塑料模具虚拟实验室的研究和开发探讨

程艳

摘 要： 随着科学技术水平的逐步推升，实验的相关人员在进行实验教学时，为了促进实验技术的进一步发展，从而将虚拟实验这种新型的实验模式运用到了实验教学之中。虚拟实验的应用和发展，是实验技术在发展的过程中新的发展方向，同时也能够通过这种方式，进一步的补充和完善传统实验教学模式，对于帮助高等职业教育做好高素质人才的培养工作，有着极大的促进作用。而塑料模具作为塑料加工工业中和塑料成型机配套，是一种赋予了塑料制品以完整构型和精确尺寸的工具。随着时代的进步和发展，各个高校在进行塑料模具专业的教学时，为了改善当前的教学环境，进一步的培养好技术应用型人才，从而进行了塑料模具虚拟实验室的研究和开发方面的工作。虚拟实验作为实验技术的一个重要发展方向，通过使用虚拟实验系统辅助实验教学，是实验教学改革发展的需要，有利于塑料模具专业的进一步发展。为了做好相关的研究工作，本文主要对塑料模具虚拟实验室开发的意义，塑料模具虚拟实验室的组成方式和主要的功能，以及塑料模具虚拟实验室的开发和应用进行了深入的分析，以推动相关教學的发展。

关键词： 塑料模具；虚拟实验室；研究和开发

0.引言

随着我国教育改革和科学技术水平的进一步提升，我国现代职业教育在不断的发展过程中，为了促进教学的进一步发展，从而将实验教学运用到了教学之中。通过实验教学，有利于在一定程度上将理论知识与实践活动、间接经验与直接经验、抽象与形象相结合。由于理论教学存在着直观性、实践性、科研性、综合性与创新性等特点，因此对于技术应用型人才的培养，有着极大的促进作用。而虚拟实验室作为实验教学的重要的发展方向，将这种教学模式运用到塑料模具的教学之中，不仅有利于促进相关教学改革的进一步发展，同时对于职业教学观念、教学内容、教学手段也会产生深远的影响。因此，如果现代职业教育在进行塑料模具方面的教学时，如果做好了虚拟实验室开发方面的工作，对于塑料模具教学的发展，将会产生重要的意义。

1.塑料模具虚拟实验室开发的意义

作为现代职业教育中的重要教学类型，塑料模具课程是机械类的专业课程，是模具设计与制造专业和主干课程之一。进行塑料模具课程的教学和学习，能够让相关专业的学生在学习的过程中，不仅能够更好地掌握好塑料的特性和塑料成型规律，同时还能掌握好其中典型的塑料模具的结构，对于学生设计塑料模具能力的培养，有着极大的促进作用[1]。如果进行了塑料模具虚拟实验室开发方面的工作，就可以将来自于生产一线的典型塑料模具通过三维数字化的方式进行处理方面的工作，进而在计算机上进行模具结构认知、三维仿真、模具结构演示，能够清楚地观察到塑料材料在成形过程中的变化。在进行模具零件或部件进行移动、 旋转、实时缩放、剖切、测量及标注尺寸、虚拟装配等方面的工作时，由于虚拟实验室的开发和发展，这些工作都可以在电脑上通过鼠标与键盘的方式就能做好相关的工作，从而实现人机交互式模具拆装练习，对于培养会学习、勤思考、有决策、善沟通、能动手的模具技术应用型人才，有着极大的促进作用[2]。

首先，如果进行了塑料模具虚拟实验室开发方面的工作，就能够在一定程度上帮助学生在进行相关内容的学习时，能够减少时间和空间方面的限制，学生通过这种方式，能够随时随地的进行相关知识内容的学习。同时，学生们还可以学习之前相关人员所进行研究的内容，进而通过促进自身创造性思维的发展，对之前人员所进行的研究进行进一步的创新，有利于自身塑料模具相关知识水平的进一步提升，从而促进自身的进一步发展。同时，如果做好了塑料模具虚拟实验室开发方面的工作，就能够在一定程度上促进学生学习基本方法和获得直接经验方式的改变。获得直接经验既是学生学习的重要方式，同时通过直接经验的影响，也能够帮助学生加深对于间接经验的理解，有利于学生的进一步发展。并且进行塑料模具虚拟实验室开发方面的工作，就能够帮助学生在进行相关实验的过程中将断续出现的问题进行进一步的连接，对于学生实验范围的进一步扩展，也有着一定的帮助。如果实验范围得到了扩展，就能够帮助学生促进实验质量的进一步提升，从而完成传统实验方式所无法完成的工作。同时由于传统的模具实验在进行的过程中，由于试验场地、设备和时间等方面的制约，就会使得相关的实验无法有效的进行开展，不利于学生的技术水平的提升。传统的实验模式需要通过两人甚至是多人之间的配合，才能进一步的推动相关实验的发展，不过如果开发了塑料模具虚拟实验室，就能够促进教学实验的进一步开放，通过计算机独自进行实验工作，有利于实验质量的进一步提升。

