王永胜

(河南省驻马店高级技工学校，河南 驻马店 463000)

模具专业在实际教学中的开设与发展，经历了十多年的完善与改革，始终贯穿从"制件到制件"的项目教学理念，这种项目教学法虽能够制造出模具，但投入较大，制造周期较长，学生在学习模具中品种单一，不能全面掌握模具知识。而随着企业对模具专业人员要求的水平逐年在提高，这样就对模具专业教学提出了严峻的挑战。因此，必须加快模具教学改革的步伐，利用先进的教学设施和合理的教学方法，制定出模具教学的新思路。打破传统的教学模式，以培养出高质量的模具专业技术人员。

针对模具的教学改革，依据多年在模具教学中的经验，提出了将先进的虚拟制造技术应用于模具教学中，此方法的应用克服了以前学生只停留在对模具的简单认识上。他们可以通过虚拟仿真观察、了解、学习到诸多模具内部细节以及其工作过程，对模具的体会认识更加深刻，更具有直观性、趣味性。同时也避免了模具在实际制造中周期长，需要的设备多、投入大、品种单一等诸多因素。

1 、虚拟制造与现代模具的关系

虚拟制造技术是一项新的制造技术，它以仿真技术、信息技术，虚拟现实为支撑，对产品设计、工艺、加工、制造等过程统一建模，资源共享。在产品设计及模具设计过程中，模拟出未来产品制造带来的一切不良影响及后果，通过这些虚拟的不良影响及后果及时的加以改进，从而更有效，更经济，更柔性地组织开发产品与生产，以达到成本最小化，产品最优化，生产效果更高化。

2 、虚拟制造技术在模具教学中的引入

鉴于以上虚拟制造技术与模具制造技术结合的诸多优点，如何在教学中提高模具教学水平，培养高质量的具有丰富模具知识的专业人才--虚拟制造技术为模具教学搭建了一个良好的教学平台。就是用计算机实现模具教学三维动态多媒体仿真，用现代化教学手段，通过网络使学生直观看到制件及模具内部结构，制件形成过程，模具装配过程及工作过程。用一个虚拟情景，在计算机上实现模具设计制造、装配、成型、试模以及修模的模具制造全过程。

3 、虚拟制造技术在模具教学中的运用与实施

1）运用虚拟制造技术对模具产品进行三维设计

虚拟设计能充分利用现有的CAD软件、基于特征设计的设计平台，较好地面向制造设计、装配设计的设计思想。使产品设计完全在三维模型上进行，形象直观，在形象的外观漫游中可实现不同的风格。同时利用单一数据库可及早发现设计上存在的问题，及时的加以修复和完善，避免了下一环节错误实施。通过CAD对三维产品的设计，能够快速复制出模具型腔、凸模、凹模等主要工作零件。还可以提供完整的三维产品模型数据，并将三维数据生成二维工作图纸，三维产品数据可以输出快速成型设备制作样品。在快速模具制造中得到广泛应用。同时利用CAD进行三维动态设计建立三维模型，三维动画演示均可以激发学生的学习兴趣及创

新意识，三维模型设计在模具中占有极其重要的位置，因此在教学中应加以重点教学，也为下一步模具设计打基础。

图1 是使用Pro/E软件设计出的三维模型

2）运用虚拟制造技术对模具进行制造

在模具设计阶段无法预料制造过程中将出现的问题，有可能造成图一制造困难或无法加工。利用计算机仿真虚拟制造技术CAM，对模具进行虚拟制造，解决了模具制造过程带来的诸多不合理的因素。模具零部件的加工方法，机床的选择，工艺参数的制定等都可以在虚拟环境下进行实施和优化。此外，在虚拟加工过程中，运用虚拟功能对加工过程进行模拟动作，检查加工工艺并进行优化，有效提高机床的加工效率和模具加工质量。例如根据Pro/E产生的零件图即可生成零件的加工代码。通过计算机构造出一个虚拟的加工环境，在虚拟加工过程中可以观察到刀具完整的运行路径，完成常规加工的各种功能--流道、平面、钻孔等，同时还可以发现加工过程中存在的问题，并及时修正。虚拟仿真加工后，将加工程序代码输入数控机床即可进行实物加工。

3）运用虚拟制造技术进行模具装配

传统的模具装配过程中，需要反复的修模和调试，依靠装配人员的经验，才能得到满意的产品，这样经常导致零件的报废或工期延长。而虚拟制造技术可以大大缩短这一过程，因为虚拟装配是利用虚拟的自然环境、可视化进行。避免模具各种零部件的装配出现干涉情况发生，同时可进行零部件公差分析、装配工艺规划、动态仿真装配过程等。通过这一系列的实施可直观地判断设计中出现的一些不合理因素，及时进行修改与完善。确保设计的正确性，避免模具零件的报废、工艺超长，造成经济损失等。

4）运用虚拟技术进行模具调试

运用模具的虚拟动作过程，对不合理的地方及时反馈信息进行调整。对于虚拟试模出的产品可进行检验，从虚拟产品中可以确定模具是否合理，例如：注射模中的浇口位置是否正确，浇道的位置是否合理，产品转角沟槽处有无缺陷，

制件壁厚是否均匀 ，型腔能否注满等，都可以通过试模检验得到信息反馈，依据反馈信息在进行虚拟情况下修模。如图2所示。

图2

4 、虚拟制造技术在模具教学中的意义

1）可以利用现代化的教学手段进行教学，达到传统教学不能达到的效果。降低了教学难度，提高了教学水平，调动了学生学习的积极性。

2）可以提高教学效果，利用动画技术可以使学生很明确、很直观的通过立体动画演示，使学生有身临其中的感觉，增强了学习兴趣，教学效果大幅度提升。

3）能够充分地把模具理论教学与实践有机的结合，特别是在实践教学中效果更为明显。虚拟制造技术节约了教育教学成本，使多数课程在虚拟实验室中进行，多数技能在虚拟实训车间进行，解决了在教学中因设备，教学经费不足等无法完成的教学任务。

4）利用虚拟技术制作各种仿真课件，创新所需要的某种虚拟情景，让学生进行模拟实验，从而极大丰富了课堂的教学内容。在专业课教学及专业基础课教学上也得到充分利用。

通过以上阐述可以看到把虚拟制造技术和CAD/CAM/CAE等数字技术相结合，大大缩短了模具的开发周期，提高了生产力降低了成本。同时将虚拟制造技术在模具教学中的成功开展与实施，为模具专业学生学习创造了良好的学习环境，通过一系列的虚拟场景，解决了一系列模具制造内容，加快了学生学习模具知识的进程。同时形象的虚拟激发了学生学习模具的兴趣，为更好地研究、创新模具奠定了基础。虚拟制造技术也将成为21世纪制造业发展的趋势，必将在我国工业中逐步得到实施和应用。

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