擠壓模具設(shè)計課程教學(xué)改革與實(shí)踐

謝玲玲，鄧小民

(安徽工業(yè)大學(xué) 冶金工程學(xué)院，安徽 馬鞍山 243002)

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擠壓模具設(shè)計課程教學(xué)改革與實(shí)踐

謝玲玲，鄧小民

(安徽工業(yè)大學(xué) 冶金工程學(xué)院，安徽 馬鞍山 243002)

擠壓模具設(shè)計課程實(shí)踐性強(qiáng)、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)要求高?；趯W(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)的該課程教學(xué)，可從更新專業(yè)理論教學(xué)內(nèi)容、落實(shí)生產(chǎn)實(shí)習(xí)、完善課程體系等方面著手改革教學(xué)內(nèi)容，從強(qiáng)化多媒體技術(shù)輔助教學(xué)、擴(kuò)充實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式、滲入仿真技術(shù)、加強(qiáng)校企合作等方面著手改革教學(xué)方式、方法和手段。

擠壓模具設(shè)計；實(shí)踐能力；教學(xué)改革

我校模具專業(yè)方向側(cè)重材料學(xué)科，與偏向機(jī)械學(xué)科的傳統(tǒng)模具專業(yè)有很大區(qū)別，其主要目標(biāo)是培養(yǎng)成形工藝分析和模具設(shè)計人才。因此，擠壓成形模具專業(yè)是以擠壓加工工藝為技術(shù)、以鋁及其合金材料為主要加工對象、以過程控制技術(shù)來保證質(zhì)量、以實(shí)現(xiàn)鋁型材產(chǎn)品生產(chǎn)為目的，以現(xiàn)代化和自動化的信息技術(shù)為重點(diǎn)來強(qiáng)化模具設(shè)計的工科專業(yè)。

擠壓模具設(shè)計的主流程為：產(chǎn)品圖紙→擠壓工藝分析→模具CAD→模具CAM→模具使用。在我校的教學(xué)計劃中，擠壓模具設(shè)計課程的總學(xué)時為32學(xué)時(其中含4學(xué)時的上機(jī))，之后再進(jìn)行2周的課程設(shè)計，主要集中在產(chǎn)品圖紙、擠壓工藝分析和模具CAD部分，涉及到的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容較少，且存在以下問題：一是剛上課時學(xué)生對模具結(jié)構(gòu)感覺很抽象，對模具整體和各個組成部分缺乏感性認(rèn)識，不能馬上進(jìn)入角色，學(xué)習(xí)效率低；二是缺乏經(jīng)濟(jì)性概念，在坯料的選取、擠壓機(jī)設(shè)備的選用等方面不考慮經(jīng)濟(jì)成本；三是擠壓加工工藝性較差，對于材料表面質(zhì)量和加工精度的概念比較模糊，在加工方法的選取、擠壓加工工藝流程的編制等方面的能力較弱；四是實(shí)際操作技能訓(xùn)練不夠，難以滿足學(xué)生畢業(yè)后從事模具設(shè)計與制造工作的實(shí)際需求；五是從知識結(jié)構(gòu)看，學(xué)生學(xué)完該課程后，因不能及時與應(yīng)用“接口”或與相關(guān)知識“接軌”，很難在專業(yè)教育階段形成綜合應(yīng)用能力。六是從教學(xué)方式看，在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)方面，還是沿襲過去的模擬訓(xùn)練方式，實(shí)訓(xùn)課題、方法、要求等與生產(chǎn)實(shí)際有一定距離，學(xué)生分析與解決實(shí)際問題的訓(xùn)練離要求有較大差距。

針對上述問題，如何對該課程實(shí)踐部分的教學(xué)內(nèi)容、方法和手段等方面進(jìn)行改革，增強(qiáng)學(xué)生在擠壓模具專業(yè)方向的模具設(shè)計能力，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動手能力，提高實(shí)踐教學(xué)效果，是亟需我們解決的問題。[1]

