几何精度设计与检测课程综合型实验设计

　　摘要分析几何精度设计与检测课程当前实验教学存在的问题和采用综合型实验教学的主要优势，给出综合型实验设计案例及实施过程，以期增强实验教学成效，达到教学目标。

　　关键词几何精度设计与检测;实验教学;综合型实验

　　中图分类号：G642.3 文献标识码：B

　　文章编号：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

　　几何精度设计与检测课程与生产实际具有紧密联系，是一门非常重要的、高等院校培养机械类人才的专业主干基础课[1]。本课程教学的基本任务是帮助学生建立标准化观念，把握对机械产品零部件正确合理地实施精度设计、几何量检测的有关知识及方法，具备利用所学的精度设计知识来解决机械设计与加工制造领域中问题的技能[2]。实验教学作为其理论教学的实践环节，在实现课程教学目标，培养学生机械综合设计能力、研究创新能力以及工程意识等方面，发挥着不可或缺的作用。

　　多年来，中国矿业大学几何精度设计与检测课程所设置配套实验项目分别是用卧式测长仪测量内径、用光切显微镜测量表面粗糙度、测量导轨直线度误差、普通圆柱齿轮参数(径向跳动/齿厚偏差/公法线长度/齿距偏差)测量，均为验证型实验[3]，仅仅是针对本课程某一章节或某一知识点来开设，不同知识间的关联性、交互性差，知识面窄，实验手段及所用量仪器具比较单一，缺少综合型实验，不能构成完整的实验体系。

　　综合型实验旨在综合训练学生的实验技能及方法，在提升学生对所学知识进行综合运用以及对复杂问题进行分析解决等方面的能力都有重要作用。加大综合型实验比例是实验教学改革的必然趋势，也是几何精度设计与检测课程实验教学设计的重点[4-6]。

　　2 综合型实验的主要优势

　　旨在综合训练学生的实验技能及方法的综合型实验是以课程核心内容为基础，紧密结合工程应用背景，将若干个分散实验有机结合起来。相对于传统的单一验证型实验，综合型实验的主要优势表现在以下几个方面。

　　1)综合型实验有利于强化学生在实验过程中的主体作用[7]，明确教学的中心是“学”，充分发挥他们开展实验的主观能动性，激发其学习动机，并逐步培养他们的创新意识和理性思维，从而能积极、主动地实施實验学习与科学探索活动，提高实验教学成效，促进学生丰富的个性发展和全面的能力提高。

　　2)综合型实验有利于培养学生创新及综合设计能力。现代社会把创新能力作为评价一个人才的基本要求。培养学生创新及综合设计能力是几何精度设计与检测课程教学改革的根本目标，更是教学改革核心，其贯穿于几何精度设计与检测课程教学各个环节，尤其要在实践教学方面注重学生创新与综合设计实际能力的培养。综合型实验是一种尤为突出强调“以学生自主设计、自我训练为主”的实验教学模式[5]。

　　3)综合型实验有利于提高学生分析和解决问题能力。“在高度分化基础之上的高度综合”是现代科技发展的一个非常明显的特点，而在培养综合性人才上传统教育的先天不足，导致学生缺乏宽广的视野和开阔的知识面[5]。学生认识能力局限性的突破可以通过实施综合型实验的多种实验手段来实现，促使学生大胆设想，充分利用个人丰富的想象力，并付诸探索和实践，在实践中自觉提高分析问题与解决问题的能力。

　　4)综合型实验有利于培养学生团队协作精神[7-8]。综合型实验一般规模较大，涉及知识点较多，各知识点相互关联，具有一定的复杂性，单个学生在课程时间内很难独立完成，需要学生之间分工明确、相互协作。

　　3 几何精度设计与检测课程综合型实验设计案例：零件位置误差测量

　　实验目的

　　1)了解位置误差的检测原则和基准要素的体现方法。

　　2)掌握平行度、垂直度、同轴度、对称度误差的测量方法。

　　3)加深理解位置误差及其公差带含义。

　　4)学会正确使用平台测量器具。

　　5)培养提高学生实验设计与分析能力、创新意识与创新思维、动手能力与实践精神、合作精神与团队意识。

　　实验内容

　　1)根据所提供的测量零件图样(如图1所示)，在认真分析其结构的基础上拟定测量计划。位置误差分为三种，即定向、定位与跳动误差[9]。各种位置误差均指零件的实际被测要素对其理想要素的变动量。而理想要素是相对于所给定的理想基准要素而言的。在实际测量中，作为各种理想基准要素(简称基准)的点、线、面等，可以用直接法、目标法、分析法、模拟法来体现。由于位置误差测量与多种因素有关，如测量项目、精度高低、零件尺寸与形状、生产批量、所用量仪设备等，因此在遵循设计所规定的检测原则前提下，可以选择不同的检测方法[10-12]。

