研發模具加工的虛擬實驗系統平臺
模具設計與制造在整個制造業中占據著非常重要的地位，其綜合了各種加工新技術[1]。在模具設計與制造方面的實驗項目所需設備中，單件投資都比較大，而實驗設備、實驗場地等實驗條件更是難以在短時間內得到相應地改善，造成實驗難以全面了解和掌握模具的設計與制造技術知識。因此，快速、精密的數字化設計與制造成為快速掌握模具設計與制造技術的發展趨勢。針對以上現象,借助信息技術和多媒體技術、聯系當今相關科技的發展,為為快速掌握模具設計與制造技術開創實驗模具加工試驗環境成為解決問題的有效途徑[2-3]。一、虛擬實驗系統總體設計虛擬仿真實驗系統是利用Visual C++6.0工具開發創建的一個可視化實驗操作環境，通過虛擬建模技術在系統中構建每一個可視化仿真實驗儀器或設備，通過操作這些虛擬的實驗儀器或設備，可進行各種實驗，達到與真實實驗相一致的教學要求和目的，虛擬仿真實驗系統的開發是虛擬仿真技術、計算機技術和專業理論知識多方面結合的結合。虛擬仿真實驗系統將虛擬實驗技術和模具擬實拆裝引入模具設計與制造模塊中，添加有關模具加工、模具裝配，模具結構設計和CAD、CAM等視頻資料，建立數字化模具設計與制造綜合實驗平臺。通過計算機虛擬實驗，可以有效地減少設備投資和實驗時間、強化學生的學習效果[4]。系統總體設計模塊分類如圖1所示，其中反映了本系統包含的模塊和要設計的主體內容。二、各分系統設計及其功能簡介1.精工虛擬加工模塊為此，眾多的高等和中等專業學校都開設了精工機床和編程等課程，但缺乏了實際操作的經驗。利用計算機來模擬精工編程的操作，可使實驗成本大幅降低，而實驗質量和效率卻可大幅提高，既增加了實踐機會，又節省了開支[8-10]。精工虛擬加工模塊是針對精工編程來設計的，通過本模塊的使用，可以鞏固和提高精工編程知識。精工虛擬加工模塊界面分為三個區域，分別為精工加工顯示區,編程操作鍵盤和程序顯示屏,如圖2所示。單擊編程開始按鈕“M”，程序顯示屏顯示程序名，即可以進行精工編程，其工作方式按圖3流程圖進行。單擊圖形顯示按鈕“后退”，在顯示區顯示要加工的零件圖紙，然后根據圖紙和加工路線，結合現有編程代碼，完成精工編程。單擊“后退”按鈕，零件圖紙及編程代碼在加工顯示區顯示出來，如圖4所示。精工編程完成后，單擊“加工”按鈕，系統自動判斷程序是否正確，正確的編程將進入下一環節，在加工顯示區播放加工過程，如圖5所示，錯誤的編程將出現程序錯誤提示，需要重新檢查并修改精工程序。2.模具擬實拆裝模塊模具結構拆裝實驗,是模具設計與制造專業必開的實驗項目,目的是讓學生熟悉典型模具的結構特點和工作原理,了解模具中各個零件相互間的裝配關系,掌握導向件、卸料件的設計方法以及模具與使用設備的安裝關系等。利用計算機的數字化模具拆裝實驗與實際中的實驗具有相同的效果,所以模具擬實拆裝模塊有較好的實際意義。模具裝配是根據模具的結構特點和技術條件，以一定的裝配順序和方法，將符合圖紙技術要求的零件，經協調加工，組裝成滿足使用要求的模具。模具擬實拆裝模塊界面分為三個區域，即控制區、練習區和顯示區，如圖6所示。單擊按鈕“模具零件”，在顯示區顯示所練習的模具的零件圖片，有模柄、導套、導柱、上模板、下模板、凸模、凹模、凸模固定板、上墊板、導料板、彈性卸料板、下墊板，每單擊一次，顯示一個零件的三維實體零件圖。當單擊按鈕“安裝演示”，在顯示區播放模具的安裝步驟和安裝過程。單擊按鈕“拆卸演示”，在顯示區播放模具的拆卸步驟和拆卸過程。通過觀看演示，懂得實例模具的拆裝步驟，為進一步練習奠定基礎?？赐昴＞甙惭b演示后，接下來是模具的安裝練習。通過觀看安裝演示后，知道安裝步驟和安裝的具體過程，這樣學生就有感性的認識。單擊“安裝練習”按鈕后，激活練習區中的各按鈕，開始模具的安裝練習。單擊“下一步”按鈕，步驟區顯示模具安裝步驟，提示區顯示練習的提示（提示選擇多少個零件），在零件區里根據步驟選擇正確的零件，單擊“確定”按鈕，系統自動判斷選擇的零件是否正確，正確的在顯示區播放安裝過程，錯誤的重新選擇。其練習流程圖如圖7所示。3.用戶管理模塊進入模具加工虛擬實驗系統主界面之前需要進行登錄，用戶要填寫用戶名和密碼，通過才能進入主系統。單擊確定后系統自動把用戶名和登錄日期保存到“D:\\note0.txt”下，作為參加學習的一個記錄。通過登錄對話框系統自動進入主界面。主界面有標題欄、菜單欄、工具欄、主窗口和狀態欄。標題欄顯示系統的名稱；每一個菜單下有各自的菜單命令；工具欄是一系列工具按鈕的組合，當鼠標指針停留在工具欄按鈕的上面時，主窗口底端的狀態欄上顯示該按鈕的一些提示信息，并且如果指針停留時間長一些，就會出現一個小的彈出式的“工具提示”窗口，顯示出按鈕的名稱，工具欄上的按鈕和菜單命令相對應，提供了一種執行經常使用的命令的快捷方法；主窗口是工具區；狀態欄是提示作用。4.精工加工實例模塊多媒體以它豐富的多媒體形式—聲音、圖片、動畫、音樂、視頻等，******程度地調動視聽感官系統。在精工加工實例模塊中，主要添加了視頻資料，包括精工加工實例、模具虛擬拆裝動畫、塑料模具結構設計動畫以及沖壓模具結構設計動畫等。精工加工實例模塊界面分三個區域：控制區、加工顯示區和圖片顯示區，共有四個實例，每個實例分幾步完成加工，每點擊一個實例按鈕，在圖片顯示區里顯示相應的二維圖和三維圖，在控制區里，點擊每一步按鈕，在加工顯示區里播放相應的加工過程?？刂茀^的步驟按鈕將被激活，實例加工共分為幾個步驟，單擊相應的控鍵可激活相應的加工視頻資料。具體部分視頻資料如圖8所示。三、結語通過模具加工虛擬實驗系統平臺的應用，能在較少的時間內掌握有關現代模具設計與制造技術綜合知識，在感知和訓練方面得到有效地提高，對于強化模具加工效果、減少實驗準備工作量，提高實驗效率，減少實驗開支都具有現實和積極的意義。本文由海天精工文章整理發表，文章來自網絡僅參考學習，本站不承擔任何法律責任。http://www.dyliao.com加工中心專業制造