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仿真技术在机械加工专业教学中的应用

李玉兰

龙岩技师学院,福建龙岩,364000

摘要: 机械专业是实践性很强的专业,因而实践教学环节在整个教学过程占据重要地位。创新教学方法,加强学生实践技能锻炼,提高学生知识应用水平是必要的。其中,实验教学是机械专业非常重要的教学组成部分。然而机械专业实验所需仪器设备较多,部分仪器设备比较昂贵、体积大,但功能单一。学生只能在实验室根据教材提示开展验证性实验,难以确保实验教学效果。随着计算机和网络技术发展应用,仿真技术也快速发展,应用仿真仪器设备开展机械专业实验教学成为可能。仿真技术不仅将传统仪器设备功能软件化,同时还有利于学生加强锻炼,给机械专业实验教学带来深刻变革。
关键词: 机械加工;仿真技术;教学;有效课堂
DOI:10.12721/ccn.2023.160391
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引言

随着计算机技术的不断发展,其促使仿真技术也得到迅速发展,尤其是仿真硬件,已呈现出数字化的运算趋势,通常表现为通过超小型机与外围的处理器相结合,对大型的机械系统实施仿真模拟与操作。对于仿真软件而言,仿真技术和人工智能的技术有效结合,仿真软件通常有着显著的精确性与全面性。经过仿真技术与虚拟现实技术的合理运用,通常能更好的符合机械加工制造业的发展方向。因此,中职院校开展机械加工专业的教学中,需依据企业职业的岗位要求,注重仿真技术的运用,积极开展针对性教学,这不仅能够使学生充分掌握机械加工的相关理论知识,而且还能促进学生在机械加工中的实践操作能力提高,从而为机械加工的企业发展奠定夯实的基础。

1我国机械加工专业实践教学的改革方向

1.1加强学生的基础知识掌握程度

为了有效提升职业学院学生的理论知识学习效果,转变学生学习理论知识的态度。大部分职业学校都已经对校内一些机械加工类专业的理论教学设置了相应的实训教学。在实训教学过程中,教师借助向学生演示动手和实训来帮助学生在复习理论知识的同时锻炼其实践操作能力,帮助学生巩固基础知识,学会举一反三,提升学生接受新事物的能力,锻炼学生的创新意识。

1.2加强培养专业核心和综合能力

对于职业学校的机械加工专业而言,专业核心能力培养是一个贯彻始终的培养过程。对于机械加工专业而言,其专业核心能力指的就是机械加工机床的操作能力。而在进行综合能力训练、课程设计以及实训等模块的时候,还应该适当地人为设置一些故障排查和缺陷分析子任务,以此来针对性地解决一些实际性问题,保证总体方案能够顺利设计实施。

2仿真技术

仿真技术通常有着明显的便利性,其在社会的各个行业与领域当中得到广泛应用。对于仿真技术而言,其在具体运行中通常包含了许多应用工具,根据工具性质的不同,可将其分成软件与硬件。对于仿真硬件而言,其主要将计算机为主,各种计算机都涵盖在内,如模拟计算机、数字计算机等。其不仅有计算机,还有许多的物理仿真器,其也属于仿真硬件的组成部分,如运动仿真器、仿真语言等。在对仿真技术进行应用的时候,想要实现目标系统的构建,通常会选择高效化实验策略,如连续系统的仿真、离散事件的系统仿真等[1]。目前,随着信息技术的不断发展,许多行业都广泛的运用到仿真技术,如化工行业、航空航天业等。当前,仿真技术的合理且广泛运用,不仅能够使机械加工的研发以及制造时间、资金等有效减少,而且还能为机械加工的企业创造出丰富的经济效益。

3仿真技术在中职机械加工专业教学中的应用策略

3.1基础模块

仿真技术运用于基础模块的教学中,其主要是通过相应的侧重点促使学生的学习由理论过渡至实践训练。面对刚接触到机械加工的学生而言,其理论素养不够完善与系统,这就需学生通过简单的模拟机械加工对其理论知识进行检验。因此,仿真软件当中的基础模块,通常能够使学生更好的将理论与实践相结合。该模块的教学中,学生主要通过斯沃数控仿真软件对机械加工零件进行模拟,斯沃数控仿真团建的界面详见图1,斯沃数控的机械加工仿真软件可经过SSCNC服务器进行用户名与密码的注册,并在局域网的PC上进行SSCNC网络版登录,而教师则能运用局域网对学生进行集中管理与监控,以第学生的整个操作过程实施监控,及时的解决具体操作中的问题,以促使学生的操作进度以及加工效率得到显著提高。该模块不仅符合低年级或理论知识较为薄弱的学生,而且还能增强该部分学生的理论素养,从而使学生的实践能力得到显著提高。

