数控技术教学计算机仿真论文

摘要:针对机械类类专业人才培养的需求,提出一种数控技术与CAD/CAM集成式实践教学模式,阐述了实践教学内容,为学生提供数控与CAD/CAM的集成实践环境,实现从实践教学内容到教学过程的集成式培养。今天小编为大家精心挑选了关于《数控技术教学计算机仿真论文(精选3篇)》，欢迎阅读，希望大家能够喜欢。

数控技术教学计算机仿真论文 篇1：

基于项目式教学的数控技术课程改革与实践

摘要：随着我国制造产业结构的优化升级，机械工程专业应用型人才的需求量增大。本文针对目前数控技术课程实践教学环节存在的教学内容较少、教学手段陈旧等问题，提出了一种基于项目驱动的“闭环式”实践教学改革思路，该思路以项目为主线、学生为主体，锻炼了学生发现问题与解决问题的能力，并通过实时反馈来反映学生的学习效果。通过教学改革的实施，学生的综合能力得到了提升，改革取得了一定的效果。

关键词：项目式教学;数控技术;实践教学;教学改革

0  引言

自2010年起，我国就已经成為全球制造业第一大国，但其竞争优势聚集在低端领域，在高端制造业领域方面竞争力明显不足。面对世界范围内新一轮的产业革命，我国先后出台了“中国制造2025”、“互联网+”等一系列重大国家战略，并明确以开发一批精密、高速、高效、柔性数控机床与基础制造装备及集成制造系统为重要战略任务，以此来提高自身的制造实力，从而能够在全球化的竞争中拔得头筹。目前，我国绝大多数工科院校均开设了机械工程专业，数控技术作为培养机械工程技术人才的一门专业课程，可使学生获得丰富的机械、控制、检测、编程、数控加工工艺等方面的基础知识和综合技能;但不少高校的数控技术课程教学当中，实践环节相对薄弱，存在教学内容较少、学时较短、教学手段陈旧等问题，使得学生的动手实践应用能力得不到很好的锻炼。本文分析了数控技术课程实践教学环节中所存在的不足，提出了一种基于项目驱动的“闭环式”实践教学改革思路，该思路以项目为主线、教师为主导、学生为主体，使学生能够系统性的学习数控技术相关操作技能，并通过实时反馈来反映学生的学习效果，达到提升学生动手实践等综合能力的目的。

1  数控技术实践教学中存在的问题

数控技术实践教学的目的是通过该实践环节的学习，使学生掌握编制数控加工程序的方法，具备根据加工图纸要求编制数控加工程序并进行数控机床实操加工的能力，但实践教学的情况却不尽如人意。首先，实践教学环节多为验证性实验，往往是为了让学生能够更加直观的去感受和了解课堂当中的知识点，并不能很好的起到锻炼学生综合应用能力的作用。其次，验证性的实验缺乏一个统一的主线将其穿起来，学生学完以后不知道如何学以致用。最后，数控技术实践教学环节的实验设备主要为数控机床，因其购置费以及使用维护费较高，民办高校难以拿出大量资金来购置实验设备，若按照传统的现场实践教学方法，则会因设备台套数的不够导致无法满足每一个同学实践操作的需求，从而影响实践教学的效果。

2  数控技术实践教学改革思路

针对数控技术实践教学中出现的问题，本文拟从以下角度来进行实践教学改革，以期提升实践教学效果。

2.1 引入计算机仿真软件

目前数控加工编程软件很多，主要包括Unigraphics UX、MasterCAM、Powermill、Cimatron等。为了满足制造人才从设计到制造的培养连贯性的要求，我们需要引入一种集三维造型与自动编程于一体的软件。Unigraphics UX是目前使用度最广泛的编程软件之一，交互式CAD/CAM系统可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构，广泛应用于加工中心编程操作中，可以实现学生从三维设计造型到数控自动编程最后至模拟加工仿真的全过程培训。针对现场实操时设备台套数不够的问题，可以通过采用虚拟现实的数控加工仿真系统来解决。宇龙数控加工仿真系统利用虚拟现实技术，将实际的机床搬到了电脑中，学生通过仿真系统在电脑界面上完成原本需要在实际机床上才能进行的操作，降低了教学成本，并提高学生的学习效果。

2.2 引入项目式教学方法

数控技术实践教学是一个连续性的系统工程，包括了从零件图纸分析→确定加工方案→工艺处理→编制程序清单→程序校验→数控机床加工整个生产流程的教学。项目式教学突出的是以项目为主线、教师为主导、学生为主体，强调的是让学生从系统性的角度来自主地分析问题、解决问题。教学步骤一般分为以下几步：

