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金工实训虚拟仿真实验平台

发布时间:2022-11-07

编辑人:灵图互动

阅读量:414

金工实习是一门实践性的技术基础课,是机械类各专业学习机械制造的基本工艺方法、完成工程基本训练、培养工程素质和创新精神的重要必修课。金工实训对于培养学生的动手能力有很大的意义,可以使学生了解传统的机械制造工艺和现代机械制造技术,学习机械制造的基本流程,掌握机械零件常用的加工方式,并且初步具备选择加工方式、进行加工分析和制定工艺规程的能力。

虚拟仿真技术应用到金工实训教学实践当中,能够有效地解决当前高校扩招导致教学实践场地受限、教学设备不足、教学方式落后以及操作存在危险等一系列问题。通常在进行教学时只需要一个机房配上相应的虚拟仿真软件就能同时满足一个自然班学生进行相关的实习虚拟操作课程,在机类专业教学当中,应当积极利用虚拟仿真技术来进一步提高实践教学效果,以补传统实践教学的不足。金工实训虚拟仿真实验平台在教学中的应用主要包含:机床机构认知学习、工装夹具虚拟拆装、数控加工等相关课程实训教学。 

金工实训虚拟仿真实验平台

1. 机床结构认知学习

传统的金工实习在对机床的基本结构及工作原理进行讲解的时候,通常有两种方式:第一就是现场教学,教师对着现场的设备,然后对机床的各部分结构逐一讲解,由于现在的学生数量众多,经常是围着几圈,在后面的学生基本上听不到讲解,除此之外机床内部的结构采用此种方法也很难讲述清楚。第二种方式是采用多媒体视频教学方法,能在一定程度上解决这种弊端,但是却很难全方位地去展现机床的空间结构。

以上两种教学方法都有的通病是学生不容易彻底了解机床内部结构,而虚拟仿真技术的应用,利用其沉浸式特点可以营造一个逼真的3D学习环境,使得学生操作如身临其境,在虚拟空间中模拟整个机床内部的空间结构,用三维的方式进行呈现,就能够有效地解决传统实训的弊端。

在教学活动中教师通过金工实训虚拟仿真实验平台将各种典型的机床结构在计算机当中展示出来,同时使用爆炸图的形式彻底地将机床的主要部件分拆出来,逐一跟学生讲解,使用运动仿真的技术展示机床工作过程。如在进行数控车床传动机构讲解的课程时,利用虚拟仿真技术将内部传动过程在计算机当中虚拟出来,学生能够非常清晰地了解数控机床在工作时内部传动机构的机械运动关系,有助于其更好地掌握数控车床的传动原理,极大提高学习的积极性。

金工实训虚拟仿真实验平台机床结构认知学习

2. 工装夹具虚拟拆装

金工实习当中最典型实训是夹具,模具的拆装,在进行实物拆装之前,使用金工实训虚拟仿真实验平台,在虚拟环境中,通过构建高逼真度的虚拟模型,学生可以随意通过人机交互的方式进行夹具基本结构的学习,并以局部、旋转等视角观察机件运转全过程,使学生掌握拆装的顺序,避免在拆装过程出现顺序颠倒和漏装零件的错误发生。学生还能拆解和装配虚拟机器设备各个部件,尤其对一些复杂结构的部件反复剖析研究,加深了解机器设备工作原理。这种通过虚拟仿真平台先进行虚拟拆装练习,待熟练后再进行实物拆装练习的方式,不仅提高了学生对课程的兴趣,而且大大提高实训的效果。

 工装夹具虚拟拆装

3. 数控加工

对于数控加工过程,由于数控设备数量少,不能满足所有学生同时进行实训。尤其是针对一些初学者,对高端设备了解较少,对如五轴数控加工中心等操作不熟练。经常因为对编程代码不熟练,或者对机器设备缺乏操作经验,引起刀具磨损、机床损坏的风险,严重时甚至造成人身生命安全问题。

因此可以利用金工实训虚拟仿真实验平台先进行虚拟加工,在虚拟环境中通过数据手套和传感头盔模拟操作真实的加工实训情景,并观察加工效果,并验证程序,经过反复操作训练确认无误后,再到真实设备中进行操作,提高初学者实操水平,大大降低了操作风险。可以最大程度地避免因程序的错误造成断刀和机床损坏的几率,也在一定程度上节约了购买高端设备和新建实训场所的成本。

金工实训虚拟仿真实验平台数控加工

金工实训虚拟仿真实验平台能够突破时间和空间限制,让学生随时随地获得沉浸式的体验与更直观的感受。虚拟仿真技术合理利用并融合到“金工实训”教学当中,能弥补传统教学中存在的一些不足,加强资源优化共享,提高“金工实训”训练效果。在未来的“金工实训”教学当中,应突破传统教学思维,合理利用虚拟现实技术的优势,优化和改革“金工实训”教学模式,培养更多应用型创新型人才。


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