塑料模具設(shè)計(jì)教學(xué)改革與實(shí)踐

劉志衛(wèi)

【摘 要】隨著制造業(yè)的發(fā)展需求，塑料模具設(shè)計(jì)已經(jīng)成為高校機(jī)械專業(yè)的一門重要課程。如何培養(yǎng)滿足社會(huì)需求的創(chuàng)新應(yīng)用型人才，逐漸成為教學(xué)過程中的重點(diǎn)。塑料模具設(shè)計(jì)是一門專業(yè)性比較強(qiáng)的課程，需要與實(shí)踐相結(jié)合，而傳統(tǒng)的教學(xué)模式已經(jīng)滿足不了實(shí)際的需求。因此，我們對(duì)塑料模具設(shè)計(jì)課程教學(xué)模式進(jìn)行了改革，實(shí)踐結(jié)果表明教學(xué)效果得到了提高。

【關(guān)鍵詞】塑料模具；模具設(shè)計(jì)；教學(xué)改革

Teaching Reform and Practice of Plastic Mold Design

LIU Zhi-wei

（College of Mechanical Engineering， Anhui University of Science & Technology， Huainan Anhui 232001，China）

【Abstract】With the development of the manufacturing industry， plastic mold design has become an important course in mechanical engineering. Thus， the focus of the teaching process is to cultivate innovative application talents to meet social needs， and the traditional teaching mode has not satisfied the actual demand because of plastic mold design is a specialized course， which needs to be combined with practice. Therefore， the teaching mode of plastic mold design course has been reformed， and the results show that the teaching effect is improved.

【Key words】Plastic mold； Mold design； Teaching reform

0 前言

現(xiàn)今衡量一個(gè)國(guó)家綜合實(shí)力的統(tǒng)計(jì)方法已經(jīng)由以往用鋼產(chǎn)量替代為塑鋼比，因此十三五也提出了以塑代木、以塑代鋼、以塑代紙的節(jié)能高效的發(fā)展規(guī)劃。我校機(jī)械學(xué)院以工程教育專業(yè)認(rèn)證為契機(jī)，根據(jù)塑料模具行業(yè)的發(fā)展情況，以模具行業(yè)職業(yè)人才的崗位需求為導(dǎo)向，以提高人才培養(yǎng)質(zhì)量為根本，結(jié)合我院特色專業(yè)建設(shè)的需要，以學(xué)生的實(shí)踐能力為核心，針對(duì)我院專業(yè)課程《塑料模具設(shè)計(jì)》教學(xué)方式進(jìn)行大膽的、創(chuàng)造性的探索實(shí)踐，提出以理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合、分組案例設(shè)計(jì)、綜合考評(píng)的開放互動(dòng)式教學(xué)模式。同時(shí)把CAD/CAE引入教學(xué)實(shí)踐當(dāng)中，旨在培養(yǎng)學(xué)生的綜合創(chuàng)新能力，縮短企業(yè)需求與學(xué)生所學(xué)知識(shí)之間的差距，鍛煉學(xué)生分析與解決塑料模具設(shè)計(jì)與制造工藝方面的工程實(shí)踐應(yīng)用能力，使學(xué)生就業(yè)后能快速的適應(yīng)崗位。同時(shí)，引入塑料模具企業(yè)普遍應(yīng)用的設(shè)計(jì)方法和經(jīng)驗(yàn)，并且將塑料模具方面的最新科技動(dòng)態(tài)與成果補(bǔ)充到課堂教學(xué)內(nèi)容中，實(shí)現(xiàn)工學(xué)研的教學(xué)目的，以保證課程教學(xué)內(nèi)容適應(yīng)社會(huì)對(duì)人才培養(yǎng)的需要。

1 強(qiáng)化重點(diǎn)、合理運(yùn)用多媒體教學(xué)

塑料模具設(shè)計(jì)課程理論性比較強(qiáng)，涉及種類較多，如果面面俱到，很難在有限的課時(shí)內(nèi)講完，而且缺乏重點(diǎn)，學(xué)生會(huì)感到枯燥無味，不僅無法去深入的理解模具，而且很難掌握模具工藝與設(shè)計(jì)，很容易導(dǎo)致理論不足實(shí)踐亦不足的情況，難以達(dá)到理想的教學(xué)效果[1]。所以在教學(xué)的過程中，針對(duì)常用的典型注塑模具案例進(jìn)行著重講解，從零件的名稱、作用到結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，然后從簡(jiǎn)單模具到復(fù)雜模具逐步進(jìn)行講解，并著重講解簡(jiǎn)單模具的應(yīng)用和設(shè)計(jì)。由于模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度較高，很多結(jié)構(gòu)都很類似，因此在講完簡(jiǎn)單模具結(jié)構(gòu)以后，對(duì)36種模架結(jié)構(gòu)和分類進(jìn)行專門講解，并在后續(xù)復(fù)雜模具講解過程中由淺入深，在模架的基礎(chǔ)上進(jìn)行填充零件，這樣學(xué)生很容易掌握復(fù)雜模具的結(jié)構(gòu)，同時(shí)也符合現(xiàn)代CAD模具設(shè)計(jì)過程[2]。

