數顯手動壓力機開發(fā)在模具設計與制造教學中的應用

郭 勝

(黃岡職業(yè)技術學院機電學院，湖北黃岡438002)

高職模具設計與制造專業(yè)的學生在課堂學習時，普遍感到吃力，難以掌握該技術的實際應用。認為課堂上講解知識過多，學生感覺比較枯燥，嚴重影響了課程教學的效果。因此，我們教師應避免灌輸式的教學，要以學生為主體，應注重現代教學理念、方法和手段的應用，充分調動學生的學習積極性。這就要求教師要改變以往的傳統(tǒng)教學模式，教學模式的改變，必將增加經費的支出，由于經費的限制，我們教師采取自制教具的方法。以制作數顯手動壓力機為例，在模具專業(yè)的教學實踐中進行了有益的探索和實踐。

一、數顯手動壓力機的開發(fā)

通過機加工實訓課程的學習，使學生了解常用普通機床的性能、工藝范圍、機床結構，掌握通用機床的基本操作方法，逐步能夠編制加工工藝，達到零件圖紙的加工要求，培養(yǎng)學生的模具制造技能，為學習其他專業(yè)知識和職業(yè)技能打下基礎。為了實現機加工實訓的課程目標，在上機加工實訓課之前，數顯手動壓力機就已經設計好了(由于學習的重點在于加工，學生沒有參與設計)，數顯裝置也已經備好，機械部分所需材料也全部備齊，所以只需要指導學生將機械部分加工并完成安裝調試合格即可完成數顯手動壓力機的開發(fā)。

在制作數顯手動壓力機的同時，還要讓學生制作一些較簡單的沖壓模具，并要求能夠組裝起來。在授課方式上采用邊講邊練、現場教學的方式。為了保證教學效果，基本上是在模具制造實訓中心進行教學，在教學過程中允許學生發(fā)表不同的見解，根據現場設備使用情況，可以改變加工工藝(但要做好工藝變更記錄)，使學生對所學內容有徹底的了解和清楚的認識。通過本課程的學習，學生懂得了不同設備的原理和使用方法，以及不同量具測量的方法，能夠較熟練選擇夾具和刀具，熟悉零件加工的過程與方法，這些基本技能的掌握不僅對提高學生解決工程實際問題的能力，對提高學生的綜合素質和創(chuàng)新能力具有重要的作用，而且為學生今后的學習和從事生產工作打下良好的基礎。

該教具制造過程中，設計部分是由教師完成，制造部分是在教師的指導下由學生完成。由此看來，學校的自制教具可以作為師生共同開發(fā)的項目，既可以用于教師的科研，也可以用來作為教學項目，使學生在這種“真槍實彈”的學習情景中鍛煉自己的職業(yè)技能，提高他們的工程實踐能力。

二、數顯手動壓力機在模具鉗工實訓課程中的應用

開設模具鉗工實訓課程的目標要求學生:熟悉模具裝配、試模、調整及維修的全過程，能熟練地使用模具鉗工常用機械設備、輔助設備和相應的工裝、工具進行模具裝配，具備在現場分析、處理模具加工與裝配工藝問題的能力［1］。那么，數顯手動壓力機作為模具專業(yè)師生共同完成的自制教具，在不同的有關模具課程教學運用是不同的，在模具鉗工實訓課程的應用就可以用來試模以及檢驗模具的裝配質量、檢驗模具的維修效果等。

模具裝配后，必須要通過試模對制件的質量和模具的性能進行綜合檢測。對試模中出現的各種問題應進行全面、認真的分析，找出其產生的原因，并對沖壓模進行適當的調整與修正，以獲得合格的制件。因此，沖壓模的調整工作是模具制造中不可缺少的重要環(huán)節(jié)。該數顯手動壓力機可以用來檢驗較小沖壓模具制造與設計的質量情況。

例如:沖裁模結構簡單，基本上不存在模具結構上的問題，但是要讓學生了解壓力機的結構和工作過程，熟悉沖裁模在沖壓設備上安裝、調試的過程和方法;理解凸、凹模刃口利鈍，對沖裁件剪切斷面質量的影響;掌握沖裁模的凸、凹模之間的間隙大小對沖裁件精度的影響，從而達到做一名合格工藝人員的要求，其重點是沖裁件質量分析和解決方案，即能夠及時分析沖裁件質量缺陷產生的原因，并提出解決的方法，以保證沖裁件達到質量要求。

