導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇數(shù)控仿真系統(tǒng)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

【關(guān)鍵詞】中職教育 數(shù)控發(fā)展 機(jī)械制造業(yè)

中圖分類號(hào)：G4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2017.07.189

現(xiàn)如今，數(shù)控機(jī)床在機(jī)械制造業(yè)上的應(yīng)用越來越廣泛，一個(gè)國(guó)家數(shù)控自動(dòng)化的水平已經(jīng)可以衡量國(guó)家的綜合實(shí)力。目前我國(guó)的國(guó)際地位在不斷地提升，機(jī)械制造業(yè)也起到了舉足輕重的作用。目前急需一線操作和編程人員。在培養(yǎng)這種人才的工作上，中職教育有著重要的職責(zé)和使命。這就需要中職教育學(xué)校加大師資力量和軟硬件設(shè)施的投入。那么如何才能培養(yǎng)出高素質(zhì)、高水平的一線人員是個(gè)值得探究的話題。其首要難題在于數(shù)控設(shè)備昂貴。所以，隨著計(jì)算機(jī)數(shù)控仿真系統(tǒng)的出現(xiàn)，就很好的解決了設(shè)備昂貴，設(shè)備不足的問題。

一、數(shù)控仿真系統(tǒng)

數(shù)控仿真系統(tǒng)是在計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上與虛擬實(shí)現(xiàn)技術(shù)相結(jié)合，形成一套新的仿真模擬系統(tǒng)。這套系統(tǒng)件可以讓學(xué)生得到數(shù)控設(shè)備加工操作技能實(shí)際練習(xí)的機(jī)會(huì)，是全新的應(yīng)用系統(tǒng)。該機(jī)通具備先進(jìn)的仿真功能，可以達(dá)到實(shí)現(xiàn)模擬實(shí)際的機(jī)床工作狀態(tài)等其他功能?？梢灾v解演示數(shù)控操作編程。這樣就可以幫助操作人員在實(shí)踐中進(jìn)行學(xué)習(xí)，掌握更多的相關(guān)技術(shù)。也可以幫助學(xué)生對(duì)數(shù)控的程序進(jìn)行檢測(cè)。目前國(guó)內(nèi)數(shù)控仿真系統(tǒng)正在逐步的被應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)和各個(gè)中職教育部門的數(shù)控教學(xué)的使用中，特別是在中職教育學(xué)校的使用更為全面。

二、中職數(shù)控教學(xué)中數(shù)控仿真系統(tǒng)的應(yīng)用

中職教育在數(shù)控仿真系統(tǒng)的應(yīng)用上實(shí)現(xiàn)了教學(xué)工作的多元化。數(shù)控機(jī)床是一項(xiàng)高科技產(chǎn)物。因此，中職學(xué)校對(duì)于數(shù)控的教學(xué)要是按照實(shí)際操作去進(jìn)行，成本很高，而且具有一定的危險(xiǎn)性。使用數(shù)控仿真系統(tǒng)就可以控制成本，而且增加W校的師資力量。這樣就有了更高效的教學(xué)效率，并且保證了教學(xué)的安全性，減少教學(xué)事故的發(fā)生，也有助于中職學(xué)校對(duì)機(jī)床數(shù)控專業(yè)的教學(xué)。

利用數(shù)控仿真軟件同時(shí)也有助于學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)控設(shè)備機(jī)床的系統(tǒng)操作。但是實(shí)際的數(shù)控設(shè)備包含很多種型號(hào)，而且在日常的數(shù)控教學(xué)中，學(xué)生可以接觸到的機(jī)床種類有限，所以實(shí)際操作的時(shí)間和次數(shù)也很少。使用了數(shù)控仿真系統(tǒng)就能夠徹底解決這個(gè)弊端，數(shù)控仿真系統(tǒng)可以全面的模擬數(shù)控機(jī)床的操作流程。并且可以模擬仿真各種型號(hào)的機(jī)床，幫助同學(xué)們學(xué)習(xí)和解決在實(shí)際操作中有可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)和問題，加深同學(xué)對(duì)于所學(xué)知識(shí)的印象。更為有益的是，可以加強(qiáng)同學(xué)們對(duì)數(shù)控機(jī)床數(shù)據(jù)的了解，從而更能提高學(xué)生對(duì)于數(shù)控機(jī)床設(shè)備的操作技能。

數(shù)控仿真軟件也可以提高學(xué)校對(duì)于數(shù)控理論的教學(xué)效果。數(shù)控教學(xué)不僅僅是關(guān)注實(shí)踐，理論知識(shí)也同樣重要。只有懂得理論，才能在此基礎(chǔ)上做到創(chuàng)新，有其獨(dú)到的見解。并且如果只依靠傳統(tǒng)的教學(xué)方式，一味的口頭講解理論知識(shí)，難免讓同學(xué)們覺得乏味，教學(xué)的效果也就不理想。而數(shù)控仿真系統(tǒng)則可以讓實(shí)際與理論相互結(jié)合，在學(xué)生們的頭腦中留下深刻的印象，并且可以強(qiáng)化學(xué)生對(duì)程序中各個(gè)指令的理解。如此一來，老師也可以通過學(xué)生的實(shí)際操作情況與進(jìn)度來進(jìn)行有針對(duì)性的調(diào)整。有助于提升教學(xué)理論的效果和學(xué)生的數(shù)控編程能力，為日后實(shí)際工作中的操作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

不光要有合理科學(xué)的教學(xué)方式方法，還要注重培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。中職學(xué)校的學(xué)生相對(duì)普通學(xué)校的學(xué)生相比，基礎(chǔ)較差，底子相對(duì)要薄弱，對(duì)學(xué)習(xí)的積極性也并不高，而且數(shù)控教學(xué)的內(nèi)容十分抽象。對(duì)于這種情況，學(xué)生會(huì)比較容易對(duì)數(shù)控教學(xué)感到厭煩，喪失興趣，就會(huì)導(dǎo)致教學(xué)效果差，學(xué)生學(xué)習(xí)情況不理想。所以使用數(shù)控仿真系統(tǒng)，同學(xué)們可以在電腦屏幕上看到教師所演示的教學(xué)內(nèi)容，并可以在老師的講解下進(jìn)行模仿操作，老師也可以實(shí)時(shí)關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度，對(duì)學(xué)生的錯(cuò)誤進(jìn)行有效的指導(dǎo)。這樣的教學(xué)模式與傳統(tǒng)的教學(xué)方法相比，既能提高學(xué)生與教師之間的互動(dòng)性，也可以給學(xué)生創(chuàng)造了實(shí)際動(dòng)手操作的時(shí)機(jī)，使同學(xué)們養(yǎng)成學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生有較高的學(xué)習(xí)熱情。

數(shù)控仿真軟件也能對(duì)學(xué)生的數(shù)控程序進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，檢索出數(shù)控程序中的漏洞，并可以對(duì)程序中的漏洞進(jìn)行分析，查找原因。這樣一來，學(xué)生也就可以通過數(shù)控仿真軟件來進(jìn)行數(shù)控操作的調(diào)整，同時(shí)練習(xí)程序的編寫，進(jìn)行測(cè)試。教師還可以通過訪問學(xué)生的操作記錄來了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，對(duì)學(xué)生所掌握的知識(shí)情況有一個(gè)全方位的了解，有教學(xué)方法也就可以因人而異，做到靈活自如。中職學(xué)校還可以通過學(xué)生的操作記錄對(duì)老師的教學(xué)成果有一個(gè)合理科學(xué)的評(píng)價(jià)和檢測(cè)，從而可以為學(xué)校的教學(xué)評(píng)估制度制定一個(gè)新的標(biāo)準(zhǔn)，豐富學(xué)校對(duì)老師教學(xué)成果評(píng)估的內(nèi)容，更加具有說服性和公正性。

三、數(shù)控仿真系統(tǒng)應(yīng)用的不足和解決措施

數(shù)控仿真系統(tǒng)的完善。當(dāng)今情況，很多的中職學(xué)校都將數(shù)控仿真系統(tǒng)投入到了數(shù)控教學(xué)的應(yīng)用當(dāng)中。但是，有些數(shù)控仿真系統(tǒng)的功能并不完善，存在著漏洞和不足，與實(shí)際情況不能完全相符。在實(shí)際的操作過程中，還會(huì)出現(xiàn)個(gè)別指令無法執(zhí)行的情況，這種情況的出現(xiàn)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程十分不利，容易給學(xué)生造成誤導(dǎo)和迷惑，影響到教學(xué)效果。所以，會(huì)影響到學(xué)校的教學(xué)質(zhì)量。因此，我們必須對(duì)學(xué)校所使用的數(shù)控仿真系統(tǒng)進(jìn)行不斷的完善和更新，逐漸地改善存在的不足，為中職學(xué)校的教學(xué)和學(xué)生的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。

教師和學(xué)生對(duì)數(shù)控仿真系統(tǒng)產(chǎn)生了依賴性。再加上學(xué)校為延長(zhǎng)機(jī)床設(shè)備的壽命和使用年限，就會(huì)完全依托數(shù)控仿真系統(tǒng)來進(jìn)行教學(xué)。要知道，數(shù)控仿真系統(tǒng)與實(shí)際的機(jī)床設(shè)備的操作還是有所偏差的。很容易導(dǎo)致學(xué)生不重視對(duì)設(shè)備的實(shí)際操作，使得學(xué)生的實(shí)際數(shù)控技能水平的提高受到阻礙。所以在中職學(xué)校對(duì)于學(xué)生技能水平的教學(xué)工作中，在注重?cái)?shù)控仿真系統(tǒng)的使用同時(shí)，不能忽略對(duì)機(jī)床設(shè)備的實(shí)際操作，這樣更可以加深學(xué)生對(duì)知識(shí)水平的掌握尺度，動(dòng)手能力也得到了很大的提升。

數(shù)控仿真系統(tǒng)和實(shí)際操作畢竟還是存在著一定的差異的。因此數(shù)控仿真軟件不能成為機(jī)床設(shè)備的替身。盡管數(shù)控仿真系統(tǒng)可以在一定程度上提高學(xué)生的操作水平。但可是我們要知道仿真系統(tǒng)仍然與實(shí)際操作具有一定的差異性，依然無法讓學(xué)生有真切的領(lǐng)悟和感受。其主要在于數(shù)控仿真系統(tǒng)的精確程度不足，暫時(shí)還不能完整的體現(xiàn)切削過程中的細(xì)節(jié)問題，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量無法進(jìn)行精確的預(yù)測(cè)。因此在使用數(shù)控仿真系統(tǒng)的同時(shí)，對(duì)實(shí)際機(jī)床設(shè)備的操作教學(xué)也要重視。

篇2

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；仿真系統(tǒng)；三維建模

0 引言

所謂數(shù)控，是數(shù)字控制的簡(jiǎn)稱，其指的是就是建立在數(shù)字化信息技術(shù)的基礎(chǔ)上，完成對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)設(shè)備以及加工設(shè)備的數(shù)字控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作和管理。而數(shù)控仿真系統(tǒng)，其就是通過在數(shù)控技術(shù)的基礎(chǔ)上，完成對(duì)真實(shí)數(shù)控機(jī)床的作業(yè)的流程和操作環(huán)節(jié)進(jìn)行模擬，并結(jié)合編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控機(jī)床實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化操作，并在構(gòu)建數(shù)控仿真系統(tǒng)的基礎(chǔ)上提高操作人員或者編程人員的工作效率。

1 建模思路

在三維建模的過程中，其具體對(duì)象為數(shù)控機(jī)床，通過利用幾何原理、空間點(diǎn)離散原理以及數(shù)控仿真系統(tǒng)的構(gòu)建原理，來整理出如下建模思路：

第一，數(shù)控機(jī)床的本體建立三維模型。以基本硬件設(shè)備為基礎(chǔ)，從宏觀構(gòu)建到微觀零部件的角度完成建模思路的規(guī)劃，并結(jié)合旋轉(zhuǎn)模型對(duì)數(shù)控機(jī)床的真實(shí)操作狀態(tài)進(jìn)行規(guī)則化比對(duì)，從而能夠更加清晰和直觀地描述出數(shù)控機(jī)床的本體。第二，數(shù)控機(jī)床加工過程中的動(dòng)態(tài)建模。利用NC碼進(jìn)行實(shí)施監(jiān)控與描寫，提取每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡和幾何定位點(diǎn)[1]。

2 建模過程

2.1 數(shù)控機(jī)床本體的三維建模

在數(shù)控機(jī)床仿真系統(tǒng)的構(gòu)建過程中，通過利用三維建模中的CSG建模理念，使數(shù)控機(jī)床仿真系統(tǒng)的總體構(gòu)建趨于多層次化和多結(jié)構(gòu)化。并在三維建模的基礎(chǔ)上將復(fù)雜、繁瑣建模過程轉(zhuǎn)化為更加清晰、更加明了的簡(jiǎn)易結(jié)構(gòu)，從而在簡(jiǎn)易結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上完成簡(jiǎn)單形體的建模組合，實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床仿真系統(tǒng)的模型構(gòu)建。在數(shù)控機(jī)床本文的三維建模中，其具體的建模方法為[3]：