　　本综合型实验测量内容一是测量平行度误差，即检查图1中距离为36 mm的两侧面对孔 mm轴线的平行度误差。当两侧平面位于距离是公差值0.1 mm且平行于基准轴线的两平行平面之间时，该平行度合格，否则不合格。

　　本综合型实验测量内容二是测量垂直度误差，即检查图1中零件右端面对孔 mm轴线的垂直度误差。当右端面位于距离是公差值0.02 mm且垂直于基准轴线的两平行平面之间时，该垂直度合格，否则不合格。

　　本综合型实验测量内容三是测量同轴度误差，即检查图1中零件两台肩外圆 mm轴线对孔 mm轴线的同轴度误差。当两台肩外圆 mm轴线位于直径是公差值0.05 mm且与基准轴线同轴的圆柱面内时，该同轴度合格，否则不合格。

　　本综合型实验测量内容四是测量对称度误差，即检查图1中零件厚度为 mm的中心平面对孔 mm

　　轴线的对称度误差。当中心平面位于距离是公差值0.08 mm的两平行平面之间，且该两平面是在过基准轴线的辅助平面两侧对称配置时，该对称度合格，否则不合格。

　　2)依据所拟定的测量计划制订出书面方案，主要包括检测每个尺寸所需要的测量器具、夹具、定位基准、测量步骤等。

　　3)撰写综合实验报告，具体包含零件图、测量方案、测量步骤、测量数据记录、数据评定、测量结果判定、体会等内容。该综合型实验报告样表如表1所示。

　　实验成绩评定综合型实验要强化考核实验实施过程，不能以学生所提交的最终实验报告作为评定其实验成绩的唯一依据，可以采取报告、现场测评与答辩相结合的多元化方式进行评价，注重考核学生的实验态度与实验技能，特别是综合运用相关知识实施实验的能力。指导教师要翔实记载学生实验预习、实验方案拟定、实验过程实施和实验报告撰写质量等情况，综合考虑来确定学生实验总成绩。要充分肯定学生在综合实验过程中的主体作用，发挥他们开展实验主观能动性，从而能积极、主动地实施实验学习与科学探索活动，提高实验教学成效，促进学生丰富的个性发展和能力的全面提升。

　　4 结束语

　　几何精度设计与检测课程实验是高等院校培养机械类人才的一个重要的实践教学环节。实验教学建设与改革是一项系统工程，实验教学质量提升的关键是不断加强自身建设。旨在综合训练学生的实验技能及方法的综合型实验，在提升学生对所学知识的综合运用以及对复杂问题的分析解决等方面的能力具有十分重要的作用，其无疑是当前实验教学的发展趋势，也是几何精度设计与检测实验教学改革的重点。

　　参考文献

　　[1]杨善国.提高《几何精度设计与检测》课程教学实效之我见[J].中国科教创新导刊，2013(7)：108.

　　[2]杨善国.《几何精度设计与检测》课程教学方法应用实践[J].教育教学论坛，2015(20)：148-149.

　　[3]杨修德，杨善国.关于改进《几何精度设计与检测》实验教学的几点思考[J].课程教育研究，2014(34)：250-251.

　　[4]谭大为，孙超，王俊，等.增量式专业综合实验设计[J].实验技术与管理，2015，32(1)：212-215.

　　[5]马希直，周瑾.机械设计综合实验的实施[J].实验室研究与探索，2009，28(5)：129-133.

　　[6]杨善国.面向工程的《几何精度设计与检测》课程实验教学设计[J].中国校外教育，2016(7)：123.

　　[7]吉兵，周长涛.“多源信息融合理论及应用”综合实验教学设计[J].科教文汇，2014(12)：63-64.

　　[8]陆源，厉旭云，叶治国，等.基础性和综合性实验的研究性教学设计与实践[J].实验室研究与探索，2011(6)：275-277，290.

　　[9]甘永立.几何量公差与检测[M].10版.上海：上海科学技术出版社，2013.

　　[10]卢桂萍.互换性与技术测量实验指导书[M].武汉：华中科技大学出版社，2012.

　　[11]刘丽丽.互换性与技术测量实训教程[M].北京：機械工业出版社，2014.