基于VB Visual的虛擬塑料模具實驗室的初建

劉 玲，何鑫鋒

（1.安陽工學院機械工程學院，河南安陽455000；2.鶴壁天淇汽車模具有限公司，河南鶴壁400000）

在當今重在“應用”的應用型本科人才培養(yǎng)目標的前提下，要突出“應用”，就要更新教學內容、教學環(huán)節(jié)、教學方法和教學手段，全面提高教學水平，培養(yǎng)應用型人才，其核心環(huán)節(jié)就是實踐教學。

實踐教學是將理論知識與實踐活動、間接經驗與直接經驗、抽象與形象相結合的教學過程。實踐教學較理論教學具有直觀性、實踐性等優(yōu)點，但同時實踐過程受到實驗設備、實驗場地的制約。

作為材料成型專業(yè)的重要專業(yè)課，“塑料成型工藝與模具設計”課程是一門實踐性強，實驗教學要求高的課程，它與機械制造專業(yè)的“機械制造工藝學”、“金屬切削機床”、“公差與技術測量”等課程密切相關，是以上課程知識的綜合。模具教學中一個重要的部分是實驗教學，而塑料模具產品種類繁多，不同產品的模具結構復雜多樣，受資金的限制，模具教學實驗室只能提供幾種類型的模具實物或模型供學生拆裝，而進行拆裝的學生經驗不足，對拆裝的要領不熟悉，多數(shù)情況下會使模具在役壽命降低，特別是一些帶有鑲塊、彈簧結構的模具，損壞的比重最大，若滿足各屆學生的使用，就需要不斷補充新的模具，這無疑需要大量的資金投入。基于此，提出建設塑料模具虛擬實驗室的構想。

1 虛擬實驗室的建設思路

目前，安陽工學院機械工程學院材料成型與控制工程專業(yè)根據(jù)“塑料成型工藝與模具設計”的培養(yǎng)目標開設了三個實踐實驗課，具體的要求是：了解注射成型工藝過程及生產時工藝參數(shù)的選擇及控制；掌握模具的典型結構和零件的裝配關系；熟練掌握模具各個零件的名稱、作用和相配零件的配合關系。基于以上的要求，虛擬實驗室的功能模塊主要有塑料模具基礎知識模塊、模具結構模塊、模具工作原理仿真模塊、模具虛擬拆裝模塊四個模塊組成，如圖1所示。

圖1 虛擬實驗室功能模塊

①塑料模具知識模塊：主要介紹理論課的一些主要內容，包括塑料注射生產用到的設備、注射模具的結構組成部分及各個部分的設計要點，讓學生在虛擬實驗室對課堂上所學知識進行一個復習回顧或者對遺忘知識的補充。

②模具結構模塊：主要展示塑料模具的典型結構，包括各種澆注系統(tǒng)的結構、成型零部件的機構、推出機構及側向分型與抽芯機構的典型結構。

③塑料模具工作原理仿真模塊：主要是對該模具在工作時的整個工作過程，包括開模、注塑、冷卻、頂出脫模、制品取出和合模等過程中機構的運動過程進行仿真，旨在讓學生掌握動態(tài)的模具運動過程。

④模具虛擬拆裝模塊：主要是展示整個模具的各種零部件的名稱，通過點擊鼠標實現(xiàn)對零件的移動、旋轉、剖切等動作，掌握模具各種零部件的配合關系，實現(xiàn)人機交互式虛擬拆裝。

⑤塑料模具數(shù)據(jù)庫：主要存放一些模具標準件和實物實驗室一些模具的三維圖形及實物圖、典型模具拆裝的動畫視頻等。

2 虛擬實驗室建設手段及方法

系統(tǒng)的設計操作流程如圖2所示，主要利用Microsoft visual Studio 2010軟件作為開發(fā)工具，利用UG NX 12.0軟件作為建模工具，利用錄屏軟件進行模具開模裝配動畫的制作，在Microsoft visual Studio 2010環(huán)境下制作獨立的小程序，將數(shù)據(jù)資料、圖片、三維模型及動畫文件整合在程序中，最后發(fā)布為可執(zhí)行的專業(yè)的模具虛擬實驗室軟件，具體操作流程如圖2所示。

圖2 模具虛擬實驗室操作流程圖

3 應用實例

啟動開發(fā)的虛擬實驗室運行程序，界面彈出如圖3所示對話框，根據(jù)程序設置的賬號和密碼，點擊登錄按鈕，系統(tǒng)進入圖4所示的界面，界面中所給出的模具種類是將安陽工學院模具實驗室具有的模具列了出來，而本項目主要進行塑料模具虛擬實驗的建設，所以只是其中的一項，列出來是為模具虛擬實驗室進行擴充和完善預留接口。故在圖4中點擊注射模具系統(tǒng)進入下一界面，如圖5所示。

圖3 虛擬實驗室登錄界面

圖4 虛擬實驗室模具種類界面

圖5 注射模結構類型選擇界面

點擊點澆口模具，出現(xiàn)圖6所示界面，在此界面可以看到該模具的整體結構，也可以點擊模具知識庫連接到知識連接界面，如圖7所示。在此界面，點擊任何一個標簽都可連接到數(shù)據(jù)庫中的相應ppt文件，打開該文件即可進行理論知識的學習。點擊返回按鈕，在此返回到圖5所示的界面，可以點擊該套模具的裝配動畫，可出現(xiàn)動態(tài)裝配窗口，如圖8所示。點擊圖5中裝配圖可顯示該模具的二維裝配圖，點擊零件圖可查看該模具的各個零件的二維圖，如圖9、10所示。最后點擊自主裝配可打開UG NX 12.0進行自主模具裝配。

圖6 點澆口模具界面

圖7 知識鏈接窗口

圖8 模具虛擬裝配窗口

圖9 模具裝配圖界面

圖10 模具零件圖界面

4 結束語

該項目針對實踐教學中存在的問題開發(fā)的模具虛擬實驗室系統(tǒng)便于操作，方便快捷，代替了實物實驗，彌補了實物實驗的缺點。開發(fā)結果不僅對模具專業(yè)教學有益，對于其他專業(yè)的實物教學也提供了參考。當然，由于開發(fā)時間緊，也存在一些不足之處，需要在后期繼續(xù)完善。