技术测量实训项目的开发 ——以武汉工程职业技术学院为例

汪秀珍　余克文　詹建军

(武汉工程职业技术学院　湖北　武汉：430080)

1　课程内容及教学要求

《公差配合与技术测量》课程是面向机械类学生开设的一门专业基础课，它是一门与机械工业发展紧密联系的基础学科，在生产一线具有广泛的应用。它在内容上既有大量的抽象名词和概念，又有许多计算公式，涉及的内容缺乏直观性，学生缺乏感性认识，很难理解这些抽象的概念和名词。高职学生在该课程学习结束后，必须具备相关基本知识，除了看懂机械图样并熟悉理解图样上的各种技术要求、符号、代号外，还要懂得常规的检测技术如零件在加工过程中的检测及成品的合格检测[1]。因此该课程会安排技术测量实训，其目的在于：1)加强学生对公差配合与技术测量两大方面基本理论的理解，掌握一些最基本的本专业的实验方法和测试技术；2)了解和熟悉常用几何量计量器具的类别、原理和结构，掌握仪器的调整、操作与维护技能；3)培养学生观察问题、分析问题和处理实验数据的能力。

根据课程教学要求开设的实训项目应涉及以下重要内容：孔、轴类零件配合尺寸测量(有助于理解公差配合概念及计算)；零件形位公差测量与检验(有助于理解形位公差概念及其检测方法的原理)；零件表面粗糙度测量与检验。检测零件最好选择轴、套、齿轮、箱体类常见机械零件，有助于加深理解关于这些常用零件的设计、加工及使用的理论。例如选择轴类零件，可同时进行长度、直径、表面粗糙度、圆跳动、直线度及对称度等项目的测量。

2　检测项目的各种方法分析

零件的形位公差包含形状公差和位置公差，形状公差和位置公差又各包含很多项目，每个检测项目根据被检测零件的形状、大小、结构、检测精度要求不同有不同的检测方法，所以应先分析各不同检测方法的原理、精度、适用条件，再依据教学要求及生产使用情况确定检测项目的方法。

下面以直线度测量为例，说明各种测量方法及其特点。直线度误差是一项形状误差，是指被测实际直线对其理想直线的变动量。其中理想直线位置的确定应满足“最小条件”准则，即被测实际直线对其理想要素的最大变动量为最小。直线度误差数值的大小按最小包容区域的宽度或直径评定，所谓最小区域宽度是指包容被测实际直线时，具有最小宽度或直径的包容区。根据零件的功能要求，直线度可分为在给定平面内、在给定方向上和在任意方向上的三种情况。主要涉及测量圆柱体和圆锥体的素线直线度误差测量、机床和其他机器的导轨面以及工件直线导向面的直线度误差测量等。直线度误差的常用测量方法包括光隙法、指示表法、水平仪法、自准直仪法和钢丝法等[2]。

光隙法用刀口尺模拟理想直线，将刀口尺置于被测实际线上并使刀口尺与实际线紧密接触，转动刀口直尺使其位置符合最小条件，然后观察刀口尺与被测线之间的最大光隙，用塞尺或与标准光隙比较判断误差的范围，原理如图1(a)所示。适用于测量磨削或研磨的较短平面，测量精度可达1-3um，但难于定量测量。

指示表法用平板模拟理想直线，用带指示器的测量装置(百分表)测出被测直线相对于测量基线的偏离值，进而评定直线度误差值，原理如图1(e)所示。此方法属直接测量，适用于中、小平面及圆柱、圆锥面素线或轴线等直线度误差测量。

水平仪和自准直仪属于小角度测量仪器。水平仪法测量过程是将固有水平仪的桥板放置在被测直线上，等跨距首尾衔接拖动桥板，测出被测直线各相邻两点连线相对水平面的倾斜角，通过数据处理求出直线度误差值，原理如图1(c)所示。自准直仪法测量过程基本相同，区别在于桥板上固定着的是反射镜，自准直仪沿被测直线的长度方向固定在一端。自准直仪法的测量精度高于水平仪法的测量精度，原理如图1(d)所示。这两方法属于间接测量，适用于大、中性零件垂直平面内的直线度误差测量，例如机床导轨的直线度误差测量。测量时需反复挪动仪器位置，记录各测点的数据，费时、费力，调整时间长，数据处理程序繁琐。

钢丝法以张紧的优质钢丝模拟理想直线，测出被测直线相对于钢丝的偏离值，进而评定直线度误差值，原理如图1(b)所示。此方法属于直接测量，适用于测量水平方向的直线度误差。

图1　直线度误差的常用测量方法

从上可看出，每一个检测项目都有多种方法，每种方法所使用的原理、仪器设备、所能达到的测量精度、适用测量的零件都各不相同，在给学生开设实训项目时必须以现有的实验条件为基础，选择适用性广且在生产中应用较多的方法。

3　实训室设备仪器

我院的测量实训室里现有的仪器设备如表1所示(部分)，这是确定实训项目的根本依据。

依据测量实训室的实际条件，实训室可进行线性尺寸、表面粗糙度、形状和位置误差、角度、螺纹、齿轮检测，但受某些仪器设备的数量限制，并不能对学生开设所有实训项目。

4　检测实训项目及其方法的确定

根据本文前面的分析，可知针对我院的具体情况，必须综合考虑(1)实训项目具备典型性、实用性，且与理论知识的重点内容联合紧密；(2)该实训项目的检测方法应具备实用性；(3)实训室设备及数量具备开设条件；(4)实训项目开设应符合专业课时要求。(5)实训项目应逐渐从单项检测项目过渡到单个零件的多项检测，即单个零件的综合检测。

表1　测量实训室现有仪器设备

仍以直线度的检测为例，常用方法有5种，最后依据以上原则，确定最后定为水平仪法测量导轨直线度误差。首先机械类典型零件的各种加工面(圆柱面、平面、圆锥面等)在各类机床(车床、刨床、铣床等)上的加工精度都与起定位和导向作用的导轨自身精度紧密相连。直线度误差又是零件形状误差中最基本的一个，理解了直线度误差及其测量方法有助于对平面度、轮廓度、平行度等其他形状及位置误差的理解。而最适合导轨直线度的检测方法就是水平仪法，在生产中使用广泛[3]。我院各专业自然班人数一般为40人左右，以4人为一小组进行实训，一共10个小组。实训室现有各种规格的水平仪12块，完全能够满足10个小组同时实训要求。该实验2个课时即可完成，符合教学大纲要求。

按照与上述分析类似的方法，按照我院该课程实训总学时为8-10学时的要求，安排如表2所示实训项目，并编制实训指导书。

表2　技术测量实训项目

5　总结

公差配合与技术测量实训是该课程教学的重要环节，是学生在校期间将理论与实际相结合的主要途径。实训不仅为理论教学服务，而且服务于培养学生能力。因此，实训内容必须与所学课程相符，这样才能让学生将所学与实训内容联系，才有助于理论知识在实际生产中的运用和发展，学以致用。同时实训内容也应与学校的实际实训条件相符，才能保证实训课程的正常开展，保证实训效果，也让学校的实训资源得到充分利用。

[1]王凤娟.“公差配合与技术测量”的教学探讨[J].石家庄职业技术学院学报,2004,16(3):59-60.

[2]甘永立.几何量公差与检测[M].上海：上海科学技术出版社,2001.

[3]导轨直线度的测量[J].沈阳科学学术年会,2011:64-66.