2.塑料模具虚拟实验室的组成方式

由于相关的职业教育学校所进行的塑料模具课程的教学，是根据教学大纲要求与模具实物实验室教学的需要进行开展的，因此为了促进教学的进一步发展，塑料模具虚拟实验室的组成，也必须按照一定的方式进行组合。而这其中，由于了解模塑工艺过程和材料成型规律、掌握模具工作原理、熟悉模具结构和模具零件装配关系，以及认识模具各个零件的名称、作用和相配零件的配合关系是塑料模具虚拟实验室的主要功能，因此塑料模具虚拟实验室的组成方式，则是通过以下的组成方式进行组合的。

塑料模具虚拟实验室的组成，主要包括了模具介绍模块、模具拆装演示模块、模具工作原理仿真模块、模具虚拟拆装模块以及塑料模具设计资料进行组合的。并且不同的组成结构在发展的过程中，拥有着不同的作用。其中模具介绍模块是用于介绍模具的用途、适用范围、主要结构特点和模具零件的名称等方面的工作的，对于提高学生对模具认知程度，有着极大的促进作用[3]。而用于指导学生进行观察模具零件的装配关系，同时帮助学生加深理解零件结构特点和模具的拆装顺序，则是模具拆装演示模块所需要进行的工作。如果学生在学习的过程中，进行了仿真模具在进行生产时的开模、注塑、冷却、顶出脱模、制品跌落和合模过程中的机构运动过程方面的工作，进而实现了连续播放或单步播放仿真运动，说明学生进行了模具工作原理仿真模块的学习，这也是塑料模具虚拟实验室中重要的组成部分[4]。同时在整个塑料模具虚拟实验室中还有模具虚拟拆装模块，而这组成部分的主要功能，则是其中重要的人机交互拆卸和组装模具。通过这个部分，有利于学生在通过计算机鼠标和键盘进行相关实验时，能够对零件或部件进行移动、旋转、实时缩放、剖切、测量等方面的工作，逐步实现人机交互式虚拟拆装，有利于帮助学生进一步的提升实验质量，有利于促进学生的进一步发展。而塑料模具设计资料这一组成部分，其主要的功能就是帮助学生进行查询模块和数据管理模块方面的工作，对于学生的发展，也有着一定的促进作用。

3.塑料模具虚拟实验室的主要功能

要想做好塑料模具虚拟实验室的开发和应用方面的工作，就需要对塑料模具虚拟实验室的主要功能进行一定的探究。根据之前的研究人员所进行的研究显示，塑料模具虚拟实验室的主要功能架构包括了模具结构认知、模具拆装实训以及模具运动仿真三个方面的功能。

3.1模具结构认知

按照模具分类，通过虚拟实验室认知各类模具系统的组成结构，以及相关的知识及标准部件。如浇注系统的浇口、冷却系统的冷却水管等。同时这里面还有一系列如设置透明度、缩放、旋转、平移等方面的辅助观察工具，同时还有线框显示、着色显示、艺术外观等方面的显示模式，这就是模具主要的结构类型[5]。

3.2模具拆装实训

作为模具教学虚拟实验室最重要的部分，模具拆装实训功能主要是通过查看标准的装配演示，以及自主拆装实训的实现进行体现的。如果进行了标准的装配演示的查看，就能够能实现对装配过程的播放，并且可以观察已正确装配的模具，播放演示其装配过程，同时也可以实现对模具的旋转，放大，查看知识等操作，有利于模具拆装实训的进一步开展。因此，为了做好相关的工作，必须选择正确的辅助工具进行装配和拆卸工作，进而将其放置在指定位置[6]。只有这样，才能促进模具拆装实训工作的进一步开展。

