精密測量技術(shù)論文(2)
精密測量技術(shù)論文篇二
精密測量技術(shù)實驗室建設(shè)與應(yīng)用探討
【摘 要】 隨著制造業(yè)不斷朝著精密化、快速化的方向發(fā)展，對零件的檢測也提出了越來越高的要求。本文針對當(dāng)前迅猛發(fā)展的精密檢測技術(shù)，遵循與企業(yè)實際緊密結(jié)合的原則，深入企業(yè)進(jìn)行調(diào)研。將精密測量技術(shù)實驗室的建設(shè)與企業(yè)實際緊密結(jié)合起來，使得我們培養(yǎng)出來的學(xué)生畢業(yè)即可上崗，既具有很好的動手操作能力，又有一定的理論知識，能夠很好地滿足企業(yè)的需求。
【關(guān)鍵詞】 精密測量 三坐標(biāo)測量機 逆向工程
先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展日新月異，使得未來制造業(yè)發(fā)展的主要趨勢是向精密化、柔性化、智能化、集成化、全球化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化的方向發(fā)展[1]。精密測試技術(shù)就要適應(yīng)這種發(fā)展，它在機械學(xué)科中的作用是：為先進(jìn)制造業(yè)服務(wù)，擔(dān)負(fù)起質(zhì)量技術(shù)保證的重任。
作為專門為企業(yè)輸送高技能人才的職業(yè)院校，我院積極調(diào)研企業(yè)生產(chǎn)需求，新成立了精密測量技術(shù)這一專業(yè)。
2009年5月，我院以精密測量技術(shù)實驗室的建設(shè)為基礎(chǔ)，經(jīng)過一年的實踐與研究，實驗室建設(shè)已經(jīng)完成，取得了一定的成績，在總結(jié)研究成果的基礎(chǔ)上，我們提出如下報告。
1 研究背景
2009年，我校機電工程系針對當(dāng)前就業(yè)形勢及企業(yè)需求，新開設(shè)精密測量技術(shù)這一專業(yè)。根據(jù)該專業(yè)課程設(shè)置，遵循與企業(yè)緊密合作的原則，以就業(yè)為導(dǎo)向，建立精密測量技術(shù)實驗室。該實驗室主要承擔(dān)我院學(xué)生零件檢測及相關(guān)課程的實驗教學(xué)。使學(xué)生在掌握常用量具的前提下，學(xué)會利用各種高精密儀器(如三坐標(biāo)測量機等)測量復(fù)雜零件及高精度零件的方法。同時，該實驗室還可用于本校老師及學(xué)生進(jìn)行教學(xué)研究、對外高技能人才的培訓(xùn)、校企合作進(jìn)行企業(yè)零件的鑒定等業(yè)務(wù)。
2 研究思路
本課題的研究明確定位于高水平精密測量實驗室的建設(shè)，旨在培養(yǎng)適應(yīng)企業(yè)需求的、具有一定設(shè)計能力的高技能人才。主要遵循以下研究思路：
(1)由學(xué)院相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和機電工程系領(lǐng)導(dǎo)及相關(guān)教師成立課題組開展本課題的研究;
(2)課題組成員通過調(diào)研，緊密聯(lián)系企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀，共同探討精密測量技術(shù)實驗室教學(xué)與裝備的思路與途徑，做好實驗室裝備規(guī)劃工作;
(3)采用教師培訓(xùn)與實驗研究同步進(jìn)行的工作模式;
(4)充分利用各種資源，建立科研、教學(xué)、培訓(xùn)集成一體的實驗室。
3 研究方法
(1)信息研究法：通過參觀、調(diào)研、資料檢索等各種途徑，搜集整理兄弟院校在精密測量實驗室研究方面的成功經(jīng)驗，從而使我校的實驗與研究建立在國內(nèi)外先進(jìn)的研究成果基礎(chǔ)之上;
