開放式網(wǎng)上機械制造技術基礎虛擬實驗室軟件
《機械制造技術基礎》是大學機械類相關專業(yè)的一門重要的核心課程、綜合技術基礎課，其理論性和實踐性都很強，該課程的實驗教學是機械制造基礎課程教學中的一個重要實踐環(huán)節(jié)。
該套軟件針對《機械制造技術基礎》課程開發(fā)，主要圍繞最常見的CA6140車床展開實驗，課程涵蓋了較為系統(tǒng)和全面的知識點，從基礎的車削基礎知識、車床操作認知練習，到較為深入的車床拆裝及工作原理、車刀相關認知及刃磨，到更具有探究性質的機械加工工藝規(guī)程的設計實驗。
通過該套軟件的使用學習，期望使學生習得多層次的知識點，整體提高學生在機械制造基礎方面的認知。
軟件的目的意義：
目前，現(xiàn)實中的機械制造基礎實驗存在以下局限性：
1、硬件依存性較強，只能在特定實驗室中進行；
2、儀器設備數(shù)量有限，無法滿足學生獨立進行實驗的需求；
3、部分實驗具有一定危險性，如CA6140車床操作等實驗；
4、部分實驗無法滿足學生透過設備外殼觀察內部機構工作原理的需求，如三爪卡盤的工作原理、刀架的換刀原理、尾座的鎖緊原理等；
隨著招生規(guī)模的逐年擴大，教學改革的不斷深入，機械制造基礎實驗的教學任務越來越重，儀器設備臺套數(shù)和實驗教師數(shù)量相對不足等問題愈加突出。為了以最少的經(jīng)費投入解決以上問題，并進一步激發(fā)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(fā)了開放式網(wǎng)上機械制造基礎虛擬實驗室軟件。
系統(tǒng)提供了多種常用機械設備和模型：
1、 CA6140車床
進給箱、主軸箱、三爪卡盤、溜板箱、刀架、掛輪箱、光杠、絲杠、尾座、床身、底座、其他附件等；
2、 車刀
90°車刀、75°車刀、45°車刀、切斷刀、內孔車刀、圓頭車刀、螺紋車刀等；
3、 全液壓模鍛錘
4、 機械工具箱
包括方榫、活扳手、呆扳手、一字螺絲刀、四方扳手、內六角扳手、角度尺等；
使用現(xiàn)有器材模型，系統(tǒng)可開展如下5個虛擬實驗的訓練：
• CA6140車床認知
• CA6140車床部分拆裝及工作原理
• 車刀認知
• 發(fā)動機曲軸連桿鍛造
• 機械加工工藝規(guī)程設計
（1）CA6140車床認知實驗
該實驗旨在幫助學生認識CA6140車床的結構組成、練習各部件的操作及調整方法。內容涵蓋主軸箱、掛輪箱、進給箱、溜板箱、刀架、尾座、床身主體、車床附件8大主要模塊，每個大模塊下還涵蓋子部件的詳細認知。
實驗過程中穿插有小練習，系統(tǒng)隨機出題，如果學生的操作錯誤，系統(tǒng)會指出錯誤并給出正確答案，以這樣的方式考察和鞏固學生對車床的認知。
軟件實現(xiàn)了對危險事故的預演及預防，通過預演不及時停止進刀而導致的撞壞車刀事故、不慎操作導致的尾座墜落砸傷人員事故等，引起學生的高度關注，從而在實物實驗中避免此類事故的發(fā)生。
.png)
車床八大主要模塊認知
.jpg)
透過外殼觀察內部零件的配合運動
.jpg)
不當操作導致車刀被撞壞
（2）車刀認知實驗
該實驗圍繞車刀展開，內容涵蓋車削基礎知識的認知、車刀的分類、影響車刀性能的參數(shù)認知、車刀的刃磨等環(huán)節(jié)。
在車刀角度環(huán)節(jié)，同樣設置有小練習，通過小練習考察和鞏固學生對車刀幾何角度的認知。
在車刀刃磨環(huán)節(jié)，以人物動畫的形式示范車刀刃磨的動作要領和方法。
.png)
車刀刀頭組成
.jpg)
刃磨車刀
（3）CA6140車床部分拆裝及工作原理實驗
該實驗旨在通過動手拆裝練習，使學生熟悉各部件的結構組成，通過三維動畫的演示，使學生了解其工作原理，拓寬學生的思路，豐富學生的知識儲備。內容涵蓋三爪卡盤、溜板刀架、尾座三大部件。
.png)
三大拆裝部件示意圖
針對以上三大部件，分別設有拆卸模式、工作原理、組裝模式三種模式，可自由選擇模式進入相應的實驗。
.png)
模式選擇示意圖
軟件配備豐富的機械工具箱，學生需要選擇正確的工具進行相關拆裝操作，針對主要部件，拆裝細節(jié)要求到每一個螺栓均可拆卸。實驗過程中，用戶可以對各零件進行360°自由觀察。
