導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫(xiě)好一篇數(shù)控加工仿真技術(shù)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關(guān)鍵詞：虛擬制造；數(shù)控加工；加工周期；前期設(shè)計(jì)

制造業(yè)一直以來(lái)都是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱性產(chǎn)業(yè)，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的逐步加快，制造業(yè)的弊端也逐漸體現(xiàn)出來(lái)，比如產(chǎn)品生產(chǎn)水平低、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、生產(chǎn)產(chǎn)品的機(jī)械設(shè)備水平不及國(guó)際先進(jìn)水平的10%；生產(chǎn)調(diào)度缺失，往往會(huì)出現(xiàn)產(chǎn)品分散、協(xié)調(diào)性差的問(wèn)題；技術(shù)水平差，以往加工零件都是根據(jù)加工者的經(jīng)驗(yàn)來(lái)試切，以檢查加工的準(zhǔn)確性和零件是否達(dá)到預(yù)期目的，這不僅延長(zhǎng)了加工周期，還增加了成本；生產(chǎn)產(chǎn)品的設(shè)備老舊，生產(chǎn)工藝落后，人才儲(chǔ)備不足，導(dǎo)致企業(yè)的發(fā)展緩慢。為了解決這一系列問(wèn)題，我們將虛擬制造技術(shù)運(yùn)用到了產(chǎn)品的前期設(shè)計(jì)、加工中來(lái)。

1虛擬制造的技術(shù)及特點(diǎn)

虛擬制造技術(shù)指的是產(chǎn)品在成批量加工前，不需要制作實(shí)物樣品，而是運(yùn)用計(jì)算機(jī)模擬軟件，比如CAD/CAM/CAE技術(shù)等建模軟件來(lái)完成產(chǎn)品的虛擬加工制造，并檢驗(yàn)產(chǎn)品各個(gè)機(jī)構(gòu)零部件間的裝配關(guān)系是否合理，NC加工路徑是否有撞刀或過(guò)切的現(xiàn)象。如果有錯(cuò)誤的，則可以及時(shí)反饋并在軟件中修改、更正，重新修改零件加工路徑以及零件整體的裝配尺寸，從而符合要求。這一系列工作都可以在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行，因此，可以運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)完成。通過(guò)虛擬制造技術(shù)可節(jié)省時(shí)間，縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期，從而控制成本，大大提高了產(chǎn)業(yè)在同行業(yè)中的競(jìng)爭(zhēng)力。

2虛擬制造相對(duì)數(shù)控加工的過(guò)程

虛擬制造的第一步就是了解工作的目標(biāo)是什么，要整體了解客戶(hù)的需求，所需產(chǎn)品的要求，細(xì)心聽(tīng)取客戶(hù)意見(jiàn)并整理歸納，總結(jié)出產(chǎn)品的外形結(jié)構(gòu)、功能特征、性能要求。從而進(jìn)行后期的產(chǎn)品虛擬設(shè)計(jì)、工藝安排、產(chǎn)品零部件設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)后期裝配、虛擬運(yùn)行等。經(jīng)過(guò)客戶(hù)的反復(fù)驗(yàn)收，直至獲得客戶(hù)的認(rèn)可后，方可進(jìn)行實(shí)物制作。虛擬制造首先要設(shè)計(jì)的是最基本的零部件，對(duì)于零部件的設(shè)計(jì)，通常我們都會(huì)優(yōu)先選用標(biāo)準(zhǔn)件，這樣會(huì)大大縮短設(shè)計(jì)時(shí)間，也使設(shè)計(jì)的產(chǎn)品有極高的通用性。一般情況下，優(yōu)先進(jìn)行齒輪齒條、鏈輪、螺栓螺母、切削螺紋的設(shè)計(jì)，后進(jìn)行一些獨(dú)立零件機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，從而完成某種特定的運(yùn)動(dòng)方式，達(dá)到預(yù)期的工作目標(biāo)。這些都可以采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)的理論公式、參數(shù)不斷修改，并運(yùn)用有限元分析、邊界元檢查、實(shí)驗(yàn)檢查等方法，完成虛擬制造中的計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)和多次優(yōu)化更改。由于設(shè)計(jì)的零部件都是用的國(guó)標(biāo)和圖集的最高基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，所以，為今后的維修、更換提供了保障。對(duì)于每個(gè)零件，都是經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的，已經(jīng)滿(mǎn)足強(qiáng)度、韌性、疲勞強(qiáng)度、靜態(tài)平衡和動(dòng)態(tài)平衡等要求，形成的各種零件的外形、用途、行為意圖等屬性的結(jié)果滿(mǎn)足性能要求后，再經(jīng)過(guò)外形的美觀(guān)設(shè)計(jì)，確定表面顏色、紋理渲染，產(chǎn)出最終成品模型。虛擬設(shè)計(jì)由虛擬制造設(shè)備來(lái)完成，此處的虛擬設(shè)備就是一個(gè)模擬的數(shù)控加工仿真設(shè)備，以上的零部件都是由這個(gè)虛擬的數(shù)控加工設(shè)備來(lái)完成制作的，且大多數(shù)獨(dú)立設(shè)計(jì)的零部件機(jī)構(gòu)都需要加工制作。對(duì)于加工零件的設(shè)備，可在虛擬的設(shè)備中體現(xiàn)設(shè)備的功能特征和形態(tài)特征，比如數(shù)控機(jī)床的工作主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度等。對(duì)設(shè)計(jì)的零部件先采用CAD、Solidworks、Pro-E、UG等軟件進(jìn)行外觀(guān)設(shè)計(jì)，再將各個(gè)機(jī)構(gòu)分解成每個(gè)零部件，比如鏈輪機(jī)構(gòu)分解為主動(dòng)鏈輪、從動(dòng)鏈輪、鏈條、主軸、從動(dòng)軸等，然后將各個(gè)零件分別放入虛擬的數(shù)控設(shè)備，確定好基準(zhǔn)坐標(biāo)，依照坐標(biāo)的變換關(guān)系完成動(dòng)作的運(yùn)行。運(yùn)動(dòng)模塊具備了虛擬的數(shù)控設(shè)備的各種運(yùn)動(dòng)功能，虛擬數(shù)控機(jī)床由外部輸入的數(shù)據(jù)控制，設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并輸出相對(duì)應(yīng)的控制運(yùn)動(dòng)參數(shù)，控制相應(yīng)的幾何模塊的位置變換和運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)模擬的物理設(shè)備加工運(yùn)行。依托各個(gè)模塊設(shè)備的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)支配相對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，每個(gè)模塊都以規(guī)定好的數(shù)控參數(shù)運(yùn)動(dòng)。具體而言，應(yīng)先確定原始坐標(biāo)基準(zhǔn)、加工坐標(biāo)基準(zhǔn)、機(jī)床原點(diǎn)、加工原點(diǎn)，并依據(jù)數(shù)控銑刀插補(bǔ)的原則，確定銑刀轉(zhuǎn)速、走刀速度、加工距離，根據(jù)不同的數(shù)控加工系統(tǒng)原代碼編制圓弧刀路、直線(xiàn)刀路、拋物線(xiàn)刀路插補(bǔ)規(guī)則。虛擬的數(shù)控加工可以很好地檢查和避免加工工藝中的工裝夾具、加工刀具和被加工工件在加工過(guò)程中出現(xiàn)的碰撞。在試駕加工前，先進(jìn)行虛擬加工，確定不會(huì)存在撞刀損壞機(jī)床和零件過(guò)切的情況后，方可進(jìn)行實(shí)際加工。對(duì)于加工使用的虛擬的數(shù)控設(shè)備，應(yīng)嚴(yán)格控制主軸的快慢轉(zhuǎn)速、正反轉(zhuǎn)向、單軸運(yùn)動(dòng)、多軸聯(lián)動(dòng)、換刀等。產(chǎn)品加工過(guò)程如圖1所示。圖1產(chǎn)品加工過(guò)程基于以上虛擬制造的數(shù)控加工的方式，形成了一整套虛擬三位加工系統(tǒng)，此系統(tǒng)由虛擬的數(shù)控加工系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，把機(jī)械零部件從毛坯的形式裝換成成品。此過(guò)程全程在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中運(yùn)行。設(shè)計(jì)者全程監(jiān)控零件加工過(guò)程中的撞刀和過(guò)切現(xiàn)象以及后期的成品裝配，從而評(píng)定零件機(jī)構(gòu)生產(chǎn)的可行性。此外，還可以為數(shù)控加工的學(xué)員提供直觀(guān)的學(xué)習(xí)過(guò)程，避免在實(shí)際操作時(shí)的誤操作損壞設(shè)備。3結(jié)束語(yǔ)隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，企業(yè)對(duì)虛擬制造技術(shù)的需求越發(fā)重視。虛擬制造引入數(shù)控加工大大提高了企業(yè)的發(fā)展速度。

通過(guò)虛擬的設(shè)計(jì)和制造，縮短了實(shí)際加工中的加工時(shí)間，大大縮短了設(shè)計(jì)周期，節(jié)約了成本，提高了經(jīng)濟(jì)性，數(shù)控加工技術(shù)的虛擬制造引入有效促進(jìn)了我國(guó)在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)方面的快速發(fā)展。虛擬制造的出現(xiàn)讓我國(guó)在工業(yè)方面的發(fā)展緊追全球化經(jīng)濟(jì)的腳步。基于虛擬制造的創(chuàng)新發(fā)展，必定會(huì)對(duì)我國(guó)的制造業(yè)發(fā)展產(chǎn)生更加深遠(yuǎn)的推動(dòng)。

作者:林柔紅 單位:廣東省城市建設(shè)高級(jí)技工學(xué)校

參考文獻(xiàn)

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關(guān)鍵詞：UG NX8.0；自動(dòng)編程；仿真

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

數(shù)控編程的方法可分為手動(dòng)編程和自動(dòng)編程兩種。對(duì)于簡(jiǎn)單零件采用手工編程比較適合，但對(duì)于開(kāi)粗量較大和形狀復(fù)雜的零件用手動(dòng)編程往往數(shù)值計(jì)算量較大，所以需要借助CAM軟件進(jìn)行自動(dòng)編程。本文以UG NX8.0的加工模塊為例生成加工程序。在程序生成后驗(yàn)證其正確性就顯得十分重要。在實(shí)際加工之前一定要對(duì)干涉情況進(jìn)行分析，防止在加工中出現(xiàn)撞刀現(xiàn)象。目前干涉分析最有效的方法就是使用數(shù)控仿真軟件模擬加工情況。像這樣將自動(dòng)編程與數(shù)控加工仿真有機(jī)的結(jié)合起來(lái)在如今的數(shù)控加工中是非常重要的，他可以最大化的提高編程效率和檢查程序的準(zhǔn)確性，避免在實(shí)際加工中出現(xiàn)突發(fā)問(wèn)題。數(shù)控仿真類(lèi)的軟件比較多，VERICUT等軟件功能較完整模擬較準(zhǔn)確，但在生產(chǎn)和教學(xué)中該軟件的成本較高并不適用。針對(duì)成本問(wèn)題可以選擇一些價(jià)格低廉功能實(shí)用的國(guó)產(chǎn)數(shù)控仿真軟件來(lái)對(duì)加工情況進(jìn)行模擬。下面以UG NX8.0和斐克仿真軟件結(jié)合為例介紹自動(dòng)編程和仿真技術(shù)在數(shù)控銑削加工中的應(yīng)用。

1思路分析

首先如圖1所示，使用UG NX8.0的建模模塊建立要加工零件的三維模型。然后進(jìn)入加工模塊創(chuàng)建加工刀具，生成加工程序。最后對(duì)程序文件進(jìn)行必要的處理，將程序代碼載入斐克仿真軟件進(jìn)行仿真檢查。

2零件工藝分析

該零件為凸臺(tái)類(lèi)有薄壁，在UG NX8.0中使用NC助理分析加工圓角、型腔寬度和加工深度。經(jīng)過(guò)測(cè)量薄壁內(nèi)部圓角的半徑為5mm，最小型腔寬度為15mm，加工深度為15.36mm。粗加工時(shí)可以使用直徑為12mm的銑刀來(lái)開(kāi)粗，但是半精加工和精加工時(shí)為了保證薄壁內(nèi)圓角的質(zhì)量，不能使用直徑為10mm的銑刀直接成形，應(yīng)該使用直徑小于10mm的銑刀慢慢繞出圓角。粗加工時(shí)為半精加工留0.5mm余量，為了使圓角處的余量均勻可以在粗加工后安排使用小刀二次開(kāi)粗清角。半精加工時(shí)為精加工留0.2mm余量。注意在半精加工和精加工薄壁時(shí)要內(nèi)外交替進(jìn)行，且每次的切削深度不易過(guò)大，以防止薄壁在加工時(shí)產(chǎn)生變形。

3使用UG NX8.0生成加工程序

由工藝分析可知零件由粗加工、二次開(kāi)粗、半精加工和精加工四道工序完成，這里僅以粗加工為例。零件三維模型建立之后直接進(jìn)入加工模塊創(chuàng)建型腔銑作為粗加工工序，并在該工序中創(chuàng)建一把直徑為12mm的立銑刀。假設(shè)零件毛坯為磨好的精料，那么工件原點(diǎn)可以直接設(shè)置為毛坯上表面的中點(diǎn)。將零件模型設(shè)置為加工部件，以自動(dòng)塊的形式生成毛坯。將切削模式設(shè)置為跟隨周邊盡可能減少抬刀次數(shù)。并設(shè)置合適的切削速度、進(jìn)給速度、切削和非切削移動(dòng)生成如圖1所示的粗加工刀路。

