《互換性與測量技術(shù)》課程中緒論部分的教學(xué)實(shí)踐

袁根華

廣州工程技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電工程系，廣州 510075

《互換性與測量技術(shù)》課程中緒論部分的教學(xué)實(shí)踐

袁根華

廣州工程技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)電工程系，廣州 510075

從機(jī)械工程一個(gè)簡單的實(shí)例設(shè)計(jì)中引出互換性與測量技術(shù)課程的核心概念，從而讓學(xué)生明確該課程的作用與今后工作的關(guān)聯(lián)，并將緒論中各概念用邏輯關(guān)系串聯(lián)起來，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率。

互換性；緒論；實(shí)例；概念邏輯關(guān)系

前言

互換性與測量技術(shù)課程是機(jī)械類工科學(xué)生的技術(shù)基礎(chǔ)平臺課程，是大規(guī)模工業(yè)設(shè)計(jì)與制造的重要基礎(chǔ)技術(shù)[1]。緒論的內(nèi)容一般只有幾頁，課時(shí)只有1～2節(jié)，但都要涉及課程講解的主要概念、課程的性質(zhì)任務(wù)等，由于本門課程用理論來講解實(shí)踐性很強(qiáng)的知識，因此本課程緒論的講解就更加困難，體現(xiàn)在概念多，概念的行業(yè)背景深，與生活中的具體聯(lián)系不多，要讓學(xué)生正確理解這些概念與該課程的作用，建立起學(xué)習(xí)本課程的強(qiáng)烈興趣，我進(jìn)行了以下的一些實(shí)踐。

1 從具體零件的設(shè)計(jì)流程中了解互換性概念與作用、把握全書結(jié)構(gòu)

在互換性與測量技術(shù)這門課程中，測量概念幾乎不用解釋，與日常生活的感性認(rèn)識聯(lián)系很多，無非是生活中的測量與工業(yè)中的測量在技術(shù)手段、測量要求上、結(jié)果判斷等有不同。但互換性這個(gè)概念卻是讓人難從字面上得到直觀的理解，大多數(shù)出版的同類教材都是選用一些日常生活中的常見用品需要更換使用零件這個(gè)角度來解釋并最終下定義-零件相互之間可以代換并能夠保證使用要求的一種特性。概念包括了設(shè)計(jì)制造使用維護(hù)的各個(gè)方面的要求，但是對于剛剛接觸，缺少感性認(rèn)識、對于全書內(nèi)容完全不知、且理解概念不強(qiáng)的高職生，這句話基本上不能幫助理解，縱使有的書再對于這個(gè)概念從設(shè)計(jì)、制造、使用維護(hù)上展開來作進(jìn)一步解釋，也依然從概念到概念，作用不大。另一方面，學(xué)生一知半解理解了了這個(gè)概念，但對于學(xué)習(xí)這門課程的作用-與今后從事工作崗位的聯(lián)系也很難建立。在概念間的重疊中，多數(shù)學(xué)生就算學(xué)完緒論也不知全書講什么，更不知與自己專業(yè)和今后工作有多少幫助[2]。

本課程一般安排在機(jī)械制圖和機(jī)械設(shè)計(jì)課程后，針對以上情況及前后課程的安排，我安排了一個(gè)簡單零件的設(shè)計(jì)例子來講解互換性及全書要介紹的知識技能體系，特別強(qiáng)調(diào)了這本書上的知識技能對于機(jī)械類專業(yè)學(xué)生就業(yè)崗位的作用，從而一開始就從培養(yǎng)技能入手，引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和激發(fā)學(xué)習(xí)的動機(jī)，對于全書結(jié)構(gòu)有一個(gè)總體把握。

1.1 互換性概念的引出

以下是一個(gè)簡單的軸類零件及與之有配合關(guān)系的簡單孔類零件的設(shè)計(jì)結(jié)果示意圖。

圖1 有裝配關(guān)系的軸孔零件示意圖

要完成這一設(shè)計(jì)，形成能夠制造的工程圖紙，首先要求先畫零件形狀圖形，這部分內(nèi)容在機(jī)械制圖課程中已經(jīng)解決。再是解決基本尺寸，一般基本尺寸照經(jīng)驗(yàn)給出，而重要的基本尺寸，比如零件相互間有配合關(guān)系或零件間受力較大，例中如軸上直徑尺寸25，要根據(jù)受力大小、零件壽命等按照機(jī)械零件設(shè)計(jì)的力學(xué)公式確定（實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)往往按照經(jīng)驗(yàn)先給定，再按公式校核），這部分設(shè)計(jì)內(nèi)容全交給機(jī)械設(shè)計(jì)課程解決。再后就是本課程的內(nèi)容，主要三方面：一是重要尺寸后面的“尾巴”-給定一個(gè)尺寸的允許變動范圍，二是表面的粗糙度，還有一方面是形狀與位置關(guān)系等。

