五學(xué)期，在理論教學(xué)完成后即可進行幾何精度測量。①學(xué)生以小組形式，根據(jù)主要零部件的幾何精度設(shè)計測量方案。②組織學(xué)生進行分組討論。③由實驗指導(dǎo)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(xué)生根據(jù)測量方案選擇計量器具。對學(xué)生以前沒有使用過的量具，指導(dǎo)教師應(yīng)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(dǎo)教師應(yīng)及時糾正學(xué)生在操作計量器具時存在的問題，以及引導(dǎo)學(xué)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(xué)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(xué)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(guān)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(dāng)?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(yīng)選用游標卡尺、螺旋千分尺等，測量鍵槽的寬度公差時，應(yīng)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(chǔ)應(yīng)盡量與設(shè)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(yīng)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(fù)雜的測量任務(wù)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(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生測量方案的設(shè)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(shè)綜合測量實驗，不僅使學(xué)生的幾何精度設(shè)計有所提高，而且使學(xué)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(xué)環(huán)節(jié)。學(xué)用結(jié)合，教學(xué)效果得到明顯改善。

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

[2] 于鳳云．增設(shè)“互換性與測量技術(shù)”課程大作業(yè)強化學(xué)生實踐能力[J]．教育教學(xué)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(xué)效果[J]．科技創(chuàng)新與應(yīng)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(xué)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(chǔ)課程實驗教學(xué)改革的探索與實踐[J]．遼寧工學(xué)院學(xué)報，2006，8(6)：134-136．

[6] 戴新．《互換性與測量技術(shù)》課程實驗教學(xué)改革[J]．實驗科學(xué)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(xué)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(xué)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(xué)學(xué)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(xué)院教學(xué)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