蘭松云+許毅+蒙俊健

【摘 要】本文以廣西機(jī)電工業(yè)學(xué)校為例，探索建設(shè)數(shù)控加工技術(shù)三維仿真平臺(tái)，提出基于“統(tǒng)一規(guī)劃、虛實(shí)結(jié)合，理、虛、實(shí)貫通”的理念建設(shè)數(shù)控加工技術(shù)三維仿真平臺(tái)，并從教材建設(shè)、“理、虛、實(shí)”一體化教學(xué)模式構(gòu)建、三維仿真實(shí)訓(xùn)室開(kāi)放、數(shù)字化實(shí)訓(xùn)車間建設(shè)等方面探索數(shù)控加工技術(shù)三維仿真平臺(tái)的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】數(shù)控加工技術(shù) 三維仿真平臺(tái)建設(shè) 實(shí)踐教學(xué)

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

【文章編號(hào)】0450-9889（2017）04B-0029-02

教育部頒布的《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011—2020年）》提出，加快職業(yè)教育信息化建設(shè)，建設(shè)仿真實(shí)訓(xùn)基地等信息化教學(xué)設(shè)施，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，創(chuàng)新仿真實(shí)訓(xùn)資源應(yīng)用模式，提高使用效益。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、仿真技術(shù)的不斷提高，以及計(jì)算機(jī)仿真的硬件與軟件成本的逐漸降低，三維虛擬仿真實(shí)訓(xùn)在中職教育中得到廣泛的應(yīng)用，已成為實(shí)訓(xùn)教學(xué)重要的組成部分和提高教學(xué)質(zhì)量的有效手段。

數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)是廣西示范特色專業(yè)和學(xué)校重點(diǎn)建設(shè)專業(yè)，在專業(yè)建設(shè)過(guò)程中，校企合作開(kāi)發(fā)三維虛擬仿真軟件，利用三維虛擬仿真技術(shù)，建設(shè)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)室、數(shù)字化車間和數(shù)控加工技術(shù)三維仿真平臺(tái)，根據(jù)“統(tǒng)一規(guī)劃、虛實(shí)結(jié)合”的實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)思路，把虛擬仿真實(shí)訓(xùn)與實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，加強(qiáng)了專業(yè)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)，完善了專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系，為教學(xué)方法和教學(xué)模式改革提供了支撐，全方位培養(yǎng)了學(xué)生數(shù)控機(jī)床的實(shí)際操作能力和專業(yè)能力，為社會(huì)培養(yǎng)了全面熟練掌握數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用型技能人才，在數(shù)控加工技術(shù)三維仿真平臺(tái)的建設(shè)上探索出一條可行之路。

一、數(shù)控加工技術(shù)三維仿真平臺(tái)的建設(shè)思路

數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)熟練掌握零件數(shù)控編程與加工技能，能運(yùn)用 CAD/CAM 軟件，從事數(shù)控機(jī)床操作、數(shù)控加工工藝和程序編制、常規(guī)機(jī)械加工等工作的高素質(zhì)技能型專門人才。具有實(shí)踐性強(qiáng)、對(duì)學(xué)生空間思維三維想象及手腦并用的能力培養(yǎng)要求較高的專業(yè)特點(diǎn)。廣西機(jī)電工業(yè)學(xué)校數(shù)控加工技術(shù)三維仿真平臺(tái)的建設(shè)以專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)為基本出發(fā)點(diǎn)，以提高學(xué)生工作能力和創(chuàng)新精神為宗旨，以實(shí)訓(xùn)操作難以完成或存在安全問(wèn)題的工作任務(wù)為建設(shè)重點(diǎn)，明確三維仿真軟件開(kāi)發(fā)的定位，確立了“統(tǒng)一規(guī)劃、虛實(shí)結(jié)合，理、虛、實(shí)貫通”的建設(shè)理念。以“理”來(lái)加強(qiáng)專業(yè)理論知識(shí)學(xué)習(xí)和對(duì)實(shí)踐活動(dòng)的指導(dǎo)，以“虛”來(lái)強(qiáng)化理論知識(shí)應(yīng)用與專業(yè)操作能力的培養(yǎng)，以“實(shí)”來(lái)提高學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力和產(chǎn)品加工能力，注重學(xué)生基礎(chǔ)性實(shí)踐技能和專業(yè)綜合能力的培養(yǎng)。

