塑料成型工藝與模具設(shè)計制作課程體系的整合與實踐

黃淑芳+鐘麗珠

【摘 要】根據(jù)應(yīng)用技能型人才的培養(yǎng)要求，結(jié)合地區(qū)、行業(yè)發(fā)展對模具專業(yè)人才新的需求，在分析教學(xué)存在問題的基礎(chǔ)上，對塑料成型工藝與模具設(shè)計制作課程體系進(jìn)行整合，使學(xué)生掌握基本設(shè)計制作理論知識要點，具備與就業(yè)崗位需求相符合的技能。

【關(guān)鍵詞】高職 塑料成型 模具設(shè)計與制作 課程體系

【中圖分類號】 G 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】0450-9889（2014）08C-0093-02

由于塑料具有質(zhì)量輕、強度高、耐腐蝕好、成型形狀多樣性、生產(chǎn)效率高等特點，其應(yīng)用已經(jīng)涉及國民經(jīng)濟和人民生活中的多個方面，有些塑料甚至已逐步成為金屬材料的代用材料。因此，塑料工業(yè)在促進(jìn)現(xiàn)代科技的發(fā)展、推進(jìn)農(nóng)業(yè)建設(shè)、改善提高人們生活質(zhì)量等方面，發(fā)揮著越來越重要的作用。用模具生產(chǎn)的塑料制品具有精度高、均勻性好、生產(chǎn)效率高、能耗低等特點，可以說，塑料模具和塑料制品相輔相成。當(dāng)前，隨著生產(chǎn)生活的高效化，塑料產(chǎn)品品種多，更新頻率大，精度高，其生產(chǎn)必須符合低碳經(jīng)濟的要求，同時，對塑料模具的結(jié)構(gòu)形式要求復(fù)雜而精密、整體配套性要求日益增大。

高職院校作為應(yīng)用技能型人才培養(yǎng)的搖籃，每年為本地區(qū)、本行業(yè)提供大量的技能應(yīng)用型人才，其人才培養(yǎng)質(zhì)量關(guān)系著地區(qū)和行業(yè)的發(fā)展。在學(xué)科專業(yè)分類中，模具設(shè)計與制造專業(yè)與數(shù)控技術(shù)專業(yè)同屬于機械制造大類，模具設(shè)計與制造專業(yè)的學(xué)生需要深化學(xué)習(xí)數(shù)控專業(yè)的知識與技能，同時需要通過技能強化訓(xùn)練積累一定的實踐經(jīng)驗；所培養(yǎng)的學(xué)生還應(yīng)具有良好的職業(yè)道德和職業(yè)素養(yǎng)，以便能更快地適應(yīng)行業(yè)和社會的需要，服務(wù)于區(qū)域、行業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展。

一、塑料模具專業(yè)課程設(shè)置結(jié)構(gòu)

為了滿足人才培養(yǎng)的要求，高職院校模具設(shè)計與制造專業(yè)開設(shè)了一系列與塑料模具設(shè)計制造有關(guān)的專業(yè)基本技能課程和專業(yè)核心技能課程，課程按照學(xué)生接受專業(yè)知識的難易程度分學(xué)期設(shè)置。如表1所示。

經(jīng)過兩年半的培養(yǎng)后發(fā)現(xiàn)，該專業(yè)的畢業(yè)生雖然具備塑料模具相關(guān)的理論知識，但是專業(yè)應(yīng)用技能不足，主要表現(xiàn)在：專業(yè)能力不突出，不能解決生產(chǎn)實際問題，畢業(yè)生動手能力差，不能按時按量完成工作任務(wù)；缺乏實踐經(jīng)驗，沒有應(yīng)用創(chuàng)新能力等。與此同時，許多本專業(yè)在校生對專業(yè)未來認(rèn)知目標(biāo)不清晰、缺乏刻苦學(xué)習(xí)的精神、自主學(xué)習(xí)能力差，對專業(yè)的學(xué)習(xí)興趣低；教師難以開展教學(xué)、與學(xué)生互動性差，許多在校畢業(yè)班學(xué)生表現(xiàn)出對未來職業(yè)生涯迷茫、認(rèn)為學(xué)無所用，這些現(xiàn)象值得我們作為高等職業(yè)教育者的深思。

