幾何精度設(shè)計(jì)與檢測課程綜合型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

摘 要 分析幾何精度設(shè)計(jì)與檢測課程當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題和采用綜合型實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要優(yōu)勢，給出綜合型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)案例及實(shí)施過程，以期增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)成效，達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。

關(guān)鍵詞 幾何精度設(shè)計(jì)與檢測；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；綜合型實(shí)驗(yàn)

中圖分類號(hào)：G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2017）10-0130-03

Comprehensive Experiment Design of Geometrical Accuracy Design and Measurement//YANG Shanguo

Abstract This paper analyzes the existing problems about experi-mental teaching of the course of Geometrical Accuracy Design and

Measurement and the main advantages of the comprehensive experi-

mental teaching. The comprehensive experimental design case and

its operations are given to improve the experimental teaching effec-tiveness and achieve the teaching objectives.

Key words geometrical accuracy design and measurement； experi-mental teaching； comprehensive experiment

1 引言

幾何精度設(shè)計(jì)與檢測課程與生產(chǎn)實(shí)際具有緊密聯(lián)系，是一門非常重要的、高等院校培養(yǎng)機(jī)械類人才的專業(yè)主干基礎(chǔ)課[1]。本課程教學(xué)的基本任務(wù)是幫助學(xué)生建立標(biāo)準(zhǔn)化觀念，把握對(duì)機(jī)械產(chǎn)品零部件正確合理地實(shí)施精度設(shè)計(jì)、幾何量檢測的有關(guān)知識(shí)及方法，具備利用所學(xué)的精度設(shè)計(jì)知識(shí)來解決機(jī)械設(shè)計(jì)與加工制造領(lǐng)域中問題的技能[2]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為其理論教學(xué)的實(shí)踐環(huán)節(jié)，在實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械綜合設(shè)計(jì)能力、研究創(chuàng)新能力以及工程意識(shí)等方面，發(fā)揮著不可或缺的作用。

多年來，中國礦業(yè)大學(xué)幾何精度設(shè)計(jì)與檢測課程所設(shè)置配套實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目分別是用臥式測長儀測量內(nèi)徑、用光切顯微鏡測量表面粗糙度、測量導(dǎo)軌直線度誤差、普通圓柱齒輪參數(shù)（徑向跳動(dòng)/齒厚偏差/公法線長度/齒距偏差）測量，均為驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)[3]，僅僅是針對(duì)本課程某一章節(jié)或某一知識(shí)點(diǎn)來開設(shè)，不同知識(shí)間的關(guān)聯(lián)性、交互性差，知識(shí)面窄，實(shí)驗(yàn)手段及所用量儀器具比較單一，缺少綜合型實(shí)驗(yàn)，不能構(gòu)成完整的實(shí)驗(yàn)體系。

綜合型實(shí)驗(yàn)旨在綜合訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能及方法，在提升學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行綜合運(yùn)用以及對(duì)復(fù)雜問題進(jìn)行分析解決等方面的能力都有重要作用。加大綜合型實(shí)驗(yàn)比例是實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的必然趨勢，也是幾何精度設(shè)計(jì)與檢測課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)[4-6]。

2 綜合型實(shí)驗(yàn)的主要優(yōu)勢

旨在綜合訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能及方法的綜合型實(shí)驗(yàn)是以課程核心內(nèi)容為基礎(chǔ)，緊密結(jié)合工程應(yīng)用背景，將若干個(gè)分散實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合起來。相對(duì)于傳統(tǒng)的單一驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，綜合型實(shí)驗(yàn)的主要優(yōu)勢表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1）綜合型實(shí)驗(yàn)有利于強(qiáng)化學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的主體作用[7]，明確教學(xué)的中心是“學(xué)”，充分發(fā)揮他們開展實(shí)驗(yàn)的主觀能動(dòng)性，激發(fā)其學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，并逐步培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識(shí)和理性思維，從而能積極、主動(dòng)地實(shí)施實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)與科學(xué)探索活動(dòng)，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)成效，促進(jìn)學(xué)生豐富的個(gè)性發(fā)展和全面的能力提高。

