时间：2022-12-18 17:16:58
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇互换性实验报告，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词:互换性与技术测量 实验
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)04(b)-0190-01
制造业是国民经济和综合国力的产业支柱,其发展水平直接影响国家的经济基础和综合国力的强弱。为提升我国制造业发展水平,需要一大批优秀的工程技术人才。机械类专业是老牌专业,是制造业人才培养的摇篮。在高校长期的专业建设过程中,始终坚持以市场为导向、专业特色为基础,培养了一大批专业基本功扎实、综合素质优秀的工程技术人才,为经济社会发展做出了应有的贡献。
随着我国高等学校招生规模的扩大,在校大学生人数的迅速增长。这一方面使更多的人得到了接受高等教育的机会;但从另一方面来说,招生规模的扩大也加剧了我国大学生人均高等教育教学资源相对紧缺的矛盾。在高等学校人才培养过程中,实验教学是整个教学过程中培养学生实践能力和创新精神的重要教学环节之一,在人才培养过程中具有重要的地位和作用[1]。《互换性与技术测量》是高等工科院校机械类、仪器仪表类专业的一门主要的技术基础课,其概念多、涉及面广。内容包括极限与配合、长度测量基础、几何公差及几何误差检测、表面粗糙度及检测、光滑工件的检验、典型零部件的互换性及检测、齿轮及尺寸链等。为了使学生更深刻的理解课程内容,同时锻炼学生动手能力,该课程中实验教学占了很大比重[2,3]。
随着新形式下的经济社会发展,企业对技术人才要求越来越高,尤其是其动手能力。如何根据形式变化,主动调整教学模式,加大学生动手能力,增强理论知识的理解,是高等学校教学改革的一个重要内容。本文结合机械类专业教学大纲,分析了机械类专业人才实验教学模式的改革途径及方法。通过本文研究,有助于提高学生专业和综合素质,更好地为经济发展服务。
1 根据教学大纲,合理安排实验课时
根据《互换性与技术测量》教学大纲,该课程是机械类各专业的一门技术基础课。本课程的主要任务是使学生掌握互换性与技术测量的基本原理,掌握各种公差配合与标准化的基础知识,为后继课程奠定基础,从而能在机械设计、制造、设备维修维护等工作中合理应用公差与配合标准,并进行一般的技术测量,保证企业生产的需要[3]。互换性与技术测量实验目的是为了让学生了解几何参数测量的基本原理,以及仪器选择方法、使用方法,数据处理方法,最后进行产品合格性判定的方法。通过实验操作,使学生初步具备选择和使用测量仪器的能力,巩固有关理论学习知识,并培养学生的实际动手能力。在实验教学过程中,尽量将实验安排在有关章节讲授之后进行。并根据实际情况安排实验课时。在互换性与技术测量实验中,共安排若干个实验,包括轴与表面粗糙度的测量、形位误差的测量、螺纹参数的测量、齿轮参数的测量和产品质量检验设计性实验。每个实验有2个小时时间,保证学生有足够的时间来完成实验,从而加深理论知识的理解,并锻炼动手能力。
2 结合实际情况,改革实验教学模式
在实验之前,学生应根据实验指导书对实验内容写好预习报告。在实验过程中,2个同学一组,共同操作1台仪器。首先教师根据实验内容授课(包含仪器操作演示)15min～30min左右,后续让学生自己操作仪器并进行测量。学生在实验中,应亲自动手操作,记录原始数据,并认真完成实验报告。同时,在以下两个方面入手,改革实验教学模式,增加学生动手能力。首先,教师合理增加设计性实验,增强学生自己动手能力。在实验课设置中,首先保证验证性的实验,使学生学会基本的仪器操作和实验规程。在此基础上,增加设计性实验内容。如在互换性与技术测量实验中,学生自己根据教师设定的目标,设计实验方案,选择测量仪器,对零件进行检验,最终判断零件是否合格。其次,加大工程综合实训力度。具体如下:由学生自行设计零件,汇出图纸,确定零件公差要求;根据实际条件,制定加工工艺,选择加工设备,加工出零件;选择测量仪器,对零件进行检验,看其是否满足设计要求,即判断零件的合格性。通过上述流程,使学生掌握零件从设计、制造到检验的一体化过程,提高学生综合动手能力。
3 结语
根据互换性与技术测量课程特点,本文分析了工科高校机械类专业互换性与技术测量实验教学模式的改革途径与方法。通过本文研究,合理进行实验教学改革,从而提高学生动手能力和对理论知识的理解能力,增加对互换性的认识,为后续课程的学习奠定基础。
参考文献
[1] 贾晓东.高校实验教学质量管理与评价研究[D].天津大学硕士论文,2006.