表1 塑料模具設(shè)計與制造部分課程設(shè)置

課程屬性 課程名稱

專業(yè)基本技能課程 機械專業(yè)基礎(chǔ) 機械制圖

機械制造基礎(chǔ)

機械設(shè)計基礎(chǔ)

電氣控制基礎(chǔ) 電工原理與電子技術(shù)

機床電氣控制

專業(yè)核心技能課程 塑料成型工藝及其模具設(shè)計 塑料成型工藝

塑料模具設(shè)計

液壓與氣動技術(shù)

模具制造技術(shù) 數(shù)控機床編程與加工

模具制造技術(shù)

模具CAD/CAM技術(shù) Auto CAD應(yīng)用

UG軟件應(yīng)用

二、塑料模具專業(yè)核心技能課程的整合

為了解決傳統(tǒng)課程設(shè)置所出現(xiàn)的專業(yè)技能培養(yǎng)針對性不足的問題，對若干門專業(yè)課程進(jìn)行了順序的調(diào)整和內(nèi)容的整合。課程整合設(shè)置的總體順序是在完成專業(yè)基礎(chǔ)技能課程的基礎(chǔ)上才進(jìn)行專業(yè)核心技能課程的教學(xué)，中間通過設(shè)置模具拆裝實訓(xùn)、AutoCAD應(yīng)用進(jìn)行專業(yè)知識過渡和引導(dǎo)，如圖1所示。學(xué)生通過模具拆裝實訓(xùn)鍛煉拆裝動手能力，在邊拆邊學(xué)的過程中掌握模具結(jié)構(gòu)，同時在此實訓(xùn)過程中能夠深化模具制造基礎(chǔ)、機械設(shè)計基礎(chǔ)等專業(yè)基礎(chǔ)技能課程的知識；學(xué)生通過AutoCAD應(yīng)用掌握模具CAD/CAM的入門知識，并深化了機械制圖專業(yè)基礎(chǔ)技能課程的知識，培養(yǎng)自主設(shè)計產(chǎn)品的意識和能力。

圖1 過渡課程設(shè)置

經(jīng)過過渡，學(xué)生能夠順利進(jìn)入專業(yè)核心技能課程的學(xué)習(xí)。為了切實地達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計、分析、動手實踐、職業(yè)素養(yǎng)等綜合能力的目的，遵循高職學(xué)生的發(fā)展規(guī)律，可將“成型工藝及模具設(shè)計”和“模具CAD/CAM技術(shù)”的相關(guān)課程做并線設(shè)置，如圖2所示。在理論學(xué)習(xí)階段，分別開設(shè)塑料模具設(shè)計和UG造型設(shè)計課程，開設(shè)塑料模具設(shè)計的目的是使學(xué)生掌握塑料模具的結(jié)構(gòu)特點以及設(shè)計要點等理論知識；開設(shè)UG造型設(shè)計的目的是使學(xué)生了解UG軟件造型設(shè)計的基礎(chǔ)知識，兩門課程并線開設(shè)、獨立講授。當(dāng)學(xué)生分別掌握了塑料模具理論知識和設(shè)計造型理念要點之后，以實訓(xùn)的方式，開設(shè)“模具設(shè)計CAD/CAM實訓(xùn)”，將上述兩門課程融會貫通，培養(yǎng)學(xué)生專項設(shè)計能力。

圖2 專業(yè)核心技能課程整合結(jié)構(gòu)

