增设综合测量实验的探讨

杨　莹，李玲芳

(湖南文理学院　机械工程学院，湖南　常德　415000)



增设综合测量实验的探讨

杨莹，李玲芳

(湖南文理学院机械工程学院，湖南常德415000)

为适应高等教育培养模式的重大转变，增设互换性与测量技术综合测量实验来培养学生的工程实践能力。该综合测量实验由几何精度设计和几何精度测量组成。通过在机械设计制造及其自动化和机械电子工程两个专业全面开展该实验表明，学生不仅熟练掌握了几何精度设计的方法，而且通过几何精度测量，掌握了各种测量工具的使用方法。学用结合，教学效果得到了明显改善。

综合测量实验；互换性与测量技术；应用型本科；几何精度设计；几何精度测量

随着我国高等教育由精英教育向普及教育的转变，地方本科院校培养模式也由传统教学型向现代应用型深度转型，其突出特点是培养的学生要具备较强的工程实践能力。而工程实践能力的培养不仅仅靠常规的验证实验来完成，要将其与工程实际应用相结合，综合测量实验能同时满足上述要求。综合测量实验是在互换性与测量技术课程结束后组织的实践性教学环节[1]。本文通过增设综合测量实验来强化学生在互换性与测量技术课程学习中工程实践能力的培养。

1　增设综合测量实验的原因

1.1课程在教学环节中的重要地位

对机械类专业而言，互换性与测量技术是重要的专业基础课程，是学习具体的机械专业知识和培养实践技能的重要基石[2-3]。本校机械工程学院开设该课程的专业包括机械设计制造及其自动化和机械电子工程两个专业。另外，在机械设计课程设计中几何精度的设计也占据了很大一部分。由此可见，该课程在我院整个计划中占有相当重要的地位。

1.2实践教学环节中存在的问题

由于受传统教学模式的影响，实践教学方法几乎按照固定的模式进行[4]。指导老师给学生先做示范，学生模仿完成实验，在整个实验过程中，学生自己实践的机会很少。另外，我院互换性与测量技术课程实验都是验证性的，实验类型太单一，学生无法自己思考问题和分析问题，实验教学变得毫无意义。

2　综合测量实验的设计

2.1综合测量实验的含义

综合测量实验是指学生在具有一定基本操作技能的基础上，运用某一课程或多种课程的综合知识，对实验技能和实验方法进行综合训练[5-6]。另外，综合测量实验也是课堂教学的延伸，是与课堂教学同时进行的。综合测量实验与常规实验的区别在于“综合”上，是该课程主要知识点的综合，而不是简单的实验混合。题目来自于与实践息息相关的机械学科竞赛。机械学科的重要赛事有全国大学生机械创新设计大赛和全国大学生工程综合能力竞赛，每两年举办一次。每届的题目既有很高的工程性又贴近实际生活。它不但包括几何精度的设计，还包括机械的结构设计和加工工艺设计。综合利用所学知识，进行设计实践。这与课程设计、生产实习等是不同的。

2.2综合测量实验的实施

综合测量实验由几何精度设计和几何精度测量两部分组成。

1)几何精度设计。该部分内容融入第五学期的机械设计课程设计里。学生按照指定题目进行结构设计以及计算机辅助设计，完成零件图样。然后根据该零件的应用背景，完成几何精度设计。包括：①零件极限偏差的选择以及配合精度的选择；②零件的几何公差选择；③零件表面粗糙度的选择。最后将零件图完善，为几何精度测量奠定基础。

2)几何精度测量。本院互换性与测量技术理论教学环节安排在第五学期，在理论教学完成后即可进行几何精度测量。①学生以小组形式，根据主要零部件的几何精度设计测量方案。②组织学生进行分组讨论。③由实验指导老师加以完善，选取能够全面反映被测工件表面状况的综合性测量方案。每组学生根据测量方案选择计量器具。对学生以前没有使用过的量具，指导教师应提前传授他们正确的使用方法以完成零件几何精度的测量。在测量过程中，指导教师应及时纠正学生在操作计量器具时存在的问题，以及引导学生分析影响测量准确性的因素，减少测量误差。最后将测量结果对照零件图样上的标注判断零件是否合格。