首先，以數(shù)控機(jī)床的操作規(guī)則為基本原則，以實(shí)際具體的工作狀態(tài)進(jìn)行真實(shí)模擬。在理想狀態(tài)的環(huán)境中忽略數(shù)控機(jī)床內(nèi)部的傳動(dòng)裝置與后備服務(wù)裝置，從而在最大程度的簡(jiǎn)化內(nèi)部要素的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)三維模型構(gòu)建的程序化。其次，利用三維理念對(duì)數(shù)控機(jī)床的幾何結(jié)構(gòu)與物理結(jié)構(gòu)進(jìn)行區(qū)分和劃分，對(duì)每種結(jié)構(gòu)的內(nèi)部構(gòu)造層層細(xì)分，在宏觀環(huán)境下對(duì)微觀因素按照相似性規(guī)則進(jìn)行詳細(xì)區(qū)分，并利用三維維度進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，降低數(shù)控機(jī)床仿真系統(tǒng)構(gòu)建的難度和復(fù)雜度。最后，通過利用三維建模數(shù)據(jù)庫(kù)中的幾何實(shí)體進(jìn)行模型構(gòu)建，將具體的立方體、圓柱體以及圓環(huán)體等做種幾何立體模型與數(shù)據(jù)庫(kù)中的具體數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)和配對(duì)，在數(shù)控技術(shù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化組合。與此同時(shí)，采用方差計(jì)算的方式使組合的計(jì)算結(jié)果更加精確，立足于OpenGL軟件內(nèi)部強(qiáng)大的三維圖型庫(kù)，找到最符合數(shù)控機(jī)床本體的最佳三維模型，從而完成機(jī)床本體的三維建模工作。

2.2 加工過程的動(dòng)態(tài)仿真三維建模

在數(shù)控機(jī)床的加工過程中，為了使數(shù)控仿真系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化發(fā)展，通過利用三維建模中的空間離散法，來促使數(shù)控機(jī)床在加工過程中的數(shù)控仿真系統(tǒng)構(gòu)建的更為精確和高效。在空間離散法的運(yùn)用下，要將數(shù)控機(jī)床內(nèi)部的空間物體轉(zhuǎn)換為不同三維位置的“空間點(diǎn)”，并對(duì)這些“點(diǎn)”進(jìn)行均勻布陣，按照這些“點(diǎn)”分布的具體線條關(guān)系連結(jié)成三角片矩陣，從而形成了初步的三維建模。當(dāng)程序處于運(yùn)行的過程中，要不斷按照真實(shí)的路徑進(jìn)行重新描寫，并對(duì)這些“點(diǎn)”的真實(shí)屬性進(jìn)行程序化渲染，從而保證數(shù)控仿真系統(tǒng)運(yùn)作狀態(tài)的自身“分析”能力更加準(zhǔn)確無誤[4]。

在空間離散法的應(yīng)用下，對(duì)數(shù)控機(jī)床的車削和三軸銑削進(jìn)行三維建模并做出進(jìn)一步加工。首先，數(shù)控機(jī)床的車削毛坯呈現(xiàn)為圓柱形的狀態(tài)，且其多利用在打磨和加工機(jī)床的回轉(zhuǎn)表面。其次，三軸銑削的毛坯多呈現(xiàn)出長(zhǎng)方體的形狀，其只有在毛坯體的表面進(jìn)行加工，因此只具備了獨(dú)立的加工面。通過在數(shù)控機(jī)床的毛坯體上進(jìn)行離散化和三維建模，來構(gòu)建屬于數(shù)據(jù)機(jī)床的仿真系統(tǒng)。下圖為數(shù)控機(jī)床中車削和三軸銑削毛坯的三維立體離散圖：

在該圖中，以獨(dú)立面為中心構(gòu)建三維函數(shù)軸，即X軸、Y軸與Z軸，那么在該三維函數(shù)軸基礎(chǔ)上對(duì)車削進(jìn)行空間點(diǎn)離散化，使其形成三點(diǎn)共面的狀態(tài)，作為三維建模的基本模型。與此同時(shí)，針對(duì)數(shù)控機(jī)床中的三軸銑削設(shè)立A、B、C、D四個(gè)點(diǎn)，以四個(gè)點(diǎn)形成的不同三維空間模型進(jìn)行細(xì)細(xì)劃分，比如ABD之間的三角網(wǎng)格、BCD之間的三角網(wǎng)格等，從而以網(wǎng)格為單位進(jìn)行三維建模。當(dāng)前使用的數(shù)控仿真系統(tǒng)多是建立在windows系統(tǒng)基礎(chǔ)上，那么在windows的環(huán)境下通過利用Visual、OpenGL以及C++6.0技術(shù)軟件，使數(shù)控機(jī)床的毛坯體離散化過程得到細(xì)節(jié)分析，結(jié)合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和各個(gè)節(jié)點(diǎn)的具體數(shù)據(jù)構(gòu)建三維模型，實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床仿真系統(tǒng)的多元化建設(shè)。

2.3 粒子系統(tǒng)的建模

為了更加真實(shí)的模擬數(shù)控機(jī)床在冷卻液噴出狀態(tài)下的具體工作細(xì)節(jié)，需要立足于粒子系統(tǒng)，完成細(xì)致環(huán)節(jié)的三維建模，體現(xiàn)液體粒子的冷卻狀態(tài)與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。在粒子三維建模的過程中，要周而復(fù)始的完成以下四個(gè)環(huán)節(jié)的工作：母粒子源產(chǎn)生新粒子；準(zhǔn)確計(jì)算、復(fù)核并實(shí)時(shí)性更新新粒子的基本屬性；定位刪除死亡（淘汰）粒子；繪制粒子的具體運(yùn)動(dòng)線路，從而構(gòu)成源源不斷、持續(xù)運(yùn)作的粒子流。在以上四個(gè)環(huán)節(jié)的循環(huán)運(yùn)動(dòng)下，完成了更加具體的三維建模工作，這樣在粒子系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了更為清晰、細(xì)致化和高度仿真性的數(shù)控機(jī)床仿真系統(tǒng)。

結(jié)論：

綜上所述，本文以上通過圍繞三維建模的過程進(jìn)行分析，并結(jié)合三維建模技術(shù)進(jìn)行展開探討。通過結(jié)合三維建模技術(shù)對(duì)數(shù)控仿真系統(tǒng)進(jìn)行真實(shí)還原與模擬，形成的三維圖示更加具有真實(shí)感，并且形成的三維立體Flash實(shí)時(shí)性與可視性都很強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)控仿真系統(tǒng)研發(fā)與運(yùn)用的高效化與集約化發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]陸寶春，徐開蕓，等人.數(shù)控仿真教學(xué)系統(tǒng)的研究與開發(fā)[J].中國(guó)制造業(yè)信息化，2013，19：30-33+37.

[2]張?zhí)炱?，于忠海，等?數(shù)控機(jī)床三維建模與加工仿真技術(shù)研究[J].機(jī)械工程師，2014，01：62-63.

[3]邢吉利，李翔龍，等人.數(shù)控銑削仿真系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2015，06：170-172.

[4]唐宇鴻，高麗娜，等人.仿真系統(tǒng)中三維建模技術(shù)的研究[J].電子制作，2014，19：48-49.

篇3

【關(guān)鍵詞】網(wǎng)絡(luò)數(shù)控；Java語(yǔ)言；逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)；仿真

網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)（Network Numerical Control， NNC） 是以通訊和資源共享為手段， 以車間乃至企業(yè)內(nèi)的制造設(shè)備的有機(jī)集成為目標(biāo)， 支持 ISO-OSI 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)規(guī)范的自主數(shù)控系統(tǒng)。Java 語(yǔ)言是一種跨平臺(tái)的面向?qū)ο笳Z(yǔ)言， 它簡(jiǎn)單、可移植、與平臺(tái)無關(guān)， 具有很強(qiáng)的安全性， 并可提供分布性、動(dòng)態(tài)性的支持。同時(shí)， Java 還有豐富的類庫(kù)， 使程序設(shè)計(jì)者可以很方便地建立自己的系統(tǒng)。為此， 本文采用了具有平立性的 Java 語(yǔ)言， 設(shè)計(jì)開發(fā)了網(wǎng)絡(luò)數(shù)控加工仿真系統(tǒng)， 對(duì)數(shù)控加工過程進(jìn)行仿真。

1 Java簡(jiǎn)介

Java平臺(tái)由Java虛擬機(jī)（Java Virtual Machine，簡(jiǎn)稱JVM）和Java 應(yīng)用編程接口（Application Programming Interface，簡(jiǎn)稱API）構(gòu)成。Java 應(yīng)用編程接口為Java應(yīng)用提供了一個(gè)獨(dú)立于操作系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)接口，可分為基本部分和擴(kuò)展部分。在硬件或操作系統(tǒng)平臺(tái)上安裝一個(gè)Java平臺(tái)之后，Java應(yīng)用程序就可運(yùn)行?，F(xiàn)在Java平臺(tái)已經(jīng)嵌入了幾乎所有的操作系統(tǒng)。這樣Java程序可以只編譯一次，就可以在各種系統(tǒng)中運(yùn)行。

2 Java五大特點(diǎn)

（1）靈活簡(jiǎn)單。Java沒有太高的語(yǔ)法和編程技術(shù)上的要求，且Java語(yǔ)言在集成功能程序方面也有著其他編程語(yǔ)言不可比擬的優(yōu)勢(shì)，因此常常被作為WEB開發(fā)的首選。

（2）Java具有面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言的四種基本特征：封裝性、多態(tài)性、繼承性和動(dòng)態(tài)聯(lián)編。

（3）更好的可靠性和網(wǎng)絡(luò)安全性。Java語(yǔ)言可以利用自帶的機(jī)制，阻止其他惡意程序代碼的攻擊，并利用自帶的安全預(yù)防機(jī)制對(duì)網(wǎng)絡(luò)下載的包、類進(jìn)行分析得以實(shí)現(xiàn)程序的運(yùn)行。

（4）Java語(yǔ)言可并行操作。在Java的操作環(huán)境下，Thread類和Runnable接口的對(duì)象通過獨(dú)特的編寫方式和相關(guān)的類庫(kù)等程序操作來創(chuàng)建一種特別的對(duì)象——線程?；谶@樣的編寫方式和操作流程，Java語(yǔ)言具有更高的效率，能夠多線程一同或者并行工作且互不影響。

（5）動(dòng)態(tài)性。Java語(yǔ)言不僅可以在不影響操作程序的前提下，通過動(dòng)態(tài)的編輯操作將類和包調(diào)入到運(yùn)行的系統(tǒng)環(huán)境當(dāng)中，還可以實(shí)時(shí)的對(duì)包和類進(jìn)行調(diào)用和下載。

3 開發(fā)平臺(tái)

（1）操作系統(tǒng)。系統(tǒng)選WindowsXP 為軟件開發(fā)和運(yùn)行的操作系統(tǒng)， 但采用 Java 語(yǔ)言開發(fā)， 具有平立性， 可以在任一操作系統(tǒng)下運(yùn)行。

（2）開發(fā)工具。系統(tǒng)采用Borland公司開發(fā)的集成開發(fā)工具 Jbuilder9.0，該工具支持可視化編程和面向?qū)ο蠹夹g(shù)。客戶通過builder的相關(guān)操作，可以得到所需的數(shù)據(jù)庫(kù)表的Java類；實(shí)現(xiàn)各種各樣電子商務(wù)平臺(tái)的開發(fā)；結(jié)合運(yùn)用Java語(yǔ)言開發(fā)動(dòng)態(tài)WEB，實(shí)現(xiàn)圖形模式窗口和線程并行操作。

4 關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

4.1 仿真實(shí)時(shí)性的實(shí)現(xiàn)

仿真實(shí)時(shí)性要求仿真系統(tǒng)的運(yùn)行滿足一定的時(shí)間約束條件， 使控制仿真時(shí)間與機(jī)器時(shí)間滿足規(guī)定的約束關(guān)系。為了實(shí)現(xiàn)加工過程的仿真實(shí)時(shí)性， 系統(tǒng)采用了多線程技術(shù)。多線程的支持是Java 的一大特點(diǎn)， 利用它實(shí)現(xiàn)了多個(gè)任務(wù)的并發(fā)執(zhí)行， 提高了插補(bǔ)的運(yùn)算速度， 有效地控制仿真時(shí)間， 解決了加工過程仿真的實(shí)時(shí)性問題。

4.2 動(dòng)態(tài)仿真的實(shí)現(xiàn)

動(dòng)畫制作中最常用的是載入多幅圖像， 按一定順序依次顯示， 形成動(dòng)畫。本文采用Java 語(yǔ)言自行繪制圖形實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫。

（1）調(diào)用sleep（） 方法

為了使連續(xù)顯示的圖像之間的時(shí)間間隔保持穩(wěn)定， 調(diào)用sleep（） 方法實(shí)現(xiàn)延遲。在方法中， 可以設(shè)置延遲的時(shí)間。

