机械专业数字化虚拟制造实验平台开发探究和实践

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1、机械专业数字化虚拟制造实验平台开发探究和实践　　摘要：虚拟制造实验平台的开发对于机械设计与制造专业的教学有着深远的意义，对于教学环境、学生学习能力、资源共享都起到了十分重要的作用。本文分析了虚拟制造实验平台建设的意义，研究了虚拟制造实验平台建设内容及实施方法。在机械专业实验教学中采用虚拟制造技术，既可以节省设备经费，又可提高学生的创新意识，将会有力地推动实验教学内容与实验教学方法的深刻变革，为机械类专业的实验改革探索一条值得借鉴的途径。关键词：虚拟制造；机械；实验平台中图分类号：G642.0文献标识码：A文章编号：1006-4311（2014）05-0273-020引言8机械类课程设

2、置实践环节，由于其实践性比较强，实验教学多，可以很大程度的提高学生的动手能力和工程意识。过去的实验都是首先准备好实验设备，然后由学生按照操作完成实验内容，且大多是在实验室中进行的。辽宁石油化工大学机制专业开设了机械制造技术基础以及机械CAD/CAM等课程，从不同角度向学生介绍传统制造以及现代制造技术知识。目前存在的问题是缺乏先进制造技术配套的实验环节，授课局限于黑板教学。由于现代制造装备种类繁多，范围广泛，尤其如模具、夹具等形状复杂、涉及大量空间曲面的研究，从设计到加工乃至装配的各个环节如果没有较为直观、先进的教学手段，很难取得好的教学效果。另一方面，鉴于模具、夹具等种类的多样性、时

3、变性，这一问题不可能通过购置或制作一批模具实物作为实验手段予以解决。通过建立虚拟制造装备实验平台可以有效的解决在教学中可能会遇到的一些问题，比如实验场地不足、设备陈旧、消耗原材料和刀具等问题，更有利于学生自主学习和创新能力的培养，同时虚拟制造实验平台的设置也能够很大程度上的节约教育成本，因为它不仅可以帮助实现教育资源共享，也有利于精品课程网络化。1虚拟制造技术研究现状8近年来，有一项新技术开始走进人们的视野，那就是虚拟制造技术，它能够形成一个三维视觉、听觉和触觉环境，用户只要通过系统提供的人机对话工具，就可以实现和虚拟环境中的物体进行交互操作，就好像到了一个真实的环境中，这个平台是以

4、计算机应用为基础，各种先进技术结合起来的产物，比如图像技术、传感器技术、计算机技术、网络技术以及人机对话技术等[1]。其实在过去的很多年里，人们都一直希望打破原有的、呆板的数字化方式，想象着如果我们的信息环境是图文并茂、绘声绘色的，就好像真实生活中的某个场景，如果是这样我们就可以用自己的感觉感官来接受和处理各种信息，并在这个过程中形成自己的认识。正是由于有着这种现实需求，才让原本在1968年就诞生的虚拟现实技术在近几年来越来越受欢迎，甚至被认为是影响未来的主要科技手段之一。虚拟实验室的概念是由美国弗吉尼亚大学的WilliamWolf教授在1989年首次提起的，指一个计算机网络化的虚拟

5、实验室环境。现阶段，虚拟现实技术在教学领域已取得了许多成功的应用。随着社会经济的持续发展，社会对人才的要求也越来越高，要求各高校必须培养出更多的高素质创新人才。但现有的教育模式是传统的“填鸭式”的教育模式，学生没有学习积极性，高校很难培养出学生的创新意识和创新能力，不能满足现实社会的需求。在这种形势下，虚拟制造实验平台就应运而生了，该平台在过去主要用于机械和电子产品的研制和开发领域，但是现阶段在教育领域也发挥着重要的作用。因为虚拟制造实验平台可以为学生制造一个好像真实场景的虚拟环境，学生们好像身临其境，然后再结合真实现场实训教学，教学效果一定会大大提升。2虚拟制造实验平台建设意义8利

6、用虚拟技术创建机械制造实验平台将对探索、发展现代机械制造的教育思想、改善实验实训环境、优化教学过程，培养具有创新意识和创新能力的人才产生深远的影响[2]。利用虚拟制造技术创建机械制造实验平台可以解决由于实验场所比较特殊，不能进入的问题，比如一些不可视、不可摸、不可入、有危险性的实验场所，还可以解决一般高校都会存在的设备陈旧的问题。综合运用多媒体技术、虚拟现实技术和网络技术，避免采用极其昂贵设备的实物仿真方案，能充分发挥虚拟现实技术的集成性、控制性和交互性的特点，以培养具有独创性的综合能力训练内容，使学生在学习过程中学习目的明确，学习兴趣浓厚，通过虚拟制造实验平台提高学生自主创新设计能

7、力，使学生获得基本的创新素质和创新能力[3]。如果在教学中，采用虚拟制造实验平台，教学效果一定会得到大大的提升，因为通过建设虚拟制造实验平台，学生可以在教学的过程中随时进行虚拟实验，让理论和实践及时的得到同步，学生对所学知识也会更加的深刻。另外学生也可以在虚拟实验室里操作虚拟仪器，不管是仪器的故障检测和维修，还是各种虚拟系统的连接和组装等，都可以在虚拟实验室里进行，并且不会发生仪器的损坏现象，更不会因为场地等原因而受到限制，如果没有得到满意的结果，可以一直