數控仿真范文第1篇
在現代工業中,PLC之間或PLC與計算機之間的通信聯網應用日益廣泛。PLC的聯網功能越來越強。以歐姆龍CP1、CJ1和CS1系列PLC為例,配合使用各種模塊,可以支持工業以太網、Controller Link等現場總線通信聯網功能[1]。但是,應用廣泛的CPM1A、CPM2A等中小型PLC的通信聯網一般只能采用工業總線的物理層形式(如RS232或RS485),通信的穩定性與抗干擾能力并不是很強。
本文選用歐姆龍的CPM2A機型,配合使用RS232-CAN適配器,實現了計算機與PLC的通信聯網,方法簡單,實用性強。
2 CA N總線簡介
CAN總線由德國BOSCH公司首先提出來的,CAN總線是目前工業界廣泛應用的總線。
CAN控制器工作于多主站方式,網絡中的各節點都可根據總線訪問優先權采用無損結構的逐位仲裁的方式競爭向總線發送數據。CAN協議廢除了傳統的站地址編碼,可使網絡內的節點個數在理論上不受限制,通信實時性強,提高系統的可靠性和系統的靈活性。
報文采用短幀格式,傳輸時間短,受干擾概率低,保證了數據出錯率極低。CAN的每幀信息都有CRC校驗及其他檢錯措施,具有極好的檢錯效果。CAN的通訊介質可以為雙絞線、同軸電纜或光纖,選擇靈活。CAN節點在錯誤幀的情況下具有自動關閉輸出功能,而總線上其它節點的操作不受影響。CAN總線通過兩個輸出端CANH和CANL與物理總線相連,不會出現損壞某些節點的現象。CAN節點在錯誤嚴重的情況下具有自動關閉輸出功能,以使總線上其他節點的操作不受影響,不會出現象“死鎖”狀態[2]。
3 通信結構
通信系統組成如圖1所示,上位計算機運行監控軟件與OMRON專用的PLC編程及配置軟件,并將計算機串口連接到RS232-CAN適配器,配置為CAN總線。下位PLC采用多臺OMRON的CPM2A型PLC,將CPM2A的串口連接RS232-CAN適配器,實現CAN總線通信。
通過適配器,計算機與PLC成為CAN總線的節點。節點之間通過雙絞屏蔽線進行總線式連接,首尾節點需要接120R的匹配電阻。上位計算機可以通過CAN總線實時監控PLC系統的運行。
此方案是現場總線技術與集中控制技術的有機結合,聯網后的PLC網絡可以構成一個DCS系統。用戶在計算機上可以遠程監控、配置任何一臺PLC的程序或狀態。并能夠在投入較低硬件成本的基礎上,實現良好的系統運行性能。這個方案充分發揮了CAN總線的通信特點:實時、可靠、高速、遠距離、易維護等。
使用RS232-CAN適配器后,通信距離擴大到5公里(9600bps時),組網的PLC可增至110臺(實際上受PLC內部系統軟件的限制,最多只能支持32臺PLC聯網)。RS2 3 2-C AN適配器采用光電隔離,大大提高了系統的抗干擾能力和安全性能。
另外,使用RS232-CAN適配器,并不需改變PLC系統原有的PLC通訊協議和上位機監控軟件,開發人員無須更改現在使用的串口通信程序,最大限度的節省成本。
4 HOST-LINK通信協議[3]
采用RS232-CAN適配器,計算機與PLC的串口都被配置成CAN總線。通信方式與上位機監控軟件的編程方式與串行通信完全相同。通信協議一般采用OMRON公司的HOST-LINK通信協議。
OMRON公司的HOST-LINK通信系統是由上位計算機(IBM PC或兼容機)通過安裝在各臺PL C上的HOST-LINK單元或串行通信接口連接多臺PLC構成的網絡。上位機對系統中的PLC進行集中管理與監控,通過與HOST-LINK單元的通信,可以編輯或修改各臺P L C的程序,實時監控其運行過程,實現自動化系統的集散控制。對于小型PL C(如CP M2 A),可以通過其RS232通信端口進行鏈接。
系統使用HOST-LINK通信協議進行通信,上位機具有傳送優先權,總是首先發出命令并啟動通信,HOST-LINK單元收到命令交由PLC執行,然后將執行結果返回上位機,二者以通信幀為單位,輪流交換數據。通信時,一組傳送的數據稱為“塊”,它是命令或響應的單位,從上位機發送到HOST-LINK單元的數據塊稱為命令塊,反過來,從HOST-LINK單元發送到上位機的數據塊稱為響應塊。多點通信時,可作為單幀發送的最大數據塊為131個字符,因此當一個數據塊含有132個或更多字符時,要分成兩幀或多幀發送。
每個數據塊都以設備號及標題開始,以校驗碼(FCS)及結束符結束。響應塊中還包括反應執行結果的響應碼。通信格式如圖2所示。
5 通信實現
用戶可以采用通用的組態軟件(如組態王)實現計算機與PLC的通信,也可以編寫計算機程序。
要編寫計算機通信程序,可以采用VB、VC等高級語言進行編程,編程可以有多種方式[4]。使用MSComm控件通過串行端口傳送和接收數據,實現計算機與PLC之間的數據通信,編程較簡單。
MSComm控件提供了一種有效的處理串口交互作用的方法:事件驅動法。該方法利用On Comm事件捕獲并處理通信及其錯誤,當Comm Event屬性發生變化時,就產生事件并等待相應處理。每個MSComm控件都有一個串口相對應。
Visual Basic 6.0(以下簡稱VB)是一種功能強大、簡單易學的程序設計語言,利用Active X控件MSComm能十分方便地開發出使用計算機串口的計算機通信程序。本文在VB中使用MSComm控件實現上位機與PLC的串行通信。
VB程序由串口初始化、數據發送、數據接收等幾大部分組成。主要的程序段如下所示。
以上給出了計算機與PLC通信的主要程序段。需要注意的是,如果傳送的數據大于132個字符,可以將數據分成起始幀、若干中間幀、結束幀進行傳送。起始幀必須包含設備號,命令碼等,否則通信的過程中將會有錯誤發生。上位機每發送完一幀時,在收到PLC返回的分界符(即“↙”)后再發送下一幀,只有當結束幀數據發送完畢時才返回響應代碼。
