精密测量技术论文(2)
精密测量技术论文篇二
精密测量技术实验室建设与应用探讨
【摘 要】 随着制造业不断朝着精密化、快速化的方向发展，对零件的检测也提出了越来越高的要求。本文针对当前迅猛发展的精密检测技术，遵循与企业实际紧密结合的原则，深入企业进行调研。将精密测量技术实验室的建设与企业实际紧密结合起来，使得我们培养出来的学生毕业即可上岗，既具有很好的动手操作能力，又有一定的理论知识，能够很好地满足企业的需求。
【关键词】 精密测量 三坐标测量机 逆向工程
先进制造技术的发展日新月异，使得未来制造业发展的主要趋势是向精密化、柔性化、智能化、集成化、全球化、网络化、虚拟化的方向发展[1]。精密测试技术就要适应这种发展，它在机械学科中的作用是：为先进制造业服务，担负起质量技术保证的重任。
作为专门为企业输送高技能人才的职业院校，我院积极调研企业生产需求，新成立了精密测量技术这一专业。
2009年5月，我院以精密测量技术实验室的建设为基础，经过一年的实践与研究，实验室建设已经完成，取得了一定的成绩，在总结研究成果的基础上，我们提出如下报告。
1 研究背景
2009年，我校机电工程系针对当前就业形势及企业需求，新开设精密测量技术这一专业。根据该专业课程设置，遵循与企业紧密合作的原则，以就业为导向，建立精密测量技术实验室。该实验室主要承担我院学生零件检测及相关课程的实验教学。使学生在掌握常用量具的前提下，学会利用各种高精密仪器(如三坐标测量机等)测量复杂零件及高精度零件的方法。同时，该实验室还可用于本校老师及学生进行教学研究、对外高技能人才的培训、校企合作进行企业零件的鉴定等业务。
2 研究思路
本课题的研究明确定位于高水平精密测量实验室的建设，旨在培养适应企业需求的、具有一定设计能力的高技能人才。主要遵循以下研究思路：
(1)由学院相关领导和机电工程系领导及相关教师成立课题组开展本课题的研究;
(2)课题组成员通过调研，紧密联系企业生产现状，共同探讨精密测量技术实验室教学与装备的思路与途径，做好实验室装备规划工作;
(3)采用教师培训与实验研究同步进行的工作模式;
(4)充分利用各种资源，建立科研、教学、培训集成一体的实验室。
3 研究方法
(1)信息研究法：通过参观、调研、资料检索等各种途径，搜集整理兄弟院校在精密测量实验室研究方面的成功经验，从而使我校的实验与研究建立在国内外先进的研究成果基础之上;
(2)理论分析法：灵活运用教育学理论、素质教育理论、实验教学的发展规律等基础理论，对实验室建设的各种现象进行科学、全面、深入地分析，保证研究遵循科学规律;
(3)对比法：比较实验室建设前后，教师组织教学情况和学生的实际操作能力，观察精密测量能力的提高情况。
4 研究结果及其分析
一年来，结合学院“创新、效能、品牌”的目标，我们深入相关企业、兄弟院校、科研单位进行了大量的调查与研究，课题组成员结合调研情况进行了多次探讨，最终确定精密测量实验室建设方向与具体实施方案。
通过调研我们发现目前大部分企业在测量方面有如下几个方面的要求。
4.1 常规测量
精度要求不高，常规零件的检测。这些零件的检测方法通常很简单，只需要使用游标卡尺、千分尺、高度规、粗糙度检测样板、角规等这些常规量具就可对工件进行检测。也是测量人员应具备的基本技能。
4.2 影像仪、光学投影仪
影像仪、光学投影仪在企业的应用比较广泛。它利用光学测量原理并结合非接触测量手段，可以实现二维平面内尺寸的测量，量测对象可为塑胶五金件，PCB板，底片或其它具有2D特性的物件。它可以量测物体上圆(弧)心、半径、线宽、夹角、距离、交点，还具有统计分析、自动对焦、自动检测等功能。适合行业二维抄数、绘图、工程开发、各种精密电子、模具、五金塑胶、PCB板、导电橡胶、螺丝、冲压件、手表、手机等测量需要，测量精度可达μm级。
4.3 测长仪
测长仪是一种精密机械、光学系统和电气部分相结合起来的长度计量仪器。本仪器除可用于对零件外形尺寸进行直接测量和比较测量之外，还可以使用仪器所附有的专用设备进行各种特殊测量工作。该仪器主要用于金属加工工业，特别是在机器制造、轴承制造、量具制造及精密工具制造和仪器制造等企业计量室和各级专业计量部门。测量精度可达到0.1μm。
4.4 三坐标测量机
三坐标测量机主要用于机械、汽车、航空、军工、家具、工具原型、机器等中小型配件、模具等行业中的箱体、机架、齿轮、凸轮、蜗轮、蜗杆、叶片、曲线、曲面等的测量，还可用于电子、五金、塑胶等行业中，可以对工件的尺寸、形状和形位公差进行精密检测，从而完成零件检测、外形测量、过程控制等任务[2]。三坐标测量机采用接触式与非接触式两种测量方法，结合相应的软件对零件进行全尺寸检测，并可为逆向工程技术采集数据。测量精度一般可达μm级。利用三坐标测量机进行零件的检测是目前企业测量采用的主要手段。
4.5 粗糙度仪
加工零件时，除需要对尺寸精度、形位公差进行检测以外，还需要检测其表面光洁程度。除了常规的粗糙度检测样板以外，目前企业用到比较多的是使用粗糙度仪检测。糙度仪是检测工件表面粗糙度的数字化电子仪器，由于准确度高、稳定性好、便于操作等优点迅速普及开来。
