项目驱动下数控编程软件在数控技能培养中的应用与研究

张金花 袁梦 唐友亮 刘萍

[摘 要] 基于应用型人才培养目标及企业对数控技能人才的需求，紧密围绕数控技能培养制定数控技术专业人才培养方案。从基础教学、技能提升、技能综合应用三个环节层层递进介绍数控技能培养的课程教学过程。实践证明，在数控编程教学过程中，以项目教学法为主导，灵活应用数控仿真软件和MASterCAM软件可以激发学生学习兴趣和主动性，提高学生的数控编程与操作的实践技能。

[关键词] 数控技能;数控仿真软件;MASterCAM软件

[基金项目] 宿迁学院数字化设计与制造课程群优秀教学团队建设项目

[作者简介] 张金花（1986—），女，硕士研究生，讲师，主要从事数控技术等方面教学与研究工作。

[中图分类号] G712    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）31-0237-02    [收稿日期] 2020-01-10

一、前言

随着制造业的飞速发展，企业对具有数控机床操作技能人才的需求越来越大。我院自动化（数控技术）专业的人才培养方案的制定紧密围绕培养学生掌握数控技术专业理论知识与实践技能，能够在工业自动化及相关领域从事理论研究、科研开发与组织管理维护的应用技术型本科人才，针对学生基础薄弱、学习能力参差不齐等特点，精心设计教学环节（图1所示），从基础教学—技能提升—技能综合应用三个环节层层递进，不断提高学生的数控实践技能，培养顶岗式数控技能人才。

二、基础教学环节设计

（一）课堂理论教学

1.教学内容。本课程教学内容主要分为数控编程（手工编程）和CAM编程（自动编程），如图2所示。

2.教学手段与方法。研究发现，学生存在学习及接受知识能力的个体差异，课程教学应紧扣教学大纲的目的、要求，以项目教学法[1-3]为主导，结合启发式、讨论式、仿真式等多种混合式教学手段和方法[4]，对零件加工的项目实施过程（如图3所示）进行教学。

3.数控编程软件在手工编程中的应用。数控仿真软件是一种模仿数控机床实际加工操作过程的虚拟仿真软件[5，6]。在实际使用的时候，只要有典型系统下零件的加工程序，就可以很方便地模拟实际机床的加工过程，减少编程或操作失误造成的机床损坏或安全事故。

在手工编程教学过程中，教师课堂授课时把手工编好的程序导入仿真软件对项目零件进行加工演示，重点介绍仿真软件操作步骤和演示过程中走刀轨迹特点及加工效果。为了加强学生对项目教学中相关知识的掌握，条件允许情况下，教师可以由教室授课转为实验室机房上课，让学生独立操作仿真软件，这样教师边教学生边学，才能真正掌握所学的理论知识，思考项目中可能出现的问题并解决问题。

4.MasterCAM软件在自动编程中的应用。MasterCAM软件是目前制造业中常用的一款集零件造型设计与仿真加工于一体的软件[7]。当零件结构复杂时，手工编程无法满足实际加工需要时，可以应用MasterCAM软件辅助设计并仿真验证加工方案，最后导出加工程序供实际机床加工。该软件具有操作方便、可模拟真实机床加工过程等特点。

在自动编程教学过程中，教师启发学生思考和分析零件造型结构特点，确定所使用的MasterCAM中绘图命令与步骤。教师应用MasterCAM边教，学生边学、边做、边练的教学模式讲授并演示图形建模步骤，加深学生对绘图命令的理解。

（二）生产实习教学

2005年，为了克服数控机床实际数量的条件限制，增强学生的实践动手能力，我院A106和A408实验室分别安装了宇航数控仿真软件。在生产实习教学中，开展以数控加工项目为纽带，以任务为载体，相关工艺知识、编程知识和程序调试、机床操作有机结合的项目式实训。通过项目下达，将实训项目划分为基本操作、基本技能、技能提高三个层次，在各层次中分项目列出多个实训课题，注重发挥数控仿真软件在实习中的重要作用，实现教、学、练、做的高度融合，让学生真正体会到理论与实际之间的联系，由浅入深地掌握数控编程及操作技能。

（三）技能提升环节设计

主要通过组织开展数控技能竞赛，一方面考查学生的数控技术有关的基础理论，另一方面考查学生针对典型零件独立进行手工编程并应用宇航仿真软件进行仿真验证的技能。鼓勵学生积极参与竞赛，实现“以赛促学”，提高学生实践操作的创新意识和创新能力。

（三）技能综合应用环节设计

该环节主要设定在学生的毕业设计中，学生选择与数控加工有关的课题（如轮毂造型设计与加工等），针对课题任务完成以下操作步骤：①应用自动编程软件MASterCAM进行零件图的绘制—仿真加工验证工艺方案—导出加工程序;②把程序导入宇航仿真软件—演示数控机床加工过程—验证程序合理性;③应用实际对应选择的数控系统品牌进行实际加工操作。学生通过这三个步骤，分析对比两款软件优缺点及各自适用场合。这两款仿真软件在整个数控编程与零件加工过程中相辅相成，综合应用这两款仿真软件可以有效地验证加工工艺方案合理性与可行性，减少了实际加工中不当操作带来的麻烦等，为加工出符合工艺要求的零件和机床操作人员的人身安全提供了有力的保障[8]。

四、结论

通过近几年来的教学摸索，在基础教学环节、技能提升环节及技能综合应用环节中巧妙应用宇航数控仿真软件和MASterCAM软件，让学生更懂得理论与实践之间的相互融合，也提高了学生掌握数控机床的手工编程、自动编程与机床实际操作的综合应用技能水平，为毕业设计及就业打下坚实的专业基础。

参考文献

[1]孙明江.以项目为导向，构架《数控编程与操作》课程教、学、做一体化的教改思路[J].今日科苑，2010（8）：179-180.

[2]单春阳.数控编程与操作项目式实训方法初探[J].辽宁高职学报，2008，10（4）：23-29.

[3]倪伟国.基于项目驱动教学的《数控编程与操作》课程设计与实践[J].江苏教育，2011（4）：28-30.

[4]张金花，刘萍等.混合教学模式在数控技能培养中的研究[J].辽宁高职学报，2016，18（10）：72-74.

[5]贺志范，王振.数控加工仿真系统在数控编程与操作教学中的应用[J].商丘职业技术学院学报，2007，6（32）：117-119.

[6]郑茂溪，卢满怀，王宝蝠，廖丹，张春红.斯沃数控仿真软件在数控教学中的应用[J].科技风，2019（32）：117-83.

[7]张双喜.MasterCAM软件在数控编程方面应用实例的探讨[J].福建茶叶，2019（8）：201-202.

[8]梁毅峰.机械加工自动编程软件与数控仿真软件的综合应用[J].电子技术与软件工程，2019（10）：61-62.