（2）解決動(dòng)畫演示的過程中的閃爍問題

動(dòng)畫演示的過程， 就是屏幕不斷刷新的過程， 但會(huì)產(chǎn)生令人煩惱的閃爍問題。為了解決閃爍問題， 本文采用的方法是在動(dòng)畫顯示過程中， 首先定義構(gòu)成動(dòng)畫的圖像大小相同、位置相同， 然后利用缺省的paint模式， 使得圖像連續(xù)顯示過程中， 后面的圖像完全覆蓋前面的圖像， 從而不必要清屏， 最后通過刪除update（）方法中的清屏語(yǔ)句， 消除了動(dòng)畫閃爍。

5 數(shù)控插補(bǔ)（Interpolation）

所謂插補(bǔ)（Interpolation） 就是根據(jù)給定進(jìn)給速度和給定輪廓線性的要求， 在輪廓的已知點(diǎn)之間， 確定一些中間點(diǎn)的算法。

本系統(tǒng)采用逐點(diǎn)比較法進(jìn)行數(shù)控插補(bǔ)。

5.1逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ)

（1）偏差函數(shù)的構(gòu)造。第一象限的直線插補(bǔ)原理圖如圖1所示，編程時(shí)給出要加工直線的起點(diǎn)和終點(diǎn)，若以直線的起點(diǎn)為原點(diǎn)，則終點(diǎn)坐標(biāo)為E（Xe，Ye），點(diǎn)P（Xi，Yi）表示刀具的位置。

若點(diǎn)P恰好在直線上，則下式成立

Yi/Xi=Ye/Xe ，即Xi Ye-Yi Xe = 0

若點(diǎn)P恰好在直線上方，則

Yi/Xi>Ye/Xe ，即Xi Ye-Yi Xe >0

若點(diǎn)P恰好在直線下方，則

Yi/Xi

由上所述，可以取函數(shù)F=Xi Ye-Yi Xe作為偏差判別的一個(gè)函數(shù)，此函數(shù)稱為偏差函數(shù)。由偏差函數(shù)F（Xi，Yi）的數(shù)值就可以判別當(dāng)前點(diǎn)與直線的相對(duì)位置，即

當(dāng)F（Xi，Yi）=0時(shí)，刀具在直線上；

當(dāng)F（Xi，Yi）>0時(shí)，刀具在直線上方；

當(dāng)F（Xi，Yi）

（2）偏差函數(shù)的遞推計(jì)算。采用偏差函數(shù)的遞推式，即由前一點(diǎn)計(jì)算后一點(diǎn)。若Fi≥0，沿+X方向走一步，則新的坐標(biāo)和偏差為

Xi+1=Xi+1， Y i+1=Yi

F i+1=Xe Yi-（Xi+1）Ye=XeY-XiYe-Ye=Fi-Ye

若Fi≤0，沿+Y方向走一步，則新的坐標(biāo)和偏差為

Xi+1=Xi， Y i+1=Yi+1

F i+1=Xe （Yi +1）-XiYe=Xe+XeYi-XiYe=Fi+Xe

（3）終點(diǎn)判別。刀具每進(jìn)給一步，都要進(jìn)行一次終點(diǎn)判別，若已經(jīng)達(dá)到終點(diǎn)，插補(bǔ)運(yùn)算停止，并發(fā)出停機(jī)或轉(zhuǎn)換新程序段的信號(hào)，否則繼續(xù)進(jìn)行插補(bǔ)循環(huán)。

6 加工實(shí)例的仿真演示

采用中星數(shù)控機(jī)床廠的型號(hào)為CK6150的數(shù)控車床， 進(jìn)行實(shí)例驗(yàn)證。利用開發(fā)的仿真系統(tǒng)， 對(duì)第一象限內(nèi)的直線加工過程進(jìn)行仿真， 仿真結(jié)果如圖2 所示。

圖2 直線加工仿真實(shí)例

7 結(jié)語(yǔ)

本文采用具有平立性的 Java 編程語(yǔ)言， 以Java Applet 應(yīng)用程序?yàn)檩d體， 解決了仿真過程中的圖像閃爍、聲音載入等問題， 實(shí)現(xiàn)了仿真過程的實(shí)時(shí)性動(dòng)態(tài)仿真， 完成了網(wǎng)絡(luò)數(shù)控的二維加工仿真系統(tǒng)的開發(fā)。并在CK6150數(shù)控車床上， 對(duì)直線、圓弧加工過程進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證， 仿真結(jié)果表明系統(tǒng)具有界面友好、計(jì)算速度快和平臺(tái)可移植等優(yōu)點(diǎn)， 具有一定的實(shí)用性和應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

篇4

【關(guān)鍵詞】 VERICUT仿真 創(chuàng)建模型 模擬加工

VERICUT是美國(guó)CGTECH公司開發(fā)的一種運(yùn)行于Windows或UNIX系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)上先進(jìn)的專用數(shù)控加工仿真軟件，用于制造業(yè)CNC數(shù)控機(jī)床加工仿真和優(yōu)化。該軟件取代了傳統(tǒng)的切削實(shí)驗(yàn)部件方式，通過模擬整個(gè)機(jī)床加工過程和校驗(yàn)加工程序的準(zhǔn)確性，來幫助用戶清除編程錯(cuò)誤和改進(jìn)切削效率[1]。VERICT的如下6個(gè)模塊能滿足工廠目前各項(xiàng)要求：

（1）驗(yàn)證模塊

驗(yàn)證模塊具有仿真和驗(yàn)證三軸銑床和兩軸車床所需的所有功能?？梢栽賄ERICUT中定義毛坯模型或者從CAD系統(tǒng)輸入毛坯模型，還可以仿真多個(gè)同步運(yùn)動(dòng)的刀具。

（2）優(yōu)化模塊

優(yōu)化模塊基于切削條件和需切削材料量自動(dòng)修正進(jìn)給率。優(yōu)化模塊可以讀入刀具路徑文件，可以根據(jù)每部分切削材料量的不同，選中符合切削條件的指定最佳進(jìn)給率。

（3）機(jī)床仿真模塊

機(jī)床仿真模塊可幫助用戶完成整個(gè)CNC機(jī)床的真實(shí)三維仿真，就如同實(shí)際生產(chǎn)一樣，同時(shí)它還具有最精準(zhǔn)的碰撞檢測(cè)功能。該軟件會(huì)檢測(cè)所有機(jī)床零件，并模擬運(yùn)動(dòng)得出零件間的碰撞和接近碰撞的情況。

（4）多軸模塊

隨著零件和機(jī)加工操作變得越來越復(fù)雜，出現(xiàn)錯(cuò)誤的機(jī)會(huì)也會(huì)隨之增加。設(shè)計(jì)加工工序時(shí)，用戶不會(huì)拿刀具路徑的精度、零件質(zhì)量和機(jī)床及機(jī)械工人的安全去冒險(xiǎn)。多軸模塊可以仿真和驗(yàn)證4軸和5軸銑和磨削加工的過程。

（5）自動(dòng)比較模塊

而自動(dòng)比較模塊可以把一個(gè)表面、一組表面或一個(gè)實(shí)體模型的外殼與仿真加工后的零件進(jìn)行比較，通過指定兩實(shí)體模型的重合比較，可以容易地辨別出擦傷、碰撞或殘余的材料，這是檢驗(yàn)仿真加工件是否符合設(shè)計(jì)的一種新的手段。

（6）接口模塊

該軟件可以從UG、CATIA、Pro/E等所有主流三維建模軟件的加工模塊里直接調(diào)用該軟件進(jìn)行仿真和優(yōu)化。

1、VERICUT軟件的應(yīng)用過程

VERICUT軟件在的應(yīng)用過程分為三部分。

1.1、機(jī)床基本組件的創(chuàng)建

在VERICUT上建立仿真系統(tǒng)必須構(gòu)建數(shù)控機(jī)床組件的實(shí)體模型[2]。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)于復(fù)雜輪廓曲線的磨削加工，該仿真過程擬創(chuàng)建三軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控磨床模型。要在VERICUT環(huán)境中創(chuàng)建磨削機(jī)構(gòu)模型，首先要建立坐標(biāo)系以及各軸之間的相互關(guān)系，然后將各個(gè)組件關(guān)聯(lián)到各坐標(biāo)軸上。

（1）建立機(jī)床坐標(biāo)系

首先打開VERICUT軟件，單擊組件樹 按鈕，彈出部件樹對(duì)話框，如圖1所示。

選擇Base并在對(duì)話框的工具欄單擊上工具菜單中的"添附"選項(xiàng)，可以選擇添附各運(yùn)動(dòng)軸，添附的組件過程如圖2所示。

通過組件樹菜單，可以確立個(gè)部件之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系。最終建立如圖3所示的組件樹結(jié)構(gòu)。通過部件樹對(duì)話框可以確立各部件之間的依附和運(yùn)動(dòng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)、三軸聯(lián)動(dòng)，完成對(duì)砂輪進(jìn)給和擺動(dòng)的控制。

（2）創(chuàng)建磨床的實(shí)體模型

在該系統(tǒng)中，可以通過UG、Pro/E等三維軟件建立機(jī)床幾何模型，并導(dǎo)出為STL格式，然后通過VERICUT提供的圖形轉(zhuǎn)換輸入接口導(dǎo)入到機(jī)床仿真系統(tǒng)中，如圖4所示，通過UG建立實(shí)體模型，等待調(diào)用。

圖4 創(chuàng)建組件實(shí)體模型

本文采用了滑塊來實(shí)現(xiàn)X、Y方向上的運(yùn)動(dòng)，采用了圓盤模型來實(shí)現(xiàn)C軸方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。然后依次將各實(shí)體模型添附到各坐標(biāo)軸上，機(jī)床模型如圖5所示。分別包括了底座、夾具、X軸方向滑塊、Y方向滑塊、C軸關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)盤、以及一個(gè)毛坯組件等模型

（3）創(chuàng)建磨削刀具

因?yàn)閯?chuàng)建的磨削機(jī)床機(jī)構(gòu)類似于車削機(jī)床的模型，只是加工刀具與數(shù)控車床的車刀不同。因此只要根據(jù)砂輪的尺寸外形，做出類似于車刀的一個(gè)刀具模型，在仿真過程中，給砂輪一個(gè)角速度，砂輪模型就能旋轉(zhuǎn)生成一個(gè)圓盤狀的砂輪，并能很好的完成仿真運(yùn)動(dòng)。

按照按圖6所示的尺寸關(guān)系建立砂輪界面輪廓。

1.2、仿真數(shù)控代碼的加載

在VERICUT仿真軟件中，刀具軌跡文件通常劃分為兩種類型：APT-CLS刀具軌跡文件和G代碼刀具軌跡文件。APT-CLS刀具軌跡文件的后綴名為tp，通過后置處理轉(zhuǎn)化成一個(gè)包含所使用數(shù)控機(jī)床特定G代碼格式的文件。

在VERICT仿真環(huán)境中添加我們所生成的控制刀具軌跡的G代碼文件，在菜單中選擇"數(shù)控程序"選項(xiàng)，彈出如圖7所示對(duì)話框，在對(duì)話框中，首先選定數(shù)控程序類型為"G-代碼數(shù)據(jù)"類型，再單擊添加，選擇通過區(qū)間均勻接觸磨削軟件所生成的G代碼文件，文件格式為mcd。

1.3、機(jī)床控制系統(tǒng)的設(shè)置

設(shè)置好數(shù)控機(jī)床的組成、結(jié)構(gòu)以及數(shù)控代碼后，還需給給機(jī)床配置數(shù)字控制系統(tǒng)，使機(jī)床具有解讀數(shù)控代碼、插補(bǔ)運(yùn)算等功能。VERICUT軟件提供自帶FANUC、SIEMENS、PHILIPS等多種控制文件的控制系統(tǒng)庫(kù)，文件擴(kuò)展名為ctl。本設(shè)計(jì)選用軟件自帶的三軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行仿真實(shí)現(xiàn)，如圖8所示。

2、結(jié)論

根據(jù)上文建立的VERICUT仿真系統(tǒng)，進(jìn)入仿真磨削環(huán)境，調(diào)入相應(yīng)的刀具文件、毛坯模型、數(shù)控代碼，創(chuàng)建仿真環(huán)境如圖9所示。設(shè)置好各種加工參數(shù)后，輸入加工G代碼，單擊開始，即可開始磨削加工的仿真。磨削后的毛坯形狀如圖10所示。

在磨削加工完成以上實(shí)例中的毛坯后，利用VERICUT軟件自帶的測(cè)量工具，測(cè)量仿真加工后的工件的實(shí)際尺寸，并且與理論數(shù)據(jù)相對(duì)比，結(jié)果如表1所示。

由以上表格中數(shù)據(jù)可以看到按照實(shí)例加工出的模型其最大誤差為0.0024mm，基本滿足了設(shè)計(jì)需求，通過VERICUT軟件，建立了相應(yīng)的機(jī)床實(shí)體模型、刀具模型，并加載了工件加工數(shù)控代碼，通過磨削仿真試驗(yàn)可以驗(yàn)證數(shù)控加工代碼的正確性，為節(jié)約了大量的時(shí)間和資金，這對(duì)實(shí)際生產(chǎn)具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

