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《互换性与测量技术》(以下简称“互换性”)课程是高等工科院校机械、仪器仪表类专业的重要技术基础课,包括互换性与测量技术两大部分,是联系设计类课程和制造类课程的纽带,是工程技术人员必须掌握的知识,它既是基础又具有较强的实践性,是一门必修的非常主要的技术基础课。
该课程主要研究几何量的公差与误差,阐述最新国标的组成与主要内容。通过本课程的理论学习和实际操作,使学生掌握互换性的基本概念,掌握一般的计量手段和仪器的工作原理,能进行精度分析,了解公差配合标准,能应用公差表格选出基本合格的公差与配合,并能在图样上正确地标注出来。为在结构设计中合理应用公差标准打下基础,培养学生具备运用相关知识手册且正确选择公差配合以及选用量具进行技术测量的能力。
一、当前“互换性”课程教学中存在的问题
近年来,根据教学计划的重新修订和调整,该课程的教学学时变少,如果仍然按照原来的课程体系和教学内容进行讲解,显然是不合适的。根据现在社会对人才的需求特点,要求学生的实践能力强,快速进入工作状态快。当前,我校该课程的授课对象层次差别较大,同时,该课程的授课专业包括机械设计制造及其自动化、工业工程、金属材料工程、材料成型与控制工程4个专业,覆盖面较宽。学生的基础不同,将来就业的面向也不同,为适应应用型人才培养目标的要求,必须改革和调整原有的教学体系和教学内容。
二、“互换性”课程教学改革的具体措施
1.建立科学的教学体系。
“互换性”课程与《机械制图》《机械设计基础》《机械设计》《金属工艺学》《数理统计》等课程有密切联系,也与金工机加实习密不可分,这些课程是“互换性”课程的基础,学生应具有一定的工艺知识和零件的结构知识后,才能进行产品的精度分析,确定零件的质量要求,所以这门课程应开在上述课程的后面,但应在《机械设计》之前或并行开设,这样可使学生在设计时受到一次较全面的公差与配合选择及其标注的训练,提高学生这方面的实际能力。《机械制图》虽讲了图样标注,但还应重点重复,因为图样的正确标注是工程技术人员的基本功,应该巩固与提高。正确选择公差与配合与加工工艺、零件结构、机器性能等方面有关,牵扯的面很广,须要积累经验。所以本课程只能使学生了解基本原则,掌握基本方法,具有初步的选择能力。在后继课程如《机械制造工程学》课程设计和毕业设计过程中,还必须使学生结合实际,受到进一步的锻炼,才能不断提高选择“公差与配合”的能力。
在“互换性”课程的整个教学过程中,我们以学生非常熟悉的减速器及其主要零件的精度设计为主线,将互换性的基本概念、术语、零件的精度设计、各种参数和指标的检测有机联系在了一起。从尺寸精度设计到形位精度设计再到粗糙度确定等一系列内容讲授下来,一台减速器的精度设计也就完成了。学生在《机械设计》课程设计时进行过减速器的结构设计,在此基础上,再进行精度设计,学生比较感兴趣,学习的主动性和积极性大大增加。
2.精新安排教学内容。
本课程内容划分为两大模块(互换性部分和测量技术基础部分),其中互换性部分包括互换性基本原理、公差与配合、典型件精度设计、尺寸链,测量技术基础部分包括测量技术基础和实验。
(1)互换性部分。公差与配合比较,公差是重点。由于这部分内容抽象概念多,术语定义多,标准种类多,学生又缺乏生产实践知识,所以学生感到杂乱、枯燥松散,对标准的应用感到难以下手。我们首先精选内容,删去可有可无的内容(零件的功用、种类等),删去不切实际的内容(如用计算法选择配合)。将留下的内容分为基础和标准两大部分。基础部分包括基本术语、概念和基本规律,它是课程的核心,学生学完了这部分内容后,具有从理论上规定零件公差范围的能力;标准部分包括各种公差值和检测标准,它是课程的实用部分,学完了这部分内容后学生不仅能从理论上掌握课程内容,而且能按标准要求,也就是说能在法规的约束下,规定出零件的公差范围。这样组织教学内容的理由是:
①这门课研究的对象是各种零件的互换性,虽然把各种零件几何参数的互换性依次罗列出来的讲法简单易行。但是,随着科学技术的发展,这门课程的内容已发展成为一门独立的学科。作为一门学科应该有它自己的基本术语、概念和基本规律作基础,形成统一的,而不是分割的科学体系。所以,从学科的系统性出发,把分散混杂的内容整理成基础和标准两部分是合乎逻辑的,有利于学科的发展。
②第一部分是基础知识和规定公差范围的基本理论,第二部分讲标准,也就是讲规定公差范围时应受到的约束条件。两部分内容既不相同,又有密切联系。所以全部内容是一个统一的、有机联系的整体,避免交错分散自成体系的模式。这样组织教学内容,学生容易分清层次,抓住重点,提高学习质量。
③第一部分不仅是基础,而且也是课程的概貌。所以这样组织教学内容不仅使学生学完第一部分后为第二部分的学习奠定了基础,而且使学生对教学内容尽早建立了整体意识,是提高学习效果的重要条件;第二部分的内容不仅是各种标准,而且也是第一部分内容的扩展和深化。这门课程是工程技术人员的基本功。所以把教学内容组织成螺旋式,使学生对新知识的接受、巩固与应用都是十分有利的。
④虽说第一部分的内容也是各标准的规定,但它是最基本的部分,变动较少或基本上不变动。而第二部分不是一成不变的,随着生产技术水平的发展要进行修改。建国以来我国的“公差配合”标准就变动了多次。但无论怎样变动,只要掌握了基本不变的基础部分,就具有理解、分析和应用标准的能力,在今后的工作中就能胜任新标准的学习和贯彻任务。
此外,在组织第二部分教学内容时,除圆柱齿轮外,其余的部分都可归并为包容结合一类,因为它们有共同的结合特点、精度要求、检测原则,甚至标准制订的规律、标准的结构也基本一致。所以,合并它们能使教学内容更统一、简化,包容结合中孔、轴是关键,只要讲清楚了它的标准,其他就迎刃而解了。
(2)测量技术基础部分。对于这一部分内容的学习,我们以实验教学为主,实验教学不仅要完成使用仪器的训练,而且要培养学生现察、分析、处理实际问题的能力。学到有关量仪工作原理和读数原理方面的知识,养成严谨的科学态度。
要全面完成这些任务,实验的内容应该具有以下特点:
①有真实性,培养学生处理实际问题的能力,因此每次实验都应:
a.用产品零件作被测对象,并备有零件工作图和有关资料。
b.量仪自己选择,单独使用。
c.对被测数据进行处理,作出合格与否的结论。
②有代表性,使学生受到较全面的训练:
a.从测量方面看应有:直接测量与间接测量、绝对测量与比较测量、综合测量与单项测量。
b.从被测对象看应有:轴孔测量、形位误差测量。
c.从数据处理看应有:间接测量数据处理、最小条件数据处理、作用尺寸计算。
③利用实验机会,联系实际使学生掌握仪器的工作原理和读数原理。为此,要配备模型、挂图与实物,并应根据要求留给学生思考题。
3.及时更新标准内容。
为更好地实现新旧标准的过渡,将新标准的相关内容及时、准确传授给学生,我们将最新的国家标准及时融入课程之中。1996年颁布的关于形状和位置方面的多个公差国家标准GB/T1182-1996《形状和位置公差通则定义符号和图样表示法》、 GB/T1184-1996《形状和位置公差 未注公差值》、 GB/T4249-1996《公差原则》、 GB/T16671-1996《形状和位置公差最大实体要求最小实体要求和可逆要求》,于1997年7月1日开始执行。我们参加了该次惯标会议得到的第一手资料,并融入到当年的教学之中。积极参加与“互换性”有关的各种会议,掌握新的国家标准。我们还通过各种学术活动、互联网等多种渠道,及时掌握该学科的最新知识,并有效融入教学之中,提高教学质量。
本课程研究的对象是各种零件的互换性,从学科的系统性出发,把分散混杂的内容整理成基础和标准两部分是合乎逻辑的,这有利于学科的发展。整个教学过程以减速器及其主要零件的精度设计为主线。测量技术部分以实验教学为主,不仅完成使用仪器的训练,而且培养了学生现察、分析、处理实际问题的能力。这些做法极大地提高了学生学习的积极性、趣味性,收到了较好的效果,达到了我校应用型人才的培养目标,促进了本学科的发展。
