PDF《虚拟塑料注塑成型教学系统》

收稿日期 :

2004 -

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30 第23卷第4期 计算机仿真2006年 4月 文章编号 :

1006 -

9348 (2006)

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04 虚拟塑料注塑成型教学系统 马斌 ,郭志英 , 周华民 ,李德群 (上海交通大学模具 CAD国家工程研究中心 ,上海 200030) 摘要 :塑料注射成型技术的发展与注射模具设计人员需求的增长十分迅速 ,模具设计人员学习必要的塑料成型基本原理是 掌握注射模具设计方法的现实需要.

该文在虚拟现实 (VR)技术的基础上 ,结合基于三维模型的注塑成型 FEA技术、 面向 对象的编程技术和 OpenGL图形库 ,研究并实现了沉浸式、 交互式的虚拟塑料注射成型教学仿真系统 (VPI M) ,提出了立体 成像算法 ,给出了模拟注射成型过程运动仿真的方法 ,借助 VR外设及通过建立知识化、 数字化、 可视化、 现实化的教学平台 来提高设计人员的学习效率、 学习兴趣及对问题理解的深入程度. 关键词 :虚拟现实 ;

注射成型 ;

立体显示 ;

有限元 中图分类号 : TP391.

9 文献标识码 : A Instruction System Based on V irtual Plastic Injection M olding Technology Ma B in, Guo Zhi - ying, Zhou Hua - m in,L i De - qun (National D ie and Mold CAD Engineering Research Center Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200030, China) ABSTRACT:W ith the rap id development of p lastic injection molding technique and the increasing needs for mold workers, it is practically needed that the mold designers must study the basic p rinciples of plastic molding formaste2 ring the mold design. This paper presents virtual plastic injection molding (VPI M) environment, a immersive virtual environment for teaching and instructing of plastic injection molding and design of injection mould. Key techniques ( stereoscop ic, FEA, movement si mulating app roach) of the system are described in detail . Injection mould is de2 signed by using the virtual hand and Delaunary triangulation technique. W ith integration of the object - oriented p ro2 gramm ing approach and OpenGL graphic interface, the injection molding system can be further visualized dynam ically in this virtual environment . The overall system is a new powerful app roach for highly improving the mold designerπ s comp rehension and study efficiency by building digital, knowledgeable, audio and visual aids and using the equip2 ments of VR. KEYWO RD S: V irtual reality (VR) ;

Injection molding;

Stereoscopic;

FEA

1 引言 塑料由于具有密度小、 质量轻、 比强度大、 成型生产率高 和价格低廉等优点 ,在国民经济和人民日常生活的各个领域 得到了日益广泛的应用.在机电、 仪表、 化工、 汽车和航天航 空等领域 ,塑料已成为金属的良好代替材料 ,出现了金属材 料塑料化的趋势.作为最有效的塑料成型方法之一的注射 成型具有可以一次成型各种结构复杂和尺寸精密的制品、 成 型周期短、 生产率高、 大批生产时成本低廉、 易于实现机械化 和自动化生产等优点.随着注射成型技术在制造业的广泛 应用 ,相关领域技术人员的大量培训成为迫切的问题.塑料 注射模具的设计需要既懂机械、 模具 ,又十分了解塑料高分 子材料的流动行为与成型过程的复合技术人员 [1 ] .目前 ,塑 料注射成型模具设计和注射机操作的有效培训必须在实际 注射机上进行 ,这既占用了设备生产时间 ,又具有风险 ,因为 培训中的误操作可导致昂贵设备的损坏.借助虚拟现实技 术真实的模拟注塑实际设备加工环境极其工作状态 ,使培训 者可以身临其境的操作或更改设计 ,既可迅速提高操作者的 素质 ,又安全可靠且费用低 ,具有很大的应用价值.同时 ,知 识化、 数字化、 现实化、 可视化的教学工具还可以极大地提高 ―