根据山西师范大学的“3.5+0.5”的培养模式和食品科学与工程专业的培养目标，教师在掌握机械基础教学大纲的前提下，明确教学目的、任务和要求，结合学生认知特点和生产实际，精选教材。教材选用魏兵主编的“十一五”国家级规划教材《机械基础》。该课程教学计划安排51课时，课时少，内容广，必须对教材内容进行优化。合理选择教学内容，以“必需、够用”为原则。精讲基础知识和基本设计方法，强化公式应用，弱化公式推导。工程力学主要讲解理论力学和材料力学的基本概念、机械零件基本变形形式和强度计算，熟悉构件的受力分析和计算方法；互换性与技术测量重点讲授极限与配合，紧密联系实际；工程材料主要讲解工程材料的种类、牌号、性能和应用，以金属材料和塑料为主，结合食品行业的发展，增加食品行业当前采用的新材料、新技术和新工艺；机械设计部分包括常用机构、连接、机械传动、轴系，这部分内容和后续课程及生产实际联系密切，工程应用多，属于课程的核心内容，机械传动中的带传动、链传动、齿轮传动突出基础知识和设计方法，强化设计方法和公式应用；机械加工基础以毛坯的制造工艺和切削加工方法为主要内容；液压与气压传动重点是液压传动的原理、组成和特点，常用液压元件的功用及常用的液压回路。介于课程学时少，结合课程的特点，部分教学内容采用自学加辅导或讲座的方式，引导学生多途径学习。
2多种教学方法结合
机械基础课程实践性强，传统的理论教学采用“填鸭式”的教学方法，教学过程中教师和学生之间缺乏互动，学生被动接受知识，学生感到枯燥乏味，不利于学生的学习。采用多种教学方法，激发学生学习积极性，变被动学习为主动学习。对于工程力学基础、工程材料基础知识、基本概念等采用讲授式教学法。教学过程中教师要注意和学生的良好互动，避免注入式教学。机械设计中的常用机构、机械传动、轴系难度大和实际联系密切，采用讨论式教学。理论知识讲解前，选择和生产实际常见的议题，在学生充分讨论后，教师再讲解，调动学生学习的积极性，避免了“教师教、学生被动学”的单一教学模式，达到事半功倍的效果。采用典型案例教学法，如以齿轮轴为典型案例，通过材料的选择、结构设计、强度校核、公差与配合的选择、机械加工工艺制定等环节，可以把工程力学、工程材料、互换性与技术测量、机械设计、机械加工的相关知识联系在一起，架起了课程的桥梁，知识结构相互衔接，课程体系更加完善。
3采用多种教学手段提高教学效率
机械基础课程的研究内容比较抽象，相当一部分学生在学习时因缺乏空间想象力和工程设计而产生厌学情绪[4]。课程学时少，内容多，采用现代教育技术方法，通过运用多种媒体，提高课堂效率，有效提高教学效果。讲解平面连杆机构、机械传动、金属切削机床、轮系、液压系统原理时，由于学生没有实际生产经历，缺乏相应的想象能力，采用动画技术，生动形象，让零部件运动起来，使抽象理论直观化；讲解连接、轴系、切削加工方法、液压元件时，采用实物、幻灯片、图片展示教学内容，生动形象，增加学生感性认识，拉近书本知识和生产实际的距离，加深学生对理论知识的理解，更好地突出教学重点和难点。
4增加综合设计实验教学内容
课程的实验课时为4学时，传统的实验为认知实验，实验设备是机械基础陈列柜和模型，以演示讲解为主，时间多集中安排在课程中期。改革后，开放实验室，学生自主实验，不占实验课时，时间安排每个模块的理论课讲授之前，学生递交实验报告。通过认知实验使学生建立机械零配件的结构、机械加工、液压传动系统的感性认识，对机械基础知识有一个初步了解。增加综合设计实验内容[5]。①轴系结构设计实验。轴系结构是回转机械的重要组成部分，轴系结构的性能决定机械的性能和寿命。轴系结构设计实践性强，涉及内容多，灵活性大，是课程的重点和难点。通过拆卸、结构分析、装配、调整、结构设计的全过程，学生掌握轴系设计的步骤和方法，培养学生的创新能力和工程实践能力。②机械传动方案的创新组合设计、分析实验。传动方案的设计是创新设计的主要内容，学生根据教师的要求，选择传动类型、自行设计传动方案，根据设计方案自行组装，以培养学生的综合设计能力和动手能力。通过开设综合设计实验，在创新实验的环节中，学生通过方案构思和改进、实验操作和观察，达到培养创新意识、创新设计能力[6]。
5增加具有食品工程教育特色的实践教学环节