编辑/刘文捷
该课程主要研究几何量的公差与误差,阐述最新国标的组成与主要内容。通过本课程的理论学习和实际操作,使学生掌握互换性的基本概念,掌握一般的计量手段和仪器的工作原理,能进行精度分析,了解公差配合标准,能应用公差表格选出基本合格的公差与配合,并能在图样上正确地标注出来。为在结构设计中合理应用公差标准打下基础,培养学生具备运用相关知识手册且正确选择公差配合以及选用量具进行技术测量的能力。
一、当前“互换性”课程教学中存在的问题
近年来,根据教学计划的重新修订和调整,该课程的教学学时变少,如果仍然按照原来的课程体系和教学内容进行讲解,显然是不合适的。根据现在社会对人才的需求特点,要求学生的实践能力强,快速进入工作状态快。当前,我校该课程的授课对象层次差别较大,同时,该课程的授课专业包括机械设计制造及其自动化、工业工程、金属材料工程、材料成型与控制工程4个专业,覆盖面较宽。学生的基础不同,将来就业的面向也不同,为适应应用型人才培养目标的要求,必须改革和调整原有的教学体系和教学内容。
二、“互换性”课程教学改革的具体措施
1.建立科学的教学体系。
“互换性”课程与《机械制图》《机械设计基础》《机械设计》《金属工艺学》《数理统计》等课程有密切联系,也与金工机加实习密不可分,这些课程是“互换性”课程的基础,学生应具有一定的工艺知识和零件的结构知识后,才能进行产品的精度分析,确定零件的质量要求,所以这门课程应开在上述课程的后面,但应在《机械设计》之前或并行开设,这样可使学生在设计时受到一次较全面的公差与配合选择及其标注的训练,提高学生这方面的实际能力。《机械制图》虽讲了图样标注,但还应重点重复,因为图样的正确标注是工程技术人员的基本功,应该巩固与提高。正确选择公差与配合与加工工艺、零件结构、机器性能等方面有关,牵扯的面很广,须要积累经验。所以本课程只能使学生了解基本原则,掌握基本方法,具有初步的选择能力。在后继课程如《机械制造工程学》课程设计和毕业设计过程中,还必须使学生结合实际,受到进一步的锻炼,才能不断提高选择“公差与配合”的能力。
在“互换性”课程的整个教学过程中,我们以学生非常熟悉的减速器及其主要零件的精度设计为主线,将互换性的基本概念、术语、零件的精度设计、各种参数和指标的检测有机联系在了一起。从尺寸精度设计到形位精度设计再到粗糙度确定等一系列内容讲授下来,一台减速器的精度设计也就完成了。学生在《机械设计》课程设计时进行过减速器的结构设计,在此基础上,再进行精度设计,学生比较感兴趣,学习的主动性和积极性大大增加。
2.精新安排教学内容。
本课程内容划分为两大模块(互换性部分和测量技术基础部分),其中互换性部分包括互换性基本原理、公差与配合、典型件精度设计、尺寸链,测量技术基础部分包括测量技术基础和实验。
(1)互换性部分。公差与配合比较,公差是重点。由于这部分内容抽象概念多,术语定义多,标准种类多,学生又缺乏生产实践知识,所以学生感到杂乱、枯燥松散,对标准的应用感到难以下手。我们首先精选内容,删去可有可无的内容(零件的功用、种类等),删去不切实际的内容(如用计算法选择配合)。将留下的内容分为基础和标准两大部分。基础部分包括基本术语、概念和基本规律,它是课程的核心,学生学完了这部分内容后,具有从理论上规定零件公差范围的能力;标准部分包括各种公差值和检测标准,它是课程的实用部分,学完了这部分内容后学生不仅能从理论上掌握课程内容,而且能按标准要求,也就是说能在法规的约束下,规定出零件的公差范围。这样组织教学内容的理由是:
①这门课研究的对象是各种零件的互换性,虽然把各种零件几何参数的互换性依次罗列出来的讲法简单易行。但是,随着科学技术的发展,这门课程的内容已发展成为一门独立的学科。作为一门学科应该有它自己的基本术语、概念和基本规律作基础,形成统一的,而不是分割的科学体系。所以,从学科的系统性出发,把分散混杂的内容整理成基础和标准两部分是合乎逻辑的,有利于学科的发展。
②第一部分是基础知识和规定公差范围的基本理论,第二部分讲标准,也就是讲规定公差范围时应受到的约束条件。两部分内容既不相同,又有密切联系。所以全部内容是一个统一的、有机联系的整体,避免交错分散自成体系的模式。这样组织教学内容,学生容易分清层次,抓住重点,提高学习质量。
③第一部分不仅是基础,而且也是课程的概貌。所以这样组织教学内容不仅使学生学完第一部分后为第二部分的学习奠定了基础,而且使学生对教学内容尽早建立了整体意识,是提高学习效果的重要条件;第二部分的内容不仅是各种标准,而且也是第一部分内容的扩展和深化。这门课程是工程技术人员的基本功。所以把教学内容组织成螺旋式,使学生对新知识的接受、巩固与应用都是十分有利的。
④虽说第一部分的内容也是各标准的规定,但它是最基本的部分,变动较少或基本上不变动。而第二部分不是一成不变的,随着生产技术水平的发展要进行修改。建国以来我国的“公差配合”标准就变动了多次。但无论怎样变动,只要掌握了基本不变的基础部分,就具有理解、分析和应用标准的能力,在今后的工作中就能胜任新标准的学习和贯彻任务。
此外,在组织第二部分教学内容时,除圆柱齿轮外,其余的部分都可归并为包容结合一类,因为它们有共同的结合特点、精度要求、检测原则,甚至标准制订的规律、标准的结构也基本一致。所以,合并它们能使教学内容更统一、简化,包容结合中孔、轴是关键,只要讲清楚了它的标准,其他就迎刃而解了。
(2)测量技术基础部分。对于这一部分内容的学习,我们以实验教学为主,实验教学不仅要完成使用仪器的训练,而且要培养学生现察、分析、处理实际问题的能力。学到有关量仪工作原理和读数原理方面的知识,养成严谨的科学态度。
要全面完成这些任务,实验的内容应该具有以下特点:
①有真实性,培养学生处理实际问题的能力,因此每次实验都应:
a.用产品零件作被测对象,并备有零件工作图和有关资料。
b.量仪自己选择,单独使用。
c.对被测数据进行处理,作出合格与否的结论。
②有代表性,使学生受到较全面的训练:
a.从测量方面看应有:直接测量与间接测量、绝对测量与比较测量、综合测量与单项测量。
b.从被测对象看应有:轴孔测量、形位误差测量。
c.从数据处理看应有:间接测量数据处理、最小条件数据处理、作用尺寸计算。
③利用实验机会,联系实际使学生掌握仪器的工作原理和读数原理。为此,要配备模型、挂图与实物,并应根据要求留给学生思考题。
3.及时更新标准内容。
为更好地实现新旧标准的过渡,将新标准的相关内容及时、准确传授给学生,我们将最新的国家标准及时融入课程之中。1996年颁布的关于形状和位置方面的多个公差国家标准GB/T1182-1996《形状和位置公差通则定义符号和图样表示法》、 GB/T1184-1996《形状和位置公差 未注公差值》、 GB/T4249-1996《公差原则》、 GB/T16671-1996《形状和位置公差最大实体要求最小实体要求和可逆要求》,于1997年7月1日开始执行。我们参加了该次惯标会议得到的第一手资料,并融入到当年的教学之中。积极参加与“互换性”有关的各种会议,掌握新的国家标准。我们还通过各种学术活动、互联网等多种渠道,及时掌握该学科的最新知识,并有效融入教学之中,提高教学质量。
本课程研究的对象是各种零件的互换性,从学科的系统性出发,把分散混杂的内容整理成基础和标准两部分是合乎逻辑的,这有利于学科的发展。整个教学过程以减速器及其主要零件的精度设计为主线。测量技术部分以实验教学为主,不仅完成使用仪器的训练,而且培养了学生现察、分析、处理实际问题的能力。这些做法极大地提高了学生学习的积极性、趣味性,收到了较好的效果,达到了我校应用型人才的培养目标,促进了本学科的发展。
编辑/刘文捷