幾何精度設計與檢測課程綜合型實驗設計

摘 要 分析幾何精度設計與檢測課程當前實驗教學存在的問題和采用綜合型實驗教學的主要優勢，給出綜合型實驗設計案例及實施過程，以期增強實驗教學成效，達到教學目標。

關鍵詞 幾何精度設計與檢測；實驗教學；綜合型實驗

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：B

文章編號：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

幾何精度設計與檢測課程與生產實際具有緊密聯系，是一門非常重要的、高等院校培養機械類人才的專業主干基礎課[1]。本課程教學的基本任務是幫助學生建立標準化觀念，把握對機械產品零部件正確合理地實施精度設計、幾何量檢測的有關知識及方法，具備利用所學的精度設計知識來解決機械設計與加工制造領域中問題的技能[2]。實驗教學作為其理論教學的實踐環節，在實現課程教學目標，培養學生機械綜合設計能力、研究創新能力以及工程意識等方面，發揮著不可或缺的作用。

多年來，中國礦業大學幾何精度設計與檢測課程所設置配套實驗項目分別是用臥式測長儀測量內徑、用光切顯微鏡測量表面粗糙度、測量導軌直線度誤差、普通圓柱齒輪參數（徑向跳動/齒厚偏差/公法線長度/齒距偏差）測量，均為驗證型實驗[3]，僅僅是針對本課程某一章節或某一知識點來開設，不同知識間的關聯性、交互性差，知識面窄，實驗手段及所用量儀器具比較單一，缺少綜合型實驗，不能構成完整的實驗體系。

綜合型實驗旨在綜合訓練學生的實驗技能及方法，在提升學生對所學知識進行綜合運用以及對復雜問題進行分析解決等方面的能力都有重要作用。加大綜合型實驗比例是實驗教學改革的必然趨勢，也是幾何精度設計與檢測課程實驗教學設計的重點[4-6]。

2 綜合型實驗的主要優勢

旨在綜合訓練學生的實驗技能及方法的綜合型實驗是以課程核心內容為基礎，緊密結合工程應用背景，將若干個分散實驗有機結合起來。相對于傳統的單一驗證型實驗，綜合型實驗的主要優勢表現在以下幾個方面。

1）綜合型實驗有利于強化學生在實驗過程中的主體作用[7]，明確教學的中心是“學”，充分發揮他們開展實驗的主觀能動性，激發其學習動機，并逐步培養他們的創新意識和理性思維，從而能積極、主動地實施實驗學習與科學探索活動，提高實驗教學成效，促進學生豐富的個性發展和全面的能力提高。

2）綜合型實驗有利于培養學生創新及綜合設計能力。現代社會把創新能力作為評價一個人才的基本要求。培養學生創新及綜合設計能力是幾何精度設計與檢測課程教學改革的根本目標，更是教學改革核心，其貫穿于幾何精度設計與檢測課程教學各個環節，尤其要在實踐教學方面注重學生創新與綜合設計實際能力的培養。綜合型實驗是一種尤為突出強調“以學生自主設計、自我訓練為主”的實驗教學模式[5]。

3）綜合型實驗有利于提高學生分析和解決問題能力。“在高度分化基礎之上的高度綜合”是現代科技發展的一個非常明顯的特點，而在培養綜合性人才上傳統教育的先天不足，導致學生缺乏寬廣的視野和開闊的知識面[5]。學生認識能力局限性的突破可以通過實施綜合型實驗的多種實驗手段來實現，促使學生大膽設想，充分利用個人豐富的想象力，并付諸探索和實踐，在實踐中自覺提高分析問題與解決問題的能力。

4）綜合型實驗有利于培養學生團隊協作精神[7-8]。綜合型實驗一般規模較大，涉及知識點較多，各知識點相互關聯，具有一定的復雜性，單個學生在課程時間內很難獨立完成，需要學生之間分工明確、相互協作。

3 幾何精度設計與檢測課程綜合型實驗設計案例：零件位置誤差測量

實驗目的

1）了解位置誤差的檢測原則和基準要素的體現方法。

2）掌握平行度、垂直度、同軸度、對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）學會正確使用平臺測量器具。

5）培養提高學生實驗設計與分析能力、創新意識與創新思維、動手能力與實踐精神、合作精神與團隊意識。

實驗內容

1）根據所提供的測量零件圖樣（如圖1所示），在認真分析其結構的基礎上擬定測量計劃。位置誤差分為三種，即定向、定位與跳動誤差[9]。各種位置誤差均指零件的實際被測要素對其理想要素的變動量。而理想要素是相對于所給定的理想基準要素而言的。在實際測量中，作為各種理想基準要素（簡稱基準）的點、線、面等，可以用直接法、目標法、分析法、模擬法來體現。由于位置誤差測量與多種因素有關，如測量項目、精度高低、零件尺寸與形狀、生產批量、所用量儀設備等，因此在遵循設計所規定的檢測原則前提下，可以選擇不同的檢測方法[10-12]。endprint

本綜合型實驗測量內容一是測量平行度誤差，即檢查圖1中距離為36 mm的兩側面對孔 mm軸線的平行度誤差。當兩側平面位于距離是公差值0.1 mm且平行于基準軸線的兩平行平面之間時，該平行度合格，否則不合格。

本綜合型實驗測量內容二是測量垂直度誤差，即檢查圖1中零件右端面對孔 mm軸線的垂直度誤差。當右端面位于距離是公差值0.02 mm且垂直于基準軸線的兩平行平面之間時，該垂直度合格，否則不合格。

本綜合型實驗測量內容三是測量同軸度誤差，即檢查圖1中零件兩臺肩外圓 mm軸線對孔 mm軸線的同軸度誤差。當兩臺肩外圓 mm軸線位于直徑是公差值0.05 mm且與基準軸線同軸的圓柱面內時，該同軸度合格，否則不合格。

本綜合型實驗測量內容四是測量對稱度誤差，即檢查圖1中零件厚度為 mm的中心平面對孔 mm

軸線的對稱度誤差。當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軸線的輔助平面兩側對稱配置時，該對稱度合格，否則不合格。

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

3）撰寫綜合實驗報告，具體包含零件圖、測量方案、測量步驟、測量數據記錄、數據評定、測量結果判定、體會等內容。該綜合型實驗報告樣表如表1所示。

實驗成績評定 綜合型實驗要強化考核實驗實施過程，不能以學生所提交的最終實驗報告作為評定其實驗成績的唯一依據，可以采取報告、現場測評與答辯相結合的多元化方式進行評價，注重考核學生的實驗態度與實驗技能，特別是綜合運用相關知識實施實驗的能力。指導教師要翔實記載學生實驗預習、實驗方案擬定、實驗過程實施和實驗報告撰寫質量等情況，綜合考慮來確定學生實驗總成績。要充分肯定學生在綜合實驗過程中的主體作用，發揮他們開展實驗主觀能動性，從而能積極、主動地實施實驗學習與科學探索活動，提高實驗教學成效，促進學生豐富的個性發展和能力的全面提升。

4 結束語

幾何精度設計與檢測課程實驗是高等院校培養機械類人才的一個重要的實踐教學環節。實驗教學建設與改革是一項系統工程，實驗教學質量提升的關鍵是不斷加強自身建設。旨在綜合訓練學生的實驗技能及方法的綜合型實驗，在提升學生對所學知識的綜合運用以及對復雜問題的分析解決等方面的能力具有十分重要的作用，其無疑是當前實驗教學的發展趨勢，也是幾何精度設計與檢測實驗教學改革的重點。

參考文獻

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