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標(biāo)題: 數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件在數(shù)控教學(xué)和鑒定中的應(yīng)用研究 [打印本頁]

作者: ￣☆＿ 時(shí)間: 2008-8-2 15:39
標(biāo)題: 數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件在數(shù)控教學(xué)和鑒定中的應(yīng)用研究
　　全球知識(shí)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,，使機(jī)械工程成為一個(gè)跨越機(jī)械,、電子、計(jì)算機(jī),、信息,、控制,、管理以及經(jīng)濟(jì)等多學(xué)科的綜合技術(shù)應(yīng)用學(xué)科,，數(shù)控加工應(yīng)用技術(shù)專業(yè)應(yīng)運(yùn)而生,，這對(duì)傳統(tǒng)意義上的機(jī)械加工專業(yè)教育提出了新的更高的要求。抓住機(jī)遇,，銳意改革，積極探索數(shù)控加工專業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)新模式,，著力培養(yǎng)中級(jí),、高級(jí)各層次的寬厚型、復(fù)合型,、開放型和技能型的數(shù)控加工應(yīng)用技術(shù)人才,，為國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)輸送一大批應(yīng)用型技能型人才。
一,、問題的提出

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,，數(shù)控加工技術(shù)正在得到廣泛的應(yīng)用,。數(shù)控人才成為勞動(dòng)力市場(chǎng)急需的人才，如何盡快地培養(yǎng)出滿足市場(chǎng)需要,、掌握數(shù)控機(jī)床編程知識(shí)和操作技術(shù)的數(shù)控技能型人才成為數(shù)控教學(xué)工作者必須研究的問題,。作為數(shù)控編程與操作的專業(yè)教師，深感如何將數(shù)控編程教學(xué)與數(shù)控機(jī)床操作實(shí)踐有機(jī)地結(jié)合起來是值得我們認(rèn)真探討與研究的,。

由于數(shù)控機(jī)床是一種新型工藝裝備,，故數(shù)控技術(shù)工人的培養(yǎng)和數(shù)控機(jī)床的教學(xué)還處在剛剛起步的狀態(tài)，如何利用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)進(jìn)行教學(xué)和鑒定更是處在探索階段,，因此有必要對(duì)數(shù)控教學(xué)模式,、教學(xué)手段和教學(xué)方法的完善進(jìn)行有益的探索，創(chuàng)新數(shù)控專業(yè)的職業(yè)技能鑒定的工作方法,，建立一套完整的數(shù)控教學(xué)與鑒定新體系,。

數(shù)控機(jī)床屬于高科技產(chǎn)品，品種多價(jià)格高,，一臺(tái)數(shù)控車床或數(shù)控銑床一般需二三十萬,，一臺(tái)數(shù)控加工中心也是少則幾十萬多則幾百萬。數(shù)控機(jī)床的操作訓(xùn)練若完全依賴數(shù)控機(jī)床進(jìn)行實(shí)作訓(xùn)練,，投入大消耗多成本高,，即使是實(shí)力雄厚的培訓(xùn)學(xué)校和企業(yè)既無必要也無力承擔(dān)起此種消耗與投入。因此探索一種新的數(shù)控加工技術(shù)教學(xué)模式來達(dá)到投入少,、見效快,、培養(yǎng)的學(xué)生適應(yīng)性強(qiáng)、企業(yè)歡迎的教學(xué)模式勢(shì)在必然,，這種教學(xué)模式應(yīng)當(dāng)既區(qū)別于傳統(tǒng)的機(jī)械加工培養(yǎng)模式又與一般的機(jī)電專業(yè)有不同,。運(yùn)用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)教學(xué)是解決這一問題的重要途徑。它既能解決學(xué)生實(shí)習(xí)時(shí)不熟悉數(shù)控系統(tǒng)操作及控制面板的問題,，又可以大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,，還能提高學(xué)生的編程能力及對(duì)不同數(shù)控系統(tǒng)不同數(shù)控機(jī)床的適應(yīng)能力，是一種有效地進(jìn)行數(shù)控實(shí)習(xí)的前期教學(xué)的一種良好嘗試,，也是進(jìn)行數(shù)控機(jī)床專業(yè)職業(yè)技能考核的一種有效的手段,。