篇5

關(guān)鍵詞：數(shù)控加工；仿真系統(tǒng)；虛擬現(xiàn)實(shí)；教學(xué)效果

中圖分類號(hào)：G423.0

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-2374(2009)03-0208-02

數(shù)控加工技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用廣泛，傳統(tǒng)的機(jī)床操作教學(xué)方法效率低、教師工作量大，需要用更新的方法來取代。數(shù)控加工仿真系統(tǒng)是理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)合、廠家實(shí)際加工制造經(jīng)驗(yàn)與高校教學(xué)訓(xùn)練一體所研發(fā)的一種機(jī)床控制仿真系統(tǒng)軟件，可以滿足大批量學(xué)生教學(xué)需求。數(shù)控仿真系統(tǒng)軟件還能彌補(bǔ)了教學(xué)投入大、消耗多、成本高的缺陷，它可以在微機(jī)平臺(tái)上運(yùn)行，解決了教學(xué)時(shí)學(xué)生多機(jī)床設(shè)備少的問題、并為學(xué)校節(jié)省了大量設(shè)備購(gòu)置經(jīng)費(fèi)。數(shù)控仿真系統(tǒng)軟件可以在微機(jī)平臺(tái)上運(yùn)行，學(xué)生可利用此軟件進(jìn)行仿真操作，會(huì)起到真實(shí)設(shè)備的教學(xué)效果。數(shù)控加工仿真系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)實(shí)用。能夠集中精力幫助學(xué)生分析、解決實(shí)際問題，保證了教學(xué)質(zhì)量使教學(xué)效果得到顯著提高。能利用此軟件對(duì)數(shù)控裝置進(jìn)行仿真操作，使學(xué)生達(dá)到實(shí)際操作訓(xùn)練的目的，動(dòng)態(tài)的仿真操作使教學(xué)過程易教易學(xué)、教學(xué)效果顯著。

一、數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的特點(diǎn)

隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了可以模擬實(shí)際機(jī)床加工環(huán)境及其工作狀態(tài)的計(jì)算機(jī)仿真加工系統(tǒng)，它是一個(gè)應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)于數(shù)控加工操作技能培訓(xùn)的仿真軟件。各種數(shù)控加工仿真教學(xué)系統(tǒng)如上海宇龍、北京斐克、南京宇航、廣州超軟、武漢金銀花等不同的數(shù)控加工仿真軟件，既能單機(jī)系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行。又能實(shí)現(xiàn)在線運(yùn)行。采取數(shù)控加工仿真教學(xué)方法能進(jìn)一步提高操作者的實(shí)際操作技能。實(shí)踐證明，用這種方式進(jìn)行教學(xué)是非常經(jīng)濟(jì)有效的。

1．虛擬數(shù)控機(jī)床具有以下的功能和特點(diǎn)：(1)虛擬數(shù)控機(jī)床具有與真實(shí)機(jī)床完全相同的結(jié)構(gòu)。虛擬數(shù)控機(jī)床能模仿真實(shí)機(jī)床的任何功能而不致因?yàn)椴捎媚撤N近似替代而導(dǎo)致某種結(jié)構(gòu)和信息的失真或丟失，并與真實(shí)機(jī)床有完全相同的界面風(fēng)格和對(duì)應(yīng)功能，如動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)、縮放、移動(dòng)等功能的實(shí)時(shí)交互操作，從而為學(xué)員的學(xué)習(xí)和培訓(xùn)提供保證。(2)機(jī)床操作全過程仿真。仿真機(jī)床操作的整個(gè)過程：毛坯定義，工件裝夾，壓板安裝，基準(zhǔn)對(duì)刀，安裝刀具，機(jī)床手動(dòng)操作。(3)豐富多樣的刀具庫(kù)。系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)一管理的刀具材料、特性參數(shù)庫(kù)，含數(shù)百種不同材料、類型和形狀的車刀、銑刀，同時(shí)還支持用戶自定義刀具及相關(guān)特性參數(shù)。(4)全面的碰撞檢測(cè)。手動(dòng)、自動(dòng)加工等模式下的實(shí)時(shí)碰撞檢測(cè)，包括刀炳刀具與夾具、壓板、刀具，機(jī)床行程越界，主軸不轉(zhuǎn)時(shí)刀柄刀具與工件等的碰撞。出錯(cuò)時(shí)會(huì)有報(bào)警或提示，從而防止了誤操作的發(fā)生。強(qiáng)大的測(cè)量功能。可實(shí)現(xiàn)基于刀具切削參數(shù)零件粗糙度的測(cè)量，能夠?qū)Ψ抡孳浖霞庸ね瓿珊蟮墓ぜM(jìn)行完全自動(dòng)的、智能化的測(cè)量。(5)具有完善的圖形和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口。用戶既能在真實(shí)的環(huán)境中運(yùn)行虛擬機(jī)床，又能觀察它的各種運(yùn)行參數(shù)，并能將其他CAD/CAM軟件。(6)實(shí)用靈活的考試系統(tǒng)?？捎糜谶h(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)、作業(yè)、考試等功能，并實(shí)現(xiàn)答卷保存、自動(dòng)評(píng)分、成績(jī)查詢和分析等功能，輕松實(shí)現(xiàn)無紙化的考核與測(cè)評(píng)。

2．?dāng)?shù)控加工仿真系統(tǒng)在教學(xué)應(yīng)用中的意義，數(shù)控技術(shù)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，在以往的教學(xué)中，由于缺乏必要的設(shè)備支持，只能采取課堂教學(xué)來“紙上談兵”單一的課堂教學(xué)，單向的信息流動(dòng)很難讓學(xué)生有系統(tǒng)，全面的認(rèn)識(shí)。將此仿真軟件應(yīng)用到教學(xué)中，具有如下意義：(1)將傳統(tǒng)的被動(dòng)教學(xué)變學(xué)生參與的主功教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力；(2)利用虛擬機(jī)床代替實(shí)際機(jī)床，可消除實(shí)際機(jī)床加工的危險(xiǎn)因素；(3)在計(jì)算機(jī)上模擬加工過程代替試切，可不消耗材料，降低成本；(4)可有效解決設(shè)備不足的問題，使每個(gè)學(xué)生都可參與其中，極大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，取得更好的教學(xué)效果；(5)滿足網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和遠(yuǎn)程培訓(xùn)的需要。

3．?dāng)?shù)控加工仿真系統(tǒng)特點(diǎn)。通過該軟件可以使學(xué)生達(dá)到實(shí)物操作訓(xùn)練的目的，并且安全可靠。通過動(dòng)態(tài)的仿真操作使教學(xué)過程易教易學(xué)、教學(xué)效果顯著提高：(1)系統(tǒng)完全模擬真實(shí)數(shù)控機(jī)床的控制面板和屏幕顯現(xiàn)，易教、易學(xué)，可輕松操作；(2)學(xué)生和培訓(xùn)學(xué)員可根據(jù)自己熟悉的機(jī)床任意選擇機(jī)床設(shè)備進(jìn)行操作；(3)在虛擬環(huán)境下對(duì)NC代碼的切削狀態(tài)進(jìn)行檢驗(yàn)，操作安全；(4)學(xué)生可看到各種機(jī)床真實(shí)的三維加工仿真過程，并能檢查和測(cè)量加工后的工件，可以更迅速的掌握數(shù)控機(jī)床的實(shí)操過程；(5)采用虛擬機(jī)床替代真實(shí)機(jī)床進(jìn)行教學(xué)與培訓(xùn)，在降低費(fèi)用的同時(shí)獲得更佳的教學(xué)和培訓(xùn)效果，使用更經(jīng)濟(jì)。其優(yōu)點(diǎn)在于系統(tǒng)完全模擬真實(shí)CNC機(jī)床的控制面板和屏幕顯現(xiàn)，可輕松操作。在虛擬環(huán)境下對(duì)NC代碼的切削狀態(tài)進(jìn)行檢驗(yàn)，操作安全。用戶可看到真實(shí)的三維加工仿真過程，仔細(xì)檢查加工后的工件，可以更迅速的掌握CNC機(jī)床的操作過程，過程逼真。

二、虛擬數(shù)控機(jī)床平臺(tái)的構(gòu)建

數(shù)控仿真系統(tǒng)的核心是虛擬數(shù)控機(jī)床，而虛擬數(shù)控機(jī)床又是虛擬制造技術(shù)中的一個(gè)重要的執(zhí)行單元。數(shù)控仿真系統(tǒng)完全模擬真實(shí)零件的加工過程，可以檢驗(yàn)各種數(shù)控指令是否正確，能提供與真實(shí)機(jī)床完全相同的操作面板，其調(diào)試、編輯、修改和跟蹤執(zhí)行等功能也一應(yīng)俱全，數(shù)控加工仿真系統(tǒng)實(shí)際上是虛擬環(huán)境中數(shù)控機(jī)床的模型。虛擬數(shù)控機(jī)床一般是通過以下的構(gòu)建平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)上述功能：

1．NC解釋平臺(tái)。NC解釋平臺(tái)包括NC解釋器和NC驗(yàn)證器。任務(wù)分配數(shù)據(jù)庫(kù)從任務(wù)調(diào)度中接受數(shù)控代碼并將其翻譯為虛擬機(jī)床的部件、刀具等運(yùn)動(dòng)的信息，并將其通過計(jì)算模塊來模擬機(jī)床的響應(yīng)，NC解釋器能夠被自由地配置從而能夠模擬任何一種數(shù)控機(jī)床的CNC控制器。

2．NC驗(yàn)證器。能夠驗(yàn)證NC代碼的語(yǔ)法是否正確。

3．刀具庫(kù)。刀具庫(kù)應(yīng)包括一臺(tái)數(shù)控機(jī)床所需要的所有刀具。并能自由配置刀具庫(kù)中的刀具號(hào)，從而能模擬任何一種數(shù)控機(jī)床的換刀形式及切削加工的要求。

4．仿真平臺(tái)。仿真平臺(tái)包括刀具軌跡仿真、切削力仿真，加工精度仿真、三維動(dòng)畫仿真、加工工時(shí)統(tǒng)計(jì)分析，仿真平臺(tái)是虛擬數(shù)控機(jī)床的核心技術(shù)。操作者可以在虛擬的環(huán)境中進(jìn)行機(jī)床運(yùn)動(dòng)和切削過程等的仿真，從中獲得相關(guān)的加工數(shù)據(jù)。如進(jìn)給軸的位移量、換刀狀態(tài)、主軸轉(zhuǎn)速、加速度、進(jìn)給量、加工時(shí)間等。通過加工過程的仿真，了解所設(shè)計(jì)工件的可加工性，驗(yàn)證NC代碼的正確性以及評(píng)價(jià)和優(yōu)化加工過程，并通過在線修改NC代碼來將其優(yōu)化。

5．計(jì)算平臺(tái)。計(jì)算平臺(tái)用來完成虛擬數(shù)控機(jī)床中各種計(jì)算，如根據(jù)NC代碼計(jì)算加工零件新的幾何形狀，根據(jù)刀具的材料、運(yùn)行時(shí)間、零件的材料性質(zhì)和介質(zhì)的性質(zhì)計(jì)算刀具的補(bǔ)償量和熱補(bǔ)償量。這些計(jì)算結(jié)果是虛擬數(shù)控機(jī)床在應(yīng)用于虛擬制造過程中的加工方案評(píng)價(jià)以及可制造性分析所 必須的。

6．設(shè)計(jì)開發(fā)平臺(tái)。虛擬數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)平臺(tái)是一個(gè)面向?qū)ο蟮臄?shù)控軟件庫(kù)及其開發(fā)環(huán)境。通過對(duì)數(shù)控軟件的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化研究和其它CAD／CAM軟件的數(shù)據(jù)交換，并對(duì)典型的零件進(jìn)行封裝，設(shè)計(jì)成具有穩(wěn)定、通用接口的可重復(fù)使用的軟件。

7．操作運(yùn)行平臺(tái)和監(jiān)控平臺(tái)。在虛擬環(huán)境中完全實(shí)現(xiàn)真實(shí)機(jī)床的操作，讓使用者完全感受到真實(shí)機(jī)床的運(yùn)行特性。在這些基礎(chǔ)上的監(jiān)控硬件和軟件，用來控制簡(jiǎn)易機(jī)床，增加虛擬數(shù)控機(jī)床的真實(shí)感，并且可以進(jìn)行典型零件的實(shí)驗(yàn)性試切加工，讓使用者有一種身臨其盡的感覺。尤其是在數(shù)控教學(xué)和培訓(xùn)過程中，初學(xué)數(shù)控編程者需要大量的編程練習(xí)，并進(jìn)行實(shí)際調(diào)試。用試切法來檢驗(yàn)數(shù)控加工程序顯然不合理，而且也難于實(shí)現(xiàn)。如果利用仿真技術(shù)，這些問題可以輕松得到解決，從而避免編程時(shí)人為出錯(cuò)或工藝不合理造成工件報(bào)廢。

三、數(shù)控加工仿真系統(tǒng)在教學(xué)中的應(yīng)用

虛擬數(shù)控機(jī)床強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程教育，不僅在局域網(wǎng)上具有雙向互動(dòng)的教學(xué)功能，還具有基于互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行雙向互動(dòng)的遠(yuǎn)程教學(xué)功能，使用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件進(jìn)行輔助教學(xué)，主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行探索與實(shí)踐：

