《數(shù)控車床》仿真軟件實驗的教學(xué)探索

1、數(shù)控車床仿真軟件實驗的教學(xué)探索數(shù)控機床以高效率、高精度、高的自動化在機械加工中廣泛使用。數(shù)控車床作為一門以實踐為核心，理論與實踐相結(jié)合的專業(yè)課，運用數(shù)控仿真軟件，針對本校數(shù)控車床實訓(xùn)課程教學(xué)特點以及存在的問題，通過機電一體化的教學(xué)改革，實現(xiàn) 一人一機 教學(xué)模式，取得了明顯的教學(xué)成果?！娟P(guān)鍵詞】 數(shù)控；教改；仿真0 前言數(shù)控技術(shù)也叫計算機數(shù)控技術(shù)（Computerized Numerial Control 簡稱： CNC），它是用計算機按事先存貯的控制程序來實現(xiàn)對機械零件自動化。隨著我國經(jīng)濟、科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以及中國制造2025和工業(yè) 4.0標(biāo)準(zhǔn)的制定，我國機械制造業(yè)正逐步由加工組裝基地向加工自

2、動化蛻變。數(shù)控加工技術(shù)以及高效、可靠、高速、高精度以及自動化等特點，備受制造業(yè)企業(yè)的親睞。數(shù)控車床是本科院校機械類專業(yè)的一門專業(yè)必修實訓(xùn)課程，它把理論知識與實踐應(yīng)用相結(jié)合，涉及到金屬工藝學(xué)、機械制造、機械制圖、AutoCAD等多學(xué)科專業(yè)知識，以培養(yǎng)學(xué)生動手能力為目標(biāo)，致力于培養(yǎng)滿足市場需求的數(shù)控應(yīng)用型、技能型人才。結(jié)合機械類專業(yè)學(xué)生數(shù)控車床實訓(xùn)課程教學(xué)經(jīng)驗以及企業(yè)用人的實際情況，對數(shù)控車床實訓(xùn)教學(xué)經(jīng)驗進(jìn)行分析和探討，總結(jié)了數(shù)控車床實訓(xùn)課程的特點，提出了相應(yīng)措施和解決方案，從而使學(xué)生能夠扎實掌握數(shù)控車床操作技能，滿足企業(yè)生產(chǎn)實際需求。1 數(shù)控加工課程的體系定位當(dāng)前，我國本科院校機械類專業(yè)的基本培

3、養(yǎng)目標(biāo)是面向科學(xué)技術(shù)發(fā)展及社會主義現(xiàn)代化建設(shè)需要，培養(yǎng)具備信息技術(shù)、自動化技術(shù)方面的基礎(chǔ)理論、應(yīng)用方法與專業(yè)技能，在設(shè)計制造行業(yè)的生產(chǎn)和研究一線從事機電產(chǎn)品設(shè)計制造、機電系統(tǒng)研究開發(fā)、技術(shù)運用與改造、運行管理和經(jīng)營銷售的高級工程研究型及工程應(yīng)用型人才。這就要求機械類專業(yè)的畢業(yè)生不但具有有較高文化素養(yǎng)、創(chuàng)新意識以及職業(yè)道德，而且具有全面的專業(yè)知識、扎實的基本功與實踐操作能力。數(shù)控車床實訓(xùn)教學(xué)大綱要求學(xué)生能熟練掌握數(shù)控加工編程與數(shù)控加工工藝，熟練操作設(shè)備。企業(yè)要求數(shù)控專業(yè)人才更應(yīng)具備零件與圖紙的辨識與設(shè)計能力，能書寫復(fù)雜的各類復(fù)雜的數(shù)控加工文件。同時，應(yīng)具有較強的實踐操作能力，會合理利用新型刀、夾