二、數(shù)控加工技術(shù)教學(xué)模式的確定

職業(yè)技術(shù)教育的數(shù)控加工技術(shù)應(yīng)用專業(yè)的職業(yè)培訓(xùn)是使學(xué)生獲得數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)職業(yè)技能,，獲得利用這種專業(yè)技能生存與發(fā)展所需要的保障,，即學(xué)到一種先進(jìn)的為社會(huì)所急需的謀生的技能。為此,，我們對(duì)數(shù)控加工應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的教學(xué)模式進(jìn)行了積極的探索與研究,，旨在建立一整套適應(yīng)教學(xué)和鑒定的合理完善的數(shù)控機(jī)床專業(yè)的培訓(xùn)及鑒定的體系。我們的指導(dǎo)思想和目標(biāo)是：

1.全面改革數(shù)控加工技術(shù)教學(xué)模式,，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)轉(zhuǎn)變,，即將理論教學(xué)為主向理論教學(xué)與技能訓(xùn)練并重的轉(zhuǎn)變,，將技能訓(xùn)練的純操作與純消耗向運(yùn)用數(shù)控仿真系統(tǒng)檢驗(yàn)編程效果結(jié)合數(shù)控機(jī)床進(jìn)行訓(xùn)練的轉(zhuǎn)變；

2.改變?cè)械氖谡n內(nèi)容和方法,，將傳統(tǒng)的機(jī)加工工專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容加以整合,，充實(shí)數(shù)控加工技術(shù)相關(guān)的必不可少的教學(xué)內(nèi)容，輔以一系列計(jì)算機(jī)輔助的多媒體教學(xué)手段,；同時(shí)全面改革數(shù)控編程與操作課程的教學(xué)內(nèi)容與方法,，變傳統(tǒng)教學(xué)方法為現(xiàn)代教學(xué)方法、變空對(duì)空編程為培養(yǎng)綜合編程能力即時(shí)檢驗(yàn)編程效果的方法,；

3.摒棄演示性編程,，建立包括常規(guī)編程、綜合性編程,、設(shè)計(jì)性編程,、實(shí)用性編程在內(nèi)的編程體系，提高學(xué)生的動(dòng)手動(dòng)腦能力,，為塑造具有實(shí)用性,、創(chuàng)造性精神的中、高級(jí)數(shù)控編程與操作技能型人才打下扎實(shí)的基礎(chǔ),。

4.拓寬學(xué)生的就業(yè)能力,，使他們能很快適應(yīng)不同企業(yè)不同數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床的操作或編程，有較強(qiáng)的工藝和現(xiàn)場(chǎng)問題的處理能力,，有較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)與制造應(yīng)用能力,。

我們的具體做法是：正確確定數(shù)控加工應(yīng)用技術(shù)的專業(yè)位置：

1）數(shù)控加工應(yīng)用技術(shù)專業(yè)領(lǐng)域職業(yè)崗位的定位：

數(shù)控加工應(yīng)用技術(shù)專業(yè)領(lǐng)域一般主要有以下職業(yè)崗位：普通機(jī)床及數(shù)控機(jī)床操作人員、數(shù)控編程工藝人員,、數(shù)控設(shè)備維修人員,、數(shù)控設(shè)備營(yíng)銷人員、模具設(shè)計(jì)與制造人員,。

根據(jù)數(shù)控人才市場(chǎng)需求的調(diào)研情況,，結(jié)合中技及中職、高技及高職教育的特點(diǎn)與定位,，本專業(yè)主要定位為：培養(yǎng)崗位適應(yīng)性較強(qiáng)的,、緊缺性較大的、具有一定加工工藝知識(shí)和數(shù)控加工操作,、編程技能兼有普通機(jī)床操作技能,、CAD繪圖技能的“技術(shù)技能型”人才。