1．課堂教學(xué)中采用靈活教學(xué)手段，變學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，恰當(dāng)運(yùn)用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)，充分發(fā)揮其課堂教學(xué)中的作用。教師應(yīng)十分重視數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的在教學(xué)中的應(yīng)用方法，擺正數(shù)控加工仿真系統(tǒng)在教學(xué)中的位置，既不能完全依賴數(shù)控加工仿真系統(tǒng)放棄教師在教學(xué)中的引導(dǎo)作用，也不能在教學(xué)中教師唱獨(dú)角戲，采用常規(guī)的教學(xué)模式而忽視數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的應(yīng)用，應(yīng)該科學(xué)地、充分地發(fā)揮數(shù)控加工仿真系統(tǒng)在教學(xué)中的作用。

2．科學(xué)安排教學(xué)內(nèi)容，循序漸近，掌握數(shù)控編程與操作技巧，在教學(xué)過程中教學(xué)內(nèi)容的安排可分模塊化教學(xué)。(1)基礎(chǔ)模塊，主要講解與訓(xùn)練最常用的FANUC數(shù)控系統(tǒng)中的數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控加工中心的編程方法、操作及應(yīng)用，這一模塊是教學(xué)重點(diǎn)，必須使學(xué)生熟練掌握，靈活應(yīng)用；(2)提高模塊。主要講解與訓(xùn)練SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)的三種機(jī)床的編程與操作，以幫助學(xué)生進(jìn)一步加強(qiáng)在不同數(shù)控系統(tǒng)下對(duì)不同數(shù)控機(jī)床的編程方法的理解與應(yīng)用能力；(3)拓展模塊，如講解國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)中的華中數(shù)控系統(tǒng)和廣州數(shù)控系統(tǒng)中的數(shù)控車床的編程與操作方法，擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面，提高學(xué)生對(duì)不同操作系統(tǒng)、不同操作面板的編程與操作能力，正確進(jìn)行教學(xué)評(píng)價(jià)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)意識(shí)和自覺性。利用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的教學(xué)方法、教學(xué)手段來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣顯得尤為重要。

3．恰當(dāng)運(yùn)用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)，充分發(fā)揮其課堂教學(xué)中的作用，數(shù)控加工仿真系統(tǒng)主要應(yīng)用于數(shù)控編程與操作這一理論教學(xué)課程，還可作為數(shù)控操作技能訓(xùn)練的輔助工具。在操作方面，由于數(shù)控加工仿真系統(tǒng)采用了與數(shù)控機(jī)床操作系統(tǒng)相同的面板和按鍵功能，并且使用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)在操作中即使出現(xiàn)人為的編程或操作失誤也不會(huì)危及機(jī)床和人身安全，反而學(xué)生還可以從中吸取大量的經(jīng)驗(yàn)和數(shù)訓(xùn)。將理論與實(shí)踐有機(jī)地結(jié)合在一起邊講授邊練習(xí)，使講過的知識(shí)及時(shí)應(yīng)用于實(shí)踐中，不但可加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，而且在模擬操作的同時(shí)對(duì)數(shù)控機(jī)床的操作方法上也將具備相當(dāng)水平的實(shí)踐基礎(chǔ)。

篇6

關(guān)鍵詞 編程；軟件；matlab；仿真技術(shù)；測(cè)控系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671―7597（2013）031-092-01

現(xiàn)在全世界范圍內(nèi)都在大力發(fā)展工業(yè)、服務(wù)業(yè)、航天航空及計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)，這些產(chǎn)業(yè)和領(lǐng)域也在不斷的發(fā)展和壯大，但是檢測(cè)和控制也就顯得越來越困難，需要有更加先進(jìn)的測(cè)控系統(tǒng)和測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)。測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)通常是一個(gè)模擬和仿真的過程，通過電子計(jì)算機(jī)技術(shù)及軟件編程，提供一個(gè)模擬和仿真測(cè)控系統(tǒng)工作的平臺(tái)。20世紀(jì)80年代以來，我國(guó)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)開始走上正軌，并且不斷學(xué)習(xí)和吸收國(guó)外先進(jìn)的測(cè)控技術(shù)，但是隨著電子技術(shù)和數(shù)字信息技術(shù)的發(fā)展以前的測(cè)控系統(tǒng)逐漸不能夠適應(yīng)時(shí)代的需求。在測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中需要不斷的對(duì)系統(tǒng)工作過程進(jìn)行仿真模擬，不斷的進(jìn)行各種參數(shù)的修改和運(yùn)算，以前測(cè)控系統(tǒng)模擬和仿真技術(shù)不能夠很好的適應(yīng)設(shè)計(jì)需求，所以需要有更加先進(jìn)的仿真平臺(tái)。

1 matlab及matlab仿真技術(shù)

Matlab是一個(gè)起源于美國(guó)的數(shù)學(xué)軟件，它能夠完成各種復(fù)雜的運(yùn)算，還能夠用于數(shù)據(jù)的開發(fā)、數(shù)據(jù)的可視化、數(shù)據(jù)分析等，這款軟件一經(jīng)開發(fā)就迅速被人們所關(guān)注并且投入使用，尤其是在測(cè)控系統(tǒng)中。Matlab有兩個(gè)重要部分所組成即，matlab與Simulink，其中matlab主要用于數(shù)據(jù)的運(yùn)算和開發(fā)等方面，它的原理和基礎(chǔ)是矩陣，用矩陣解決各種復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算問題，matlab要比C語(yǔ)言和fortran簡(jiǎn)單和快捷的多，并且吸收了C、C++、JAVA等軟件的優(yōu)點(diǎn)，更為普及。Simulink則為模型建造、數(shù)據(jù)分析和仿真提供一個(gè)環(huán)境，Simulink不需要進(jìn)行許多步驟的書寫，使用非常簡(jiǎn)單和快捷，而且仿真細(xì)節(jié)到位，能夠模仿真實(shí)的情況，現(xiàn)在許都領(lǐng)域已經(jīng)用Simulink軟件進(jìn)行系統(tǒng)仿真和模擬。

matlab仿真技術(shù)是基于matlab與Simulink的仿真技術(shù)，它能夠通過對(duì)復(fù)雜數(shù)據(jù)的運(yùn)算、處理和分析，對(duì)模擬對(duì)象的工作和工作環(huán)境進(jìn)行仿真，這種技術(shù)能夠非常精致的模擬每一個(gè)細(xì)節(jié)。matlab仿真技術(shù)操作簡(jiǎn)單、工作效率高，除了有同類別軟件一些功能（運(yùn)算符號(hào)），還有矩陣和向量運(yùn)算方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。matlab仿真技術(shù)的可視化功能也是非常強(qiáng)大的，在仿真過程中還能夠?qū)D像進(jìn)行處理，進(jìn)行動(dòng)畫制作等高級(jí)指令。matlab仿真技術(shù)的可操作性也非常強(qiáng)，它軟件的數(shù)據(jù)源是可以根據(jù)用戶自身需要而改變的，對(duì)源文件進(jìn)行替換和修改，在仿真過程中能夠更加靈活和便捷。

2 matlab仿真技術(shù)在測(cè)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

測(cè)控系統(tǒng)可以是單一的檢測(cè)系統(tǒng)或者是控制系統(tǒng)，但是一般情況下檢測(cè)與控制是相互聯(lián)系，緊密不分的兩部分，文章所指的測(cè)控系統(tǒng)包括檢測(cè)與控制兩方面。測(cè)控系統(tǒng)自產(chǎn)生以來大致有集中測(cè)控系統(tǒng)、DCS測(cè)控系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)分布式測(cè)控系統(tǒng)，無論每一種測(cè)控系統(tǒng)，都是為了適應(yīng)時(shí)代的需求而產(chǎn)生與完善的，測(cè)控系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中需要不斷的對(duì)各種參數(shù)和設(shè)備進(jìn)行調(diào)控和更改，這就需要對(duì)測(cè)控系統(tǒng)進(jìn)行模擬運(yùn)轉(zhuǎn)和仿真。

現(xiàn)在的測(cè)控系統(tǒng)工作量較大，而且運(yùn)算復(fù)雜、困難，在設(shè)計(jì)和投入使用前期需要有嚴(yán)格的仿真過程，在計(jì)算機(jī)技術(shù)和軟件編程技術(shù)快速發(fā)展的今天，仿真技術(shù)也在不斷的創(chuàng)新和突破。matlab仿真技術(shù)就是用matlab軟件對(duì)測(cè)控系統(tǒng)的運(yùn)作進(jìn)行建模，對(duì)其現(xiàn)實(shí)中的工作進(jìn)行仿真，把各方面的數(shù)據(jù)和設(shè)備調(diào)配到最佳的工作狀態(tài)，使整個(gè)測(cè)控系統(tǒng)的工作效率達(dá)到最高，然后系統(tǒng)才能夠投入使用。

matlab仿真技術(shù)能夠通過Simulink預(yù)定義庫(kù)模塊即，建造測(cè)控系統(tǒng)的庫(kù)模塊，然后通過交互式的圖形編輯器組合和管理較為直觀的模塊視圖，再通過軟件的一些功能進(jìn)行代碼和程序的生成，就能夠達(dá)到模型建立的效果。在Simulink測(cè)控系統(tǒng)仿真模型庫(kù)中整個(gè)測(cè)控系統(tǒng)仿真的流程是：信號(hào)的產(chǎn)生與輸出、編碼、解碼、調(diào)試、解調(diào)，而且可以通過仿真模式對(duì)整個(gè)測(cè)控系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行仿真。在matlab仿真技術(shù)中能夠使測(cè)控系統(tǒng)在虛擬的工作環(huán)境中運(yùn)轉(zhuǎn)，并且能夠?qū)ο到y(tǒng)各項(xiàng)數(shù)據(jù)和配置進(jìn)行無限次的修改，直到滿足測(cè)控要求之后。matlab仿真技術(shù)是基于matlab與Simulink的，通過一些代碼和數(shù)據(jù)的處理、運(yùn)算，發(fā)出一定的指令進(jìn)行建模，而且它的可視性非常強(qiáng)，能夠很直觀的進(jìn)行仿真過程，為測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

matlab仿真技術(shù)在測(cè)控系統(tǒng)中的應(yīng)用，能夠?yàn)闇y(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供較為真實(shí)的模型和運(yùn)作環(huán)境，并且不斷的進(jìn)行各種數(shù)據(jù)的調(diào)控，為測(cè)控系統(tǒng)投入使用高效運(yùn)作提供依據(jù)。

3 結(jié)束語(yǔ)

測(cè)控系統(tǒng)的發(fā)展從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從低效到高效已經(jīng)有了一定的發(fā)展歷史和基礎(chǔ)，matlab仿真技術(shù)在測(cè)控系統(tǒng)中的應(yīng)用更加豐富了仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。matlab仿真技術(shù)能夠?yàn)闇y(cè)控系統(tǒng)提供一定的依據(jù)，在matlab仿真系統(tǒng)的輔助下，測(cè)控系統(tǒng)能夠進(jìn)行不斷的優(yōu)化和創(chuàng)新，使其能夠更加實(shí)用復(fù)雜的工作和工作環(huán)境。

參考文獻(xiàn)

[1]張德豐，楊文茵.matlab仿真技術(shù)與應(yīng)用[M].清華大學(xué)出版社，2012.

[2]孫傳友.測(cè)控系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)（第2版）[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2007.

[3]鐘麟，王峰.MATLAB仿真技術(shù)與應(yīng)用教程[M].國(guó)防工業(yè)出版社，2004.