回答為什么要在主要尺寸后面加上“尾巴”問題才正式引入互換性的概念。尺寸的保證因?yàn)橹圃鞜o法達(dá)到絕對準(zhǔn)確，只能給定一個(gè)變動的范圍，這樣直徑25尺寸的軸和孔裝配在一起后，間隙也就相應(yīng)確保在一定的變動范圍。設(shè)計(jì)上這樣完成后，制造和檢測環(huán)節(jié)只要能夠保證每根軸和孔的相應(yīng)尺寸都在這個(gè)變動范圍內(nèi)，不論是在產(chǎn)品裝配現(xiàn)場、還是在使用維修環(huán)節(jié)上，甚至不論是那個(gè)企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品，只要按照同圖紙關(guān)鍵是同標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，任意取出的軸和孔裝配在一起都能保證裝配后的間隙變動范圍是一樣的，也就是這樣的軸和孔完全有互換性，任意互換后能夠保證間隙范圍變動處在允許范圍中。當(dāng)然互換性不僅指尺寸有互換、也包括形狀位置、粗糙度、材料一致性、熱處理后性能一致性等都在允許的變動范圍內(nèi)。

1.2 互換性在實(shí)際工作中的作用

通過實(shí)例引出互換性概念的同時(shí)，這些知識轉(zhuǎn)化出來的技能對于今后在機(jī)械企業(yè)就業(yè)從事設(shè)計(jì)與制造崗位的用處實(shí)際上也就十分清楚了。如果你在設(shè)計(jì)好機(jī)械零件，不知道對于配合尺寸按照標(biāo)準(zhǔn)給出一個(gè)正確合理的尺寸的變動范圍，這種設(shè)計(jì)成果就不能投入生產(chǎn)，投入生產(chǎn)也將因?yàn)闆]有互換性而無法裝配出或達(dá)到裝配要求。同樣在生產(chǎn)制造時(shí)，如果不能按圖紙給定的尺寸變動范圍去生產(chǎn)，檢測環(huán)節(jié)上如果不能把圖紙上要求的尺寸變動范圍內(nèi)的零件確認(rèn)為合格件，這都將造成最終這個(gè)配合尺寸將沒有互換性；從另一角度來說，要保證互換性實(shí)現(xiàn)，制造時(shí)要防止超出尺寸范圍，檢測時(shí)一定要挑出不在范圍中的產(chǎn)品作為不合格品，才能實(shí)現(xiàn)互換。因此在機(jī)械企業(yè)內(nèi)，無論是處于機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的那個(gè)環(huán)節(jié)、那個(gè)流程都是必須懂得互換性，知道為了保證互換性自己該如何做。尤其是設(shè)計(jì)人員要將互換性知識轉(zhuǎn)化為技能，在設(shè)計(jì)互換性流程環(huán)節(jié)時(shí)，正確按照標(biāo)準(zhǔn)和零件使用的實(shí)際情況選擇出合理的變動范圍來。

1.3 全書的結(jié)構(gòu)

理解了本課程要學(xué)會掌握什么技能后，實(shí)際上全書的結(jié)構(gòu)也就可以想象得出來。首先必須有檢測測量的知識與檢測工具的知識，這是在制造與檢測環(huán)節(jié)上保證互換性所必須的；其次必須有全社會統(tǒng)一的尺寸、形狀位置、粗糙度等允許的變動范圍-公差標(biāo)準(zhǔn)，才能在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)上就開始保證設(shè)計(jì)成果在全社會都能夠?qū)崿F(xiàn)互換性，這就要求制定并系統(tǒng)介紹這些不同種類的互換性公差標(biāo)準(zhǔn)——尺寸的互換性標(biāo)準(zhǔn)、形狀位置的互換性標(biāo)準(zhǔn)、粗糙度的互換性標(biāo)準(zhǔn)等；針對特定的典型結(jié)構(gòu)的通用標(biāo)準(zhǔn)零件，為保證在全社會不同專業(yè)化企業(yè)共同生產(chǎn)，其它企業(yè)選擇標(biāo)準(zhǔn)件與自己設(shè)計(jì)制造的非標(biāo)準(zhǔn)件間有互換性，還必須制定如軸承、鍵與花鍵、螺紋、齒輪等零件的互換性專門標(biāo)準(zhǔn)。

2 緒論各概念間的邏輯

緒論有眾多的概念，首次接觸很不容易記住，如果能夠找到一根紅線把它們串聯(lián)起來，這有助于學(xué)生更有效地理解這部分內(nèi)容，從而產(chǎn)生更大的學(xué)習(xí)興趣。我在這門課程中找到的紅線實(shí)際上是貫穿全書的一個(gè)邏輯關(guān)系?；Q性是核心，是頂層的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)互換性的手段或者說是第一支撐性基礎(chǔ)的是公差（互換性要求的尺寸、形狀位置、粗糙度等的變動范圍）和檢測（按給定公差剔除不合格品），再下一個(gè)底層的支撐基礎(chǔ)就是在全社會制定并強(qiáng)制實(shí)施公差與檢測的標(biāo)準(zhǔn)，讓所有設(shè)計(jì)制造檢測使用環(huán)節(jié)都實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)化。最后一個(gè)支撐基礎(chǔ)就是，所有能夠數(shù)值化的標(biāo)準(zhǔn)都要按一定方法選出優(yōu)先數(shù)，這種選出優(yōu)先數(shù)的規(guī)則方法就是優(yōu)先數(shù)系標(biāo)準(zhǔn)。

[1]周玉鳳.互換性與測量技術(shù)[M].清華大學(xué)出版社,2006

[2]劉桂珍，殷寶麟.互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革與實(shí)踐 [J].黑龍江高教研究，2010.8

袁根華，男，江西宜春人，1963年出生，高級工程師，廣東工業(yè)大學(xué)在職碩士研究生。主要研究方向?yàn)槟＞逤AD/CAM/CAE，特種加工技術(shù)應(yīng)用。

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.22.136