4、具、量具并結(jié)合CADCAM技術(shù)進(jìn)行一般零件的制造，能獨自操作機床，掌握數(shù)控機床的維修與養(yǎng)護(hù)。另外，作為現(xiàn)代化人才，應(yīng)實時跟進(jìn)數(shù)控加工技術(shù)發(fā)展，終身學(xué)習(xí)以適應(yīng)職業(yè)發(fā)展的要求。2 數(shù)控仿真軟件的概括計算機數(shù)控仿真是應(yīng)用計算機技術(shù)對數(shù)控加工操作過程進(jìn)行模擬仿真的一門新技術(shù)。該技術(shù)面向?qū)嶋H生產(chǎn)過程的機床仿真操作，加工過程三維動態(tài)的逼真再現(xiàn)，能使每一個學(xué)生，對數(shù)控加工建立感性認(rèn)識，可以反復(fù)動手進(jìn)行數(shù)控加工操作，有效解決了因數(shù)控設(shè)備昂貴和有一定危險性，很難做到每位學(xué)生 一人一機 的問題，在培養(yǎng)全面熟練掌握數(shù)控加工技術(shù)的實用型技能人才方面發(fā)揮不可替代作用。當(dāng)前國內(nèi)較為流行的仿真軟件有北京斐克VNUC、南京宇

5、航Y(jié)hn、上海宇龍等數(shù)控加工仿真軟件。這些軟件一般都具有數(shù)控加工過程的三維顯示和模擬真實機床的仿真操作。3 當(dāng)前數(shù)控加工課程的現(xiàn)狀數(shù)控車床實訓(xùn)課程以數(shù)控車床為研究對象，內(nèi)容包括數(shù)控技術(shù)的理論基礎(chǔ)、實踐操作等方面。數(shù)控車床集多學(xué)科技術(shù)于一身，包括機、電、液、控制、自動化等多個領(lǐng)域，在機械制造、自動控制、微電子技術(shù)以及計算機等方面應(yīng)用非常廣泛。3.1 課程實踐性強數(shù)控車床實訓(xùn)課程與生產(chǎn)實際緊密聯(lián)系，以培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力為主要目標(biāo)，學(xué)生首先要系統(tǒng)、全面地掌握相關(guān)理論知識，然后經(jīng)過實際動手訓(xùn)練，才能具備一定的實踐操作能力。在教學(xué)過程中，實訓(xùn)指導(dǎo)教師要不斷對教學(xué)理論、教學(xué)方法進(jìn)行研究，不斷改進(jìn)和優(yōu)化

6、教學(xué)中存在的問題，實訓(xùn)才能取理想的效果3.2 數(shù)控車床數(shù)量不足隨著國內(nèi)經(jīng)濟的高速發(fā)展，學(xué)習(xí)先進(jìn)制造設(shè)備的學(xué)生越來越多，本?，F(xiàn)有數(shù)控車床4臺，然而購買一臺數(shù)控車床設(shè)備要花幾萬、十幾萬、甚至幾十萬，現(xiàn)有儀器設(shè)備無法同時保證數(shù)控車床實訓(xùn)課程的正常秩序。3.3 危險性大數(shù)控車床實訓(xùn)課程對于沒有受過專業(yè)技能培訓(xùn)的初學(xué)者來說，從理論學(xué)習(xí)到實際操作，學(xué)生要經(jīng)歷從心理到肢體的適應(yīng)階段，無形當(dāng)中在學(xué)生的心理壓力。另外，由于車床結(jié)構(gòu)及操作的復(fù)雜性給學(xué)生熟練操作數(shù)控機床增加了難度，加之機床高速旋轉(zhuǎn)零件多等因素，有很大的危險性。4 運用數(shù)控仿真軟件的教學(xué)成果4.1 降低設(shè)備成本，實現(xiàn) 一人一機 教學(xué)模式。數(shù)控仿真軟件

