關(guān)于鍛壓模具設(shè)計實踐教學(xué)改革及創(chuàng)新

黃東男

內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué) 內(nèi)蒙古呼和浩特 010051

鍛壓作為傳統(tǒng)專業(yè)，肩負(fù)著為國家的制造企業(yè)培養(yǎng)高級工程技術(shù)人才的重任。合理的鍛壓模具設(shè)計是獲得高性能、高質(zhì)量鍛壓制品的關(guān)鍵。但目前各高校鍛壓模具設(shè)計實踐教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時少，實驗陳舊、單一，已經(jīng)遠(yuǎn)不適應(yīng)社會發(fā)展及學(xué)生就業(yè)的要求，因此，逐漸樹立現(xiàn)代化教育理念，不斷推進(jìn)鍛壓模具實踐教學(xué)改革，優(yōu)化人才培養(yǎng)方案，是鍛壓專業(yè)人才教育及創(chuàng)新培養(yǎng)的必然選擇。

1 鍛壓模具設(shè)計改革的必然性

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，中國將成為世界制造業(yè)的重要基地，而模具是制造業(yè)的基礎(chǔ)。根據(jù)我國2015年上半年市場需求情況，有71%的企業(yè)預(yù)測汽車行業(yè)對模鍛件的需求環(huán)比有所增加，75%的企業(yè)預(yù)測軌道交通對模鍛件的需求環(huán)比將會將會增加，57%的企業(yè)認(rèn)為航空航天對模鍛件的需求環(huán)比增加，43%的企業(yè)認(rèn)為能源行業(yè)對模鍛件的需求環(huán)比增加。結(jié)合相關(guān)資料得知2015年汽車行業(yè)將持續(xù)增長，同時，國家將加大交通、新能源行業(yè)的投資，將極大促進(jìn)模鍛行業(yè)的發(fā)展。

我國模具行業(yè)是一個新興的產(chǎn)業(yè)、朝陽行業(yè)、高收入的行業(yè)。如長三角與廣東佛山等地區(qū)，模具設(shè)計、開發(fā)、維修人才短缺，經(jīng)驗豐富的模具設(shè)計人才供需比達(dá)1:12，現(xiàn)有的模具設(shè)計人才遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足需求。

目前我國模具設(shè)計水平低，依然停留在依靠反復(fù)工程類比的試錯方法上，與先進(jìn)國家的模具設(shè)計水平存在較大差距。由于制造業(yè)市場的競爭日趨激烈，企業(yè)急需提高模具設(shè)計水平，對有實踐經(jīng)驗并能結(jié)合計算機仿真進(jìn)行模具設(shè)計開發(fā)的高級專業(yè)工程技術(shù)人才需求逐漸增加。因此針對鍛壓專業(yè)的本科生加大模具設(shè)計方面的教學(xué)勢在必行。但目前各高校鍛壓模具設(shè)計實踐教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時少，教學(xué)方法單一，模具設(shè)計主要針對傳統(tǒng)的、典型零件進(jìn)行，已經(jīng)遠(yuǎn)不適應(yīng)社會發(fā)展及學(xué)生就業(yè)的要求，因此，逐漸樹立現(xiàn)代化教育理念，不斷推進(jìn)鍛壓模具實踐教學(xué)改革，優(yōu)化人才培養(yǎng)方案，是鍛壓專業(yè)人才教育及創(chuàng)新培養(yǎng)的必然選擇。

隨著計算機軟硬件、數(shù)值模術(shù)的發(fā)展，采用數(shù)值模擬技術(shù)可獲得模具結(jié)構(gòu)參數(shù)對鍛壓成形過程金屬的流動行為影響，預(yù)測產(chǎn)品成形質(zhì)量，獲得合理的鍛造工藝參數(shù)、模具結(jié)構(gòu)配置。

目前數(shù)值模擬技術(shù)已經(jīng)逐漸成為企業(yè)研究高性能產(chǎn)品的關(guān)鍵輔助手段，然而目前的有限元模擬技術(shù)通常都是研究生進(jìn)行課題研究時采用的研究手段，尚未在本?？粕M(jìn)行應(yīng)用。因此本科生的鍛壓模具設(shè)計尚停留在單純的圖紙設(shè)計階段，為此增設(shè)有限元模擬仿真結(jié)合模具設(shè)計的理論與實踐相結(jié)合綜合性工程實踐課程，才能滿足此類人才的需求。

2 鍛壓模具設(shè)計的改革方法

由于目前學(xué)?，F(xiàn)在的課程設(shè)置、課時分配的變化，使得鍛壓模具設(shè)計方面專業(yè)課程的學(xué)時減少，但課程設(shè)計內(nèi)容與方法卻沒有相應(yīng)的調(diào)整。并且學(xué)生在進(jìn)行模具設(shè)計時，并沒有進(jìn)行生產(chǎn)實習(xí)，是建立在基本理論上的模具設(shè)計，與實踐相差較遠(yuǎn)。因與培養(yǎng)高素質(zhì)、綜合型人才的目標(biāo)不適應(yīng)。

