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《仿真技术在数控实践教学中的应用研究》课题结题报告

来源:用户分享 时间:2025/5/25 14:43:16 本文由loading 分享 下载这篇文档手机版
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学的管理、实施带来了一定的困难。

3.3 数控技术实践教学存在的问题分析

数控技术是现代机械制造业的核心技术,数控实习教学质量直接影响数控技术的普及和发展。目前,数控实习教学中普遍存在两个问题:(1)参加数控实验和培训的学员大多来自大专、中专、技工类学校以及普通机加工工人,其文化素质、实际操作能力参差不齐。(2)在数控教学中常常会因为数控设备数量有限使得学生没有足够时间实际操作,致使教学效果欠佳。计算机模拟仿真技术是应用计算机技术及仿真软件对数控机床整个操作加工过程进行模拟操作的一门新技术。针对上述两个问题采用模拟仿真辅助数控实习教学,能够使学生较快地掌握专业知识及操作技能,让实习教学效果事半功倍。

3.4 数控实习教学特点分析

数控技术是指利用数字信息实现对机床运动的控制。数控加工是将加工数据和工艺参数输入到机床,机床的控制系统对输入信息进行运算与控制,并不断向直接指挥机床运动的机电功能转换部件——机床伺服机构发送脉冲信号,伺服机构对脉冲信号进行转换与放大处理,然后由传动机构驱动机床,从而加工零件。所以,数控加工的关键是加工数据和工艺参数的获取,即数控编程。因此,数控编程就成为数控实习教学中的重点内容。

由于数控加工产品的精度取决于加工工艺过程及加工之前的数控编程,所以,在数控编程教学中要重点强调两方面内容:一是加工工艺路线对零件精度的重要性;二是如何通过程序实现工艺优化以及保证加工精度。综合以上分析,数控实习教学具有以下特点:(1)实践性较强。仅仅依赖书本上的理论知识不能获得加工技巧,只有通过不断地实践操作,才能形成正确的工艺思维,获得加工技巧。但数控设备较普通加工设备价格昂贵,许多学校存在数控设备不足的问题,使学生无法进行大量的实践操作练习。(2)知识抽象。一方面,数控编程过程中,学生对因程序值改变而引起的刀具轨迹变动的理解需要一定的空间想象能力,二维空间以上的刀具加工轨迹的生成及其校验很难予以描述;另一方面,数控编程指令繁多,格式形式多样,要求学生不仅具备一定空间想象能力,还要有一定的逻辑思维能力。

3.5 数控加工技术教学模式的确定

职业技术教育的数控加工技术应用专业的职业培训是使学生获得数控技术应用专业职业技能,获得利用这种专业技能生存与发展所需要的保障,即学到一种先进的为社会所急需的谋生的技能。为此,我们对数控加工应用技术专业的教学模式进行了积极的探索与研究,旨在建立一整套适应教学和鉴定的合理完善的数控机床专业的培训及鉴定的体系。我们的指导思想和目标是:

1.全面改革数控加工技术教学模式,实现两个转变,即将理论教学为主向理论

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教学与技能训练并重的转变,将技能训练的纯操作与纯消耗向运用数控仿真系统检验编程效果结合数控机床进行训练的转变;

2.改变原有的授课内容和方法,将传统的机加工工专业的教学内容加以整合,充实数控加工技术相关的必不可少的教学内容,辅以一系列计算机辅助的多媒体教学手段;同时全面改革数控编程与操作课程的教学内容与方法,变传统教学方法为现代教学方法、变空对空编程为培养综合编程能力即时检验编程效果的方法; 3.摒弃演示性编程,建立包括常规编程、综合性编程、设计性编程、实用性编程在内的编程体系,提高学生的动手动脑能力,为塑造具有实用性、创造性精神的中、高级数控编程与操作技能型人才打下扎实的基础。

4.拓宽学生的就业能力,使他们能很快适应不同企业不同数控系统的数控机床的操作或编程,有较强的工艺和现场问题的处理能力,有较强的计算机设计与制造应用能力。

我们的具体做法是:正确确定数控加工应用技术的专业位臵:

1)数控加工应用技术专业领域职业岗位的定位:

数控加工应用技术专业领域一般主要有以下职业岗位:普通机床及数控机床操作人员、数控编程工艺人员、数控设备维修人员、数控设备营销人员、模具设计与制造人员。

根据数控人才市场需求的调研情况,结合中技及中职、高技及高职教育的特点与定位,本专业主要定位为:培养岗位适应性较强的、紧缺性较大的、具有一定加工工艺知识和数控加工操作、编程技能兼有普通机床操作技能、CAD绘图技能的“技术技能型”人才。

培养目标:本专业领域方向面向制造业,培养德、智、体、美全面发展,具有与本专业领域方向相适应的文化水平与素质、良好的职业道德和创新精神,掌握本专业领域方向的技术知识,具备相应实践技能以及较强的实际工作能力,掌握数控机床的工作原理和结构知识,掌握主要数控系统的特点、具有一定数控加工工艺知识,具备普通机床操作、数控机床的操作、手工编程、自动编程、CAD绘图能力。

职业面向:主要就业岗位为:数控加工工艺与数控加工程序编制;数控机床的操作

2)数控加工应用技术教学模式的确定:数控加工应用技术教学模式应当是既与传统的机加工专业有所相同,又与其有所区别新型教学模式。在教学模式的运用时我们综合参考了德国的教育模式。德国没有CNC技术应用这个专业,他们统称为金属切削技术工。CNC技术需要相应的理论知识和金属加工的实训经验与技能作为基础。因此学生在学习CNC技术之前除完成专业制图、专业数学、机制工艺、金属工艺学等课程的学习之外,还要完成大量的钳工、车工、铣工等机加工实习。

