吳玉鵬

[摘 要] 焊接模擬仿真技術(shù)實現(xiàn)了焊接操作模擬、焊接環(huán)境模擬以及焊后質(zhì)量評價，為初學(xué)階段的學(xué)員掌握焊接技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。分析焊接模擬仿真與傳統(tǒng)實訓(xùn)教學(xué)相比所具有的優(yōu)勢，闡述焊接模擬仿真的教學(xué)方法與步驟，并指出焊接模擬仿真教學(xué)應(yīng)注意的問題。

[關(guān) 鍵 詞] 焊接模擬仿真；實訓(xùn)教學(xué)；焊接專業(yè)

[中圖分類號] G712 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號] 2096-0603（2018）30-0113-01

焊接是機械制造中的重要環(huán)節(jié)，它是一種可靠、低成本的金屬材料連接方法，目前還沒有其他工藝方法可以替代。隨著信息技術(shù)、模擬仿真技術(shù)的進(jìn)步，這些技術(shù)也在不斷融入焊接技術(shù)之中。因此，職業(yè)院校在培養(yǎng)焊接專業(yè)學(xué)生時，要與時俱進(jìn)，將信息技術(shù)、虛擬技術(shù)融入教學(xué)活動之中，以培養(yǎng)出符合企業(yè)要求的高素質(zhì)技術(shù)人才。

實訓(xùn)教學(xué)是焊接專業(yè)教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)，但是實訓(xùn)教學(xué)投入較大，焊接設(shè)備有限，與企業(yè)的實際生產(chǎn)環(huán)節(jié)有一定距離；且焊接環(huán)境較差，學(xué)生在實訓(xùn)過程中的積極性不高。因此，如何利用有限的資源培養(yǎng)出綜合素質(zhì)高、有敬業(yè)精神的技術(shù)人員，采用焊接模擬仿真教學(xué)模式是行之有效的解決方法之一。

一、焊接模擬仿真教學(xué)

焊接模擬仿真教學(xué)就是使用虛擬焊接培訓(xùn)系統(tǒng)，模擬出真實的工作程序、工作環(huán)境、工藝參數(shù)、技術(shù)要領(lǐng)、技術(shù)考核。它可以通過計算機對焊接過程中的各種現(xiàn)象進(jìn)行數(shù)值模擬，進(jìn)而進(jìn)行定量分析，指導(dǎo)學(xué)生焊接訓(xùn)練。在教學(xué)過程中，教師通過計算機發(fā)布學(xué)員訓(xùn)練的任務(wù)，并對學(xué)員的訓(xùn)練進(jìn)程進(jìn)行監(jiān)控，通過分析學(xué)員的焊接進(jìn)程及出現(xiàn)的問題，并給予及時指導(dǎo)。

二、焊接模擬仿真的特點

（一）焊接模擬系統(tǒng)應(yīng)用范圍廣

焊接模擬系統(tǒng)中包括焊條電弧焊、二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊和鎢極氬弧焊，這三種焊接方式屬于實際生產(chǎn)中常見的焊接方式，也是焊接專業(yè)訓(xùn)練的基礎(chǔ)。而每種焊接方式在系統(tǒng)中會包括多種不同的焊接工藝，因此，系統(tǒng)應(yīng)用范圍較廣。另外，焊接模擬仿真系統(tǒng)可以設(shè)置多種焊接接頭形式、多種空間位置、不同的材料厚度等工藝參數(shù)，基本覆蓋了焊工技能訓(xùn)練的所有項目，具有很好的適應(yīng)性。

（二）焊接模擬仿真對焊接的過程定位精準(zhǔn)

學(xué)員在訓(xùn)練中，系統(tǒng)精確捕捉訓(xùn)練者操作時的焊槍動作，當(dāng)操作不當(dāng)時，系統(tǒng)會發(fā)出報警提示。系統(tǒng)會自動記錄操作者焊接中的相關(guān)信息，并將精確的焊位信息上傳到計算機中，以幫助訓(xùn)練者糾正焊接姿態(tài)，快速提高學(xué)員的技能。

