以培养高级工程应用型人才为目标，通过对高分子材料注塑成型生产过程仿真实习，使学生熟悉加工成型工艺与操作运行，加深对高分子材料注塑成型生产过程的理解，掌握高分子材料加工安全生产技能，提高分析决策能力，并运用所学高分子材料与工程专业知识，形成优化加工生产思维，同时提升学生的社会责任感和团队协作精神。

通过本实验，可以实现以下教学目的：

（1）激发学生对高分子材料成型模具、注塑机的使用、高分子材料成型加工原理和高分子材料成型工艺学等专业知识的学习兴趣；

（2）掌握高分材料注塑成型模具的安装方法、调模原理和试模工艺的全过程；

（3）掌握高分子材料注塑成型模具安装与调试过程中的安全事项和关键参数的校核与优化，为实际的安装与调试实验提供最佳参数，指导实际的实验操作，实现虚实结合；

（4）具备在高分子材料成型加工活动过程中解决安装、调试等复杂工程问题的能力。

（5）通过虚拟仿真实验平台，提供给需要安装与调试注塑成型模具的多学科学生和企业实习人员学习，满足不同层次人员的实践能力的培养。

知识点：共 10 个

1. CAE熔体充模过程的流动模拟分析。

2．预知高分子材料注射成型时熔体的填充和熔接痕所处位置。

3. 注射成型工艺参数的优化。

4. 最大注射量的校核。

5. 锁模力的校核。

6. 模具与注塑机安装部分相关尺寸的校核。

7. 注塑机的安全吊装。

8. 调模时的模厚参数对模具打开与闭合结果的影响规律。

9. 试模时注射量的差异对成型制件外观产生的影响规律。

10. 协同生产仿真（分组讨论）

本项目涉及的基本原理包括CAE模流分析技术、高分子注塑成型模具的调模试模原理、高分子材料注射成型工艺中的参数优化等，具有产教突出、应用性强、系统复杂等特点。

图1 高分子材料注塑成型虚拟仿真实习全过程

实验内容：

本实验课时为4学时，采用线上授课教学模式。

第1课时：基于翻转课堂的引导式、开放式教学，教师提前布置预习任务，以预习考核方式引导学生主动预习相关知识。

第2课时：教师课堂演示虚拟仿真实验操作，讲解实验主要内容及操作注意事项。

第3课时：学生自主完成虚拟仿真实验并进行考核。

第4课时：基于网络远程教学，进行网络答疑或讨论，最后完成实验报告撰写并上传。

实验教学过程

本虚拟仿真实验课程的教学过程包括网上自主理论学习、虚拟仿真操作教学（含常规生产加工虚拟仿真操作、对注塑成型加工试错的操作训练和基于成型工艺优化的操作训练教学）、协同生产操作教学、实验教学管理平台答疑与互动、仿真实习考核，各教学部分都可实现网络在线操作，并且内容丰富，操作灵活。

（1）网上自主学习：学生可通过本项目已建设的网络学习平台依次进行课程介绍和相关辅助材料学习。其中，课程介绍包括仿真实习背景介绍、教学资源介绍、学生使用手册、学生网络操作视频介绍；相关知识介绍包括高分子材料注塑成型生产全流程介绍（含视频介绍）、模具结构、注塑机操作、安全操作规范、成型缺陷分析、成型工艺与原理教学演示视频。上述内容教师可自行增添，自由度高，学生可以自主安排学习内容、学习方式，学习效果事半功倍。

（2）常规生产虚拟仿真操作：在仿真实习过程中，指导教师下达“生产任务”，学生针对“生产任务”进行仿真开车、生产、关车等常规生产操作。

（3）对试错处理的操作训练：本项目包含安全操作、人为参数设置不合理、工艺参数设置变化、材料种类变化等处理操作，学生按照评分系统中步骤进行及时、准确的操作，通过调整相应的操作，使高分子材料加工的安装、调试参数达到最最佳，使学生加深对高分子材料成型加工生产的学习，并为后续的协同仿真操作打下基础。

（4）基于成型工艺优化的操作训练：在教学方法和实际授课中，从高分子材料成型加工工艺优化的原理、物料衡算、模流分析，对比不同调整方法对产品质量和经济性的影响，建立品质和成本意识，并分析高分子材料种类的变化对产品质量和经济性的影响，完成实习操作结论，使学生形成优化成型加工生产思维方式。

（5）协同仿真生产操作：在仿真实习过程中，网上学生以5人为一班组协作完成仿真操作。在仿真实习过程中，分别针对安全吊装、调模与试模、工艺优化等进行合作仿真操作，并进行在线考核及仿真生产评优。

（6）指导运行装置调控：针对正常运行的实操装置，教学上可设置波动，学生完成注塑成型系统调控后，也可对优化技术应用于高分子材料注塑成型实操中，验证优化结果。

（7）仿真实习考核：实习考核可通过教师站在网上实现各项功能，包含在线学习时间、虚拟仿真操作理论知识考核、操作过程考核。其中，在线学习时间由服务器统计，可作为平时成绩计分；在线理论知识考核包括安全操作规范、工艺理论、设备理论等。在理论知识题方面也可根据具体情况组卷，如单人操作、协同操作等，理论知识考核过程中计算机根据操作情况自动评分。同时，计分系统可上传至云服务器等，便于统计和存档。网上实习考核系统操作简单、人性化，并且实用性强，能方便授课教师的管理和评判。

（8）教师网上在线教学与互动教学：本项目配套基于互联网环境下的电脑端系统，用于加强辅助教学。①组织教学管理：电脑端在线为主，移动端为辅、使教学行为数据化，快捷掌握每个学生的学习状况。②创新教学模式：辅助课堂教学，交互式学习，激发学生的学习兴趣；配套课前预习、课上沉浸学习模式，实现系统化、个性化教学的创新理念。③支撑教学评估：系统会自动记录学生的操作数据，为操作过程分析提供数据支撑，也可作为学生学习和操作评价的指标。

图2 实验操作过程说明