虚拟模具 篇1
针对以上现象, 借助信息技术和多媒体技术、联系当今相关科技的发展, 为为快速掌握模具设计与制造技术开创实验模具加工试验环境成为解决问题的有效途径[2,3]。
一、虚拟实验系统总体设计
虚拟仿真实验系统是利用Visual C++6.0工具开发创建的一个可视化实验操作环境, 通过虚拟建模技术在系统中构建每一个可视化仿真实验仪器或设备, 通过操作这些虚拟的实验仪器或设备, 可进行各种实验, 达到与真实实验相一致的教学要求和目的, 虚拟仿真实验系统的开发是虚拟仿真技术、计算机技术和专业理论知识多方面结合的结合。
虚拟仿真实验系统将虚拟实验技术和模具拟实拆装引入模具设计与制造模块中, 添加有关模具加工、模具装配, 模具结构设计和CAD、CAM等视频资料, 建立数字化模具设计与制造综合实验平台。通过计算机虚拟实验, 可以有效地减少设备投资和实验时间、强化学生的学习效果[4]。系统总体设计模块分类如图1所示, 其中反映了本系统包含的模块和要设计的主体内容。
二、各分系统设计及其功能简介
1. 数控虚拟加工模块
随着机电一体化技术的发展, 数控机床的使用正越来越普遍, 而数控机床的使用和维护都需要专门的技术人员来进行, 因而需要培训大批懂得数控编程和数控机床加工的工程技术人员[5,6,7]。为此, 众多的高等和中等专业学校都开设了数控机床和编程等课程, 但缺乏了实际操作的经验。利用计算机来模拟数控编程的操作, 可使实验成本大幅降低, 而实验质量和效率却可大幅提高, 既增加了实践机会, 又节省了开支[8,9,10]。数控虚拟加工模块是针对数控编程来设计的, 通过本模块的使用, 可以巩固和提高数控编程知识。
数控虚拟加工模块界面分为三个区域, 分别为数控加工显示区, 编程操作键盘和程序显示屏, 如图2所示。单击编程开始按钮“M”, 程序显示屏显示程序名, 即可以进行数控编程, 其工作方式按图3流程图进行。
单击图形显示按钮“后退”, 在显示区显示要加工的零件图纸, 然后根据图纸和加工路线, 结合现有编程代码, 完成数控编程。单击“后退”按钮, 零件图纸及编程代码在加工显示区显示出来, 如图4所示。
数控编程完成后, 单击“加工”按钮, 系统自动判断程序是否正确, 正确的编程将进入下一环节, 在加工显示区播放加工过程, 如图5所示, 错误的编程将出现程序错误提示, 需要重新检查并修改数控程序。
2. 模具拟实拆装模块
模具结构拆装实验, 是模具设计与制造专业必开的实验项目, 目的是让学生熟悉典型模具的结构特点和工作原理, 了解模具中各个零件相互间的装配关系, 掌握导向件、卸料件的设计方法以及模具与使用设备的安装关系等。利用计算机的数字化模具拆装实验与实际中的实验具有相同的效果, 所以模具拟实拆装模块有较好的实际意义。
模具装配是根据模具的结构特点和技术条件, 以一定的装配顺序和方法, 将符合图纸技术要求的零件, 经协调加工, 组装成满足使用要求的模具。
模具拟实拆装模块界面分为三个区域, 即控制区、练习区和显示区, 如图6所示。
单击按钮“模具零件”, 在显示区显示所练习的模具的零件图片, 有模柄、导套、导柱、上模板、下模板、凸模、凹模、凸模固定板、上垫板、导料板、弹性卸料板、下垫板, 每单击一次, 显示一个零件的三维实体零件图。
当单击按钮“安装演示”, 在显示区播放模具的安装步骤和安装过程。单击按钮“拆卸演示”, 在显示区播放模具的拆卸步骤和拆卸过程。通过观看演示, 懂得实例模具的拆装步骤, 为进一步练习奠定基础。
看完模具安装演示后, 接下来是模具的安装练习。通过观看安装演示后, 知道安装步骤和安装的具体过程, 这样学生就有感性的认识。单击“安装练习”按钮后, 激活练习区中的各按钮, 开始模具的安装练习。单击“下一步”按钮, 步骤区显示模具安装步骤, 提示区显示练习的提示 (提示选择多少个零件) , 在零件区里根据步骤选择正确的零件, 单击“确定”按钮, 系统自动判断选择的零件是否正确, 正确的在显示区播放安装过程, 错误的重新选择。其练习流程图如图7所示。
3. 用户管理模块
进入模具加工虚拟实验系统主界面之前需要进行登录, 用户要填写用户名和密码, 通过才能进入主系统。单击确定后系统自动把用户名和登录日期保存到“D:\note0.txt”下, 作为参加学习的一个记录。