(2)理論分析法：靈活運用教育學(xué)理論、素質(zhì)教育理論、實驗教學(xué)的發(fā)展規(guī)律等基礎(chǔ)理論，對實驗室建設(shè)的各種現(xiàn)象進(jìn)行科學(xué)、全面、深入地分析，保證研究遵循科學(xué)規(guī)律;
(3)對比法：比較實驗室建設(shè)前后，教師組織教學(xué)情況和學(xué)生的實際操作能力，觀察精密測量能力的提高情況。
4 研究結(jié)果及其分析
一年來，結(jié)合學(xué)院“創(chuàng)新、效能、品牌”的目標(biāo)，我們深入相關(guān)企業(yè)、兄弟院校、科研單位進(jìn)行了大量的調(diào)查與研究，課題組成員結(jié)合調(diào)研情況進(jìn)行了多次探討，最終確定精密測量實驗室建設(shè)方向與具體實施方案。
通過調(diào)研我們發(fā)現(xiàn)目前大部分企業(yè)在測量方面有如下幾個方面的要求。
4.1 常規(guī)測量
精度要求不高，常規(guī)零件的檢測。這些零件的檢測方法通常很簡單，只需要使用游標(biāo)卡尺、千分尺、高度規(guī)、粗糙度檢測樣板、角規(guī)等這些常規(guī)量具就可對工件進(jìn)行檢測。也是測量人員應(yīng)具備的基本技能。
4.2 影像儀、光學(xué)投影儀
影像儀、光學(xué)投影儀在企業(yè)的應(yīng)用比較廣泛。它利用光學(xué)測量原理并結(jié)合非接觸測量手段，可以實現(xiàn)二維平面內(nèi)尺寸的測量，量測對象可為塑膠五金件，PCB板，底片或其它具有2D特性的物件。它可以量測物體上圓(弧)心、半徑、線寬、夾角、距離、交點，還具有統(tǒng)計分析、自動對焦、自動檢測等功能。適合行業(yè)二維抄數(shù)、繪圖、工程開發(fā)、各種精密電子、模具、五金塑膠、PCB板、導(dǎo)電橡膠、螺絲、沖壓件、手表、手機等測量需要，測量精度可達(dá)μm級。
4.3 測長儀
測長儀是一種精密機械、光學(xué)系統(tǒng)和電氣部分相結(jié)合起來的長度計量儀器。本儀器除可用于對零件外形尺寸進(jìn)行直接測量和比較測量之外，還可以使用儀器所附有的專用設(shè)備進(jìn)行各種特殊測量工作。該儀器主要用于金屬加工工業(yè)，特別是在機器制造、軸承制造、量具制造及精密工具制造和儀器制造等企業(yè)計量室和各級專業(yè)計量部門。測量精度可達(dá)到0.1μm。
4.4 三坐標(biāo)測量機
三坐標(biāo)測量機主要用于機械、汽車、航空、軍工、家具、工具原型、機器等中小型配件、模具等行業(yè)中的箱體、機架、齒輪、凸輪、蝸輪、蝸桿、葉片、曲線、曲面等的測量，還可用于電子、五金、塑膠等行業(yè)中，可以對工件的尺寸、形狀和形位公差進(jìn)行精密檢測，從而完成零件檢測、外形測量、過程控制等任務(wù)[2]。三坐標(biāo)測量機采用接觸式與非接觸式兩種測量方法，結(jié)合相應(yīng)的軟件對零件進(jìn)行全尺寸檢測，并可為逆向工程技術(shù)采集數(shù)據(jù)。測量精度一般可達(dá)μm級。利用三坐標(biāo)測量機進(jìn)行零件的檢測是目前企業(yè)測量采用的主要手段。
4.5 粗糙度儀
加工零件時，除需要對尺寸精度、形位公差進(jìn)行檢測以外，還需要檢測其表面光潔程度。除了常規(guī)的粗糙度檢測樣板以外，目前企業(yè)用到比較多的是使用粗糙度儀檢測。糙度儀是檢測工件表面粗糙度的數(shù)字化電子儀器，由于準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性好、便于操作等優(yōu)點迅速普及開來。
4.6 特殊尺寸的檢測
長軸類零件同軸度的檢測、圓度的檢測、易變形零件的檢測等這樣一些特殊尺寸的檢測一直是精密測量領(lǐng)域的難題。根據(jù)企業(yè)實際要求在教學(xué)的同時引領(lǐng)學(xué)生參與課題的研究。