由于各種原因，沖裁件會出現許多質量缺陷，如沖裁斷面存在斷裂帶、毛刺、翹曲、尺寸精度超差等。為了更好理解沖裁件產生質量缺陷的原因，在機加工實訓時就有意識讓學生制造了一些簡易的沖裁模、彎曲模等用于學生實訓用的教具。因為是學生首次制作的模具，所以在加工質量上有較明顯差異。在模具裝配好后進入試模階段，并引導學生對制件的質量和模具的性能進行綜合檢測。第一是沖裁件的外觀質量，包括沖裁件斷面質量、表面毛刺、翹曲等。根據以上外觀質量檢查的結果，首先是查看模具刃口及檢測凸、凹模之間的間隙值，將測量結果記錄在相應的外觀質量檢查結果的列表中，然后以凸、凹模之間的間隙大小為主線，根據間隙的大小分析沖裁件剪切斷面質量、毛刺、翹曲對沖裁件外觀質量的影響。第二是檢查凸、凹模的表面加工質量，主要是沖裁凹?？兹锌诘膫缺?即刃壁)表面加工質量，刃壁的表面質量直接影響沖裁件的外觀質量，這是顯而易見的。第三是檢測沖裁件的尺寸，主要是檢測沖裁件否符合圖樣規(guī)定的要求。如果沖裁件檢測的尺寸與圖樣規(guī)定的要求不相符，則有以下幾種可能:①模具刃口尺寸制造時就已經超差;②沖裁件在沖裁后產生回彈，造成沖裁件尺寸超差;③由于模具的定位裝置不可靠，沖裁過程中，毛坯發(fā)生了竄動，引起沖裁件尺寸上的變化;④由于壓邊力過小。究竟是什么原因或哪些原因造成的，就要引導學生結合模具的結構、定位裝置的可靠性、壓邊力大小、沖裁件的外觀質量以及凸、凹模刃口尺寸等來分析判斷。

在試模教學活動中，教具和實訓記錄起了很好的協調作用，為學生積累了分析的依據，調動了學生的多種感觀，使抽象的知識變得直觀，激發(fā)起學生的學習興趣，調動了學生的直覺形象思維，把學生的學習過程變成一個積累工程經驗和再創(chuàng)造的過程，使學生認識到應該怎樣去做，達到了較理想的教學效果。

本次試模實操訓練的有效實施，為學生今后的學習和工作奠定了較好的基礎。在實施過程中，按照實際工作過程設計教學和學習過程，以工作任務為載體來設計教學，組織教學，使工作任務與知識、技能有機融合，增強學生的直觀體驗，激發(fā)了學生的學習興趣［2］。實踐證明，通過系統(tǒng)訓練，學生基本操作技能扎實，綜合運用知識解決實際問題的能力明顯提高，學生能把所學知識貫穿起來，并靈活運用到實踐過程中［3］。

三、數顯手動壓力機在沖壓模具設計課程中的應用

沖壓工藝及模具設計是模具專業(yè)的一門核心課程，主要學習模具設計的一般方法，了解和掌握常用模具整體設計、零部件的設計過程和計算方法，培養(yǎng)正確的設計思想和分析問題、解決問題的能力，特別是總體設計和計算的能力。其中，沖裁力的計算是數顯手動壓力機的首次應用。

沖裁力是指沖裁過程中的最大剪切抗力，是選用壓力機、模具設計以及強度校核的重要依據。為了充分發(fā)揮壓力機的潛力，避免因超載而損壞壓力機，沖裁力的計算是非常必要的。這次課應達到兩個方面教學目標，其一讓學生翻閱教材或資料對沖裁力進行計算，并掌握沖模壓力中心的確定方法;其次是理解降低沖裁力的方法。其中沖裁力和壓力中心是本次課的重點和難點。該次課以我們在機加工實訓時自制沖裁模的沖裁力計算為工作任務，并通過自制的數顯手動壓力機來進行檢驗。

事實上，在計算沖裁力的同時還應該計算卸料力、推件力和頂件力。根據我們現有的沖裁模數量，將學生分成相應的組數，讓學生自己進行分工協作，并進行相互檢查，將計算結果與測試結果進行對照分析。