通过登录对话框系统自动进入主界面。主界面有标题栏、菜单栏、工具栏、主窗口和状态栏。标题栏显示系统的名称;每一个菜单下有各自的菜单命令;工具栏是一系列工具按钮的组合, 当鼠标指针停留在工具栏按钮的上面时, 主窗口底端的状态栏上显示该按钮的一些提示信息, 并且如果指针停留时间长一些, 就会出现一个小的弹出式的“工具提示”窗口, 显示出按钮的名称, 工具栏上的按钮和菜单命令相对应, 提供了一种执行经常使用的命令的快捷方法;主窗口是工具区;状态栏是提示作用。
4. 数控加工实例模块
多媒体以它丰富的多媒体形式—声音、图片、动画、音乐、视频等, 最大程度地调动视听感官系统。在数控加工实例模块中, 主要添加了视频资料, 包括数控加工实例、模具虚拟拆装动画、塑料模具结构设计动画以及冲压模具结构设计动画等。
数控加工实例模块界面分三个区域:控制区、加工显示区和图片显示区, 共有四个实例, 每个实例分几步完成加工, 每点击一个实例按钮, 在图片显示区里显示相应的二维图和三维图, 在控制区里, 点击每一步按钮, 在加工显示区里播放相应的加工过程。
控制区的步骤按钮将被激活, 实例加工共分为几个步骤, 单击相应的控键可激活相应的加工视频资料。具体部分视频资料如图8所示。
三、结语
通过模具加工虚拟实验系统平台的应用, 能在较少的时间内掌握有关现代模具设计与制造技术综合知识, 在感知和训练方面得到有效地提高, 对于强化模具加工效果、减少实验准备工作量, 提高实验效率, 减少实验开支都具有现实和积极的意义。
摘要：利用Visual C++6.0工具开发计算机模具加工虚拟实验系统, 将模具数控虚拟加工和模具拟实拆装实验引入系统中, 添加有关数控加工、模具拆装、模具结构设计等视频资料, 建立数字化模具设计与制造综合实验平台, 有效解决模具设计与制造专业实验设备投资大, 实验条件不足等问题。提供了进行虚拟模具加工实验技术支持, 且显著改善模具实验条件。
关键词：虚拟实验系统,模具加工,仿真技术
参考文献
[1]李冬.国内模具行业的现状及发展趋势[J].成都航空职业技术学院学报, 2005, 2
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[5]王华桥.模具高校数控加工的实现途径与措施[J].模具制造技术, 2005, 5
[6]钱应平, 刘小鹏.数字化模具实验室构成系统的研究与开发[J].湖北工学院学报, 2004, 6
[7]杨林江, 刘家宾, 刘炳成.多媒体在新课改中的优势及作用[J].中小学电教, 2004, 11
[8]屈华昌.塑料成型工艺与模具设计[M].北京:高等教育出版社, 2005
[9]Iwata K, Onosato M, Teramoto K, etal.A Model-ing and Simulation Architecture for Virtual Manufac-turing Systems[M].Annals of the CIRP, 1995
虚拟模具 篇2
关键词：模具 虚拟拆装系统 模具教学 应用
模具教学是将实践与理论相结合的一门综合性应用课程，其与机械制造专业教学中的其他课程紧密相关，例如金属切削机床、公差配合与测量技术、工艺学等。实验教学是模具教学中的重要内容，其目的是使学生了解模具的内部结构。模具产品有着非常多的种类，不同种类的模具结构也是复杂多样的，所以，实验室通常会为学生提供几种不同的模具模型和实物，让学生通过拆装模具的方式来认识模具的结构。这种实验教学方式虽然比较形象、直观，但是也受到了模具种类、时间、场地与模型简化程度等因素的限制，实验模具模型、实物的补充、维护、管理方面的工作也有较大难度。在模具教学中，应用模具虚拟拆装系统可以提高模具教学的教学质量和效率。
一、模具虚拟拆装系统简介
模具虚拟拆装系统是建立在三维数字化计算机技术基础上的一套虚拟系统，具有仿真性与立体性，主要用于模具的虚拟操作和拆装。模具虚拟拆装系统通过使用UG软件，并与复杂的、高难度的实例相配套，实现了对模具结构仿真拆装演示和装备考评，并利用剖面、平移、缩放、旋转等动作让操作者全面、仔细地观察模具的结构。将模具虚拟拆装系统与实验室中的实体模具相结合，对学生进行模具教学，可以有效地提高模具课程的教学质量与效率。