二、數(shù)控加工技術(shù)三維仿真平臺(tái)的構(gòu)建

廣西機(jī)電工業(yè)學(xué)校數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)主要就業(yè)的崗位群是數(shù)控機(jī)床操作工、數(shù)控編程工藝員和普通機(jī)床操作工，根據(jù)就業(yè)的職業(yè)崗位和主要工作任務(wù)要求，圍繞職業(yè)核心能力和數(shù)控車操作工、數(shù)控銑操作工、加工中心操作工的職業(yè)資格需要，結(jié)合廣西機(jī)電工業(yè)學(xué)校數(shù)控技術(shù)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)基地現(xiàn)有的設(shè)備，校企合作構(gòu)建了具有加工程序校驗(yàn)、碰撞檢查、工件過(guò)切檢查、程序優(yōu)化功能的數(shù)控加工技術(shù)三維仿真平臺(tái)，如圖 1 所示。

1.基于斯沃?jǐn)?shù)控仿真系統(tǒng)建設(shè)的數(shù)控車三維仿真實(shí)訓(xùn)室?；谒刮?jǐn)?shù)控仿真系統(tǒng)建設(shè)數(shù)控車三維仿真實(shí)訓(xùn)室，主要功能是查看學(xué)生所編程序的軌跡路線、校驗(yàn)數(shù)控宏程序，可以模擬加工的過(guò)程和對(duì)仿真零件進(jìn)行測(cè)量，檢查零件幾何結(jié)構(gòu)的尺寸是否正確。

2.基于 SOLIDCAM&SOLIDWORKS 平臺(tái)開(kāi)發(fā)三維數(shù)字化樣機(jī)仿真教學(xué)系統(tǒng)。配套車削中心、數(shù)控四軸加工中心等真實(shí)設(shè)備和數(shù)控系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)基于 SOLIDCAM&SOLIDWORKS 平臺(tái)三維數(shù)字化樣機(jī)仿真教學(xué)系統(tǒng)，對(duì)計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成的加工程序進(jìn)行仿真模擬加工。其主要功能是預(yù)防運(yùn)動(dòng)部件與工件發(fā)生碰撞等，避免對(duì)機(jī)床傷害的動(dòng)作，檢查過(guò)切造成零件報(bào)廢、檢查切削工藝和效果。對(duì)學(xué)生掌握復(fù)雜的車銑復(fù)合、多軸聯(lián)動(dòng)加工很有幫助，在仿真平臺(tái)上通過(guò)校驗(yàn)的加工程序，傳輸?shù)綑C(jī)床進(jìn)行真實(shí)加工能確保安全運(yùn)行，避免對(duì)貴重設(shè)備造成碰撞損壞，實(shí)現(xiàn)安全作業(yè)。

3.基于 VERICUT 平臺(tái)的三維數(shù)字化樣機(jī)仿真教學(xué)系統(tǒng)。基于 VERICUT 平臺(tái)，配套車削中心，數(shù)控三軸、四軸、五軸加工中心等真實(shí)設(shè)備和數(shù)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)三維數(shù)字化樣機(jī)仿真教學(xué)系統(tǒng)，對(duì)自動(dòng)、手工、宏程進(jìn)行工業(yè)級(jí)仿真校驗(yàn)、程序優(yōu)化，其主要功能是可以將加工程序運(yùn)行之后得到的三維數(shù)據(jù)與零件設(shè)計(jì)與理想三維數(shù)據(jù)原型進(jìn)行比對(duì)，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生過(guò)切的刀具路徑或殘余材料區(qū)域；可以對(duì)自動(dòng)、手工所編制的加工程序進(jìn)行優(yōu)化，提高機(jī)床設(shè)備運(yùn)行的平穩(wěn)性，延長(zhǎng)刀具的使用壽命。針對(duì)參加技能競(jìng)賽的選手進(jìn)行培訓(xùn)，提高競(jìng)賽成績(jī)。

