基于的虚拟塑料模具实验室的初建

在当今重在“应用”的应用型本科人才培养目标的前提下，要突出“应用”，就要更新教学内容、教学环节、教学方法和教学手段，全面提高教学水平，培养应用型人才，其核心环节就是实践教学。

实践教学是将理论知识与实践活动、间接经验与直接经验、抽象与形象相结合的教学过程。实践教学较理论教学具有直观性、实践性等优点，但同时实践过程受到实验设备、实验场地的制约。

作为材料成型专业的重要专业课，“塑料成型工艺与模具设计”课程是一门实践性强，实验教学要求高的课程，它与机械制造专业的“机械制造工艺学”、“金属切削机床”、“公差与技术测量”等课程密切相关，是以上课程知识的综合。模具教学中一个重要的部分是实验教学，而塑料模具产品种类繁多，不同产品的模具结构复杂多样，受资金的限制，模具教学实验室只能提供几种类型的模具实物或模型供学生拆装，而进行拆装的学生经验不足，对拆装的要领不熟悉，多数情况下会使模具在役寿命降低，特别是一些带有镶块、弹簧结构的模具，损坏的比重最大，若满足各届学生的使用，就需要不断补充新的模具，这无疑需要大量的资金投入。基于此，提出建设塑料模具虚拟实验室的构想。

1 虚拟实验室的建设思路

目前，安阳工学院机械工程学院材料成型与控制工程专业根据“塑料成型工艺与模具设计”的培养目标开设了三个实践实验课，具体的要求是：了解注射成型工艺过程及生产时工艺参数的选择及控制；掌握模具的典型结构和零件的装配关系；熟练掌握模具各个零件的名称、作用和相配零件的配合关系。基于以上的要求，虚拟实验室的功能模块主要有塑料模具基础知识模块、模具结构模块、模具工作原理仿真模块、模具虚拟拆装模块四个模块组成，如图1所示。

图1 虚拟实验室功能模块

①塑料模具知识模块：主要介绍理论课的一些主要内容，包括塑料注射生产用到的设备、注射模具的结构组成部分及各个部分的设计要点，让学生在虚拟实验室对课堂上所学知识进行一个复习回顾或者对遗忘知识的补充。

②模具结构模块：主要展示塑料模具的典型结构，包括各种浇注系统的结构、成型零部件的机构、推出机构及侧向分型与抽芯机构的典型结构。

③塑料模具工作原理仿真模块：主要是对该模具在工作时的整个工作过程，包括开模、注塑、冷却、顶出脱模、制品取出和合模等过程中机构的运动过程进行仿真，旨在让学生掌握动态的模具运动过程。

④模具虚拟拆装模块：主要是展示整个模具的各种零部件的名称，通过点击鼠标实现对零件的移动、旋转、剖切等动作，掌握模具各种零部件的配合关系，实现人机交互式虚拟拆装。

⑤塑料模具数据库：主要存放一些模具标准件和实物实验室一些模具的三维图形及实物图、典型模具拆装的动画视频等。

2 虚拟实验室建设手段及方法

系统的设计操作流程如图2所示，主要利用Microsoft visual Studio 2010软件作为开发工具，利用UG NX 12.0软件作为建模工具，利用录屏软件进行模具开模装配动画的制作，在Microsoft visual Studio 2010环境下制作独立的小程序，将数据资料、图片、三维模型及动画文件整合在程序中，最后发布为可执行的专业的模具虚拟实验室软件，具体操作流程如图2所示。

图2 模具虚拟实验室操作流程图

3 应用实例

启动开发的虚拟实验室运行程序，界面弹出如图3所示对话框，根据程序设置的账号和密码，点击登录按钮，系统进入图4所示的界面，界面中所给出的模具种类是将安阳工学院模具实验室具有的模具列了出来，而本项目主要进行塑料模具虚拟实验的建设，所以只是其中的一项，列出来是为模具虚拟实验室进行扩充和完善预留接口。故在图4中点击注射模具系统进入下一界面，如图5所示。

图3 虚拟实验室登录界面

图4 虚拟实验室模具种类界面

图5 注射模结构类型选择界面

点击点浇口模具，出现图6所示界面，在此界面可以看到该模具的整体结构，也可以点击模具知识库连接到知识连接界面，如图7所示。在此界面，点击任何一个标签都可连接到数据库中的相应ppt文件，打开该文件即可进行理论知识的学习。点击返回按钮，在此返回到图5所示的界面，可以点击该套模具的装配动画，可出现动态装配窗口，如图8所示。点击图5中装配图可显示该模具的二维装配图，点击零件图可查看该模具的各个零件的二维图，如图9、10所示。最后点击自主装配可打开UG NX 12.0进行自主模具装配。

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