6 結束語
本文基于VB利用MSComm控件實現了上位機與歐姆龍PLC的串行通信,充分發揮了CAN總線實時、可靠、高速、遠距離、易維護的特點。計算機能夠深入地配合PLC廠商提供的各種軟件,從而實現更多強大的功能,比如系統配置、人機界面、組態開發等。
通常,計算機與PLC通過串口連接,實現各種通信功能。但串口的通信距離、節點數量都受到了串口本身的性能限制。比如,RS-232標準只可以實現1:1通信,RS-422/4 85標準能夠實現32個節點以內的通信,通信距離、抗干擾能力都比較弱,并不能夠滿足實際工業現場多臺PLC聯網應用的需求。即使借助RS232/RS485-CAN適配器也很難突破串行通信本身的功能限制[5]。
針對這一情況,可以采用計算機內置PC-CAN接口卡,可以建立起1條或者多條CAN總線網絡,并通過連接在CAN總線網絡中的RS232/RS485-CAN適配器,借助于CAN總線網絡配套的虛擬串口軟件,建立多達204 7個標準的串行通信端口,從而連接多達20 47條串行網絡[6]。也就是說,可以在同1條普通雙絞線上連接多達2047臺PLC設備,工控PC訪問連接在這條CAN總線網絡上的PLC設備,也與操作標準串口完全一致。這種方式可以充分發揮工控PC的作用,通信效率比較高,應用靈活,是一般PLC網絡建設的主流方向。
摘要：簡要介紹了CAN總線的原理。提出了一種基于CAN總線的PLC網絡方案,使用RS232-CAN適配器,能夠對多臺聯網的PLC實現遠程監控和數據通信。并給出了PLC與計算機之間進行通信的方法與編程方式。
關鍵詞：PLC,計算機通信,CAN總線
參考文獻
[1]徐世許.可編程序控制器原理應用網絡[M].中國科學技術大學出版社,2005.
[2]黃崇莉.基于CAN總線PLC控制實驗系統[J].中國現代教育裝備,2009(2):42-44.
[3]OMRON.CPM2A可編程控制器編程手冊[M].2005.
[4]張筠莉.Visual C++實踐與提高—串口通信與工程應用篇[M].中國鐵道出版社,2005.
[5]畢翔,張建軍,王躍飛.基于CAN總線的PLC-PC控制系統研究[J].合肥工業大學學報(自然科學版),2005,(6):599-602.
數控仿真范文第2篇
關鍵詞：數控教學,編程理論,機床操作,實踐
隨著中國由世界制造業大國向制造業強國的邁進, 數控機床的裝備率逐年提高, 數控加工技術得到廣泛的應用, 數控人才已經成為勞動力市場急需的人才。如何盡快地培養出滿足市場需要、掌握數控機床編程知識操作技能的數控復合型技能人才已成為數控教學工作者必須面對的嚴峻問題。作為數控編程與操作的專業教師, 深感如何將數控編程理論教學與數控機床操作實踐有機地結合起來是值得我們認真探討的關鍵問題。
1 數控加工仿真系統可以解決數控設備不足的問題
數控機床屬于高科技產品, 品種多價格高。一臺數控車床或數控銑床一般需二三十萬, 一臺數控加工中心也是少則幾十萬多則幾百萬。數控機床的操作訓練若完全依賴數控機床進行實作訓練, 投入大, 消耗多, 成本高, 即使是實力雄厚的培訓學校和企業也無力承擔起此種消耗與投入。因此探索一種新的數控加工技術教學模式來達到投入少、見效快、培養的學生適應性強、受企業歡迎的教學模式勢在必然, 這種教學模式應當區別于傳統的機械加工培養模式。通過多年的實踐教學探索得出引入數控加工仿真系統教學為是解決這一問題的重要途徑。既能解決學生實習時不熟悉數控系統操作及控制面板的問題, 又可以大大提高學生的學習興趣, 還能提高學生的編程能力及對不同數控系統不同數控機床的適應能力, 同樣也是一種進行數控實作前模擬加工教學的有效途徑。
2 數控加工仿真系統在教學中的具體應用
2.1 數控加工仿真系統的選用
數控加工仿真系統的軟件形式很多, 有的是數控機床本身自帶的仿真系統, 但這種數控機床的仿真系統在教學中局限性較大, 不適于教師教學和學生訓練。有的是一些先構圖而后自動編程仿真軟件, 也不適應于手工編程教學的要求。國內還有其它幾種數控加工仿真軟件, 但都有一些不盡人意之處。經過多方面比較, 我校最終選擇了上海宇龍公司的數控加工仿真系統的教學軟件。該軟件是來源于美國的基于虛擬現實的仿真軟件, 是一種富有價值的教學輔助工具, 它可以實現對數控車床、數控銑床和數控加工中心加工零件全過程的仿真, 其中包括毛坯定義、夾具刀具定義與選用, 零件基準測量和設置, 數控程序輸入、編輯和調試, 擁有FANUC數控系統、SIEMENS數控系統、華中數控系統、廣州數控系統等多種數控系統, 具有多系統、多機床、多零件的加工仿真模擬功能, 該軟件具有獨創性, 達到國際、國內領先水平。
2.2 數控加工仿真系統的應用方法
2.2.1 靈活應用教學方法, 課堂教學中變學生被動學習為主動學習。
由于大部分基礎好的學生選擇上高中, 職業技術學校教師教學很困難, 傳統的教學方式已很難使學生接受, 因此, 利用先進的教學方法、教學手段來提高學生的學習興趣顯得尤為重要。數控專業教師應有較高的教學水平和教學能力, 有較強的數控職業能力即數控編程能力、工藝處理能力、實際動手能力、自動編程能力, 能較為嫻熟地運用行動導向的教學方法, 在課堂教學真正體現學習為主體, 突出顯示學生動手動腦的活動, 變學生被動學習為主動學習。在教學過程中, 教師起引導作用, 即對學生活動中遇到的困難或無法下手的問題進行引導、講解。課堂教學中每節課的知識點盡可能集中, 深入淺出, 便于學生掌握編程方法與技巧。