增加工程训练，训练时间安排在理论课开课后第6周。工程的本质是一种社会实践，在科学的基础上增加工程训练的内容。学生知识面窄、面向工程实际不足，没有足够的工程训练，现代工程设计思想、方法和综合应用多方面的知识解决工程实际问题的能力不足。工程训练中，学生学习金属加工工艺知识，自己动手操作各种设备，使用多种量器具，增强动手能力，激发创新欲望，培养创新能力。增加课程设计，时间安排在理论课结束后进行。课程设计是实践教学的重要环节，培养学生运用所学的知识分析和解决问题及独立思考的能力。课程设计时间1周，工作量大、时间紧。采用接近工程实际的题目：一级减速器设计或小型食品加工机械等。每个学生的任务书各不相同，设计方案和设计思路完全由学生组织设计，充分发挥以学生为主的教学理念。学生基本具备机械传动系统的设计计算、材料的选择、会查阅资料，能够正确使用国家标准，绘制工程图的能力。通过课程设计巩固所学知识，掌握机械方面的设计方法和步骤，培养学生工程意识、分析问题和解决问题的综合能力。
6考核方式
改革课程考核方式，实行教学全过程多次考核和考查，提高平时成绩在总成绩中的比例[7]。理论考核采用闭卷考试，成绩占课程成绩的70%；实验考核成绩占课程成绩的30%。细化实验考核内容，从实验准备、实验过程、实验效果、实验报告多方面考核，注重实验过程和创新能力的考核；工程训练、课程设计单独考核。
7结论
关键词 实验教学过程管理；安全管理；开放管理
中图分类号：G642.423 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2014）06-0127-02
Discussion on Experimental Teaching and Management of Precision Measurement Laboratory//ZHANG Xuefen， LIU Yumei
Abstract A large number of laboratory teaching tasks are undertaken In the university laboratory. The effect of experimental teaching and the service life of the equipment is affected by management. The discussion has been done about Laboratory Teaching， Laboratory Safety and the opening management. The new ideas has been put forward about the laboratory building for the future.
Key words process management about experimental teaching； security management； opening management
1 前言
精密测量实验室主要承担本科课程互换性与技术测量、精密测量技术的实验课的实验教学任务、实验室管理和科研任务。
实验是培养和锻炼学生动手能力、科研素质、创新能力及协调发展的重要途径，实验室管理与实验教学又是相辅相成的，只有管理到位，仪器才能正常运行，节约维修费用，提高设备使用寿命，更好地为教学科研服务[1]。
2 实验教学的过程管理
互换性与技术测量等测量课程中公差项目多，抽象概念多，标准符号多[2]，课堂讲授理解比较困难，而与实验相联系会化解这些难点。因此，实验课是课程学习的重要教学环节，是理论教学的深化和补充。本实验室每学年承担50多个班级将近2000人、1万多人时数的实验教学任务，如果教学和管理安排不到位，就会一片混乱，不到一学期下来仪器就得瘫痪，实验教学也就会成为学生放松的时间。为此，对教学做了合理安排。
实验预习 由于做实验的班级较多，实验课不能在学期初安排课表，只有学期期中穿插安排，通知学生到实验室联系安排实验。此时布置需要预习的实验项目，对精密测量仪器实验前做好预习是关键，对实验目的做到心中有数，对实验仪器操作步骤有初步了解，预习情况作为实验成绩的一部分。
实验过程 精密测量仪器较贵重，不能保证有足够的台套数供学生分组使用。因此，安排两个实验平行进行，两学时后对调，这样就解决了仪器分组问题。
教师在讲解演示仪器使用的时候，着重强调每台仪器操作注意事项，这是学生能用好仪器的关键之所在，也是保护好仪器的屏障。要求每组对应固定的仪器，不能相互调换，每台仪器配备一本仪器使用记录本，使用仪器的学生对应记录本上需要填写的内容，写上使用时间和操作者姓名。责任到人，按规程操作，提高了学生的责任意识。这样做可以随时发现问题、解决问题，使仪器在使用中处于受控状态。