.png)
拆卸完成之后，組件以爆炸圖的形式顯示，旋轉視角和距離仔細觀察各零件細節(jié)，鼠標放到某個零件上面之后，屏幕中會顯示其名稱;
.png)
三爪卡盤拆卸示意圖
針對三爪卡盤的工作原理、刀架的工作原理、尾座鎖緊原理、套筒移動原理、套筒鎖緊原理等進行動畫演示，并清晰展現(xiàn)內部構造的工作原理。
.png)
刀架工作原理示意圖
拆卸模式完成之后，可以立即進入組裝模式，也可以在返回到主場景中之后再次點擊組件，從彈出的選項中選擇進入組裝模式。
.png)
尾座組裝示意圖
（4）發(fā)動機曲軸連桿鍛造實驗
該實驗包含連桿結構的認知、曲軸連桿的工作原理、連桿材料的選取、模鍛過程四個實驗環(huán)節(jié)。
在連桿結構認知環(huán)節(jié)，系統(tǒng)將連桿分為三部分，對每一部分還輔以簡短的介紹以加深認知。
在模鍛過程環(huán)節(jié)，軟件模擬連桿分級鍛壓的過程，每次鍛壓之后，用戶都可以仔細觀察模具型腔的形狀及鍛件的形狀變化。
.png)
發(fā)動機曲軸連桿鍛造
.png)
曲軸連桿的工作過程
（5）機械加工工藝規(guī)程設計實驗
該實驗模擬了一套完整的機械加工工藝規(guī)程設計過程：工藝性分析——確定毛坯——擬定工藝過程——選擇機床——選擇夾具——選擇刀具——計算工序尺寸——確定切削用量。通過該實驗，使用戶熟悉工藝規(guī)程設計的過程及要點。
工藝性分析環(huán)節(jié)，軟件隨機給出一張正確/錯誤的圖紙供用戶分析，從而很好地避免抄襲現(xiàn)象的發(fā)生。
.png)
工藝性分析環(huán)節(jié)示意圖
確定毛坯環(huán)節(jié)，提供毛澤選擇原則、毛坯零件圖、毛坯模型，可自由查看。
.png)
確定毛坯環(huán)節(jié)示意圖
擬定工藝過程環(huán)節(jié)，軟件自動判斷用戶設定的工藝過程是否正確，并智能給出正確的工序順序。
.png)
擬定工藝卡示意圖
機床選擇環(huán)節(jié)，用戶需根據(jù)工序安排，選擇正確的機床，提供選擇錯誤會有提示，并重新選擇。
.png)
機床選擇示意圖
選擇夾具、刀具環(huán)節(jié)，針對每個工藝過程，選擇相應的夾具、刀具。
.png)
選擇夾具示意圖
“工序尺寸”，填寫對應的工序尺寸
.png)
工序尺寸設計示意圖
根據(jù)切削用量原則，填寫對應的切削用量。
.png)
切削用量示意圖
夾具、被加工件與刀具相互配合的形式，以三維動畫的形式展現(xiàn)零件從毛坯到加工成最終零件的整個過程，期間用戶可以360°自由觀察。
.png)
加工過程演示
系統(tǒng)服務器端用戶分為學生、教師、教務管理員和系統(tǒng)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(fā)布實驗、安排實驗、批改實驗報告、系統(tǒng)指導、統(tǒng)計并發(fā)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(tǒng)管理員：用戶管理、分組管理、角色管理、權限管理、系統(tǒng)維護等。
性能指標
支持同時在線用戶數(shù)1萬人以上，經(jīng)測試，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，不限終端用戶數(shù)，
完全能滿足日常教學使用。
服務器運行環(huán)境
操作系統(tǒng)：WindowsServer，Linux/UnixServer
Web服務器：Tomcat6.0，JDK6.0
數(shù)據(jù)庫：MySQL
客戶端運行環(huán)境
操作系統(tǒng)：AllWindows系列
相關信息：
研制單位：北京潤尼爾網(wǎng)絡科技有限公司
通訊地址：北京市海淀區(qū)北三環(huán)中路44號院文教產(chǎn)業(yè)園1號樓郵政編碼：100876
TEL：400-888-3467 010-59508493
Web：http://www.china-slgm.comhttp://www.owvlab.net
E-mail：support@rainier.net.cn