2.2.2 恰當運用數控加工仿真系統, 充分發揮其課堂教學中的作用。
數控加工仿真系統主要應用于數控編程與操作這一理論教學課程, 還要作為數控操作技能訓練的輔助工具。教師應十分重視數控加工仿真系統在教學中的應用方法, 擺正數控加工仿真系統在教學中的位置, 既不能完全依賴數控加工仿真系統放棄教師在教學中的引導作用, 也不能在教學中教師唱獨角戲采用常規的教學模式而忽視數控加工仿真系統的應用, 應該科學地、充分地發揮數控加工仿真系統在教學中的作用。
2.2.3 科學安排教學內容, 循序漸近掌握數控編程與操作技巧。
在教學過程中教學內容的安排分為三個模塊。其一為基礎模塊, 主要講解與訓練最常用的FANUC數控系統中的數控車床、數控銑床、數控加工中心的編程方法、操作應用, 這一模塊是教學重點, 必須使學生熟練掌握, 靈活應用;其二為提高模塊, 主要講解與訓練SIEMENS數控系統的三種機床的編程與操作, 以幫助學生進一步加強不同在數控系統下對不同數控機床的編程方法的理解與應用能力;模塊三為拓展模塊, 主要講解國產數控系統中的華中數控系統和廣州數控系統中的數控車床的編程與操作方法, 擴大學生的知識面, 提高學生對不同操作系統、不同操作面板的編程與操作能力。這三個模塊的教學可根據學生的不同層次進行安排, 中專中技層次難度較低, 高技大專層次難度稍大, 三個模塊課時較多。這樣, 學生在從業時能夠信心十足的面對所操作的數控機床, 較快適應所從事的工作。
2.2.4 正確進行教學評價, 提高學生的學習意識和自覺性。
教學時所進行的教學評價包括學生的自我評價、學生相互之間的評價和教師評價。上機應用數控加工仿真系統進行數控編程與操作練習時以教師評價為主, 對每次的練習成績及時登記。評價方法包括口頭評價和試題測評, 而試題測評方法包括課題測評及期末測評。教師對學生進行口頭評價時應注意方式和語言的選擇, 對做得不好的學生不采用直接批評的方法, 只是指出該學生哪些地方做得好, 哪些不太好, 應如何改進;對于比較差的學生稱為“學習較為困難一點的學生”。課堂測評應有較強的目的性, 不是難為學生, 而是通過學生進行測試, 來提高學生的學習意識、學習熱情, 學習的自覺性和自信心, 因此, 測試題應與課堂教學、上機應用數控加工仿真系統的練習要求相適應?？记暗膹土晳休^強的目的性, 不應超出范圍, 課程的總評成績不過分注重一次期末考試結果, 而是更多地、客觀地關注學生在整個學習過程中的學習效果。教師在教學中有明確的教學目的, 逐個系統、逐種機床進行講解及安排練習, 因人施教, 因村施都, 恰到好處。
總之, 數控加工仿真系統軟件在教學中的應用尚在起步與探索階段, 只要積極思考在應用中產生的問題, 主動采取應對措施, 正確發揮其在教學中的作用, 就一定能收到事半功倍的效果。
參考文獻
[1]胡曉華, 尤組成.CNC加工過程的計算機模擬仿真[D].科技成果學術論文, 1996 (5) .
數控仿真范文第3篇
在機械加工領域,龍門加工中心具有加工跨距大、效率高、剛度好等特點,適合于大型零件的加工,在航空、航天、汽車、模具等制造行業中得到了廣泛的應用。然而,普通龍門機床一般只能實現一個方向的加工進給,當需要加工零件的另一個面時,則可能需要調轉工件,重新定位裝夾。這不但增加了操作者的勞動強度,重新裝夾也降低了工件的定位基準,從而影響了工件的加工精度和表面質量,為了彌補這些不足,龍門五面體機床便應運而生了[1]。
五面體加工中心是近幾年才發展起來的一種高效機床,待加工零件在此機床上一次裝夾便可完成除支撐面以外其它五個面的加工,故稱“五面體機床”,如圖1所示。五面體加工易于滿足被加工零件各個面間的位置精度要求以及復雜形面的加工要求,從而大大提高了零件的加工精度和加工效率。
五面體加工有很多的優點,但由于它是屬于多方向加工,因此機床的橫梁需要承受不同方向切削反力的作用,使其產生了復雜的變形。本文以某公司自主設計生產的大跨距龍門五面體加工中心為研究對象,通過對不同工況的描述,針對機床進行五面體加工時主軸乃至整個橫梁結構所承受到多向復雜力的特點,確定五個最具特殊意義的加工位置點進行受力分析,計算出橫梁所能承受的最大工作載荷和剛度大小,從而提出龍門五面體機床橫梁設計依據和研究思路。本研究結論可應用到其它同類型機床的開發中,具有一定的工程意義[2]。
2 機床橫梁的受載簡化
2.1 建立空間直角坐標系
為了分析機床橫梁所能承受的最大工作載荷,必須對橫梁進行受力計算,因此設直角坐標系原點O位于橫梁正面跨中,O點到橫梁上表面的距離h=300mm,令Z軸鉛垂向上,Y軸指向右側,X軸指向讀者,建立如圖2空間直角坐標系。
2.2 龍門五面體機床橫梁部件力學關系的簡化
本文所研究的龍門五面體機床橫梁部件主要由橫梁、滑鞍、主軸箱、壓板和五面轉換頭等零部件組成,其中,橫梁長度L=5220mm,跨距D=2620mm,主軸箱總長H=3200mm。
機床橫梁部件的受力結構可簡化為兩點簡支梁支撐形式,除了橫梁結構本身的自重造成了變形外,當滑鞍和主軸箱等部件在橫梁上移動時,也會引起橫梁不同程度的彎曲變形;另外,由于主軸箱是前傾結構,其受力結構類似于懸臂梁,由主軸箱的重力以及切削反力所形成的扭矩也會使橫梁產生扭轉變形。當五面體機床加工零件的不同表面時,還必須隨工件的裝夾位置不斷地變換主刀面,這使得切削力隨主軸切削方向的變換而改變,因此主軸箱也承受了不同方向和大小的切削反力,從而影響了整個橫梁結構的受力變形情況[3]。
3 確定機床橫梁相關參數
3.1 影響橫梁受力主要因素及其作用位置的確定
