李茂廷

摘 要 模具素有“工業(yè)之母”的稱(chēng)號(hào)，在成型生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。食品類(lèi)模具是具有特色的一類(lèi)模具。結(jié)合學(xué)校重點(diǎn)專(zhuān)業(yè)-食品科學(xué)與工程，與之有非常好的銜接。由于食品類(lèi)模具種類(lèi)較多，除了模具實(shí)體外，設(shè)置食品類(lèi)模具虛擬仿真對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)、拆裝、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)起到非常好的補(bǔ)充作用。

關(guān)鍵詞 食品模具 虛擬仿真 實(shí)驗(yàn)設(shè)置 實(shí)現(xiàn)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

教育部關(guān)于開(kāi)展國(guó)家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)工作的通知（高教函（2018）5號(hào)）指出：寫(xiě)好教育“奮進(jìn)之筆”，深化信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室業(yè)已納入國(guó)家重點(diǎn)建設(shè)內(nèi)容。建設(shè)有特色的的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室迫在眉睫。

天津科技大學(xué)的食品模具虛擬仿真是在學(xué)院巧克力（食品類(lèi)）模具開(kāi)發(fā)與應(yīng)用和材料成型及控制工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)上設(shè)置。已有20多年的歷史。該類(lèi)模具產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)外小有名氣，開(kāi)發(fā)該類(lèi)產(chǎn)品積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。

設(shè)置思路與目標(biāo)：虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)是學(xué)生了解現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)構(gòu)成，掌握生產(chǎn)過(guò)程實(shí)際運(yùn)行操作的重要教學(xué)途徑和手段。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)置就是依托虛擬現(xiàn)實(shí)、多媒體、人機(jī)交互、數(shù)據(jù)庫(kù)和網(wǎng)絡(luò)通訊等技術(shù)，構(gòu)建高度仿真模具裝配與流動(dòng)分析的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)對(duì)象，讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，達(dá)到教學(xué)大綱所要求的教學(xué)效果。在充分調(diào)研和征求專(zhuān)家意見(jiàn)的基礎(chǔ)上，把建設(shè)有特色的，與學(xué)校重點(diǎn)學(xué)科和專(zhuān)業(yè)相融合的食品類(lèi)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，并圍繞重點(diǎn)做文章，力爭(zhēng)做出特色鮮明，實(shí)用性強(qiáng)，學(xué)生受益面大，對(duì)學(xué)院巧克力（食品類(lèi)）模具開(kāi)發(fā)與應(yīng)用產(chǎn)學(xué)研結(jié)合有貢獻(xiàn)的實(shí)驗(yàn)中心。

（1）學(xué)校的重點(diǎn)學(xué)科和專(zhuān)業(yè)-食品科學(xué)，食品科學(xué)與工程，作為其產(chǎn)品類(lèi)的輔助類(lèi)工裝，力求服務(wù)重點(diǎn)，突出特色。

（2）產(chǎn)學(xué)研的開(kāi)發(fā)，通過(guò)模具虛擬仿真，可以輔助提高設(shè)計(jì)水平，縮短模具開(kāi)發(fā)周期，實(shí)現(xiàn)一次成功率。

食品模具虛擬仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)置：依據(jù)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和基礎(chǔ)條件，整合學(xué)院和專(zhuān)業(yè)資源，計(jì)劃開(kāi)設(shè)如下幾類(lèi)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：

（1）《食品模具虛擬拆裝綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)》，主要功能：通過(guò)模具的虛擬拆裝，學(xué)生掌握模具結(jié)構(gòu)，工作原理和連接關(guān)系，配合關(guān)系，觀看裝配效果，達(dá)到實(shí)體拆裝效果。

（2）《食品模具主要零件虛擬加工綜合實(shí)驗(yàn)》平臺(tái)，主要功能：按照加工工藝路線(xiàn)，編制加工程序，實(shí)現(xiàn)零件的仿真加工，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)修正。將加工程序輸入到實(shí)體加工。減少加工成本，提高加工效率。

（3）《食品模具成型模擬分析綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)》，主要功能：利用相關(guān)分析軟件，通過(guò)前處理，分析計(jì)算和后處理結(jié)果分析，通過(guò)加載，進(jìn)行冷卻分析，保壓分析，流動(dòng)分析等，觀察分析結(jié)果，查找注射成型工藝存在的問(wèn)題，及時(shí)修正、反饋，通過(guò)模擬分析結(jié)果，指導(dǎo)食品模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出現(xiàn)的問(wèn)題。

