2023年食品类模具虚拟仿真实验设置与实现.doc

食品类模具虚拟仿真实验设置与实现食品类模具虚拟仿真实验设置与实现 李茂廷 摘 要 模具素有“工业之母”的称号，在成型生产中应用广泛。食品类模具是具有特色的一类模具。结合学校重点专业-食品科学与工程，与之有非常好的衔接。由于食品类模具种类较多，除了模具实体外，设置食品类模具虚拟仿真对虚拟实验、拆装、结构设计起到非常好的补充作用。关键词 食品模具 虚拟仿真 实验设置 实现 中图分类号：G642 文献标识码：A 教育部关于开展国家虚拟仿真实验教学项目建设工作的通知（高教函（2018）5号）指出：写好教育“奋进之笔”，深化信息技术与教育教学深度融合。虚拟仿真实验室业已纳入国家重点建设内容。建設有特色的的虚拟仿真实验室迫在眉睫。天津科技大学的食品模具虚拟仿真是在学院巧克力（食品类）模具开发与应用和材料成型及控制工程专业实验室基础上设置。已有 20 多年的历史。该类模具产品在国内外小有名气，开发该类产品积累了丰富的经验。设置思路与目标：虚拟仿真实验教学是学生了解现场结构、系统构成，掌握生产过程实际运行操作的重要教学途径和手段。虚拟仿真实验设置就是依托虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库和网络通讯等技术，构建高度仿真模具装配与流动分析的虚拟实验环境和实验对象，让学生在虚拟环境中开展实验，达到教学大纲所要求的教学效果。在充分调研和征求专家意见的基础上，把建设有特色的，与学校重点学科和专业相融合的食品类虚拟仿真实验室，并围绕重点做文章，力争做出特色鲜明，实用性强，学生受益面大，对学院巧克力（食品类）模具开发与应用产学研结合有贡献的实验中心。（1）学校的重点学科和专业-食品科学，食品科学与工程，作为其产品类的辅助类工装，力求服务重点，突出特色。（2）产学研的开发，通过模具虚拟仿真，可以辅助提高设计水平，缩短模具开发周期，实现一次成功率。食品模具虚拟仿真实验设置：依据现有的实验平台和基础条件，整合学院和专业资源，计划开设如下几类实验项目：（1）食品模具虚拟拆装综合实验平台，主要功能：通过模具的虚拟拆装，学生掌握模具结构，工作原理和连接关系，配合关系，观看装配效果，达到实体拆装效果。（2）食品模具主要零件虚拟加工综合实验平台，主要功能：按照加工工艺路线，编制加工程序，实现零件的仿真加工，发现问题，及时修正。将加工程序输入到实体加工。减少加工成本，提高加工效率。（3）食品模具成型模拟分析综合实验平台，主要功能：利用相关分析软件，通过前处理，分析计算和后处理结果分析，通过加载，进行冷却分析，保压分析，流动分析等，观察分析结果，查找注射成型工艺存在的问题，及时修正、反馈，通过模拟分析结果，指导食品模具的结构设计出现的问题。（4）食品模具虚拟仿真开放实验平台，主要功能，结合学院食品类巧克力模具的产学研开发，提升专业教师与学生参与实际课题的能力，针对实际问题，搭建实验平台，设计实验内容和项目，真正做到理论与实践很好的融合。实现：为保证虚拟实验的顺利进行，实验室购置了仪器设备和实验软件，如MOldflow 流动模拟软件、Adams 软件等，同时还使用通用的 UG、Pro/E 多种加工仿真模块来适应各种层次的实验教学。按照实验教学要求，采用实验室综合管理平台，合理配置实验设备，合理分配设备情况，使得实验场地和仪器设备得到了最大限度的利用。在环境安全方面，奉行“安全第一”的原则，为学生做实验提供了良好的环境，实现网络的安全运行、管理和维护。实行安全目标责任制，并派有专门的实验人员维修保养仪器，保障了实验教学的运行与维护顺利进行。学院门户网提供虚拟仿真实验教学平台链接等相关服务。实现资源共享。建立虚拟仿真实验室评价体系，通过科学评价，实现学生实验的主动性和掌握软件的技巧及熟练程度。存在问题分析：食品类模具虚拟仿真实验设置存在一些实际问题。（1）实验室条件的制约，由于需要较大的虚拟仿真场所，一般多近百平米左右，现在这样的实验室非常奇缺;（2）虚拟仿真软件和操作平台相对比较昂贵，要满足整班制甚至是四班制的实验教学，需要大量资金支持，一般需几十万，往往很难为一个专业这样投入;（3）实验教师对虚拟仿真实验平台的操纵能力有待加强。解决途径分析：与学校校办产业塑料厂联合，借助于该厂的厂房空间建立一定容量的虚拟仿真实验中心，明确责任，共建共享;与业界一定影响力的巧克力模具联合开发，共同申报购置实验设备，将之做大做强的同时，也能够有更多的资金来源补充;力争通过教师的校内外培训学习，提高业务水平和指导实验工作的能力。结语与展望：食品类模具虚拟仿真实验设置，既是实体模具类实验的有益补充，又有其独特的实验内容，解决了部分模具件拆装的大量损耗，尤其对模具结构设计起到验证和辅助设计的功能，也与学校重点学科、专业-食品科学与食品科学与工程很好衔接。展望：2013 年教育部印发的关于开展国家级虚拟仿真实验教学示范中心建设工作的通知，通知指出，虚拟仿真实验教学是实验教学示范中心的重要内容，坚持“科学规划，共享资源，突出重点，提高效益，持续发展”的指导思想。为虚拟仿真实验设置提供最好的政策保障，大力开展特色的食品类虚拟仿真实验工作，前景光明。参考文献 1 孙澄宇，黄一如.同济大学虚拟仿真实验教学 2.0 建设J.城市建筑，2015（28）.2 岳耀宾，池荣虎，吴兵.虚拟仿真实验教学中心建设研究与实践J.青岛科技大学学报（自然科学版），2017（S1）.