但是現(xiàn)行的實習(xí)模式又難以收到預(yù)期的效果。主要是在實習(xí)過程中教師占主導(dǎo)地位，學(xué)時處于被動地位，因而學(xué)生缺少必要的積極主動態(tài)度，加之企業(yè)實行崗位責(zé)任制，學(xué)生不能動手操作，只能站在一旁充當(dāng)看客，實習(xí)成了走馬觀花。

同時實習(xí)單位不愿意接待學(xué)生的生產(chǎn)實習(xí)，怕耽誤工作、妨礙生產(chǎn)、出現(xiàn)安全事故、影響經(jīng)濟效益，因此不愿意接待學(xué)生進(jìn)行生產(chǎn)實習(xí)。

即便接待了學(xué)生實習(xí)，通常讓學(xué)生參觀一些老舊的設(shè)備，新型的鍛壓設(shè)備又不讓學(xué)生參觀實習(xí)，在這樣的環(huán)境下實習(xí)，很少見到先進(jìn)的設(shè)備、先進(jìn)的技術(shù)和先進(jìn)的管理，難以達(dá)到生產(chǎn)實習(xí)的預(yù)期效果。

針對上述問題并結(jié)合社會需求和我院實際情況，提出了一下方案。

(1)針對學(xué)生在模具設(shè)計前無實際經(jīng)驗的現(xiàn)象，提出將生產(chǎn)實習(xí)放置在鍛造、沖壓模具設(shè)計課程中段，即學(xué)生學(xué)習(xí)了設(shè)計基本原理、基本步驟后，去企業(yè)進(jìn)行2周的生產(chǎn)實習(xí)，形成理論—實踐—理論的教學(xué)模式，增強學(xué)生理論與實踐的結(jié)合能力。

(2)針對企業(yè)生產(chǎn)實習(xí)中不能動手的現(xiàn)象，建立模具設(shè)計實驗室。購入典型的、簡單的、復(fù)雜的多套鍛造、沖壓的模具模型，同時成形設(shè)備，向?qū)W生開放，讓學(xué)生進(jìn)行拆裝實驗，進(jìn)一步增強學(xué)生對模具結(jié)構(gòu)的理解能力。

(3)根據(jù)我國對模具人才的需求，尤其近年隨著對大型鋁合金型材需求的增加，使得對鋁合金擠壓模具設(shè)計人才的需求增加，為此增加擠壓模具設(shè)計以適應(yīng)社會的人才需求。

(4)在掌握原理和基本設(shè)計的基礎(chǔ)上，采用有限元數(shù)值模擬結(jié)合實驗驗證的設(shè)計方法。學(xué)生對自行設(shè)計開發(fā)模具，采用三維幾何造型軟件，用有限元數(shù)值模擬預(yù)測設(shè)計的合理性，如合理可在500噸的鍛造壓力機上進(jìn)行驗證，生產(chǎn)自己設(shè)計的制品。

通過以上4個方法，有助于學(xué)生更加深入的理解成形理論和實踐。如對于簡單的連桿鍛造模具設(shè)計，課程改革前，學(xué)生僅是通過理論計算，并采用CAD軟件進(jìn)行二維的圖紙設(shè)計即完了整個模具設(shè)計。課程改革后，在此基礎(chǔ)上還有繪制三維實體模型，采用專用體積成形數(shù)值模擬軟件進(jìn)行鍛造過程的模擬計算，預(yù)測鍛造工藝參數(shù)、模具結(jié)構(gòu)的設(shè)置的合理性。并根據(jù)合理性對模具結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)進(jìn)行修正，修正后可根據(jù)分組情況制作加工模具，在鍛壓設(shè)備上進(jìn)行實踐檢驗。這樣學(xué)生們不但可以了解熱精鍛工藝與提高熱精鍛模具壽命的方法及途徑，還能分析熱模鍛件生產(chǎn)成本的構(gòu)成與熱精鍛工藝及提高模具壽命對降低生產(chǎn)成本的作用，了解熱精鍛工藝及熱精鍛數(shù)字化成形技術(shù)的研發(fā)及應(yīng)用和提高熱精鍛模具壽命的途徑。

3 結(jié)束語

針對鍛壓模具設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)中，教學(xué)內(nèi)容陳舊、單一的現(xiàn)象，以社會需求為導(dǎo)向，以實際工程技術(shù)為背景，提出增設(shè)基于有限元數(shù)值模擬仿真結(jié)合實驗驗證的模具設(shè)計優(yōu)化分析的綜合實踐課程。擴展和優(yōu)化傳統(tǒng)實踐教學(xué)內(nèi)容與方法，開展綜合創(chuàng)新型實驗教學(xué)方式，有利于將基礎(chǔ)理論與專業(yè)知識融會貫通，增加獨立分析和解決模具設(shè)計的工程實際問題，對提擴展學(xué)生就業(yè)面，提高就業(yè)率，培養(yǎng)基礎(chǔ)知識扎實、實踐能力強、具有創(chuàng)新精神的高素質(zhì)本科應(yīng)用型人才具有重要意義。

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