五面體機床在進行切削加工的過程中,機床結構部件受到的切削反力都是實時變化的,這跟機床的切削方向、切削深度以及切削進給量等因素密切相關。機床主軸最大切削載荷是影響機床橫梁受力的主要因素,而橫梁部件本身的物理特征也是決定橫梁最大載荷的重要因素。根據機床的設計圖紙以及相關技術參數可估算出橫梁的自身質量W1=8890kg,主軸箱和滑鞍的總質量W2=6272kg,并且可認為它們的合成重心共同作用于機床豎直主軸的軸線上。
通過分析對比五面體機床滑鞍在橫梁上不同的加工位置,以及主軸箱不同的伸出長度和加工方向,由經驗可以確定:在極限切削進給量狀態下,當滑鞍處于橫梁正中央,并且主軸箱的伸出長度最長時(也就是主軸箱下降到最低點的工作位置,如圖3所示),橫梁所承受的載荷達到了最大。另外,加工零件的不同表面時,橫梁所承受的切削反力也不盡相同,如加工零件的上表面和各側面,以及零件的前、后和左、右側面時,切削反力也不同,計算橫梁最大工作載荷時,只需選擇一種對橫梁承載最不利的位置來計算則可。通過分析和對比五個不同表面上的加工數據可知:在相同的切削條件下,加工頂面和前側面時,橫梁所承受的載荷最大,因此就以這兩個面的加工情況進行分析計算。
3.2 極限狀態下機床主軸最大切削載荷的確定
根據機床設計的技術參數及相應的加工條件要求,假設該機床進行五面體切削加工時,以直徑200mm的6齒盤銑刀銑削45#鋼(調質)的工件,切削深度為10mm時的極限進給量為0.5mm/r,經分析計算可知:
當機床加工零件的頂面時,主軸端所受到的最大切削力為7504N,此時它沿X、Y、Z三個方向的分量分別為Fx=-6482N,Fy=6064N,Fz=6813N;
當機床加工零件的前側面,主軸端所受到的最大切削力為32309N,此時它沿X、Y、Z三個方向的分量分別為Fx=-29023N、Fy=17943N、Fz=15720N[4]。
通過一一對照及比較可知,應選后者作為機床主軸端名義最大切削力和橫梁最大承受載荷的計算依據。
4 龍門五面體機床橫梁載荷分析[5]
4.1 由Fx作用在橫梁工作線上的載荷
1)將Fx平移到坐標原點O所產生的力學效應
根據理論力學的原理,將Fx平移到直角坐標系的原點O,可產生如下兩種力學效應,如圖4所示。
(1)作用于O點的力Fx',并且Fx'=Fx,方向相同;
(2)作用于XOZ平面上的力矩Mxoz,|Mxoz|=|Fx|·ZG。
2)由Fx'作用在橫梁工作線上的載荷
由Fx'作用在橫梁工作線上載荷的方向平行于X軸,可大致認為Fx'作用在橫梁上下工作線的載荷qx1和qx2沿橫梁工作線均勻分布,并且qx1和qx2大小相等方向相同,則:
3)由Mxoz作用在橫梁工作線上的載荷
由Mxoz作用在橫梁工作線上載荷的方向也平行于X軸,可大致認為Mxoz作用在橫梁上下工作線的載荷qx1'和qx2'沿橫梁工作線均勻分布,并且qx1'和qx2'大小相等方向相反,則:
4.2 由Fy作用在橫梁工作線上的載荷
1)將Fy平移到坐標原點O所產生的力學效應
根據理論力學的原理,將Fy平移到直角坐標系的原點O,可產生如下三種力學效應,如圖5。
(1)作用于O點的力Fy',并且Fy'=Fy,方向相同;
(2)作用于XOY平面上的力矩Mxoy,│Mxoy│=Fy·XG;
(3)作用于YOZ平面上的力矩Myoz,│Myoz│=Fy·ZG。
2)由Fy'作用在橫梁工作線上的載荷
由Fy'作用在橫梁工作線上載荷的方向平行于Y軸,可大致認為Fy'作用在橫梁上下工作線的載荷Py1和Py2沿橫梁工作線均勻分布,并且Py1和Py2大小相等方向相同,則:
3)由Mxoy作用在橫梁工作線上的載荷
由Mxoy作用在橫梁工作線上的載荷Px1和Px2平行于X軸,并且可認為它們具有相同的變化規律,由于:
4)由Myoz作用在橫梁工作線上的載荷
由Myoz作用在橫梁工作線上的載荷Pz1和Pz2平行于Z軸,并且可認為它們具有相同的變化規律,由于:
4.3 由Fz和Ws共同作用在橫梁工作線上的載荷
由于主軸箱和滑鞍的合成重心共同作用于機床豎直主軸的軸線上,可認為他們的重力作用線與Fz重合,因此把它們合并抵消后剩余量為Rz=Fz-Ws=15720-61465=-45745 N。
1)將Rz平移到坐標原點O所產生的力學效應
根據理論力學的原理,將Rz平移到直角坐標系的原點O,可產生如下兩種力學效應,如圖6。
(1)作用于O點的力Rz',并且Rz'=Rz,方向相同;
(2)作用于XOZ平面上的力矩Mxoz',│Mxoz'│=Rz·XG。
2)由Rz'作用在橫梁工作線上的載荷
由Rz'作用在橫梁工作線上載荷的方向平行于X軸,可大致認為Rz'作用在橫梁上下工作線的載荷qx1和qx2沿橫梁工作線均勻分布,并且Rx1和Rx2大小相等方向相同,則:
3)由Mxoz'作用在橫梁工作線上的載荷
由Mxoz'作用在橫梁工作線上載荷的方向也平行于X軸,可大致認為Mxoz作用在橫梁上下工作線的載荷Rx1'和Rx2'沿橫梁工作線均勻分布,并且Rx1'和Rx2'大小相等方向相反,則:
4.4 橫梁工作線的總工作載荷
設橫梁上下工作線的總工作載荷沿X、Y、Z方向的分量分別為Fx1、Fy1、Fz1和Fx2、Fy2、Fz2,綜合上面的分析計算可得出:
經對比驗證,以上所得出的計算結果符合龍門五面體機床的設計檢測標準。
5 結論
五面體機床橫梁部件的結構形式與普通龍門機床有很大的區別,尤其是受力情況要復雜得多。本文針對某型號五面體機床的橫梁部件,從多面加工復雜受力的角度計算出橫梁的極限受載情況,確定了橫梁產生最大工作載荷的位置,所得結果是進行機床橫梁結構剛度校核,以及完善橫梁結構改進設計的依據,對同類型機床橫梁的設計有一定的參考價值。
參考文獻
[1]羅傳林,李鍛能.龍門式機床橫梁的結構設計研究[J].機電工程技術,2006(3):45-47.