（一）模具設(shè)計實訓(xùn)實施過程

與以往三維造型軟件只學(xué)習(xí)造型、產(chǎn)品外觀設(shè)計，以及塑料成型理論學(xué)習(xí)半知半解的形式和效果不同，課程經(jīng)過整合開發(fā)后，學(xué)生將根據(jù)本專業(yè)實訓(xùn)基地現(xiàn)有加工設(shè)備條件，除了通過設(shè)計目標(biāo)產(chǎn)品來達(dá)到掌握三維造型和產(chǎn)品外觀設(shè)計的鍛煉目的外，還能深入學(xué)習(xí)和掌握行業(yè)主流的三維設(shè)計軟件的其他專業(yè)加載模塊，設(shè)計與目標(biāo)產(chǎn)品能夠配套使用的模具，真正掌握本專業(yè)的核心專業(yè)技能，這也為后續(xù)的模具制造學(xué)習(xí)與實踐奠定設(shè)計依據(jù)。

塑料模具設(shè)計綜合實訓(xùn)具體實施過程如下（以注塑成型模具為例）：

第一步：設(shè)計目標(biāo)產(chǎn)品。設(shè)計目標(biāo)產(chǎn)品外觀形態(tài)，分析塑料件工藝性，確定注射成型的工藝條件、確定注塑機。

從第二步開始，需要調(diào)用UG軟件中的注塑模向?qū)K，因此，必須確認(rèn)軟件中該模塊是否完整。

第二步：確定模具方案。注射模具的方案確定主要包括：確定與布置型腔數(shù)量和結(jié)構(gòu)；選擇分型面；設(shè)計澆注系統(tǒng)；設(shè)計冷卻系統(tǒng)；設(shè)計成型零件的結(jié)構(gòu)；設(shè)計側(cè)向抽芯機構(gòu)；設(shè)計推出機構(gòu)以及選用模架等工作任務(wù)。

具體操作過程如下：加載產(chǎn)品模型；確定模具坐標(biāo)系；設(shè)置收縮率；創(chuàng)建模具工件；修補模型；創(chuàng)建區(qū)域和分型線；設(shè)計區(qū)域；創(chuàng)建分型面；創(chuàng)建型腔和型芯；添加模架；修改動、定模板；添加標(biāo)準(zhǔn)件；設(shè)計流道；設(shè)計澆口；設(shè)計冷卻通道；設(shè)計滑塊/斜銷機構(gòu)；創(chuàng)建模具分解視圖等過程。

第三步：校核相關(guān)參數(shù)與強度。校核內(nèi)容包括：校核模具與注射機有關(guān)的參數(shù)和校核模具主要零件的強度和剛度。

第四步：繪制模具工程圖。工程圖包括：裝配圖和零件圖。

（二）塑料模具制造實施過程

基于工作過程，在完成模具基礎(chǔ)理論知識、目標(biāo)產(chǎn)品和配套模具設(shè)計工作之后，開始進(jìn)入模具制作加工環(huán)節(jié)。相對設(shè)計而言，數(shù)控機床操作的危險性比一般普通機床要高，因此在與模具加工制作環(huán)節(jié)有關(guān)的課程中，理論教學(xué)將不容忽略，借鑒數(shù)控技術(shù)專業(yè)核心課程數(shù)控加工編程與實訓(xùn)一體化教學(xué)的方式，本專業(yè)學(xué)生必須掌握扎實的理論基礎(chǔ)才能進(jìn)行實踐操作。在數(shù)控加工理論教與學(xué)過程中，教師作為講授編程理論的主體，學(xué)生以前期設(shè)計的目標(biāo)產(chǎn)品、型芯、型腔等工作部件作為加工對象，制定相應(yīng)的工藝路線、填寫工藝卡片；在加工制作環(huán)節(jié)，學(xué)生作為產(chǎn)品生產(chǎn)的主體，完成編程、加工、裝配、檢驗等工作，最終實現(xiàn)數(shù)控產(chǎn)品的生產(chǎn)。

