在《机械制图测绘》教学中涉及后续课程知识的处理
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摘要：《机械制图测绘》是大学一年级学生学习《机械制图》后的实践教学环节。教学过程一般由减速器的拆装、测绘和制图三部分构成。但在减速器测绘过程中出现了与后续课程有关的一些问题，如传动轴的结构形式及其加工工艺和热处理、零件的尺寸公差和形位公差、零件之间的配合公差、齿轮和轴承润滑方式、标准零件的绘制和选用等，这些知识的空白直接影响到教学效果。为此，在教学过程中通过讲座等多种教学环节，补充上述相关问题的基础知识，不仅使学生能够顺利完成制图测绘任务，也有助于学生初步建立标准化、规范化的工程意识，帮助学生预先了解课程的内容和目的。
关键词：机械制图；减速器测绘；实践教学；教学方法
中图分类号：TB23 文献标识码：A 文章编号：1674-9324（2019）35-0205-03
《机械制图测绘》是一年级大学生学习完《机械制图》后所对应的实践教学环节，也是大学生入学后第一次实际接触机械工程项目的实践活动。教学过程一般是通过一个减速器的实体拆装、零件测绘的方式进行，完成图板和CAD绘制减速器的零件图和装配图，以巩固学生绘制机械图的能力。但在减速器测绘教学过程中出现了一些与后续课程有关的问题，例如涉及传动轴的问题就有轴的中心孔作用、轴的热处理、轴的结构形式与零件的定位等。如何解决好这些问题，达到良好的教学效果是教学过程中必须面对的实际问题。为此，我们在教学过程中通过多种教学环节，补充上述相关问题的基础知识，使学生能够顺利完成减速器的测绘工作，也使学生认识到在机械零件设计和加工过程中标准化、规范化、工程化的重要性，获得了良好的教学效果，达到了制图测绘的教学目的。同时也使学生在后续课程的学习中预先了解课程的学习内容和目的。
一、减速器测绘中涉及后续课程的问题
齿轮减速器是一种常用的机械设备，广泛地应用在工业生产中的各个领域。齿轮减速器作为一个典型的机械设备，其设计和制造包含了机械设计和机械制造的多个方面的专业知识，也是《机械制图测绘》教学过程中通常选择的一个机械设备。但在机械制图测绘过程中，由于给出的齿轮减速器实体和图样中出现了很多与后续课程有关的内容，如传动轴中心孔的测绘、热处理的技术要求、零件的尺寸公差和形位公差、零件装配的配合公差、齿轮的模数、齿轮和轴承润滑方法、标准零件的绘制和选用等。由于一年级大学生尚未参加金工实习，缺乏机械设备的制造和加工方面的实践活动，也未学习机械制造工艺学等与上述问題有关的课程，导致测绘中出现了较多的疑问，对有关的测绘和制图的理解和掌握有较大的困难，直接影响到测绘教学的效果。如何解决好这些问题是实践教学过程中必须面对的问题。此外，一般测绘的减速器实体是一个教学模型，不是一个真正的工业应用的减速器实体模型，存在着很多制造上的错误，也造成了学生在测绘上的一些误导。
上述这些问题通常涉及减速器零件的机械设计和制造工艺，也与减速器的运行操作有关。例如传动轴中心孔是传动轴制造中用于工件的装夹、检验、装配定位的工艺基准，其设计是直接选用标准结构和尺寸（中心孔GB/T4459.5-1999），制造上采用专用标准刀具直接进行加工。然而教学模型减速器的中心孔仅是一个用钻头加工的普通深孔，不是一个标准的中心孔，制造精度也很差。这样的轴中心孔结构不仅误导了学生对其作用的认识，也影响了对轴中心孔的测绘效果。
同样有关减速器零件的热处理是在样图上的技术要求中给出的，例如调质处理，失效处理，表面硬度HRC等；此外，有关减速器运行过程中的齿轮和轴承摩擦面的润滑要求，润滑油的输送方法，零件的尺寸公差和形位公差的选择和确定，零件与零件之间装配的配合公差，齿轮绘制的有关参数等，学生对这些内容基本是不清楚的和不理解的，测绘过程中只能是盲目照抄，未能达到制图测绘的基本要求和目标。
二、在测绘期间开展有关问题的讲座
