蘭松云+許毅+蒙俊健

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

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

【中圖分類號】G 【文獻標(biāo)識碼】A

【文章編號】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)仿真實訓(xùn)基地等信息化教學(xué)設(shè)施，加強實踐教學(xué)，創(chuàng)新仿真實訓(xùn)資源應(yīng)用模式，提高使用效益。隨著計算機技術(shù)、仿真技術(shù)的不斷提高，以及計算機仿真的硬件與軟件成本的逐漸降低，三維虛擬仿真實訓(xùn)在中職教育中得到廣泛的應(yīng)用，已成為實訓(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)校重點建設(shè)專業(yè)，在專業(yè)建設(shè)過程中，校企合作開發(fā)三維虛擬仿真軟件，利用三維虛擬仿真技術(shù)，建設(shè)虛擬仿真實訓(xùn)室、數(shù)字化車間和數(shù)控加工技術(shù)三維仿真平臺，根據(jù)“統(tǒng)一規(guī)劃、虛實結(jié)合”的實訓(xùn)基地建設(shè)思路，把虛擬仿真實訓(xùn)與實訓(xùn)基地建設(shè)有機結(jié)合起來，加強了專業(yè)實訓(xùn)基地建設(shè)，完善了專業(yè)實踐教學(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)控機床的實際操作能力和專業(yè)能力，為社會培養(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，能運用 CAD/CAM 軟件，從事數(shù)控機床操作、數(shù)控加工工藝和程序編制、常規(guī)機械加工等工作的高素質(zhì)技能型專門人才。具有實踐性強、對學(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。廣西機電工業(yè)學(xué)校數(shù)控加工技術(shù)三維仿真平臺的建設(shè)以專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)為基本出發(fā)點，以提高學(xué)生工作能力和創(chuàng)新精神為宗旨，以實訓(xùn)操作難以完成或存在安全問題的工作任務(wù)為建設(shè)重點，明確三維仿真軟件開發(fā)的定位，確立了“統(tǒng)一規(guī)劃、虛實結(jié)合，理、虛、實貫通”的建設(shè)理念。以“理”來加強專業(yè)理論知識學(xué)習(xí)和對實踐活動的指導(dǎo)，以“虛”來強化理論知識應(yīng)用與專業(yè)操作能力的培養(yǎng)，以“實”來提高學(xué)生實際動手能力和產(chǎn)品加工能力，注重學(xué)生基礎(chǔ)性實踐技能和專業(yè)綜合能力的培養(yǎng)。

二、數(shù)控加工技術(shù)三維仿真平臺的構(gòu)建

廣西機電工業(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)控機床操作工、數(shù)控編程工藝員和普通機床操作工，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)合廣西機電工業(yè)學(xué)校數(shù)控技術(shù)應(yīng)用實訓(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、碰撞檢查、工件過切檢查、程序優(yōu)化功能的數(shù)控加工技術(shù)三維仿真平臺，如圖 1 所示。

1.基于斯沃數(shù)控仿真系統(tǒng)建設(shè)的數(shù)控車三維仿真實訓(xùn)室。基于斯沃數(shù)控仿真系統(tǒng)建設(shè)數(shù)控車三維仿真實訓(xùn)室，主要功能是查看學(xué)生所編程序的軌跡路線、校驗數(shù)控宏程序，可以模擬加工的過程和對仿真零件進行測量，檢查零件幾何結(jié)構(gòu)的尺寸是否正確。

2.基于 SOLIDCAM&SOLIDWORKS 平臺開發(fā)三維數(shù)字化樣機仿真教學(xué)系統(tǒng)。配套車削中心、數(shù)控四軸加工中心等真實設(shè)備和數(shù)控系統(tǒng)，開發(fā)基于 SOLIDCAM&SOLIDWORKS 平臺三維數(shù)字化樣機仿真教學(xué)系統(tǒng)，對計算機自動生成的加工程序進行仿真模擬加工。其主要功能是預(yù)防運動部件與工件發(fā)生碰撞等，避免對機床傷害的動作，檢查過切造成零件報廢、檢查切削工藝和效果。對學(xué)生掌握復(fù)雜的車銑復(fù)合、多軸聯(lián)動加工很有幫助，在仿真平臺上通過校驗的加工程序，傳輸?shù)綑C床進行真實加工能確保安全運行，避免對貴重設(shè)備造成碰撞損壞，實現(xiàn)安全作業(yè)。

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

三、數(shù)控加工技術(shù)三維仿真平臺的應(yīng)用

1.建設(shè)與三維仿真平臺配套使用的教材。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，開發(fā)與仿真軟件使用配套的教材，是開展有效的仿真教學(xué)活動的基礎(chǔ)。根據(jù)開發(fā)的數(shù)控加工技術(shù)三維仿真平臺，組織教師編寫《數(shù)控車編程與實訓(xùn)教程》《數(shù)控車加工技術(shù)》《數(shù)控銑編程與實訓(xùn)教程》《數(shù)控銑加工技術(shù)》《CAD/CAM應(yīng)用技術(shù)》理實一體化教材，其中《數(shù)控銑編程與實訓(xùn)教程》《數(shù)控車編程與實訓(xùn)教程》已由電子工業(yè)出版社出版，并在全國發(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，并在全國發(fā)行。

