以“提升工程能力”為導向的機械零部件測繪能力培養實踐

1 零部件測繪的教學模式現狀

機械零部件測繪為機械制圖的實踐訓練環節，重點培養學生的零部件測繪能力、工程圖表達能力、基本機械零件的工程認知、空間思維能力、實踐動手能力。而課程傳統模式，以教學為目標，由教師布置任務，學生領取零部件后，簡單的完成主要尺寸的粗略測量，進入表達法、零件圖及裝配圖環節訓練，如圖1所示。

在零件尺寸測量環節，時間分配占比較少。課程形式主要是學生自主測量，且很多較復雜的尺寸采取間接測量或者估測，教師主要是在任務布置和檢測圖紙時介入，測繪過程中缺少教師的指導。在零件圖和裝配圖標注環節缺少有效的練習，學生標注停留在抄圖的層面，難以形成有效的工程能力培養。導致學生零件測繪圖紙質量差

，學生對技術要求及規范性認識不足，人才培養階段后期，無集中測繪環節作補充，導致畢業設計乃至入職前期工程圖紙規范性不足。

2 現階段零部件測繪的教學模式盲點

2.1 零部件測繪中幾何量尺寸檢測存在盲點

以典型零件—托架為例，零件表達及關鍵尺寸如圖2，該零件的構成由30個尺寸約束。現階段學生在測繪過程中，大多采用傳統的通用測量器具和常見測量工具，如游標卡尺、萬能角度尺、百分表和千分表等，主要針對零件的尺寸公差和形狀公差。托架左視圖尺寸中：82、26H7和Φ16為定形尺寸，40±0.2為定位尺寸，可以通過游標卡尺直接或間接測出。而托架主視圖尺寸60±0.2和90±0.2兩個線性尺寸，控制孔的軸線到基準面B的距離，孔的位置處于與平面傾斜，游標卡尺的卡爪檢測中直接接觸被測要素后，無法控制水平和豎直狀態，難以實現有效檢測，這種檢測方法和手段對課程目標支撐不足。

在課堂中學生用手機進行答題，并且反饋相關問題，教師注意力在知識的傳授和學生的總體表現上較多，容易乎略某個學生用手機進行娛樂活動，影響學習效果。

2.2 對機械制圖課程中 “讀零件圖”章節的課程目標支撐不足

大多數院校機械制圖課程

的“讀零件圖”章節的教學目標都包含以下兩點：(1)能正確綜合運用機件常用的表達方法，包括視圖、剖視圖、斷面圖、簡化畫法、規定畫法等，繪制中等復雜零件的零件圖樣，完整表達零件的結構。(2)培養繪制和閱讀中等復雜零部件機械圖樣的基本能力，包括各類典型零件圖、標準件與常用件圖樣、部件裝配圖等；零部件測繪側重教學目標(1)，即注重表達法的練習。

3)盤蓋孔位檢測示例。游標卡尺能在測量各孔徑基礎上，間接法測出中心距。盤蓋上孔的位置是分布在圓周上，具有孔的角度或者位置度要求，游標卡尺無法實現位置度和角度檢測。通過影像儀，可以直接檢測孔的直徑、分布圓的直徑。如圖7，通過擬合出孔的中心線連線，測出孔的分布夾角，進一步評定孔的位置度要求。學生在完成相應參數的檢測過程中，對接觸測量與非接觸測量的區別，及后續《幾何量檢測與公差》課程擬合零件被測要素的認識，起到良好的積累作用。同時對零件的設計、標注和測繪的體驗更貼近工程能力層面。

2.3 零部件測繪過程缺乏教師引導與糾正

2)外螺紋檢測。外螺紋如圖6，若通過傳統檢測方法，即游標卡尺可以檢測大徑，不能測量螺距、牙型角。完成檢測后，學生給出的標注代號：梯形Tr26。這種測繪環節，遺漏了螺紋重要參數和標準件章節中知識點。

3 以“提升工程能力”為導向的零部件測繪課程設計

3.1 測繪環節引入現代檢測儀器作為能力培養的重要支撐

將標準煤樣放入復合溶液中分別浸泡12h、24h、48h，浸泡溫度為25℃，取大小為1mm×1mm×1mm的煤樣放在105℃烘干箱中烘干24h，在電鏡掃描儀下放大1000倍觀察煤樣浸泡前后內部表觀形貌變化，如圖2所示。

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通過影像儀檢測，可以觀察被檢梯形螺紋的牙型對稱性，通過對被測要素的擬合，可以檢測出螺紋的大徑、中徑和小徑分別為25.8407、23.7767、18.9243mm。螺距的多組數值5.9961、6.0016、5.986、6.0311、5.9780mm。以及牙型角的多組數值31.610°、31.576°。學生自行采用評定方法給出參數值，并查表1，得出正確的代號Tr26x6(P3)LH-8e。通過影像儀檢測、評定及查標準，學生檢測出螺紋為雙線梯形螺紋，同時為了方便裝配，外螺紋尺寸加工都偏小。由此可見，通過儀器的檢測、數據評定及標準的比對，學生對零件的認識更深，工程能力得到了一定程度的提升。