一、關(guān)于教學(xué)內(nèi)容和方式改革

(一)更新專業(yè)理論教學(xué)內(nèi)容

在講授現(xiàn)有的擠壓專業(yè)理論知識模塊和傳統(tǒng)技術(shù)運(yùn)用的基礎(chǔ)上，以提高新技術(shù)的應(yīng)用為出發(fā)點(diǎn)，把一些先進(jìn)的技術(shù)和工藝穿插到教學(xué)內(nèi)容中，讓學(xué)生充分意識到擠壓技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。目前，鋁加工工藝裝備向大型化、現(xiàn)代化、精密化和生產(chǎn)線自動化方向發(fā)展。隨著高速列車、地鐵等現(xiàn)代化交通工具的興起，大量的整體壁板等結(jié)構(gòu)部件供不應(yīng)求，故擠壓設(shè)備趨向于大型化；傳統(tǒng)的擠壓機(jī)大都采用油壓傳動裝置，而現(xiàn)代擠壓機(jī)及其輔助設(shè)備都是采用PLC程序自動控制，因而促成諸多微機(jī)系統(tǒng)廣泛滲入到擠壓生產(chǎn)工藝中，涌現(xiàn)出了大量現(xiàn)代擠壓加工新技術(shù)。此外，授課教師本人可通過學(xué)習(xí)汲取和開展企業(yè)課題等方式不斷完善和深化有關(guān)擠壓模具專業(yè)的知識系統(tǒng)，提高對擠壓工藝操作的實(shí)踐能力；同時將自己在科研項目實(shí)施中積累的新知識、新工藝、新技術(shù)介紹給學(xué)生，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、豐富學(xué)生的知識面、培養(yǎng)學(xué)生的擠壓工藝分析及模具設(shè)計能力。

(二)改革上機(jī)教學(xué)方式

傳統(tǒng)的上機(jī)教學(xué)主要是根據(jù)授課內(nèi)容按照要求簡單設(shè)計一套實(shí)心型材模和一套平面分流模，重點(diǎn)在于了解設(shè)計流程和方法，但總是存在一些問題：學(xué)生沒有模具方面的感性知識，只能按照教材和授課內(nèi)容被動地“依葫蘆畫瓢”，缺乏主動性和學(xué)習(xí)熱情，大大影響了教學(xué)質(zhì)量，無法體現(xiàn)創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。對此，在教學(xué)過程中，采用“項目教學(xué)法”和“任務(wù)驅(qū)動法”，在講授專業(yè)理論知識之前把與之相關(guān)的上機(jī)練習(xí)題目分配給每位學(xué)生，這樣學(xué)生才能有目的性地聽課。在學(xué)生掌握好對應(yīng)的知識點(diǎn)后逐漸布置上機(jī)任務(wù)，真正做到了有的放矢，進(jìn)一步地提高了學(xué)生的實(shí)踐能力。

(三)落實(shí)生產(chǎn)實(shí)習(xí)

生產(chǎn)實(shí)習(xí)是讓學(xué)生深入企業(yè)熟悉擠壓生產(chǎn)線、擠壓設(shè)備和擠壓工藝流程，系統(tǒng)掌握所學(xué)專業(yè)課程知識，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際素養(yǎng)，并在某種程度上可以解決生產(chǎn)現(xiàn)場的實(shí)際問題的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。在以往學(xué)生學(xué)習(xí)擠壓模具專業(yè)理論知識的過程中一直有著對設(shè)備和生產(chǎn)工藝認(rèn)識模糊，對照生產(chǎn)現(xiàn)場圖片和生產(chǎn)流程的視頻進(jìn)行教學(xué)在一定程度上能具體化某些概念和工藝?yán)碚?，但效果不佳。我們增加生產(chǎn)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生對車間的安全培訓(xùn)、生產(chǎn)運(yùn)作以及班組的運(yùn)行有進(jìn)一步的認(rèn)識。結(jié)合現(xiàn)場大型的擠壓設(shè)備實(shí)物，學(xué)生可以在工廠技術(shù)員的指導(dǎo)下對設(shè)備的維護(hù)操作以及輔機(jī)的運(yùn)行有充分的了解；參與到工廠班組的工作崗位實(shí)踐，更能樹立規(guī)范的職業(yè)道德與積極的就業(yè)心態(tài)。