2）綜合型實(shí)驗(yàn)有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新及綜合設(shè)計(jì)能力。現(xiàn)代社會(huì)把創(chuàng)新能力作為評(píng)價(jià)一個(gè)人才的基本要求。培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新及綜合設(shè)計(jì)能力是幾何精度設(shè)計(jì)與檢測課程教學(xué)改革的根本目標(biāo)，更是教學(xué)改革核心，其貫穿于幾何精度設(shè)計(jì)與檢測課程教學(xué)各個(gè)環(huán)節(jié)，尤其要在實(shí)踐教學(xué)方面注重學(xué)生創(chuàng)新與綜合設(shè)計(jì)實(shí)際能力的培養(yǎng)。綜合型實(shí)驗(yàn)是一種尤為突出強(qiáng)調(diào)“以學(xué)生自主設(shè)計(jì)、自我訓(xùn)練為主”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式[5]。

3）綜合型實(shí)驗(yàn)有利于提高學(xué)生分析和解決問題能力。“在高度分化基礎(chǔ)之上的高度綜合”是現(xiàn)代科技發(fā)展的一個(gè)非常明顯的特點(diǎn)，而在培養(yǎng)綜合性人才上傳統(tǒng)教育的先天不足，導(dǎo)致學(xué)生缺乏寬廣的視野和開闊的知識(shí)面[5]。學(xué)生認(rèn)識(shí)能力局限性的突破可以通過實(shí)施綜合型實(shí)驗(yàn)的多種實(shí)驗(yàn)手段來實(shí)現(xiàn)，促使學(xué)生大膽設(shè)想，充分利用個(gè)人豐富的想象力，并付諸探索和實(shí)踐，在實(shí)踐中自覺提高分析問題與解決問題的能力。

4）綜合型實(shí)驗(yàn)有利于培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神[7-8]。綜合型實(shí)驗(yàn)一般規(guī)模較大，涉及知識(shí)點(diǎn)較多，各知識(shí)點(diǎn)相互關(guān)聯(lián)，具有一定的復(fù)雜性，單個(gè)學(xué)生在課程時(shí)間內(nèi)很難獨(dú)立完成，需要學(xué)生之間分工明確、相互協(xié)作。

3 幾何精度設(shè)計(jì)與檢測課程綜合型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)案例：零件位置誤差測量

實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1）了解位置誤差的檢測原則和基準(zhǔn)要素的體現(xiàn)方法。

2）掌握平行度、垂直度、同軸度、對(duì)稱度誤差的測量方法。

3）加深理解位置誤差及其公差帶含義。

4）學(xué)會(huì)正確使用平臺(tái)測量器具。

5）培養(yǎng)提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析能力、創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新思維、動(dòng)手能力與實(shí)踐精神、合作精神與團(tuán)隊(duì)意識(shí)。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1）根據(jù)所提供的測量零件圖樣（如圖1所示），在認(rèn)真分析其結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上擬定測量計(jì)劃。位置誤差分為三種，即定向、定位與跳動(dòng)誤差[9]。各種位置誤差均指零件的實(shí)際被測要素對(duì)其理想要素的變動(dòng)量。而理想要素是相對(duì)于所給定的理想基準(zhǔn)要素而言的。在實(shí)際測量中，作為各種理想基準(zhǔn)要素（簡稱基準(zhǔn)）的點(diǎn)、線、面等，可以用直接法、目標(biāo)法、分析法、模擬法來體現(xiàn)。由于位置誤差測量與多種因素有關(guān)，如測量項(xiàng)目、精度高低、零件尺寸與形狀、生產(chǎn)批量、所用量儀設(shè)備等，因此在遵循設(shè)計(jì)所規(guī)定的檢測原則前提下，可以選擇不同的檢測方法[10-12]。endprint

本綜合型實(shí)驗(yàn)測量內(nèi)容一是測量平行度誤差，即檢查圖1中距離為36 mm的兩側(cè)面對(duì)孔 mm軸線的平行度誤差。當(dāng)兩側(cè)平面位于距離是公差值0.1 mm且平行于基準(zhǔn)軸線的兩平行平面之間時(shí)，該平行度合格，否則不合格。

本綜合型實(shí)驗(yàn)測量內(nèi)容二是測量垂直度誤差，即檢查圖1中零件右端面對(duì)孔 mm軸線的垂直度誤差。當(dāng)右端面位于距離是公差值0.02 mm且垂直于基準(zhǔn)軸線的兩平行平面之間時(shí)，該垂直度合格，否則不合格。

本綜合型實(shí)驗(yàn)測量內(nèi)容三是測量同軸度誤差，即檢查圖1中零件兩臺(tái)肩外圓 mm軸線對(duì)孔 mm軸線的同軸度誤差。當(dāng)兩臺(tái)肩外圓 mm軸線位于直徑是公差值0.05 mm且與基準(zhǔn)軸線同軸的圓柱面內(nèi)時(shí)，該同軸度合格，否則不合格。

