項目驅動下數控編程軟件在數控技能培養中的應用與研究

張金花 袁夢 唐友亮 劉萍

[摘 要] 基于應用型人才培養目標及企業對數控技能人才的需求，緊密圍繞數控技能培養制定數控技術專業人才培養方案。從基礎教學、技能提升、技能綜合應用三個環節層層遞進介紹數控技能培養的課程教學過程。實踐證明，在數控編程教學過程中，以項目教學法為主導，靈活應用數控仿真軟件和MASterCAM軟件可以激發學生學習興趣和主動性，提高學生的數控編程與操作的實踐技能。

[關鍵詞] 數控技能;數控仿真軟件;MASterCAM軟件

[基金項目] 宿遷學院數字化設計與制造課程群優秀教學團隊建設項目

[作者簡介] 張金花（1986—），女，碩士研究生，講師，主要從事數控技術等方面教學與研究工作。

[中圖分類號] G712? ? [文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）31-0237-02? ? [收稿日期] 2020-01-10

一、前言

隨著制造業的飛速發展，企業對具有數控機床操作技能人才的需求越來越大。我院自動化（數控技術）專業的人才培養方案的制定緊密圍繞培養學生掌握數控技術專業理論知識與實踐技能，能夠在工業自動化及相關領域從事理論研究、科研開發與組織管理維護的應用技術型本科人才，針對學生基礎薄弱、學習能力參差不齊等特點，精心設計教學環節（圖1所示），從基礎教學—技能提升—技能綜合應用三個環節層層遞進，不斷提高學生的數控實踐技能，培養頂崗式數控技能人才。

二、基礎教學環節設計

（一）課堂理論教學

1.教學內容。本課程教學內容主要分為數控編程（手工編程）和CAM編程（自動編程），如圖2所示。

2.教學手段與方法。研究發現，學生存在學習及接受知識能力的個體差異，課程教學應緊扣教學大綱的目的、要求，以項目教學法[1-3]為主導，結合啟發式、討論式、仿真式等多種混合式教學手段和方法[4]，對零件加工的項目實施過程（如圖3所示）進行教學。

3.數控編程軟件在手工編程中的應用。數控仿真軟件是一種模仿數控機床實際加工操作過程的虛擬仿真軟件[5，6]。在實際使用的時候，只要有典型系統下零件的加工程序，就可以很方便地模擬實際機床的加工過程，減少編程或操作失誤造成的機床損壞或安全事故。

在手工編程教學過程中，教師課堂授課時把手工編好的程序導入仿真軟件對項目零件進行加工演示，重點介紹仿真軟件操作步驟和演示過程中走刀軌跡特點及加工效果。為了加強學生對項目教學中相關知識的掌握，條件允許情況下，教師可以由教室授課轉為實驗室機房上課，讓學生獨立操作仿真軟件，這樣教師邊教學生邊學，才能真正掌握所學的理論知識，思考項目中可能出現的問題并解決問題。

4.MasterCAM軟件在自動編程中的應用。MasterCAM軟件是目前制造業中常用的一款集零件造型設計與仿真加工于一體的軟件[7]。當零件結構復雜時，手工編程無法滿足實際加工需要時，可以應用MasterCAM軟件輔助設計并仿真驗證加工方案，最后導出加工程序供實際機床加工。該軟件具有操作方便、可模擬真實機床加工過程等特點。

在自動編程教學過程中，教師啟發學生思考和分析零件造型結構特點，確定所使用的MasterCAM中繪圖命令與步驟。教師應用MasterCAM邊教，學生邊學、邊做、邊練的教學模式講授并演示圖形建模步驟，加深學生對繪圖命令的理解。

（二）生產實習教學

2005年，為了克服數控機床實際數量的條件限制，增強學生的實踐動手能力，我院A106和A408實驗室分別安裝了宇航數控仿真軟件。在生產實習教學中，開展以數控加工項目為紐帶，以任務為載體，相關工藝知識、編程知識和程序調試、機床操作有機結合的項目式實訓。通過項目下達，將實訓項目劃分為基本操作、基本技能、技能提高三個層次，在各層次中分項目列出多個實訓課題，注重發揮數控仿真軟件在實習中的重要作用，實現教、學、練、做的高度融合，讓學生真正體會到理論與實際之間的聯系，由淺入深地掌握數控編程及操作技能。

（三）技能提升環節設計

主要通過組織開展數控技能競賽，一方面考查學生的數控技術有關的基礎理論，另一方面考查學生針對典型零件獨立進行手工編程并應用宇航仿真軟件進行仿真驗證的技能。鼓勵學生積極參與競賽，實現“以賽促學”，提高學生實踐操作的創新意識和創新能力。

（三）技能綜合應用環節設計

該環節主要設定在學生的畢業設計中，學生選擇與數控加工有關的課題（如輪轂造型設計與加工等），針對課題任務完成以下操作步驟：①應用自動編程軟件MASterCAM進行零件圖的繪制—仿真加工驗證工藝方案—導出加工程序;②把程序導入宇航仿真軟件—演示數控機床加工過程—驗證程序合理性;③應用實際對應選擇的數控系統品牌進行實際加工操作。學生通過這三個步驟，分析對比兩款軟件優缺點及各自適用場合。這兩款仿真軟件在整個數控編程與零件加工過程中相輔相成，綜合應用這兩款仿真軟件可以有效地驗證加工工藝方案合理性與可行性，減少了實際加工中不當操作帶來的麻煩等，為加工出符合工藝要求的零件和機床操作人員的人身安全提供了有力的保障[8]。

四、結論

通過近幾年來的教學摸索，在基礎教學環節、技能提升環節及技能綜合應用環節中巧妙應用宇航數控仿真軟件和MASterCAM軟件，讓學生更懂得理論與實踐之間的相互融合，也提高了學生掌握數控機床的手工編程、自動編程與機床實際操作的綜合應用技能水平，為畢業設計及就業打下堅實的專業基礎。

參考文獻

[1]孫明江.以項目為導向，構架《數控編程與操作》課程教、學、做一體化的教改思路[J].今日科苑，2010（8）：179-180.

[2]單春陽.數控編程與操作項目式實訓方法初探[J].遼寧高職學報，2008，10（4）：23-29.

[3]倪偉國.基于項目驅動教學的《數控編程與操作》課程設計與實踐[J].江蘇教育，2011（4）：28-30.

[4]張金花，劉萍等.混合教學模式在數控技能培養中的研究[J].遼寧高職學報，2016，18（10）：72-74.

[5]賀志范，王振.數控加工仿真系統在數控編程與操作教學中的應用[J].商丘職業技術學院學報，2007，6（32）：117-119.

[6]鄭茂溪，盧滿懷，王寶蝠，廖丹，張春紅.斯沃數控仿真軟件在數控教學中的應用[J].科技風，2019（32）：117-83.

[7]張雙喜.MasterCAM軟件在數控編程方面應用實例的探討[J].福建茶葉，2019（8）：201-202.

[8]梁毅峰.機械加工自動編程軟件與數控仿真軟件的綜合應用[J].電子技術與軟件工程，2019（10）：61-62.