注塑模智能制造虚拟仿真实验研究

夏建生 周海 窦沙沙 陈青

摘 要：通过融入现代注塑模企业的实际案例，采用“虚实结合”的方法，开展全流程、高度仿真的注塑模智能制造虚拟仿真实验，真实再现注塑模设计制造的实际生产设备与生产流程，让学生在实际的虚拟仿真操作过程中，了解并掌握注塑模智能制造的关键环节，加强对所学知识的理解，提高课程教学效果。

关键词：模具 智能制造 虚拟仿真 实验教学

中图分类号：TQ32 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）02（b）-0170-02

模具是工业生产的基础工艺装备，被誉为“工业之母”，其中注塑模是最为重要的模具之一，是生产各种工业产品的重要工艺装备。随着模具技术得到迅速发展，CAD/CAM技术和热流道技术已得到较好推广，CAE、CAPP、PLM、ERP等数字化技术在企业中应用越来越广泛。

1 目前存在的问题

现代注塑模设计制造教学过程信息集成度高、系统复杂，采用真实装备来进行实验教学存在如下问题：①制作流程长，所需现代精密制造装备种类繁多，价格昂贵，前期投入大；②运行过程中电、液、气等资源消耗大，设备后期维护成本高，有些设备操作风险高；③有些机械加工，无法观察制品的成型过程，无法观察到设备内的结构和机构的运动特性；④受资金、场地的限制，无法满足学生实际动手能力培养的需要，开放、自主设计、创新型实验更是难以开展；⑤真实的实验资源设备昂贵，操作精密，很难开放共享；⑥模具企业给学生一线实践的空间小，实习难以达到。

2 全流程虚拟仿真实验项目

注塑模智能制造虚拟仿真实验按照实际生产设备与生产流程（编程→加工→检测→装配→试模）设计如图1，融合现代制造业信息化技术，开展了一些列的注塑模全流程智能制造虚拟仿真实验项目，包括：数控编程仿真（数控仿真车编程、数控铣编程、数控电火花编程）、虚拟数控机床（虚拟数控车床、虚拟数控铣床、虚拟线切割机、虚拟电火花成型机）、虚拟三坐标测量、虚拟注塑模装配、虚拟注塑成型等一系列虚拟仿真实验。将企业的制造理念、工作模式融入虚拟实验教学组织和教学流程之中，注重积极培养学生的工程创新意识和工程实践能力。

3 典型虚拟仿真实验模块

按照真实注塑模生产制造流程在模具智能制造虚拟平台上开发全流程模具智能制造虚拟仿真软件，其包含的模块分别有：数控编程仿真模块（数控车编程、数控铣编程、数控线切割编程）、虚拟机床模块（虚拟数控车床、虚拟加工中心、虚拟线切割机床、虚拟线电火花成型機床）、虚拟注塑模装配模块、虚拟三坐标测量模块、虚拟注塑成型模块，总共五个模块，如图2所示。其中除了数控编程仿真模块外，其它虚拟设备（虚拟机床、虚拟注塑、虚拟三坐标及虚拟注塑机）模块包含了认知、教学、操作、考试及辅助功能等多个环节。

4 结语

塑模智能制造虚拟仿真实验通过融入现代注塑模企业的实际案例，采用“虚实结合”的方法，开展全流程、高度仿真的注塑模智能制造虚拟仿真实验，以达到以下实验目的：（1）掌握模具加工编程方法，包括数控车编程、数控铣加工和线切割编程；（2）通过虚拟机床的操作，了解和掌握数控机床的加工原理及操作方法，包括车床、铣床、加工中心、线切割及电火花成型机；（3）了解和掌握模具零件三坐标测量检查的方法及机床操作；（4）了解和掌握注塑模的装配顺序、方法及拆装工具的正确使用；（5）了解和掌握注塑模在注塑成型时注塑机的操作方法与工艺调整方案。

学生在虚拟环境中，不受时间、空间的制约，随时、随地进入虚拟实验室进行虚拟实验操作，最大化利用教学资源。通过在虚拟场景中身临其境和自主控制的人机交互，由视、听、触觉获取外界反应，启发创造性思维，培养独立进行方案设计和问题解决的能力。

参考文献

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