4后置處理

UG NX8.0直接生成的刀路其數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)是以GOTO語(yǔ)句的形式輸出的，想要這些刀路能夠?qū)崿F(xiàn)加工就需要將其轉(zhuǎn)換為數(shù)控機(jī)床能識(shí)別的地址程序段格式。這就需要根據(jù)加工機(jī)床的特點(diǎn)和數(shù)控系統(tǒng)對(duì)程序代碼的要求，使用UG NX8.0自帶的后處理構(gòu)造器建立對(duì)應(yīng)機(jī)床的后處理文件，并應(yīng)用該文件處理已生成的加工刀路使其轉(zhuǎn)換成符合加工機(jī)床要求的程序代碼。

5斐克數(shù)控仿真

進(jìn)入斐克數(shù)控仿真軟件選擇對(duì)應(yīng)的機(jī)床類(lèi)型和數(shù)控系統(tǒng)。創(chuàng)建毛坯并將其大小定義成與自動(dòng)編程時(shí)的毛坯大小相同，同時(shí)定義毛坯的材料屬性及裝夾方式。按照工藝要求建立粗加工刀具并安裝在主軸上，將經(jīng)過(guò)后處理的程序代碼加載到斐克數(shù)控仿真軟件，按照實(shí)際生產(chǎn)中機(jī)床操作的流程進(jìn)行對(duì)刀，然后進(jìn)入自動(dòng)模式模擬零件的加工。如圖2所示，在仿真的過(guò)程中觀(guān)察加工情況，檢查程序的正確性和干涉情況。仿真后若程序沒(méi)有問(wèn)題就可以保存程序代碼或直接聯(lián)機(jī)傳輸給機(jī)床待實(shí)際加工時(shí)使用。

通過(guò)UG NX8.0和斐克數(shù)控仿真軟件相配合，大大的提高了編程效率和程序準(zhǔn)確性。兩者的結(jié)合在低成本生產(chǎn)和教學(xué)中成為了我們強(qiáng)力的助手。

參考文獻(xiàn)

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關(guān)鍵詞：VERICUT；極坐標(biāo)；仿真加工

引言

虛擬仿真加工技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)之一，直接影響先進(jìn)設(shè)備尤其是數(shù)控設(shè)備的應(yīng)用水平。提高仿真技術(shù)的應(yīng)用水平是有效提高數(shù)控設(shè)備利用率、提升數(shù)控加工水平的技術(shù)關(guān)鍵。

虛擬仿真加工應(yīng)用專(zhuān)業(yè)的VERICUT仿真軟件可以對(duì)刀具軌跡進(jìn)行驗(yàn)證，也能夠?qū)?shù)控加工程序直接進(jìn)行驗(yàn)證，因而成為數(shù)控加工程序驗(yàn)證的重要手段。虛擬仿真加工技術(shù)將加工過(guò)程中的零件模型、機(jī)床模型、夾具模型以及刀具模型動(dòng)態(tài)地顯示出來(lái)，模擬和真實(shí)體現(xiàn)零件的實(shí)際加工過(guò)程，能夠檢查NC代碼中的語(yǔ)法錯(cuò)誤和完整性以及準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)干涉、過(guò)切、殘留校驗(yàn)，并直觀(guān)安全地模擬、驗(yàn)證、分析切削過(guò)程。目前我們已成功的將VERICUT仿真軟件應(yīng)用到直角坐標(biāo)系下的數(shù)控程序仿真，但是有些設(shè)備有時(shí)也會(huì)使用極坐標(biāo)編程，這樣會(huì)使程序相對(duì)簡(jiǎn)單，特別是在相同半徑的圓周上加工多個(gè)孔、型槽，凹腔等的操作，使用極坐標(biāo)編程使程序易于編制且易懂。通過(guò)對(duì)西門(mén)子系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)編程指令、宏指令以及VERICUT軟件本身的研究，以數(shù)控鉆鏜床taurus為例，詳細(xì)論述如何使用VERICUT軟件實(shí)現(xiàn)極坐標(biāo)程序的仿真加工。

1 西門(mén)子數(shù)控系統(tǒng)使用極坐標(biāo)指令編制的鉆孔子程序

西門(mén)子數(shù)控系統(tǒng)，可以通過(guò)數(shù)據(jù)通道實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)變量和外部R參數(shù)之間的相互傳遞，因此比較容易通過(guò)宏指令去實(shí)現(xiàn)數(shù)控程序的循環(huán)功能，而且西門(mén)子控制系統(tǒng)也支持極坐標(biāo)指令，所以采用極坐標(biāo)指令編制鉆孔加工循環(huán)程序，會(huì)使程序結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易懂。下面的程序就是將R1附值，通過(guò)R1值的遞增及子程序的調(diào)用來(lái)實(shí)現(xiàn)50個(gè)孔的加工循環(huán)，而其中的子程序就是使用了極角、極半徑編制的極坐標(biāo)加工程序（子程序代碼如下）。

%SPF100 （子程序名）

N100 G10 X0 Y0 A=R1 U=330.2 （G10調(diào)用極坐標(biāo)加工，A為極角，U為極半徑。）

N110 G00 Z-3.85

N120 G01 Z-17 F100

N130 G0 Z50

N140 R1=R1+3.75 （角度增量為3.75）

N150 M17

%

要在VERICUT中實(shí)現(xiàn)以上主程序及子程序的循環(huán)仿真加工，我們主要進(jìn)行的是將子程序中的G10、A、U在VERICUT配置菜單的Word/Address中進(jìn)行配置，使虛擬仿真環(huán)境可識(shí)別NC程序中的這些代碼。

2 用VERICUT進(jìn)行鉆孔加工循環(huán)的仿真驗(yàn)證

2.1 機(jī)床定義

機(jī)床定義的內(nèi)容包括*.mch文件（定義機(jī)床、夾具等）和*.ctl（定義控制系統(tǒng)）文件兩方面。由于機(jī)床的結(jié)構(gòu)千變?nèi)f化，控制系統(tǒng)類(lèi)型繁多，所以通常采用基于Vericut內(nèi)嵌的控制系統(tǒng)文件結(jié)合具體的機(jī)床結(jié)構(gòu)來(lái)定義機(jī)床。

2.1.1 機(jī)床結(jié)構(gòu)的定義

主要內(nèi)容包括確定機(jī)床坐標(biāo)系、定義運(yùn)動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)關(guān)系和各組件模型的添加。機(jī)床各組件模型建議使用UGNX軟件創(chuàng)建，因?yàn)閁GNX不僅有強(qiáng)大的建模、裝配功能而且可以將工作坐標(biāo)系設(shè)定到機(jī)床零點(diǎn)上，當(dāng)導(dǎo)出的機(jī)床組件*.stl模型添加到VERICUT各運(yùn)動(dòng)組件下時(shí)，可保持UGNX中原有的裝配位置關(guān)系和坐標(biāo)零點(diǎn)，避免在VERICUT中進(jìn)行組件間的位置調(diào)整。

用VERICUT進(jìn)行機(jī)床結(jié)構(gòu)的定義，首先要定義機(jī)床的運(yùn)動(dòng)關(guān)系。各運(yùn)動(dòng)軸的運(yùn)動(dòng)關(guān)系是在VERICUT環(huán)境下的結(jié)構(gòu)樹(shù)對(duì)話(huà)框中構(gòu)建的，以Y軸為例，創(chuàng)建步驟是選擇工具欄中的component tree圖標(biāo)或選擇configuration菜單下的component tree選項(xiàng)，在彈出的Component Tree對(duì)話(huà)框中選取“BASE”“右鍵”“insert”“Y Linear”，其它運(yùn)動(dòng)軸的定義如Y軸的定義步驟，各運(yùn)動(dòng)軸主動(dòng)及從動(dòng)的關(guān)系一定要準(zhǔn)確，機(jī)床的運(yùn)動(dòng)方式才能準(zhǔn)確。機(jī)床各運(yùn)動(dòng)軸添加后，機(jī)床運(yùn)動(dòng)關(guān)系也確定了，但還需各組件的模型，機(jī)床結(jié)構(gòu)才能夠完善，各組件模型的添加順序?yàn)椋弘p擊某組件，在彈出的Modeling對(duì)話(huà)框選取“model” “Browse...”選取相應(yīng)組件的*.stl文件“OK”即完成組件模型的添加。機(jī)床所有組件模型添加完成，機(jī)床就有了完整的結(jié)構(gòu)。

2.1.2 機(jī)床控制系統(tǒng)的定義

控制系統(tǒng)的定義主要包括編程零點(diǎn)的設(shè)定及G代碼、M代碼定義。此機(jī)床的控制系統(tǒng)是西門(mén)子控制系統(tǒng)，可以用Vericut內(nèi)嵌的西門(mén)子控制系統(tǒng)如sin840d.ctl進(jìn)行所需配置。要鉆孔零件的編程原點(diǎn)位于零件的旋轉(zhuǎn)中心，所以需將編程零點(diǎn)設(shè)定到零件的旋轉(zhuǎn)中心，其操作步驟是選擇ProjectProcessing OptionsG-CodeSettings，然后在G-Code Settings對(duì)話(huà)框中選擇Tables選項(xiàng)，在該選項(xiàng)下添加G54的坐標(biāo)值，即完成了編程零點(diǎn)的設(shè)定。

上述鉆孔程序段中有些代碼在Vericut內(nèi)嵌的sin840d.ctl控制系統(tǒng)中是不可識(shí)別的，為了能夠?qū)崿F(xiàn)鉆孔循環(huán)的仿真加工，其中必須要定義的代碼有G10、A極角、U極半徑，也是要實(shí)現(xiàn)仿真加工的關(guān)鍵代碼，這些代碼都是在Configuration菜單下的Word/Address對(duì)話(huà)框中進(jìn)行設(shè)置的。G10在程序段中的含義是調(diào)用極坐標(biāo)加工，所以在G10的定義中需添加PolarInterpolation和SetPolarInput兩個(gè)宏，并設(shè)置其值為“1”。極角和極半徑的定義是在原有的A、U寄存器下添加SetPolarAngle、SetPolarRadius兩個(gè)宏，并需設(shè)置其輸出條件為在極坐標(biāo)加工的情況下輸出。

2.2 定義數(shù)控工藝模型

通常采用UGNX建立零件的工藝模型，包括毛坯、零件、夾具等，注意使UG中工作坐標(biāo)系和VERICUT軟件中的加工坐標(biāo)系重合，這樣在VERICUT中易于模型的裝配。定義模型的文件格式，在UG中將建立好的工藝模型以*.stl或*.igs等VERICUT軟件能夠識(shí)別的格式導(dǎo)出。此鉆孔程序沒(méi)有夾具，所以只需創(chuàng)建毛坯及零件的三維模型。

2.3 加工刀具庫(kù)的定義

從刀具文件夾中選擇刀具庫(kù)或者自定義刀具庫(kù)，確定鉆孔所用刀具類(lèi)型、刀具直徑、長(zhǎng)度等參數(shù)，定義刀具裝夾點(diǎn)、刀尖點(diǎn)和驅(qū)動(dòng)點(diǎn)。

2.4 加載數(shù)控程序

將編制好的數(shù)控程序加載到VERICUT軟件仿真環(huán)境中，可以批量添加，也可單個(gè)添加。當(dāng)鼠標(biāo)放置到Add/Modify Programs...命令位置，雙擊鼠標(biāo)進(jìn)入加載程序操作界面，選擇鉆孔用的數(shù)控加工程序，即完成了程序的添加。

2.5 加工過(guò)程仿真

在定義好毛坯、控制系統(tǒng)、機(jī)床和刀具的基礎(chǔ)上，設(shè)置好仿真動(dòng)畫(huà)顯示參數(shù)，就可以進(jìn)行切削過(guò)程仿真了。如果需要，還可以對(duì)夾具、材料、視窗等輔助內(nèi)容進(jìn)行定義。切削過(guò)程和切削結(jié)果均顯示在圖形窗口中，干涉與否可通過(guò)日志文件和提示行查看。

3 結(jié)束語(yǔ)

Vericut是集多種功能于一體的切削仿真系統(tǒng)。文章闡述了基于Vericut極坐標(biāo)鉆孔程序仿真加工的實(shí)現(xiàn)方法。利用該平臺(tái)能夠以形象直觀(guān)的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控代碼的校驗(yàn)，對(duì)于保證數(shù)控程序的正確性具有重要意義，可以將過(guò)切與干涉等不安全因素消除在機(jī)床加工之前。文章也旨在通過(guò)VERICUT軟件對(duì)極坐標(biāo)指令處理方式的介紹，將VERICUT軟件更好地用到實(shí)際工作中去，同時(shí)去開(kāi)發(fā)更多功能為我們服務(wù)。

篇4

Abstract: This article refers to the combination of the numerical control processing and the technology of straight bevel gear processing, based on the formidable CAM function of UG. First, the cutting tool will be established and also the track of the straight bevel gear knife will be computated.Second, the straight bevel gear will be verified, simulated andprocessed. Finally the numerical control procedure will be finished after the post positioned processing.