7、是一種以計算機為中心的模擬數(shù)控機床操作的軟件。隨著計算機的普及，價格也越來越便宜，一臺數(shù)控車床價格可以購買多臺計算機，有效的降低了設(shè)備成本。數(shù)控仿真軟件是屬于一次性投入的教學(xué)設(shè)備，沒有類似于數(shù)控機床設(shè)備的后期維修、保養(yǎng)等費用，有效的減少了學(xué)校教育成本的后期投入。在傳統(tǒng)的數(shù)控教學(xué)方式中由于數(shù)控設(shè)備有限，通常是一臺數(shù)控機床由幾名學(xué)生一起操作。這種教學(xué)方式不利于學(xué)生對知識的理解及掌握。采用數(shù)控仿真軟件教學(xué)后，每一位學(xué)生操作一臺計算機，有助于學(xué)生獨立的思考問題、解決問題，提高了學(xué)生動手、動腦的能力。4.2 降低耗材損耗，有效 節(jié)能減排 數(shù)控車床是一門實踐操作性強的實訓(xùn)課，要求學(xué)生有較強的實踐動手能力，

8、因此學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中必然消耗大量的實驗耗材。剛開始學(xué)習(xí)，由于學(xué)生對知識掌握不牢靠、經(jīng)驗不足等原因，增加了消耗實踐耗材量，更有可能出現(xiàn)撞刀，對機床也造成了一定的損壞，并且相應(yīng)的也增加了老師的工作量和學(xué)生的學(xué)習(xí)時間。采用數(shù)控仿真軟件教學(xué)后，學(xué)生可以利用軟件進(jìn)行編程、對刀、模擬、仿真等操作。在實習(xí)操作前預(yù)先進(jìn)行模擬操作，有效的減小錯誤、防止失誤，減少實踐耗材的消耗，同時也增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的自信心。5 總結(jié)數(shù)控仿真軟件學(xué)習(xí)是依靠計算機普及發(fā)展而誕生的新思路，是理論與實踐相結(jié)合的一種教學(xué)模式，是對傳統(tǒng)教學(xué)模式的改革。教師在教學(xué)過程中，應(yīng)當(dāng)注意切勿脫離實際教學(xué)，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中應(yīng)當(dāng)注重實踐。將數(shù)控仿真軟

9、件融入到數(shù)控教學(xué)中，降低教學(xué)成本，提高了辦學(xué)質(zhì)量，適應(yīng)了新時代的發(fā)展，增強學(xué)校的綜合競爭力。【參考文獻(xiàn)】張紅英.數(shù)控仿真系統(tǒng)在數(shù)控機床教學(xué)實踐中的應(yīng)用.交通職業(yè)教育，200 6.蒲志新，熊永超，李霞，李贏.數(shù)控實驗教學(xué)仿真軟件的開發(fā).制造業(yè)自動化，201X（0 3）.梯度概念是高等數(shù)學(xué)教學(xué)中的難點之一，通過對梯度概念課程進(jìn)行全新的優(yōu)化設(shè)計，借助微課程視頻讓學(xué)生達(dá)到理解概念實質(zhì)，掌握概念應(yīng)用，以此提高教學(xué)效果的目的。 【關(guān)鍵詞】 梯度；方向?qū)?shù)；高等數(shù)學(xué) 梯度概念是高等 論文格式論文范文畢業(yè)論文【摘 要】梯度概念是高等數(shù)學(xué)教學(xué)中的難點之一，通過對梯度概念課程進(jìn)行全新的優(yōu)化設(shè)計，借助微課程視頻讓學(xué)

10、生達(dá)到理解概念實質(zhì)，掌握概念應(yīng)用，以此提高教學(xué)效果的目的?！娟P(guān)鍵詞】 梯度；方向?qū)?shù)；高等數(shù)學(xué)梯度概念是高等數(shù)學(xué)下冊中的一個較難理解的概念，學(xué)生學(xué)習(xí)起來往往感到一頭霧水。事實上梯度在解決實際問題時應(yīng)用是非常廣泛的，在進(jìn)行本次課的課堂設(shè)計時可以結(jié)合實際問題引入，將復(fù)雜，枯燥的純數(shù)學(xué)問題簡單化，生活化，讓學(xué)生在輕松愉悅的氛圍中學(xué)到知識。1 實際問題引入現(xiàn)如今，毒品在全世界日趨泛濫，它直接危害著人們的身心健康以及社會發(fā)展，因此禁毒緝毒變得尤為重要，當(dāng)前販運毒品的方式趨于多樣化，隱蔽化，而利用警犬來搜索毒品已經(jīng)成為公安機關(guān)破獲毒品案件的一種重要手段，現(xiàn)在某處藏有毒品，一條警犬執(zhí)行任務(wù)，搜索毒品，提問：