[2]許丹,劉強,袁松梅,等.一種龍門加工中心橫梁的動力學仿真研究[J].振動與沖擊,2008(2):168-171.
[3]馬新旭,李鍛能.COSMOSWorks在大型龍門機床橫梁部件設計中的應用[J].機電工程技術,2008(4):93-95.
[4]馮志勇,張大衛,黃田,等.一種新型的廣義銑削力模型[J].中國機械工程,1998(2):41-53.
數控仿真范文第4篇
一、改進講風
我國傳統的歷史教學法的精髓是以教師的講, 授予學生知識。由于歷史課長期被排在數、語、英三種之外, 加之課本描述簡要, 古今差異大, 生活距離遠, 學生不適應。鑒于此, 歷史課必須改進講風, 應在描述為主、講解、說明為輔, 變枯燥為有趣?？梢詫⒔滩陌b, 修飾, 把歷史事件、歷史人物、歷史鏡頭和學生熟悉的歷史故事聯系起來, 賦之以生動的情節, 使課堂由原來的“情風徐束, 水波不興”四平八穩的氣氛變得流動, 搖曳起來。增強生活性, 可讀性。如講授《三國鼎立》一節時, 可先用“點將法”, 讓表達能力強的同學講一講“火燒赤壁”、“三顧茅爐”的故事。然后由事故引入教材, 分析歷史原因, 得出歷史結論, 也可與現實聯系起來。與身邊的人和事聯袂拉手, 使課堂顯現出立體感、流動感。也可讓學生評論歷史事件、讓學生敢想、敢問、敢說、敢上黑板演示, 敢上講臺發言, 變原來的一言堂“為”百家鳴, 要時時關注學生智慧火花的迸濺和靈感的生成, 要關注學生心靈的成長, 鼓勵學生全員參與。這樣解放了學生, 也造就鍛煉了自己, 師生同學同泳, 平等和諧, 亦師亦友, 教學相長的理念會逐步形成。
其次, 是定好講的內容, 可以根據學生的喜好和教學目的的需要穿插些輔助性故事, 增強趣味性, 重點問題要精講, 開掘要深, 必要時可以展開討論和答辯, 發動學生展開評論, 使全體同學以史為鑒, 受到感悟。難點問題一定要突破, 集中精力, 打好“殲滅戰”, 不妨動用渾身解數, 舉例子, 打比方, 力求讓學生悟出其中道理“撥烏云而見青天。”
歷史教師要好好練“說”功, 用文學語言, 繪聲繪色, 精雕細刻, 用文學魅力吸引住學生, 還要組織好沖鋒的高潮, 掀起“一堂之爭”。即在重點部分, 核心內容, 設計一次“沖鋒”, 號召全體同學參戰, 掀起追殺、打拼高潮, 讓課堂沸騰升起來。在這樣情態下學生思維才靈活, 對問題感悟也深, 印象也深刻。
二、指導閱讀
課本是一書之本, 是學生獲取知識的本源。作為學生要學會閱讀, 掌握閱讀的藝術, 不待老師講就能達到“展卷而自能通解”, 這是終生學習、獲得知識、技能的本領, 教師要認真地、長期地扎扎實實地訓練。為督促學生閱讀, 可以課前出示閱讀提示與檢索提納, 指出具體的閱讀目標, 要簡要透明, 要求學生分節、分層、分段寫出主旨句, 知識點, 并寫上提要。如執教《美國的誕生》這一節, 可擬出以下幾點標題:1.美國獨立戰爭的原因;2.戰爭的時間;3.戰中的重要文獻;4.戰爭經過: (1) 1775年4月槍聲; (2) 大陸會議召開, 當選大陸軍總司令; (3) 1776年7月4日, 《》發表; (4) 1777年成為美國獨立戰爭的轉折點; (5) 1783年國承認美國獨立。
5.獨立戰爭的意義: (1) 結束了, 實現了, (2) 確立了, (3) 對以后和的革命也起到了推動作用。
這樣提示引領, 檢索上路, 提綱敦促, 學生在通讀教材的基礎上完成填空, 對美國獨立戰爭這一事端有了梗概印象, 變原來的被動接受為主動探索, 學習的主動性, 積極性給調動起來了。
實踐向我們昭示:實現歷史教學的高效率, 必須從“解放學生”入手;解放學生的身份, 把學生從一個受教育者, 變成一個教育者和教育資源的提供者;解放學生的地位;使學生從課堂知識的被動接受者變成教學活動的主動參與者和學習的主人。解放學生的學習身心, 讓學生不只用眼睛看書, 用耳朵聽講, 還要調動各種感官, 運用一切方法, 全身心參與到學習中來。解放學生學習的內容, 讓學習與學生的生活和體驗緊密結合, 形成活潑的綠色生態“大課堂”。解放學生的評價, 由用一把尺子變成用多把尺子評價學生。
實現五解放, 是教育戰線每一個教育工作者靈魂深處的大革命, 是同舊觀概徹底決裂的生死斗爭, 非下大決心, 花大氣力不可。
抓緊訓練:
有道是:“光講不練, 事倍功半”。當學生獲得知識后, 應抓緊鞏固、深化既得知識, 不妨從以下幾方面做起:
(1) 堅持課堂練習為主, 課外練習為輔。堂上所講知識要趁熱打鐵, 及時訓練, 本照減小坡度、靠船下搞的原則, 鼓勵學生實際操作, 學以致用, 力爭把知識變成能力, 化為修養。
(2) 訓練要有計劃性, 針對性, 練習題要精設巧編, 注意量力性和循序漸進的原則, 不斷變化練習形式, 提高練習效率。
(3) 關于對歷史上一些重要人物的評價問題, 不可走極端, 褒貶大略正確就行了, 不可強求劃一。
數控仿真范文第5篇
數控仿真軟件是一種比較常見的應用軟件, 它就是利用計算機技術進行必要的編程與建模, 然后再通過一些動畫軟件演示出來的一種仿真軟件, 被廣泛應用機械加工中, 例如現在的很多機械加工企業基本上都擁有者一套數控仿真軟件。
2 數控仿真軟件在數控實踐中的優勢
2.1 形象的模式