在测量过程中为了杜绝学生敷衍了事、抄袭数据以及操作错误耽误实验时间，要求测量一组数据后，教师检查，正确才可继续进行；所有数据测试完成后，教师签字后方可进行下一项实验。对实验过程中主动操作，并且操作正确，合理使用仪器的学生在手册上做上标记，作为最终实验成绩加分的一部分。
实验结束后，要求把实验台收拾整齐，仪器归回初始位置，被测件及仪器摆放整齐，切断电源，教师检查合格后方可离开。实验过程中产生的垃圾，学生自己带走，离开实验室前把凳子摆放整齐。
实验过程的管理很繁杂，通过有效、有序组织实验教学，仪器损坏次数减少，学生的实验效果和仪器状态都达到了很好的效果。规矩定好了挂在墙上，只有在实践中应用，才真正起到了作用。实践证明，只管教学不抓管理，仪器设备越多，使用越多，损失就越大。实验室管理则需要进行大量的、细致入微的工作，才能见效。因此，实验室管理是完成实验教学的前提和保障，只有高度的责任感和把制度落实到实处，才能管理好实验室，使之更好地服务于教学[3]。
实验成绩管理 由于本实验室承担的实验不是单独开设，实验成绩作为理论课成绩的一部分，最后实验成绩汇总包括预习、操作、实验报告，综合给出本门实验成绩。这就要求实验教师时刻紧跟学生，做好过程考核的每一步，调动学生实验的积极性，杜绝不认真实验，最后报告抄袭，把字写好就能通过实验的侥幸心理。通过过程管理，学生的成绩多方给出，增加了公平性，调动了学生积极性。在此管理过程中，实验教师会很辛苦，但会起到良好效果的。
3 实验室安全管理
精密测量实验室安全问题存在如下几类：1）人员操作不慎、使用不当和粗心大意等人为造成；2）用水用电安全问题；3）门窗问题；4）数据资料保密问题[4]。
通过分析本实验室可能存在的安全问题，逐一排查，针对这些问题提高安全防范意识。为了防止学生的误操作，在学生进入实验室时就反复强调，不懂仪器操作规程就不要操作仪器。有的学生好奇，看到仪器上的旋钮就下意识地去扳去转，或横冲直撞把仪器撞到地上，这些问题得反复强调才能引起注意。测量实验室仪器用电比较多，由于实验室没有地下布线，在实验时需要临时用插排引线，提醒学生注意安全。实验室有水管，注意检查供水管线的安全，防止因管线问题造成水患。精密光学仪器对室内湿度有要求，用水时注意空气湿度，以免对仪器造成精度损坏。注意及时关窗防雨防尘防盗，防止开窗下雨会淋湿仪器，或刮风灰尘太大，影响仪器精度。精密仪器对科研开放，严守保密制度，防止数据资料失窃。
在实验室的日常管理中，时刻把学生安全和实验室安全放在第一位，着力安全基础性工作，细化管理，加强安全标准化建设等方面采取措施。
4 仪器开放管理
本实验室还配备有大型精密测量仪器，一些科研项目需要用到这些仪器进行测量。使用大型仪器设备前需要实行登记预约，使用前必须熟悉实验操作规程和注意事项，在实验教师的指导下能熟练完成整个操作过程，方可自己进行测量。有问题及时和实验教师沟通，不可自己随意处理。使用前在记录本上记录仪器运行时的参数和状态，这样可以及时发现故障和异常，及时处理和排除。测试完成进行检查交接，填写实验仪器使用记录。
对于仪器说明书、技术指标、操作手册等原始资料需要外借使用的，做好记录，及时催还。
实验室是进行交流拓展思路的重要场所，对实验室资源共享，可提高实验设备的利用率，根据不同需求的测量，可拓展思路，涉猎更广阔的知识，开发仪器更多的功能，进一步提高仪器的使用价值[5]。因此，还可以加大实验室开放开发的力度，进行校企联合，让学生、教师参加到企业新产品试验当中去，学校既避免了大型仪器闲置造成的资源浪费，企业也可以节俭研发和固定资产投资成本，校企共赢[6]。这样为科研创新、教学创新、社会服务搭建出高水平的科研教学平台。
5 结术语
结合精密测量实验室的特点，在实践中摸索了一些实验室管理的方法，虽已见成效，但还存在不足之处。严管而不是管死，在实验教学和实验室管理的过程中会探索新的管理模式，加大实验室的开放力度，增加综合性、设计性实验，扩大实验平台建设，让实验室真正成为素质教育的基地、创新实践的基地。
参考文献
[1]瞿红侠，王丽.高等院校实验室高效管理探索[J].读与写：教育教学刊，2012（6）：90-91.
[2]黄建明.浅谈互换性与技术测量基础教学实践改革[J].大众科技，2010（12）：152-153.
[3]陈晓桐.高校教学实验室管理之浅见[J].文艺生活，
2011（6）：265.
[4]赵志成.高校实验室安全现状分析与管理对策探讨[J].科技信息，2010（1）：862.