三、數(shù)控加工技術(shù)三維仿真平臺(tái)的應(yīng)用

1.建設(shè)與三維仿真平臺(tái)配套使用的教材。教材是課程內(nèi)容的重要載體，其內(nèi)容的選擇與編排直接影響到教師教學(xué)活動(dòng)的組織，決定著教學(xué)的質(zhì)量和效果。研究利用仿真技術(shù)與教學(xué)內(nèi)容整合、呈現(xiàn)方式，開(kāi)發(fā)與仿真軟件使用配套的教材，是開(kāi)展有效的仿真教學(xué)活動(dòng)的基礎(chǔ)。根據(jù)開(kāi)發(fā)的數(shù)控加工技術(shù)三維仿真平臺(tái)，組織教師編寫《數(shù)控車編程與實(shí)訓(xùn)教程》《數(shù)控車加工技術(shù)》《數(shù)控銑編程與實(shí)訓(xùn)教程》《數(shù)控銑加工技術(shù)》《CAD/CAM應(yīng)用技術(shù)》理實(shí)一體化教材，其中《數(shù)控銑編程與實(shí)訓(xùn)教程》《數(shù)控車編程與實(shí)訓(xùn)教程》已由電子工業(yè)出版社出版，并在全國(guó)發(fā)行；《數(shù)控銑加工技術(shù)》《數(shù)控車加工技術(shù)》《CAD/CAM應(yīng)用技術(shù)》已由科學(xué)出版社出版，并在全國(guó)發(fā)行。

2.構(gòu)建基于產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程為導(dǎo)向的“理、虛、實(shí)”一體化教學(xué)模式。數(shù)控加工技術(shù)三維仿真平臺(tái)的建設(shè)是對(duì)數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)實(shí)訓(xùn)基地功能的延伸和有效補(bǔ)充，它可以彌補(bǔ)專業(yè)實(shí)訓(xùn)車間的不足，可以豐富專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容，帶動(dòng)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)模式的創(chuàng)新。虛擬仿真軟件還可以輔助專業(yè)理論教學(xué)，使理論教學(xué)中抽象的、難以理解的內(nèi)容通過(guò)虛擬仿真的形式展現(xiàn)出來(lái)，易于學(xué)生的理解與掌握，可激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)質(zhì)量，使之成為理論學(xué)習(xí)的重要輔助手段。

在數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)教學(xué)中，利用數(shù)控加工技術(shù)三維仿真平臺(tái)中的機(jī)械制圖模型庫(kù)、機(jī)械基礎(chǔ)仿真模型庫(kù)、機(jī)床夾具模型庫(kù)等數(shù)字化教學(xué)資源和三維虛擬仿真實(shí)訓(xùn)室，實(shí)施基于產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程為導(dǎo)向的“理、虛、實(shí)”一體化教學(xué)模式。在教學(xué)組織形式上，突破傳統(tǒng)的教室授課方式，形成以教室—機(jī)房—車間多個(gè)場(chǎng)所組合，實(shí)現(xiàn)數(shù)控編程、數(shù)控仿真、CAD/CAM 應(yīng)用和數(shù)控實(shí)訓(xùn)的理、虛、實(shí)一體化教學(xué)，構(gòu)建了“2+2+6”（2節(jié)理論+2節(jié)仿真+6節(jié)機(jī)床操作）三位一體教學(xué)模式。針對(duì)數(shù)控實(shí)習(xí)過(guò)程中合并CAD/CAM 應(yīng)用的內(nèi)容，使 CAD/CAM 課程與數(shù)控機(jī)床操作實(shí)習(xí)一同進(jìn)行，實(shí)習(xí)過(guò)程中學(xué)生看到自己設(shè)計(jì)出來(lái)的數(shù)字模型變成了真實(shí)可用的工藝品，提高了學(xué)生對(duì) CAD/CAM 軟件學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而提高了 CAD/CAM 軟件應(yīng)用的教學(xué)效果和人才培養(yǎng)質(zhì)量。

3.開(kāi)放數(shù)控加工技術(shù)三維仿真實(shí)訓(xùn)室。在專業(yè)科的指導(dǎo)和教師的協(xié)助下，由學(xué)生組織有共同興趣愛(ài)好的同學(xué)創(chuàng)建專業(yè)社團(tuán)——“CAD愛(ài)好者協(xié)會(huì)”，協(xié)會(huì)成員覆蓋數(shù)控、模具、機(jī)修、機(jī)電、計(jì)算機(jī)等專業(yè)，會(huì)員達(dá) 60 多人，制定《CAD愛(ài)好者協(xié)會(huì)章程》，由專業(yè)教師根據(jù)學(xué)生的需求定期授課，社團(tuán)利用課余時(shí)間定期開(kāi)展二維CAD、三維CAD、三維創(chuàng)意設(shè)計(jì)比賽等活動(dòng)，數(shù)控加工技術(shù)三維仿真實(shí)訓(xùn)室對(duì)專業(yè)社團(tuán)開(kāi)放，由社團(tuán)成員對(duì)數(shù)控加工技術(shù)三維仿真實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行管理，使愛(ài)好者CAD/CAM 應(yīng)用能力得到提高，豐富學(xué)生課余文化生活，充實(shí)專業(yè)建設(shè)內(nèi)涵。