篇7

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)仿真；模糊PID；綜述

中圖分類號(hào)：TP113

為了更好地研究模糊PID控制在電機(jī)速度控制中的應(yīng)用，利用MATLAB仿真軟件建立了一個(gè)仿真模型。并通過分別執(zhí)行P控制、PI控制、PID控制和模糊PID控制，對(duì)四種控制下的電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行仿真。希望通過對(duì)四種仿真結(jié)果比較和分析進(jìn)一步掌握不同控制模式在電機(jī)速度控制中的應(yīng)用和計(jì)算機(jī)仿真的建立與研究方法。

1 相關(guān)控制理論的簡(jiǎn)述

比例、積分、微分控制器基本控制過程就是根據(jù)實(shí)際運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的誤差，并和標(biāo)準(zhǔn)值之間進(jìn)行比例、微分、積分運(yùn)算，最后用計(jì)算得到的結(jié)果控制系統(tǒng)狀態(tài)。模糊控制是建立在模糊數(shù)學(xué)基礎(chǔ)上的一種過程控制方式，與傳統(tǒng)的控制方式的不同之處在于不需要為控制對(duì)象建立精確的數(shù)學(xué)模型。

在傳統(tǒng)的PID控制中當(dāng)系統(tǒng)的誤差較大和較小時(shí)或者誤差的變化率較大或較小時(shí)其實(shí)對(duì)于比例、積分和微分三個(gè)參數(shù)的要求是略有不同的。比例的系數(shù)在系統(tǒng)變化的初期可以大一點(diǎn)，因?yàn)榭梢约涌煜到y(tǒng)的響應(yīng)速度，但是在后期時(shí)就不適宜太大，如果太大就會(huì)增加超調(diào)量。積分的系數(shù)相反，在初期時(shí)不適宜設(shè)置太大，而在接近穩(wěn)態(tài)的時(shí)候可以適當(dāng)?shù)卦龃笠稽c(diǎn)。微分的系數(shù)由于反映了系統(tǒng)誤差的變化情況，所以對(duì)于較好的系統(tǒng)其大小也需要適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。為了很好地解決這一問題我們可以將三個(gè)參數(shù)的大小采用模糊控制的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)從而得到了模糊自整定PID控制器。

2 在MATLAB中建立模型

在設(shè)計(jì)的仿真模型中，隨機(jī)選取了MATLAB的SIMULINK庫(kù)中的第4種交流永磁同步電機(jī)作為模型中的控制對(duì)象。先期的PID的基本參數(shù)是通過試湊法做的，最終選取的比例系數(shù)為5，積分系數(shù)為30，微分系數(shù)為0.0006。對(duì)三個(gè)參數(shù)進(jìn)行整定的方法是在基礎(chǔ)數(shù)值的基礎(chǔ)上按照一定的比例進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)量的大小根據(jù)設(shè)置的模糊規(guī)則進(jìn)行推理。

3 系統(tǒng)仿真結(jié)果

在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真時(shí)共對(duì)四種控制方式分別進(jìn)行仿真，即P控制、PI控制、PID控制和模糊PID控制。以便比較不同控制效果。根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況，最終選取0～0.9s作為仿真的記錄時(shí)間。為了能更好地反映系統(tǒng)的性能，在系統(tǒng)運(yùn)行的初始時(shí)設(shè)置的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為0.1N?m，在0.4s的時(shí)候?qū)⑾到y(tǒng)的負(fù)載專業(yè)改變?yōu)?0N?m。電機(jī)的設(shè)定轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分。

3.1 首先對(duì)P控制下的系統(tǒng)進(jìn)行仿真（圖略）

通過仿真結(jié)果可以得到：主要的缺點(diǎn)在于起始階段系統(tǒng)出現(xiàn)了比較大的超調(diào)最大為每分鐘318轉(zhuǎn)，穩(wěn)定前有多次振蕩。負(fù)載轉(zhuǎn)矩后，電機(jī)的轉(zhuǎn)速一直沒能達(dá)到設(shè)定的每分鐘300轉(zhuǎn)，僅為每分鐘296轉(zhuǎn)。

3.2 對(duì)PI控制進(jìn)行仿真（圖略）

在PI控制的下，最大超調(diào)量達(dá)到了每分鐘320轉(zhuǎn)。不過在增加負(fù)載轉(zhuǎn)矩后電機(jī)的轉(zhuǎn)速最終穩(wěn)定在設(shè)定轉(zhuǎn)速每分鐘300轉(zhuǎn)上下。

3.3 PID控制下的系統(tǒng)仿真結(jié)果

通過仿真結(jié)果可以看到，在PID控制下電機(jī)轉(zhuǎn)速的超調(diào)量明顯降低，降為約每分鐘312.6轉(zhuǎn)，而且沒有了振蕩現(xiàn)象。不過在負(fù)載轉(zhuǎn)矩增加后僅僅是最低轉(zhuǎn)速變?yōu)槊糠昼?91轉(zhuǎn)略微好點(diǎn)。

3.4 模糊參數(shù)自整定PID仿真結(jié)果

將模糊PID的仿真結(jié)果和之前的仿真結(jié)果比較可以得到：在初始階段，電機(jī)轉(zhuǎn)速的超調(diào)量較低不少，將為約每分鐘304轉(zhuǎn)明顯改善，第1次到達(dá)穩(wěn)態(tài)時(shí)的時(shí)間提高到0.05s左右。增加負(fù)載轉(zhuǎn)矩后最低的轉(zhuǎn)速為每分鐘292.2轉(zhuǎn)，比之前有所提高，第2次到達(dá)穩(wěn)態(tài)的時(shí)間有所提前，在0.6s左右。而電機(jī)到達(dá)最終的穩(wěn)態(tài)后，4個(gè)系統(tǒng)中電機(jī)的轉(zhuǎn)速都有一定的波動(dòng)，按順序分別為每分鐘1.2轉(zhuǎn)、1.2轉(zhuǎn)、1轉(zhuǎn)和0.5轉(zhuǎn)。可見模糊PID在這方面的控制效果也是最好的。

4 總結(jié)

通過仿真模型的建立，熟悉了借助計(jì)算機(jī)仿真軟件建立工程模型研究實(shí)際問題的方法。通過對(duì)4個(gè)仿真結(jié)果的比較，進(jìn)一步了解了控制器中各個(gè)控制參數(shù)的作用：P參數(shù)的作用是使系統(tǒng)總體上到達(dá)設(shè)定狀態(tài)，I參數(shù)的作用是消除系統(tǒng)在到達(dá)穩(wěn)態(tài)時(shí)的誤差，D參數(shù)的作用主要表現(xiàn)在有效減小系統(tǒng)的超調(diào)量。而在引入模糊控制之后通過對(duì)3個(gè)參數(shù)的實(shí)時(shí)整定，使得系統(tǒng)的性能進(jìn)一步得到提高。

參考文獻(xiàn)：

[1]耿瑞.基于MATLAB的自適應(yīng)模糊PID控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真[J].信息技術(shù)，2007，1：43-46.

[2]王述彥.基于模糊PID控制器的控制方法研究[J].機(jī)械科學(xué)與技術(shù)，2011，1，30（1）：165-172.

[3]唐聞新.基于模糊控制的永磁同步電機(jī)速度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].合肥工業(yè)大學(xué)，2011.

作者簡(jiǎn)介：唐聞新，男，安徽合肥人，實(shí)驗(yàn)師，碩士學(xué)位。

篇8

【關(guān)鍵詞】故障診斷；數(shù)控機(jī)床；華中世紀(jì)星；機(jī)床維修

一、引言

數(shù)控機(jī)床是一種高效自動(dòng)化機(jī)床，它綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)、精密測(cè)量和精密機(jī)械等各個(gè)領(lǐng)域的新的技術(shù)成果，是將現(xiàn)代技術(shù)和高科技知識(shí)集于一體的機(jī)、電、液、控技術(shù)設(shè)備，具有技術(shù)密集和知識(shí)密集的特點(diǎn)，有較高自動(dòng)化水平和生產(chǎn)效率。在眾多國(guó)內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)中，武漢華中數(shù)控有限公司研發(fā)的數(shù)控裝置以其高性能、低價(jià)位并具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的特點(diǎn)，贏得了國(guó)家的認(rèn)可，在機(jī)加行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。

數(shù)控機(jī)床作為機(jī)電一體化高度復(fù)雜設(shè)備，在使用過程中難免會(huì)出現(xiàn)故障，而數(shù)控技術(shù)的綜合性和復(fù)雜性使其在發(fā)生故障后維修的難度遠(yuǎn)大于普通設(shè)備，如果不能及時(shí)地定位排除故障，將制約數(shù)控機(jī)床的使用率，直接影響正常生產(chǎn)。資料表明，當(dāng)維修數(shù)控機(jī)床時(shí)，大約80%的時(shí)間用于查找數(shù)控機(jī)床故障，而只有20%的時(shí)間用于故障的排除。當(dāng)企業(yè)數(shù)控機(jī)床品牌、型號(hào)選定后，減少故障修理時(shí)間是提高數(shù)控機(jī)床的開動(dòng)率、給企業(yè)創(chuàng)造更多經(jīng)濟(jì)效益的有力保證措施。

二、數(shù)控機(jī)床故障診斷基礎(chǔ)

1.數(shù)控機(jī)床故障診斷原則

（1）先外部后內(nèi)部

要求數(shù)控機(jī)床維修人員從外部向內(nèi)部逐一進(jìn)行檢查排除。

（2）先機(jī)械后電氣

要求數(shù)控機(jī)床維修人員在進(jìn)行電氣檢查之前，應(yīng)首先檢查數(shù)控機(jī)床機(jī)械是否處于正常狀態(tài)，如行程開關(guān)是否壓上超程擋塊、氣動(dòng)液壓部分是否正常等。

（3）先靜后動(dòng)

要求數(shù)控機(jī)床維修人員在到達(dá)維修現(xiàn)場(chǎng)后，不應(yīng)急于查找和排除故障，而應(yīng)先詢問操作人員故障發(fā)生時(shí)的情況，并查閱相關(guān)資料。

2.數(shù)控機(jī)床故障排除的思路

數(shù)控系統(tǒng)的型號(hào)頗多，產(chǎn)生的故障原因往往比較復(fù)雜，但無論哪種系統(tǒng)，它們的構(gòu)成和控制原理基本相同。因此在數(shù)據(jù)機(jī)床出現(xiàn)故障時(shí)，要求維修人員必須有清晰的故障排除思路：

（1）調(diào)查故障現(xiàn)場(chǎng)，確認(rèn)故障現(xiàn)象、故障性質(zhì)，應(yīng)充分掌握故障信息，做到“多動(dòng)腦、慎動(dòng)手”，避免故障的擴(kuò)大化。

（2）根據(jù)所掌握故障信息明確故障的復(fù)雜程度，并列出故障部位的全部疑點(diǎn)。

（3）依據(jù)技術(shù)資料分析所有可能的故障原因，要求思路開闊，不應(yīng)將故障局限于數(shù)控機(jī)床的某一部分，在深入分析的基礎(chǔ)上，擬定檢查的內(nèi)容和方法，制訂故障排除的方案。

（4）在確定故障排除方案后，利用萬用表、示波器、轉(zhuǎn)速表等測(cè)量工具，用試驗(yàn)的方法驗(yàn)證并檢測(cè)故障，逐級(jí)定位故障部位，確認(rèn)出故障的類型。為了準(zhǔn)確、快速地定位故障，應(yīng)遵循故障排除的原則。

（5）故障的排除，通常找到故障原因后，問題會(huì)迎刃而解。

（6）養(yǎng)成良好的工作習(xí)慣，解決故障后應(yīng)做好相關(guān)資料的整理記錄工作，為該機(jī)床建立故障檔案，以便提高自身的業(yè)務(wù)水平，方便機(jī)床的后續(xù)維護(hù)和維修。

數(shù)控機(jī)床在使用中不可避免地要產(chǎn)生各種故障，維修不到位將嚴(yán)重影響數(shù)控機(jī)床開動(dòng)率，造成設(shè)備閑置和經(jīng)濟(jì)損失，這使得掌握數(shù)控機(jī)床故障診斷技術(shù)變得越來越重要。下面以華中世紀(jì)星數(shù)控系統(tǒng)為例介紹一些機(jī)床故障的排除方法。

三、華中世紀(jì)星數(shù)控機(jī)床常見故障診斷與排除實(shí)例

世紀(jì)星HNC-21系列數(shù)控裝置采用先進(jìn)的開放式體系結(jié)構(gòu)，內(nèi)置嵌入式工業(yè)PC機(jī)、高性能32位中央處理器配置，7.5寸彩色液晶顯示屏和標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床工程面板，集成進(jìn)給軸接口、主軸接口、手持單元接口、內(nèi)嵌式PLC接口、遠(yuǎn)程I/O板接口于一體，支持硬盤、電子盤等程序存儲(chǔ)方式以及軟驅(qū)、DNC以太網(wǎng)等程序交換功能，主要適用于數(shù)控車銑床和加工中心的控制。華中世紀(jì)星數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床故障分類有多種方法，按故障發(fā)生與需要維修的位置主要有數(shù)控系統(tǒng)不能正常開機(jī)故障、急停故障、自動(dòng)換刀系統(tǒng)故障、主軸系統(tǒng)故障、手持單元故障、進(jìn)給系統(tǒng)故障等，本文只對(duì)幾種故障現(xiàn)象做詳細(xì)介紹。

1.數(shù)控系統(tǒng)不能正常開機(jī)故障診斷與排除

數(shù)控機(jī)床要開動(dòng)起來，首先要保證數(shù)控系統(tǒng)能夠正常上電，這也是數(shù)控機(jī)床調(diào)試過程中首先要做的。

（1）數(shù)控系統(tǒng)電源接口

圖1所示為HNC-21數(shù)控裝置與其它裝置單元連接的總體框圖，其中XS1為數(shù)控系統(tǒng)電源接口，采用DC24V或AC24V作為輸入電源。

圖2所示為NC通電控制線路圖，數(shù)控機(jī)床進(jìn)線電源采用三相AC380V電源，經(jīng)過變壓器變?yōu)锳C220V，再經(jīng)過開關(guān)電源轉(zhuǎn)變?yōu)镈C24V后，作為數(shù)控系統(tǒng)的電源輸入電壓，SB1為數(shù)控機(jī)床控制面板上的NC電源關(guān)按鈕，SB2為NC電源開按鈕。

圖1 總體框圖 圖2 NC通電控制線路

（2）數(shù)控不能正常開機(jī)的原因

1）系統(tǒng)電源不正確。

2）系統(tǒng)程序丟失。

（3）故障排除思路

1）當(dāng)按下數(shù)控機(jī)床操作面板上的SB2啟動(dòng)按鈕時(shí)，機(jī)床不能上電，應(yīng)首先觀察KA0指示燈是否得電。