①项目内容的确定和分配：遵循“实用性、可行性和综合性”的原则。实用性原则指的是项目的选择必须贴近实际生产实践，让学生切实体会到所学的知识确实能够学以致用;可行性原则指的是项目难度适中，能够让学生在经过一定努力的情况下完成;综合性原则指的是项目应包含与数控技术有关的所有知识点，通过一个项目能使得学生对所有的知识点进行一次梳理实践。

②项目计划的制定和实施：学生接到任务后，首先自由分组，然后按照教师的要求指定工作计划，将任务分解成图纸设计、数控程序编制、软件仿真加工、数控机床实操加工等阶段，规定各阶段的时间安排，具体任务分工等，形成详细的项目实施计划，并上交教师。在上交项目计划并得到教师认可后，学生即可根据计划安排开展项目。教师要注意自身的引导作用，比如在项目初期，利用案例教学法，对学生UG软件或宇龙数控仿真软件者进行必要知识和技能的培训，或者向学生推荐相关的参考资料等。

③项目结果的考核和评价：项目结果的考核和评价分为过程考核和总结考核两个部分。过程考核指的是学生在图纸设计阶段需要讲解零件的设计思路以及图纸的表达方案;数控程序编制阶段需要对零件的数控加工工艺进行阐述;软件仿真加工阶段需要进行程序的输入和现场演示等。教师在每次过程考核结束，需对学生小组的成果进行总结考核并打分。在项目结束后，学生还必须以小组为单位，上交项目完成总结报告，指导教师根据总结报告打总结分，最后将过程考核分和总结考核分综合，得到学生的综合分数。

2.3 引入闭环思想构建实践教学体系

在项目式教学实施过程中，为确保学生的学习效果，引入了闭环思想，构建了全新的实践教学体系如图1所示。从项目下达开始，经过了工艺分析、数控编程、模拟加工、实际加工等一系列的环节，下一个环节能否继续进行完全取决与上一环节结果的正确与否，比如没有合理的工艺分析就不能进行合理的编程，继而不能实现合理的模拟加工，最终会影响最终零件的实际加工，这样就形成了项目流程的闭环。

3  结论

为满足制造业的发展所带来的对应用型人才需求的改变，现有的数控技术实践教学模式已经不能适应。本文在研究了目前数控技术实践教学不足的基础上，提出了一种基于项目教学的闭环式实践教学改革思路（如图1），通过引入项目教学法这一主线，将数控技术实践教学的各个环节串联起来，并通过闭环的形式实时反馈学生的学习效果。经过实践，学生的实践能力得到了很大的提升，表明改革效果良好。

参考文献：

[1]张佳，王宏，陶彦辉，等.应用型本科数控技术课程教学改革策略[J].西部素质教育，2019（9）：191-192.

[2]陶波，范成杰，徐巍.以数控技术为主线的实践课程改革探索[J].实验室研究与探索，2014（4）：224-227.

[3]夏尔冬，王春荣，卫沅等.基于实践能力培养的数控技术课程改革[J].宁德师范学院学报（自然科学版），2019（9）：313-317.

[4]朱火美，吕焕培，张谦等.基于应用驱动的数控技术课程改革与探索[J].科技创新导报究，2016（8）：156-160.

基金项目：三江学院教学建设与改革项目（J18069），江苏高校哲学社会科学研究基金项目（2018SJA0502）。

作者简介：徐伟（1982-），男，江苏盐城人，高级实验师，主要从事机械专业应用型本科教育研究。

作者：徐伟 万轶 沙鑫美

数控技术教学计算机仿真论文 篇2：

集成式数控技术与CAD/CAM实践教学模式的研究

摘 要:针对机械类类专业人才培养的需求,提出一种数控技术与CAD/CAM集成式实践教学模式,阐述了实践教学内容,为学生提供数控与CAD/CAM的集成实践环境,实现从实践教学内容到教学过程的集成式培养。

关键词:实践教学数控技术CAD/CAM

1 概述

“数控技术”、“CAD/CAM” (计算机辅助设计/计算机辅助制造)是机械类专业理论与实践紧密结合的主干课程,两门课程的实践教学内容环环相扣、不可分离。针对机械类专业的实践教学,需要加强计算机仿真、CAD/CAM、信息共享和知识结构的实践教学内容改革[1]。

发达国家在数控技术与CAD/CAM实践教学领域进行了从硬件到软件的改革。在数控技术与CAD/CAM教学组织和内容设置中,需要把现代技术引入课程教学,培养学生面向工程的应用能力和创新能力。[2]

