注塑机的拆装与模具安装调试虚拟仿真实验

实验特色

项目开发坚持从学生需求出发,遵循“虚实结合,开放共享,能实不虚”的教学理念,注重激发学生的学习兴趣,培养学生的创新精神和实践能力。

实验方案设计思路

实验方案采用从零部件结构认知和设备工作流程操控到设备拆装和关键部件调节,循序渐进的方式,由浅入深,由易到难。

结构学习:先从结构认知开始,通过3D模型,对注塑成型设备的各部分组成进行详细了解。虚拟设备,使学生能更加直观生动地观察了解设备的细节,激发学习兴趣,启发创新设计思维。

设备操控:运用虚拟仿真技术建立交互操控平台,使学生能够在此平台上反复试验,积累调控经验,掌握正确的操控方法。

拆装:运用虚拟现实技术,建立虚拟交互环境,具有沉浸感,可激发学生的学习兴趣,增强学习主动性,培养创新设计意识。

调模:考虑到注塑机调模机构种类较多、调节精度要求高、结构重量大、体积大、以及调节过程的安全性等因素,合模装置适应开模距离需求的调节采用VR技术,利用注塑机的3D模型来实现。对给定的一套模具和可用的注塑机,学生首先校核注塑机安装模具部位的尺寸,包括:(a)注塑机的拉杆间距与模具的横向尺寸,(b)注塑机可安装的最小模厚和最大模厚范围与模具的厚度。在保证模具横向尺寸能顺利进入拉杆之间空间的前提下,在最小模厚和最大模厚范围内对合模装置进行调整,确保开模距离。

教学方法

采用线上虚拟实验训练,线下实训,虚实结合的教学方法。充分发挥虚拟仿真实验的优越性:时间自主、空间自主、实现方便、安全高效等特点,让学生利用碎片化时间,随时随地在虚拟实验平台进行实验预习、熟悉实验过程、验证工艺参数与制品成型结果的关系。完成线上虚拟实验的预习和训练,考核通过者再进行线下实验,极大提高了实验课的效率和效果,减少了原材料的消耗量,节约能源,减少因误操作而导致的设备维护和维修成本。同时,线下实验课上的实际操作既锻炼了学生的动手能力,又加深了机电液一体化控制对塑料成型工艺优化的认识。

评价体系

实验项目开放运行。实验教学效果评价通过线上线下征集意见(内容包括理论联系实际的程度、实验操作方便程度、课下使用次数、能力获得感、实验满意度等评价指标),汇总学生的反馈意见,结合任课老师的应用体会,以及校外人员的访问次数等进行多元综合评价。

对学生学习效果的考核评价,综合考量课前线上预实验和课上的虚实结合实践情况。鼓励学生线上预实验时自主试错,加深知识点的掌握。虚拟仿真实验教学管理平台可以自动收集学生实验的相关数据。课上,教师根据线上线下学生完成实验的熟练程度、正确性、高效性等表现加以评定。最终成绩采取教师评价与仿真实验平台信息相结合,提高了评价的客观性和公正性。

传统教学的延伸与拓展

通过VR技术,将实验中所涉及到的设备进行三维虚拟仿真,让学生模拟操作,加深对注塑机的零部件结构特点和调模机构工作原理的认识,迅速积累复杂机构的拆装经验,激发学生的创新性思维和专业学习兴趣。