本綜合型實(shí)驗(yàn)測量內(nèi)容四是測量對(duì)稱度誤差，即檢查圖1中零件厚度為 mm的中心平面對(duì)孔 mm

軸線的對(duì)稱度誤差。當(dāng)中心平面位于距離是公差值0.08 mm的兩平行平面之間，且該兩平面是在過基準(zhǔn)軸線的輔助平面兩側(cè)對(duì)稱配置時(shí)，該對(duì)稱度合格，否則不合格。

2）依據(jù)所擬定的測量計(jì)劃制訂出書面方案，主要包括檢測每個(gè)尺寸所需要的測量器具、夾具、定位基準(zhǔn)、測量步驟等。

3）撰寫綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告，具體包含零件圖、測量方案、測量步驟、測量數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)評(píng)定、測量結(jié)果判定、體會(huì)等內(nèi)容。該綜合型實(shí)驗(yàn)報(bào)告樣表如表1所示。

實(shí)驗(yàn)成績評(píng)定 綜合型實(shí)驗(yàn)要強(qiáng)化考核實(shí)驗(yàn)實(shí)施過程，不能以學(xué)生所提交的最終實(shí)驗(yàn)報(bào)告作為評(píng)定其實(shí)驗(yàn)成績的唯一依據(jù)，可以采取報(bào)告、現(xiàn)場測評(píng)與答辯相結(jié)合的多元化方式進(jìn)行評(píng)價(jià)，注重考核學(xué)生的實(shí)驗(yàn)態(tài)度與實(shí)驗(yàn)技能，特別是綜合運(yùn)用相關(guān)知識(shí)實(shí)施實(shí)驗(yàn)的能力。指導(dǎo)教師要翔實(shí)記載學(xué)生實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)方案擬定、實(shí)驗(yàn)過程實(shí)施和實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫質(zhì)量等情況，綜合考慮來確定學(xué)生實(shí)驗(yàn)總成績。要充分肯定學(xué)生在綜合實(shí)驗(yàn)過程中的主體作用，發(fā)揮他們開展實(shí)驗(yàn)主觀能動(dòng)性，從而能積極、主動(dòng)地實(shí)施實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)與科學(xué)探索活動(dòng)，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)成效，促進(jìn)學(xué)生豐富的個(gè)性發(fā)展和能力的全面提升。

4 結(jié)束語

幾何精度設(shè)計(jì)與檢測課程實(shí)驗(yàn)是高等院校培養(yǎng)機(jī)械類人才的一個(gè)重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)建設(shè)與改革是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量提升的關(guān)鍵是不斷加強(qiáng)自身建設(shè)。旨在綜合訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能及方法的綜合型實(shí)驗(yàn)，在提升學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用以及對(duì)復(fù)雜問題的分析解決等方面的能力具有十分重要的作用，其無疑是當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展趨勢，也是幾何精度設(shè)計(jì)與檢測實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的重點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]楊善國.提高《幾何精度設(shè)計(jì)與檢測》課程教學(xué)實(shí)效之我見[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2013（7）：108.

[2]楊善國.《幾何精度設(shè)計(jì)與檢測》課程教學(xué)方法應(yīng)用實(shí)踐[J].教育教學(xué)論壇，2015（20）：148-149.

[3]楊修德，楊善國.關(guān)于改進(jìn)《幾何精度設(shè)計(jì)與檢測》實(shí)驗(yàn)教學(xué)的幾點(diǎn)思考[J].課程教育研究，2014（34）：250-251.

[4]譚大為，孫超，王俊，等.增量式專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2015，32（1）：212-215.

[5]馬希直，周瑾.機(jī)械設(shè)計(jì)綜合實(shí)驗(yàn)的實(shí)施[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2009，28（5）：129-133.

[6]楊善國.面向工程的《幾何精度設(shè)計(jì)與檢測》課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)[J].中國校外教育，2016（7）：123.

[7]吉兵，周長濤.“多源信息融合理論及應(yīng)用”綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)[J].科教文匯，2014（12）：63-64.

[8]陸源，厲旭云，葉治國，等.基礎(chǔ)性和綜合性實(shí)驗(yàn)的研究性教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2011（6）：275-277，290.

[9]甘永立.幾何量公差與檢測[M].10版.上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，2013.

[10]盧桂萍.互換性與技術(shù)測量實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2012.

[11]劉麗麗.互換性與技術(shù)測量實(shí)訓(xùn)教程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014.

[12]殷明娟.互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書[M].北京：清華大學(xué)出版社，2012.endprint