模具虚拟拆装系统使用三维数字化的操作界面，界面具有仿真性、立体性与直观性，各种应用工具与模具零件菜单都在同一个界面中，所以操作比较简单方便。模具虚拟拆装系统使用图形输入法，具有如下几个特征：第一，具有自动考核功能，可以实现使用者的自我训练和教学考核的双重作用，而且考核的成绩只能由教师查看，具有较强的保密性。第二，使用者可以利用界面中的知识索引功能对相关案例的采购清单、二维工程图、三维设计等数据资料与模具标准件、设计零件等立即进行搜索与查看。第三，能够通过剖面、平移、局部缩放与旋转等手段，全面、直观地观察模具工作的全过程。第四，可以以动画演示和文字说明相结合的方式使学生自主、正确地完成模具拆装操作。
二、模具虚拟拆装实验
首先，观看演示拆装。在进行模具虚拟系统的拆装实验前，学生应首先观看虚拟系统中的演示拆装，并对该模具课程中的相关知识提前做好预习，从而可以在实验前对实验的要求、目的有一个明确的了解。其次，进行自主拆卸。学生应选择系统中的自主拆卸模块，并按照规定的拆装方式进行拆卸。再次，进行自主安装。学生应选择系统中的自主安装模块，将散落在界面中的所有零件按照规定的装配次序进行安装。最后，进行实物拆装。学生应该遵照在模具虚拟系统中的正确拆装步骤，对模具实物进行拆装。
三、模具结构虚拟拆装系统的优点
第一，全面化。应用模具虚拟拆装系统进行模具教学，有效地解决了实物教学与模型教学受空间、时间、人数限制的问题，能够反复进行操作，从而保证了所有学生都可以进行模具拆装实验，实现了模具教学的规模化、全面化。
第二，投资小。应用模具虚拟拆装系统的投资比较小，所以可以得到广泛的应用。实物教学与模型教学需要购置大量的机械模具设备，投资大，只有一些条件比较好的学校才有能力实施。而模具虚拟拆装系统仅需要几万元的投资，条件稍差一些的学校也能够承担。
第三，可以提高学生的学习兴趣。模具虚拟拆装系统运用三维技术，通过剖面、平移、局部缩放与旋转等手段观察模具的零件、结构，让学生在计算机上进行虚拟模具零件拆装，具有新鲜感，可以激发学生的学习兴趣与学习的积极性，从而使教学效率得到提高。
四、小结
综上所述，模具虚拟拆装系统应用到模具教学中，可以提高模具教学的教学质量和效率，应该得到推广与应用。
参考文献：
[1]王海根，杨友东，刘福庆.模具虚拟拆装系统在模具教学中的应用[J].模具工业，2011（8）.
[2]彭紅莲.虚拟现实技术在模具设计教学课程中的应用[J].教育教学论坛，2010（26）.
虚拟模具 篇3
1、提高学生的兴趣，奠定学生专业学习的基础：模具专业理论性和实践性强，枯燥乏味的文字及图形容易让学生厌烦，三维动画把模具的结构组成及行动原理深入浅出地展示出来，有利加强学生对课堂知识的理解，提高学生的学生兴趣。
2、扩充学生的专业知识视野，为提高学生就业率奠定基础。学校往往针对自己开设的专业
采购模具，例：塑料模具只采购塑机及塑料模具。而学生来自己全国各地，未来就业不限于塑料模具。这就要求学生要熟悉其他类型模具的知识，有利于未来的就业。天度模具拆装仿真教学实训软件包含了各大类有代表性的63套模具。
3、提高学生动手能力。学生可对各个仿真模具的进行拆装操作，观看仿真成形演示。有利
提高动手能力，为真正实训和实习打下坚实的基础。
4、扩充学生学习实训的时间和空间。移动平台的学习实训环境下，学生学习不限于课堂和
实验室，只要能上网的地方，任何时间任何地点（宿舍，家庭，办公室，网吧）都可以学习和模拟实训。
5、改变和扩充教师教学的方法和手段。老师的讲解不再限于的口头、粉笔黑板、PPT，软
件将老师难以讲解的模具内部结构及运动原理生动逼真地用三维动画形式动态展示。
6、扩充教学实训设备的使用效率。讲解模具结构时不再把笨重的模具搬入教室，或再现几
个人挤在一起围着实训台看老师操作的场景。只要打开电脑，老师就可以讲解。学生可多次反复操作模具，一改实验室一关门，就没机会动手的处镜。
7、扩充教学设备，减少实训设备的使用成本。模拟仿真的模具不占用实验室空间，可以无
限扩充，不会破损且永久使用。
8、实现理论考核和实训考核的信息化，自动出题，改题，评分，减轻老师工作强度。
天度模具仿真拆装实训教学软件有助于使学生学习的重心从接受知识转向知识的探究过程，帮助学生从被动接受知识向主动掌握能力的转化；从应试教育到素质教育思想的转化；从以教师为中心的单向注入式教学，向“教”、“学”“做”相融合的互动式教学转化；从单一传统的教学模式，到运用现代教育手段的教学模式的转化。