經過現場沖壓測出模具沖出合格零件時的負載力峰值，當然同一產品在沖壓測試時其負載力峰值是有一定范圍的。如果超出這個范圍，則說明該模具存在質量問題，那么就應該對模具進行檢查，以及根據教材和資料的相關內容提出降低沖裁力的整改方案，利用課余時間自己到模具制造實訓中心去實施。

在沖壓工藝及模具設計的課程教學過程中，除沖裁力計算時用到數顯手動壓力機外，在進行彎曲模計算、拉伸模計算、以及其他翻邊、整形等板料成形工藝時也會經常會用到數顯手動壓力機。

這種以數顯手動壓力機為載體，以多種工作任務為教學內容的教學方式，改變了過去過分重視講授式的知識傳授教學方式，整個教學過程不再停留在過去那種聽、看、記或背的模式，對所學知識只是曇花一現或一知半解，根本不知道在什么情況下使用的狀況;有利于學生進行理論聯系實際，加深對理論知識理解，提高分析問題、解決問題的能力。

四、體會

通過數顯手動壓力機在模具專業(yè)課程中的應用，利用直觀教具進行教學可以使教學過程真實、活躍，符合學生的認知特點，有利于調動學生學習的積極性;同時還可以充分調動學生運用所學知識去指導實踐，增強了學生對知識的理解和應用能力，而且還可以加深學生對課外知識的拓展理解，減少教學難度。

在應用數顯手動壓力機進行教學的過程中，對教師也提出了較高的要求，主要體現在:

(一)要求任課教師課前準備充分。提前準備好教學時所必須的工量具、設備與材料等教學資源，向學生提供完成工作任務的教學場地。

(二)要求任課教師本身具備“雙師”能力。在講授理論課的同時能夠指導學生實踐。

(三)要求任課教師具有較豐富的實踐經驗和較高的實踐技能。如果現場教學時裝備突然出了故障，這是什么原因造成的就需要自己去分析、判斷、直至迅速解決問題。特別是在課堂上任課教師本身要有能力解決這些突發(fā)事件，如果不能現場解決，就應該向學生有一個清楚理由來解釋。

(四)要求任課教師具有教學現場的控制能力。由于理論學習和實際工作都在進行，其進度肯定做不到一致，教學秩序難以保證，教師要最大限度地發(fā)揮學生和現有教學資源的作用，可以組織部分能力較強的學生協助教學，保證教學現場安全有序，努力提高教學質量。

五、結束語

使用數顯手動壓力機及其相關教具進行模具專業(yè)的專業(yè)課程教學，是利用直觀教具進行教學，體現了理實一體教學法的育人內涵，使學習過程工作化，貼近將來的工作實際。通過設定教學任務和教學目標，讓師生雙方邊學、邊做、邊指導、邊修正，有利于調動學生學習的積極性和激發(fā)學生的學習興趣。數顯手動壓力機應用于模具鉗工實訓和沖壓工藝及模具設計等課程的教學實踐，豐富了課堂教學內容和實踐教學情景，提高了教學質量。在整個教學環(huán)節(jié)中，理論和實踐交替進行，直觀和抽象交錯出現，沒有固定的理實先后的順序，而是理論中有實踐，實踐中有理論。十分適合于既要傳授知識又要進行技能訓練的理實一體化課程。它是能夠突出學生動手能力和專業(yè)技能的培養(yǎng)，充分調動和激發(fā)學生學習興趣的一種教學方法。

在數顯手動壓力機應用的教學實踐中，我們雖然做了一些工作，但還不夠完善，有待提高和加強，還需要繼續(xù)做其他的教具，在不斷提高教學水平同時，努力提高教科研能力，更好地為學生服務。

［1］羅敏杰，唐冬生.高職學院創(chuàng)新教學體系構建的探索［J］.山東:中國成人教育，2008(07):100～101.

［2］牛全峰，陳玉平，楊學智，丁泉清.基于行動導向教學法的專業(yè)課程體系構建——以模具設計與制造專業(yè)為例［J］.吉林:職業(yè)技術教育，2010，11(32):63～65.

［3］唐秀蘭.基于工作過程的模具設計與制造專業(yè)實踐教學體系構建與實施［J］.吉林:職業(yè)技術教育，2010，04(11):61 ～63.