關(guān)鍵詞： 直齒錐齒輪；UG；CAD/CAM

Key words: straight bevel gear；UG；CAD/CAM

中圖分類(lèi)號(hào)：TH164文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-4311（2011）02-0041-02

0引言

我國(guó)傳統(tǒng)直齒錐齒輪加工方法主要是利用傘齒刨。但是，如果直齒錐齒輪的錐角接近90度，利用傘齒刨加工是非常困難的。本文將數(shù)控加工與直齒錐齒輪加工技術(shù)相結(jié)合，基于三維工程軟件強(qiáng)大的造型功能及相關(guān)接口技術(shù)，利用VC++創(chuàng)建參數(shù)輸入人機(jī)界面及軟件數(shù)據(jù)傳輸通道，嘗試開(kāi)發(fā)一種新的基于數(shù)控機(jī)床的直齒錐齒輪加工方法。這里利用UG強(qiáng)大的CAM功能，可完成直齒錐齒輪的加工仿真及數(shù)控代碼生成。

1UG/CAM下刀具的建立

進(jìn)入U(xiǎn)G/CAM環(huán)境下，在Manufacturing Create工具條上選擇Create Tool，（圖1）。這時(shí)出現(xiàn)如圖2所示的Create Tool對(duì)話(huà)框，在Type中選擇mill_multi_axis（多軸銑），并且在Subtype中選擇Retrieve Tool類(lèi)型的刀具。點(diǎn)擊Apply按鈕進(jìn)入Library Class Selection對(duì)話(huà)框，雙擊End Mill（non indexable）進(jìn)入Search Criteria對(duì)話(huà)框，選擇Millimeters點(diǎn)擊OK，進(jìn)入Search Result對(duì)話(huà)框（圖3），在刀具列表中選擇所需的刀具，OK退出，刀具創(chuàng)建完畢。

在仿真時(shí)，刀具的顯示類(lèi)型為Assembly類(lèi)型，刀具就顯示為實(shí)際形狀的刀具。選用實(shí)際形狀的刀具的優(yōu)點(diǎn)是，在仿真時(shí)可以逼真的模仿實(shí)際走刀軌跡和切削，并且可以檢查刀具、刀柄與零件是否干涉。

2UG/CAM環(huán)境下刀軌的產(chǎn)生

在有刀具和三維零件圖的條件下，UG/CAM下加工直齒錐齒輪，首先是要生成毛坯。直齒錐齒輪的毛坯形狀應(yīng)該是直齒錐齒輪無(wú)齒形時(shí)的形狀。在UG的modeling環(huán)境下生成毛坯，首先調(diào)入要加工的齒輪，然后用Through curves功能修補(bǔ)曲面，使直齒錐齒輪的齒不可見(jiàn)，如圖4為直錐齒輪的毛坯形狀。生成毛坯有助于在模擬仿真時(shí)清楚地觀(guān)察毛坯切除情況、干涉問(wèn)題等。在實(shí)際加工時(shí)也需要這樣形狀的毛坯，毛坯可以利用車(chē)削等加工方法生成。

接著是建立一個(gè)加工并且調(diào)入已有的刀具軌跡文件，在UG的CAM環(huán)境下完成。Application/manufacturing進(jìn)入CAM模塊，首先，在operation navigator中對(duì)workpiece進(jìn)行操作，以確定加工的毛坯。點(diǎn)選Blank和select，選擇圖4的所有外表面，完成毛坯的創(chuàng)建。為了便于以后操作，用Blank功能把修補(bǔ)的毛坯曲面隱藏，復(fù)原直齒錐齒輪外形。

然后是工藝方法的創(chuàng)建，在Manufacturing Create工具條上選擇Create Operation，這時(shí)出現(xiàn)如圖5所示的Create Operation對(duì)話(huà)框，在Creation Operation中的Type各選項(xiàng)中，選擇mill_multi-axis即多軸銑功能。在Creation Operation的對(duì)話(huà)框中添入基本繼承信息如圖5所示。Use Geometry中選擇workpiece，其將作為父類(lèi)，name為VARIABLE_CONTOUR的操作將作為子類(lèi)，從而繼承了父類(lèi)的毛坯特征。Use Tool中選擇已經(jīng)創(chuàng)建好的刀具，VARIABLE_CONTOUR操作將會(huì)生成此刀具軌跡。

Use Method選項(xiàng)是選擇加工精度，可選擇粗、精和半精加工。其他各選向可由自己定義，不再贅述。點(diǎn)擊Apply，進(jìn)入加工參數(shù)設(shè)置對(duì)話(huà)框，點(diǎn)選part和select選擇要加工的一個(gè)齒面，驅(qū)動(dòng)方式即Drive Method選Tool Path，并點(diǎn)選右側(cè)圖標(biāo)，在刀具軌跡文件的存儲(chǔ)路徑下選擇刀具軌跡文件；刀軸控制即Tool Axis選Same as Drive Path；其它設(shè)置不再贅述。參數(shù)設(shè)置完成后，點(diǎn)選Generate選項(xiàng)，生成刀具軌跡線(xiàn)，如圖6所示。

3UG/CAM校驗(yàn)、模擬加工直齒錐齒輪

完成一個(gè)加工操作之后，可以利用UG的加工校驗(yàn)（verify）功能來(lái)檢驗(yàn)所建立的一個(gè)操作的可行性。在校驗(yàn)的模式下可以看到刀具軌跡的生成及刀軌的形狀，也可以進(jìn)行干涉檢查。加工檢驗(yàn)有兩種方式：Replay和Dynamic，在Replay方式下可以清楚的看到生成在待加工的零件表面上的刀具軌跡線(xiàn)，及刀具沿著刀具軌跡線(xiàn)的動(dòng)態(tài)走刀；在Dynamic方式下，可以看到利用定義好的刀具加工已定義的工件毛坯（blank）的動(dòng)態(tài)過(guò)程,在此方式下可以看到刀具切削工件毛坯，走刀完畢可以看到加工好的零件形狀。

利用UG本身的有關(guān)功能，在仿真過(guò)程中實(shí)現(xiàn)由刀具切削刃所形成的錐面與被加工齒輪的被加工面相切，這樣才能保證加工方法的正確性。所有的操作都完成了，就要進(jìn)行模擬加工（simulate）。模擬加工直齒錐齒輪可以看到與實(shí)際加工相符合的加工過(guò)程，同時(shí)檢查利用以上的所有操作是否正確。本課題是采用自行研制的夾具來(lái)裝夾工件，目的是想通過(guò)該夾具的兩軸聯(lián)動(dòng)與刀具的往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)完成這次銑削任務(wù)。加工仿真的正確與否直接關(guān)系到數(shù)控代碼是否正確。而代碼是該夾具的兩軸轉(zhuǎn)角的來(lái)源，所以有的操作都完成了，就要進(jìn)行模擬加工（simulate）。模擬加工直齒錐齒輪可以看到與實(shí)際加工相符合的加工過(guò)程，同時(shí)檢查利用以上的所有操作是否正確。本課題是采用自行研制的夾具來(lái)裝夾工件，目的是想通過(guò)該夾具的兩軸聯(lián)動(dòng)與刀具的往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)完成這次銑削任務(wù)。加工仿真的正確與否直接關(guān)系到數(shù)控代碼是否正確。而代碼是該夾具的兩軸轉(zhuǎn)角的來(lái)源，所以仿真至關(guān)重要。模擬如果沒(méi)有問(wèn)題就可以進(jìn)行下一步：后置處理。

4后置處理

利用UG加工模塊產(chǎn)生刀軌，首要目的是為了加工工件，但不能將這種未修改過(guò)的刀軌文件直接傳送給機(jī)床進(jìn)行切削加工，因?yàn)闄C(jī)床的類(lèi)型很多，每種類(lèi)型的機(jī)床都有其獨(dú)特的硬件性能和要求，比如它可以有垂直或是水平的主軸，可以幾軸聯(lián)動(dòng)等。此外，每種機(jī)床又受其控制器（controller）的控制，控制器接受刀軌文件并指揮刀具的運(yùn)動(dòng)或其它的行為（比如冷卻液的開(kāi)關(guān)），但控制器也無(wú)法接受這種未經(jīng)格式化過(guò)的刀軌文件，因此，刀軌文件必須被修改成適合于不同機(jī)床/控制器的特定參數(shù)，這種修改就是所謂的后處理。它是復(fù)雜零件計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和實(shí)際機(jī)械加工之間的一條連接樞紐，是將理論設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為實(shí)際生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，也是CAD/CAM一體化過(guò)程中不可缺少的組成部分。后處理最基本的兩個(gè)要素就是刀軌數(shù)據(jù)（Tool Path Data）和后處理器（Postprocessor）。

本方案利用五軸功能生成刀具軌跡，其生成的數(shù)控代碼中的A、B軸數(shù)據(jù)是工件圍繞X、Y軸旋轉(zhuǎn)的變化角度，X、Y、Z數(shù)據(jù)即為刀具做往復(fù)運(yùn)動(dòng)所到達(dá)的兩個(gè)位置點(diǎn)的坐標(biāo)。A,B數(shù)值可作為繞X,Y軸的角度值去控制兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，是進(jìn)行實(shí)際加工必須提取的數(shù)據(jù)。所以在后處理的時(shí)候選擇五軸功能進(jìn)行后處理。

以下為用盤(pán)銑刀加工外錐齒輪的數(shù)控代碼及仿真圖形（圖7）：

%

N0010 G40 G17 G94 G90 G70

N0020 G91 G28 Z0.0

:0030 T00 M06

N0040 G1 G90 X-23.3795 Y-46.1175 Z.76 A358.294 B109.92 F250. S0 M03 M08

N0050 X-14.9755 Y-70.5532 Z1.1403

N0060 X-14.9594 Y-70.5355 Z1.1404 A358.106 B111.121

N0070 X-23.3344 Y-46.1197 Z.7602

N0080 X-23.3893 Y-46.0919 Z.76 A357.918 B112.323

N0090 X-15.0434 Y-70.5177 Z1.1403

N0100 X-14.9916 Y-70.5709 Z1.1393 A358.481 B109.118

N0110 X-23.3247 Y-46.1751 Z.7595

N0120 X-23.1807 Y-46.1971 Z.76 A358.632 B108.517

N0130 X-14.9245 Y-70.5849 Z1.14

N0140 X-14.9816 Y-70.5604 Z1.1385 A358.851 B107.613

N0150 X-23.3807 Y-46.1971 Z.76

N0160 M02

上述代碼中的A，B數(shù)值可作為繞X，Y軸的角度值去控制兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，與刀具往復(fù)運(yùn)動(dòng)配合，完成一個(gè)齒面的展成加工。然后步進(jìn)電機(jī)4控制B軸轉(zhuǎn)動(dòng)分度，加工下一個(gè)同側(cè)齒面，直至完成所有齒。另一齒面加工可將刀具往復(fù)運(yùn)動(dòng)改在X軸的另一側(cè)，采用另一套行程開(kāi)關(guān)來(lái)控制。圖7為在UG下利用相應(yīng)盤(pán)銑刀完成的幾組不同參數(shù)的直齒錐齒輪的效果圖。

此外，在利用UG后處理功能生成數(shù)控代碼時(shí)經(jīng)常遇到這樣的問(wèn)題：在控制刀軌程序中已經(jīng)編譯好刀具的走刀次數(shù)，但是，在生成的數(shù)控代碼中往往會(huì)隨機(jī)增加幾條指令。例如：在刀軌文件中編譯刀具從齒輪小端A點(diǎn)走到大端B點(diǎn)，那么，生成的代碼中應(yīng)該只有兩條指令，而實(shí)際生成的代碼中卻有3條或者更多指令，為什么會(huì)增多這些指令呢？經(jīng)過(guò)多次反復(fù)試驗(yàn)得出，這些隨機(jī)增加的指令中的數(shù)據(jù)點(diǎn)都是在如上所述中AB直線(xiàn)上的任意點(diǎn)，是刀具在行走過(guò)程中隨機(jī)抽取的點(diǎn)。對(duì)于該類(lèi)問(wèn)題應(yīng)該這樣解決：每次加工仿真時(shí)都要重新調(diào)用改變參數(shù)后的刀軌文件以及被加工的齒輪，這樣加工過(guò)程不會(huì)受到前一次仿真的干擾。

參考文獻(xiàn)：

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[5]卜昆.計(jì)算機(jī)輔助制造[M].科學(xué)技術(shù)出版社，2006.

篇5

關(guān)鍵詞：整體葉輪；UG；數(shù)控加工；工藝規(guī)劃；

0引言

葉輪類(lèi)零件是一類(lèi)具有代表性且造型比較規(guī)范的、典型的通道類(lèi)復(fù)雜零件，其形狀特征明顯，工作型面的設(shè)計(jì)涉及到空氣動(dòng)力學(xué)、流體力學(xué)等多個(gè)學(xué)科，因此曲面加工手段、加工精度和加工表面質(zhì)量對(duì)其性能參數(shù)都有很大影響。故葉輪的設(shè)計(jì)與制造密不可分。傳統(tǒng)的葉輪加工方法是葉片與輪轂采用不同的毛坯，分別加工成形后將葉片焊接在輪毅上。此方法不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且葉輪的各種性能難以保證。近年來(lái)，多軸數(shù)控技術(shù)尤其是五軸數(shù)控技術(shù)的發(fā)展使得葉輪的整體加工成為可能并日益普及。

數(shù)控加工是CAD/CAM技術(shù)中的重要環(huán)節(jié)之一，刀位軌跡規(guī)劃又是數(shù)控加工技術(shù)的關(guān)鍵。坯的制備、定位基準(zhǔn)及加工路線(xiàn)的擬定、刀具類(lèi)型和切削參數(shù)的選擇，零件粗加工階段的刀軌規(guī)劃以及精加工刀軌等，是刀位軌跡規(guī)劃的重要內(nèi)容。由于葉片類(lèi)零件的空間重疊區(qū)域大，在加工過(guò)程中需要對(duì)刀軸矢量等進(jìn)行控制。數(shù)控加工刀位規(guī)劃問(wèn)題同所采用的刀具以及加工過(guò)程中曲面的成形原理密不可分。在不干涉的條件下加工任意復(fù)雜曲面，由于球面的點(diǎn)對(duì)稱(chēng)性，僅需確定球心相對(duì)于設(shè)計(jì)曲面的位置，一般勿須考慮刀具的姿態(tài)，這就給刀位確定帶來(lái)了很大的方便。但是，球頭銑刀的切削速度隨著趨近刀底部而趨近于零，這時(shí)球頭銑刀相當(dāng)于擠壓被加工面，導(dǎo)致工件表面質(zhì)量惡化，而且在一次走刀下加工的帶寬較窄，嚴(yán)重制約了其加工的精度或效率。