三、課程整合實踐效果與教學(xué)反思

目前，項目化教學(xué)具有能夠把理論知識與實踐教學(xué)相融合、以學(xué)生作為整個教學(xué)過程的中心、能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性等突出特點，受到了許多高職院校的推崇。然而，經(jīng)過實踐后發(fā)現(xiàn)，對于塑料成型工藝與模具設(shè)計系列課程來說，上述效果并不突出，主要表現(xiàn)在，不能激發(fā)學(xué)生的獨立設(shè)計和創(chuàng)新能力；不能形成完整的理論知識體系，知識點凌亂，課程的實踐性不明顯；設(shè)計和標(biāo)準(zhǔn)模塊使用的枯燥使得部分學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)心理，對未來就業(yè)定位點不明確甚至喪失信心等方面。

以教師教、學(xué)生做為導(dǎo)向，以學(xué)生工作能力為培養(yǎng)核心，將有關(guān)的專業(yè)基礎(chǔ)技能課程和專業(yè)核心技能課程進(jìn)行整合，適當(dāng)調(diào)整課程的順序。在必須掌握基本理論知識基礎(chǔ)上，以綜合實訓(xùn)環(huán)節(jié)實現(xiàn)真正的設(shè)計工作過程；在制作的工作過程中，打破原有“教師教、學(xué)生純粹模仿制作”的模式，最終使學(xué)生能夠?qū)λ芰铣尚凸に嚺c模具設(shè)計整個知識體系依次獲得識記、理解、綜合應(yīng)用等層次的掌握?？v觀整個“塑料成型工藝和模具設(shè)計制作”教學(xué)過程，對于學(xué)生而言，是一個建立在完整理論基礎(chǔ)上的發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的過程；對教學(xué)者而言，在緊隨行業(yè)發(fā)展、合理利用教學(xué)資源的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)了學(xué)生的設(shè)計能力、思考能力、動手操作能力，因地制宜，不僅能夠有效克服項目化教學(xué)中出現(xiàn)的問題，還能夠較大程度地提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、積極性，幫助學(xué)生在走向工作崗位后能創(chuàng)造性的、更好的解決問題，增強就業(yè)競爭力。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 楊安. 塑料成型工藝與模具設(shè)計[M]. 北京：北京理工大學(xué)出版社，2011

[2] 李奇，朱江峰，張國文. 模具構(gòu)造與制造[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2011

【作者簡介】黃淑芳（1984- ），女，廣西水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，工學(xué)碩士，研究方向：材料加工。鐘麗珠（1965- ），女，廣西水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授，工程師，研究方向：數(shù)控技術(shù)，模具設(shè)計與制造。

（責(zé)編 丁 夢）

具體操作過程如下：加載產(chǎn)品模型；確定模具坐標(biāo)系；設(shè)置收縮率；創(chuàng)建模具工件；修補模型；創(chuàng)建區(qū)域和分型線；設(shè)計區(qū)域；創(chuàng)建分型面；創(chuàng)建型腔和型芯；添加模架；修改動、定模板；添加標(biāo)準(zhǔn)件；設(shè)計流道；設(shè)計澆口；設(shè)計冷卻通道；設(shè)計滑塊/斜銷機構(gòu)；創(chuàng)建模具分解視圖等過程。

第三步：校核相關(guān)參數(shù)與強度。校核內(nèi)容包括：校核模具與注射機有關(guān)的參數(shù)和校核模具主要零件的強度和剛度。

第四步：繪制模具工程圖。工程圖包括：裝配圖和零件圖。

（二）塑料模具制造實施過程

基于工作過程，在完成模具基礎(chǔ)理論知識、目標(biāo)產(chǎn)品和配套模具設(shè)計工作之后，開始進(jìn)入模具制作加工環(huán)節(jié)。相對設(shè)計而言，數(shù)控機床操作的危險性比一般普通機床要高，因此在與模具加工制作環(huán)節(jié)有關(guān)的課程中，理論教學(xué)將不容忽略，借鑒數(shù)控技術(shù)專業(yè)核心課程數(shù)控加工編程與實訓(xùn)一體化教學(xué)的方式，本專業(yè)學(xué)生必須掌握扎實的理論基礎(chǔ)才能進(jìn)行實踐操作。在數(shù)控加工理論教與學(xué)過程中，教師作為講授編程理論的主體，學(xué)生以前期設(shè)計的目標(biāo)產(chǎn)品、型芯、型腔等工作部件作為加工對象，制定相應(yīng)的工藝路線、填寫工藝卡片；在加工制作環(huán)節(jié)，學(xué)生作為產(chǎn)品生產(chǎn)的主體，完成編程、加工、裝配、檢驗等工作，最終實現(xiàn)數(shù)控產(chǎn)品的生產(chǎn)。