2.構(gòu)建基于產(chǎn)品生產(chǎn)過程為導(dǎo)向的“理、虛、實”一體化教學(xué)模式。數(shù)控加工技術(shù)三維仿真平臺的建設(shè)是對數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)實訓(xùn)基地功能的延伸和有效補充，它可以彌補專業(yè)實訓(xùn)車間的不足，可以豐富專業(yè)實踐教學(xué)的內(nèi)容，帶動專業(yè)實踐教學(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)容通過虛擬仿真的形式展現(xiàn)出來，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)三維仿真平臺中的機械制圖模型庫、機械基礎(chǔ)仿真模型庫、機床夾具模型庫等數(shù)字化教學(xué)資源和三維虛擬仿真實訓(xùn)室，實施基于產(chǎn)品生產(chǎn)過程為導(dǎo)向的“理、虛、實”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—機房—車間多個場所組合，實現(xiàn)數(shù)控編程、數(shù)控仿真、CAD/CAM 應(yīng)用和數(shù)控實訓(xùn)的理、虛、實一體化教學(xué)，構(gòu)建了“2+2+6”（2節(jié)理論+2節(jié)仿真+6節(jié)機床操作）三位一體教學(xué)模式。針對數(shù)控實習(xí)過程中合并CAD/CAM 應(yīng)用的內(nèi)容，使 CAD/CAM 課程與數(shù)控機床操作實習(xí)一同進行，實習(xí)過程中學(xué)生看到自己設(shè)計出來的數(shù)字模型變成了真實可用的工藝品，提高了學(xué)生對 CAD/CAM 軟件學(xué)習(xí)興趣，進而提高了 CAD/CAM 軟件應(yīng)用的教學(xué)效果和人才培養(yǎng)質(zhì)量。

3.開放數(shù)控加工技術(shù)三維仿真實訓(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好的同學(xué)創(chuàng)建專業(yè)社團——“CAD愛好者協(xié)會”，協(xié)會成員覆蓋數(shù)控、模具、機修、機電、計算機等專業(yè)，會員達 60 多人，制定《CAD愛好者協(xié)會章程》，由專業(yè)教師根據(jù)學(xué)生的需求定期授課，社團利用課余時間定期開展二維CAD、三維CAD、三維創(chuàng)意設(shè)計比賽等活動，數(shù)控加工技術(shù)三維仿真實訓(xùn)室對專業(yè)社團開放，由社團成員對數(shù)控加工技術(shù)三維仿真實訓(xùn)室進行管理，使愛好者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)字化實訓(xùn)車間。為整合現(xiàn)有硬件和軟件資源，使兩者有機結(jié)合，實現(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，對數(shù)控加工技術(shù)實訓(xùn)車間實施數(shù)字化建設(shè)。在數(shù)控加工技術(shù)數(shù)字化實訓(xùn)車間建設(shè)中，教學(xué)場所網(wǎng)絡(luò)化、媒體化，在教室、機房、車間等教學(xué)場所安裝媒體播放設(shè)備，布設(shè)網(wǎng)絡(luò)接口，實現(xiàn)資源的共享與聯(lián)通，隨時可以調(diào)用數(shù)控加工技術(shù)三維仿真平臺的教學(xué)資源。

四、數(shù)控加工技術(shù)三維仿真平臺建設(shè)成果

1.增強學(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)校依托虛實結(jié)合的數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)實訓(xùn)基地，開展基于產(chǎn)品生產(chǎn)過程為導(dǎo)向的“理、虛、實”一體化教學(xué)模式改革與創(chuàng)新，通過在虛擬環(huán)境和實際生產(chǎn)環(huán)境中進行綜合性的技術(shù)訓(xùn)練，讓學(xué)生在實踐過程中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題并解決問題，使所學(xué)的理論知識得到驗證和綜合應(yīng)用，增強學(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 98%，部分學(xué)生考取了兩個職業(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)與競賽相結(jié)合，學(xué)生技能比賽成績突出。通過數(shù)控加工技術(shù)三維仿真平臺的建設(shè)，使廣西機電工業(yè)學(xué)校的數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)校內(nèi)外實訓(xùn)基地建設(shè)逐步完善，突出了實踐教學(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)生技能比賽成績突出。在近三年的全國職業(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)生獲得國家級學(xué)生組三等獎 1 個，自治區(qū)級學(xué)生組一等獎 7 個、二等獎 8 個、三等獎 8 個。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，提高社會服務(wù)能力。依托良好的虛實結(jié)合專業(yè)實訓(xùn)基地教學(xué)條件，積極開展對外培訓(xùn)，為廣西各職業(yè)院校專業(yè)教師、實訓(xùn)指導(dǎo)教師、企業(yè)相關(guān)工作技術(shù)人員等開展ArtCAM、CAD、DELCAM 等系列軟件培訓(xùn)。依托實訓(xùn)車間，多次承辦南寧市數(shù)控技能大賽，并對外開展職業(yè)技能鑒定。

【參考文獻】

[1]李繼芳，謝火木，等.機電類專業(yè)虛擬仿真實驗教學(xué)中心建設(shè)[J].中國教育教術(shù)裝備，2016（10）

[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[J].中國教育信息化，2012（13）

（責(zé)編 江月陽）