《模具制造技術(shù)》課程基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的研究

楊鋒 侯巧紅 蘇玉珍

摘 要：虛擬現(xiàn)實技術(shù)包含了計算機、電子信息、仿真技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù);進入21世紀來，該技術(shù)快速發(fā)展并取得了一些突破。在高職教學(xué)中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)也是教育發(fā)展的趨勢。本文首先闡述了《模具制造技術(shù)》課程教學(xué)中存在的一些問題，然后講解了虛擬現(xiàn)實教學(xué)的特點和優(yōu)勢，最后介紹了虛擬仿真在模具制造技術(shù)課程教學(xué)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實技術(shù);模具制造;實踐教學(xué);

一、《模具制造技術(shù)》課程教學(xué)現(xiàn)狀：

《模具制造技術(shù)》是高職模具設(shè)計與制造專業(yè)的骨干課，是專業(yè)崗位的第一核心課程。該課程是典型的理論與實踐相結(jié)合、貫穿工學(xué)合作理念、高度融合教學(xué)做一體化的課程;對于實現(xiàn)模具專業(yè)培養(yǎng)目標舉足輕重?，F(xiàn)階段，在高校擴招和新冠疫情的雙重背景下，有以下幾點問題：

1、高職院校教學(xué)實驗設(shè)備不足，無法滿足每位同學(xué)實踐教學(xué)要求;

2、學(xué)生人數(shù)多，在規(guī)定的教學(xué)時長內(nèi)，不能夠完成所有學(xué)生實踐操作任務(wù);

3、疫情嚴重區(qū)域，甚至出現(xiàn)無法線下教學(xué)的情況，只能進行線上教學(xué)，從而無法進行校內(nèi)實踐操作。

因此，這樣就使得學(xué)生只能減少實踐操作或者無法進行實踐操作，從而降低了其崗位實操能力。

二、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概述

虛擬現(xiàn)實技術(shù)（英文名稱：Virtual Reality，縮寫為VR），近幾年隨著計算機技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、5G通信等技術(shù)的發(fā)展使得VR得到了快速發(fā)展，2021年更是被認為是虛擬現(xiàn)實的元宇宙元年。

用戶沉浸在“真實的”虛擬環(huán)境中，與虛擬環(huán)境進行了各種交互感知，從定性和定量綜合集成的環(huán)境中得到感性和理性的認識，從而可以深化概念、萌發(fā)新意，產(chǎn)生認識上的飛躍[1]。在虛擬世界中突破了學(xué)校場地的限制，設(shè)備的限制等教學(xué)資源的不足。同學(xué)們在課堂上可以在虛擬的實踐工廠與實驗設(shè)備進行互動，老師可以在旁解答并輔助學(xué)生完成相關(guān)實踐教學(xué);課下也可以在虛擬實踐工廠完成其它教學(xué)任務(wù)或者進行產(chǎn)品創(chuàng)新性設(shè)計和制造學(xué)習(xí)。

三、虛擬仿真技術(shù)在模具制造技術(shù)課程教學(xué)中的應(yīng)用

現(xiàn)有的模具制造技術(shù)虛擬仿真平臺還達不到虛擬現(xiàn)實技術(shù)的要求，但已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)從模具的選材、設(shè)計、加工到模具裝調(diào)和試模等全流程都與企業(yè)相一致。虛擬仿真平臺結(jié)合學(xué)校教學(xué)需要，進行相應(yīng)的仿真實訓(xùn)，并能記錄學(xué)生在仿真實訓(xùn)過程中的相關(guān)記錄，以便老師進行核查。主要有以下幾個實踐環(huán)節(jié)：

1、在模具識圖實踐環(huán)節(jié)。通過觀察模具零件二維圖紙與模具實物相比較，使學(xué)生快速了解模具零件形狀和尺寸。

2、在模具零件加工環(huán)節(jié)。通過1：1仿真的生產(chǎn)機床對模具零件進行加工，能夠完成數(shù)控車和數(shù)控銑削零件的實踐操作。在加工過程中，可以暫停觀察產(chǎn)品形狀是否合理;還可以重新修訂數(shù)控程序，進行重復(fù)加工虛擬毛坯，驗證程序是否合理。

3、在注塑機實操環(huán)節(jié)。我們以1：1動畫的方式來展示注塑模注塑成型的過程，給學(xué)生直觀的印象，便于學(xué)生了解注塑模的類型。

4、在模具拆裝實踐環(huán)節(jié)。模具庫中包含塑料模具和沖壓模具，在初步了解模具結(jié)構(gòu)后，可以對樣例模具進行虛擬拆裝，進一步的對模具的結(jié)構(gòu)，組成、零部件有個直觀的了解。

虛擬仿真平臺針對各個環(huán)節(jié)中的知識點，建立對應(yīng)的考核點知識庫，學(xué)生可以根據(jù)老師的安排進行響應(yīng)的測評，老師來獲得對應(yīng)的學(xué)生對于理論知識點的掌握情況;使老師針對性加強講解學(xué)生知識盲點，從而提升其崗位綜合能力。

四、結(jié)束語

在教學(xué)領(lǐng)域中，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用是虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用發(fā)展的更高階段。有的學(xué)科已經(jīng)應(yīng)用了虛擬仿真技術(shù)，使得學(xué)生在虛擬環(huán)節(jié)中實現(xiàn)真正的理論與實操相結(jié)合，取得了良好的效果。對于模具制造技術(shù)類課程，我們也要做好準備，應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)進行教學(xué)，真正實現(xiàn)理論與實踐相結(jié)合，使學(xué)生能夠身臨其境，熟悉模具生產(chǎn)全流程，掌握模具的工作原理和結(jié)構(gòu)，提高自身的崗位綜合實踐能力。

參考文獻

[1]殷璟，徐曄.《模具制造技術(shù)》課程教學(xué)改革與實踐[J].寧波工程學(xué)院學(xué)報，2015，27（4）：93-96

【基金項目】2021年度河北機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院社科重點課題：高職《模具制造技術(shù)》課程基于“TVP”教學(xué)模式的研究，項目編號SD21011。

（作者簡介：楊鋒——男，1983年出生，河北機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北省高校金屬材料加工與數(shù)字化成型應(yīng)用技術(shù)研發(fā)中心成員，河北機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院王建軍智能裝備技術(shù)工作室成員，研究方向為模具設(shè)計與制造）