鈑金工藝三維虛擬實驗教學系統簡介

鈑金工藝是機械與材料專業的主干專業課，它是鈑金技術人員需要掌握的關鍵技術，也是鈑金制品成形的重要工序。它既包括傳統的切割下料、沖裁加工、彎壓成形等方法及工藝參數，又包括各種冷沖壓模具結構及工藝參數、各種設備工作原理及操作方法，還包括新沖壓技術及新工藝。其理論性和實踐性都很強，它的實驗教學是鈑金工藝課程教學中的一個重要實踐環節。目前，現實中的鈑金工藝實驗存在以下局限性：

1．材料、試劑消耗量大，實驗教學成本昂貴；

2．實驗需要鉚接、切割、沖壓和氧化，其實驗具有高危險性；

3．傳統實驗室不足以進行所有實驗，硬件依存性強；

隨著招生規模的逐年擴大，教學改革的不斷深入，鈑金工藝實驗教學任務越來越重，儀器設備臺套數和實驗教師數量相對不足等問題愈加突出。為了以最少的經費投入解決以上問題，并進一步激發學生的學習興趣、增強實驗效果、提高實驗教學質量，我們開發了開放式網上鈑金工藝虛擬實驗室軟件。

使用現有器材模型，課程可開展如下7個常用鈑金工藝實驗的訓練：

•    鈑金鉚接虛擬實驗

•    鈑金折彎虛擬實驗

•    氧化處理虛擬實驗

•    微弧氧化虛擬實驗

•    數控沖壓虛擬實驗

•    激光切割虛擬實驗

•    水射流激光劃片虛擬實驗

（1）鈑金鉚接虛擬實驗

本虛擬實驗提供鈑金鉚接的實驗介紹、實驗原理、部件認知和實驗操作等四個部分的內容介紹，模擬了鈑金鉚接的完整實驗流程，其中實驗操作包括制作鉚接試樣，進行鉚接實驗，鈑金接頭剪切、拉伸等力學實驗。

首先進行板材劃線操作，板材切割操作；然后用紗布清潔板料，對板料進行劃線操作，進行鉚接操作，兩塊板料鉚接成型，最后對鉚接板料進行力--位移測試（對鉚接部位施加剪切應力進行測試），生成力--位移曲線。

圖一板材劃線操作

圖二板材切割操作

圖三砂紙打磨毛刺

圖四用紗布清潔板料

圖五對板料進行劃線操作

圖六進行鉚接操作

圖七鉚接成型

圖八對鉚接板料進行力--位移測試

（2）鈑金折彎虛擬實驗

本虛擬實驗提供鈑金折彎的實驗介紹、視頻教學和實驗操作等三部分內容，模擬了鈑金折彎實驗的完整實驗流程，包括參數設置，對模具進行調整、檢查，折彎操作，工件加工完成等過程。

圖九參數設置

圖十對模具進行調整、檢查

圖十一鈑金折彎操作

圖十二鈑金折彎完成

（3）氧化處理虛擬實驗

本虛擬實驗提供氧化處理實驗介紹和實驗操作兩部分內容，實驗操作包括實驗準備和實驗步驟兩部分，實驗準備先清洗燒杯、進行脫脂處理、水洗、酸洗和再水洗過程，實驗過程包括取發黑劑、試樣發黑、進行水洗、擦拭、吹干和上油過程。

圖十三清洗燒杯

圖十四脫脂處理

圖十五水洗

（4）微弧氧化虛擬實驗

本虛擬實驗提供實驗介紹、部件認知和實驗操作三部分內容，實驗操作部分包括準備階段、實驗階段和收尾階段。準備階段又包括激光打磨、清洗吹干試件、配置電解液和放置鈑金片；實驗階段包括打開電源、檢查儀表轉盤、打開溫控裝置進行實驗，最后觀察試件；實驗收尾階段包括旋鈕歸零、關控制按鈕、關電源按鈕、清洗風干、最后觀察成品。

圖十六清洗試件

圖十七放置鈑金片

圖十八觀察試件

圖十九風干

（5）數控沖壓虛擬實驗

本虛擬實驗提供數控沖壓實驗的實驗介紹和實驗操作兩部分內容，模擬了數控沖壓實驗的完整實驗流程，包括模具安裝、合上電源開關、啟動電腦主機、啟動沖床、啟動空壓機開關、安裝板料、手動沖床、數控沖孔、產品測量以及退出系統并關機等過程。

圖二十模具安裝

圖二十一檢查控制臺

圖二十二手動沖裁

圖二十三數控沖裁

圖二十四測量數據

（6）激光切割虛擬實驗

本虛擬實驗提供實驗介紹、部件認知和實驗操作三部分內容，模擬了激光切割實驗的完整實驗流程，包括加工參數設置、激光加工過程、實驗結果分析、工藝參數對切縫寬度的影響及思考測試。

圖二十五啟動激光器

圖二十六切割加工

圖二十七加工參數理論講解

圖二十八工藝參數對切縫寬度的影響

（7）水射流激光劃片虛擬實驗

本虛擬實驗提供實驗介紹、部件認知和實驗操作三部分內容，模擬了水射流激光劃片實驗的完整實驗流程，包括實驗準備過程、實驗劃片過程和實驗結果檢測。

1.    實驗目的：掌握水射流激光劃片的技工技術；

2.    實驗意義：了解不同參數狀態下，激光劃片獲得的不同的效果；

圖二十九實驗場景

圖三十激光噴頭調焦

圖三十一激光切割過程

系統服務器端用戶分為學生、教師、教務管理員和系統管理員四種角色，不同角色擁有不同權限。

學生：選課、選擇實驗、開展實驗、接受實驗指導、在線提交實驗報告、保存和提交實驗結果、查詢實驗成績和批語。

教師：典型實驗庫維護、發布實驗、安排實驗、批改實驗報告、系統指導、統計并發布學生的實驗成績和批語。

教務管理員：課程計劃、開課計劃、選課日期設置、開課審核、開課查詢。

系統管理員：用戶管理、分組管理、角色管理、權限管理、系統維護等。

性能指標

支持同時在線用戶數1萬人以上，經測試，系統運行穩定，不限終端用戶數，完全能滿足日常教學使用。

服務器運行環境

操作系統：WindowsServer，Linux/UnixServer

Web服務器：Tomcat6.0，JDK6.0

數據庫：MySQL

客戶端運行環境

操作系統：AllWindows系列

相關信息：

研制單位：北京潤尼爾網絡科技有限公司

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