Page 72 - 《橡塑技术与装备》2026年1期

橡塑技术与装备
HINA R&P TECHNOLOGY AND EQUIPMENT

橡胶炼胶工艺过程虚拟仿真系统的

开发与设计

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吴晓钒 ，孙明典 ，王世委 ，王涛 1*
(1. 沈阳化工大学材料科学与工程学院，辽宁 沈阳 110142 ；
2. 天津世维科技有限公司，天津 300000)

摘要 ： 该文章基于橡胶加工的研究，利用 Unity3D，3Dmax 等计算机技术构建炼胶工艺车间三维场景和工艺流程，设计开发
了炼胶工艺过程的虚拟仿真系统，使其具有能透视观察内部工艺过程、自由移动参观、交互仿真性强、页面设计专业等特色。系
统以 F270 型密炼机组为例，演示了主要设备的结构和工作原理，并进行交互操作，展现了炼胶工艺与虚拟仿真平台结合的优势
和特点。
关键词 ： 炼胶工艺 ；虚拟仿真 ； Unity3D ；交互仿真
中图分类号 ： TQ330.493 文章编号 ： 1009-797X(2026)01-0026-03
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2026.01.005

0 引言 开脚本、实验、场景等高仿真度设计。利用 3DMax
橡胶制品业是国民社会重要基础性行业之一，行 构建炼胶工艺车间三维场景和工艺流程，将建好的模
业的发展反映了国民经济和现代高科技领域的整体发 型全部放入 Unity3D 平台进行关联，使用 C# 编码来
展水平，大力推广信息化与自动化技术，实现橡胶生 实现各类仪器设备之间的交互过程。炼胶工艺虚拟仿
产的规范化与智能化也是行业发展的趋势。橡胶制品 真系统的设计流程见图 1 所示。
种类繁多，生产工艺过程基本相同，其中炼胶是极为
重要的工序 [1] 。生胶要通过多段塑炼过程，使用开炼机、 2 炼胶工艺虚拟仿真系统的组成设计
密炼机、上下辅机系统、胶片冷却机、切胶机等多种 首先针对密炼机组进行建模，主要建模设备包括
设备 [2] ，经过配料、混炼、压片等多个环节，获得符 炭黑储存和粉料称量系统、油料输送和称量系统、切
合性能要求的混炼胶胶料，为后续成型加工做准备。 胶机、皮带运输机、密炼机、开炼机、胶片冷却机等 [4] 。
由于现实炼胶工艺过程中存在密炼机组设备多、 对于设备中联轴器、轴筒、转子等可旋转移动的结构
占地面积大、操作过程复杂、人工操作困难等问题， 部分，设置坐标轴进行单独建模，便于实现仪器的运
因此将炼胶工艺过程利用 Unity3D，3DMAX 等计算 动过程和组装过程。由于设备众多，以炭黑储存和粉
机技术构建虚拟仿真系统，模拟真实工厂生产场景， 料称量系统为例进行设计说明，其他部分按照类似步
关键操作过程进行实时交互，让使用者获得身临其境 骤设计实现。
的感觉，同时可以进行自由探索和互动 [3] 。系统具有 炭黑种类繁多，对橡胶有补强作用，是炼胶工艺
独特的交互性、学习性、操作便利性、趣味性等优点， 不可或缺的原料。由于配料过程需要添加多种炭黑，
可用于培训和教学等领域，对橡胶制品行业以及相关 因此设计了多组炭黑储料罐。针对以上特性，参照企
企业人员，可以充分结合理论和实践，熟练掌握实操 业实物模型进行建模设计。首先利用软件进行漫反射
要领，达到自主学习的效果。 操作，添加材质，之后进行渲染处理，得到细致的场
作者简介 ：吴晓钒（1998-），女，硕士研究生，主要从事
1 炼胶工艺虚拟仿真系统的设计流程 高分子材料类虚拟仿真教学。
本系统以橡胶炼胶工艺过程为研究对象，以 F270 资助项目 ：沈阳化工大学教育教学培育工程教学成果重点
培育项目
型密炼机组为实物模型，以轮胎生产企业为原型，展
* 通讯作者
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·26· 第 52 卷 第 期