2.3综合测量实验成绩评价

3　综合测量实例

零件尺寸公差和几何公差的测量需用各种不同的量具、仪器。对于缺少实践经验的学生来说，能熟练运用计量器具进行单项检测，而对零件进行综合检测较为困难。以传动轴为例，详细给出几何精度测量的全过程。传动轴的零件图如图1所示。检测项目主要有尺寸精度、几何精度、表面粗糙度等。

1)识图。每个被测工件都有一张零件图。首先，学生通过对零件图的分析掌握零件的结构，了解零件的组成，每个组成表面的特征以及各个组成部分之间的位置关系。其次，要认真分析图纸上所标注的尺寸，分清定形尺寸、定位尺寸以及加工面和非加工面，进一步了解表面粗糙度等级所起的作用。最后，为了方便后续的零件几何精度的测量，列好测量清单。

2)计量器具的选择。测量过程包含测量对象、计量单位、测量方法和测量误差[7-8]4个要素。根据被测工件的几何精度要求，在实验室现有的测量条件下，选取恰当的检测方法和计量器具。如测量传动轴装滚动轴承部位的公差时，应选用游标卡尺、螺旋千分尺等，测量键槽的宽度公差时，应选用游标卡尺等。

3)尺寸公差检测。如图1所示，传动轴的尺寸标注较多，按照传动轴的结构尺寸，由小到大进行测量。将每次测量的实际尺寸填入测量清单里，待所有的尺寸都测量后，判断零件尺寸合格与否。

4)几何公差检测。对几何公差进行检测时，要注意测量基础应尽量与设计基准、工艺基准重合。对于图1中的圆跳动公差为0.015mm，就是以传动轴的左右两端为基准，因为圆跳动是一个综合检测项目，一般可以代替同轴度，而且便于检测。在测量对称度时，应以键槽所在位置的中心轴线为基准。几何公差的测量可以考虑采用三坐标测量机，它可以代替多种表面测量工作及昂贵的组合量规，并能缩短复杂的测量任务所需的时间，这是其他计量器具所达不到的。

5)表面粗糙度检测。对于表面粗糙度参数值较大的工件表面采用比较法，将被测表面与已知高度参数的表面粗糙度样板相比较，从而估测出被测表面粗糙度[9]。对于表面粗糙度参数值较小的工件表面采用电动轮廓仪。若被测工件位置的表面粗糙度参数值不便使用仪器测量时，可采用印模法[10]。在测量过程中，先测量指定位置的表面粗糙度参数值，再测量其余部位的，不能漏检。

实验指导教师根据学生测量方案的设计和测量结果的对比打分，不及格者可以申请重新进行测量。

图1　检测传动轴零件图

4　结束语

通过对互换性与测量技术课程中增设综合测量实验，不仅使学生的几何精度设计有所提高，而且使学生通过动手操作，掌握各种测量工具的使用方法，加强了该课程的实践性教学环节。学用结合，教学效果得到明显改善。

[1]冯伟．综合测量实验的教学实践与探讨[J].长春理工大学学报(高教版)，2007，2(4)：157-159．

[2] 于凤云．增设“互换性与测量技术”课程大作业强化学生实践能力[J]．教育教学论坛，2014(16)：38-39．

[3]王阿春，张彦富．通过大作业提高互换性与技术测量课程教学效果[J]．科技创新与应用，2013(11)：266．

[4]杨莹．转型背景下《互换性与测量技术》实验教学改革[J]．科技资讯，2015(16)：185-186．

[5] 何冰，孙博，曹必峰．互换性与测量技术基础课程实验教学改革的探索与实践[J]．辽宁工学院学报，2006，8(6)：134-136．

[6] 戴新．《互换性与测量技术》课程实验教学改革[J]．实验科学与技术，2007，5(3)：110-111，12．

[7] 孔晓玲．公差与测量技术[M]．北京：北京大学出版社，2010．

[8] 刘美华，张秀娟．互换性与测量技术[M]．武汉：华中科技大学出版社，2013．

[9] 廖念钊．互换性与测量技术[M]．北京：中国质检出版社，2012．

[10] 王颖淑，苗忠，李慧，等．公差实验课改革的新探索[J]．长传大学学报，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

湖南文理学院教学改革项目(JGYB1438)。

杨莹(1977-)，女，博士，讲师，主要从事先进制造技术以及高速加工方面的研究。

G642.0

Adoi:10.3969/j.issn.1672-4550.2016.04.022