在數控課程中, 很多知識都是理論性知識, 這些理論性知識對于學生來說都比較乏味, 如果采用傳統的板書式教學很難實現教學目標, 進而在很大程度上影響了數控實踐效果。而數控仿真軟件能夠將數控理論性的知識形象化, 將那些抽象化的理論知識具體化, 從而能夠將學生從那種比較枯燥乏味的理論教學中解放出來, 進而提高學生們學習數控課程的積極性與主動性, 提高數控課程的教學效果。
2.2 減輕老師的教學負擔
在數控實踐中應用數控仿真軟件能夠使學生利用仿真系統主動的去學習數控課程的理論知識, 同時教師還可以自主的在仿真軟件中進行考核, 因此數控仿真軟件的運用可以大大降低數控課程教師的工作負擔。
2.3 提供自動考核系統
傳統的數控課程考核僅僅局限于書面考試, 這只能考核學生們理論性的知識, 進而無法對學生們的實際操作能力等方面進行綜合考核, 從而很難反映出實際的教學效果, 但是數控課程教學中應用數控仿真軟件以后, 教師可以利用數控仿真軟件對學生的理論知識以及實際操作能力進行綜合考評, 這樣不僅僅能夠掌握學生理論知識的掌握情況, 同時還能掌握學生的實際操作能力的情況, 從而得出比較客觀的效果考評結果。
2.4 投入低
數控仿真軟件還可以給學校減少一大筆投入。因為數控機床設備價值很高, 學校配備一套標準的數控機床就要投入好大一筆錢, 保守估計幾百萬, 而一臺仿真機就可以解決學生們的問題, 還可以給學校減輕負擔。
3 運用數控仿真軟件進行的探索
3.1 促使學生的學習變被動為主動
學生是學習的主體, 因此在應用數控仿真軟件進行教學時, 教師應該充分發揮學生的主體作用, 進一步調動學生們學習數控課程的主動性以及積極性。首先數控課程教學教師必須要充分了解數控仿真軟件, 然后利用數控仿真軟件來指導課堂, 讓學生變成課堂的主體, 讓學生動手動腦, 變成課堂上學習的主體。其次教師要變變自己的角色, 不能把學生當機器, 要引導學習, 在教學過程中, 主要起引導作用, 在他們遇到困難、無從下手時, 及時引導示范、講解、操作。在理論知識的講解也是, 要做到重點突出, 深入淺出, 讓學生更好地掌握實際的技巧和方法。
3.2 合理的運用數控加工仿真軟件
在數控實踐中只有合理的使用數控加工仿真軟件, 才能在最大程度上發揮數控仿真軟件的優勢, 取得比較好的效果。首先在數控實踐過程中, 數控教師應該積極采用互動式方法, 老師先向學生們演示數控仿真軟件的使用方法, 然后由學生進行實際操作, 并且在這個過程中, 數控課程教師應該積極觀察每一位學生的實際操作情況, 對操作中存在問題的同學要及時給予指導與糾正, 只有通過這種互動式的方法才能保證數控仿真軟件在數控實踐中的應用效果。其次, 在使用數控軟件過程中, 教師應該根據數控仿真軟件的特點來開展, 盡可能的將理論與實際相結合, 先利用數控仿真軟件的理論使學生掌握必要的理論知識, 然后再利用數控仿真軟件的實際演練功能來鍛煉學生們的動手能力, 使其能夠在實際操作中掌握理論知識, 這樣可以在很大程度上提升數控課程的實際效果。
3.3 合理安排數控實踐內容
在數控課程教學中應用數控仿真軟件時, 教師必須要根據數控仿真軟件的特點合理安排數控實踐內容, 首先教師應該將“以就業為導向”的教學思想深入到實際教學過程中, 根據現代工業制造對人才的要求來設計教學內容。其次, 在應用數控仿真軟件進行教學時, 教師必須先讓學生們掌握數控機床的編程方法, 教師可以根據數控仿真軟件對編程的要求來設計這個的內容, 這樣可以保證每一位學生都能夠利用數控仿真軟件進行實際操作, 這樣不僅僅能夠提升學生們數控機床的編程能力, 同時還能在很大程度上提高學生的實際操作能力, 進而實現數控課程的教學目標。
3.4 建設多元評價機制
數控仿真軟件有自動評定答案的功能, 教學評價可以影響學生學習的積極性和主動性。所以答案評價內容就不能太死板, 要具有一定的彈性, 不能限制的太死了, 合理就好。要充分肯定、嘉獎、鼓勵, 充分調動學生的學習積極性、主動性。
4 數控仿真軟件的運用缺陷及解決策略
(1) 重視加工工藝流程, 嚴格遵守工藝流程才能保證產品的質量, 因此在教學過程中, 教師應該進一步重視工藝流程的教學, 進而使每一位學生都能夠嚴格按照工藝流程進行操作, 從而形成良好的操作習慣。
(2) 加強數控仿真軟件的實用性數控仿真軟件教學系統模型的建立要根據實際情況實現品質管理、生產加工、質量檢測系統的仿真, 要更加逼真的描述實際加工過程, 提高仿真系統的真實性。
(3) 加強學生們的安全意識的培養通過數控仿真軟件的學習, 學習的思維不能總停留在學習理論知識中, 要能應對實際工作中出現的各種問題。在今后的工作中, 要學會不斷經驗教訓, 提高安全意識, 成為一個合格的人才。
(4) 仿真教學內容與實際工作的區別通過數控仿真軟件的學習, 要認真比對仿真教學內容和實際工作進行認真對比, 所以在教學過程中要學會靈活運用, 主要是掌握學習重點, 隨機應變。
5 結束語
數控仿真軟件生動直觀, 能讓學生掌握理論知識, 提高學生們的自主動手能力、實際操作能力等, 減輕老師的負擔, 在高職高專數控實踐中有著很重要的應用價值, 因此高職高專應該進一步加強數控仿真軟件在數控實踐中的應用。
參考文獻
[1]劉芬, 呂怡方, 蔣麗麗.數控仿真軟件在高職院校數控實踐中的應用研究[J].英才高職論壇, 2009 (01) .
