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高分子材料注塑成型虚拟仿真实验教学平台

发布时间:2022-11-25

编辑人:灵图互动

阅读量:276

高分子材料专业属于实践性比较强的一门应用型学科,传统实验教学方式存在:实验过程存在安全隐患;实验复杂、耗时太长;实验成本高昂,且存在物料浪费现象等难点,所以一般教学实验都是组织学生赴成型加工生产工厂进行生产学习时,由于只能参观,不能动手操作,导致学习效果不佳。

针对该问题,随着计算机技术的发展,将具备沉浸性与交互性的虚拟仿真技术应用于高分子材料注塑成型实验教学中,通过整合高分子材料成型加工企业的操作经验和实践活动,采用虚拟仿真技术构建高分子材料注塑成型虚拟仿真实验教学平台。让学生通过虚拟仿真实验教学平台从初步的安装调试,至注塑成型装置的操作、生产过程的优化、团队协同优化进行全面学习,使学生熟悉加工成型工艺与操作运行,加深对高分子材料注塑成型生产过程的理解,掌握高分子材料加工安全生产技能,提高分析决策能力,并运用所学高分子材料与工程专业知识,形成优化加工生产思维,从而全面提升学生的工程意识、工程素质和工程实践能力。同时提升学生的社会责任感和团队协作精神。

高分子材料注塑成型虚拟仿真实验教学平台含有成型模具的安装+调试以及模流分析的全过程核心设备,虚拟仿真学习内涵丰富,功能上包括:在线自主理论学习、虚拟仿真操作教学(含常规生产加工虚拟仿真操作、对注塑成型加工试错的操作训练和基于成型工艺优化的操作训练教学)、协同生产虚拟仿真操作教学、指导运行装置调控、实验教学管理平台答疑与互动、虚拟仿真学习考核等,教学内容与学习目标的层次逐步深入,各教学部分都可实现网络在线操作,并且内容丰富,操作灵活。解决了以下现实中实验安全存在隐患、耗时长、成本高昂等瓶颈问题。

高分子材料注塑成型虚拟仿真实验教学平台

1. 在线自主学习

学生可通过本高分子材料注塑成型虚拟仿真实验教学平台依次进行课程介绍和相关辅助材料学习。其中,课程介绍包括虚拟仿真学习背景介绍、教学资源介绍、学生使用手册、学生网络操作视频介绍;相关知识介绍包括高分子材料注塑成型生产全流程介绍(含视频介绍)、模具结构、注塑机操作、安全操作规范、成型缺陷分析、成型工艺与原理教学演示视频。

进入学习模式后,学生可以对设备原理和内部结构等进行直观学习。同时学员结合网站中的教学讲解视频、实验引导视频,自主学习3D仿真软件,进行全流程吊装、调模与试模和工艺优化等操作,使学生掌握设备操作方法。通过学习模式,学生在系统提示或引导下完成每一步操作,在较短时间内学习相关理论知识,熟悉相关实验设备,掌握实验技能。此外,上述内容教师可自行增添,自由度高,学生可以自主安排学习内容、学习方式,学习效果事半功倍。

高分子材料注塑成型虚拟仿真实验教学平台的在线自主学习模块

2. 虚拟仿真操作教学

通过高分子材料注塑成型虚拟仿真实验教学平台对学生进行3D操作模拟,包括模拟成型模具的正确安装、模具能完成锁模开模、注塑成型的常规生产过程虚拟仿真操作,模拟不同安装调试参数发生时的不合理情况处理,以及基于化工优化的对比操作,操作合格后方可进行后续的团队协同操作。

2.1 常规生产虚拟仿真操作

在虚拟仿真实验学习过程中,指导教师下达“生产任务”,学生针对“生产任务”进行虚拟仿真开车、生产、关车等常规生产操作。

2.2 对试错处理的操作训练

本项目包含安全操作、人为参数设置不合理、工艺参数设置变化、材料种类变化等处理操作,学生按照虚拟仿真实验教学平台的评分系统中步骤进行及时、准确的操作,通过调整相应的操作,使高分子材料加工的安装、调试参数达到最最佳,使学生加深对高分子材料成型加工生产的学习,并为后续的协同仿真操作打下基础。

2.3 基于成型工艺优化的操作训练

在教学方法和实际授课中,从高分子材料成型加工工艺优化的原理、物料衡算、模流分析,对比不同调整方法对产品质量和经济性的影响,建立品质和成本意识,并分析高分子材料种类的变化对产品质量和经济性的影响,完成学习操作结论,使学生形成优化成型加工生产思维方式。

高分子材料注塑成型虚拟仿真实验教学平台的虚拟仿真操作教学

3. 协同仿真生产操作

在虚拟仿真学习过程中,网上学生以5人为一班组协作完成虚拟仿真操作。在虚拟仿真学习过程中,分别针对安全吊装、调模与试模、工艺优化等进行合作虚拟仿真操作,并进行在线考核及虚拟仿真生产评优。

4. 指导运行装置调控

针对正常运行的实操装置,教学上可设置波动,学生完成注塑成型系统调控后,也可对优化技术应用于高分子材料注塑成型实操中,验证优化结果。

高分子材料注塑成型虚拟仿真实验教学平台的指导运行装置调控模块

5. 虚拟仿真学习考核

通过虚拟仿真实验教学平台的考核模式独立自主完成高分子注塑成型虚拟加工的整个过程。虚拟仿真实验教学系统根据学生的不同操作情况给出相应的反馈,并记录整个操作轨迹,最后给出考核分数。

虚拟仿真学习考核可通过教师站在网上实现各项功能,包含在线学习时间、虚拟仿真操作理论知识考核、操作过程考核。其中,在线学习时间由服务器统计,可作为平时成绩计分;在线理论知识考核包括安全操作规范、工艺理论、设备理论等。在理论知识题方面也可根据具体情况组卷,如单人操作、协同操作等,理论知识考核过程中计算机根据操作情况自动评分。同时,计分系统可上传至云服务器等,便于统计和存档。网上学习考核系统操作简单、人性化,并且实用性强,能方便授课教师的管理和评判。

虚拟仿真学习考核

6. 教师在线教学与互动教学

虚拟仿真实验教学平台的教学管理系统是基于互联网环境下的电脑端系统,用于加强辅助教学。①组织教学管理:电脑端在线为主,移动端为辅、使教学行为数据化,快捷掌握每个学生的学习状况。②创新教学模式:辅助课堂教学,交互式学习,激发学生的学习兴趣;配套课前预习、课上沉浸学习模式,实现系统化、个性化教学的创新理念。③支撑教学评估:系统会自动记录学生的操作数据,为操作过程分析提供数据支撑,也可作为学生学习和操作评价的指标。

高分子材料注塑成型虚拟仿真实验教学平台包含了模具的安装、参数校核、调模试模、注射成型工艺及优化全流程,建成了学生自主分析、决策、团队协作、优化生产工艺的虚拟仿真实验系统。学生通过过程推演,生产流程的独自摸索、生产设备和工艺参数的操控与设置,在仿真生产环境下,感悟高分子材料成型加工安全生产的特性,构建出自己认知的工程实践知识体系,提高学生的学习兴趣,增加项目难度,确保课程的高质量完成。


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