汪秀珍　余克文　詹建軍

(武漢工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院　湖北　武漢：430080)

1　課程內(nèi)容及教學(xué)要求

《公差配合與技術(shù)測量》課程是面向機(jī)械類學(xué)生開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，它是一門與機(jī)械工業(yè)發(fā)展緊密聯(lián)系的基礎(chǔ)學(xué)科，在生產(chǎn)一線具有廣泛的應(yīng)用。它在內(nèi)容上既有大量的抽象名詞和概念，又有許多計算公式，涉及的內(nèi)容缺乏直觀性，學(xué)生缺乏感性認(rèn)識，很難理解這些抽象的概念和名詞。高職學(xué)生在該課程學(xué)習(xí)結(jié)束后，必須具備相關(guān)基本知識，除了看懂機(jī)械圖樣并熟悉理解圖樣上的各種技術(shù)要求、符號、代號外，還要懂得常規(guī)的檢測技術(shù)如零件在加工過程中的檢測及成品的合格檢測[1]。因此該課程會安排技術(shù)測量實訓(xùn)，其目的在于：1)加強(qiáng)學(xué)生對公差配合與技術(shù)測量兩大方面基本理論的理解，掌握一些最基本的本專業(yè)的實驗方法和測試技術(shù)；2)了解和熟悉常用幾何量計量器具的類別、原理和結(jié)構(gòu)，掌握儀器的調(diào)整、操作與維護(hù)技能；3)培養(yǎng)學(xué)生觀察問題、分析問題和處理實驗數(shù)據(jù)的能力。

根據(jù)課程教學(xué)要求開設(shè)的實訓(xùn)項目應(yīng)涉及以下重要內(nèi)容：孔、軸類零件配合尺寸測量(有助于理解公差配合概念及計算)；零件形位公差測量與檢驗(有助于理解形位公差概念及其檢測方法的原理)；零件表面粗糙度測量與檢驗。檢測零件最好選擇軸、套、齒輪、箱體類常見機(jī)械零件，有助于加深理解關(guān)于這些常用零件的設(shè)計、加工及使用的理論。例如選擇軸類零件，可同時進(jìn)行長度、直徑、表面粗糙度、圓跳動、直線度及對稱度等項目的測量。

2　檢測項目的各種方法分析

零件的形位公差包含形狀公差和位置公差，形狀公差和位置公差又各包含很多項目，每個檢測項目根據(jù)被檢測零件的形狀、大小、結(jié)構(gòu)、檢測精度要求不同有不同的檢測方法，所以應(yīng)先分析各不同檢測方法的原理、精度、適用條件，再依據(jù)教學(xué)要求及生產(chǎn)使用情況確定檢測項目的方法。

下面以直線度測量為例，說明各種測量方法及其特點(diǎn)。直線度誤差是一項形狀誤差，是指被測實際直線對其理想直線的變動量。其中理想直線位置的確定應(yīng)滿足“最小條件”準(zhǔn)則，即被測實際直線對其理想要素的最大變動量為最小。直線度誤差數(shù)值的大小按最小包容區(qū)域的寬度或直徑評定，所謂最小區(qū)域?qū)挾仁侵赴荼粶y實際直線時，具有最小寬度或直徑的包容區(qū)。根據(jù)零件的功能要求，直線度可分為在給定平面內(nèi)、在給定方向上和在任意方向上的三種情況。主要涉及測量圓柱體和圓錐體的素線直線度誤差測量、機(jī)床和其他機(jī)器的導(dǎo)軌面以及工件直線導(dǎo)向面的直線度誤差測量等。直線度誤差的常用測量方法包括光隙法、指示表法、水平儀法、自準(zhǔn)直儀法和鋼絲法等[2]。

光隙法用刀口尺模擬理想直線，將刀口尺置于被測實際線上并使刀口尺與實際線緊密接觸，轉(zhuǎn)動刀口直尺使其位置符合最小條件，然后觀察刀口尺與被測線之間的最大光隙，用塞尺或與標(biāo)準(zhǔn)光隙比較判斷誤差的范圍，原理如圖1(a)所示。適用于測量磨削或研磨的較短平面，測量精度可達(dá)1-3um，但難于定量測量。

指示表法用平板模擬理想直線，用帶指示器的測量裝置(百分表)測出被測直線相對于測量基線的偏離值，進(jìn)而評定直線度誤差值，原理如圖1(e)所示。此方法屬直接測量，適用于中、小平面及圓柱、圓錐面素線或軸線等直線度誤差測量。

水平儀和自準(zhǔn)直儀屬于小角度測量儀器。水平儀法測量過程是將固有水平儀的橋板放置在被測直線上，等跨距首尾銜接拖動橋板，測出被測直線各相鄰兩點(diǎn)連線相對水平面的傾斜角，通過數(shù)據(jù)處理求出直線度誤差值，原理如圖1(c)所示。自準(zhǔn)直儀法測量過程基本相同，區(qū)別在于橋板上固定著的是反射鏡，自準(zhǔn)直儀沿被測直線的長度方向固定在一端。自準(zhǔn)直儀法的測量精度高于水平儀法的測量精度，原理如圖1(d)所示。這兩方法屬于間接測量，適用于大、中性零件垂直平面內(nèi)的直線度誤差測量，例如機(jī)床導(dǎo)軌的直線度誤差測量。測量時需反復(fù)挪動儀器位置，記錄各測點(diǎn)的數(shù)據(jù)，費(fèi)時、費(fèi)力，調(diào)整時間長，數(shù)據(jù)處理程序繁瑣。