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第4章 数控加工仿真系统在教学中的应用

4.1数控加工仿真系统的选用

数控加工仿真系统的软件形式很多,有的是数控机床本身自带的仿真系统,但这种数控机床的仿真系统在教学中局限性较大,不适于教师教学和学生训练;还有的是一些先构图而后自动编程仿真软件,也不适应手工编程教学的要求。国内还有其它几种数控加工仿真软件,但都有一些不尽人意之处。几经比较,最终我们选择了北京斐克科技有限公司VNUC数控加工仿真系统的教学软件。该软件是源自美国的基于虚拟现实的仿真软件,是一种富有价值的教学辅助工具,它可以实现对数控铣床、数控加工中心和数控车床加工零件全过程的仿真,其中包括毛坯定义、夹具刀具定义与选用,零件基准测量和设臵,数控程序输入、编辑和调试,拥有FANUC数控系统、SIEMENS数控系统、华中数控系统、广州数控系统等多种数控系统,具有多系统、多机床、多零件的加工仿真模拟功能,该软件具有独创性,达到了国际、国内领先水平。

4.2数控仿真软件在数控教学中的作用

1.利用数控仿真软件可以弥补设备的不足

由于大部分的实训活动可以在仿真系统中实现,使用仿真软件将大大减少在数控机床设备上的资金投入,同时使学生的实际上机时间大大增加,从而可以加快对学生的培训速度.由于使用仿真软件,也大大减少工件材料和能源的消耗,从而可以降低培训成本。

2.提供了多种机床和多种系统

当前数控机床的种类和系统厂家众多,数控仿真软件提供了基本涵盖当今我国数控加工中常见的数控机床和主流的数控系统,教学时可根据需要选择相应的机床和系统对学生进行授课,提高学生对不同数控系统及不同数控机床的适应能力,使学生到了工厂后能在最短的时间内融入到生产当中。

3.安全性高,便于学生学习

由于数控加工仿真系统不存在安全问题,不会因为学生的错误操作而损坏机床,更不会造成人身伤害,学生可以大胆地,独立地进行学习和练习.软件中不仅具有对学生编制的数控程序进行自动检测,具体指出错误原因的功能,还具有在真实设备上无法实现的三维测量功能.这些功能使得学生可以进行自我学习,自我检测加工零件几何形状的精度,大大降低了教师的工作强度。

4.方便了教师授课

实习教学中,如果教师仅仅在课堂上讲解,学生会难以理解,所以较多的授课内容是需要教师进行示范的,教师在机床上对学生进行示范时,很难保证所有的学生能够听清,看清,教学效果往往不太理想.而数控加工仿真软件的互动教学功能使得

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教师可以以广播的方式在每个学生的屏幕上演示其教学内容,使所有的学生均能清楚地观看并进行模仿,同时教师也可以在自己屏幕上看到每个学生的操作情况,实时了解教学情况并对学生进行指导。

5.可在计算机上完成所编程序的检验

在实际操作时,我们一般利用机床的图形模拟校验功能来检验程序的正确性,每个学生占用机床时间较长,同时,由于图形模拟也只能观看零件的大致轮廓,对于程序中的一些细小处的错误判断不出。所以在实际操作前,学生可以在数控仿真软件上输入程序,将校验的步骤放在计算机上完成,观察零件的加工情况,最后将正确的程序通过键盘或数据传输方式输入到数控机床中,这样既可节省时间,又提高了加工中的安全性。

6.能有效的结合理论学习,实现同步教学

和其它专业课一样,数控课程也是非常抽象的学科,它注重的是实践性,比如对刀过程,其实是很容易的事情,但如果用传统的教学方法,仅在课堂上纸上谈兵,大多数学生都难以理解,如果利用仿真软件一边演示一边教学,学生就很容易通过车刀和工件的运动理解加工过程,而且还能亲手操作来加深认识,理论和实践都能兼顾了。凡是涉及数控编程和操作的内容,如工件坐标和机床坐标、G指令、M指令等都可以实现同步教学,使抽象内容形象化,提高了教学质量。

7.能极好地调动学生的学习积极性,培养创新意识

初学数控的学生认为数控设备非常神秘,既有探索的欲望又觉得无从下手,尤其是在讲述数控技术的发展和数控设备的基本结构时,更是让许多学生不知所云,这种状态如果在短期内得不到改善,学生的兴趣和积极性就会随之减退,从而影响学生的学习和教学效果。如果能及时利用仿真软件为学生揭开数控这层神秘的面纱,学习和教学效果将会得到明显的提高。数控加工仿真软件以其和实际机床相同的用户界面和它的可操作性,很大程度上激发了学生的学习积极性。学生对数控学习有了兴趣,再开展教学就容易多了。如果结合现场观摩教学,效果会更加好。更重要的是软件很容易普及,只要有电脑,学生就可以在家里自学,一定程度上培养了他们的刻苦钻研和创新精神。

4.3 数控仿真软件在应用中存在的负面效应

数控加工仿真是一种模拟教学应用软件,它不能也不可能全盘代替教学,尤其是技能训练。如果教师一味地依赖数控加工仿真软件而将学生放任自流,必将会引起一些负面效应。为了将负面效应的影响减少到最低程度,我们应拿出切实可行的应对的方法。

1.编程过分依赖软件,手工编程能差

目前数控机床操作教学难点问题就是工件的编程,如果程序编不出来,操作更谈不上。传统的教学方法是教师不断通过典型工件例题分析加工工艺规程,然后以

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