4.6 特殊尺寸的检测
长轴类零件同轴度的检测、圆度的检测、易变形零件的检测等这样一些特殊尺寸的检测一直是精密测量领域的难题。根据企业实际要求在教学的同时引领学生参与课题的研究。
根据以上需求，遵循紧密结合企业实际的原则，我们建设并成立了精密测量技术实验室。该实验室主要配备了常规测量仪器、影像仪、投影仪、测长仪、粗糙度仪及三坐标测量机等。其中，为了提高效率，三坐标测量机的教学还引入了专门的教学仿真软件。同时，为了满足模具专业学生技能训练的需求，我们还引进了快速成型机和真空注型机，培养学生在模具设计、制造方面的能力。 精密测量技术实验室主要涵盖了精密测量和逆向工程这两个研究方向。目前，实验室的建设已基本完成，各种仪器已全部到位，相关师资培训也已完成。实验室已初步投入使用。
以下为已建设完成的精密测量技术实验室相关资料图片：(见图1-9)
5 创新
本课题的研究着眼于当前职业院校教学脱离于企业实际需求，毕业生掌握技能不够尖端这一问题，实验室规划以企业实际使用的三坐标测量机及快速成型设备为主导，以就业为导向，与企业积极合作进行新课题的研究开发与教学。
本课题的创新之处主要有如下两个：
(1)精密测量实验教学。利用各种高精度仪器测量复杂零件，测量精度可达3μm;
(2)逆向设计能力教学研究。结合三坐标测量机和快速成型设备，可进行无CAD模型零件的扫描、重构、全尺寸检测，培养学生的模具设计能力，同时进行校企合作课题的研究。培养精密测量领域与模具设计领域的高技能人才。
6 实验室建设与应用展望
(1)理论与实际相结合。通过与多个企业沟通我们发现，很多企业品管人员在测量时对图纸上的各种精度尺寸及形位公差没有理解，也就无从谈起准确地测量了。这也正是我们在教学中的一个弱点。同时，对我院各专业学生而言，单纯的理论教学很难使学生理解各种公差的含义。所以我们可以在精密测量技术实验的同时结合公差配合与测量这门课程进行讲解，并且尽量选用企业实际零件，就使学生能深刻理解测量精度与公差的含义;
(2)国标与欧美标准的统一教学。由于我校大部分学生毕业后都要面向外企就业，而欧美企业进行产品检测时只有欧美标准的图纸，但学生在校学习的形位公差主要是国家标准的。因此，为了学生毕业后能尽快适应，在实训中尽量选用典型零件测量，并结合各种形位公差标准进行讲解;
(3)加强校企合作，在讲授基本测量技能的同时将企业常见的产品引入教学当中，使学生能够实际体验企业品管部门产品检验环节。同时，我们还可以模拟企业产品检测的流程制定产品检测流程表，经过教师一定的示范与讲解后，采用行为引导型教学方法，以学生为主导，引导学生严格遵循企业实际检测流程进行零件的检测。这样，当学生进入企业工作以后，可以很顺利地实现角色的转换;
(4)贯彻“产学研”相结合的原则，积极与相关企业联系，建立长期的合作关系。充分利用现有设备，与企业合作进行产品的检测及研发。不仅提高教学质量，还要逐步提高教师科研能力。如特殊产品的检测、逆向工程等都是很好的科研课题;
(5)面向社会高技能人才的培养。目前，企业对精密检测行业高技能人才有很大的需求，但这部分人才技能的培养大都依靠传统的师傅带徒弟的方式，精密检测人员的整体素质无法得到很好的提升。由于实验室设备的配置紧密结合企业实际，作为市公共实训基地的一部分，实验室在承担精密检测相关专业教学的同时，还可以充分发挥其作用，开展面向社会的高技能人才培训，真正实现其应用价值;
(6)与企业合作进行零件的检测与鉴定。精密制造企业对零件的检测都是必须的。但对于一些中小型企业而言，可能由于各种原因无法进行零件的精密检测。我们就可以利用实验室的优势，与企业合作进行零件的检测与鉴定。这样不仅为企业提供了方便，也可以使我院相关专业学生尽可能多地接触实际零件，有利于教学与研究。
7 结语
科学探究精密测量技术实验室建设与应用已成为职业院校在教学中的重大改革。随着经济的发展，机械制造行业对生产率的要求越来越高。零件从设计、加工到检测，既要保证精度，又要保证速度，这就使得精密而快速的测量成为必然。 应运而生的精密测量专业需要以高精度仪器的实验教学为前提。同时，逆向工程这一新兴行业在模具设计中也崭露头角。国内对这一课题的研究也只局限在少数高等学府中，而且只偏重于科研，教学方面操作技能的培养涉及较少。职业院校系统性地引进各种精密量具，并结合逆向工程教学科研，在我省大部分地区尚属空白，本课题在这一领域的研究很好地填补了这一空白。
精密测量技术实验室的建成，遵循校企合作这一原则，以培养满足企业实际需求的高技能人才为导向，对培养模具专业及数控专业学生逆向设计、精密测量方面的专业基本能力及创新能力起到了很好地作用。
下一步我们还要充分发挥精密测量实验室的作用，利用实验设备进行精密测量及逆向设计领域的课题研究，解决企业实际问题，不断提高教学及学生的专业能力。
参考文献：
[1]姚小群，陈统坚.展望新世纪的制造技术.东莞理工学院学报，2002年02期.
[2]张作鹏，陈学奎.浅谈三坐标测量机及其应用.广西轻工业，2009年07期.
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