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工程的数控综合实训初探

点击次数:1502更新时间:2017-09-12
   
  本文针对高职院校数控专业实训的现状,为使学生尽快适应社会对人才的需求,结合反求工程的全过程及关键技术,将数控设备进行有效联合运用,作为一个系统的教学实训项目,完善实训教学,开阔学生眼界,可为社会输送高技能应用型人才打下良好基础。
 
  0 引言
 
  装备制造业是为国民经济各行业提供技术装备的战略性产业,机械制造产业的关联度高、吸纳就业能力强、技术资金密集,是各行产业升级、技术进步的重要保障和国家综合实力的集中体现。它作为一个国家的支柱性产业,如何面对日趋激烈的竞争,不仅关系到企业的兴衰,而且事关一个国家的持续发展和综合国力的提高。创新是制造业发展的主旋律,只有重视新产品开发、增强市场竞争能力,我国制造业才能大幅度跨越式发展。
 
  反求工程作为现代设计和制造的重要技术手段,是从一个已有的物理模型产生相应的CAD几何模型或实体模型的过程,是针对消化吸收先进技术的一系列分析方法和应用技术的组合;它以先进的产品或技术为对象,进行深入分析研究,掌握关键技术,在消化吸收的基础上创新。广义的产品反求包括:形状(几何)逆向、工艺逆向和材料逆向等。是一个复杂的系统工程。在形状反求领域,主要包括两个内容,一是样件表面的数字化测量技术,二是数据预处理和几何实体构造技术。反求工程在航空、汽车、模具、玩具、制鞋等工业得到广泛应用,主要用于新产品开发和产品改型设计、产品仿制、质量检验、快速原型零件制造等。
 
  当前,装备制造业发展的一个明显动向是:越来越广泛地应用计算机集成系统进行设计制造,普通的设计制造模式逐渐被替代。专家预言:21世纪机械制造业的竞争。在某种程度上是数控技术的竞争。目前,数控人才奇缺。严重制约着先进制造技术的广泛使用,影响了制造业的发展。因此,加快数控人才的培养,成为当务之急。高职数控专业的实训教学是专业教育的重要组成部分,培养出来的学生必须要有很强的适应能力,能够迅速地迁移所学的知识于新的环境,能够迅速地更新知识以适应行业或职业要求。实训教学的质量直接影响着毕业学生的实际质量。现在的部分院校生源多以高中毕业生为主,生源质量大幅度提高,原有的实训模式显现其相对简单。因此各校都在致力于数控专业实训方面的研究和改革。目的是使该专业的学生能在掌握一定技能的同时,还要有较强的综合设计能力,以适应社会对人才的需求。如何在短期内达到要求,笔者从实训现状进行分析,提出了提高实训质量的一些对策。
 
  1 目前高职院校的实训概况
 
  目前条件较好的院校,根据自身的课程设置与硬件设施,开设了数控加工实训、三坐标测量实训、CAD/CAM实训等,但是在这些实训中还存在些不足,要求改进。
 
  1)数控加工实训。一般实训中,老师会准备一些零件图交予学生练习,但是考虑到学生安全、设备安全和刀具种类等因素.这些零件图大都局限在直线和圆弧组成的图形,很少涉及到复杂曲线加工,即使有也是抛物线或椭圆线之类。这可利用现有知识加上手工编程暂且完成;但是遇到较复杂曲面或精度较高的零件加工那就无从下手,需要解决对策。
 
  2)CAD/CAM实训。实训中老师也会鼓励学生发挥创造性思维。去自主设计一些实体图形,图形也可能较复杂、好看。但是学生设计的实体(例如:像宝塔、篮球架等图形)往往不能利用数控机床加工;自然软件中涉及的一些加工方法学生也没有考虑到如何选择它们、如何进行程序的生成、如何进行程序后置处理、软件如何与机床进行连接等等;这些问题往往被忽视,而恰恰是这些问题越来越多地涉及到先进的设计方法,不宜忽视。
 
  3)测量实训。测量实训往往是利用三坐标测量机完成。实训中较常见的都是准备一个现有零件,进行零件尺寸的检测,教会学生如何去使用。但这只是测量机的功能之一,没有深入进行研究与开发。例如测量机有多少功能;测量方式有几种、如何去选择;测量探头如何去选择等这些问题都没有涉及,也需拓展知识面。
 
  4)基于以上分析,基本能力虽在教学体系中基本涉及到,但是每个实训都相对独立,学生只是掌握了基本的能力。没有将其充分融合,没有融会贯通,学生还停留在“会”,而没达到“通”。
 
  2 基于反求技术的综合实训构想
 
  反求设计加工是包含三维测量、曲面构建、模型建立、加工方法选择、工艺参数设定、程序处理等手段的一种复合设计加工模式,较接近于课本中给学生讲到的计算机集成制造系统。利用这样理念设计数控综合实训,尽可能地将我们涉及的实训综合应用,旨在让学生熟悉反求设计理念。由于反求工程中需有较深的理论知识,所以选定的既定物主要有直线与圆弧曲线构成。
 
  1)利用高精度或精度较高的三坐标测量机,对既定物进行扫描测量。教师应对其测量模式和编程模式的选择、测头类型选择、测头校正、零件测量坐标系的建立方法、测量规划和扫描测量进行较为详细的阐述。让学生自行选择测量方法与步骤。相互间相互比较、讨论,确定优化的方法。
 
  2)对所得到的点进行处理。利用CAD/CAM软件将所得到的点按顺序、坐标用直线或圆弧进行连接,在连接的过程中对缺失的点或重复的点进行处理。利用测得的深度尺寸将线条形成实体,若是不能形成可考虑进行曲面拟合构建。
 
  3)利用所学的理论知识编制工艺。在软件环境下,进行零件编程前的准备工作。在此基础上选用不同的加工方式和走刀方式,对软件加工参数的设置要作进一步的研究工作,选择合理的加工参数,这样不仅可提高加工效率,而且可提高加工精度。进行工艺比对后,确定较为优化的工艺,自动生成程序,对所生成的程序结合机床进行后置处理,得到了正确的加工程序。为防止意外发生,可利用软件对所生成的程序进行模拟加工,确认无误后,将程序连接数控机床,在机床上加工出所需的零件。
 
  4)将所得到的零件与既定物进行比较。完善实训过程。进行总结优化。
 
  3 实训效果展望
 
  通过上述研究。可以充分把现有的数控设备三坐标测量仪、CAD/CAM软件、数控机床进行有效的联合运用,作为一个系统的教学实训项目,完善学校实训教学,开阔学生眼界,可为社会输送高技能应用型人才打下良好基础。
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