公差教學(xué)淺談

◆項飛燕

作者：項飛燕，清遠(yuǎn)市清新區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)校機械講師（511800）。

公差是中職機械類專業(yè)的首選必修課，其重要性卻常常被忽視，內(nèi)容多課時少，科任難教，學(xué)生也難學(xué)。如果公差學(xué)不好，會影響后階段的許多課程的學(xué)習(xí)，甚至直接影響學(xué)生的加工技能。筆者結(jié)合多年的教學(xué)實踐，就如何優(yōu)化簡化公差教學(xué)談幾點意見。

1 學(xué)前動員，學(xué)生有認(rèn)識、有興趣、有信心

首先，讓學(xué)生認(rèn)識本課程的性質(zhì)，并了解本課程的內(nèi)容公差是機械冷加工專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，為后續(xù)的專業(yè)理論課和實操課的學(xué)習(xí)服務(wù)，是冷加工技能不可或缺的一部分。如何讓學(xué)生明白這種性質(zhì)，這是教師首先要解決的問題。現(xiàn)在筆者所在學(xué)校用的是江蘇教育出版社出版的教材，第一次課，筆者一般選用中國勞動和社會保障出版社的《極限配合與技術(shù)測量》（第三版）的緒論，由互換性引出誤差、公差、測量，這四個概念相互關(guān)系如圖1所示。為實現(xiàn)互換性以公差控制誤差，需要靠測量來實現(xiàn)。互換性是指制成的同一規(guī)格的一批零部件，不需作任何挑選、調(diào)整或輔助加工，就能進行裝配，并能滿足機械產(chǎn)品的使用性能要求的一種特性；機械制造的各個環(huán)節(jié)包括設(shè)計、加工、裝配、使用和維修，都離不開互換性。

圖1

然而零件機加工必然存在誤差，有尺寸誤差、形狀誤差、位置誤差、表面微觀形狀誤差。為了實現(xiàn)互換性，零件的各種誤差必須控制在很小的范圍內(nèi)，這就有了公差：尺寸公差、形狀公差、位置公差和表面粗糙度。公差控制誤差，靠測量來實現(xiàn)，因此對零件的測量是保證互換性生產(chǎn)的一個重要手段。

圖2

畫出一階梯軸的零件圖（圖2），以此為例，使學(xué)生認(rèn)識四種誤差。然后根據(jù)圖2提問學(xué)生：軸φ30為φ30f6如果根據(jù)此圖樣進行加工，直徑尺寸誤差必須控制在什么范圍內(nèi)？軸線形狀和位置有什么要求？學(xué)生已經(jīng)過鉗工乃至普車實習(xí)，已有簡單零件加工的經(jīng)驗，可對誤差控制還一知半解。教師可簡單地講解一下，最后讓學(xué)生自己得出本書主要內(nèi)容：四種公差和測量。這樣一來，學(xué)生對本課程的性質(zhì)與內(nèi)容有所認(rèn)識和了解，知道零件加工需先會讀圖，加工完畢需采用各種計量器具檢測各種誤差，而這些都離不開本課程的學(xué)習(xí)。

其次，學(xué)生初步認(rèn)識本課程的目標(biāo)，重在識圖能力、檢測能力的培養(yǎng)

1）與機械制圖相輔相成，培養(yǎng)學(xué)生的識圖能力。首先是零件圖的識讀。學(xué)生學(xué)了一學(xué)期的機械制圖，已初步了解讀圖步驟：首先概括了解，再分析視圖、想象形狀，再分析尺寸，最后了解技術(shù)要求。技術(shù)要求包括表面結(jié)構(gòu)要求、尺寸公差、形位公差和熱處理等內(nèi)容，本書的目標(biāo)之一就是培養(yǎng)各種公差要求的識讀能力：會識讀尺寸公差、公差帶代號，并能查出上下偏差，計算出上、下極限尺寸（最大、最小極限尺寸）以檢測實際尺寸；形位公差14個項目，認(rèn)識項目符號，了解公差帶。然后是裝配圖的識讀，一張完整的裝配圖包括一組視圖和必要的尺寸（包括配合尺寸）。經(jīng)過本課程學(xué)習(xí)，要求學(xué)生根據(jù)配合尺寸能夠判斷配合制度和配合性質(zhì)。配合制度包括基孔制、基軸制、混合制，根據(jù)基準(zhǔn)孔H或基準(zhǔn)軸h來判斷很容易。配合性質(zhì)包括間隙配合、過盈配合、過度配合，需要學(xué)生用點心。

2）加工檢測能力的培養(yǎng)。會使用基本的計量器具來檢測誤差。游標(biāo)卡尺、千分尺、塞規(guī)和環(huán)規(guī)（或卡規(guī)）檢測尺寸誤差，百分表、千分表檢測平面度、圓度、圓柱度、跳動公差的誤差。

2 以學(xué)生為中心，引導(dǎo)學(xué)生采用各種方法主動學(xué)習(xí)，同時探索切實有效的教學(xué)模式，以測量項目實現(xiàn)公差控制誤差，提高學(xué)生的識圖和測量能力

引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用各種學(xué)習(xí)方法，溝通新舊知識，提高學(xué)習(xí)效率

1）對比聯(lián)系區(qū)分法。公差中有很多術(shù)語，字面相近，但定義不同，學(xué)生若死記硬背易混肴，但若采用對比聯(lián)系區(qū)分法來學(xué)就容易掌握，而且能溝通新舊知識。如尺寸有基本尺寸（公稱尺寸）、實際尺寸、極限尺寸，先對比定義，基本尺寸是通過它運用偏差求出極限尺寸的尺寸，實際尺寸是測量獲得的尺寸，極限尺寸是允許尺寸的兩個極端，還可進一步找聯(lián)系：最大極限尺寸=基本尺寸+上偏差，最小極限尺寸=基本尺寸+下偏差，最小極限尺寸≤實際尺寸≤最大極限尺寸，等等。

