項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)下數(shù)控編程軟件在數(shù)控技能培養(yǎng)中的應(yīng)用與研究

張金花 袁夢(mèng) 唐友亮 劉萍

[摘 要] 基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)及企業(yè)對(duì)數(shù)控技能人才的需求，緊密圍繞數(shù)控技能培養(yǎng)制定數(shù)控技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案。從基礎(chǔ)教學(xué)、技能提升、技能綜合應(yīng)用三個(gè)環(huán)節(jié)層層遞進(jìn)介紹數(shù)控技能培養(yǎng)的課程教學(xué)過程。實(shí)踐證明，在數(shù)控編程教學(xué)過程中，以項(xiàng)目教學(xué)法為主導(dǎo)，靈活應(yīng)用數(shù)控仿真軟件和MASterCAM軟件可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性，提高學(xué)生的數(shù)控編程與操作的實(shí)踐技能。

[關(guān)鍵詞] 數(shù)控技能;數(shù)控仿真軟件;MASterCAM軟件

[基金項(xiàng)目] 宿遷學(xué)院數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造課程群優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)項(xiàng)目

[作者簡介] 張金花（1986—），女，碩士研究生，講師，主要從事數(shù)控技術(shù)等方面教學(xué)與研究工作。

[中圖分類號(hào)] G712? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ? [文章編號(hào)] 1674-9324（2020）31-0237-02? ? [收稿日期] 2020-01-10

一、前言

隨著制造業(yè)的飛速發(fā)展，企業(yè)對(duì)具有數(shù)控機(jī)床操作技能人才的需求越來越大。我院自動(dòng)化（數(shù)控技術(shù)）專業(yè)的人才培養(yǎng)方案的制定緊密圍繞培養(yǎng)學(xué)生掌握數(shù)控技術(shù)專業(yè)理論知識(shí)與實(shí)踐技能，能夠在工業(yè)自動(dòng)化及相關(guān)領(lǐng)域從事理論研究、科研開發(fā)與組織管理維護(hù)的應(yīng)用技術(shù)型本科人才，針對(duì)學(xué)生基礎(chǔ)薄弱、學(xué)習(xí)能力參差不齊等特點(diǎn)，精心設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)（圖1所示），從基礎(chǔ)教學(xué)—技能提升—技能綜合應(yīng)用三個(gè)環(huán)節(jié)層層遞進(jìn)，不斷提高學(xué)生的數(shù)控實(shí)踐技能，培養(yǎng)頂崗式數(shù)控技能人才。

二、基礎(chǔ)教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)

（一）課堂理論教學(xué)

1.教學(xué)內(nèi)容。本課程教學(xué)內(nèi)容主要分為數(shù)控編程（手工編程）和CAM編程（自動(dòng)編程），如圖2所示。

2.教學(xué)手段與方法。研究發(fā)現(xiàn)，學(xué)生存在學(xué)習(xí)及接受知識(shí)能力的個(gè)體差異，課程教學(xué)應(yīng)緊扣教學(xué)大綱的目的、要求，以項(xiàng)目教學(xué)法[1-3]為主導(dǎo)，結(jié)合啟發(fā)式、討論式、仿真式等多種混合式教學(xué)手段和方法[4]，對(duì)零件加工的項(xiàng)目實(shí)施過程（如圖3所示）進(jìn)行教學(xué)。

3.數(shù)控編程軟件在手工編程中的應(yīng)用。數(shù)控仿真軟件是一種模仿數(shù)控機(jī)床實(shí)際加工操作過程的虛擬仿真軟件[5，6]。在實(shí)際使用的時(shí)候，只要有典型系統(tǒng)下零件的加工程序，就可以很方便地模擬實(shí)際機(jī)床的加工過程，減少編程或操作失誤造成的機(jī)床損壞或安全事故。

在手工編程教學(xué)過程中，教師課堂授課時(shí)把手工編好的程序?qū)敕抡孳浖?duì)項(xiàng)目零件進(jìn)行加工演示，重點(diǎn)介紹仿真軟件操作步驟和演示過程中走刀軌跡特點(diǎn)及加工效果。為了加強(qiáng)學(xué)生對(duì)項(xiàng)目教學(xué)中相關(guān)知識(shí)的掌握，條件允許情況下，教師可以由教室授課轉(zhuǎn)為實(shí)驗(yàn)室機(jī)房上課，讓學(xué)生獨(dú)立操作仿真軟件，這樣教師邊教學(xué)生邊學(xué)，才能真正掌握所學(xué)的理論知識(shí)，思考項(xiàng)目中可能出現(xiàn)的問題并解決問題。