3.3模具运动仿真的功能

通过虚拟实验室系统调用模具三维模型，同时利用模具系统运动仿真工具箱，控制仿真过程与显示模式。通过这种模式的开展，有利于帮助相关人员提供知识引导机制以及各种观察控制工具，进而就可以查看某个结构的相关知识及标准部件[7]。通过模具系统工具箱的使用，可以控制仿真过程，实现连续运行，也可以单步仿真，对于塑料模具虚拟实验室的开发和应用，有着一定的促进作用。

4.塑料模具虚拟实验室的开发和应用

4.1塑料模具虚拟实验室的开发过程

为了能够将塑料模具虚拟实验室顺利运用于对学生的教学过程中，促进学生技术水平的进一步，以帮助学生更好的在以后的工作中获得更多的进步，就需要做好塑料模具虚拟实验室的开发方面的工作。而为了能够实现模具虚拟实验室的功能，就需要在进行开发的过程中，将“平民化”的技术运用到冲压模具虚拟实验室之中，从而通过这种方式，最终实现教学型虚拟实验室的建设和应用，以促进塑料模具虚拟实验室的开发[8]。通过这种方式进行塑料模具虚拟实验室的开发，有利于模具设计人员进行模具方面的建设时，有利于帮助设计人员达到专注于模具结构研究方面的工作，进而充分体现出模具虚拟实验室的核心功能，有利于虚拟实验室的顺利开发，进而运用到实验环节之中，有利于促进实验人员实验技术水平的提升。

而在进行开发的过程中，为了做好相关的工作，需要对塑料模具虚拟实验室首先进行三维建模，而三维建模的主要方式，则是通过相关的电脑软件如Pro/E、UG、Autocad进行建造的。在进行建模时，需要将Pro/E、UG软件格式文件转换成Autocad的DWG格式文件，进而将其倒入到3Dmax这一三维动画软件之中。通过这一步骤，有利于将相关模具的外型进行动画化的设计，从而实现对模具的工作原理仿真与拆装演示，进而促使塑料模具虚拟实验室得以开发和运用，有利于促进塑料模具虚拟实验室的进一步发展[9]。

4.2塑料模具虚拟实验室的运用

为了探讨模具虚拟实验室在教学中的应用效果，同时也为了充分了解学生利用虚拟实验室进行学习的情况，需要做好相关的调查工作进行相关问题的探讨。而所使用的调查方式，可以通过调查问卷的方式进行相应的调查工作。而所调查的人数，主要以100人为主。而通過这种方式进行分析的标准，则可以通过好、一般、差的方式进行分析。通过相应的调查和分析工作之后，需要对所进行调查的结果做好分析工作，所分析出来的调查结果，详情见表1。

根据上述数据的显示，通过塑料模具虚拟实验室的开发和应用，对于学生的发展，有着极其重要的作用。其中主要体现在了以下几个方面。首先，将塑料模具虚拟实验室运用在实验教学之中，能够在一定程度上帮助学生促进学习积极性的进一步提升。并且由于学生们所进行的实验，都是通过独立方式进行实验的，因此有利于促进学生对于塑料模具相关知识理解能力的提升[10]。并且帮助了学生摆脱了传统书本教育和普通多媒体演示的教学模式，真实再现了各种教学场景，对于学生学习热情的激发，也有着极大的促进作用[11]。而且学生利用塑料模具虚拟实验室进行相关的实验工作，有利于促进学生思维能力的提升，能够有效地把

知识学习和能力形成结合在一起，提高学生的动手能力，也有利于帮助学生提升职业技能。

5.结语

随着我国科学技术水平的进一步提升，我国塑料模具的实验教学也有了一定程度的改善。在发展的过程中，逐渐将模具教学虚拟实验室系统运用到了教学之中。通过模具教学虚拟实验室的开发和应用，不仅可以在一定程度上帮助学生在进行实验的过程中避免传统实验教学的缺点，同时还可以通过运用计算机进行相关的实验，促使学生实验效率的进一步提升，有利于促进课程教学改革的发展，有利于帮助教师改变教学方式和教学手段，同时也能够帮助学生促进自身专业能力的提升，有利于推动相关实验教学的进一步发展。■

参考文献

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