2）如果得電又?jǐn)嚯?，說明NC通電控制線路24V電源已經(jīng)接入，原因應(yīng)是KA0常開觸點(diǎn)沒有接入控制回路，沒有形成自鎖回路。

3）如果指示燈沒有點(diǎn)亮，則應(yīng)檢查+24V電源是否正確（檢查從開關(guān)電源輸入的24V是否連接到NC通電控制線路）。

4）24V電源正確后，仍不能正常啟動(dòng)且KA0指示燈仍不亮，則應(yīng)檢查開關(guān)SB2按鈕是否損壞以及SB1和SB2是否接反以及數(shù)控系統(tǒng)中轉(zhuǎn)接板連線是否正確。

5）檢查XS1是否連接到數(shù)控系統(tǒng)以及電壓是否正確，如都正常CRT顯示屏仍不能正常上電，應(yīng)檢查數(shù)控系統(tǒng)中熔斷器和顯示屏是否損壞。

6）若系統(tǒng)能完成上電，但進(jìn)不到操作系統(tǒng)界面，則需要重新做系統(tǒng)程序。

2.自動(dòng)換刀系統(tǒng)故障診斷與排除

（1）刀架控制系統(tǒng)電氣線路連接圖

該數(shù)控機(jī)床刀架采用的是四工位車床刀架，刀架電機(jī)采用三相交流380V供電，正轉(zhuǎn)時(shí)驅(qū)動(dòng)電機(jī)正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)時(shí)刀架自動(dòng)鎖死，為了保證刀架完全鎖死，保證刀具的定位精度，在PLC參數(shù)中設(shè)置了0.5s的反轉(zhuǎn)鎖死時(shí)間。每把刀具都各有一個(gè)霍爾位置檢測(cè)開關(guān)，圖3為四工位刀架控制線路圖。

圖3 四工位刀架控制線路圖

（2）刀架換刀故障原因

當(dāng)開機(jī)后系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)，手動(dòng)或者自動(dòng)換刀時(shí)，刀架出現(xiàn)不能換刀主要有以下幾種原因：

1）強(qiáng)電控制電路故障。

2）接觸器控制電路故障。

3）PLC輸入/輸出故障。

4）刀架機(jī)械故障。

（3）故障排除方法思路

刀架故障現(xiàn)象主要有“刀架不動(dòng)”和“刀架正轉(zhuǎn)不?！眱煞N。

1）刀架不動(dòng)故障排除思路

①按下?lián)Q刀啟動(dòng)按鈕后，觀察繼電器指示燈是否點(diǎn)亮以及觀察PLC輸出點(diǎn)位Y0.6、Y0.7的狀態(tài)變化，如繼電器指示燈不點(diǎn)亮，檢查刀架刀位控制模塊24V電源控制回路（380V經(jīng)變壓器變220V后，經(jīng)開關(guān)電源變?yōu)?4V）和PLC程序輸出點(diǎn)位（刀架正傳Y0.6、反轉(zhuǎn)Y0.7）設(shè)置是否正確；如點(diǎn)亮且繼電器觸點(diǎn)連接正確并吸合，確定繼電器沒有問題，再看接觸器吸合狀況。

②接觸器不吸合，檢查220V電壓是否輸入以及接觸器是否損壞；如吸合說明接觸器沒問題，則可能是刀架相序接反、刀架鎖死以及刀架電機(jī)損壞等原因。

③如控制線路連接連線正確，把刀架電機(jī)U、V相序互換，如還不能排除故障，說明可能電機(jī)卡死或電機(jī)損壞。

2）刀架正轉(zhuǎn)不停故障原因及排除采取措施

故障原因 排除故障采取的措施

刀架刀位信號(hào)模

塊的電源不正確 檢查模塊的電源是否正常，接線極性是否正確，通常的刀架刀位信號(hào)模塊應(yīng)該為DC24V。

PLC刀位信號(hào)參數(shù)設(shè)置錯(cuò) 檢查PLC參數(shù)設(shè)置是否和系統(tǒng)輸入一一對(duì)應(yīng)

系統(tǒng)開關(guān)量輸入

電纜接錯(cuò)或斷路 1.檢查開關(guān)量輸入電纜

2.需更換開關(guān)量輸入電纜

刀架位置檢測(cè)霍爾元件損壞 需更換刀架刀位信號(hào)模塊

無刀架反轉(zhuǎn)輸出（Y0.7） 1.檢查輸出端口

2.檢查開關(guān)量輸出電纜

3.檢查電路

刀架反轉(zhuǎn)繼電器或接觸器壞 需更換繼電器或接觸器

PMC參數(shù)設(shè)置錯(cuò) 查看正轉(zhuǎn)延時(shí)時(shí)間、反轉(zhuǎn)延時(shí)時(shí)間以及換刀超時(shí)等時(shí)間參數(shù)設(shè)置是否正確；

機(jī)械松動(dòng)或機(jī)械壞 1.檢查電機(jī)與刀架聯(lián)接的部分定位銷是否有松動(dòng)

2.需更換刀架

3.急停故障診斷與排除

（1）急停故障原因分析

數(shù)控機(jī)床正常上電后，打開急停按鈕，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)處于急停狀態(tài)，數(shù)控系統(tǒng)處于急停狀態(tài)主要有以下幾種原因（如圖4所示）：

1）急停回路故障。

2）“軟急?！陛斎攵丝诮泳€位置錯(cuò)誤。

3）PLC中“軟急?！秉c(diǎn)位設(shè)置錯(cuò)誤。

4）外部輸入線纜接錯(cuò)位置。

5）其它部件報(bào)警引起的急停。

（2）故障排除方法思路

1）首先按下“超程解除按鈕”，如果系統(tǒng)能夠復(fù)位，說明故障出現(xiàn)在超程限位開關(guān)位置，檢查行程開關(guān)是否壓限位擋塊以及行程開關(guān)內(nèi)部接線；如系統(tǒng)不能復(fù)位，說明故障可能是“急停開關(guān)故障”、“KA繼電器故障”、“外部24V電源故障”、“軟急停輸入端口位置錯(cuò)誤”、“PLC軟急停點(diǎn)位設(shè)置錯(cuò)誤”、“外部線纜連接錯(cuò)誤”。

圖4 HNC-21數(shù)控裝置急?；芈?/p>

2）外部24V電源故障，根據(jù)KA繼電器指示燈可判斷外部24電源是否接入急?；芈?。

3）KA繼電器故障，打開急停開關(guān)，如KA繼電器指示燈不亮檢查外部電源，指示燈亮檢查KA繼電器線圈以及急?；芈方泳€是否接在它的常開觸點(diǎn)上。

4）急停開關(guān)故障，主要檢查急停按鈕的常閉觸點(diǎn)，若未裝手持單元或手持單元上無急停按鈕，XS8接口中的4和17腳應(yīng)短接。

5）檢查“軟急?！陛斎攵丝诮泳€位置是否與PLC中“軟急?！秉c(diǎn)位設(shè)置一致。

6）對(duì)于有報(bào)警信息的根據(jù)報(bào)警信息排除相應(yīng)故障。

7）外部輸入線纜接錯(cuò)位置，如將XS10和XS11對(duì)調(diào)，XS10中的第一個(gè)觸點(diǎn)對(duì)應(yīng)位置I0.0為急停回路中X向行程開關(guān)的常閉觸點(diǎn)；而XS11第一個(gè)觸點(diǎn)對(duì)應(yīng)位置I2.4為“軟急?！保瑑烧呋Q接入數(shù)控系統(tǒng)，將發(fā)生急停報(bào)警，且按“超程接觸按鈕”也不能復(fù)位。

數(shù)控機(jī)床是復(fù)雜的設(shè)備，在診斷與維修時(shí)要事先消化技術(shù)資料，搜集現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)信息，做好充足的準(zhǔn)備。在此基礎(chǔ)上，要遵守故障診斷與維修的原則和步驟，切忌盲目動(dòng)手；另外應(yīng)嚴(yán)格按照有關(guān)資料如圖紙、說明書的規(guī)定要求去做，注意資料中的數(shù)據(jù)，因數(shù)據(jù)是指導(dǎo)設(shè)備維修的重要依據(jù)。最后數(shù)控機(jī)床是機(jī)電一體化的高科技產(chǎn)品，在遇到故障時(shí)，不能單一考慮是某一方面的故障，要學(xué)會(huì)根據(jù)故障現(xiàn)象，綜合分析故障原因，靈活使用自診斷法、備件更換法、機(jī)電脫離法等各種診斷方法，這樣才能更迅速、有針對(duì)性地將故障排除。

作者簡(jiǎn)介：

篇9

關(guān)鍵詞：數(shù)字仿真；學(xué)和考試模式改革；例引導(dǎo)教學(xué)；元化考核方式

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）44-0126-02

一、引言

控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真是講授仿真的基本概念、原理、算法和計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的課程，是自動(dòng)化專業(yè)課程體系中重要的專業(yè)課。本課程原有教學(xué)模式是以課堂講解為主，上機(jī)實(shí)驗(yàn)為輔；原有考核模式也是以卷面成績(jī)?yōu)橹?，平時(shí)成績(jī)?yōu)檩o，這讓學(xué)生形成了一種傳統(tǒng)的語(yǔ)言課程學(xué)習(xí)的機(jī)械式方法，且考試方式單一，理論考試多，應(yīng)用測(cè)試少，很難滿足以應(yīng)用為目的的學(xué)習(xí)。為此，本文結(jié)合教學(xué)實(shí)踐改革，采用教與考相結(jié)合的方式，注重學(xué)習(xí)和動(dòng)手能力的培養(yǎng)。

二、教學(xué)模式改革

1.教學(xué)內(nèi)容改革。（1）制定課程教學(xué)主線。在教學(xué)內(nèi)容上把握一條主線、兩個(gè)應(yīng)用：以自動(dòng)控制系統(tǒng)仿真基礎(chǔ)知識(shí)、實(shí)現(xiàn)方法、結(jié)果分析為依據(jù)，始終貫穿控制系統(tǒng)仿真過程；以實(shí)踐應(yīng)用和實(shí)例應(yīng)用為目標(biāo)，通過主線，將理論和實(shí)踐有機(jī)結(jié)合。具體如圖1所示。（2）調(diào)整教學(xué)內(nèi)容。課程內(nèi)容在Simulink基本仿真的基礎(chǔ)上加入一些高級(jí)編程，如Simulink和MATLAB交互編程，S函數(shù)的用法以及實(shí)用的工具，擴(kuò)展學(xué)生仿真的工具和手段，為仿真實(shí)際應(yīng)用做好準(zhǔn)備。

2.教學(xué)環(huán)節(jié)改革。（1）實(shí)踐應(yīng)用改革。在實(shí)踐應(yīng)用中擴(kuò)充了原有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，由原來的6個(gè)實(shí)驗(yàn)改為10個(gè)，細(xì)化了實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，制定了新的實(shí)驗(yàn)手冊(cè)。（2）實(shí)例應(yīng)用改革。在實(shí)例部分由簡(jiǎn)到繁，結(jié)合學(xué)生目前自動(dòng)控制原理課程學(xué)習(xí)的進(jìn)度和理解程度，選擇具有代表性和學(xué)生感興趣的控制系統(tǒng)完成以下實(shí)例仿真過程：①電力牽引電機(jī)控制；②磁盤驅(qū)動(dòng)讀取系統(tǒng)；③海底隧道鉆機(jī)控制系統(tǒng)；④哈勃太空望遠(yuǎn)鏡指向控制；⑤火星漫游車轉(zhuǎn)向控制；⑥自動(dòng)平衡秤系統(tǒng)；⑦自動(dòng)焊接頭控制；⑧轉(zhuǎn)子繞線機(jī)控制系統(tǒng)。

重點(diǎn)講解了磁盤驅(qū)動(dòng)讀取系統(tǒng)，由簡(jiǎn)化圖逐步深入具體結(jié)構(gòu)，控制指標(biāo)由粗到細(xì)，控制器由簡(jiǎn)到繁，層層分解，步步深入，從常見PID控制到現(xiàn)代控制理論、智能控制理論。

3.教學(xué)方式改革。（1）采用實(shí)例引導(dǎo)教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生的應(yīng)用能力。學(xué)生通過學(xué)習(xí)已掌握了控制理論的基本知識(shí)和控制系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)及分析。為突出仿真的應(yīng)用意義，在應(yīng)用一節(jié)的講授環(huán)節(jié)中加入科研工程實(shí)例，利用MATLAB/SIMULINK進(jìn)行仿真、分析和設(shè)計(jì)，通過多媒體向?qū)W生展示，可以激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣，加強(qiáng)學(xué)習(xí)的目的性。另外，對(duì)每次實(shí)驗(yàn)課的題目進(jìn)行由簡(jiǎn)到繁的系統(tǒng)性設(shè)置，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考，以幫助學(xué)生在解決簡(jiǎn)單問題之后有興趣解決復(fù)雜問題，并鍛煉分析問題的能力。（2）利用問卷調(diào)查調(diào)動(dòng)學(xué)生參與教學(xué)的主動(dòng)性。為及時(shí)掌握學(xué)生對(duì)于教學(xué)改革的意見和建議，本學(xué)期進(jìn)行問卷調(diào)查2次，共設(shè)立20個(gè)問題，為發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性以開放式問卷為主，分別從課程的設(shè)置、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、團(tuán)隊(duì)合作能力和溝通能力等方面進(jìn)行調(diào)研，并及時(shí)分析、回饋與學(xué)生交流。問卷中有代表性的兩個(gè)問題如下。

