随着科学技术的快速发展, 对于机械类工程技术人员的能力提出新的要求, 那就是在工程应用中不能仅靠理论计算, 必须要有结合工程实际和经验结论解决新问题的能力, 这就强调了应用公差理论知识结合相关工程实际和已有经验解决实际工程问题的能力。所以要做好机械产品的公差设计, 必须熟练掌握相关的基础知识和方法, 并具有综合应用和分析解决实际问题的能力。在教学中只注重基础知识教学显然很难达到现代工程对技术人员的要求, 这就对《公差》这门课的教学模式提出了新的要求, 本文基于此对《公差》教学模式进行了研究, 本文的研究对于《公差》及相关课程的教学具有重要的参考价值。
1 启发引导式教学模式
1.1 基本思想
《公差》课程是一门与实际工程应用息息相关的课程, 所以在教学当中, 把与之相关的工程实例及时引入到教学的相关知识点中, 不仅可以加深学生对知识点的深入理解, 还有利于学生提高利用知识解决实际问题的意识和能力。
1.2 教学案例
例:活塞 (铝合金) 与气缸内壁 (钢制) 工作时作高速往复运动, 要求间隙在0.1mm～0.2mm范围内, 若活塞与气缸配合的直径为φ135mm, 气缸工作温度tH=110℃, 活塞工作温度ts=180℃, 气缸和活塞材料的线膨胀系数分别为αH=12×10-6k-1, αs=24×10-6k-1。试确定活塞与气缸孔的尺寸偏差。
解:根据轴、孔结合的极限与配合的计算法得:气缸孔的尺寸偏差为:活塞的尺寸偏差应为:
说明:该教学实例以活塞和气缸内壁的配合选择为工程实例, 一方面讲解了用计算法选择公差等级和配合的一般方法, 另一方面讲解了应用计算法选择公差等级和配合时在工程中要考虑的实际因素, 以及将工程中的影响因素转化为调整配合选择的方法。
2 综合贯通式教学模式
2.1 基本思想
公差知识在学习时分为几大模块, 在实际应用中却总是同时出现并相互作用共同影响机械设计和制造的各个环节, 所以在教学当中, 应该有意识地选择综合性的工程实例以便综合应用公差的各处理论知识, 这样一方面使公差中各部分理论知识有机的联系在一起, 另一方面培养学生综合应用理论知识来分析和解决实际工程问题的能力。
2.2 教学案例
例:图1, a为一零件的标注示意图, 试校验该图的尺寸公差与位置公差要求能否使BC两点处壁厚尺寸在9.7mm～10.05mm范围内。
解:依据尺寸公差、形位公差和尺寸链知识可得:封闭环 (壁厚) 的尺寸为对应的尺寸范围为9.704mm～10.02mm, 在所要求的9.7mm～10.05mm的范围内。故图2a中的图样标注能满足壁厚尺寸的变动要求。
说明:该教学实例以校验图纸中零件壁厚为工程案例, 将公差中的尺寸公差、形位公差与尺寸链理论贯穿于一个工程案例中, 有助于培养学生综合应用公差的各部分理论来解决工程实际问题的能力。
3 专业结合的实例教学模式
3.1 基本思想
公差是与机械制图和机械制造工艺等课程紧密联系的课程, 所以在教学当中, 要恰当适时的介绍课程间的横向联系, 使本课程知识能及时得到延伸和扩展, 学生可以自然的把相关知识串联起来, 清楚其在机械专业方向上的应用, 有助于学生对该部分知识的深入理解, 从而提高综合应用能力。
3.2 教学案例
例:如图2a所示的轴, 加工顺序为:车外圆A1为Φ70.50-0.1mm, 铣键槽深为A2, 磨外圆A3为Φ700-0.06mm。要求磨完外圆后, 保证键槽深A0为620-0.3mm, 求铣键槽的深度A2。
解:应用计算尺寸链的知识可得:
说明:该教学实例将公差与工艺相联系, 一方面讲解了公差中关于尺寸链的一般求解方法, 另一方面讲解了工艺课程中求解工艺尺寸链的一般方法和步骤, 区分了他们的不同之处和共同之处, 拓宽了学生对尺寸链知识的理解, 对后续课程的学习起到了铺垫作用。
4 结语
本文在对公差和工程实际要求分析的基础上, 分析了在现代工程背景下对专门人才提出的新的技术能力要求, 针对公差教学, 提出了新的教学理论和教学方法, 结合学生问卷调查结果及资深教师的教学经验, 对公差教学模式进行了改革, 提出了启发引导式教学模式、综合贯通式教学模式、专业结合的实例教学模式, 给出了相应的教学案例, 并进行了教学实践, 收到了较好的教学效果。通过以上研究, 对公差的精品课程建设、特色专业建设等提供了方法和依据。
摘要：研究适应现代设计背景的《公差》的教学方法, 结合现在的科学发展动态及机械行业的发展, 对《公差》本科教学模式进行了改革, 提出了工程应用的实例教学、学科交叉的融合教学、工程应用实例的贯穿式教学模式, 给出了相应的教学案例, 并进行了教学实践, 收到了较好的教学效果。
关键词：公差,实例教学,学科交叉,融合教学,贯穿式教学
参考文献
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[2] 邢闽芳.互换性与技术测量[M].北京:清华大学出版社, 2007, 7.
[3] 陈于萍, 高晓康.互换性与技术测量[M].北京:高等教育出版社, 2005, 1.