本文以整體葉輪曲面造型及數(shù)控加工工藝研究等為核心內(nèi)容，結(jié)合數(shù)控加工過(guò)程中的外延內(nèi)容如幾何建模等技術(shù)，對(duì)整體葉輪的五軸數(shù)控加工進(jìn)行了較為全面的研究，借助UG完成了直紋面形式的整體葉輪幾何造型，并通過(guò)對(duì)整體葉輪在五坐標(biāo)數(shù)控加工工藝規(guī)劃進(jìn)行分析，采用等參數(shù)線(xiàn)法分別對(duì)葉片的背、腹面和流道面生成無(wú)干涉刀具路徑，并確定刀軸傾角、切削行距，并最終完成了葉片的數(shù)控加工仿真。

1.基于UG的整體葉輪曲面實(shí)體造型

基于UG的自由曲面造型功能，對(duì)提供的葉片原始數(shù)據(jù)文件進(jìn)行前處理，然后利用UG中基于NURBS建立的葉片型面的樣條曲線(xiàn)，構(gòu)造葉片空間型面，更精確的反映葉片的曲面形狀，有利于葉片的實(shí)際加工，葉輪創(chuàng)建的流程圖如圖1所示。

圖1葉輪創(chuàng)建流程圖

（1）創(chuàng)建樣條曲線(xiàn)創(chuàng)建了UG支持的數(shù)據(jù)文件后，打開(kāi)UG建立一個(gè)新的part文件，從菜單欄中選擇：應(yīng)用建模命令，進(jìn)入建模狀態(tài)。導(dǎo)入數(shù)據(jù)文件，繪制樣條曲線(xiàn)。從菜單欄中選擇：插入曲線(xiàn)樣條命令，根據(jù)需要選擇擬合方式，把已生成的dat數(shù)據(jù)文件導(dǎo)入，系統(tǒng)將按照數(shù)據(jù)繪制樣條曲線(xiàn)，如圖2所示。（2）通過(guò)曲線(xiàn)串生成葉片片體。從菜單欄中選擇：通過(guò)曲線(xiàn)組命令，系統(tǒng)將彈出對(duì)話(huà)框，分別選取已建的樣條曲線(xiàn)串，注意統(tǒng)一起始元素。（3）延伸片體。（4）采用通過(guò)曲面組和藝術(shù)曲面方法生成縫合面。（5）縫合曲面生成葉片實(shí)體。（6）生成輪轂曲線(xiàn)和裁剪曲線(xiàn)，UG 提供了兩種建立曲線(xiàn)的方式：一種是直接在三維建模方式下，一種是在草圖方式下。草圖中建立便于參數(shù)化，推薦用草圖建立。截面線(xiàn)串如圖3所示。

圖2 圖3

圖4 圖5

（7）建立輪轂回轉(zhuǎn)體，在菜單欄中選擇插入設(shè)計(jì)特征回轉(zhuǎn)命令，選擇所建的截面曲線(xiàn)作為剖面線(xiàn)串，創(chuàng)建輪轂回轉(zhuǎn)體，如圖4。（8）修整葉片與輪轂，通過(guò)定義基準(zhǔn)面和裁剪體，利用插入特征操作裁剪命令，裁掉多余的部分。（9）建立其他的葉片，因?yàn)槿~片是圓周均布的，所以從菜單欄中選擇：編輯變換命令，選擇要復(fù)制的葉片，在角度文本框中輸入?yún)?shù)值360/n（n為葉片個(gè)數(shù)），連續(xù)復(fù)制n-1次，這樣就完成了n個(gè)葉片在輪轂上的均勻分布。（10） 建立整體葉輪到此時(shí)葉片、輪轂已經(jīng)建立完畢，但它們都是獨(dú)立的實(shí)體，因此，通過(guò)布爾和運(yùn)算把它們組合成一個(gè)實(shí)體，最終完成葉輪的三維實(shí)體造型，如圖5。

2.整體葉輪曲面加工仿真

在進(jìn)行數(shù)控加工編程之前，首先確定要使用的刀具。在UG/CAM中，通過(guò)專(zhuān)門(mén)刀具創(chuàng)建操作來(lái)確定刀具。在UG中確定刀具的方式有兩種：用戶(hù)自定義刀具和從刀具庫(kù)獲取刀具。本文在對(duì)螺旋槳零件進(jìn)行粗加工時(shí)選用了12mm的平銑刀，刀具長(zhǎng)度75mm，刃長(zhǎng)50mm，刀柄直徑為50mm，長(zhǎng)度為20mm。粗加工過(guò)程中采用型腔銑（mill_contour）方法對(duì)流道進(jìn)行開(kāi)粗，此方法開(kāi)粗效率高、加工質(zhì)量穩(wěn)定，所以選取平銑刀可以減少走刀次數(shù)，提高加工效率與表面質(zhì)量。半精加工和精加工時(shí)選用了5mm的球頭刀，刀具長(zhǎng)度75mm，刃長(zhǎng)50mm，刀柄直徑為30mm，長(zhǎng)度為20mm。由于在多坐標(biāo)加工中，球頭刀對(duì)于加工對(duì)象的適應(yīng)能力很強(qiáng)，而且編程與使用也較方便，所以本文選取了球頭銑刀。

零件粗加工采用層切法加工。在確定了切削區(qū)域后，接下來(lái)就是確定切削層，切削層選取從頂面下降到56mm深度的范圍，每層切削2mm。進(jìn)入U(xiǎn)G的Cavity-Mill模板設(shè)定粗加工切削參數(shù)，包括加工余量、安全間隙、公差等加工精度參數(shù)，還包括進(jìn)給率、切削模式、切削類(lèi)型、行距等。本文中的設(shè)置參數(shù)為：進(jìn)給率1200mm/min，切削模式選擇Follow Periphery，行距選擇刀具直徑的70%。在Cutting參數(shù)設(shè)置里選擇切削方向?yàn)镮nward由毛坯外緣向內(nèi)銑削，開(kāi)粗軌跡如圖6所示。

圖6 開(kāi)粗軌跡 圖7葉背半精加工刀軌圖

半精加工流道面時(shí)由于想鄰葉片間的空間較小，在經(jīng)向上隨著半徑的減小通道越來(lái)越窄、紐角越來(lái)越大，刀具與加工葉片和刀具與相鄰葉片易發(fā)生干涉，刀位規(guī)劃約束條件比較多自動(dòng)生成無(wú)干涉的刀軌較困難。經(jīng)過(guò)分析和試驗(yàn)證明選擇曲面驅(qū)動(dòng)方式刀軸采用插補(bǔ)方式，投影采用刀軸方式可生成質(zhì)量較高的刀軌，如圖7所示。

在對(duì)整體葉輪零件的粗加工和半精加工工序完成以后，接下來(lái)要進(jìn)行精加工工序。同樣選擇VARIABLE_CONTOUR可變軸輪廓銑模板，分別選擇葉輪葉片的葉背、葉腹和流道曲面為驅(qū)動(dòng)幾何，切削模式同樣選擇直線(xiàn)銑削，類(lèi)型為Zig-Zag，設(shè)置合理的參數(shù)后，葉輪精加工模擬顯示生成如圖8所示。

圖8 葉輪精加工模擬

3.結(jié)論

以整體葉輪曲面造型及數(shù)控加工工藝研究等為核心內(nèi)容，結(jié)合數(shù)控加工過(guò)程中的外延內(nèi)容如幾何建模等技術(shù)，對(duì)整體葉輪的五軸數(shù)控加工進(jìn)行了較為全面的研究，借助UG完成了直紋面形式的整體葉輪幾何造型，并通過(guò)對(duì)整體葉輪在五坐標(biāo)數(shù)控加工工藝規(guī)劃進(jìn)行分析，采用等參數(shù)線(xiàn)法分別對(duì)葉片的背、腹面和流道面生成無(wú)干涉刀具路徑，并確定刀軸傾角、切削行距，并最終完成了葉片的數(shù)控加工仿真。本文針對(duì)葉輪的三維造型所采用的技術(shù)處理方法進(jìn)行分析，對(duì)解決不同領(lǐng)域的類(lèi)似問(wèn)題也具有指導(dǎo)借鑒的意義。

參考文獻(xiàn)：

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關(guān)鍵詞：數(shù)控仿真技術(shù)應(yīng)用 中職數(shù)控教學(xué) 人機(jī)交互體驗(yàn) 軟件應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：G71 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2015）09-0248-01

中國(guó)加入WTO組織業(yè)已十年有余，隨著全球化經(jīng)濟(jì)的廣泛深入，在高度機(jī)械化的時(shí)代自然需要緊跟潮流，不斷培養(yǎng)數(shù)控技術(shù)復(fù)合型人才來(lái)滿(mǎn)足國(guó)家日益壯大的國(guó)家工業(yè)體系。一線(xiàn)操作數(shù)控機(jī)床的人員在現(xiàn)代生產(chǎn)制造業(yè)中的需求增量越來(lái)越大，全國(guó)各地的中等職業(yè)學(xué)校自然緊扣市場(chǎng)對(duì)復(fù)合型人才的需求，開(kāi)設(shè)相關(guān)課程供學(xué)員學(xué)習(xí)。

一、數(shù)控仿真技術(shù)應(yīng)用漫談

目前在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，中職院校學(xué)生普遍存在幾個(gè)難點(diǎn)，突出的就是學(xué)生數(shù)學(xué)與編程理論基礎(chǔ)差，在課堂上講師講授數(shù)控編程課，學(xué)生茫然聽(tīng)課，很難將課程理解透徹，這樣無(wú)效果的講學(xué)無(wú)法在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)幫助學(xué)生操作、使用數(shù)控機(jī)床，因而就會(huì)影響到整個(gè)教學(xué)的實(shí)施難易程度及培訓(xùn)效果，影響到與學(xué)校理論課程教學(xué)安排的協(xié)調(diào)性，最終使得教學(xué)實(shí)際效果不理想。

因此，在數(shù)控實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)應(yīng)該特別注意把握“循序漸進(jìn)”的中職教育規(guī)律，分成作用、實(shí)施、組織三個(gè)方面。在組織教學(xué)的各環(huán)節(jié)在學(xué)習(xí)內(nèi)容上由一般到先進(jìn)，由基礎(chǔ)到復(fù)雜，做到層次分明，功能明確。在作用上從專(zhuān)項(xiàng)到綜合，保證結(jié)構(gòu)有序，內(nèi)容相輔相成，理論與數(shù)據(jù)相互支撐；在實(shí)踐上運(yùn)用數(shù)控仿真技術(shù)，使學(xué)生從課堂到現(xiàn)場(chǎng)之間有一個(gè)知識(shí)儲(chǔ)備，技能儲(chǔ)備的平臺(tái)，預(yù)先做好上機(jī)床進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)操作的心理、技能知識(shí)準(zhǔn)備，從而達(dá)到良好的實(shí)踐教學(xué)效果。

二、數(shù)控仿真技術(shù)在教學(xué)應(yīng)用中的優(yōu)缺點(diǎn)

1.數(shù)控仿真技術(shù)的教學(xué)應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)

使用數(shù)控仿真技術(shù)能使學(xué)生實(shí)現(xiàn)每人一機(jī)來(lái)進(jìn)行模擬指令加工。親身參與能最佳狀態(tài)調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀(guān)能動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力。對(duì)于中職學(xué)校而言，中職學(xué)生素質(zhì)普遍不佳，學(xué)校專(zhuān)業(yè)課內(nèi)容教學(xué)過(guò)程枯燥乏味，內(nèi)容抽象艱深。面對(duì)這樣的學(xué)生，該如何解決提高教學(xué)效果，吸引學(xué)生注意力是數(shù)控專(zhuān)業(yè)教師面臨的首要問(wèn)題。而數(shù)控仿真技術(shù)以其友好、真實(shí)、便捷的用戶(hù)界面、強(qiáng)大的實(shí)操性、直觀(guān)明了的表現(xiàn)形式成為補(bǔ)充課堂教學(xué)的一大優(yōu)勢(shì)。學(xué)生可以通過(guò)數(shù)控仿真軟件看見(jiàn)自己所編制的模擬加工過(guò)程，在很大程度上促進(jìn)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主觀(guān)能動(dòng)性的發(fā)展。 同時(shí)老師也可以使用軟件終端直觀(guān)、立體化地了解到每一位上機(jī)學(xué)生的在線(xiàn)學(xué)習(xí)情況，以便可以有針對(duì)性地更正學(xué)生錯(cuò)誤，完成課程指導(dǎo)，便于實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互學(xué)習(xí)，減少學(xué)校因購(gòu)進(jìn)設(shè)備帶來(lái)的財(cái)政負(fù)擔(dān)，實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地負(fù)擔(dān)。

同時(shí)學(xué)生可在屏幕內(nèi)全程監(jiān)控材料加工，克服學(xué)生剛上手時(shí)帶來(lái)的陌生感，加快代入速度?，F(xiàn)代規(guī)模化企業(yè)所用的各個(gè)數(shù)控系統(tǒng)均有自己的特點(diǎn)，如西門(mén)子系統(tǒng)、法那科系統(tǒng)、國(guó)產(chǎn)如華中數(shù)控操作系統(tǒng)適用范圍廣泛。因此，使得學(xué)校準(zhǔn)備充足的器械十分困難，而且現(xiàn)代的規(guī)?；S(chǎng)需要的更多是復(fù)合型人才。學(xué)校要想使每個(gè)學(xué)生得到全面的訓(xùn)練，熟練掌握各種數(shù)控軟件和設(shè)備的使用方法、特點(diǎn)，選擇數(shù)控仿真模擬加工系統(tǒng)代替購(gòu)進(jìn)不同種類(lèi)的機(jī)床的巨大優(yōu)勢(shì)就得到了毫無(wú)遺漏的體現(xiàn)。

目前國(guó)內(nèi)比較常用的，穩(wěn)定可靠的數(shù)控仿真軟件有上海斯沃?jǐn)?shù)控仿真、宇龍數(shù)控仿真等仿真軟件，這些成熟的仿真軟件不但給學(xué)生提供模擬多種數(shù)控系統(tǒng)的選擇，而且還可以自主選擇所使用模擬的機(jī)床類(lèi)型，不但簡(jiǎn)潔，還方便易用。