11、 警犬會沿著一條怎樣的路徑來進(jìn)行搜索才能最快的找到毒品呢？觀看視頻短片，引發(fā)學(xué)生積極思考，熱烈討論。在學(xué)生討論幾分鐘后，加以分析： 由于毒品會在大氣中散發(fā)一種特有的氣味，警犬肯定是哪的氣味越濃就往哪走，而所謂的 氣味越濃的方向 用數(shù)學(xué)的語言該如何描述呢？這時學(xué)生的思考便有了方向，接著繼續(xù)引導(dǎo)： 如果已知氣味濃度這一函數(shù)滿足的關(guān)系式，那么氣味越濃的方向，實際上也就是氣味濃度這一函數(shù)變化最快的方向，什么能刻畫函數(shù)的變化率呢？到此應(yīng)該有一部分學(xué)生可以回答出來了： 方向?qū)?shù)反映的是函數(shù)的變化率。因此要找函數(shù)變化最快的方向?qū)嶋H上也就是要找函數(shù)在一點處沿哪個方向的方向?qū)?shù)取得最值。由此層層遞進(jìn)，步步引導(dǎo)，

12、得到本節(jié)課我們要解決的核心問題，即函數(shù)在一點處沿哪個方向的方向?qū)?shù)取得最值。而為了解決這個問題，就必須從方向?qū)?shù)的計算公式入手： 從這個關(guān)系式中不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng) =0時，也就是el方向與這個向量G的方向相同時，方向?qū)?shù)取得最大值，最大值就等于向量G的模，因此我們看到確實存在這樣一個向量，它的方向是方向?qū)?shù)取得最大值的方向，而它的大小為方向?qū)?shù)的最大值，這個向量就是本節(jié)課的核心概念梯度。2 梯度的概念假設(shè)一個二元函數(shù)在平面區(qū)域D內(nèi)具有一階連續(xù)偏導(dǎo)數(shù)，則對于每一點P（x，） D，都可定出一個向量fx（x，）+f（x，），稱此向量為函數(shù)z=f（x，）在點P（x，）的梯度。為了理解梯度這個概念，從以下兩方

13、面加以分析。1 方向?qū)?shù)和梯度的關(guān)系通過表格一目了然，梯度是這樣一個向量，它的方向與取得最大方向?qū)?shù)的方向是一致的，它的模等于方向?qū)?shù)的最大值。這也就回答了我們剛才提出的問題，函數(shù)在一點處到底沿著哪個方向的方向?qū)?shù)可以取得最值呢？此時學(xué)生會異口同聲： 函數(shù)在已知點處梯度的方向或反方向就是方向?qū)?shù)取得最大值或最小值的方向。為了更好的理解梯度這個向量，下面從幾何的角度加以解釋。2 幾何解釋預(yù)備知識： 等值線： 一個二元函數(shù)z=f（x，）表示一個曲面，這曲面被平面z=（為常數(shù)）所截得的曲線L的方程為z=f（x，）z=，這條曲線L在xO面上的投影是一條平面曲線L*，它在xO平面直角坐標(biāo)系中的方程為f（

14、x，）=。對于曲線L*上的一切點，已給函數(shù)的函數(shù)值都是，所以我們稱平面曲線L*為函數(shù)z=f（x，）的等值線。下面通過等值線來認(rèn)識梯度這個向量。對等值線f（x，）=兩邊分別對x求導(dǎo)，由隱函數(shù)的求導(dǎo)法則，可得fx+f=0，由此得到： k法=，即點p處的一個法向量為（fx（x，），f（x，）=gradf（x，），單位化即得gradf= 。這個關(guān)系式就非常清晰的描述了方向?qū)?shù)，梯度，等值線這三者的關(guān)系，并且可以幫助我們從另一個角度來理解梯度這個向量的方向和大小，函數(shù)在一點的梯度方向與等值線在這一點的一個法線方向相同，它從數(shù)值較低的等值線指向數(shù)值較高的等值線，梯度的模就是沿著法線方向的方向?qū)?shù)?，F(xiàn)在有了