三、課程整合實踐效果與教學(xué)反思

目前，項目化教學(xué)具有能夠把理論知識與實踐教學(xué)相融合、以學(xué)生作為整個教學(xué)過程的中心、能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性等突出特點，受到了許多高職院校的推崇。然而，經(jīng)過實踐后發(fā)現(xiàn)，對于塑料成型工藝與模具設(shè)計系列課程來說，上述效果并不突出，主要表現(xiàn)在，不能激發(fā)學(xué)生的獨立設(shè)計和創(chuàng)新能力；不能形成完整的理論知識體系，知識點凌亂，課程的實踐性不明顯；設(shè)計和標(biāo)準(zhǔn)模塊使用的枯燥使得部分學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)心理，對未來就業(yè)定位點不明確甚至喪失信心等方面。

以教師教、學(xué)生做為導(dǎo)向，以學(xué)生工作能力為培養(yǎng)核心，將有關(guān)的專業(yè)基礎(chǔ)技能課程和專業(yè)核心技能課程進(jìn)行整合，適當(dāng)調(diào)整課程的順序。在必須掌握基本理論知識基礎(chǔ)上，以綜合實訓(xùn)環(huán)節(jié)實現(xiàn)真正的設(shè)計工作過程；在制作的工作過程中，打破原有“教師教、學(xué)生純粹模仿制作”的模式，最終使學(xué)生能夠?qū)λ芰铣尚凸に嚺c模具設(shè)計整個知識體系依次獲得識記、理解、綜合應(yīng)用等層次的掌握?？v觀整個“塑料成型工藝和模具設(shè)計制作”教學(xué)過程，對于學(xué)生而言，是一個建立在完整理論基礎(chǔ)上的發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的過程；對教學(xué)者而言，在緊隨行業(yè)發(fā)展、合理利用教學(xué)資源的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)了學(xué)生的設(shè)計能力、思考能力、動手操作能力，因地制宜，不僅能夠有效克服項目化教學(xué)中出現(xiàn)的問題，還能夠較大程度地提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、積極性，幫助學(xué)生在走向工作崗位后能創(chuàng)造性的、更好的解決問題，增強就業(yè)競爭力。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 楊安. 塑料成型工藝與模具設(shè)計[M]. 北京：北京理工大學(xué)出版社，2011

[2] 李奇，朱江峰，張國文. 模具構(gòu)造與制造[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2011

【作者簡介】黃淑芳（1984- ），女，廣西水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，工學(xué)碩士，研究方向：材料加工。鐘麗珠（1965- ），女，廣西水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授，工程師，研究方向：數(shù)控技術(shù)，模具設(shè)計與制造。

（責(zé)編 丁 夢）

具體操作過程如下：加載產(chǎn)品模型；確定模具坐標(biāo)系；設(shè)置收縮率；創(chuàng)建模具工件；修補模型；創(chuàng)建區(qū)域和分型線；設(shè)計區(qū)域；創(chuàng)建分型面；創(chuàng)建型腔和型芯；添加模架；修改動、定模板；添加標(biāo)準(zhǔn)件；設(shè)計流道；設(shè)計澆口；設(shè)計冷卻通道；設(shè)計滑塊/斜銷機構(gòu)；創(chuàng)建模具分解視圖等過程。