关键词：金属切削机床；高职学生；教学方法；新思路
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-0118（2012）-03-00-02
金属切削机床是机械类学生学习机械制造专业知识的一门专业技术课程，在其教学体系中通常被划分为理论教学和实践教学两个独立环节进行，其中理论教学常以机床概论和机床设计作为讲授内容，实践教学常以实训操作和维修改造作为训练内容。学生学习理论知识时，常会感到枯燥乏味、抽象难懂，为帮助学生理解，老师们在授课时，常常借助多媒体给学生播放一些图片或视频动画，该方法能使学生迅速对机床形成感性认识，但是学习效果不够持久，也容易使老师疏于对知识点的讲解，学生也往往缺乏思考。在实践教学中，一部分老师也往往只注重机床的操作，通常情况下，老师事先做一个示范，然后下发加工任务给学生，让学生模仿着做，这种师徒式的传教方法，忽略了学生的自主意识锻炼。有鉴于此，根据高职院校学生的学习特点和心理特点，金属切削机床课程应以实践锻炼为主、理论指导为辅作为授课思想，找到教与学的结合点。对此门课程的教学方法进行探讨，我们有一些新思路与新探索，并对授课方法进行总结、归纳，形成系统化的教学方法。
一、对该门课程性质的理解与分析
（一）对课程性质的理解。金属切削机床是机械类专业研究机械制造设备的主干专业课，以机床作为研究对象，研究机床传动原理、传动系统、典型结构、调整计算、机床附件及使用的有关问题[1]。在高职教学中，通常以机床概论作为主要讲授内容，淡化机床设计知识的讲解。授课时，重点讲授机床的传动系统和主要部件结构，同时向学生交代清楚机床选用的基本原则，加工范围及精度等级，调整计算，与其他工艺装备或刀具的连接关系，简单的故障排除等知识。该课程作为机械加工工艺课程和生产实习的先修课程，也可与金属切削刀具、机床夹具设计与应用作为平行课程开设。
（二）对课程学习对象的分析。在高职院校中，受生源结构的影响，高职学生普遍存在入学成绩低、基础差、水平参差不齐，缺乏上进心和求知欲，厌学、偏科现象严重等问题[2]。因此，学习该课程时，学生应该具备机械制图、工程力学、机械设计基础、互换性与测量技术等基础课程知识。在机床课的教学中，要根据课程学习的需要，帮助学生复习基础知识，使学生了解课程之间的内在联系，增强学生的学习兴趣，变被动学习为主动学习。
二、教学方法的新思路与新探索
（一）任务驱动法。任务驱动是指学生在一次课中按规定时间完成老师规定的学习任务，并进行考核；该方法主要是针对学生课前不预习、课后不复习（即没有看书的习惯）的情况而设计的。
1、找出传动链条的首末端件（主轴――刀架），并说明传动链条的性质（内联系传动链）以及首末端件应满足的运动关系。
2、写出传动路线，或运动平衡式。
3、指出传动挂轮、进给箱中3个内齿式离合器的作用，并思考其操作方法。
4、如何实现大导程和精密螺纹的车削？说明其调整措施或写出一条传动路线。
5、如何实现左右螺纹的车削和多线螺纹的车削？并说明理由。
教师为上述5个任务分别设置完成时限，每个任务一般在10分钟左右，待学生完成后，用5至10分钟要学生讲述分析过程及结论，接下来老师讲评15分钟左右，剩下的时间里再让学生交换彼此的任务，并进行互评互学，到下一次课老师再进行提问。这样可以锻炼学生自主学习的能动性，使学生产生紧迫感和完成任务的责任感。
（二）实践推动法。实践推动是指在实验或实训的过程中，让学生体会理论对实践的指导作用，充分挖掘学生自主学习的意识和自我解决问题的能力。
机床实验的传统教学方法通常是：一是老师预先编制实验指导书，方便学生预习实验目的、方法、步骤、器材或设备，然后进入实验室进行实践操作；二是从安全的角度考虑，老师只进行实验演示，然后随机挑选一名同学操作实验或实验的某个步骤，以验证该实验操作规程的合理性或实验结果的正确性，因此学生缺乏自己准备实验器材的过程。
采用实践推动法，对于CA6140型卧式车床的结构认识实验的具体做法是：实验时，打开主轴箱盖后，让学生对照CA6140的主运动传动系统图，理清运动传递关系，找出主轴变速、换向操纵机构，主轴部件的支撑形式和受力情况，分析双向多片式摩擦离合器、制动器和内齿式离合器的工作原理。该实验通常为2学时，在老师不讲解的情况下，同学们往往很茫然，无从下手、不知道该做什么，实验进行过程中，老师要及时给予提示和引导。比如说，车床主要组成部件由主轴箱、进给箱、溜板箱、床身等这些外部构件或组件构成，内部结构是怎样的？通过设定问题的形式引发学生去思考，再让学生自己动手转动机床的操纵手柄，观察内部构件或组件的运动情况；在条件允许的情况，也可让学生拆装某一部件进行实验，并要求学生完成实验报告。
