研发模具加工的虚拟实验系统平台
模具设计与制造在整个制造业中占据着非常重要的地位，其综合了各种加工新技术[1]。在模具设计与制造方面的实验项目所需设备中，单件投资都比较大，而实验设备、实验场地等实验条件更是难以在短时间内得到相应地改善，造成实验难以全面了解和掌握模具的设计与制造技术知识。因此，快速、精密的数字化设计与制造成为快速掌握模具设计与制造技术的发展趋势。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.精工虚拟加工模块为此，众多的高等和中等专业学校都开设了精工机床和编程等课程，但缺乏了实际操作的经验。利用计算机来模拟精工编程的操作，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[8-10]。精工虚拟加工模块是针对精工编程来设计的，通过本模块的使用，可以巩固和提高精工编程知识。精工虚拟加工模块界面分为三个区域，分别为精工加工显示区,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，即可以进行精工编程，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，完成精工编程。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。精工编程完成后，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精工程序。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.精工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，******程度地调动视听感官系统。在精工加工实例模块中，主要添加了视频资料，包括精工加工实例、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。精工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。本文由海天精工文章整理发表，文章来自网络仅参考学习，本站不承担任何法律责任。http://www.shljchina.com加工中心专业制造