15、以上這些理論為基礎(chǔ)，我們就可以借助于梯度來解決警犬搜索毒品的路線這一問題了。3 梯度的應(yīng)用問題重述： 地面上某處藏有毒品，以該處為坐標(biāo)原點建立直角坐標(biāo)系，已知毒品在大氣中散發(fā)著特有的氣味，設(shè)氣味濃度在地表xO平面上的分布為f（x，）=e- （x2+2 2），一條警犬在點（x0，0）（x0 0）處嗅到氣味后，沿著氣味最濃的方向搜索，求警犬搜索的路線。問題分析： 設(shè)搜索路線為=（x），首先警犬在每一點都要沿著切線的方向行走，切向量可以用（dx，d）來表示，而另一方面，警犬它要沿著氣味最濃的方向搜索，因此運動曲線上每一點都是朝梯度方向的，也就是說在任一點（x，）處的切向量與氣味濃度這個函數(shù)在該點的梯

16、度方向保持一致，所以這兩個向量應(yīng)該是平行的，下面通過建立數(shù)學(xué)模型求解。最終我們解得搜索路線是一條拋物線，所以警犬沿著這條拋物線行走將最快的搜索到毒品。雖然警犬并不懂得梯度，但是它會憑著嗅覺的反饋信號，沿著這樣的路線來搜索。實際上梯度理論應(yīng)用非常廣泛，在氣象學(xué)中，軍事地形學(xué)中，建筑學(xué)中等等，都滲透著梯度理論，課后讓學(xué)生去查閱資料，找到梯度在其他方面的應(yīng)用，拓寬學(xué)生的知識面。4 結(jié)束語利用提出問題，借助視頻圖片，建立數(shù)學(xué)模型，解決問題這樣的教學(xué)模式，將晦澀難懂的數(shù)學(xué)概念與生活息息相關(guān)的實例聯(lián)系起來，從而大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生探究問題的積極性，使學(xué)生領(lǐng)悟數(shù)學(xué)的應(yīng)用價值，達(dá)到潛移默化的培養(yǎng)學(xué)

17、生應(yīng)用數(shù)學(xué)的能力，使枯燥乏味的數(shù)學(xué)課堂教學(xué)變得生動活潑起來?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】朱健民，李建平.高等數(shù)學(xué)（下）.北京： 高等教育出版社，201X.【】空間誘變育種是利用宇宙高能粒子輻射、微重力及弱地磁場等太空特殊環(huán)境因素的誘導(dǎo)，使作物染色體產(chǎn)生缺失、重復(fù)、易位、倒置等基因突變，回到陸地上，經(jīng)過多代篩選、培育，形成特性穩(wěn)定的新品種。太空環(huán)境的種子基因變異較為顯著，有變異頻率高，變異幅度大，有益變異增多等特點，易于快速有效的培育早熟、高產(chǎn)、抗病、優(yōu)質(zhì)及耐低溫等綜合性狀優(yōu)良的新品種?！娟P(guān)鍵詞】 空間誘變育種；太空特殊環(huán)境；基因變異農(nóng)業(yè)育種的空間誘變技術(shù)也稱太空育種，是在返回式太空艙中搭載農(nóng)作物種子或試管種苗