培養(yǎng)目標(biāo)：本專業(yè)領(lǐng)域方向面向制造業(yè),，培養(yǎng)德,、智,、體,、美全面發(fā)展,，具有與本專業(yè)領(lǐng)域方向相適應(yīng)的文化水平與素質(zhì)、良好的職業(yè)道德和創(chuàng)新精神,，掌握本專業(yè)領(lǐng)域方向的技術(shù)知識(shí),，具備相應(yīng)實(shí)踐技能以及較強(qiáng)的實(shí)際工作能力，掌握數(shù)控機(jī)床的工作原理和結(jié)構(gòu)知識(shí),，掌握主要數(shù)控系統(tǒng)的特點(diǎn),、具有一定數(shù)控加工工藝知識(shí)，具備普通機(jī)床操作,、數(shù)控機(jī)床的操作,、手工編程、自動(dòng)編程,、CAD繪圖能力,。

職業(yè)面向：主要就業(yè)崗位為：數(shù)控加工工藝與數(shù)控加工程序編制；數(shù)控機(jī)床的操作

2）數(shù)控加工應(yīng)用技術(shù)教學(xué)模式的確定：數(shù)控加工應(yīng)用技術(shù)教學(xué)模式應(yīng)當(dāng)是既與傳統(tǒng)的機(jī)加工專業(yè)有所相同,，又與其有所區(qū)別新型教學(xué)模式,。在教學(xué)模式的運(yùn)用時(shí)我們綜合參考了德國(guó)的教育模式。德國(guó)沒有CNC技術(shù)應(yīng)用這個(gè)專業(yè),，他們統(tǒng)稱為金屬切削技術(shù)工,。CNC技術(shù)需要相應(yīng)的理論知識(shí)和金屬加工的實(shí)訓(xùn)經(jīng)驗(yàn)與技能作為基礎(chǔ)。因此學(xué)生在學(xué)習(xí)CNC技術(shù)之前除完成專業(yè)制圖,、專業(yè)數(shù)學(xué),、機(jī)制工藝、金屬工藝學(xué)等課程的學(xué)習(xí)之外,，還要完成大量的鉗工,、車工、銑工等機(jī)加工實(shí)習(xí),。

三,、數(shù)控加工仿真系統(tǒng)在教學(xué)中的應(yīng)用

（一）數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的選用：

數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的軟件形式很多，有的是數(shù)控機(jī)床本身自帶的仿真系統(tǒng),，但這種數(shù)控機(jī)床的仿真系統(tǒng)在教學(xué)中局限性較大,，不適于教師教學(xué)和學(xué)生訓(xùn)練；還有的是一些先構(gòu)圖而后自動(dòng)編程仿真軟件,，也不適應(yīng)手工編程教學(xué)的要求,。國(guó)內(nèi)還有其它幾種數(shù)控加工仿真軟件，但都有一些不盡人意之處,。幾經(jīng)比較,，最終我們選擇了上海宇龍公司數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的教學(xué)軟件。該軟件是源自美國(guó)的基于虛擬現(xiàn)實(shí)的仿真軟件,，是一種富有價(jià)值的教學(xué)輔助工具,，它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控銑床,、數(shù)控加工中心和數(shù)控車床加工零件全過程的仿真，其中包括毛坯定義,、夾具刀具定義與選用,，零件基準(zhǔn)測(cè)量和設(shè)置，數(shù)控程序輸入,、編輯和調(diào)試,，擁有FANUC數(shù)控系統(tǒng)、SIEMENS數(shù)控系統(tǒng),、華中數(shù)控系統(tǒng),、廣州數(shù)控系統(tǒng)等多種數(shù)控系統(tǒng)，具有多系統(tǒng),、多機(jī)床,、多零件的加工仿真模擬功能，該軟件具有獨(dú)創(chuàng)性,，達(dá)到了國(guó)際,、國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。

（二）數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的應(yīng)用方法：

如何運(yùn)用這套軟件進(jìn)行教學(xué)呢,，我們?cè)诮虒W(xué)中主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行探索與實(shí)踐,。

1．靈活應(yīng)用教學(xué)方法，課堂教學(xué)中變學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)

