注塑模智能制造虛擬仿真實(shí)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(shí)際案例，采用“虛實(shí)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(shí)驗，真實(shí)再現(xiàn)注塑模設(shè)計制造的實(shí)際生產(chǎn)設(shè)備與生產(chǎn)流程，讓學(xué)生在實(shí)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(qiáng)對所學(xué)知識的理解，提高課程教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：模具 智能制造 虛擬仿真 實(shí)驗教學(xué)

中圖分類號：TQ32 文獻(xiàn)標(biāo)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(yù)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(xué)過程信息集成度高、系統(tǒng)復(fù)雜，采用真實(shí)裝備來進(jìn)行實(shí)驗教學(xué)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(yùn)行過程中電、液、氣等資源消耗大，設(shè)備后期維護(hù)成本高，有些設(shè)備操作風(fēng)險高；③有些機(jī)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(jī)構(gòu)的運(yùn)動特性；④受資金、場地的限制，無法滿足學(xué)生實(shí)際動手能力培養(yǎng)的需要，開放、自主設(shè)計、創(chuàng)新型實(shí)驗更是難以開展；⑤真實(shí)的實(shí)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(xué)生一線實(shí)踐的空間小，實(shí)習(xí)難以達(dá)到。

2 全流程虛擬仿真實(shí)驗項目

注塑模智能制造虛擬仿真實(shí)驗按照實(shí)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(shí)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(jī)床（虛擬數(shù)控車床、虛擬數(shù)控銑床、虛擬線切割機(jī)、虛擬電火花成型機(jī)）、虛擬三坐標(biāo)測量、虛擬注塑模裝配、虛擬注塑成型等一系列虛擬仿真實(shí)驗。將企業(yè)的制造理念、工作模式融入虛擬實(shí)驗教學(xué)組織和教學(xué)流程之中，注重積極培養(yǎng)學(xué)生的工程創(chuàng)新意識和工程實(shí)踐能力。

3 典型虛擬仿真實(shí)驗?zāi)K

按照真實(shí)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(jī)床模塊（虛擬數(shù)控車床、虛擬加工中心、虛擬線切割機(jī)床、虛擬線電火花成型機(jī)床）、虛擬注塑模裝配模塊、虛擬三坐標(biāo)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(jī)床、虛擬注塑、虛擬三坐標(biāo)及虛擬注塑機(jī)）模塊包含了認(rèn)知、教學(xué)、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(shí)驗通過融入現(xiàn)代注塑模企業(yè)的實(shí)際案例，采用“虛實(shí)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(shí)驗，以達(dá)到以下實(shí)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(jī)床的操作，了解和掌握數(shù)控機(jī)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(jī)；（3）了解和掌握模具零件三坐標(biāo)測量檢查的方法及機(jī)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(jī)的操作方法與工藝調(diào)整方案。

學(xué)生在虛擬環(huán)境中，不受時間、空間的制約，隨時、隨地進(jìn)入虛擬實(shí)驗室進(jìn)行虛擬實(shí)驗操作，最大化利用教學(xué)資源。通過在虛擬場景中身臨其境和自主控制的人機(jī)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(dú)立進(jìn)行方案設(shè)計和問題解決的能力。

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