（三）角色互换法。角色互换是指老师与学生之间相互学习、相互促进、相互交流的一种方式，即让学生当老师，让老师做学生。
教师根据授课情况，可以在教学计划中，自行挑选一节课的内容，提前告诉学生，给学生一定的准备时间，让他们书写一份自己满意的教案，交给老师批改。教师从中挑选1到3份较精彩的教案给予讲评，并由该学生来讲授这一次课，老师坐在台下聆听。
可以把X6132A万能升降台铣床的传动系统或M1432A万能外圆磨床的传动系统作为角色互换法的授课内容，让学生精心准备后，并鼓励他们上讲台，以增强学生的自信心，克服自卑心理。同时，老师和学生之间进行换位思考，如何去讲好一堂课，如何去学好一堂课。
（四）归纳总结法。归纳总结是一种惯用的教学方法，它可以对知识点、学习方法、教学方法等进行归纳和总结。例如：数控机床与普通机床加工零件的区别，在于数控机床是按照程序自动加工零件，而普通机床由工人手工操作来加工零件。在数控机床上只要改变控制机床动作的程序，就可以达到加工不同零件的目的[3]。前者自动化程度高，具有柔性[4]加工特点，能够实现较复杂曲面零件的加工，生产效率也较高，通常还具有误差补偿功能，以提高零件加工的精度；而后者自动化程度低，但通用性好，常用于单件小批量的简单零件加工，生产成本低。
三、教学效果分析
（一）考试成绩。我们运用以上方法，对该门课程进行了两年的教学实践，达到了预期的目的。对某职业院校2008级和2009级机械类专业学生学习金属切削机床课程的期末考试成绩进行统计分析，并与传统教学方法的教学效果对比得出：两个年级及格率的变化并不太大（均保持在90%以上），但是平均分和最高分的变化较大，在学生学习基础相当的情况下，2009级比2008级的平均分分别提高了14.2%、5.9%、5.8%、4.6%，说明2009级学生比2008级在学习金属切削机床课程时，保证及格率的前提下，整体学习水平有所提高，而且优秀率（分数大于或等于90分以上人数占班级总人数的比例）也有了大幅度的提高，分别提高了16.36%、5.97%、11.54%、14.25%。
（二）学习态度。在与往届的高职学生进行对比时，以往的学生只要老师上课不考勤、不点名，就会有旷课的现象，学生处于被动学习状态，究其原因，往往是因为学生学习专业课感到枯燥、乏味，没有学习压力。在上述以学生为主体的教学思想得到落实后，学生旷课、迟到、早退的现象几乎为零，课堂气氛活跃，并积极主动地与老师探讨学习过程中产生的问题，学习态度有了明显的转变。
（三）对其他专业课程学习的影响。机械制造是由若干课程组成的一个大专业，除金属切削机床外，还有金属切削刀具、机械加工工艺等专业技术课程，高职学生在学习这些课程时，与金属切削机床的学习有相同之处。因此，在其他专业课程授课时，我们也做了这样的尝试，结果表明：学生自主学习意识均有加强，学习更有自信心、紧迫感和责任感，学生成了教学活动的主体，由被动学习变为主动学习，体会到了专业课程学习的乐趣；而老师变为教学活动的客体，充当陪伴者和评论员的角色，帮助学生理清学习脉络。总之，教师在高职教学活动中，应根据高职学生的心理特点，不断改进教学方法，找到教与学的结合点才是关键。
参考文献：
[1]赵晶文.金属切削机床[M].北京:北京理工大学出版社,2011,(06).
【关键词】组合夹具;虚拟设计;KBE
【中图分类号】G420 【文献标识码】B 【论文编号】1009―8097(2010)10―0141―04
经济全球化和现代科技的迅速发展使制造业发生了根本性的变化,其趋势是产品品种多样化,新产品开发快;大批量生产比例下降,中小批量生产比例增加;市场竞争日益激烈。随着制造业的迅猛发展,工业生产中数控机床和加工中心的使用越来越得到普及,对于这些昂贵设备必须使其满负荷运行才能取得良好的经济效益,因此快速生产准备成为一个引人注目的问题,而工装夹具设计正是生产准备过程中的关键环节之一。一般认为,夹具工装的准备时间约占整个加工时间的10～20%,夹具设计效率和设计质量的好坏、设计周期的长短直接影响到产品质量和研发周期,关系到产品在市场上的竞争力。