在盤類零件設計中，對軸的同軸度和端面的跳動等位置公差一般都有設計要求。如圖4所示，在沒有檢測過程的基礎上教師很難向學生解釋端面斷面0.02跳動公差和右端面軸向跳動0.025公差的區別，學生從零部件測繪訓練，變成簡單的抄圖。學生對粗糙度檢測沒有體驗，對粗糙度Ra近幾年標準更新不熟，導致畢業設計圖紙中存在大量的老標準符合，甚至新老標準同時共存的問題。

1)齒輪花鍵參數檢測。如圖5，學生可以通過影像儀檢測出一般齒輪的齒頂圓、齒根圓、輪齒寬度和夾角，同時判斷零件尺寸是否超差，并核算模數，檢測齒輪根切的情況。

“讀零件圖”章節的課程目標理解典型零件的結構特點、表達特點。具備讀、畫中等復雜零件圖的能力

。理解零件圖上技術要求的基本含義，能對零件圖上的技術要求進行正確標注。如圖3，學生對泵體的接口尺寸M33x1.5-7H及其平行度公差0.05停留在讀圖的層次上，在無實際測量過螺紋孔的軸線與A基準面的平行度公差的情況下，缺乏較深層次的理解，難以在繪制零件圖樣后進行尺寸公差和形狀公差的合理標注。

企業生產中產品類型多樣，零件的螺紋、齒輪、孔位置和表面精度都有較高的設計

，質量控制過程中，有較高的檢測要求，通常都會使用專用儀器或者現代儀器，如數顯高度尺、坐標機、關節臂、影像儀等精密設備儀器。現代檢測儀器是企業生產和質量控制的重要技術支撐，本課程設計的測繪環節將以這些精密檢測儀器為依托進行檢測。為實現企業與教學過程更好地銜接，覆蓋現階段零部件測繪中幾何量尺寸檢測的盲點。在零部件測繪課程中，測繪環節引入典型機械產品，如齒輪(輪齒形狀)、螺紋(外螺紋)、盤蓋(孔位)的零件。

3.2 以成果導向的零部件測繪課程教學設計

機械零部件測繪是對機械制圖課程的一項重要補充。傳統的機械制圖零部件測繪課程以“繪”為核心，即著重讀圖，表達法的練習。測量手段和方法過于簡單，對制圖的技術規范及圖紙尺寸標注的多樣性，合理性，嚴謹性，訓練不足，體會偏少，對課程目標支撐強度不足。導致學生零件測繪圖紙質量差，對技術要求、規范性認識及工程經驗積累不足。

零部件測繪課程整個周期(2周)，時間較充足，為了避免抄圖現象，在課程設計過程中減少對課程目標支撐強度不足的環節。第一學年學生的機械設計、制造等專業知識相對薄弱，在測繪環節加強能力的培養是人才培養的重要途徑。如圖8，以培養工程能力為成果導向的課程教學設計，將工程能力進行分解，增加現代儀器使用環節，提升測繪能力，解決測繪過程中尺寸測量盲點及能力培養不足的問題。學生們從零部件拆卸開始，到零件圖和裝配圖的標注環節，現代儀器的使用貫穿著整個教學過程。以培養學生工程能力的目標為導向，實現機械制圖零部件測繪課程 “測”和“繪”雙核心。

在核設施的輻射防護上，起初認為只要保護了人類，也就保護了其他物種。1976年，國際原子能機構(IAEA)明確提出非人類物種的保護問題，1990年國際放射防護委員會(ICRP)提出的在保護人類的同時還需要保護人類賴以生存和發展的其他生物的輻射防護觀點逐漸為人們所認可。因此，從保護環境、維持生物多樣性的角度，需要評價核設施對于生物的輻射影響。國外在該方面進行了較多的研究，并研發了專門軟件，得到了廣泛應用。

4 結束語

以“提升工程能力”為導向的機械零部件測繪課程教學設計。將工程能力進行分解，增加現代檢測儀器使用環節，提升測繪能力，解決測繪過程中尺寸測量盲點和能力培養不足的問題，實現機械制圖零部件測繪課程 “測”和“繪”雙核心。解決了現階段教學環節對課程目標支撐強度不足的問題。教學過程中學生為主體，教師指導是重要的組成。學生在使用儀器過程中，掌握測量儀器的使用方法及要領，對零部件的多種設計結構特點有更全面地認識和體會。增加了零部件測繪的專業性和趣味性，培養了學生對機械零件產品的綜合分析能力及解決實際工程問題的能力，培養團隊協作精神。通過問卷調查，企業和學生的滿意度得到了有效提高，參與教學改革的畢業生畢業設計的圖紙質量大幅提高。

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