2）概括總結(jié)法。公差中的形位公差種類多，學(xué)生學(xué)習(xí)過程中易顧此失彼，但只要學(xué)會并應(yīng)用概括總結(jié)法，形位公差這一大塊就比較容易。概括可以是種類內(nèi)概括，如位置公差中的定向公差：平行度除了線對線任意方向平行度公差帶為圓柱面內(nèi)區(qū)域外，其他都是兩平行平面間區(qū)域，這兩平行平面間距為t且與基準(zhǔn)平行；垂直度（傾斜度）則除了線對面任意方向垂直度（傾斜度）公差帶是圓柱面內(nèi)區(qū)域外，其他都是兩平行平面間，這兩平行平面間距為t且與基準(zhǔn)垂直（或成某一角度）。這樣一概括，15種定向公差就易學(xué)了。也可以就某一特征進行概括，如公差帶為圓柱面內(nèi)區(qū)域的有：形狀公差中任意方向直線度；位置公差中有任意方向線對線平行度公差，任意方向線對面垂直度/傾斜度，任意方向的位置度公差，軸線的同軸度公差，等等。通過概括總結(jié)法，可讓學(xué)生更好地理解和記憶這門課的各個知識點。

探索切實有效的教學(xué)模式，適時適量實施項目式教學(xué)，以測量項目，鍛煉培養(yǎng)學(xué)生的公差識讀與誤差檢測能力本校現(xiàn)在選用的教材，內(nèi)容采用項目教學(xué)法編寫，每個項目是一種測量器具的使用或者用一種測量器具測量某種形位誤差，其中穿插各種公差基本知識，有些穿插的知識與項目本身關(guān)聯(lián)性不強，有待完善。筆者設(shè)計一種帶孔階梯軸（圖2），可對φ30的孔與軸提出各種公差要求，學(xué)生學(xué)完尺寸公差后，學(xué)習(xí)用游標(biāo)卡尺、千分尺、內(nèi)徑表、塞規(guī)（卡規(guī)）進行測量，挑出各種公差要求的合格品，登記存放。學(xué)完配合后，再以這些孔與軸，形成3種不同性質(zhì)的配合。學(xué)各種形位公差，如直線度、圓度、圓柱度、垂直度、同軸度、跳動公差等，都可以對此零件提出相應(yīng)公差要求，進行測量練習(xí)。期末考核，學(xué)生自己加工一個這樣的零件，并測量各種誤差，判斷零件的合格性，加工出來的零件可以留給下一級的學(xué)生測量使用。這樣，公差直接與生產(chǎn)相聯(lián)系，學(xué)生動手多，有利于加深鞏固所學(xué)知識。

3 選取合適的教學(xué)內(nèi)容，用好模型、電化手段輔助直觀教學(xué)，提高教學(xué)效率

學(xué)生素質(zhì)差，本課程內(nèi)容多課時卻少，本著夠用、適用的原則，教師應(yīng)該對教材內(nèi)容大膽取舍。比如公差帶，尺寸公差、極限配合、形位公差都涉及公差帶，對這些內(nèi)容學(xué)生、教師都頭疼。尺寸公差，假設(shè)加工軸與孔類零件，即使使用最老的車床，只要根據(jù)圖紙標(biāo)注的尺寸公差查表，查出上下偏差，確定切削參數(shù)，加工完后檢驗是否合格即可。配合，工人裝配機器時裝配軸與孔類零件，應(yīng)該知道是間隙配合、過渡配合還是過盈配合，過盈配合要應(yīng)用熱脹冷縮或者外力，學(xué)生沒必要知道為什么，只要記得基本偏差系列圖中各公差帶位置，孔公差帶在上孔大是間隙配合，反之則是過盈配合。形位公差的公差帶更加多，直線度3種，平行度、垂直度各5種，讓學(xué)生一一明晰這些公差帶費時費力，作用也不大。可以前面幾種詳細(xì)點，學(xué)生明白形位公差的公差帶是用來限制點、線、面實際形狀或?qū)嶋H位置變動的區(qū)域，因此，公差帶形狀與被測要素有關(guān)聯(lián)，大概知道公差帶形狀就行；重點還是讓學(xué)生學(xué)會測量各種誤差，特別是百分表/千分表，形狀誤差、定向誤差、對稱度誤差、跳動誤差等都可用百分表/千分表來進行測量。

同時，教師多應(yīng)用模型、電化手段輔助教學(xué)，增加直 觀性，有利于學(xué)生空間想象。如形狀公差可采用各種透明的平面度、直線度等模型配合講解，學(xué)生容易懂。不過這種教具易損壞，而且攜帶不便。教師要加強自身建設(shè)，教學(xué)中多運用多媒體CAI課件，其中采用三維動畫展示各種形位公差又直觀又方便又有動感。如給定一個方向的直線度，可讓一條紅線在透明的兩個距離為公差值t的平面間區(qū)域內(nèi)上下波動，而給定兩個方向的直線度則可讓一條紅線在不同顏色的透明的距離分別為t1、t2的兩對平行平面間區(qū)域上下、前后波動。

[1]楊昌義.極限配合與技術(shù)測量基礎(chǔ)[M].3版.北京：中國勞動和社會保障出版社，2007.

[2]梅榮娣.公差配合與技術(shù)測量[M].南京：江蘇教育出版社，2009.