第三步：校核相關(guān)參數(shù)與強度。校核內(nèi)容包括：校核模具與注射機有關(guān)的參數(shù)和校核模具主要零件的強度和剛度。

第四步：繪制模具工程圖。工程圖包括：裝配圖和零件圖。

（二）塑料模具制造實施過程

基于工作過程，在完成模具基礎(chǔ)理論知識、目標(biāo)產(chǎn)品和配套模具設(shè)計工作之后，開始進(jìn)入模具制作加工環(huán)節(jié)。相對設(shè)計而言，數(shù)控機床操作的危險性比一般普通機床要高，因此在與模具加工制作環(huán)節(jié)有關(guān)的課程中，理論教學(xué)將不容忽略，借鑒數(shù)控技術(shù)專業(yè)核心課程數(shù)控加工編程與實訓(xùn)一體化教學(xué)的方式，本專業(yè)學(xué)生必須掌握扎實的理論基礎(chǔ)才能進(jìn)行實踐操作。在數(shù)控加工理論教與學(xué)過程中，教師作為講授編程理論的主體，學(xué)生以前期設(shè)計的目標(biāo)產(chǎn)品、型芯、型腔等工作部件作為加工對象，制定相應(yīng)的工藝路線、填寫工藝卡片；在加工制作環(huán)節(jié)，學(xué)生作為產(chǎn)品生產(chǎn)的主體，完成編程、加工、裝配、檢驗等工作，最終實現(xiàn)數(shù)控產(chǎn)品的生產(chǎn)。

三、課程整合實踐效果與教學(xué)反思

目前，項目化教學(xué)具有能夠把理論知識與實踐教學(xué)相融合、以學(xué)生作為整個教學(xué)過程的中心、能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性等突出特點，受到了許多高職院校的推崇。然而，經(jīng)過實踐后發(fā)現(xiàn)，對于塑料成型工藝與模具設(shè)計系列課程來說，上述效果并不突出，主要表現(xiàn)在，不能激發(fā)學(xué)生的獨立設(shè)計和創(chuàng)新能力；不能形成完整的理論知識體系，知識點凌亂，課程的實踐性不明顯；設(shè)計和標(biāo)準(zhǔn)模塊使用的枯燥使得部分學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)心理，對未來就業(yè)定位點不明確甚至喪失信心等方面。

以教師教、學(xué)生做為導(dǎo)向，以學(xué)生工作能力為培養(yǎng)核心，將有關(guān)的專業(yè)基礎(chǔ)技能課程和專業(yè)核心技能課程進(jìn)行整合，適當(dāng)調(diào)整課程的順序。在必須掌握基本理論知識基礎(chǔ)上，以綜合實訓(xùn)環(huán)節(jié)實現(xiàn)真正的設(shè)計工作過程；在制作的工作過程中，打破原有“教師教、學(xué)生純粹模仿制作”的模式，最終使學(xué)生能夠?qū)λ芰铣尚凸に嚺c模具設(shè)計整個知識體系依次獲得識記、理解、綜合應(yīng)用等層次的掌握?？v觀整個“塑料成型工藝和模具設(shè)計制作”教學(xué)過程，對于學(xué)生而言，是一個建立在完整理論基礎(chǔ)上的發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的過程；對教學(xué)者而言，在緊隨行業(yè)發(fā)展、合理利用教學(xué)資源的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)了學(xué)生的設(shè)計能力、思考能力、動手操作能力，因地制宜，不僅能夠有效克服項目化教學(xué)中出現(xiàn)的問題，還能夠較大程度地提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、積極性，幫助學(xué)生在走向工作崗位后能創(chuàng)造性的、更好的解決問題，增強就業(yè)競爭力。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 楊安. 塑料成型工藝與模具設(shè)計[M]. 北京：北京理工大學(xué)出版社，2011

[2] 李奇，朱江峰，張國文. 模具構(gòu)造與制造[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2011

【作者簡介】黃淑芳（1984- ），女，廣西水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，工學(xué)碩士，研究方向：材料加工。鐘麗珠（1965- ），女，廣西水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授，工程師，研究方向：數(shù)控技術(shù)，模具設(shè)計與制造。

（責(zé)編 丁 夢）