4.MasterCAM軟件在自動(dòng)編程中的應(yīng)用。MasterCAM軟件是目前制造業(yè)中常用的一款集零件造型設(shè)計(jì)與仿真加工于一體的軟件[7]。當(dāng)零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜時(shí)，手工編程無法滿足實(shí)際加工需要時(shí)，可以應(yīng)用MasterCAM軟件輔助設(shè)計(jì)并仿真驗(yàn)證加工方案，最后導(dǎo)出加工程序供實(shí)際機(jī)床加工。該軟件具有操作方便、可模擬真實(shí)機(jī)床加工過程等特點(diǎn)。

在自動(dòng)編程教學(xué)過程中，教師啟發(fā)學(xué)生思考和分析零件造型結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，確定所使用的MasterCAM中繪圖命令與步驟。教師應(yīng)用MasterCAM邊教，學(xué)生邊學(xué)、邊做、邊練的教學(xué)模式講授并演示圖形建模步驟，加深學(xué)生對(duì)繪圖命令的理解。

（二）生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué)

2005年，為了克服數(shù)控機(jī)床實(shí)際數(shù)量的條件限制，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，我院A106和A408實(shí)驗(yàn)室分別安裝了宇航數(shù)控仿真軟件。在生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué)中，開展以數(shù)控加工項(xiàng)目為紐帶，以任務(wù)為載體，相關(guān)工藝知識(shí)、編程知識(shí)和程序調(diào)試、機(jī)床操作有機(jī)結(jié)合的項(xiàng)目式實(shí)訓(xùn)。通過項(xiàng)目下達(dá)，將實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目劃分為基本操作、基本技能、技能提高三個(gè)層次，在各層次中分項(xiàng)目列出多個(gè)實(shí)訓(xùn)課題，注重發(fā)揮數(shù)控仿真軟件在實(shí)習(xí)中的重要作用，實(shí)現(xiàn)教、學(xué)、練、做的高度融合，讓學(xué)生真正體會(huì)到理論與實(shí)際之間的聯(lián)系，由淺入深地掌握數(shù)控編程及操作技能。

（三）技能提升環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)

主要通過組織開展數(shù)控技能競賽，一方面考查學(xué)生的數(shù)控技術(shù)有關(guān)的基礎(chǔ)理論，另一方面考查學(xué)生針對(duì)典型零件獨(dú)立進(jìn)行手工編程并應(yīng)用宇航仿真軟件進(jìn)行仿真驗(yàn)證的技能。鼓勵(lì)學(xué)生積極參與競賽，實(shí)現(xiàn)“以賽促學(xué)”，提高學(xué)生實(shí)踐操作的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。

（三）技能綜合應(yīng)用環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)

該環(huán)節(jié)主要設(shè)定在學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，學(xué)生選擇與數(shù)控加工有關(guān)的課題（如輪轂造型設(shè)計(jì)與加工等），針對(duì)課題任務(wù)完成以下操作步驟：①應(yīng)用自動(dòng)編程軟件MASterCAM進(jìn)行零件圖的繪制—仿真加工驗(yàn)證工藝方案—導(dǎo)出加工程序;②把程序?qū)胗詈椒抡孳浖菔緮?shù)控機(jī)床加工過程—驗(yàn)證程序合理性;③應(yīng)用實(shí)際對(duì)應(yīng)選擇的數(shù)控系統(tǒng)品牌進(jìn)行實(shí)際加工操作。學(xué)生通過這三個(gè)步驟，分析對(duì)比兩款軟件優(yōu)缺點(diǎn)及各自適用場合。這兩款仿真軟件在整個(gè)數(shù)控編程與零件加工過程中相輔相成，綜合應(yīng)用這兩款仿真軟件可以有效地驗(yàn)證加工工藝方案合理性與可行性，減少了實(shí)際加工中不當(dāng)操作帶來的麻煩等，為加工出符合工藝要求的零件和機(jī)床操作人員的人身安全提供了有力的保障[8]。

四、結(jié)論

通過近幾年來的教學(xué)摸索，在基礎(chǔ)教學(xué)環(huán)節(jié)、技能提升環(huán)節(jié)及技能綜合應(yīng)用環(huán)節(jié)中巧妙應(yīng)用宇航數(shù)控仿真軟件和MASterCAM軟件，讓學(xué)生更懂得理論與實(shí)踐之間的相互融合，也提高了學(xué)生掌握數(shù)控機(jī)床的手工編程、自動(dòng)編程與機(jī)床實(shí)際操作的綜合應(yīng)用技能水平，為畢業(yè)設(shè)計(jì)及就業(yè)打下堅(jiān)實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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[8]梁毅峰.機(jī)械加工自動(dòng)編程軟件與數(shù)控仿真軟件的綜合應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2019（10）：61-62.