注塑模智能制造虛擬仿真實驗研究

夏建生 周海 竇沙沙 陳青

摘 要：通過融入現(xiàn)代注塑模企業(yè)的實際案例，采用“虛實結(jié)合”的方法，開展全流程、高度仿真的注塑模智能制造虛擬仿真實驗，真實再現(xiàn)注塑模設(shè)計制造的實際生產(chǎn)設(shè)備與生產(chǎn)流程，讓學生在實際的虛擬仿真操作過程中，了解并掌握注塑模智能制造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，加強對所學知識的理解，提高課程教學效果。

關(guān)鍵詞：模具 智能制造 虛擬仿真 實驗教學

中圖分類號：TQ32 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）02（b）-0170-02

模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，被譽為“工業(yè)之母”，其中注塑模是最為重要的模具之一，是生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品的重要工藝裝備。隨著模具技術(shù)得到迅速發(fā)展，CAD/CAM技術(shù)和熱流道技術(shù)已得到較好推廣，CAE、CAPP、PLM、ERP等數(shù)字化技術(shù)在企業(yè)中應(yīng)用越來越廣泛。

1 目前存在的問題

現(xiàn)代注塑模設(shè)計制造教學過程信息集成度高、系統(tǒng)復(fù)雜，采用真實裝備來進行實驗教學存在如下問題：①制作流程長，所需現(xiàn)代精密制造裝備種類繁多，價格昂貴，前期投入大；②運行過程中電、液、氣等資源消耗大，設(shè)備后期維護成本高，有些設(shè)備操作風險高；③有些機械加工，無法觀察制品的成型過程，無法觀察到設(shè)備內(nèi)的結(jié)構(gòu)和機構(gòu)的運動特性；④受資金、場地的限制，無法滿足學生實際動手能力培養(yǎng)的需要，開放、自主設(shè)計、創(chuàng)新型實驗更是難以開展；⑤真實的實驗資源設(shè)備昂貴，操作精密，很難開放共享；⑥模具企業(yè)給學生一線實踐的空間小，實習難以達到。

2 全流程虛擬仿真實驗項目

注塑模智能制造虛擬仿真實驗按照實際生產(chǎn)設(shè)備與生產(chǎn)流程（編程→加工→檢測→裝配→試模）設(shè)計如圖1，融合現(xiàn)代制造業(yè)信息化技術(shù)，開展了一些列的注塑模全流程智能制造虛擬仿真實驗項目，包括：數(shù)控編程仿真（數(shù)控仿真車編程、數(shù)控銑編程、數(shù)控電火花編程）、虛擬數(shù)控機床（虛擬數(shù)控車床、虛擬數(shù)控銑床、虛擬線切割機、虛擬電火花成型機）、虛擬三坐標測量、虛擬注塑模裝配、虛擬注塑成型等一系列虛擬仿真實驗。將企業(yè)的制造理念、工作模式融入虛擬實驗教學組織和教學流程之中，注重積極培養(yǎng)學生的工程創(chuàng)新意識和工程實踐能力。

3 典型虛擬仿真實驗?zāi)K

按照真實注塑模生產(chǎn)制造流程在模具智能制造虛擬平臺上開發(fā)全流程模具智能制造虛擬仿真軟件，其包含的模塊分別有：數(shù)控編程仿真模塊（數(shù)控車編程、數(shù)控銑編程、數(shù)控線切割編程）、虛擬機床模塊（虛擬數(shù)控車床、虛擬加工中心、虛擬線切割機床、虛擬線電火花成型機床）、虛擬注塑模裝配模塊、虛擬三坐標測量模塊、虛擬注塑成型模塊，總共五個模塊，如圖2所示。其中除了數(shù)控編程仿真模塊外，其它虛擬設(shè)備（虛擬機床、虛擬注塑、虛擬三坐標及虛擬注塑機）模塊包含了認知、教學、操作、考試及輔助功能等多個環(huán)節(jié)。

4 結(jié)語

塑模智能制造虛擬仿真實驗通過融入現(xiàn)代注塑模企業(yè)的實際案例，采用“虛實結(jié)合”的方法，開展全流程、高度仿真的注塑模智能制造虛擬仿真實驗，以達到以下實驗?zāi)康模海?）掌握模具加工編程方法，包括數(shù)控車編程、數(shù)控銑加工和線切割編程；（2）通過虛擬機床的操作，了解和掌握數(shù)控機床的加工原理及操作方法，包括車床、銑床、加工中心、線切割及電火花成型機；（3）了解和掌握模具零件三坐標測量檢查的方法及機床操作；（4）了解和掌握注塑模的裝配順序、方法及拆裝工具的正確使用；（5）了解和掌握注塑模在注塑成型時注塑機的操作方法與工藝調(diào)整方案。

學生在虛擬環(huán)境中，不受時間、空間的制約，隨時、隨地進入虛擬實驗室進行虛擬實驗操作，最大化利用教學資源。通過在虛擬場景中身臨其境和自主控制的人機交互，由視、聽、觸覺獲取外界反應(yīng)，啟發(fā)創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)獨立進行方案設(shè)計和問題解決的能力。

參考文獻

[1] 胡今鴻，李鴻飛，黃濤.高校虛擬仿真實驗教學資源開放共享機制探究[J].實驗室研究與探索.2015，34（2）：140-144.

[2] 王衛(wèi)國.虛擬仿真實驗教學中心建設(shè)思考與建議[J].實驗室研究與探索，2013，32（12）：5-8.

[3] 武照云，李麗.機械原理與設(shè)計虛擬仿真實驗教學平臺的設(shè)計[J].實驗技術(shù)與管理，2017，34（8）：121-124.

[4] 蔡衛(wèi)國.虛擬仿真技術(shù)在機械工程實驗教學中的應(yīng)用.實驗技術(shù)與管理，2011，28（8）：76-78.

[5] 高媛，劉德建，黃真真，等.虛擬現(xiàn)實技術(shù)促進學習的核心要素及其挑戰(zhàn)[J].電化教育研究，2016（10）：77-87.