18、等生物體，進(jìn)入宇宙空間，太空倉在太空的飛行過程中，生物體處于高真空、微重力、宇宙高能粒子輻射、弱地磁和超低溫等綜合因素作用的特殊太空環(huán)境下，使生物自身產(chǎn)生基因突變，從而導(dǎo)致遺傳性狀發(fā)生變異。再回到陸地上，經(jīng)過科研人員多代篩選、培育，可形成特性穩(wěn)定的新品種。經(jīng)過宇宙空間環(huán)境下基因誘變的太空種子和轉(zhuǎn)基因種子有本質(zhì)區(qū)別。從基因結(jié)構(gòu)的改變方式來說，轉(zhuǎn)基因技術(shù)是將一種生物基因引入到另一種生物中，與另一生物的基因進(jìn)行重組，從而產(chǎn)生特定性狀的物質(zhì)，作為一種新興的生物技術(shù)手段，它的不成熟和不確定性，使得轉(zhuǎn)基因食品的安全性成為人們關(guān)注的焦點。空間誘變育種只是利用宇宙高能粒子輻射、微重力及弱地磁場等太空特殊環(huán)境因

19、素的誘導(dǎo)，使作物染色體產(chǎn)生缺失、重復(fù)、易位、倒置等基因突變，回到陸地上，經(jīng)過多代篩選、培育，形成特性穩(wěn)定的新品種。在正常情況下，植物種子的這種變異也會發(fā)生，只是在自然環(huán)境下要經(jīng)歷甚至上百年漫長的過程，而航天育種只是使這個速度加快而已，并不存在安全問題。傳統(tǒng)育種可能要經(jīng)過長達(dá)十年的努力，才能得到一個適宜推廣的新品種。而太空育種通過個別基因的改變，在35年就可以穩(wěn)定下來，得到新品種。我國的空間誘變育種技術(shù)研究始于1987年，由我國第9顆返回式衛(wèi)星把多個水稻和青椒品種的種子送入太空，探索太空環(huán)境對生物遺傳的影響，研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)歷太空環(huán)境的種子基因變異較為顯著，有變異頻率高，變異幅度大，有益變異增多等特點

20、，于是開啟了我國利用太空環(huán)境的空間誘變育種事業(yè)。截至目前，空間誘變育種在我國糧食作物、經(jīng)濟作物、園藝作物、水產(chǎn)品、生物制品等多個領(lǐng)域都有成果，其中育成審定的太空農(nóng)作物優(yōu)良品種已達(dá)數(shù)百個之多。經(jīng)歷各地多年實驗研究，已經(jīng)證明，空間誘變新技術(shù)在農(nóng)業(yè)育種上的應(yīng)用，可獲得常規(guī)育種難以獲得的特殊優(yōu)異的經(jīng)濟性狀，可創(chuàng)新選育出優(yōu)良的新品種和優(yōu)異的種質(zhì)資源，使航天高新技術(shù)與農(nóng)業(yè)遺傳育種相結(jié)合成為培育優(yōu)質(zhì)農(nóng)作物新品種和新種質(zhì)的有效途徑。曾經(jīng)有40多個黃瓜品種和茄子及大蔥品種種籽，采用搭載返回式衛(wèi)星、神舟飛船、實踐8號育種衛(wèi)星方式，進(jìn)行太空環(huán)境誘發(fā)經(jīng)濟性狀變異，選育新品種，通過對培育篩選出的優(yōu)良自交系和種質(zhì)資源，進(jìn)行田間試驗、配合力測定、抗病性測定和品質(zhì)測定等綜合性狀鑒定，已培育出早熟、高產(chǎn)和耐低溫的蔬菜新品種。選育的過程證明，空間誘變育種技術(shù)在創(chuàng)造豐富的遺傳變異類型，快速有效的培育早熟、高產(chǎn)、抗病、優(yōu)質(zhì)及耐低溫等綜合性狀優(yōu)良的新品種上效果顯著，經(jīng)濟效益高。在選育過程中觀察發(fā)現(xiàn)太空環(huán)境誘發(fā)的植物的經(jīng)濟性狀變異，存在變異頻率高，變異幅度大，有益變異增多的優(yōu)勢和特點，可獲得常規(guī)育種難以獲得的優(yōu)異性狀，主要表現(xiàn)為以下特征： 1 幼苗莖葉生長迅速，植株健壯2 特早熟、結(jié)瓜、采收期早3 耐低溫、低溫栽培增產(chǎn)顯著4