選擇數(shù)控模擬技術(shù)有利于增加實(shí)訓(xùn)安全性，在全面訓(xùn)練學(xué)生技能水平時(shí)，充分利用數(shù)控仿真，能夠有效地規(guī)避因?yàn)閷W(xué)生編程錯(cuò)誤而造成的加工事故，避免了實(shí)訓(xùn)中意外事故發(fā)生率，降低機(jī)床損耗率。并且，利用數(shù)控仿真模擬機(jī)械故障，讓學(xué)生在平時(shí)練習(xí)中學(xué)習(xí)和掌握事故解決方法。

2.數(shù)控仿真技術(shù)的教學(xué)應(yīng)用缺點(diǎn)

如今，在仿真軟件上操作也有一些弊端。學(xué)生在上機(jī)操作中容易養(yǎng)成隨意設(shè)定參數(shù)的習(xí)慣，無(wú)法及時(shí)根據(jù)實(shí)際進(jìn)程加以調(diào)整，忽略對(duì)參數(shù)的把握就容易在實(shí)際加工中產(chǎn)生如低精度、打磨粗糙等問(wèn)題，甚至發(fā)生碰撞等意外事故，造成不必要的個(gè)人人身安全危險(xiǎn)與企業(yè)額外損失。實(shí)際中就有一例，因?yàn)槲凑{(diào)試好加工材料硬度與加工機(jī)床切削刀具、轉(zhuǎn)速等問(wèn)題，設(shè)定了錯(cuò)誤的切削速度和切削用量，導(dǎo)致該機(jī)床出現(xiàn)了崩刀的事故，給接下來(lái)練習(xí)的同學(xué)帶來(lái)了不必要的麻煩。

另外，學(xué)生在數(shù)控模擬軟件上的操作只是單純地在技術(shù)方面進(jìn)行人機(jī)交互，并不能起到提示學(xué)生培養(yǎng)安全防范意識(shí)的作用。數(shù)控仿真模擬系統(tǒng)畢竟只是無(wú)限逼近，但并不能徹底取代實(shí)操。在實(shí)操中出現(xiàn)如機(jī)械臨時(shí)故障也是在所難免的，有些潛藏已久的問(wèn)題不一定能在模擬練習(xí)中出現(xiàn)。

三、總結(jié)

總而言之，在推進(jìn)數(shù)控專(zhuān)業(yè)一體和規(guī)范化的同時(shí)，培養(yǎng)符合企業(yè)需要的數(shù)控機(jī)床人才勢(shì)在必行。合理的實(shí)操與上機(jī)模擬，是各中職學(xué)校強(qiáng)有力的推手。遵循以人為本的宗旨，盡可能調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀(guān)能動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)、應(yīng)用熱情，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)中感到快樂(lè)，在快樂(lè)中繼續(xù)探索未知的領(lǐng)域。

在學(xué)校的實(shí)際操作中，可以合理安排數(shù)控仿真模擬與實(shí)操時(shí)間，齊頭并進(jìn)，雙管直下。在學(xué)生初始接觸專(zhuān)業(yè)時(shí)期，不妨多安排學(xué)生在模擬系統(tǒng)上所練習(xí)的時(shí)間。學(xué)生有了在模擬系統(tǒng)上充分的練習(xí)，有了夯實(shí)的理論基礎(chǔ)，就可以安排到機(jī)床車(chē)間實(shí)習(xí)，以此來(lái)檢驗(yàn)前一段時(shí)間上機(jī)操作所學(xué)，反省自我不足，查漏補(bǔ)缺，提高自身的操作技術(shù)。

在平時(shí)，學(xué)校可以支持、鼓勵(lì)學(xué)生自己設(shè)計(jì)產(chǎn)品，學(xué)生可自行編程在模擬系統(tǒng)中進(jìn)行建模、修正，等到構(gòu)思成熟后再使用機(jī)床進(jìn)行加工制造成品。通過(guò)這一系列的比賽，促進(jìn)學(xué)生構(gòu)思熱情，鍛煉學(xué)生編程能力與建模修正能力，提高操作能力，自主應(yīng)對(duì)產(chǎn)品加工期間所產(chǎn)生的一系列問(wèn)題。整體流程下來(lái)，既能讓學(xué)生樂(lè)在其中，又能在潛移默化中加深所學(xué)知識(shí)印象。真正能把所學(xué)知識(shí)落到實(shí)處?？紤]到中職學(xué)生的年齡與思想成熟度，自我管束能力不足，學(xué)校也要在上機(jī)操作中加以監(jiān)督，使得學(xué)生不至于養(yǎng)成過(guò)度依賴(lài)計(jì)算機(jī)的習(xí)慣。

數(shù)控仿真技術(shù)有利有弊，在中職教育領(lǐng)域中應(yīng)充分考慮到其便捷性與學(xué)生實(shí)際心智發(fā)展程度來(lái)制定合理、有效的培養(yǎng)目標(biāo)，為祖國(guó)和企業(yè)培養(yǎng)上手快、善于處理復(fù)雜問(wèn)題的復(fù)合型高科技人才。

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篇7

【關(guān)鍵詞】計(jì)算機(jī)仿真技術(shù) 應(yīng)用型本科 數(shù)控仿真系統(tǒng) 數(shù)控技術(shù)

【中圖分類(lèi)號(hào)】 G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 A

【文章編號(hào)】0450-9889（2015）06C-0077-02

應(yīng)用型人才主要是在一定的理論規(guī)范指導(dǎo)下，從事非學(xué)術(shù)研究性工作，其任務(wù)是將抽象的理論符號(hào)轉(zhuǎn)換成具體操作構(gòu)思或產(chǎn)品構(gòu)型，將知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐。也就是說(shuō)，應(yīng)用型本科的教育是保證培養(yǎng)的人才具有一定的理論知識(shí)，主要是能夠?qū)⑺鶎W(xué)習(xí)的理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐。應(yīng)用型人才的核心是“用”，本質(zhì)是學(xué)以致用，“用”的基礎(chǔ)是掌握知識(shí)與能力，“用”的對(duì)象是社會(huì)實(shí)踐，“用”的目的是滿(mǎn)足社會(huì)需求，推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步。

數(shù)控技術(shù)類(lèi)課程是應(yīng)用型本科機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化、機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)、數(shù)控技術(shù)專(zhuān)業(yè)的主干課程，在數(shù)控技術(shù)類(lèi)課程的教學(xué)過(guò)程中一般采用理論和實(shí)際結(jié)合的方式進(jìn)行。理論部分主要講解數(shù)控加工工藝、數(shù)控加工刀具、數(shù)控編程基礎(chǔ)等；實(shí)際操作部分主要是結(jié)合理論知識(shí)進(jìn)行實(shí)際機(jī)床的操作和典型零件的加工。傳統(tǒng)的理論部分教學(xué)主要通過(guò)教師PPT演示，在演示過(guò)程中插入文字、動(dòng)畫(huà)、圖片對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行講解，傳統(tǒng)的實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)主要通過(guò)老師帶領(lǐng)學(xué)生到實(shí)訓(xùn)車(chē)間，通過(guò)具體演示零件的加工來(lái)完成。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控仿真技術(shù)逐漸融入到數(shù)控技術(shù)的教學(xué)和應(yīng)用中，成為數(shù)控技術(shù)教學(xué)的重要輔助手段。根據(jù)桂林航天工業(yè)學(xué)院在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中傳統(tǒng)教學(xué)方式方法和數(shù)控仿真技術(shù)輔助教學(xué)的實(shí)際情況做如下分析總結(jié)。

一、師資投入

桂林航天工業(yè)學(xué)院現(xiàn)有機(jī)械類(lèi)學(xué)生中學(xué)習(xí)數(shù)控類(lèi)課程的約2000人，相關(guān)教師18人，按照教學(xué)計(jì)劃的安排，每周約有700名學(xué)生參加288學(xué)時(shí)的數(shù)控理論和實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)，平均到每位相關(guān)教師約每周16學(xué)時(shí)的教學(xué)，參加每位教師課程的學(xué)習(xí)人數(shù)約40人。在教師每周8學(xué)時(shí)理論部分教學(xué)中，采用40名學(xué)生的課堂教學(xué)，按照傳統(tǒng)的PPT課件插入文字、動(dòng)畫(huà)、圖片進(jìn)行演示性教學(xué)幾乎沒(méi)有實(shí)際的困難，但教學(xué)效果往往欠佳；但每周約8學(xué)時(shí)實(shí)踐教學(xué)，按照傳統(tǒng)模式進(jìn)行就比較困難，每2～4位同學(xué)一臺(tái)機(jī)床，1位教師進(jìn)行指導(dǎo)幾乎無(wú)法實(shí)現(xiàn)；一次課兩個(gè)學(xué)時(shí)90分鐘，實(shí)際操作前利用1～2臺(tái)數(shù)控機(jī)床講解約20分鐘，約40個(gè)學(xué)生圍在周?chē)^(guān)看，很多學(xué)生會(huì)無(wú)法看清楚，而且剩下的時(shí)間每臺(tái)機(jī)床分配不到2分鐘時(shí)間，難度和效果可想而知。同時(shí)，由于機(jī)床的生產(chǎn)廠(chǎng)家和型號(hào)非常多，如果只是針對(duì)某種機(jī)床或者某些型號(hào)進(jìn)行講解，很難讓學(xué)生適應(yīng)實(shí)際企業(yè)生產(chǎn)中眾多的機(jī)床廠(chǎng)家和機(jī)床型號(hào)。即使是桂林航天工業(yè)學(xué)院這樣的全國(guó)性質(zhì)的數(shù)控實(shí)訓(xùn)中心，雖然各種機(jī)床有60臺(tái)，總價(jià)值達(dá)到3000多萬(wàn)元，仍然只能選擇非常有限的幾個(gè)廠(chǎng)家和型號(hào)的機(jī)床?？傮w上來(lái)講，受到場(chǎng)地、經(jīng)濟(jì)的制約，不可能讓學(xué)生全面地操作實(shí)際生產(chǎn)中眾多廠(chǎng)家、型號(hào)、操作系統(tǒng)的機(jī)床。

如果采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)進(jìn)行教學(xué)，在理論部分和實(shí)踐部分可以完全相結(jié)合，并且由于采用虛擬仿真方式，可以調(diào)用任何廠(chǎng)家、型號(hào)和操作系統(tǒng)的機(jī)床，讓學(xué)生在結(jié)合理論知識(shí)編程的過(guò)程中，輸入不同的數(shù)控機(jī)床，體驗(yàn)和理解由于數(shù)控機(jī)床的不同引起的編程格式、編程代碼的差異，以適應(yīng)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的型號(hào)、廠(chǎng)家和數(shù)控系統(tǒng)的差異，充分達(dá)到應(yīng)用型本科主要實(shí)際操作應(yīng)用的能力。例如在桂林航天工業(yè)學(xué)院教學(xué)中使用的南京斯沃?jǐn)?shù)控仿真系統(tǒng)，開(kāi)機(jī)時(shí)的數(shù)控系統(tǒng)選擇界面包括了FAUNC、SINUMERIK、EZmotion、華中數(shù)控、北京凱恩帝、大連大森、南京華興等70種；同時(shí)在選擇FANUC 0i-M操作系統(tǒng)后，可以選擇的機(jī)床操作面板包括漢川機(jī)床、南通機(jī)床、南京二機(jī)、濟(jì)南機(jī)床、友嘉機(jī)床、托普機(jī)床、Duoleng、北京機(jī)床、大連機(jī)床、南京邁順、縱橫國(guó)際、南京東恒杰必克、臺(tái)中精機(jī)、沈陽(yáng)機(jī)床、韓國(guó)Doosan、巴西Romi、韓國(guó)WIA等28家中外機(jī)床廠(chǎng)家的操作面板。以不同的操作系統(tǒng)選擇不同機(jī)床企業(yè)的操作面板，可供選用的機(jī)床幾乎覆蓋整個(gè)加工行業(yè)所使用的各種數(shù)控機(jī)床。

二、教學(xué)安全

對(duì)于教學(xué)安全主要是針對(duì)實(shí)踐操作部分，機(jī)床作為機(jī)械結(jié)構(gòu)，一旦出現(xiàn)事故，輕則機(jī)器損壞，重則出現(xiàn)傷亡事件，這樣的事件已經(jīng)給了我們血的教訓(xùn)。例如，某高校機(jī)械專(zhuān)業(yè)學(xué)生在企業(yè)實(shí)習(xí)期間由于操作失誤，直接導(dǎo)致手臂被機(jī)械結(jié)構(gòu)嚴(yán)重?fù)p傷，最終不得不截肢。如何避免機(jī)械事故發(fā)生是學(xué)生在實(shí)踐操作部分最需要注意的問(wèn)題，因此很多學(xué)校非常強(qiáng)調(diào)安全問(wèn)題。

傳統(tǒng)教學(xué)中，由于學(xué)生在上機(jī)床實(shí)際操作之前并沒(méi)有對(duì)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)情況有很清楚的了解，很容易導(dǎo)致事故的發(fā)生，因此很多院校在進(jìn)行數(shù)控實(shí)訓(xùn)操作的時(shí)候，多是恐懼危險(xiǎn)的發(fā)生而走走形式，真正實(shí)際進(jìn)行操作，并能夠加工出零件的比較少，除非是學(xué)校為了讓學(xué)生參加比賽而培訓(xùn)數(shù)量比較少的學(xué)生，難以達(dá)到教學(xué)計(jì)劃中關(guān)于實(shí)踐教學(xué)部分的實(shí)際要求。而采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的數(shù)控教學(xué)，可以在實(shí)際操作之前充分了解數(shù)控機(jī)床面板的操作和數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)運(yùn)行規(guī)律，某種意義上說(shuō)就是真正的數(shù)控機(jī)床操作的演習(xí)，為實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)部分做好充分的準(zhǔn)備工作，即使在仿真中出現(xiàn)操作錯(cuò)誤或者操作失誤，既不會(huì)導(dǎo)致機(jī)床的損壞，更不會(huì)導(dǎo)致人員的傷亡。