(四)完善理論與實(shí)踐相結(jié)合的課程體系

強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，理論聯(lián)系實(shí)際，才能全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。目前該課程體系已在實(shí)施的教學(xué)策略是：在大四上學(xué)期上完擠壓模具設(shè)計專業(yè)課的基礎(chǔ)上安排兩周的專業(yè)課程設(shè)計。課程設(shè)計的選題兼顧實(shí)用性和典型性，盡量選擇一些實(shí)際生產(chǎn)中的實(shí)例，提高學(xué)生分析實(shí)際問題的能力。隨后，逐步提高要求，讓學(xué)生根據(jù)給定的任務(wù)，繪制正規(guī)的模具裝配圖，繪制模具零件圖時要求標(biāo)注公差與配合；編寫設(shè)計計算說明書等。通過這樣一個理論結(jié)合實(shí)踐的教學(xué)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生能掌握具體的模具設(shè)計思想和模型構(gòu)造的空間意識，以更好地為大四下學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計做好鋪墊。

二、關(guān)于教學(xué)方法與手段的改革

為了提高擠壓模具課程的教學(xué)效果，我們大力推行方法與手段改革教學(xué)，把知識的傳授與能力的培養(yǎng)緊密結(jié)合起來，將能力培養(yǎng)貫穿于教學(xué)的過程。因此，在教學(xué)方法、手段等方面進(jìn)行了以下的改革。

(一)強(qiáng)化多媒體技術(shù)輔助教學(xué)

在擠壓模具專業(yè)教學(xué)中經(jīng)常會遇到一些比較抽象的內(nèi)容，學(xué)生不易理解，教學(xué)效果較差，因此在教學(xué)過程中充分利用多媒體技術(shù)輔助教學(xué)。[2]在課時安排上，盡量精講純理論性的知識，在滿足“夠用”的前提下，對于復(fù)雜的理論推導(dǎo)不再介紹，把知識點(diǎn)的應(yīng)用結(jié)合實(shí)例講解；將所有圖形盡量通過三視圖的掛圖及模型方式表達(dá)；對于工件的成形過程采用Flash動畫、Deform數(shù)值模擬仿真成形過程等視頻方式輔以講解和分析，這比單純的理論講解更便于學(xué)生的學(xué)習(xí)和消化。從而使學(xué)生能直觀地認(rèn)識模具結(jié)構(gòu)組成和工藝的成形過程，增強(qiáng)了學(xué)生對模具空間結(jié)構(gòu)的感性認(rèn)識，有力地提高了學(xué)生對專業(yè)課程的學(xué)習(xí)興趣和熱情。

(二)加強(qiáng)軟件運(yùn)用的實(shí)踐教學(xué)

學(xué)生畢業(yè)剛進(jìn)入企業(yè)，要求能夠熟練運(yùn)用二維和三維軟件設(shè)計模具結(jié)構(gòu)。因此在課程實(shí)施階段應(yīng)加強(qiáng)AutoCAD、UG或Pro/e等軟件的實(shí)踐操練，同時在培訓(xùn)階段應(yīng)增加操作內(nèi)容、提高使用要求以及加大考核力度，便于在隨后的課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計中運(yùn)用相關(guān)軟件進(jìn)行繪制零件圖，以加大學(xué)生使用軟件和設(shè)計相結(jié)合的力度，待學(xué)生進(jìn)入生產(chǎn)崗位時能得心應(yīng)手。[3]通過在課堂教學(xué)中對學(xué)生灌輸軟件運(yùn)用的意義，學(xué)生能充分意識到其必要性，更加樂于學(xué)習(xí)相關(guān)軟件來深化理論學(xué)習(xí)。

