虛擬仿真技術(shù)在數(shù)控教學(xué)中的應(yīng)用與探索

彭賢峰

摘要：數(shù)控編程是一門(mén)專(zhuān)業(yè)技能很強(qiáng)的課程，是高校數(shù)控專(zhuān)業(yè)教學(xué)體系的重要組成部分。根據(jù)數(shù)控教學(xué)與實(shí)踐過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，結(jié)合人才培養(yǎng)計(jì)劃數(shù)控加工的特點(diǎn)，以數(shù)控車(chē)編程為例，提出了項(xiàng)目教學(xué)法與虛擬仿真系統(tǒng)合一的實(shí)踐教學(xué)模式。實(shí)踐證明，學(xué)生在實(shí)際的虛擬仿真操作中不僅激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣，而且提高綜合工程實(shí)踐能力，此項(xiàng)舉措在實(shí)際的教學(xué)和實(shí)踐中取得了良好的效果。

關(guān)鍵詞：數(shù)控編程；虛擬仿真；數(shù)控車(chē)

引言：近年來(lái)，隨著各行業(yè)產(chǎn)品不斷升級(jí)及零件的加工要求越來(lái)越高，一些高效率、高精度和高度自動(dòng)化的數(shù)控設(shè)備在加工制造業(yè)中的應(yīng)用比例正在逐步加大，而在加工過(guò)程中要避免過(guò)切工件、損壞夾具甚至發(fā)生折斷刀具、碰撞機(jī)床或產(chǎn)生人生傷害等事故，因此虛擬仿真技術(shù)在數(shù)控加工中可以解決上述問(wèn)題，這就要求有高水平和技術(shù)經(jīng)驗(yàn)豐富的操作者。基于此，我校落實(shí)國(guó)家關(guān)于進(jìn)一步深化教育體制改革精神，把理論教學(xué)和實(shí)踐操作綜合起來(lái)融為一體，打破了傳統(tǒng)教學(xué)二者相互割裂的界限，很好地解決了理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)脫節(jié)問(wèn)題。本文以數(shù)控車(chē)項(xiàng)目化教學(xué)為例，探索虛擬仿真加工技術(shù)在課程教學(xué)中的改革與應(yīng)用。

1、傳統(tǒng)教學(xué)法的現(xiàn)狀

傳統(tǒng)教學(xué)法中存在的主要問(wèn)題主要有：課程偏理論、內(nèi)容較深?yuàn)W，難于理解；據(jù)往屆畢業(yè)生反饋，在校期間學(xué)習(xí)的理論知識(shí)容易遺忘，而對(duì)實(shí)踐內(nèi)容記憶比較深刻。這是因?yàn)槔碚摻虒W(xué)與實(shí)踐的脫離，受到教材等方面的影響，理論復(fù)習(xí)不具體，使學(xué)生的學(xué)習(xí)效率大打折扣。

2、數(shù)控車(chē)編程加工課程設(shè)置

2.1數(shù)控車(chē)項(xiàng)目化課程安排

我院數(shù)控車(chē)床加工課程安排在大二階段，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了機(jī)械制圖、公差配合技術(shù)、AutoCAD等基礎(chǔ)課程，為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生對(duì)所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)掌握，本項(xiàng)目化課程安排如表1所示。

2.2虛擬仿真軟件在數(shù)控教學(xué)中的實(shí)踐使用

本課程以綜合類(lèi)零件為例，如圖所示，對(duì)該軸編程并輸入到機(jī)床中加工，采用南京斯沃?jǐn)?shù)控加工虛擬仿真軟件。仿真操作流程如下：

（1）定義毛坯

（2）工件裝夾、刀具安裝和對(duì)刀

（3）機(jī)床數(shù)控加工參數(shù)設(shè)置和程序?qū)?/p>

（4）數(shù)控仿真軟件碰撞檢測(cè)

（5）模擬切削和程序校驗(yàn)

3、數(shù)控虛擬仿真操作軟件存在的問(wèn)題及解決辦法

數(shù)控仿真軟件針對(duì)數(shù)控課程理論教學(xué)中出現(xiàn)的問(wèn)題加以靈活的優(yōu)化轉(zhuǎn)型，對(duì)當(dāng)前的課堂教學(xué)情況也實(shí)現(xiàn)了顯著的改進(jìn)。需要注意的一點(diǎn)是：數(shù)控軟件在根本上仍然屬于模擬性的加工軟件，仍需要學(xué)生在實(shí)際的機(jī)床操作實(shí)踐中總結(jié)體會(huì)，才能得到實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。在實(shí)際的實(shí)訓(xùn)過(guò)程中，仍要靈活掌握和及時(shí)改革，對(duì)各種零部件涉及到材料、工藝參數(shù)等數(shù)據(jù)適當(dāng)改進(jìn)，使其更加貼合工程實(shí)際情況。

4、結(jié)語(yǔ)

在項(xiàng)目化教學(xué)法的基礎(chǔ)上，采用虛擬仿真加工技術(shù)，學(xué)生的學(xué)習(xí)效率有了大幅度提升，理論與實(shí)踐相結(jié)合，教師、學(xué)生、企業(yè)三者融為一體。綜上所述，與傳統(tǒng)課程教學(xué)模式相比，蓋教學(xué)法取得成效如下：

（1）提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性

學(xué)生以團(tuán)隊(duì)合作模式分工合作，按照項(xiàng)目化教學(xué)要求，編寫(xiě)并調(diào)試程序，遇到問(wèn)題，提出解決方案，最后解決問(wèn)題。使學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體，保持學(xué)習(xí)熱情，有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使學(xué)生主動(dòng)參與知識(shí)與能力的建構(gòu)之中。

（2）課程更易被學(xué)生接受

在模擬真實(shí)工作環(huán)境下完成教學(xué)和實(shí)踐，促使學(xué)生獲得過(guò)程性知識(shí)和技能。通過(guò)對(duì)課程的優(yōu)化和整合，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和針對(duì)性更強(qiáng)，從而能夠更系統(tǒng)、更深入地掌握所學(xué)知識(shí)為今后課程的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

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課題來(lái)源：臺(tái)州市2019年度教育科學(xué)規(guī)劃研究課題，編號(hào)：gg19044。