[2]馬留婉.數控仿真軟件在數控實踐中的運用分析[J].河南科技, 2012 (18) .
數控仿真范文第6篇
1、數控加工仿真軟件可克服數控設備缺乏,數控系統不齊給教學帶來的困擾
目前很多學校數控實訓設備并不齊全,數控系統的種類也比較少,數控機床的實訓若完全依賴數控機床進行實操訓練,勢必占用設備的時間太長,投入大消耗多成本高。數控系統也呈現型號復雜,更新換代迅速的趨勢,企業使用的機床及數控系統可能與學校有較大差異,學校的教學很難與企業零對接,盡管如此,作為學校無力也沒有必要配齊所有品牌的機床及所有類型的數控系統。
針對上述問題,學?？刹捎脭悼丶庸し抡孳浖鉀Q。
(1)數控仿真系統有多類型的多廠商生產的數控機床的仿真操作面板供操作者選擇,Vericut還可以讓用戶自行定義機床,如在5軸仿真加工時可以定義雙轉臺式、轉臺加擺頭式及雙擺頭式等5軸聯動形式的機床,可定義5軸車銑復合加工心等。有了仿真軟件,學生在沒有真實機床的條件下也可以在仿真中進行相關操作,為學生將來真正從事這些高檔機床的操作打下堅實基礎。
(2)有多種數控系統可供使用者選擇。數控系統是數控機床的大腦,國外高端的數控系統技術一直對我國進行封鎖,對學生來說在仿真軟件中操作和使用高端數控系統不失為一條現實的途徑。如學生可在仿真操作西門子、FANUC、Heidenhain等多軸加工高檔數控系統。
2、數控加工仿真軟件為初學者提供了一個易介入、低成本、低風險的操作平臺
數控機床是一種復雜的用程序驅動的機電一體化產品,對于一個從未接觸過數控機床的初學者讓其直接操作數控機床其難度比較大;如果學生事先在仿真上學習相關操作建立相關概念并加強記憶,就比較容易入門,可事先樹立操作的信心。仿真教學時通過視頻播放軟件一個老師即可負責一個班學生的教學,可有效的減少師資與機床及相關耗材的消耗。學生通過學習操作仿真軟件,初步撐握了數控機床的操作;學生在初學數控機床編程加工時往往在編程過程中發生疏忽、操作中失誤等問題而造成機床和刀具的損壞,甚至造成人身傷害;使用仿真軟件后因誤操作引發的機床損耗就大大減少。
3、數控加工仿真軟件在數控編程與加工教學中的具體應用
3.1 有利于學生將G、M、T代碼及相對應的機床動作聯系起來
在教授學生的G、M、T代碼時,最好用仿真結合程序來讓學生看到機床的動作,比如插補運算、刀具半徑補償、工件坐標系選擇、鉆孔等G代碼指令都可以用仿真來講解,講解時可突出重點,難點,并在仿真上設置加工情景;M代碼的子程序調用是重點可結合手工編程子程序調用講解;加工中心的刀庫,自動換刀及對應的刀具號刀補號是T代碼的難點,可利用仿真軟件中的加工中心讓學生在仿真中輸入相關指令并觀看機床的換刀動作。
3.2 數控加工仿真軟件在手工編程教學中的應用
在數控車削、銑削手工編程時,若只按圖紙給學生講述數控車削、銑削工藝及加工程序則學生很難將程序與刀具的運動及加工切削效果聯系起來,學生學習過程缺乏形象感枯燥乏味學習效果不明顯;如果采用仿真軟件來教學,每一個指令一般都對應機床的某種動作,學生學習與探究欲望被充分激發,學生就會饒有興趣的自己依圖紙編寫程序,然后急切的把程序導入仿真想要觀看仿真加工的結果是不是與圖紙描述的零件一致,結果數控加工編程這門課在仿真軟件平臺的輔助下收到了特別明顯的教學效果。
4、數控加工仿真軟件在多軸聯動數控編程與加工教學中的應用
4.1 多軸聯動教學水平亟待提高
目前有的學校還沒有會多軸聯動編程的老師,有的學校沒有多軸聯動的數控設備(如5軸數控加工中心),或者有多軸聯動的數控設備而不能讓其正常運轉起來,因而也沒有正常的投入教學,這與多軸聯動數控技術的迅速發展及普及應用是不相適應的。
4.2 Vericut數控仿真軟件在5軸聯動加工教學中的應用
Vericut采用人機交互方式模擬、真實反映加工過程中刀具的運動軌跡、工件過切等情況、檢驗和顯示NC加工程序,模擬機床加工過程,甚至可以直接代替實際加工過程中的試切工作。
4.2.1 建立Vericut五軸虛擬仿真加工環境
教學中常用的整體葉輪的5軸加工可選用瑞士MIKRON UCP 600 Vario型五軸聯動高速加工中心來加工,該加工中心采用H eidenhain i TNC 530數控系統,實現X、Y、Z、B、C五軸聯動,B軸的旋轉范圍為(-115~+30)°,C軸為雙向360°,XYZ軸的行程及工作臺面的尺寸都滿足整體葉輪的加工,刀庫可裝30把刀。
(1)建立機床的三維模型學員可用三維軟件Pro/E、UG建立機床運動部件和固定部件的三維實體模型,并轉換成Vericut可以識別的STL格式。在添加機床幾何模型時可將這些STL文件導入機床部件樹作為機床部件形成虛擬機床模型用于仿真加工。各組件模型的尺寸、坐標位置關系應與實際機床結構完全相同,作為干涉碰撞檢查的主要依據。