①你對(duì)這門課教學(xué)內(nèi)容的感興趣程度，在下表適當(dāng)?shù)倪x項(xiàng)中選擇（劃√，可多選）。

②如果現(xiàn)在需要你和其他同學(xué)合作完成研究任務(wù)，你希望承擔(dān)何工作？

A.數(shù)據(jù)計(jì)算（ ） B.理論設(shè)計(jì)（ ）

C.算法實(shí)現(xiàn)（ ） D.結(jié)果分析（ ）

其他（請(qǐng)具體寫明）

三、考試模式改革

1.考試模式構(gòu)成。本學(xué)期考試成績(jī)按百分制計(jì)算，其中大作業(yè)（含答辯）（70%），實(shí)驗(yàn)（20%），卷面（10%）。卷面作為閉卷考試，時(shí)間2小時(shí)，按百分制給定，實(shí)驗(yàn)成績(jī)由實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)按百分制給定。大作業(yè)分為答辯和紙質(zhì)作業(yè)兩部分；具體評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)為：報(bào)告得分90分+答辯/特色加分10分。

2.大作業(yè)考核具體步驟。（1）分組。結(jié)合問卷調(diào)查結(jié)果將學(xué)生分組，每組4個(gè)學(xué)生，設(shè)組長(zhǎng)1名；每組共同完成一道題目，同組4人可按橫向也可按縱向劃分任務(wù)，任務(wù)根據(jù)問卷調(diào)查表并結(jié)合個(gè)人情況分配，組員協(xié)商由組長(zhǎng)統(tǒng)一意見。（2）布置大作業(yè)內(nèi)容。每組一題，涉及選題自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制器設(shè)計(jì)與分析，包括：①M(fèi)ANUEC器人；②NASA的衛(wèi)星回收機(jī)械手；③星際探索的系統(tǒng)；④無人機(jī)；⑤天線指向控制系統(tǒng)；⑥機(jī)械臂控制系統(tǒng)；⑦熱軋機(jī)控制系統(tǒng)；⑧液壓伺服控制系統(tǒng)。（3）給出作業(yè)基本結(jié)構(gòu)和例子。考慮到學(xué)生初次完成大作業(yè)，不僅給出了大作業(yè)的要求內(nèi)容，同時(shí)給出了參考格式，并給出了2份實(shí)例作業(yè)，供學(xué)生進(jìn)一步參考、了解研究思路和步驟。（4）答辯。為了解學(xué)生紙質(zhì)作業(yè)以外的情況，同時(shí)也為鍛煉學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和語(yǔ)言表達(dá)能力，針對(duì)大作業(yè)設(shè)立了答辯環(huán)節(jié)。答辯過程中按劃分小組進(jìn)行，學(xué)生制作5～8分鐘的PPT，由教師擔(dān)任答辯委員，并進(jìn)行提問和現(xiàn)場(chǎng)評(píng)價(jià)。

四、改革的收獲與思考

1.答辯效果的直接回饋。在每個(gè)學(xué)生和每組答辯結(jié)束后都進(jìn)行了分析和評(píng)價(jià)，讓學(xué)生及時(shí)了解個(gè)人的優(yōu)點(diǎn)和不足；也知道本組在分工、研究過程中的優(yōu)勢(shì)與問題。學(xué)生及時(shí)了解考試中存在的問題，教師能夠與學(xué)生進(jìn)行反饋與一對(duì)一的直接交流。

2.新多元化考核模式的推廣。所采用的多元化考核方式使學(xué)習(xí)過程中始終穿插著考核的過程，明顯提高了學(xué)生對(duì)課程學(xué)習(xí)的重視程度。另外，理論考核在總成績(jī)中比例的減小，實(shí)驗(yàn)考核與大作業(yè)考核、答辯在總成績(jī)中比例的增加，也明確了學(xué)習(xí)態(tài)度的重要性及實(shí)踐技能的重要性。

3.推進(jìn)雙語(yǔ)教學(xué)。雙語(yǔ)教學(xué)是我校創(chuàng)建世界一流大學(xué)過程中十分重要的一項(xiàng)教學(xué)改革措施。通過雙語(yǔ)教學(xué)，能夠較好地幫助學(xué)生掌握本學(xué)科的專業(yè)英語(yǔ)術(shù)語(yǔ)以及本專業(yè)的最新國(guó)際發(fā)展動(dòng)態(tài)，開闊學(xué)生視野，培養(yǎng)學(xué)生探索新知識(shí)的興趣，增強(qiáng)學(xué)生進(jìn)行國(guó)際學(xué)術(shù)交流的能力。

篇10

論文關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù)　仿真軟件　數(shù)控教學(xué)

論文摘要：初學(xué)者在數(shù)控實(shí)習(xí)教學(xué)過程中易發(fā)生安全事故，造成機(jī)床和人身傷害。數(shù)控加工仿真系統(tǒng)是基于虛擬現(xiàn)實(shí)的仿真軟件，是利用計(jì)算機(jī)來模擬實(shí)際的加工過程。采用數(shù)控仿真軟件教學(xué)，不僅降低了運(yùn)行成本，而且給學(xué)生更多的練習(xí)機(jī)會(huì)，在各種仿真過程中熟練掌握數(shù)控機(jī)床的加工生產(chǎn)技術(shù)。訓(xùn)練學(xué)生實(shí)習(xí)操作的技能技巧，有利于數(shù)控教學(xué)水平的提高。但數(shù)控加工仿真系統(tǒng)是一種模擬軟件，它不可能完全代替實(shí)訓(xùn)。

數(shù)控技術(shù)自問世以來，給世界各國(guó)制造業(yè)帶來了革命性的變化。現(xiàn)在數(shù)控技術(shù)已成為制造業(yè)，特別是先進(jìn)制造業(yè)的核心，也是體現(xiàn)一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力水平的重要標(biāo)志。企業(yè)的制造能力、適應(yīng)市場(chǎng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力都是建立在數(shù)控技術(shù)之上。隨著我國(guó)制造業(yè)的蓬勃發(fā)展，需要大量掌握現(xiàn)代化制造技術(shù)的人才，特別對(duì)一線數(shù)控技術(shù)工人的需求量非常大，這就要求中等職業(yè)學(xué)校培養(yǎng)具有高技能的技術(shù)人才。但許多中職學(xué)校由于條件的限制，只能傳授理論知識(shí)，而缺乏實(shí)踐，學(xué)生的實(shí)際操作能力欠缺。因此，探索出一種投入小、見效快的教學(xué)模式勢(shì)在必行。

一、數(shù)控教學(xué)中應(yīng)用數(shù)控仿真軟件在的優(yōu)點(diǎn)

要學(xué)好一門技術(shù)就要經(jīng)過大量的實(shí)習(xí)實(shí)踐，而數(shù)控技術(shù)更是一門實(shí)踐性強(qiáng)的課程，良好實(shí)習(xí)環(huán)境是數(shù)控教學(xué)必不可少的條件。而數(shù)控實(shí)習(xí)設(shè)備屬于的高科技產(chǎn)品，價(jià)格高，一臺(tái)數(shù)控車或數(shù)控銑至少在10萬左右，而一臺(tái)數(shù)控加工中心要30萬左右，多則達(dá)數(shù)百萬。一般中職學(xué)校購(gòu)置數(shù)量不多的幾臺(tái)設(shè)備讓學(xué)生實(shí)習(xí)。從數(shù)量上和成本安全性上考慮，都不大適合學(xué)生的普及性教學(xué)和實(shí)訓(xùn)。如果數(shù)控機(jī)床的實(shí)訓(xùn)完全按照實(shí)操進(jìn)行，需購(gòu)置大量設(shè)備來滿足學(xué)生實(shí)習(xí)，這樣投入大、消耗多、成本高，一般學(xué)校難以承受，而使用數(shù)控加工仿真系統(tǒng)是解決此不足的主要途徑。它既能解決實(shí)訓(xùn)設(shè)備不足、學(xué)生實(shí)習(xí)時(shí)間少的問題，又能解決初學(xué)者由于對(duì)數(shù)控系統(tǒng)及操作面板不熟悉而造成安全問題，提高學(xué)生對(duì)數(shù)控系統(tǒng)操作及控制面板的熟悉度，讓學(xué)生大膽地通過仿真對(duì)所編程序進(jìn)行驗(yàn)證，使實(shí)習(xí)的安排達(dá)到多樣化，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和編程能力，使數(shù)控技術(shù)的教學(xué)投入少、見效快，是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用、安全可靠、功能多樣的教學(xué)輔助工具。

二、在數(shù)控教學(xué)中的應(yīng)用數(shù)控加工仿真軟件方法

在學(xué)習(xí)數(shù)控加工仿真軟件前，一般是學(xué)生完成了專業(yè)基礎(chǔ)理論教學(xué)（如機(jī)械基礎(chǔ)，機(jī)械制圖等）、專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)教學(xué)（如鉗工，普通車工等）的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，仿真教學(xué)的目的是充分利用現(xiàn)有的資源，訓(xùn)練學(xué)生實(shí)習(xí)操作的技能技巧。怎樣運(yùn)用好數(shù)控加工仿真系統(tǒng)，使其發(fā)揮最好效果，具體應(yīng)做如下幾點(diǎn)：

1.在數(shù)控教學(xué)初期

在教學(xué)初期，主要以理論教學(xué)為主，學(xué)習(xí)數(shù)控編程的理論知識(shí)（如指令格式、編程方法等問題），一般安排15課時(shí)左右。但同時(shí)在教學(xué)中應(yīng)穿插數(shù)控仿真系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，仿真系統(tǒng)主要解決軟件的安裝及基本的使用問題?？上扔枚嗝襟w將數(shù)控仿真軟件對(duì)學(xué)生進(jìn)行集中訓(xùn)練，使學(xué)生對(duì)仿真軟件的使用有全面的了解，然后讓學(xué)生上機(jī)練習(xí)仿真軟件的使用。

2.教學(xué)中期

經(jīng)過初期的系統(tǒng)學(xué)習(xí)后，學(xué)生基本掌握了數(shù)控機(jī)床面板及數(shù)控仿真系統(tǒng)的操作方法，數(shù)控教學(xué)應(yīng)將理論與仿真有機(jī)結(jié)合起來，理論教學(xué)以編程方法和工藝為主，而仿真訓(xùn)練主要進(jìn)行程序的輸入、校驗(yàn)等練習(xí)，同時(shí)讓學(xué)生了解不同數(shù)控系統(tǒng)（如法那克、西門子、廣數(shù)、華中等）的操作方式，將理論與實(shí)踐結(jié)合起來。

3.教學(xué)后期

數(shù)控加工仿真軟件只是一種模擬教學(xué)軟件，是對(duì)加工過程的模擬，并非真實(shí)的加工過程，它不可能完全代替教學(xué)，尤其是數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)。在數(shù)控教學(xué)中，往往由于過分依賴仿真系統(tǒng)，而忽視了機(jī)床加工練習(xí)。因?yàn)榉抡嫦到y(tǒng)與實(shí)際機(jī)床有著本質(zhì)的區(qū)別，仿真系統(tǒng)無法替代學(xué)生在機(jī)床上加工時(shí)的真實(shí)感受，特別在切削用量的選擇方面。因此，教學(xué)后期要合理安排時(shí)間，將仿真訓(xùn)練與實(shí)際數(shù)控機(jī)床操作訓(xùn)練有機(jī)結(jié)合，盡量讓學(xué)生在機(jī)床上進(jìn)行零件的加工訓(xùn)練，而仿真系統(tǒng)此時(shí)只是對(duì)程序驗(yàn)證的工具，學(xué)生可先在仿真系統(tǒng)上將零件模擬加工出來，然后再上機(jī)床實(shí)際加工，這樣可以保證程序的正確性，減少在加工的過程中因程序問題而造成的安全事故。

總之，把數(shù)控仿真軟件用于數(shù)控教學(xué)中，將有利于改進(jìn)教學(xué)方法，提高教學(xué)水平。但同時(shí)要正確處理仿真與實(shí)際操作的關(guān)系，不能用仿真軟件完全代替數(shù)控實(shí)習(xí)，應(yīng)合理安排仿真與實(shí)際操作的時(shí)間。教育是高投入、高產(chǎn)出的行業(yè)，如何利用現(xiàn)有的資源和設(shè)備，以最少的成本，培養(yǎng)具有現(xiàn)代化數(shù)控技術(shù)應(yīng)用和開發(fā)能力的新型機(jī)電一體化人才，是我們職業(yè)教育探索的方向。

參考文獻(xiàn)

1.勞動(dòng)部職業(yè)技能開發(fā)司.數(shù)控車床生產(chǎn)實(shí)踐.北京:中國(guó)勞動(dòng)保障出版社. 1997

3.勞動(dòng)和保障部教材辦公室.數(shù)控加工工藝學(xué).北京:中國(guó)勞動(dòng)保障出版社. 2000