(三)擴(kuò)充實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

模具結(jié)構(gòu)規(guī)格繁多、內(nèi)部構(gòu)造相當(dāng)復(fù)雜，教材中穿插的靜態(tài)圖例大多都是二維主視圖，只能看到主剖面，聯(lián)想不到三維空間結(jié)構(gòu)，圖例說明簡略，學(xué)生讀圖、看圖均感抽象，這在很大程度上對學(xué)生在專業(yè)課的學(xué)習(xí)及后續(xù)課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計造成不利影響。因此，擠壓模具設(shè)計課程體系應(yīng)實(shí)行模型、數(shù)值仿真、動畫三種教學(xué)模式并駕齊驅(qū)，集模具拆裝、現(xiàn)場教學(xué)等多功能的模具拆裝室。[1]通過對模具的反復(fù)拆裝和測繪，加強(qiáng)學(xué)生對模具結(jié)構(gòu)的感性認(rèn)識，解決理論課中難以消化的模具設(shè)計的細(xì)節(jié)問題。

(四)滲入仿真技術(shù)于畢業(yè)設(shè)計

畢業(yè)設(shè)計是實(shí)踐教學(xué)中最重要的環(huán)節(jié)，主要是培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用多學(xué)科的知識與技能來分析與解決實(shí)際工程技術(shù)問題的能力。擠壓模具方向的畢業(yè)設(shè)計要求學(xué)生在教師指導(dǎo)下進(jìn)行工藝分析和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計，重在訓(xùn)練學(xué)生的模具設(shè)計能力。我們將仿真技術(shù)滲透到模具設(shè)計中，讓學(xué)生能熟練運(yùn)用軟件和預(yù)先掌握先進(jìn)的模具設(shè)計思想。[1]學(xué)生在教師結(jié)合工程實(shí)際確定的畢業(yè)設(shè)計題目的要求下，正確選擇建模方法，對工程實(shí)際問題建立優(yōu)化模型。近幾年，我們將擠壓成形數(shù)值模擬融入到畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)，也能使同組做模具結(jié)構(gòu)設(shè)計方向的學(xué)生對模具的實(shí)際運(yùn)用有了深刻的掌握，較大地提高了學(xué)生的模具設(shè)計能力。

同時在畢業(yè)設(shè)計中，加強(qiáng)校企結(jié)合、真題真做。一方面，專業(yè)課教師加強(qiáng)與周邊企業(yè)的合作，爭取更多的產(chǎn)學(xué)研課題，并吸收部分學(xué)生參與課題研究，提高其解決實(shí)際問題的能力；另一方面，在實(shí)施課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)時，擬定的題目來源于企業(yè)的真實(shí)工況，或由指導(dǎo)老師審定的貼近企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際的題目，要求學(xué)生在思想上提前進(jìn)入工作崗位，從“企業(yè)設(shè)計人員”的角度來進(jìn)行模具CAD/CAM設(shè)計，注重考慮模具的加工精度和制造成本，強(qiáng)化學(xué)生進(jìn)行模具設(shè)計與制造時的經(jīng)濟(jì)性和現(xiàn)實(shí)性觀念，逐漸達(dá)到定向培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)人才。

[1]王麗娟，魯素玲，閆華軍，代學(xué)蕊，王斌.針對模具專業(yè)方向?qū)嵺`教學(xué)改革的思考[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2011(4)：97-99．

[2]李玉萍．高校材料成型專業(yè)《模具設(shè)計》課程教學(xué)改革初探[J].機(jī)械管理開發(fā)，2012(1)：174-175．

[3]李富波，李立明，賀勃.模具專業(yè)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)改革初探[J].科技信息，2007(32)：479．

(責(zé)任編輯 雷金火)

On the Teaching Reform of Extrusion Die Design Course and its Practice

XIE Ling-ling, DENG Xiao-min

(School of Metallurgical Engineering, AHUT, Ma’anshan 243002, Anhui, China)

The course of extrusion die design is demanding. On the basis of cultivating students’ practical ability, we should do reform from renewing theoretical teaching contents, carrying out practice, and perfecting course system, and do reform of teaching methods from strengthening multimedia technology assisted teaching, adding experimental mode, introducing simulation techniques and strengthening the cooperation between university and enterprise.

extrusion die design; practice ability; teaching reform

2014-09-08

安徽工業(yè)大學(xué)校級教學(xué)研究重點(diǎn)項目(2013jy08)

謝玲玲(1978-),女，湖南婁底人，安徽工業(yè)大學(xué)冶金工程學(xué)院講師，碩士。

G642

A

1671-9247(2015)02-0095-02