3.2在带传动性能测试实验的运用

带传动在机械传动中应用十分普遍。在课程教学中,要对此足够重视,让学生熟练掌握,使其发挥基础作用,为提升机械设计课程教学效果奠定基础。在该实验中,让学生观察带传动弹性滑动和打滑,测试承载力和带传动承载力,绘制弹性滑动曲线和传动效率曲线[2]。以前采用“传感器+二次仪表”进行实验,仪器有力传感器、转矩力测杆、电动机、光电测速装置等。人工方式测试和试验,要求仪表和仪器拥有较高精度,但实验成本高,仪器仪表容易受到损坏,影响实验效果。为改进传统实验存在的不足,在仿真技术支持下,以PC机为硬件平台,以LabVIEW为软件平台,系统组成包括电动机、转速传感器、加载装置、测力传感器。实验中实时检测运动和动力参数,方便定量分析。该系统能测定并绘制带传动弹性滑动曲线和传动效率曲线。通过分析所绘制的曲线图,能够判定传递荷载与弹性滑差率,并分析他们与传动效率之间的关系。

3.3实验室建设

研究样本中虚拟仿真实验室建设也是关注的重点,研究者围绕实验室或者实验中心建设、教学资源建设、实验教学平台开发展开研究。福州大学的国家级虚拟仿真实验教学中心建设,包括虚拟仿真实验教学资源体系建设、虚拟仿真实验教学人才队伍建设以及虚拟仿真实验教学平台建设等[3]。李小松对地方高校机电类虚拟实验教学中心的建设成果进行了梳理和总结,刘磊介绍“新工科”虚拟仿真实验教学资源的建设成果,已开发工程机械类虚拟仿真实验教学资源共计7套;长安大学、中国石油大学基于开放共享的理念构建了开放式虚拟仿真实验教学平台。虚拟教学平台具有功能集约、资源共享、开放充分的特点,突破了实验场地和实验课程安排的限制,能达到提高教学能力、丰富教学内容的目的,虚拟仿真实验室建设的成果和经验为其他高校提供了借鉴和参考价值。

4仿真技术在机械专业教学中的运用趋势

将仿真技术用于机械专业实验教学,不仅有利于加强学生实践锻炼,还有利于促进学生的知识应用技能提升。进而方便开展网络实验,丰富教学资源,缓解实验室仪器的不足,满足学生实验需要,便于开展个性化实验,促进实验教学顺利进行并确保教学效果[4]。仿真实验平台包括用户界面设计、网页制作和数据传输,并将计算机技术、网络技术、数据库技术、仿真技术结合。同时利用动态服务器网页技术实现实验系统的网络教学,还可以对学生实验过程加强管理,及时掌握学生实验基本情况。学生在虚拟实验平台支持下,能够通过网络和学习平台预约实验,提交实验报告,完成实验后的练。并与其他同学讨论实验内容,向任课老师请教存在的疑惑。最终有利于巩固所学知识,提高机械专业实验教学质量。

结束语

综上所述,机械加工专业的教学当中,仿真技术的运用不仅能促进课堂教学效率的提升,而且还能使机械加工的教学朝着智能化、信息化、现代化发展。因此,在中职机械加工专业的教学当中,教师需注重仿真技术的运用,以促使教学效率提高的同时,促使机械加工行业实现良好发展。

参考文献:

[1]刘辉跃.探究仿真技术在机械设计制造过程中的应用[J].科技资讯,2020,018(010):37,39.

[2]李端阳.数字化虚拟仿真技术在中职机械课程的构建[J].知识文库,2020(09):99,103.

[3]刘志华.运动仿真技术在机械基础教学中的运用研究[J].现代职业教育.

[4]龚永忠.浅谈中职机械数控加工仿真软件的教学应用[J].学周刊,2018,20(20):16-17.