4.建設(shè)數(shù)控加工技術(shù)數(shù)字化實(shí)訓(xùn)車間。為整合現(xiàn)有硬件和軟件資源，使兩者有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源優(yōu)化配置與利用，在充分利用校園網(wǎng)的基礎(chǔ)上，對(duì)數(shù)控加工技術(shù)實(shí)訓(xùn)車間實(shí)施數(shù)字化建設(shè)。在數(shù)控加工技術(shù)數(shù)字化實(shí)訓(xùn)車間建設(shè)中，教學(xué)場(chǎng)所網(wǎng)絡(luò)化、媒體化，在教室、機(jī)房、車間等教學(xué)場(chǎng)所安裝媒體播放設(shè)備，布設(shè)網(wǎng)絡(luò)接口，實(shí)現(xiàn)資源的共享與聯(lián)通，隨時(shí)可以調(diào)用數(shù)控加工技術(shù)三維仿真平臺(tái)的教學(xué)資源。

四、數(shù)控加工技術(shù)三維仿真平臺(tái)建設(shè)成果

1.增強(qiáng)學(xué)生職業(yè)綜合能力，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。在數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)人才培養(yǎng)中，學(xué)校依托虛實(shí)結(jié)合的數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)實(shí)訓(xùn)基地，開(kāi)展基于產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程為導(dǎo)向的“理、虛、實(shí)”一體化教學(xué)模式改革與創(chuàng)新，通過(guò)在虛擬環(huán)境和實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境中進(jìn)行綜合性的技術(shù)訓(xùn)練，讓學(xué)生在實(shí)踐過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題并解決問(wèn)題，使所學(xué)的理論知識(shí)得到驗(yàn)證和綜合應(yīng)用，增強(qiáng)學(xué)生職業(yè)綜合能力，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。近三年，畢業(yè)生的雙證率達(dá) 98%，部分學(xué)生考取了兩個(gè)職業(yè)資格證，學(xué)生就業(yè)率每年保持 100%，深受用人單位的歡迎。

2.教學(xué)與競(jìng)賽相結(jié)合，學(xué)生技能比賽成績(jī)突出。通過(guò)數(shù)控加工技術(shù)三維仿真平臺(tái)的建設(shè)，使廣西機(jī)電工業(yè)學(xué)校的數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)校內(nèi)外實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)逐步完善，突出了實(shí)踐教學(xué)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生的數(shù)控技術(shù)技能水平、創(chuàng)新能力顯著提高，學(xué)生技能比賽成績(jī)突出。在近三年的全國(guó)職業(yè)院校數(shù)控技能大賽、廣西職業(yè)院校數(shù)控技能大賽等技能比賽中，學(xué)生獲得國(guó)家級(jí)學(xué)生組三等獎(jiǎng) 1 個(gè)，自治區(qū)級(jí)學(xué)生組一等獎(jiǎng) 7 個(gè)、二等獎(jiǎng) 8 個(gè)、三等獎(jiǎng) 8 個(gè)。在第七屆廣西數(shù)控大賽中獲得廣西數(shù)控大賽師生組合第二名。

3.依托專業(yè)優(yōu)勢(shì)，提高社會(huì)服務(wù)能力。依托良好的虛實(shí)結(jié)合專業(yè)實(shí)訓(xùn)基地教學(xué)條件，積極開(kāi)展對(duì)外培訓(xùn)，為廣西各職業(yè)院校專業(yè)教師、實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)教師、企業(yè)相關(guān)工作技術(shù)人員等開(kāi)展ArtCAM、CAD、DELCAM 等系列軟件培訓(xùn)。依托實(shí)訓(xùn)車間，多次承辦南寧市數(shù)控技能大賽，并對(duì)外開(kāi)展職業(yè)技能鑒定。

【參考文獻(xiàn)】

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[2]張 瑩，張 興.以虛擬仿真資源為抓手，打造湖鐵特色教學(xué)資源平臺(tái)[J].中國(guó)教育信息化，2012（13）

（責(zé)編 江月陽(yáng)）