現(xiàn)在,，由于大部分學(xué)習(xí)基礎(chǔ)好的學(xué)生選擇上大學(xué),，職業(yè)技術(shù)學(xué)校教師教學(xué)很困難，傳統(tǒng)的教學(xué)方式已很難使學(xué)生接受,，因此,，利用先進(jìn)的教學(xué)方法、教學(xué)手段來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣顯得尤為重要,。數(shù)控專業(yè)教師應(yīng)有較高的教學(xué)水平和教學(xué)能力,，有較強(qiáng)的數(shù)控職業(yè)能力即數(shù)控編程能力、工藝處理能力,、實(shí)際動(dòng)手能力,、自動(dòng)編程能力，能較為嫻熟地運(yùn)用行動(dòng)導(dǎo)向的教學(xué)方法,，在課堂教學(xué)真正體現(xiàn)學(xué)生為主體,，突出顯示學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦的活動(dòng)，變學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí),。在教學(xué)過程中,，教師起引導(dǎo)作用，即對(duì)學(xué)生活動(dòng)中遇到困難或無法下手的問題進(jìn)行引導(dǎo)、講解,。課堂教學(xué)中每節(jié)課的知識(shí)點(diǎn)盡可能集中,，深入淺出，便于學(xué)生掌握編程方法與技巧,。

2．恰當(dāng)運(yùn)用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)，充分發(fā)揮其課堂教學(xué)中的作用

數(shù)控加工仿真系統(tǒng)主要應(yīng)用于數(shù)控編程與操作這一理論教學(xué)課程,，還可作為數(shù)控操作技能訓(xùn)練的輔助工具,。教師應(yīng)十分重視數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的在教學(xué)中的應(yīng)用方法，擺正數(shù)控加工仿真系統(tǒng)在教學(xué)中的位置,，既不能完全依賴數(shù)控加工仿真系統(tǒng)放棄教師在教學(xué)中的引導(dǎo)作用,，也不能在教學(xué)中教師唱獨(dú)角戲采用常規(guī)的教學(xué)模式而忽視數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的應(yīng)用，應(yīng)該科學(xué)地,、充分地發(fā)揮數(shù)控加工仿真系統(tǒng)在教學(xué)中的作用,。

3．科學(xué)安排教學(xué)內(nèi)容，循序漸近掌握數(shù)控編程與操作技巧

在教學(xué)過程中教學(xué)內(nèi)容的安排分為三個(gè)模塊,。其一為基礎(chǔ)模塊,，主要講解與訓(xùn)練最常用的FANUC數(shù)控系統(tǒng)中的數(shù)控車床、數(shù)控銑床,、數(shù)控加工中心的編程方法,、操作及應(yīng)用，這一模塊是教學(xué)重點(diǎn),，必須使學(xué)生熟練掌握,，靈活應(yīng)用：其二為提高模塊，主要講解與訓(xùn)練SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)的三種機(jī)床的編程與操作,，以幫助學(xué)生進(jìn)一步加強(qiáng)不同在數(shù)控系統(tǒng)下對(duì)不同數(shù)控機(jī)床的編程方法的理解與應(yīng)用能力：模塊三為拓展模塊,，主要講解國(guó)產(chǎn)數(shù)控?cái)?shù)控系統(tǒng)中的華中數(shù)控系統(tǒng)和廣州數(shù)控系統(tǒng)中的數(shù)控車床的編程與操作方法，擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面,，提高學(xué)生對(duì)不同操作系統(tǒng),、不同操作面板的編程與操作能力。這三個(gè)模塊的教學(xué)可根據(jù)學(xué)生不同層次進(jìn)行安排,，中專中技層次難度較低,，高技大專層次難度稍大，三個(gè)模塊課時(shí)較多,。這樣,，學(xué)生在從業(yè)時(shí)能夠信心十足的面對(duì)所操作的數(shù)控機(jī)床，較快適應(yīng)所從事的工作,。

4．正確進(jìn)行教學(xué)評(píng)價(jià),，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)意識(shí)和自覺性