鋼絲法以張緊的優(yōu)質(zhì)鋼絲模擬理想直線，測出被測直線相對于鋼絲的偏離值，進(jìn)而評定直線度誤差值，原理如圖1(b)所示。此方法屬于直接測量，適用于測量水平方向的直線度誤差。

圖1　直線度誤差的常用測量方法

從上可看出，每一個檢測項目都有多種方法，每種方法所使用的原理、儀器設(shè)備、所能達(dá)到的測量精度、適用測量的零件都各不相同，在給學(xué)生開設(shè)實訓(xùn)項目時必須以現(xiàn)有的實驗條件為基礎(chǔ)，選擇適用性廣且在生產(chǎn)中應(yīng)用較多的方法。

3　實訓(xùn)室設(shè)備儀器

我院的測量實訓(xùn)室里現(xiàn)有的儀器設(shè)備如表1所示(部分)，這是確定實訓(xùn)項目的根本依據(jù)。

依據(jù)測量實訓(xùn)室的實際條件，實訓(xùn)室可進(jìn)行線性尺寸、表面粗糙度、形狀和位置誤差、角度、螺紋、齒輪檢測，但受某些儀器設(shè)備的數(shù)量限制，并不能對學(xué)生開設(shè)所有實訓(xùn)項目。

4　檢測實訓(xùn)項目及其方法的確定

根據(jù)本文前面的分析，可知針對我院的具體情況，必須綜合考慮(1)實訓(xùn)項目具備典型性、實用性，且與理論知識的重點(diǎn)內(nèi)容聯(lián)合緊密；(2)該實訓(xùn)項目的檢測方法應(yīng)具備實用性；(3)實訓(xùn)室設(shè)備及數(shù)量具備開設(shè)條件；(4)實訓(xùn)項目開設(shè)應(yīng)符合專業(yè)課時要求。(5)實訓(xùn)項目應(yīng)逐漸從單項檢測項目過渡到單個零件的多項檢測，即單個零件的綜合檢測。

表1　測量實訓(xùn)室現(xiàn)有儀器設(shè)備

仍以直線度的檢測為例，常用方法有5種，最后依據(jù)以上原則，確定最后定為水平儀法測量導(dǎo)軌直線度誤差。首先機(jī)械類典型零件的各種加工面(圓柱面、平面、圓錐面等)在各類機(jī)床(車床、刨床、銑床等)上的加工精度都與起定位和導(dǎo)向作用的導(dǎo)軌自身精度緊密相連。直線度誤差又是零件形狀誤差中最基本的一個，理解了直線度誤差及其測量方法有助于對平面度、輪廓度、平行度等其他形狀及位置誤差的理解。而最適合導(dǎo)軌直線度的檢測方法就是水平儀法，在生產(chǎn)中使用廣泛[3]。我院各專業(yè)自然班人數(shù)一般為40人左右，以4人為一小組進(jìn)行實訓(xùn)，一共10個小組。實訓(xùn)室現(xiàn)有各種規(guī)格的水平儀12塊，完全能夠滿足10個小組同時實訓(xùn)要求。該實驗2個課時即可完成，符合教學(xué)大綱要求。

按照與上述分析類似的方法，按照我院該課程實訓(xùn)總學(xué)時為8-10學(xué)時的要求，安排如表2所示實訓(xùn)項目，并編制實訓(xùn)指導(dǎo)書。

表2　技術(shù)測量實訓(xùn)項目

5　總結(jié)

公差配合與技術(shù)測量實訓(xùn)是該課程教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，是學(xué)生在校期間將理論與實際相結(jié)合的主要途徑。實訓(xùn)不僅為理論教學(xué)服務(wù)，而且服務(wù)于培養(yǎng)學(xué)生能力。因此，實訓(xùn)內(nèi)容必須與所學(xué)課程相符，這樣才能讓學(xué)生將所學(xué)與實訓(xùn)內(nèi)容聯(lián)系，才有助于理論知識在實際生產(chǎn)中的運(yùn)用和發(fā)展，學(xué)以致用。同時實訓(xùn)內(nèi)容也應(yīng)與學(xué)校的實際實訓(xùn)條件相符，才能保證實訓(xùn)課程的正常開展，保證實訓(xùn)效果，也讓學(xué)校的實訓(xùn)資源得到充分利用。

[1]王鳳娟.“公差配合與技術(shù)測量”的教學(xué)探討[J].石家莊職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2004,16(3):59-60.

[2]甘永立.幾何量公差與檢測[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,2001.

[3]導(dǎo)軌直線度的測量[J].沈陽科學(xué)學(xué)術(shù)年會,2011:64-66.