焊接模擬仿真技術在實訓教學中的探索

吳玉鵬

[摘 要] 焊接模擬仿真技術實現了焊接操作模擬、焊接環境模擬以及焊后質量評價，為初學階段的學員掌握焊接技術奠定了基礎。分析焊接模擬仿真與傳統實訓教學相比所具有的優勢，闡述焊接模擬仿真的教學方法與步驟，并指出焊接模擬仿真教學應注意的問題。

[關 鍵 詞] 焊接模擬仿真；實訓教學；焊接專業

[中圖分類號] G712 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2018）30-0113-01

焊接是機械制造中的重要環節，它是一種可靠、低成本的金屬材料連接方法，目前還沒有其他工藝方法可以替代。隨著信息技術、模擬仿真技術的進步，這些技術也在不斷融入焊接技術之中。因此，職業院校在培養焊接專業學生時，要與時俱進，將信息技術、虛擬技術融入教學活動之中，以培養出符合企業要求的高素質技術人才。

實訓教學是焊接專業教學中的重要環節，但是實訓教學投入較大，焊接設備有限，與企業的實際生產環節有一定距離；且焊接環境較差，學生在實訓過程中的積極性不高。因此，如何利用有限的資源培養出綜合素質高、有敬業精神的技術人員，采用焊接模擬仿真教學模式是行之有效的解決方法之一。

一、焊接模擬仿真教學

焊接模擬仿真教學就是使用虛擬焊接培訓系統，模擬出真實的工作程序、工作環境、工藝參數、技術要領、技術考核。它可以通過計算機對焊接過程中的各種現象進行數值模擬，進而進行定量分析，指導學生焊接訓練。在教學過程中，教師通過計算機發布學員訓練的任務，并對學員的訓練進程進行監控，通過分析學員的焊接進程及出現的問題，并給予及時指導。

二、焊接模擬仿真的特點

（一）焊接模擬系統應用范圍廣

焊接模擬系統中包括焊條電弧焊、二氧化碳氣體保護焊和鎢極氬弧焊，這三種焊接方式屬于實際生產中常見的焊接方式，也是焊接專業訓練的基礎。而每種焊接方式在系統中會包括多種不同的焊接工藝，因此，系統應用范圍較廣。另外，焊接模擬仿真系統可以設置多種焊接接頭形式、多種空間位置、不同的材料厚度等工藝參數，基本覆蓋了焊工技能訓練的所有項目，具有很好的適應性。

（二）焊接模擬仿真對焊接的過程定位精準

學員在訓練中，系統精確捕捉訓練者操作時的焊槍動作，當操作不當時，系統會發出報警提示。系統會自動記錄操作者焊接中的相關信息，并將精確的焊位信息上傳到計算機中，以幫助訓練者糾正焊接姿態，快速提高學員的技能。

（三）焊接模擬仿真系統能有效的節約成本

由于焊接實訓過程需要消耗大量的電能、焊材、金屬試件，特別對于沒有接觸過焊接的初學階段學員，焊接耗材更大。因此，在使用模擬仿真系統后，可以有效減少焊接耗材，還可以提升學員的焊接水平。

三、焊接模擬仿真系統在實訓教學中的應用

（一）焊接模擬仿真教學的方法

焊接實訓主要以手工電弧焊為主，而模擬仿真系統也以手工電弧焊作為訓練基礎，將焊接訓練中需要掌握的焊接要領作為訓練目標，模擬仿真教學就是圍繞這一目標開展訓練。具體方法為焊接模擬課程一般設置在初學階段，在課題開始前，將模擬器支架設置在合適高度，設置合適的焊接參數，按照焊接任務的要求進行操作，可采用焊鉗或焊槍進行練習。在采用焊鉗或焊槍練習時，焊接的三個基本運動（焊材燃燒縮短向下、向前施焊、左右擺動）會缺少一個運動方向，但是仍然會使初學者有身臨其境的感覺。另外，學員對焊鉗或焊槍的尺寸、形狀、重量的感覺有一定的適應性，為在實際訓練打下基礎。

（二）焊接模擬仿真教學的步驟

焊接模擬訓練為實訓奠定了良好的基礎，但是模擬仿真訓練與實際操作之間還有一定的差距。因此，不能將焊接模擬仿真作為實訓教學的主體，而應該將它作為實訓的輔助訓練，即焊接操作模擬演練→焊接能力的培養提高與熔池觀察能力的有機結合→焊接操作與熔池觀察能力的相互促進→控制調整熔池狀態水平的形成→具有指導鑒評的能力，開展實習教學[1]。焊接操作能力應該在焊接模擬與實際訓練中反復練習，通過在模擬和實際訓練的經驗的積累，最終掌握焊接技術。

（三）焊接模擬仿真教學注意事項

首先，焊接模擬仿真系統與實際生產還有一段距離，因此不管是教師還是學員不能過度依賴系統，但也不能對模擬訓練不重視，使學員對焊接前期的訓練失去興趣。其次，學員在經過焊接模擬訓練后，會急于進行實際訓練，造成模擬訓練不認真，教師要發揮引導作用，要嚴格對學員的考核，沒有達到要求的不能參加實際訓練。

四、結語

在實施焊接模擬教學中，我們也感到當前的焊接模擬設備還有一些問題，如在VR中的焊接環境清晰度有待提高，焊接模擬的三個基本運動缺少焊材燃燒縮短向下的運動，系統使用過程中小故障較多，影響教學活動的正常開展。因此，我們希望焊接模擬仿真系統能夠不斷完善，合理結合學員的特點[2]，通過教學模式的轉變，將焊接模擬仿真融入實訓課之中，激發學生對實訓課程的積極性，以達到提高實訓課教學質量的目標。

參考文獻：

[1]胡玉文.淺談仿真模擬在焊接教學中的應用[J].硅谷，2010（24）.

[2]吳顥.焊接模擬仿真在實訓教學改革中的應用[M].職業中國勞動社會保障出版社，2013（36）.