根據(jù)以上需求，遵循緊密結(jié)合企業(yè)實際的原則，我們建設(shè)并成立了精密測量技術(shù)實驗室。該實驗室主要配備了常規(guī)測量儀器、影像儀、投影儀、測長儀、粗糙度儀及三坐標(biāo)測量機等。其中，為了提高效率，三坐標(biāo)測量機的教學(xué)還引入了專門的教學(xué)仿真軟件。同時，為了滿足模具專業(yè)學(xué)生技能訓(xùn)練的需求，我們還引進(jìn)了快速成型機和真空注型機，培養(yǎng)學(xué)生在模具設(shè)計、制造方面的能力。 精密測量技術(shù)實驗室主要涵蓋了精密測量和逆向工程這兩個研究方向。目前，實驗室的建設(shè)已基本完成，各種儀器已全部到位，相關(guān)師資培訓(xùn)也已完成。實驗室已初步投入使用。
以下為已建設(shè)完成的精密測量技術(shù)實驗室相關(guān)資料圖片：(見圖1-9)
5 創(chuàng)新
本課題的研究著眼于當(dāng)前職業(yè)院校教學(xué)脫離于企業(yè)實際需求，畢業(yè)生掌握技能不夠尖端這一問題，實驗室規(guī)劃以企業(yè)實際使用的三坐標(biāo)測量機及快速成型設(shè)備為主導(dǎo)，以就業(yè)為導(dǎo)向，與企業(yè)積極合作進(jìn)行新課題的研究開發(fā)與教學(xué)。
本課題的創(chuàng)新之處主要有如下兩個：
(1)精密測量實驗教學(xué)。利用各種高精度儀器測量復(fù)雜零件，測量精度可達(dá)3μm;
(2)逆向設(shè)計能力教學(xué)研究。結(jié)合三坐標(biāo)測量機和快速成型設(shè)備，可進(jìn)行無CAD模型零件的掃描、重構(gòu)、全尺寸檢測，培養(yǎng)學(xué)生的模具設(shè)計能力，同時進(jìn)行校企合作課題的研究。培養(yǎng)精密測量領(lǐng)域與模具設(shè)計領(lǐng)域的高技能人才。
6 實驗室建設(shè)與應(yīng)用展望
(1)理論與實際相結(jié)合。通過與多個企業(yè)溝通我們發(fā)現(xiàn)，很多企業(yè)品管人員在測量時對圖紙上的各種精度尺寸及形位公差沒有理解，也就無從談起準(zhǔn)確地測量了。這也正是我們在教學(xué)中的一個弱點。同時，對我院各專業(yè)學(xué)生而言，單純的理論教學(xué)很難使學(xué)生理解各種公差的含義。所以我們可以在精密測量技術(shù)實驗的同時結(jié)合公差配合與測量這門課程進(jìn)行講解，并且盡量選用企業(yè)實際零件，就使學(xué)生能深刻理解測量精度與公差的含義;
(2)國標(biāo)與歐美標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一教學(xué)。由于我校大部分學(xué)生畢業(yè)后都要面向外企就業(yè)，而歐美企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)品檢測時只有歐美標(biāo)準(zhǔn)的圖紙，但學(xué)生在校學(xué)習(xí)的形位公差主要是國家標(biāo)準(zhǔn)的。因此，為了學(xué)生畢業(yè)后能盡快適應(yīng)，在實訓(xùn)中盡量選用典型零件測量，并結(jié)合各種形位公差標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行講解;
(3)加強校企合作，在講授基本測量技能的同時將企業(yè)常見的產(chǎn)品引入教學(xué)當(dāng)中，使學(xué)生能夠?qū)嶋H體驗企業(yè)品管部門產(chǎn)品檢驗環(huán)節(jié)。同時，我們還可以模擬企業(yè)產(chǎn)品檢測的流程制定產(chǎn)品檢測流程表，經(jīng)過教師一定的示范與講解后，采用行為引導(dǎo)型教學(xué)方法，以學(xué)生為主導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生嚴(yán)格遵循企業(yè)實際檢測流程進(jìn)行零件的檢測。這樣，當(dāng)學(xué)生進(jìn)入企業(yè)工作以后，可以很順利地實現(xiàn)角色的轉(zhuǎn)換;