三、教學(xué)效果和效率

數(shù)控程序編寫(xiě)是數(shù)控類(lèi)課程的主要教學(xué)內(nèi)容之一，如何正確地編寫(xiě)數(shù)控程序也是數(shù)控類(lèi)課程的重要任務(wù)。在傳統(tǒng)課堂上，教師主要利用PPT課間插入動(dòng)畫(huà)、圖片、文字等內(nèi)容進(jìn)行講解，雖然利用了一些多媒體資源，但是并沒(méi)有充分發(fā)揮多媒體最大的功用。在講解過(guò)程中往往比較枯燥乏味，難以更加形象具體地表述數(shù)控代碼控制刀具、機(jī)床主軸的運(yùn)動(dòng)情況。特別是對(duì)于一些比較復(fù)雜的循環(huán)指令只是通過(guò)這樣的講解方式往往很難準(zhǔn)確地表達(dá)。雖然目前有些教師可以采用一些三維軟件、動(dòng)畫(huà)軟件制作一些比較詳細(xì)的動(dòng)畫(huà)，但是這種動(dòng)畫(huà)往往就是固定設(shè)置好的動(dòng)作，缺乏參數(shù)的變化，不能通過(guò)修改參數(shù)來(lái)觀(guān)察刀具運(yùn)動(dòng)的變化。

目前大多數(shù)計(jì)算機(jī)數(shù)控仿真數(shù)控系統(tǒng)都是模擬實(shí)際的數(shù)控機(jī)床操作，幾乎完全和實(shí)際的數(shù)控機(jī)床操作相同。教師在授課過(guò)程中可以編寫(xiě)實(shí)際的數(shù)控程序，再輸入到數(shù)控仿真系統(tǒng)中進(jìn)行驗(yàn)證，在驗(yàn)證的過(guò)程中，可以隨時(shí)改變數(shù)控程序中的參數(shù)，來(lái)講解數(shù)控指令中參數(shù)控制刀具的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，也可以改變數(shù)控程序中的程序指令，來(lái)講解不同指令刀具的運(yùn)行軌跡；這樣就可以更加清楚形象地講解數(shù)控編程中的各種程序指令和指令中各個(gè)參數(shù)的含義。在斯沃?jǐn)?shù)控仿真系統(tǒng)模擬加工零件過(guò)程中，在操作界面的左側(cè)顯示編寫(xiě)的數(shù)控程序，仿真操作過(guò)程中根據(jù)刀具的運(yùn)行軌跡，自動(dòng)跳轉(zhuǎn)相應(yīng)的程序段，幫助學(xué)生理解程序中控制對(duì)象的運(yùn)行情況，并且利用不同的顏色來(lái)展示不同刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡，在直觀(guān)地展示運(yùn)動(dòng)軌跡的同時(shí)也可以隨時(shí)更改數(shù)控程序或程序中的參數(shù)來(lái)獲取不同的軌跡。

四、數(shù)控工藝部分體現(xiàn)

在實(shí)際的加工過(guò)程中，數(shù)控工藝主要體現(xiàn)在刀具、裝夾、進(jìn)給量、主軸轉(zhuǎn)速、背吃刀量、加工工序等。由于這部分內(nèi)容比較抽象，需要根據(jù)實(shí)際加工的材料、技術(shù)要求、零件現(xiàn)狀等具體情況進(jìn)行講解。傳統(tǒng)授課方式只是通過(guò)語(yǔ)言的描述、圖片的展示來(lái)完成內(nèi)容的講解，學(xué)生很難理解。

在采用數(shù)控仿真系統(tǒng)進(jìn)行教學(xué)過(guò)程中，可以根據(jù)加工零件結(jié)構(gòu)的不同，按照工序要求講解各種刀具的結(jié)構(gòu)、刀具的尺寸參數(shù)；并且?guī)缀醪皇苋魏蜗拗?，在斯沃?jǐn)?shù)控仿真系統(tǒng)的數(shù)控車(chē)刀包括了14種車(chē)刀刀桿、各種形狀的刀刃，并可以根據(jù)加工需求輸入刀桿、刀刃的參數(shù)和材料，也可以根據(jù)實(shí)際機(jī)床的結(jié)構(gòu)選擇四方刀架、八方刀架、十六方刀架，或者選擇前置刀架和后置刀架，滿(mǎn)足數(shù)控車(chē)床在加工各種零件的需求；在數(shù)控加工中心包括15種各種類(lèi)型的刀具，同樣可以根據(jù)需求輸入刀桿、刀刃的參數(shù)和材料，選擇各種形式的刀庫(kù)，滿(mǎn)足數(shù)控銑削和加工中心加工各類(lèi)零件的需求。

同時(shí)也可以根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特征選擇適合的裝夾方式，也可以設(shè)計(jì)自己的專(zhuān)用夾具以滿(mǎn)足不同工藝裝夾的需求，使學(xué)生可以根據(jù)裝夾的情況，正確理解程序編寫(xiě)過(guò)程中避開(kāi)裝夾，防止車(chē)削或者銑削到夾具的零件，滿(mǎn)足工藝講解過(guò)程中關(guān)于工件裝夾的要求。斯沃?jǐn)?shù)控仿真系統(tǒng)為數(shù)控銑床和加工中心工件提供了三種可選擇的裝夾方式，包括直接裝夾、工藝板裝夾和平口鉗裝夾，以滿(mǎn)足不同零件加工關(guān)于裝夾的要求，數(shù)控車(chē)床根據(jù)板料或管料的需求提供外圓裝夾方式和內(nèi)孔裝夾方式，以滿(mǎn)足車(chē)削零件加工的需求。

綜上所述，利用數(shù)控仿真系統(tǒng)于應(yīng)用型本科的數(shù)控技術(shù)類(lèi)課程的教學(xué)中可以適應(yīng)不同專(zhuān)業(yè)方向關(guān)于數(shù)控知識(shí)技能的學(xué)習(xí)，在減少師資投入的情況下學(xué)生可以盡可能多地了解和模擬操作時(shí)間生產(chǎn)中眾多廠(chǎng)家、型號(hào)和操作系統(tǒng)的機(jī)床，以適應(yīng)未來(lái)走向工作崗位進(jìn)行數(shù)控編程或者操作機(jī)床的需求；同時(shí)從教師實(shí)際教學(xué)的角度，在理論教學(xué)方面，可以結(jié)合數(shù)控仿真軟件，實(shí)時(shí)地通過(guò)仿真操作來(lái)幫助學(xué)生理解數(shù)控編程和數(shù)控工藝的基本知識(shí)，同時(shí)也可以模擬不同機(jī)床的實(shí)際操作，大大減少事故率，保證教學(xué)過(guò)程以及學(xué)生參加工作后實(shí)際操作機(jī)床的危險(xiǎn)。經(jīng)過(guò)桂林航天工業(yè)學(xué)院多名教師近年來(lái)采用傳統(tǒng)教學(xué)方式和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)相結(jié)合的方式進(jìn)行教學(xué)證明，學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)控技能的時(shí)候，一方面學(xué)習(xí)興趣大大提高，學(xué)習(xí)數(shù)控技術(shù)的激情比簡(jiǎn)單枯燥的傳統(tǒng)課堂教學(xué)具有明顯的差異，另一個(gè)方面學(xué)生學(xué)習(xí)的效果也明顯提升，實(shí)際掌握數(shù)控知識(shí)和數(shù)控操作的能力明顯提高。

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篇8

關(guān)鍵詞：虛擬仿真技術(shù)；機(jī)械工程；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；應(yīng)用

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.08.089

操作實(shí)踐課屬于眾多高校理工科類(lèi)專(zhuān)業(yè)中非常重要的學(xué)科組成內(nèi)容，而且順應(yīng)社會(huì)發(fā)展對(duì)人才的需求，我國(guó)當(dāng)前大部分高等院?；旧隙冀⒘藢?zhuān)業(yè)的工科類(lèi)操作實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中能具備實(shí)踐動(dòng)手操作的便利條件。傳統(tǒng)的機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，很多實(shí)驗(yàn)涉及到使用儀器設(shè)備的情況比較多，這就使得實(shí)驗(yàn)難度更大。再加之不少儀器設(shè)備價(jià)格不菲，體積結(jié)構(gòu)也不方便學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。所以過(guò)去通常都是通過(guò)教材理論知識(shí)進(jìn)行按部就班地操作，這就無(wú)法充分調(diào)動(dòng)學(xué)生進(jìn)行自主操作的積極性。再加上還有很多高校因?yàn)橘Y金投入有限，很多實(shí)驗(yàn)室中舊的器材設(shè)備出現(xiàn)機(jī)能老化，無(wú)法滿(mǎn)足當(dāng)前機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展的需求。因此，充分將這種虛擬仿真技術(shù)積極應(yīng)用于機(jī)械工程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，可很大程度上來(lái)對(duì)目前教學(xué)過(guò)程存在的問(wèn)題和不足予以改善和優(yōu)化，并提升這門(mén)課的教學(xué)效率。

1 機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀與問(wèn)題

機(jī)械工程實(shí)踐教學(xué)的工程主要側(cè)重于實(shí)踐性操作能力的培養(yǎng)，讓學(xué)生在操作中提升動(dòng)手實(shí)踐能力。近年來(lái)，隨著高校擴(kuò)展，大學(xué)生數(shù)量在不斷增多，而實(shí)驗(yàn)室和相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)備開(kāi)始供不應(yīng)求的問(wèn)題成為影響和制約機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要因素，這些導(dǎo)致學(xué)生在機(jī)械工程的學(xué)習(xí)中并沒(méi)有太多能切身實(shí)踐操作的機(jī)會(huì)，這也就使得學(xué)生無(wú)法將所學(xué)習(xí)和理解的理論知識(shí)真正運(yùn)用到實(shí)踐中，影響學(xué)生實(shí)際的動(dòng)手操作能力，同時(shí)使得學(xué)生所學(xué)習(xí)的理論知識(shí)無(wú)法在實(shí)驗(yàn)中得到驗(yàn)證，在很大程度上會(huì)降低學(xué)生學(xué)習(xí)這門(mén)專(zhuān)業(yè)的積極主動(dòng)性。另外，因?yàn)闄C(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)離不開(kāi)對(duì)機(jī)械的使用，而很多學(xué)?？紤]到機(jī)械有潛在的危險(xiǎn)性，為了確保學(xué)生的人身安全，進(jìn)而通過(guò)有關(guān)機(jī)械工程的講座、參觀(guān)來(lái)替代實(shí)踐教學(xué)。但這些形式的替代無(wú)法起到與實(shí)驗(yàn)操作教學(xué)相同的效果，也無(wú)法有效提升學(xué)生的動(dòng)手操作能力，也就因而使得學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和掌握只是停留在理論層面，不利于這門(mén)專(zhuān)業(yè)的全面透徹化的學(xué)習(xí)。因此，當(dāng)前提高我國(guó)高校機(jī)械工程實(shí)踐教學(xué)的教學(xué)設(shè)備和教學(xué)質(zhì)量十分迫切和需要。

2 有關(guān)虛擬仿真技術(shù)在機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

2.1 關(guān)于數(shù)控加工技術(shù)的仿真實(shí)驗(yàn)

數(shù)控加工技術(shù)，是我國(guó)當(dāng)前國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中現(xiàn)代化制造業(yè)的核心技術(shù)，現(xiàn)代化數(shù)控加工技術(shù)的廣泛應(yīng)用，有效為我國(guó)現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，這種數(shù)控加工技術(shù)，充分集結(jié)了微電子技術(shù)、機(jī)械加工技術(shù)這兩種技術(shù)，而且也預(yù)示著我國(guó)機(jī)械工程的發(fā)展前景。在當(dāng)前的各大高校專(zhuān)業(yè)中，機(jī)械制造級(jí)自動(dòng)化成為非常熱門(mén)的專(zhuān)業(yè)之一。在具體教學(xué)過(guò)程中，學(xué)習(xí)本專(zhuān)業(yè)的教學(xué)與培訓(xùn)操作中最為主要的內(nèi)容即是數(shù)控機(jī)床。但由于數(shù)控機(jī)床的價(jià)格十分昂貴，而且設(shè)備單一的同時(shí)還有一定的復(fù)雜性，因此無(wú)法滿(mǎn)足每一個(gè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作的需求，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中只可允許少部分學(xué)生來(lái)進(jìn)行實(shí)踐操作，還有一部分只能在旁觀(guān)看和輔助，這就使得教學(xué)方法產(chǎn)生了一定的局限性。但如果在機(jī)械工程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，通過(guò)引入虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用，那么通過(guò)對(duì)數(shù)控機(jī)床操作的詳細(xì)步驟與過(guò)程進(jìn)行模擬，則就能為工程實(shí)驗(yàn)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生提供學(xué)習(xí)環(huán)境和有利的條件，去實(shí)際感受和體驗(yàn)機(jī)床的加工環(huán)境及加工流程，并因此而形成系統(tǒng)化的知識(shí)構(gòu)架，提高學(xué)習(xí)效率。

2.2 有關(guān)帶傳動(dòng)性能的測(cè)試實(shí)驗(yàn)

在機(jī)械傳動(dòng)的過(guò)程中應(yīng)用比較廣泛的是帶傳動(dòng)，通過(guò)帶傳動(dòng)的應(yīng)用，來(lái)完成機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)工作。帶傳動(dòng)性能的測(cè)試實(shí)驗(yàn)則指的是通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)帶傳動(dòng)的過(guò)程予以觀(guān)察和分析，尤其是注意觀(guān)察其是否有打滑現(xiàn)象和彈性滑動(dòng)的狀況，再對(duì)其承載能力的大小進(jìn)行分析，并結(jié)合所觀(guān)察和分析所得的相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)描繪帶傳動(dòng)彈性滑動(dòng)圖和傳動(dòng)效率圖形。但是，若應(yīng)用到虛擬仿真技術(shù)來(lái)做帶傳動(dòng)性能的測(cè)試實(shí)驗(yàn)，那么就省去了電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、傳感器以及光電測(cè)速裝置等的應(yīng)用。這是由于虛擬仿真技術(shù)的實(shí)驗(yàn)硬件設(shè)施是由計(jì)算機(jī)輔助完成的，而且是利用Lab VIEW 軟件設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)性能測(cè)試系統(tǒng)。