（三）焊接模擬仿真系統(tǒng)能有效的節(jié)約成本

由于焊接實訓(xùn)過程需要消耗大量的電能、焊材、金屬試件，特別對于沒有接觸過焊接的初學(xué)階段學(xué)員，焊接耗材更大。因此，在使用模擬仿真系統(tǒng)后，可以有效減少焊接耗材，還可以提升學(xué)員的焊接水平。

三、焊接模擬仿真系統(tǒng)在實訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用

（一）焊接模擬仿真教學(xué)的方法

焊接實訓(xùn)主要以手工電弧焊為主，而模擬仿真系統(tǒng)也以手工電弧焊作為訓(xùn)練基礎(chǔ)，將焊接訓(xùn)練中需要掌握的焊接要領(lǐng)作為訓(xùn)練目標(biāo)，模擬仿真教學(xué)就是圍繞這一目標(biāo)開展訓(xùn)練。具體方法為焊接模擬課程一般設(shè)置在初學(xué)階段，在課題開始前，將模擬器支架設(shè)置在合適高度，設(shè)置合適的焊接參數(shù)，按照焊接任務(wù)的要求進(jìn)行操作，可采用焊鉗或焊槍進(jìn)行練習(xí)。在采用焊鉗或焊槍練習(xí)時，焊接的三個基本運動（焊材燃燒縮短向下、向前施焊、左右擺動）會缺少一個運動方向，但是仍然會使初學(xué)者有身臨其境的感覺。另外，學(xué)員對焊鉗或焊槍的尺寸、形狀、重量的感覺有一定的適應(yīng)性，為在實際訓(xùn)練打下基礎(chǔ)。

（二）焊接模擬仿真教學(xué)的步驟

焊接模擬訓(xùn)練為實訓(xùn)奠定了良好的基礎(chǔ)，但是模擬仿真訓(xùn)練與實際操作之間還有一定的差距。因此，不能將焊接模擬仿真作為實訓(xùn)教學(xué)的主體，而應(yīng)該將它作為實訓(xùn)的輔助訓(xùn)練，即焊接操作模擬演練→焊接能力的培養(yǎng)提高與熔池觀察能力的有機結(jié)合→焊接操作與熔池觀察能力的相互促進(jìn)→控制調(diào)整熔池狀態(tài)水平的形成→具有指導(dǎo)鑒評的能力，開展實習(xí)教學(xué)[1]。焊接操作能力應(yīng)該在焊接模擬與實際訓(xùn)練中反復(fù)練習(xí)，通過在模擬和實際訓(xùn)練的經(jīng)驗的積累，最終掌握焊接技術(shù)。

（三）焊接模擬仿真教學(xué)注意事項

首先，焊接模擬仿真系統(tǒng)與實際生產(chǎn)還有一段距離，因此不管是教師還是學(xué)員不能過度依賴系統(tǒng)，但也不能對模擬訓(xùn)練不重視，使學(xué)員對焊接前期的訓(xùn)練失去興趣。其次，學(xué)員在經(jīng)過焊接模擬訓(xùn)練后，會急于進(jìn)行實際訓(xùn)練，造成模擬訓(xùn)練不認(rèn)真，教師要發(fā)揮引導(dǎo)作用，要嚴(yán)格對學(xué)員的考核，沒有達(dá)到要求的不能參加實際訓(xùn)練。

四、結(jié)語

在實施焊接模擬教學(xué)中，我們也感到當(dāng)前的焊接模擬設(shè)備還有一些問題，如在VR中的焊接環(huán)境清晰度有待提高，焊接模擬的三個基本運動缺少焊材燃燒縮短向下的運動，系統(tǒng)使用過程中小故障較多，影響教學(xué)活動的正常開展。因此，我們希望焊接模擬仿真系統(tǒng)能夠不斷完善，合理結(jié)合學(xué)員的特點[2]，通過教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變，將焊接模擬仿真融入實訓(xùn)課之中，激發(fā)學(xué)生對實訓(xùn)課程的積極性，以達(dá)到提高實訓(xùn)課教學(xué)質(zhì)量的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡玉文.淺談仿真模擬在焊接教學(xué)中的應(yīng)用[J].硅谷，2010（24）.

[2]吳顥.焊接模擬仿真在實訓(xùn)教學(xué)改革中的應(yīng)用[M].職業(yè)中國勞動社會保障出版社，2013（36）.