教學(xué)時(shí)所進(jìn)行的教學(xué)評(píng)價(jià)包括學(xué)生的自我評(píng)價(jià)、學(xué)生相互之間的評(píng)價(jià)和教師評(píng)價(jià)。上機(jī)應(yīng)用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)控編程與操作練習(xí)時(shí)以教師評(píng)價(jià)為主,，對(duì)每次的練習(xí)成績(jī)及時(shí)登記,。評(píng)價(jià)方法包括口頭評(píng)價(jià)和試題測(cè)評(píng)，而試題測(cè)評(píng)方法包括課題測(cè)評(píng)及期末測(cè)評(píng),。教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行口頭評(píng)價(jià)時(shí)應(yīng)注意方式和語言的選擇,，對(duì)做得不好的學(xué)生不采用直接批評(píng)的方法，只是指出該學(xué)生哪些地方做得好,，哪些不太好,，應(yīng)如何改進(jìn)；對(duì)于比較差的學(xué)生稱為“比較弱一點(diǎn)的學(xué)生”,。課堂測(cè)試應(yīng)有較強(qiáng)的目的性,，不是難為學(xué)生，而是通過對(duì)學(xué)生進(jìn)行測(cè)試,，來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)意識(shí),、學(xué)習(xí)熱情，學(xué)習(xí)的自覺性和自信心,，因此,，測(cè)試題應(yīng)與課堂教學(xué)、上機(jī)應(yīng)用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的練習(xí)要求相適應(yīng),�,？记暗膹�(fù)習(xí)應(yīng)有較強(qiáng)的的目的性，不應(yīng)超出范圍,，課程的總評(píng)成績(jī)不過分注重一次期末考試結(jié)果,，而是更多地、客觀地關(guān)注學(xué)生在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中的學(xué)習(xí)效果,。教師在教學(xué)中有明確的教學(xué)目的,，逐個(gè)系統(tǒng)、逐種機(jī)床進(jìn)行講解及安排練習(xí),，因人施教,，因材施教，恰到好處,。

四,、數(shù)控加工仿真系統(tǒng)在職業(yè)技能鑒定中的應(yīng)用

數(shù)控操作工按國(guó)家職業(yè)技能鑒定標(biāo)準(zhǔn)分成兩大內(nèi)容：理論考核和技能考核。其中技能考核分成五個(gè)模塊：即數(shù)控機(jī)床操作（利用手工編程加工實(shí)際零件）,、工藝編制,、CAD計(jì)算機(jī)繪圖、數(shù)控機(jī)床現(xiàn)場(chǎng)排故分析與講解,、CAM自動(dòng)編程模塊,。數(shù)控機(jī)床三,、四級(jí)操作工技能考核僅考核其中第一模塊即手工編程加工零件的數(shù)控機(jī)床操作模塊。如果按常規(guī)考核將技能操作考核模塊全部安排在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行,，一般需占用數(shù)控機(jī)床4-6小時(shí),。我們采用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件輔助考試，考生拿到所考核的零件圖紙后,，先在數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的數(shù)控車（或銑）床上手工編程,，檢驗(yàn)合格后將程序通過數(shù)據(jù)傳輸送入數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工，這樣減少了在機(jī)床上手工編程,、輸入程序,、校驗(yàn)程序、仿真加工的時(shí)間,，占用數(shù)控機(jī)床僅約2小時(shí)左右，使占機(jī)時(shí)間至少縮短50%,，鑒定效率大為提高,，同時(shí)也大大提高了鑒定時(shí)的安全性。為了減少刀具和材料的消耗,、進(jìn)一步縮短上數(shù)控機(jī)床操作時(shí)間,，也可將操作題目分成兩個(gè)零件，將難度大的零件用手工編程在數(shù)控加工仿真系統(tǒng)上模擬加工即可,，而將難度較小,、用材較少的零件模擬仿真后再在數(shù)控機(jī)床上加工。

總之,，數(shù)控加工仿真軟件在教學(xué)和鑒定中的應(yīng)用尚在起步與研究探索階段,，只要積極思考在應(yīng)用中產(chǎn)生的問題，主動(dòng)采取應(yīng)對(duì)措施,，我們正確發(fā)揮其在教學(xué)和鑒定中的作用,，就一定能收到事半功倍的效果。

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