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模具设计与制造虚拟仿真实验教学平台

发布时间:2023-10-09

编辑人:灵图互动

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模具设计与制造是一门多学科交叉的课程,包括模具设计与制造、机械设计与制造、数控技术、智能制造装备技术、工业产品质量检测技术、机械制造及自动化(智能制造)等6个专业。

模具设计与制造专业群在开展汽车覆盖件冲压实训、机床电路系统维修、五轴加工实训等教学过程中,存在看不到、进不去、成本高、危险性大等问题。同时随着人工智能、物联网、大数据等技术的高速发展,依托虚拟现实(VR)、5G、人工智能、数据库等新一代信息技术以及软硬件系统,打造集教学、实训、创作等功能于一体的虚拟仿真实验教学平台,推进企业参与人才培养过程,对接行业产业生产流程、职业标准、行业标准和岗位规范,将信息技术和教学实训设施相融合,构建虚拟仿真实训场景,模拟专业群内相关实训内容,以新一代信息技术赋能实习实训,调整实训课程整体架构,更新实训课程内容,深化实训课程改革,进一步提高实训基地对人才培养工作的针对性。

模具设计与制造虚拟仿真实验教学平台

模具设计与制造虚拟仿真实验教学平台以培养复合型技术技能人才为主线,以满足虚拟仿真实训教学为核心,协调各区域资源配置,进行模具设计、智能制造、MES管理、数控加工、设备调试安装、精密检测等方面的实训资源建设,最终形成共建共享、科学运营的区域示范性虚拟仿真实训基地。

模具设计与制造虚拟仿真实验教学平台的建设主要包含精密模具智能制造生产线虚拟仿真实训工厂、模具数字化设计及智能成型应用平台、虚拟仿真教学资源建设等三部分内容。

1. 建设精密模具智能制造生产线虚拟仿真实训工厂

精密模具智能制造生产线包含的主要设备。通过数字化制造仿真生产线,进行虚拟工厂、生产线的规划、布局、仿真、模拟、验证以及虚拟调试;通过虚实结合,使学生能亲身经历工厂、生产线和自动化设备。

精密模具智能制造生产线虚拟仿真实训工厂实训教学过程分为3个阶段:虚拟仿真重现、虚拟实训及智能创新。

1.1 虚拟仿真重现

精密模具智能制造生产线虚拟仿真重现,是基于精密模具智能制造实体生产线,利用虚拟仿真技术,构建与真实生产线一致的虚拟仿真生产线,并以相同的方式进行生产排产和虚拟仿真运行,预置相关的已装夹工件坯料、数控程序、刀具、参数设置等数据,可以通过一键启动方式进行演示,也可以通过MES进行排产运行。虚拟仿真生产线由毛坯安装开始,可进行工件自动装夹定位、工件自动识别、工业机器人上下料、三坐标自动测量、MES 管理等内容,最终工件拆卸后结束。

精密模具智能制造生产线虚拟仿真实训工厂

1.2 虚拟仿真实训

从单设备生产线开始,逐步扩充,建设若干可运行的生产线系统,了解从简单到复杂的生产线设计拓展过程。各条生产线均预设生产流程、数控程序、测量程序、机器人程序及相关参数,可直接一键演示,通过MES控制不同规模的生产线,进行独立仿真运行,实现标准夹具装夹、数控程序设定等调试训练,可对整个生产线通过MES设置工作流程、数控程序、检测要求等,进行相应的调试训练工作。

生产线按课程实训要求,可进行数控程序导入、机器人程序导入、PLC程序编制、气动液压线路搭建、MES工艺流程设定等实训,用于学生单项专业课程实训。构建典型实训项目内容,如数控编程与操作实训、模具制造实训、数控铣削加工实训、数控车削加工综合训练、数控机床拆装、PLC实训、气动实训等项目案例,建设相关的互动教学案例资源,预置程序和参数,便于案例示范讲解。

1.3 智能创新

可在实体生产线的仿真基础上增加更多设备,包括电加工设备,按预设项目对原有生产线进行拓展改造,或根据自创产品重新设计全新布局的生产线,并通过MES实现排产运行,对生产效率和设备使用率等进行分析,进一步优化设计方案。

2. 模具数字化设计及智能成型应用平台

以数控冲床、立式注塑机、工业机器人、智能传感、智能检测、智能仓储等关键技术装备为基础,运用模具智能制造基础关键技术,辅以数字化设备、设备互联互通系统和生产管控系统构建开瓶器智能制造生产单元综合应用技术平台,应用平台包含冲床、立式注塑机、工业机器人、工业机器人导轨、视觉检测、钳工装配台及工具包、在线检测单元、六轴多关节机器人、(模具、工件毛坯、工件成品)立体仓库、中央控制系统、MES系统管理软件和电子显示板等。平台集中展现开瓶器从毛坯到成品的智能制造和检测自动化、数字化、网络化、智能化的管理与控制。平台包括MES执行软件、智能制造系统调试、工业机器人编程与操作、模具零件智能加工与生产管控、模具装配与智能成形、生产组织管理与团队协作、工件质量保证等,并涵盖了模具智能制造所需元素,为模具方向专业核心课程的整合和扩展提供样板和技术支撑。

3. 虚拟仿真教学资源建设

虚拟仿真教学资源的建设注重已有资源的梳理整合及借助平台的统筹管理。

通过对已有素材的梳理分析发现,将现有课程资源集中于各类模具的动画、案例及机床机械结构的拆装等内容,因此在后续资源建设中应补充电路元件连接与测量、数控机床液压与气动应用、PLC应用技术、工件自动装夹定位系统、工件自动识别系统、工件自动上下料机器人系统、工件自动测量补正系统、中央数据库车间管理系统、精密加工系统等资源的建设,确保虚拟仿真教学资源与专业群实际工作岗位的核心技能相对应,能力培养与岗位需求相一致。

虚拟仿真课程资源建设应面向世界先进制造业,引进世界先进、国内一流的精密模具生产制造技术、工艺和标准,在产业分析和职业分析基础上,依托校企合作企业与虚拟仿真专业技术人员,与专业教师共同开发专业群虚拟仿真实训资源,着力打造特色专业虚拟仿真教学资源库。课程资源建成后将依托虚拟仿真实验平台为载体进行管理,面向学校师生、企业人员、社会人员。

虚拟仿真教学资源建设

模具设计与制造虚拟仿真实验教学平台对标精密模具行业典型工作岗位技能与素养需求,厘清实训教学过程中的“三高三难”问题,进行精密模具智能制造生产线仿真实训工厂、模具数字化设计及智能成型单元综合应用平台及虚拟仿真教学资源的建设,提升师资队伍信息化水平;通过科学素养区、创新研发区及学生活动区进行学生创新能力培养及职业素养的提升;通过虚拟仿真教学管理平台实现优质资源的多方共享,形成共建共享、科学运营的区域示范性虚拟仿真实训基地。


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