目前,各高等工科院校在相关机械工程及自动化专业里都先后开设了《机械制造基础》、《机械制造装配设计》、《机械制造工程学》、《制造技术与CAM》等课程,这些课程的共同点是都涉及到有关机床夹具工装设计等知识,故开展工装夹具设计等方面的综合性实验具有非常重要的现实意义。由于工装夹具设计是一门理论与实践性较强的综合应用设计,它涉及到多门机械制造专业相关课程:《机械制造工艺学》、《金属切削机床》、《机床夹具设计》、《公差与技术测量》、《金属工艺学》等,它具有很强的系统性和实用性。机械工装相关课程工程实践性强的特点,决定了需要大量课时的实验和课程设计实践教学来配合课程学习,才能获得较好的教学效果。以往很多学校机械工装相关课程基本都没有安排实验。主要原因是观念陈旧,受实验室条件的限制,实验室设备的更新投入跟不上实验教学的要求发展。利用现代技术,尤其是计算机采取组合夹具KBE快速设计软件模拟仿真与组合夹具元件实物组装实现相结合的方法,将仿真虚拟实验技术引入实验教学,以计算机辅助教学来补充常规教学,可大大缓解实验室投入不足和实验空间、实验时间、实验内容受限制的不足。为此,我院机电工程分院联系生产与教学实际,在机械工程及自动化专业开设了15学时的软件虚拟设计组装与实物动手组装相结合的综合性、开放性的组合夹具实验课程,本文对该实验的教学过程及方法作一些探讨。
一 组合夹具虚拟设计组装介绍
组合夹具是一种标准化、系列化及通用化程度很高的工艺装备,它是由一套预先制造好的各种不同形状、不同规格、不同尺寸、具有完全互换性的标准元件和组合件,按工件的加工要求组装而成的夹具。由于组合夹具使用完毕后,可以拆卸、清洗,重新组装成新的夹具,因此,组合夹具的应用非常普遍,尤其适合于多品种、中小批量的生产。随着近20年来数控机床和柔性制造系统的迅猛发展,组合夹具在机械制造专业的多品种、中小批量生产及缩短生产准备时间、充分发挥现代设备能力等方面起着越来越大的作用。目前,大多数工厂的组合夹具是根据工艺人员设计的工序图由组合夹具组装站进行组装,由于大多没有详细的装配图,组装时往往需要经过多次安装、调整才能达到要求,比较费时费力。随着UG、Solidworks等CAD/CAM软件层出不穷,将这些软件应用到组合夹具设计中,则可使夹具的设计非常快捷,装配生产率得以显著提高。
组合夹具KBE快速设计软件采用UG软件的工作界面,工作界面非常直观,操作方便,夹具元件菜单和各种应用工具菜单都在同一个窗口内,它采用图形输入方式,从创建定位、导向、基础底座,施加夹紧元件到调用各种支持元件都可直接从屏幕上进行,如图1所示。因此,在计算机上可以虚拟出一个夹具元件、合件品种齐全的组合夹具组装工作台,所创建的组合夹具和组装精度分析方法都十分贴近实验,所见即所得,形象直观生动,犹如身临其境,仿佛置身于实验室使用真实元器件组装夹具。这样既解决了购买高档测量仪器、大量组合夹具元器件之难,又避免了元件损坏、试拼凑搭接夹具麻烦等不利因素,从而提高了前期的组合夹具设计效率,大大加快了机械产品开发速度。
二 组合夹具虚拟实验的特点
随着大规模数据库技术、计算机技术、CAD软件技术的飞跃发展,许多原来由硬件才能完成的功能, 如今都能依靠软件来实现, 即“以虚代实”,“以软代硬”,在计算机上用“虚拟平台”、“虚拟元件”进行组合夹具设计和组装仿真。这种新的实验教学方法灵活有趣,能充分调动学生的积极性,促使其主动参加实验教学的整个过程,同时教学资源可以得到优化配置和共享。与传统的实物实验相比,仿真虚拟实验具有以下特点:
1 软件包内的组合夹具元件种类繁多,其参数可任意设定、添加,合件齐全,可做各种机床夹具设计实验,如图2所示。
2 实验不消耗器材,实验所需器材种类和数量不限制,实验成本低;
3 实验速度快,效率高,容易开展各种设计性、综合性实验,提高了学生夹具设计能力;作品自制的成功会给学生带来一种成就感,增加其学习的兴趣,自主性更高;
4 可以方便地分析组装结果,利用打印机直接打印组合夹具三维组装图、元件数量、类别;
5 在教学中引入现代化教育手段,可以营造一种生动活泼、轻松愉快的教学氛围,其突出的特点就是直观性强,便于学生自学。
三 组合夹具虚拟实验的实施
利用现有的计算机,再加一套组合夹具KBE快速设计软件,就相当于建立了一个拥有现代化先进设备的虚拟机床夹具实验室。学生在这个实验室里学习工件的工艺分析、定位原理和夹紧技术,做机床夹具设计实验,进行组合夹具设计,是一件轻松愉快的事情。组合夹具的虚拟设计技术的应用将计算机技术与机床夹具设计结合起来,为机械工装相关课程的教学改革打开了窗口。
在实施组合夹具虚拟设计实验前,教师要利用一定的时间给学生讲解组合夹具虚拟软件菜单的使用方法。学生掌握虚拟设计软件后,可以根据实验要求自己设计实验分析方案、组装步骤、夹具精度分析方法,并在计算机上进行组合夹具虚拟设计。虚拟设计通过后,再发给其必要的组合夹具元件,让学生动手搭建组合夹具,进行实物组装实验和精度分析,记录实验过程现象,分析实验中产生的现象。这样可以大大避免因夹具元件参数选取不合适或实验效果不理想而反复更换夹具元件带来的麻烦,同时也缩短了组合夹具设计和调试的周期,减少了盲目损坏元件件及相关仪器工具的概率。
因此,学生通过简单组合夹具组装仿真实验--简单组合夹具实物组装实验--复杂夹具设计仿真实验到最后具体的综合性实物组装实验这一循序渐进的过程,不仅掌握了一定的实验技术和技巧,提高了动手能力、独立思考和独立操作能力,还培养了学生从事科学实验研究的兴趣,从而大大提高实验教学的效果。