本文针对面向机械类专业人才培养需求,提出建立一种数控技术与CAD/CAM集成式实践教学模式,搭建了实践教学平台,为学生提供在学校就能熟悉企业数控与CAD/CAM的真实工作环境,实现从实践教学内容到教学过程的集成式培养。

2 集成式的数控技术与CAD/CAM实践教学体系

集成式数控技术与CAD/CAM实践教学是基于Internet技术,构建信息流在制造装备的底层之间及底层与设计端上层之间通信的网络化教学环境,形成环环相扣的教学集成。其集成式教学体系的框架如图1所示。

该体系以理论课程为知识源,在理论教学中一方面以具体工程实例为背景展示理论知识的工程应用;另一方面通过基础实验培养学生的实验动手能力。建立先进教学环境的内联网(Intranet),实现各功能模块之间的相关连接及模块内部的网络化[3]。具体主要实现以下培养目标:

(1)设计能力的培养:运用三维设计软件进行结构与装配体设计训练。

(2)工艺分析能力的培养:运用CAPP进行工艺参数与流程规划设计训练。

(3)数控文件编制能力的培养:运用MASTERCAM进行数控代码生成和编制训练。

(4)仿真与生产能力分析的培养:应用虚拟网络技术进行加工过程的仿真与分析。

(5)加工制造实践能力的培养:通过加工中心进行实操训练。

(6)信息传输与综合管理能力的培养:运用网上信息交流模块进行动态管理。

3 集成式数控技术与CAD/CAM实践教学内容

搭建集成式数控技术与CAD/CAM实践平台采用客户机/服务器的模式,支持多种联入方式,包括传统的多串口卡联入方式、机床自身具有以太网接口的联入方式、机床为传统RS232接口方式联入、通过局域无线网络联入。

在集成环境下,从设计、分析,到数控的全过程集成,锻炼学生的综合应用能力[4]。集成式教學内容为:(1)设计及几何造型:设计是利用CAD图形编辑功能进行建模,用几何定义语句定义零件几何图形。生成零件图形数据库,图形数据将作为下一步刀位轨迹计算的依据。(2)工艺分析与规划:采用CAPP分析加工工艺,将零件的图形数据导入,进行工艺参数与流程规划设计,根据加工要求提取数据进行分析,生成工艺图文档。(3)刀具轨迹生成与仿真:动提取编程所需的信息,计算节点数据,转换为刀具位置数据,存入指定的刀位文件中,同时在屏幕上模拟仿真显示刀具运动轨迹和加工。(4)后置处理:形成匹配不同机床和数控系统的数控程序文件。通过后置处理的数控指令对照表和转换文件,处理输出符合数控加工格式要求的NC加工文件。(5)程序输出:通过计算机外部设备和标准通信接口进行制造装备的控制系统与计算机通讯,由计算机将加工程序直接送至机床控制系统。(6)数控加工:通过数控制造装备进行加工程序的实际加工等工序,完成集成式数控技术与CAD/CAM技术的实践训练。

4 总结

通过集成式数控技术与CAD/CAM实践教学模式的改革与实践,为学生提供数控与CAD/CAM的集成实践环境,实现从实践教学内容到教学过程的集成式培养;能更好的按各不同学科、不同专业班级、按各作业任务等进行分类管理,按流程来实践教学,模拟现代数控车间的工作、管理环境,更好地为学生提供在学校就能熟悉企业数控加工的真实工作环境。

参考文献

[1] 袁逸萍,孙文磊,黄帅,穆塔里夫.计算机仿真技术引入机械类专业教学的方法探讨.装备制造技术,2011(1):173～175.

[2] 曹建树,王殿君,代峰燕,杨晓宇,申爱明.应用型本科“CAD/CAM”课程的教学改革与实践.实验室研究与探索,2010(5):110～113.

[3] 卢红,王三武,黄继雄.数控技术.机械工业出版社,2010.

[4] 数控技术专业(UG应用基础)教学模式改革探索.China s Foreign Trade,2010(22):303～305.