(4)貫徹“產(chǎn)學(xué)研”相結(jié)合的原則，積極與相關(guān)企業(yè)聯(lián)系，建立長期的合作關(guān)系。充分利用現(xiàn)有設(shè)備，與企業(yè)合作進(jìn)行產(chǎn)品的檢測及研發(fā)。不僅提高教學(xué)質(zhì)量，還要逐步提高教師科研能力。如特殊產(chǎn)品的檢測、逆向工程等都是很好的科研課題;
(5)面向社會高技能人才的培養(yǎng)。目前，企業(yè)對精密檢測行業(yè)高技能人才有很大的需求，但這部分人才技能的培養(yǎng)大都依靠傳統(tǒng)的師傅帶徒弟的方式，精密檢測人員的整體素質(zhì)無法得到很好的提升。由于實驗室設(shè)備的配置緊密結(jié)合企業(yè)實際，作為市公共實訓(xùn)基地的一部分，實驗室在承擔(dān)精密檢測相關(guān)專業(yè)教學(xué)的同時，還可以充分發(fā)揮其作用，開展面向社會的高技能人才培訓(xùn)，真正實現(xiàn)其應(yīng)用價值;
(6)與企業(yè)合作進(jìn)行零件的檢測與鑒定。精密制造企業(yè)對零件的檢測都是必須的。但對于一些中小型企業(yè)而言，可能由于各種原因無法進(jìn)行零件的精密檢測。我們就可以利用實驗室的優(yōu)勢，與企業(yè)合作進(jìn)行零件的檢測與鑒定。這樣不僅為企業(yè)提供了方便，也可以使我院相關(guān)專業(yè)學(xué)生盡可能多地接觸實際零件，有利于教學(xué)與研究。
7 結(jié)語
科學(xué)探究精密測量技術(shù)實驗室建設(shè)與應(yīng)用已成為職業(yè)院校在教學(xué)中的重大改革。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，機械制造行業(yè)對生產(chǎn)率的要求越來越高。零件從設(shè)計、加工到檢測，既要保證精度，又要保證速度，這就使得精密而快速的測量成為必然。 應(yīng)運而生的精密測量專業(yè)需要以高精度儀器的實驗教學(xué)為前提。同時，逆向工程這一新興行業(yè)在模具設(shè)計中也嶄露頭角。國內(nèi)對這一課題的研究也只局限在少數(shù)高等學(xué)府中，而且只偏重于科研，教學(xué)方面操作技能的培養(yǎng)涉及較少。職業(yè)院校系統(tǒng)性地引進(jìn)各種精密量具，并結(jié)合逆向工程教學(xué)科研，在我省大部分地區(qū)尚屬空白，本課題在這一領(lǐng)域的研究很好地填補了這一空白。
精密測量技術(shù)實驗室的建成，遵循校企合作這一原則，以培養(yǎng)滿足企業(yè)實際需求的高技能人才為導(dǎo)向，對培養(yǎng)模具專業(yè)及數(shù)控專業(yè)學(xué)生逆向設(shè)計、精密測量方面的專業(yè)基本能力及創(chuàng)新能力起到了很好地作用。
下一步我們還要充分發(fā)揮精密測量實驗室的作用，利用實驗設(shè)備進(jìn)行精密測量及逆向設(shè)計領(lǐng)域的課題研究，解決企業(yè)實際問題，不斷提高教學(xué)及學(xué)生的專業(yè)能力。
參考文獻(xiàn)：
[1]姚小群，陳統(tǒng)堅.展望新世紀(jì)的制造技術(shù).東莞理工學(xué)院學(xué)報，2002年02期.
[2]張作鵬，陳學(xué)奎.淺談三坐標(biāo)測量機及其應(yīng)用.廣西輕工業(yè)，2009年07期.
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