四 组合夹具实验过程
1 了解实验要求。实验前,学生应明确实验目的和要求,温习机械工装课中的有关机床夹具设计方面的定位、夹紧等内容,了解所给工件的形状、材料、毛坯种类、加工要求及其它技术条件,熟悉加工所用的机床与刀具,并给予工件二维图纸或实物,制定加工工艺。
2 熟悉组合夹具元件。要求熟悉八种不同组合夹具元件的结构、尺寸和使用方法,如图3所示,以及组装工具与辅具的用法。如定位平键,5mm厚的薄平键多用作支承件之间的定位;厚键常用在支承件与基础件之间的定位,或支承件之间加垫片时的定位。
3 设计虚拟组装方案。指导教师根据学生所制定的加工工艺,选择难度适中的一道加工工序(如钻孔或铣槽)作为设计夹具的对象。让学生在KBE组合夹具快速设计软件上进行虚拟组装设计,学生在熟悉工件图纸和元件的过程中,已逐步形成了概念,再经过分析、判断来确定工件的定位面和夹紧部位,选择定位、夹紧及相应支承元件、基础板等,并考虑采取保证夹具尺寸精度和刚度的措施,以及工件装卸、切屑排除等问题,从而初步构思出组合夹具的结构形式。根据设计的结构方案,在软件平台上进行虚拟组装。把从元件库里选好的元件初步定位,并放进工件,但元件之间暂不固定。再分析这样的定位、夹紧结构、夹具形式能否满足加工的要求,以及调整、测量和装卸工件是否方便,从而逐步解决试装中出现的各种问题,诸如结构间配置不当,尺寸计算错误,安装定位键和螺栓的困难等。要经常更换部分元件,甚至局部改变设计方案,对某些主要元件的尺寸也要进行测量和挑选,以确保必要的尺寸精度和形位精度等技术要求。虚拟组装中,教师应放手让学生干,讲解要简明,指导可粗些,通过虚拟组装中对方案的修改和补充,使设计方案更合理化。如图4。
4 实物组装。设计出的虚拟组装方案经指导教师审阅通过后即可正式用实物进行组装。组装时,先把所选的元件擦洗干净,按从内到外、从上到下的顺序把各元件用定位键、螺栓和螺母等可靠地连接成不同形式的组装单元,再由组装单元装配成不同的结构,最后组装成完整的夹具。组装的次序一般为基础部分、定位部分、导向部分、压紧部分;在联接的同时要进行有关尺寸的测量和调整,组装与调整交替进行,即边组装、边测量、边固定。组装中要尽量避免过盈配合,以免损坏元件;对元件的薄弱环节,如基础板与T形槽相交处,要采取一些增大接触面、用十字键等措施以增加强度。调整是组装中十分重要的环节,调整精度将直接影响工件的加工精度,所占的工作量也较大;正确的调整方法可使夹具调整的既快又准。调整方法有:单个方向、两个方向和多元件调整。组装中尽可能采用两个方向调整的方法,即先调整一个方向后再调整另一个方向,如图5所示。调整后在被调整元件的周围用铜锤轻击几下,以消除应力,稳定夹具尺寸。
5检验。组装夹具调整结束后,要求学生对所设计和组装的夹具进行一次全面的检验,其内容为:①工件的定位、夹紧是否合理,能不能保证工件的加工精度。②工件的装卸是否方便。③夹具结构是否轻巧、简单,便于调整及清除切屑。④元件的使用是否合理。⑤夹具的刚性是否能保证安全使用。⑥能否保证在机床上顺利安装。另外还要进行一次有关尺寸的精度复测,并检验零星元件是否配齐。
组装结束后,指导教师可和学生一起进行现场验收,指出这次设计组装的优缺点和修改建议,最后要求学生总结实验过程,写出有特色的实验报告。
五 实验效果
综上所述,将虚拟技术应用于组合夹具的设计是十分方便,可以提高工作效率,缩短设计周期,实现虚拟组装效果逼真,并在跟踪性和快速性方面获得令人满意的效果。在实践教学中,充分发挥虚拟技术在实践教学中的地位,挖掘虚拟技术与硬件技术各自的优势,两者相互补充、相互促进,精心组织实践教学,既可以加强学生基本功的训练,又能让学生掌握现代科学技术知识,必将会收到良好的实践教学效果。综合实验后,学生普遍反映:“该综合实验内容全、形式新,实验过程中独立思考的问题较多,动手的机会大大增加,收获极大。”经过这次综合实验的锻炼,学生在课程设计中能有条不紊地进行,设计进度明显加快,教师指导时也感到轻松了。学生一般都能自己查资料、虚拟设计方案和实物动手组装,不但心中有谱,而且积极性大大提高,实验气氛也十分活跃。实践证明,利用软件虚拟设计组装与实物动手组装相结合的综合性实验的开设,可以锻炼学生综合实验的正规操作技能,培养其综合分析问题和解决问题的能力,从而提高了教学质量,深化了实验教学改革。
参考文献
[1]融亦鸣,朱耀祥,罗振壁.计算机辅助夹具设计[M].北京:机械工业出版社2002,2.
[2]宋象军.虚拟实验室在高校实验教学中的应用前景[J].实验技术与管理,2005,1.
