钣金工艺三维虚拟实验教学系统简介


钣金工艺是机械与材料专业的主干专业课,它是钣金技术人员需要掌握的关键技术,也是钣金制品成形的重要工序。它既包括传统的切割下料、冲裁加工、弯压成形等方法及工艺参数,又包括各种冷冲压模具结构及工艺参数、各种设备工作原理及操作方法,还包括新冲压技术及新工艺。其理论性和实践性都很强,它的实验教学是钣金工艺课程教学中的一个重要实践环节。目前,现实中的钣金工艺实验存在以下局限性:

1.材料、试剂消耗量大,实验教学成本昂贵;

2.实验需要铆接、切割、冲压和氧化,其实验具有高危险性;

3.传统实验室不足以进行所有实验,硬件依存性强;

随着招生规模的逐年扩大,教学改革的不断深入,钣金工艺实验教学任务越来越重,仪器设备台套数和实验教师数量相对不足等问题愈加突出。为了以最少的经费投入解决以上问题,并进一步激发学生的学习兴趣、增强实验效果、提高实验教学质量,我们开发了开放式网上钣金工艺虚拟实验室软件。

使用现有器材模型,课程可开展如下7个常用钣金工艺实验的训练:

•    钣金铆接虚拟实验

•    钣金折弯虚拟实验

•    氧化处理虚拟实验

•    微弧氧化虚拟实验

•    数控冲压虚拟实验

•    激光切割虚拟实验

•    水射流激光划片虚拟实验

(1)钣金铆接虚拟实验

本虚拟实验提供钣金铆接的实验介绍、实验原理、部件认知和实验操作等四个部分的内容介绍,模拟了钣金铆接的完整实验流程,其中实验操作包括制作铆接试样,进行铆接实验,钣金接头剪切、拉伸等力学实验。

首先进行板材划线操作,板材切割操作;然后用纱布清洁板料,对板料进行划线操作,进行铆接操作,两块板料铆接成型,最后对铆接板料进行力--位移测试(对铆接部位施加剪切应力进行测试),生成力--位移曲线。

图一板材划线操作

图二板材切割操作

图三砂纸打磨毛刺

图四用纱布清洁板料

图五对板料进行划线操作

图六进行铆接操作

图七铆接成型

图八对铆接板料进行力--位移测试

(2)钣金折弯虚拟实验

本虚拟实验提供钣金折弯的实验介绍、视频教学和实验操作等三部分内容,模拟了钣金折弯实验的完整实验流程,包括参数设置,对模具进行调整、检查,折弯操作,工件加工完成等过程。

图九参数设置

图十对模具进行调整、检查

图十一钣金折弯操作

图十二钣金折弯完成

(3)氧化处理虚拟实验

本虚拟实验提供氧化处理实验介绍和实验操作两部分内容,实验操作包括实验准备和实验步骤两部分,实验准备先清洗烧杯、进行脱脂处理、水洗、酸洗和再水洗过程,实验过程包括取发黑剂、试样发黑、进行水洗、擦拭、吹干和上油过程。

图十三清洗烧杯

图十四脱脂处理

图十五水洗

(4)微弧氧化虚拟实验

本虚拟实验提供实验介绍、部件认知和实验操作三部分内容,实验操作部分包括准备阶段、实验阶段和收尾阶段。准备阶段又包括激光打磨、清洗吹干试件、配置电解液和放置钣金片;实验阶段包括打开电源、检查仪表转盘、打开温控装置进行实验,最后观察试件;实验收尾阶段包括旋钮归零、关控制按钮、关电源按钮、清洗风干、最后观察成品。

图十六清洗试件

图十七放置钣金片

图十八观察试件

图十九风干

(5)数控冲压虚拟实验

本虚拟实验提供数控冲压实验的实验介绍和实验操作两部分内容,模拟了数控冲压实验的完整实验流程,包括模具安装、合上电源开关、启动电脑主机、启动冲床、启动空压机开关、安装板料、手动冲床、数控冲孔、产品测量以及退出系统并关机等过程。

图二十模具安装

图二十一检查控制台

图二十二手动冲裁

图二十三数控冲裁

图二十四测量数据

(6)激光切割虚拟实验

本虚拟实验提供实验介绍、部件认知和实验操作三部分内容,模拟了激光切割实验的完整实验流程,包括加工参数设置、激光加工过程、实验结果分析、工艺参数对切缝宽度的影响及思考测试。

图二十五启动激光器

图二十六切割加工

图二十七加工参数理论讲解

图二十八工艺参数对切缝宽度的影响

(7)水射流激光划片虚拟实验

本虚拟实验提供实验介绍、部件认知和实验操作三部分内容,模拟了水射流激光划片实验的完整实验流程,包括实验准备过程、实验划片过程和实验结果检测。

1.    实验目的:掌握水射流激光划片的技工技术;

2.    实验意义:了解不同参数状态下,激光划片获得的不同的效果;

图二十九实验场景

图三十激光喷头调焦

图三十一激光切割过程

系统服务器端用户分为学生、教师、教务管理员和系统管理员四种角色,不同角色拥有不同权限。

学生:选课、选择实验、开展实验、接受实验指导、在线提交实验报告、保存和提交实验结果、查询实验成绩和批语。

教师:典型实验库维护、发布实验、安排实验、批改实验报告、系统指导、统计并发布学生的实验成绩和批语。

教务管理员:课程计划、开课计划、选课日期设置、开课审核、开课查询。

系统管理员:用户管理、分组管理、角色管理、权限管理、系统维护等。

性能指标

支持同时在线用户数1万人以上,经测试,系统运行稳定,不限终端用户数,完全能满足日常教学使用。

服务器运行环境

操作系统:WindowsServer,Linux/UnixServer

Web服务器:Tomcat6.0,JDK6.0

数据库:MySQL

客户端运行环境

操作系统:AllWindows系列

相关信息:

研制单位:北京邮电大学北京润尼尔网络科技有限公司

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