2.3 有關(guān)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的應(yīng)用

虛擬仿真技術(shù)是對(duì)各種大型復(fù)雜機(jī)械裝備的原理演示、故障診斷、功能仿真，同時(shí)也是對(duì)復(fù)雜且精密零件的工藝驗(yàn)證、復(fù)雜綜合控制的模擬分析，并有效為大型復(fù)雜機(jī)械裝備操作培訓(xùn)提供了更加新型現(xiàn)代化的方法，解決和完善了大型復(fù)雜機(jī)械裝備物理實(shí)驗(yàn)存在的漏洞和不足。虛擬仿真技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，可充分為高校學(xué)生開(kāi)設(shè)面向全斷面掘進(jìn)機(jī)、冶金成套設(shè)備等大型復(fù)雜機(jī)械裝備的虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)、虛擬裝配與功能仿真等虛擬實(shí)驗(yàn)與虛擬實(shí)踐訓(xùn)練課程。

2.4 有關(guān)減速器裝備實(shí)驗(yàn)

在機(jī)械工程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，常常涉及到對(duì)減速器的應(yīng)用，因此，在機(jī)械工程設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)課中，最根本的課程最必不可少的實(shí)驗(yàn)即是減速器實(shí)驗(yàn)。在過(guò)去機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)的減速器實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，老師基本上是通過(guò)把一個(gè)真的減速器帶到課堂，并通過(guò)對(duì)其進(jìn)行逐一拆卸安裝，以此來(lái)讓學(xué)生了解和掌握其內(nèi)部結(jié)構(gòu)、功能以及工作原理，但這樣會(huì)帶來(lái)巨大的資金消耗，而且實(shí)驗(yàn)缺乏穩(wěn)定性。但此時(shí)如果在減速器裝備的實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)，即可實(shí)現(xiàn)把對(duì)實(shí)物的拆裝過(guò)程換做操作軟件，來(lái)對(duì)其進(jìn)行仿真和修形，從而達(dá)到其實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，并不斷提升學(xué)生對(duì)這門(mén)課程的學(xué)習(xí)水平和質(zhì)量。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)把虛擬仿真這種技術(shù)有效應(yīng)用到機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，可對(duì)過(guò)去傳統(tǒng)儀器設(shè)備的缺陷和不足予以改善和優(yōu)化，滿(mǎn)足了實(shí)驗(yàn)教W改革的發(fā)展需求，提升了機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平和質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

篇9

關(guān)鍵詞：數(shù)控加工；仿真軟件；教學(xué)應(yīng)用

近年來(lái)數(shù)控加工在機(jī)械制造中的作用越來(lái)越突出，應(yīng)用范圍也在不斷的普及和推廣，很多高校為了滿(mǎn)足市場(chǎng)的需求，都相繼設(shè)立了與數(shù)控有關(guān)的課程。數(shù)控課程是一門(mén)實(shí)踐性較強(qiáng)的學(xué)科，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，需要將理論與實(shí)踐進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，將知識(shí)有效的在實(shí)踐中運(yùn)用，提升學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用水平。

1問(wèn)題的提出

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用也更加的廣泛。社會(huì)對(duì)數(shù)控人才的需求不斷加大，對(duì)人才質(zhì)量的要求也在不斷提升，數(shù)控人才成為緊缺的人才。加快對(duì)人才的培養(yǎng)，促進(jìn)人才的全面發(fā)展成為了教育的關(guān)鍵。要想提升教學(xué)的效率就要對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)模式進(jìn)行改進(jìn)，創(chuàng)新教育的手法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性，要讓每個(gè)學(xué)生都參與到實(shí)踐中來(lái)。數(shù)控加工實(shí)踐教學(xué)需要先進(jìn)的設(shè)備和專(zhuān)業(yè)技師的培訓(xùn)，在實(shí)際的教學(xué)中，由于資金的限制，缺乏有效的技術(shù)支持，在指導(dǎo)教師方面也很難配備齊全。因此，在今后的教學(xué)中要針對(duì)此種狀況進(jìn)行有效地改善，運(yùn)用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)教學(xué)可以有效的解決這一弊端。

2數(shù)控加工仿真軟件的優(yōu)點(diǎn)

（1）節(jié)約教學(xué)成本。數(shù)控加工實(shí)踐教學(xué)需要用到的機(jī)械成本較高，在學(xué)校教學(xué)的過(guò)程匯總，如果配備機(jī)床的話(huà)就會(huì)耗費(fèi)較高的成本，而實(shí)際上學(xué)校的經(jīng)費(fèi)有限，能購(gòu)買(mǎi)的機(jī)床數(shù)量也有限，在教學(xué)的過(guò)程中不能保證每位學(xué)生都有機(jī)會(huì)進(jìn)行實(shí)踐操作。而采用仿真數(shù)控加工軟件可以彌補(bǔ)機(jī)器數(shù)量不足的缺陷，讓每位學(xué)生都有參與的機(jī)會(huì)，還能有效的節(jié)約成本，提高教學(xué)質(zhì)量。（2）保證操作的安全性。在實(shí)踐操作的過(guò)程中，如果運(yùn)用真實(shí)的機(jī)械進(jìn)行操作的化，就會(huì)存在一定的危險(xiǎn)性，如果學(xué)生在實(shí)踐過(guò)程中出現(xiàn)失誤，就會(huì)有安全隱患。尤其是對(duì)于初學(xué)者而言，在操作的過(guò)程中，本身就不熟練，加之有點(diǎn)緊張，就會(huì)容易出現(xiàn)安全問(wèn)題。運(yùn)用仿真軟件進(jìn)行教學(xué)，能夠彌補(bǔ)安全上的缺陷，操作過(guò)程可以通過(guò)仿真中模擬出來(lái)，操作者可以直觀(guān)地判斷操作是否準(zhǔn)確。經(jīng)過(guò)仿真軟件的操作練習(xí)和對(duì)加工程序進(jìn)行驗(yàn)證后，再到數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行操作就會(huì)熟練很多。（3）培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。數(shù)控仿真軟件是利用先進(jìn)的技術(shù)進(jìn)行教學(xué)，數(shù)控仿真技術(shù)屬于信息技術(shù)的一種，操作過(guò)程更加具有準(zhǔn)確性。此種教學(xué)手段對(duì)學(xué)生來(lái)講是一種全新的體驗(yàn)，能夠有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生在操作的過(guò)程中可以直觀(guān)的看到整個(gè)操作過(guò)程，對(duì)操作中存在的問(wèn)題能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)解決，提升學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生的實(shí)踐能力和水平會(huì)有效的提升。

3數(shù)控加工仿真軟件的缺點(diǎn)

數(shù)控仿真軟件雖說(shuō)是比較逼真的軟件，但是與實(shí)際的機(jī)械還是存在一定的差距。數(shù)控仿真軟件是可以直觀(guān)進(jìn)行觀(guān)察和操作的，學(xué)生在操作的過(guò)程中即使出現(xiàn)問(wèn)題，也能夠及時(shí)進(jìn)行更正。但是在實(shí)際的機(jī)床加工操作的過(guò)程中，很多問(wèn)題是不可遇見(jiàn)的，在操作中如果真的出現(xiàn)問(wèn)題，學(xué)生不能準(zhǔn)確把控，就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。而且仿真軟件的工作安裝與測(cè)量都與實(shí)際相差甚遠(yuǎn)，僅僅進(jìn)行仿真操作無(wú)法掌握實(shí)際的技能。長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行仿真操作，學(xué)生就會(huì)降低安全意識(shí)，在操作中就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。因此，學(xué)生不能完全依賴(lài)仿真軟件，只能進(jìn)行基礎(chǔ)性的操作，不能完全依賴(lài)該軟件。

4數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的選用

數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的選用要與實(shí)訓(xùn)的教學(xué)機(jī)床相匹配，仿真系統(tǒng)中所用數(shù)控系統(tǒng)要與教材教學(xué)選用的數(shù)控系統(tǒng)相符。這樣，在教學(xué)的過(guò)程中，學(xué)生才能夠得到真實(shí)的教學(xué)體驗(yàn)。仿真系統(tǒng)的使用目的是為了鍛煉學(xué)生的操作熟練程度，為今后的實(shí)際操作打下基礎(chǔ)。

5數(shù)控加工仿真軟件的應(yīng)用方法

（1）采用靈活的教學(xué)手段，讓學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)。數(shù)控教學(xué)是實(shí)踐性較強(qiáng)的學(xué)科，為了提升教學(xué)的質(zhì)量，需要對(duì)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段進(jìn)行全面的提升，對(duì)涉及的相關(guān)理論知識(shí)可以以傳統(tǒng)的課堂教學(xué)為主，涉及到其他實(shí)踐性較強(qiáng)的部分就可以利用理論教學(xué)與仿真教學(xué)進(jìn)行結(jié)合。在課堂教學(xué)的過(guò)程中可以利用多媒體進(jìn)行輔助教學(xué)，多媒體教學(xué)可以提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也能將復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化，在課堂教學(xué)的過(guò)程中，教師要提升學(xué)生的主體地位，讓學(xué)生參與到教學(xué)中來(lái)，突出學(xué)生的主體地位。而教師主要發(fā)揮引導(dǎo)的作用，對(duì)學(xué)生無(wú)法解決的問(wèn)題進(jìn)行把控，對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行更深入的講解，幫助學(xué)生掌握相關(guān)的學(xué)習(xí)技巧。（2）恰當(dāng)運(yùn)用數(shù)控仿真系統(tǒng)，發(fā)揮在教學(xué)中的作用。首先是在數(shù)控編程教學(xué)過(guò)程中的應(yīng)用。運(yùn)用仿真軟件，可以實(shí)現(xiàn)教學(xué)練的一體教學(xué)，教師在講解一個(gè)編程指令之后，可以及時(shí)把習(xí)題發(fā)給學(xué)生進(jìn)行練習(xí)，學(xué)生進(jìn)行練習(xí)之后，教師把標(biāo)準(zhǔn)的答案發(fā)給學(xué)生讓學(xué)生進(jìn)行對(duì)照，學(xué)生根據(jù)對(duì)照自己進(jìn)行修改，發(fā)現(xiàn)自己的不足，找到學(xué)習(xí)中的問(wèn)題。教師在講解編程實(shí)例時(shí)，可以利用示教工程進(jìn)行講解，在虛擬機(jī)床上進(jìn)行仿真加工的模擬教學(xué)，在此過(guò)程中讓學(xué)生充分的參與，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，在編程過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)各種錯(cuò)誤的程序編程，在仿真系統(tǒng)中就會(huì)出現(xiàn)顯示，學(xué)生通過(guò)錯(cuò)誤的提示就能找到解決的辦法，提升教學(xué)效果。其次要重視在數(shù)控教學(xué)中的應(yīng)用。對(duì)數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用，對(duì)數(shù)控機(jī)床的操作，需要教師一邊講解一邊進(jìn)行操作，由于學(xué)生之前沒(méi)有接觸過(guò)機(jī)床，所以如果教師沒(méi)有講解清楚，學(xué)生在理解上就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，會(huì)影響學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。（3）科學(xué)安排教學(xué)的內(nèi)容。教師在利用仿真機(jī)床進(jìn)行教學(xué)的過(guò)程中，要掌握教學(xué)的手法，要采取科學(xué)的手段進(jìn)行教學(xué)，對(duì)學(xué)生要循序漸進(jìn)。要根據(jù)學(xué)生的掌握情況進(jìn)行課程的安排，要對(duì)學(xué)生進(jìn)行因材施教。很多學(xué)生都是第一次接觸仿真教學(xué)的課件，難免會(huì)有些陌生，根據(jù)這種情況，教師要科學(xué)合理的進(jìn)行課程的編排，在教學(xué)初期可以適當(dāng)?shù)陌才乓恍┖?jiǎn)單的操作，在學(xué)生適應(yīng)之后，在進(jìn)行較難的課程的編寫(xiě)和講解。對(duì)比較重要和比較難的部分，教師可能要花費(fèi)比較長(zhǎng)的時(shí)間，讓學(xué)生熟練地進(jìn)行掌握，還可以根據(jù)學(xué)生的興趣進(jìn)行課程的安排，對(duì)不同層次的學(xué)生安排不同的教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生快速熟練機(jī)械的操作。

6運(yùn)用虛擬仿真教學(xué)需要注意的事項(xiàng)

首先，不要依賴(lài)仿真軟件。仿真軟件再好，畢竟與實(shí)物之間還是有一定的差距的。教師在教學(xué)的過(guò)程中，只能把虛擬軟件當(dāng)做是教學(xué)的輔助設(shè)備，不能完全的依賴(lài)虛擬軟件進(jìn)行教學(xué)，仿真軟件在操作的過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)安全性的問(wèn)題，但是不代表機(jī)床操作沒(méi)有安全隱患，因此，教師在進(jìn)行仿真教學(xué)的過(guò)程中，不能忽視對(duì)學(xué)生安全教育，要讓學(xué)生知道實(shí)際操作是有一定的危險(xiǎn)性的。其次，在仿真教學(xué)的過(guò)程中，對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理，但是在實(shí)際的操作過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)很多不可預(yù)見(jiàn)的問(wèn)題，如果按照仿真軟件進(jìn)行進(jìn)行處理操作的化，那么會(huì)影響實(shí)際額操作效果。學(xué)生今后在進(jìn)行就業(yè)的過(guò)程中，在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。仿真技術(shù)的應(yīng)用是數(shù)控技術(shù)的全新發(fā)展，在仿真技術(shù)教學(xué)的應(yīng)用中，教師要掌握教學(xué)的手段和方法，對(duì)學(xué)生要正確的進(jìn)行引導(dǎo)教學(xué)，但是在教學(xué)的過(guò)程中，教師不能完全的依賴(lài)仿真教學(xué)，要根據(jù)實(shí)際情況而定。要把學(xué)生的發(fā)展放在首位，要尊重學(xué)生的意見(jiàn)，要進(jìn)行教學(xué)的創(chuàng)新，激發(fā)學(xué)生的興趣。只有在教學(xué)中科學(xué)、合理的應(yīng)用仿真軟件，才能促進(jìn)教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)

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［2］鐘展軍.數(shù)控仿真系統(tǒng)在中職數(shù)控教學(xué)中的應(yīng)用淺析［J］.現(xiàn)代職業(yè)教育,2016，（20）:104.