作者：卢红

数控技术教学计算机仿真论文 篇3：

计算机数控加工仿真系统在数控技术实习教学中的应用

[摘要]随着计算机技术的不断发展,数控加工仿真系统越来越完善,在数控技术实习教学中也发挥了越来越重要的作用。数控加工仿真系统安全、经济、实用,减轻设备、场地和材料消耗;教师得以从繁重的教学活动中得到释放,能够集中精力帮助学生分析、解决实际问题,保证教学质量,教学效果得到显著提高。

[关键词]计算机仿真系统数控技术实习教学特点现状应用

实习教学是职业教育的主要内容,它体现学生对所学专业的技能训练掌握的程度,技能在职业学校教育中起主导作用,随着数控加工仿真系统的越来越完善,在数控技术实习教学中也发挥着越来越重要的作用。数控加工仿真系统是结合机床厂家实际加工制造经验与高校(含职业技术学院、中等专业学校、技工学校和职业学校)教学训

练一体所开发的一种机床控制虚拟仿真系统软件,可以满足大批量学生教学需求。

一、计算机数控加工仿真系统的概念

计算机仿真就是借助计算机,利用系统模型对实际系统进行实验研究的过程,分析复杂的动态对象,仿真是一种有效的方法,可以减少风险,缩短设计和制造的周期,并节约投资。数控加工仿真利用计算机来模拟实际的加工过程,是验证数控加工程序的可靠性和预测切削过程的有力工具,以减少工件的试切,提高生产效率。它随着计算机技术的发展而迅速地发展,在仿真中占有越来越重要的地位。

二、计算机数控加工仿真系统的产生

数控机床加工零件是靠数控指令和程序控制完成的。为确保数控程序的正确性,防止加工过程中干涉和碰撞的发生,在实际生产中,常采用试切的方法进行检验,但这种方法费工费料,代价昂贵,使生产成本上升,增加了产品加工时间和生产周期。后来又采用轨迹显示法,即以划针或笔代替刀具,以着色板或纸代替工件来仿真刀具运动轨迹的二维图形,有相当大的局限性。对于工件的三维和多维加工,也有用易切削的材料代替工件(如,石蜡、木料、改性树脂和塑料等)来检验加工的切削轨迹。但是,试切要占用数控机床和加工现场。为此,这些方法都存在弊端,将其不断发展和完善,逐步找到一种能逐步代替试切的计算机仿真方法,并在试切环境的模型化、仿真计算和图形显示等方面取得了重要的进展,于是计算机数控加工仿真系统的出现成为必然。

三、计算机数控加工仿真系统的使用现状

数控机床的切削加工过程仿真属于几何仿真,既不考虑切削参数、切削力及其它物理因素的影响,只对机床操作全过程和加工运行全环境的仿真,以验证程序的正确性。它可以减少或消除因程序错误而导致的机床损伤、夹具

破坏或刀具折断、零件报废等问题;同时可以减少从产品设计到制造的时间,降低生产成本。

四、计算机数控加工仿真系统在数控实习教学中的应用

数控加工仿真系统已经成为国家职业资格鉴定考试中不可或缺的一部分,从中也可看出仿真系统在数控实习教学中的重要性和普遍性。

1.仿真系统界面完全模拟真实数控机床的控制面板和显示屏幕,真正实现虚拟状态下的真实场景。学生利用该仿真系统进行模拟真实机床的操作,同样会达到操作真实设备和代替实物操作训练的目的,并且安全可靠。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,从而可以加快当前紧缺数控加工操作技术人员的培训速度,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。同时,具备多媒体教学特点的动态仿真操作使教学形象生动、内容流畅易懂。互动教学功能使得教师既可以以广播的方式在每个学生的屏幕上演示其教学内容。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。

2.学生可以直观地观看工件的仿真加工过程,熟练掌握机床的操作步骤和加工流程,并能够实现直接测量和检验加工后的工件,完全实现了真实加工再现。

首先,在仿真系统上,可以实现机床的选择、刀具的安装、切削用量的确定及对刀等一系列操作,具备图形模拟演示功能,可以直观地观察刀具和工件的相对运动和加工情况。

同时,在机床运行和加工过程中,能够及时提供程序错误或超行程等报警信息,教师或学生能够根据报警信息进行分析,从而发现故障原因和作出相应的解决措施。

3.计算机数控加工仿真系统提供了一个采用虚拟机床替代真实机床进行实习训练的平台,在降低费用的同时保证实习效果,既讲经济又求实效。

总之,数控技术专业职业能力的培养,要求学生必须进行大量的动手操作训练,而数控设备价格相对昂贵,受资金等各方面条件制约,大部分职业院校很难真正做到满足实践教学的要求。在教学中引入数控加工仿真技术,为解决此类问题开辟了一条蹊径。

参考文献:

[1]宇龙数控仿真系统说明书.

[2]闫杰,《辽宁经济职业技术学院学报》,数控加工仿真系统在专业教学中的应用.

[3]白周文,《数控加工仿真系统在教学中的应用》,中国环境科学出版社,新课程研究·职业教育,2008年第6期.

作者：王 玮 王 岩