（4）《食品模具虛擬仿真開(kāi)放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)》，主要功能，結(jié)合學(xué)院食品類(lèi)巧克力模具的產(chǎn)學(xué)研開(kāi)發(fā)，提升專(zhuān)業(yè)教師與學(xué)生參與實(shí)際課題的能力，針對(duì)實(shí)際問(wèn)題，搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和項(xiàng)目，真正做到理論與實(shí)踐很好的融合。

實(shí)現(xiàn)：為保證虛擬實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)室購(gòu)置了儀器設(shè)備和實(shí)驗(yàn)軟件，如MOldflow流動(dòng)模擬軟件、Adams軟件等，同時(shí)還使用通用的UG、Pro/E多種加工仿真模塊來(lái)適應(yīng)各種層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

按照實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求，采用實(shí)驗(yàn)室綜合管理平臺(tái)，合理配置實(shí)驗(yàn)設(shè)備，合理分配設(shè)備情況，使得實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地和儀器設(shè)備得到了最大限度的利用。

在環(huán)境安全方面，奉行“安全第一”的原則，為學(xué)生做實(shí)驗(yàn)提供了良好的環(huán)境，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的安全運(yùn)行、管理和維護(hù)。實(shí)行安全目標(biāo)責(zé)任制，并派有專(zhuān)門(mén)的實(shí)驗(yàn)人員維修保養(yǎng)儀器，保障了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的運(yùn)行與維護(hù)順利進(jìn)行。 學(xué)院門(mén)戶(hù)網(wǎng)提供虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)鏈接等相關(guān)服務(wù)。實(shí)現(xiàn)資源共享。

建立虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室評(píng)價(jià)體系，通過(guò)科學(xué)評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)性和掌握軟件的技巧及熟練程度。

存在問(wèn)題分析：食品類(lèi)模具虛擬仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)置存在一些實(shí)際問(wèn)題。

（1）實(shí)驗(yàn)室條件的制約，由于需要較大的虛擬仿真場(chǎng)所，一般多近百平米左右，現(xiàn)在這樣的實(shí)驗(yàn)室非常奇缺;

（2）虛擬仿真軟件和操作平臺(tái)相對(duì)比較昂貴，要滿(mǎn)足整班制甚至是四班制的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，需要大量資金支持，一般需幾十萬(wàn)，往往很難為一個(gè)專(zhuān)業(yè)這樣投入;

（3）實(shí)驗(yàn)教師對(duì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的操縱能力有待加強(qiáng)。

解決途徑分析：與學(xué)校校辦產(chǎn)業(yè)塑料廠(chǎng)聯(lián)合，借助于該廠(chǎng)的廠(chǎng)房空間建立一定容量的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心，明確責(zé)任，共建共享;與業(yè)界一定影響力的巧克力模具聯(lián)合開(kāi)發(fā)，共同申報(bào)購(gòu)置實(shí)驗(yàn)設(shè)備，將之做大做強(qiáng)的同時(shí)，也能夠有更多的資金來(lái)源補(bǔ)充;力爭(zhēng)通過(guò)教師的校內(nèi)外培訓(xùn)學(xué)習(xí)，提高業(yè)務(wù)水平和指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)工作的能力。

結(jié)語(yǔ)與展望：食品類(lèi)模具虛擬仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)置，既是實(shí)體模具類(lèi)實(shí)驗(yàn)的有益補(bǔ)充，又有其獨(dú)特的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，解決了部分模具件拆裝的大量損耗，尤其對(duì)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)起到驗(yàn)證和輔助設(shè)計(jì)的功能，也與學(xué)校重點(diǎn)學(xué)科、專(zhuān)業(yè)-食品科學(xué)與食品科學(xué)與工程很好銜接。

展望：2013年教育部印發(fā)的《關(guān)于開(kāi)展國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)工作的通知》，通知指出，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的重要內(nèi)容，堅(jiān)持“科學(xué)規(guī)劃，共享資源，突出重點(diǎn)，提高效益，持續(xù)發(fā)展”的指導(dǎo)思想。為虛擬仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)置提供最好的政策保障，大力開(kāi)展特色的食品類(lèi)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)工作，前景光明。

參考文獻(xiàn)

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