(2)構建機床部件樹及添加機床模型學員可定義機床運動的直線軸(X、Y、Z)和旋轉軸(B、C)軸,在Component Tree中依次定義機床的組成部分,添加順序為Base→X→Y→Z→Spindle→Tool,Base→B→C,從而得到機床組件樹,完成傳動鏈后還要添加S TL格式的機床相關部件。
(3)設定機床相關參數點Configuratio n/Machine Setting,在葉簽中設置(Collisi on settings)碰撞檢測、機床初始位置、機床行程極限和運動軸分配等機床參數。
(4)數控系統選取選取Configuration/control/open,在library子目錄下選擇hei530.ctl,即選取Heidenhain i TNC 530數控系統。
(5)創建刀具庫Vericut可以根據刀具總長度,幫助用戶自動設定銑刀裝夾長度、選擇Automatic Gage Offset Z可自動偏置裝夾點、可以幫助用戶建立包括刀刃、刀桿和刀柄的完整銑刀。(如圖1圖2)
4.2.2 葉輪仿真加工
(1)調用機床模型及機床文件、NC控制文件和刀具庫文件、將毛坯的STL模型文件引入部件樹。
(2)設置工件坐標系,工件坐標系的原點設置在葉輪毛坯上表面的中心。
(3)調入NC程序,NC程序中刀具號與V ericut刀具庫中刀具號應建立映射關系。
(4)設置碰撞、超程、干涉等識別顏色,選取工具條上的“單步仿真”或“連續仿真”鍵,開始仿真加工。仿真過程中可觀看到與實際加工中相同的機床各部件的運動,可以隨時變換視角觀察切削及干涉情況,整體葉輪的仿真加工如圖1所示。(圖2為5軸聯動機床在真實加工葉輪)
(5)仿真結果分析評估。用Analysis/Au to/Diff比較工具,檢查零件有無過切、欠切等情況。若切削結果不理想,只需調整和更換NC程序,繼續零件的加工仿真,直至切削模型與設計原型一致。
5、仿真軟件在考試考證及競賽中的應用
5.1 考試及職業技能鑒定應用仿真軟件
傳統的畫圖編程考試中老師要先將考生的3D圖檔(含刀軌)的電子檔收集上來,然后挨個打開學生的3D圖檔,先檢查3D零件圖有無錯誤,然后再檢查程序(刀軌)有無問題,這樣做費時費力。由于數控加工仿真軟件可依據人為的評分標準對具體的工件加工的結果自動進行測試、評分,所以我們可以依據具體的零件圖事先制定評分標準并在仿真中用此評分標準來自動測試學生畫圖,編程加工的結果是否正確,每個考生點擊交卷便當時可知道的自己的考分,整個閱卷過程無需老師參與,既準確又快捷省力。
當前數控職業資格的鑒定工作分為理論考試、仿真考試及技能考試。在技能考試前進行仿真考試主要達到兩個目的:其一測試考試生依據零件的二維圖紙畫出零件的三維模型并正確進行數控加工編程的能力;其二測試學生是否具備操作數控機床的基本能力,經過仿真考試后學生再到機床處進行編程加工把握性及安全性大大提高。在仿真考試中仿真軟件會自動給學生對工件編程加工的結果進行打分,如果考生在在仿真考試中獲得較高的分數,則說明考生識圖、用三維軟件畫圖、用CAM(如Master CAM)軟件編程及后處理、數控機床的操作等各個技能環節基本沒有問題,考生可以獨立進入機床實操環節的考試。這樣便在考生實際操作機床前對考生識圖、畫圖、編程、后處理及機床操能力進行了科學有效的評估,使鑒定時數控機床占機時間縮短50%,鑒定效率極大提高,同時也減少了鑒定時考生誤操作的風險、大大提高了安全性。
5.2 仿真軟件適應數控技術發展及其在數控大賽中的應用
目前多軸聯動加工(主要是4軸5軸)、復合化(典型的如車銑復合化)已是機床不可避免的發展趨勢,但是大多數學校難有實力不斷的新置設備,學校沒有相應的設備學生就無法在學校嘗試這些較先進設備的操作及觀看相應的切削效果。但借助Vericut等高端數控加工仿真軟件學生不僅可在仿真中操作3-5軸聯動數銑模擬加工全過程,還可以操作5軸車銑復合仿真模擬加工等。為了順應形勢的發展,數控大賽必將在多軸仿真加工及復合仿真加工方面提出越來越高的要求。而數控加工仿真軟件為學生介入多軸聯動、復合化機床的操作與學習提供了一個成本低廉切實可行的平臺。
6、結語
教學實踐證明數控仿真軟件在數控編程與加工教學中取得了明顯教學效果;數控仿真軟件在虛擬環境下,解決了教學用數控設備種類少、高檔數控機床及高檔數控系統缺乏的軟硬件難題,在諸如5軸聯動等高檔數控機床尚未普及前便為社會培養了大量的多軸聯動數控機床編程、加工操作方面的人才;數控加工真軟件是數控教學及高檔數控機床普及與應用的有效平臺。
參考文獻
[1]楊勝群.VERICUT數控加工仿真技術[M].清華大學出版社,2010(4):191-237.
[2]李云龍,曹巖.數控機床仿真系統VERICUT[M].西安交通大學出版社,2005(9):104-181.
[3]陳海舟.數控銑削加工宏程序及應用實例[M].機械工業出版社,2007(12):153-181.