［3］劉曉明.數(shù)控仿真軟件在中職數(shù)控教學(xué)中的運(yùn)用［J］.才智，2016,（28）:151-151.

［4］肖瑋.淺談中職數(shù)控教學(xué)中學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力的提升［J］.現(xiàn)代職業(yè)教育，2016，（21）:157.

篇10

關(guān)鍵詞：虛擬仿真技術(shù)；數(shù)控技術(shù)專(zhuān)業(yè)；數(shù)控仿真軟件；中職學(xué)校

中圖分類(lèi)號(hào)：G642

1虛擬數(shù)控仿真系統(tǒng)

虛擬數(shù)控技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)來(lái)模仿真實(shí)的數(shù)控設(shè)備工作環(huán)境和工作過(guò)程的一門(mén)技術(shù)。它以計(jì)算機(jī)仿真和數(shù)控加工技術(shù)為基礎(chǔ)，集計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人工智能、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為一體，在虛擬的條件下，對(duì)數(shù)控設(shè)備的工作過(guò)程和環(huán)境進(jìn)行全面的仿真。目前國(guó)內(nèi)外研究人員在加工過(guò)程仿真方面做了許多工作，如美國(guó)Maryland大學(xué)開(kāi)發(fā)了用于培訓(xùn)數(shù)控操作人員的虛擬數(shù)控機(jī)床仿真器。同濟(jì)大學(xué)研制的數(shù)控程序微機(jī)動(dòng)畫(huà)仿真系統(tǒng)。清華大學(xué)CIMS工程研究中心開(kāi)發(fā)的“通用加工過(guò)程仿真器”等等，但目前的虛擬系統(tǒng)都屬于幾何仿真的范疇，將刀具與零件視為剛體，不考慮切削參數(shù)、切削力及其他物理因素對(duì)切削加工的影響，只是對(duì)數(shù)控程序進(jìn)行翻譯，產(chǎn)生刀具位置數(shù)據(jù)，并以此數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件和刀架運(yùn)動(dòng)，對(duì)工件進(jìn)行虛擬切削，同時(shí)檢查是否有干涉和碰撞。未來(lái)虛擬數(shù)控技術(shù)的主要發(fā)展方向是向物理仿真發(fā)展，包括加工精度分析，切削過(guò)程的熱變形，切削力作用下的系統(tǒng)彈性變形、夾緊變形，以及機(jī)床的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)分析等。

2虛擬數(shù)控仿真系統(tǒng)在中職數(shù)控教學(xué)中的應(yīng)用

2.1傳統(tǒng)數(shù)控實(shí)訓(xùn)教學(xué)中存在的問(wèn)題

職業(yè)教育以崗位需求和職業(yè)能力為本位，突出實(shí)踐技能的訓(xùn)練。目前很多學(xué)校都投入購(gòu)置了數(shù)控設(shè)備，雖然數(shù)控機(jī)床的數(shù)量增加了很多，但仍不能滿(mǎn)足實(shí)訓(xùn)教學(xué)的需要，教學(xué)只能“在黑板上開(kāi)機(jī)床，在練習(xí)本上編工藝”；學(xué)生從理論學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)入實(shí)際操作缺少中間過(guò)渡環(huán)節(jié)，實(shí)訓(xùn)的危險(xiǎn)性增加；實(shí)訓(xùn)教師在現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)多名學(xué)生同時(shí)操作時(shí)，環(huán)境嘈雜，且很多學(xué)生圍著一臺(tái)機(jī)床，教學(xué)效果不好；數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜緊湊，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中觀(guān)察了解機(jī)床的工作狀態(tài)和工作原理及機(jī)床的機(jī)構(gòu)時(shí)，觀(guān)察角度受到限制等等?；谶@些在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中存在的問(wèn)題，我們利用計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，對(duì)數(shù)控機(jī)床的工作過(guò)程和環(huán)境進(jìn)行全面的仿真,開(kāi)發(fā)了《虛擬數(shù)控機(jī)床仿真實(shí)訓(xùn)與考核系統(tǒng)》。

2.2利用虛擬仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)的數(shù)控加工仿真教學(xué)系統(tǒng)

《虛擬數(shù)控機(jī)床仿真實(shí)訓(xùn)與考核系統(tǒng)》總體上設(shè)計(jì)了三個(gè)部分，即學(xué)習(xí)幫助、仿真實(shí)訓(xùn)和仿真考核。

學(xué)習(xí)幫助部分是入門(mén)學(xué)習(xí)的資源庫(kù),包括了自動(dòng)操作、手動(dòng)操作和學(xué)生難以掌握的對(duì)刀操作的過(guò)程。軟件的核心部分是采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的仿真實(shí)訓(xùn)與考核部分，對(duì)機(jī)床、工件和刀具進(jìn)行了三維實(shí)體造型，通過(guò)實(shí)體間的布爾運(yùn)算來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)數(shù)控加工過(guò)程的仿真，系統(tǒng)采用OPEN GL作為圖形開(kāi)發(fā)引擎，使動(dòng)態(tài)仿真過(guò)程變得流暢，實(shí)現(xiàn)了機(jī)床操作全過(guò)程仿真和加工運(yùn)行的全環(huán)境仿真。學(xué)生根據(jù)圖紙確定加工工藝、編制好程序后，就可以在平臺(tái)上輸入程序，完成對(duì)刀及零件加工的全部工作。

圖2虛擬數(shù)控仿真系統(tǒng)

軟件針對(duì)中職學(xué)生的特點(diǎn)，注重過(guò)程性，強(qiáng)調(diào)細(xì)節(jié)，增加了安全性訓(xùn)練和工藝性訓(xùn)練功能。比如背吃刀量是根據(jù)機(jī)床、工件和刀具的剛度決定的，當(dāng)加工不同的材料時(shí)，其取值是不同的，學(xué)生往往給出很大的背吃刀量，而這在實(shí)際的機(jī)床上加工時(shí)，是非常危險(xiǎn)的，我們的軟件中充分考慮了這一點(diǎn)，教師可以根據(jù)加工需要來(lái)設(shè)置背吃刀量，當(dāng)學(xué)生給出的數(shù)值過(guò)大時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)提示，并停止運(yùn)行，讓學(xué)生養(yǎng)成正確的加工習(xí)慣。

考核平臺(tái)，可利用試題生成工具生成試題，通過(guò)考試服務(wù)界面導(dǎo)入到系統(tǒng)，還可以導(dǎo)入報(bào)名表、進(jìn)行成績(jī)處理等。系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)?shí)操的全過(guò)程進(jìn)行考核，對(duì)編程中出現(xiàn)的語(yǔ)法錯(cuò)誤和操作運(yùn)行時(shí)發(fā)生的碰撞進(jìn)行檢測(cè)并扣分，考試結(jié)束后學(xué)生可查詢(xún)什么地方出現(xiàn)了錯(cuò)誤以及扣掉了多少分。

軟件通過(guò)三個(gè)平臺(tái)的設(shè)置，學(xué)生在訓(xùn)練的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，可以在學(xué)習(xí)平臺(tái)上找到答案，之后還可以通過(guò)考試系統(tǒng)檢驗(yàn)自己學(xué)習(xí)的效果，使學(xué)生能夠自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立操作和自我測(cè)評(píng)。

3基于《虛擬數(shù)控機(jī)床仿真實(shí)訓(xùn)與考核系統(tǒng)》課堂教學(xué)模式實(shí)驗(yàn)

為了檢驗(yàn)基于《虛擬數(shù)控機(jī)床仿真實(shí)訓(xùn)與考核系統(tǒng)》的教學(xué)模式對(duì)數(shù)控技術(shù)專(zhuān)業(yè)教學(xué)的應(yīng)用效果，選取了《數(shù)控設(shè)備與編程》，這一中職數(shù)控技術(shù)專(zhuān)業(yè)的主干課程。該課程在內(nèi)容相同的情況下，采用《虛擬數(shù)控機(jī)床仿真實(shí)訓(xùn)與考核系統(tǒng)》后，在沈陽(yáng)市裝備制造工程學(xué)校的教學(xué)課時(shí)數(shù)從原來(lái)的160學(xué)時(shí)減少為120學(xué)時(shí)。我們選取開(kāi)設(shè)同樣課程、學(xué)生總體水平相同的兩個(gè)班級(jí)作為實(shí)驗(yàn)研究對(duì)象，實(shí)驗(yàn)班為09數(shù)控1班，對(duì)照班為09數(shù)控3班，兩個(gè)班均為38人，其中實(shí)驗(yàn)班采用基于《虛擬數(shù)控機(jī)床仿真實(shí)訓(xùn)與考核系統(tǒng)》的課堂教學(xué)模式，對(duì)照班采用傳統(tǒng)教學(xué)模式。

通過(guò)一學(xué)年教學(xué)實(shí)踐，《數(shù)控設(shè)備與編程》課程對(duì)照班與實(shí)驗(yàn)班教學(xué)情況如表1所示：

表1數(shù)控教學(xué)情況對(duì)比分析表

班級(jí) 09數(shù)控3班38人（對(duì)照班） 09數(shù)控1班38人（實(shí)驗(yàn)班）

理論教學(xué)學(xué)時(shí) 54 54

實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)時(shí) 16 6

實(shí)訓(xùn)教學(xué)學(xué)時(shí) 3周 2周

總教學(xué)學(xué)時(shí) 160 120

教學(xué)組織形式 傳統(tǒng)的集體授課 基于數(shù)控仿真軟件的小班小組教學(xué)

教學(xué)模式 理論課 教師講解，并運(yùn)用有相關(guān)示意圖演示，學(xué)生聽(tīng)、記。 基于虛擬仿真軟件的數(shù)控課課堂模式

實(shí)驗(yàn)課 采用先在黑板上理論講解，再動(dòng)手操作。 小組探究，仿真展示、驗(yàn)證，動(dòng)手操作。

實(shí)訓(xùn)課 采用教師指導(dǎo)，學(xué)生操作練習(xí)。 教師布置項(xiàng)目，學(xué)生自主探究、仿真驗(yàn)證、操作練習(xí)。

實(shí)驗(yàn)班和對(duì)照班數(shù)控專(zhuān)業(yè)技能考試后測(cè)對(duì)比分析如表2所示：

表2控制班與實(shí)驗(yàn)班數(shù)控專(zhuān)業(yè)后測(cè)情況對(duì)比分析表

09數(shù)控3班38人

（對(duì)照班） 09數(shù)控1班38人

（實(shí)驗(yàn)班）

數(shù)控編程正確率 61％（23人） 79％（30人）

操作撞刀 17人次 5人次

工件合格率 53％（20人） 76％（29人）

4結(jié)語(yǔ)

《虛擬數(shù)控機(jī)床仿真實(shí)訓(xùn)與考核系統(tǒng)》在數(shù)控教學(xué)實(shí)踐中起到了很好的助學(xué)和助教的作用，受到老師和學(xué)生的歡迎。系統(tǒng)彌補(bǔ)了實(shí)訓(xùn)設(shè)備的不足，節(jié)約了大量的實(shí)訓(xùn)材料的投入；仿真系統(tǒng)作為學(xué)生從理論學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)入實(shí)際操作過(guò)程的中間過(guò)渡環(huán)節(jié)，降低了實(shí)訓(xùn)的危險(xiǎn)性；仿真軟件通過(guò)三維建模，可以放大、縮小、隨意旋轉(zhuǎn)查看機(jī)床，直觀(guān)、清晰，有良好的助教功能，改善了教學(xué)效果；學(xué)習(xí)平臺(tái)的設(shè)立有助于引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。比如一個(gè)學(xué)生，學(xué)完數(shù)控車(chē)床的操作后，對(duì)仿真操作產(chǎn)生了濃厚的興趣，自己學(xué)習(xí)了數(shù)控銑床的相關(guān)知識(shí)，編程加工出了自己的名字；對(duì)于數(shù)控操作中的難點(diǎn)，采用信息技術(shù)進(jìn)行“虛擬現(xiàn)實(shí)”的仿真教學(xué)，不僅可提高操作學(xué)習(xí)的安全性，也很容易讓技能操作符合規(guī)范；仿真系統(tǒng)擴(kuò)展了課堂容量，提高了教學(xué)質(zhì)量。信息化教學(xué)資源的應(yīng)用打破了傳統(tǒng)以教師為“中心”或“標(biāo)準(zhǔn)”的“說(shuō)教”式教學(xué)模式，換之以師生互動(dòng)、共同探究的“引導(dǎo)式”教學(xué)模式，師生之間變得平等。相互尊重的氛圍，極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了課堂教學(xué)質(zhì)量。

數(shù)控仿真軟件將課堂教學(xué)的知識(shí)點(diǎn)和實(shí)踐教學(xué)的實(shí)訓(xùn)點(diǎn)整合在一起，改變了傳統(tǒng)教學(xué)模式，讓學(xué)生在做中學(xué)、在學(xué)中做，使我們的數(shù)控教學(xué)取得了事半功倍的效果。

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