冲压模具虚拟实验室的研究与开发

2014-12-28文建平

机械职业教育 2014年11期

◎ 文建平

在模具专业，学生的模具设计能力是核心职业能力之一。冲压模具设计的核心是遵循金属材料变形规律，进行模具的结构设计，以最经济的方法生产出合格产品。模具实验的主要目的是使学生掌握模具各部分的结构，了解模具的工作原理，分析金属材料在成形过程中的变形。由于产品种类繁多，不同产品的模具结构复杂多样，为弥补传统的实物模型认知实验不能满足教学需要的缺陷，我们期望以“冲压模具虚拟实验室”的建设，改革教学方法和手段，将抽象的概念和理论直观化、形象化，方便学生对抽象概念的理解，将“教、学、做”融为一体，强化学生能力的培养。

一、冲压模具虚拟实验室的主要功能

虚拟实验，就是按照实验教学的基本要求，建立虚拟的工程实验环境，运用各种虚拟实验仪表和设备，对建立起来的实验模型进行实时仿真，构成新型的教学实验。我们根据教学大纲要求与对模具实物实验室的补充与完善，确定冲压模具虚拟实验室的主要功能是：

1.能查询冲压模具设计数据与设计案例；

2.能模拟冲压零件工艺过程和材料变形过程；

3.能仿真模具工作原理；

4.能展示模具拆装过程；

5.能虚拟拆装模具并虚拟观察模具零件结构。

通过冲压模具虚拟实验，应达到的实验目的是：认识模具零件的名称、作用和相配零件的配合关系；了解冲压模具工艺过程和金属材料成型规律；掌握模具工作原理；熟悉模具结构和模具零件装配关系；会分析模具零件的结构工艺性及其制造工艺。

二、冲压模具虚拟实验室的开发

冲压模具虚拟实验室采用“平民化”的技术，应用桌面虚拟现实系统，实现教学型虚拟实验室的建设和应用。即采用常用Powerpoint、Flash、Autocad、Pro/E、UG、3Dmax 等软件与技术，实现模具虚拟实验室的功能。由模具设计人员建设，从而达到“专注”于模具结构研究，充分体现模具虚拟实验室的核心功能。

开发过程是：采用模具设计软件Pro/E、UG、Autocad 进行三维建模或引用生产一线的模具图；将Pro/E、UG 软件格式文件转换成Autocad 的DWG 格式文件；将生成的DWG 文件导入三维动画软件3Dmax，进行模具的动画设计，实现对模具的工作原理仿真与拆装演示；将Autocad 的DWG 格式文件输出成Autocad 的DWF 格式文件，利用DWF 文件的特性进行模具的虚拟拆装；用Powerpoint 或Flash 软件合成。

冲压模具虚拟实验室的构成如图1 所示。进入冲压模具虚拟实验室，主界面是对冲压模具虚拟实验室的介绍，利用下拉式菜单进入不同类型的模具，边菜单选择具体的模具，每种模具分为四个部分：模具介绍、模具工作原理仿真、模具拆装演示、模具虚拟拆装，如图2 所示。

三、模具的虚拟拆装

《冲压模具虚拟实验室》的虚拟拆装功能，主要是利用AUTOCAD 支持的数据文件DWF 实现。DWF（Drawing Web Format）是Autodesk 为了能够在Internet 上显示AutoCAD 图形，而开发的一种开放、安全的文件格式，它可以将丰富的设计数据高效率地分发给需要查看、评审或打印这些数据的任何人，可以在不损失原始图形文件数据特性的前提下通过DWF 文件格式共享其数据和文件。

DWF 文件的查看，必须安装免费的DWF 浏览器。在安装AUTOCAD 软件时会自动安装该浏览器，如果使用的计算机中没有安装AUTOCAD，可以免费下载或在AUTOCAD 安装文件中查找到DWF 浏览器。

DWF 浏览器提供了丰富的工具，可以通过菜单或直接点击选择零件，通过相就的工具利用鼠标与键盘实现零件的移动、旋转、实时缩放，剖切及标注尺寸等功能。这些工具操作方便，实用性强，效果如图3 所示。