在减速器装配体测绘教学实践过程中出现的这些问题是需要后续课程的学习才能解决的。为此，在测绘期间需要补充一定的后续课程的基本知识才能处理和解决这些疑问。这就需要对学生进行有关内容的知识讲解，补充机械制图课程中未学习的相关知识。考虑到时间和内容范围及深度的限制，我们采用专题讲座和机械制造加工参观的方式进行，让学生了解零件由设计到成品的基本过程，机器设备的组装过程、机械设备运行操作的要求等。开展讲座的主要内容有：
金属材料与热处理：金属的晶体结构，金属材料的分类，热处理基本工艺，金属材料的强度和硬度测量方法；
机制工艺：机制工艺的基本知识，轴加工工艺，齿轮加工工艺，零件铸造工艺；
润滑油和润滑原理：润滑油的分类，润滑基本原理，润滑油的输送方法；
零件装配配合的选择：配合公差的选择，轴与轴承的配合，轴与键的配合，齿轮与轴的配合。
每个讲座的时间在20分钟以内，选择在每天开始测绘的时间。这些讲座只是一些基本知识的介绍，不要求内容的深度，只要求能达到进行测绘和绘图即可。例如，减速器齿轮的润滑是通过润滑油的飞溅进行的，因此对油池的润滑油的液位有一定的要求，需要设置油标检测螺栓；轴承的润滑是通过减速器上下盖体之间的油路输送到轴承位置的，这就需要设计好油路的进油口和回油口路线，在轴承压盖和透盖上进行结构上的改进，保证润滑油能顺利进入到轴承部位。通过这些讲座，使学生在测绘过程中对所做的工作内容和要求有一个比较好的理解，也清楚了测绘和绘图的工作方法和要求，消除了测绘和制图过程中很多疑问，提高了效率。同时也为后续课程的学习打下良好的基础。
三、查阅机械手册和阅读补充材料
齿轮减速器的零件有很多是标准件，尤其是一些螺栓、螺母、垫片等。这些标准零件一般是不需要单独测绘绘图的。但在装配图的绘制中需要知道这些零件的尺寸。学生对这些零件尺寸的测量受到测量方法和测量工具的影响，测量的尺寸与实际标准零件的尺寸之间存在一定的误差。另一方面测绘的零件本身也存在一定的尺寸误差和错误。这些都会直接影响到学生的绘图质量，为此要求学生查阅有关的机械工程手册和阅读有关零件的国家标准。通过对机械工程手册的查阅，了解这些标准件的尺寸和零件的简化绘图规定，掌握查阅工程标准的方法。另一方面也使学生对测绘过程中出现的各种问题有了新的认识，不再是机械地模仿画图，而是对零件图的阅读、零件工艺结构、零件表达方案选择、尺寸标注合理性、零件装配关系等知识的提高。例如，在轴孔配合何时选用“基轴制”或“基孔制”时，通过对滚动轴承的认识可以让学生掌握基轴制和基孔制的选用准则。轴承是一个标准件，轴承的内孔配合轴，外圈配合减速器盖体。轴承内圈与轴的尺寸公差和配合公差应该以轴承内圈为准选择“基孔制”；轴和盖体的尺寸公差和配合公差应以轴承外圈为准选择“基轴制”。通过对机械工程手册的查阅，学生认识到查阅机械工程手册的必要性和执行国家标准的重要性，避免了绘制机械图的随意性和草率性。
四、教学效果的评估
机械制图测绘教学是学生进入大学学习后第一次接触和体验工程训练的过程。在教学过程中通过补充后续课程的基本知识，有助于提高机械制图测绘的教学质量，调动学生的学习积极性，培养了学生分析问题和解决问题的能力，以及创新和设计能力。例如在教学过程中许多学生指出了减速器的教学模型中存在的多处错误和不合理结构，提出了对应的修改意见，也使学生深刻地感受到和认识到再学习的重要性，获得了良好的教学效果。
通过减速器一个工程实例的测绘教学使学生认识到一个现代机械装备是大量零件的集成体，是一些标准零件和非标准零件的组合体。大量的标准零件可以直接选购，不需要单独设计和制造。同时，机械制图测绘有利于学生将机械制图书本知识应用于实际动手运用上，一方面培养了学生的工程意识和团队意识，另一方面也有助于培养学生的严谨、认真、规范的专业素质。在教学过程中逐渐让学生开始建立起机械工程设计和制造的标准化、规范化的工程意识，也为后续课程的学习打下了一个良好的基础。
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