現(xiàn)在出版的塑料模具教材為了便于表述模具的結(jié)構(gòu)，基本上都是采用平面二維結(jié)構(gòu)圖例，然后配上大段的文字對(duì)模具的動(dòng)作原理進(jìn)行描述。本來很簡(jiǎn)單的一個(gè)動(dòng)作，教師卻要花大量的課堂時(shí)間去解釋，而且面對(duì)著二維靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖，很難在短時(shí)間內(nèi)讓學(xué)生去理解模具的動(dòng)作，而學(xué)生在課下也要花大量的時(shí)間去閱讀文字并和圖例進(jìn)行對(duì)照，降低了學(xué)習(xí)效率。

現(xiàn)在高?；径疾捎枚嗝襟w教學(xué)，很容易將抽象的知識(shí)形象化、靜態(tài)的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)化，從而有利于提高教師的授課效率和降低學(xué)生的理解難度。我們?cè)诮淌谧⑺苣５臅r(shí)候，建立了相關(guān)的素材庫，針對(duì)書本上的示例給出相關(guān)動(dòng)態(tài)原理圖，即使很復(fù)雜的動(dòng)作，比如二次脫模機(jī)構(gòu)，學(xué)生在看完動(dòng)畫后就很容易理解。這樣教師就有更多的時(shí)間去講解一些教材沒有的知識(shí)，比如模具零件的選材、結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和加工、以及在使用過程中出現(xiàn)的問題等，從而拓展了學(xué)生的知識(shí)面。同時(shí)還可以在多媒體上展示一些相關(guān)的實(shí)物模型，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。另外，針對(duì)其它類型模具，比如壓縮成型、壓注成型、吹塑成型等，我們也采用多媒體的手段對(duì)其動(dòng)作原理進(jìn)行演示，增加學(xué)生對(duì)其它模具的認(rèn)識(shí)，減少了這部分的課時(shí)量。此外，教材給出的大多是模具的主視圖，而動(dòng)、定模的俯、仰視圖很少，從而造成許多學(xué)生在課程設(shè)計(jì)時(shí)只會(huì)畫主視圖，而動(dòng)、定模的俯、仰視圖畫不出來，或者畫出來有很多錯(cuò)誤。面對(duì)這種情況，教師利用多媒體對(duì)模具的三維結(jié)構(gòu)和動(dòng)作進(jìn)行演示，同時(shí)展示完整的、用于生產(chǎn)的典型模具工程圖例，增加了學(xué)生對(duì)模具整體結(jié)構(gòu)的了解和掌握。另外，我們準(zhǔn)備針對(duì)現(xiàn)有的教學(xué)模式，編寫一部理論知識(shí)和相關(guān)技能一體化設(shè)計(jì)、多媒體有機(jī)結(jié)合的教材，，比如在教材的每一個(gè)示例處附帶一個(gè)二維碼，通過移動(dòng)APP掃描二維碼就可以觀看相關(guān)模具的二維和三維動(dòng)作原理圖，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和積極性。endprint

2 整合課程內(nèi)容、加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)

在以往的塑料模具設(shè)計(jì)教學(xué)過程中，主要是在課堂上傳授課本上的理論知識(shí)，然后以考試的方式結(jié)課，很多學(xué)生都死記硬背，對(duì)模具認(rèn)識(shí)不足，而在之后的課程設(shè)計(jì)時(shí)很難完成一副完整的塑料模具?，F(xiàn)在很多模具行業(yè)都采用Pro/E、UG和SolidWorks軟件進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，而且在很大程度上都是采用二次開發(fā)或第三方插件進(jìn)行設(shè)計(jì)，比如EMX、MoldWizard、3DquickMold等三維模具設(shè)計(jì)插件[3]。學(xué)院雖然開設(shè)了Pro/E、AutoCAD課程，但都是獨(dú)立授課，只講一些基本的操作命令，脫離了模具設(shè)計(jì)本身，導(dǎo)致很多學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)卻不會(huì)用Pro/E對(duì)塑料模具進(jìn)行設(shè)計(jì)。學(xué)院之前雖然購置了上百套模具模型和一臺(tái)注塑機(jī)，但都處于閑置狀態(tài)，卻并沒有應(yīng)用到具體的實(shí)踐教學(xué)當(dāng)中。學(xué)生在學(xué)完塑料模具課程后，并沒有見到過模具實(shí)物，缺少對(duì)模具的感性認(rèn)識(shí)，造成學(xué)生對(duì)塑料模具的認(rèn)識(shí)停留在教材上的示例圖上面，而對(duì)模具的整體三維結(jié)構(gòu)一知半解。

料模具設(shè)計(jì)是一門實(shí)踐性、應(yīng)用型、專業(yè)性和綜合性較強(qiáng)的課程。課程改革必須以塑料模具的實(shí)際工程應(yīng)用出發(fā)，以培養(yǎng)生產(chǎn)與管理一線的技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新型人才為目標(biāo)。在教學(xué)改革過程中，根據(jù)現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)方法，結(jié)合學(xué)校的課程特點(diǎn)和教學(xué)資源，對(duì)塑料模具設(shè)計(jì)和Pro/E應(yīng)用兩門課程進(jìn)行合并，即去掉原先的Pro/E應(yīng)用課程，增加塑料模具設(shè)計(jì)的課時(shí)和授課內(nèi)容，并搭建相關(guān)的CAD/CAE仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。同時(shí)，授課地點(diǎn)也從單一課堂變成以課堂為主，實(shí)驗(yàn)室為輔的教學(xué)模式。在理論教學(xué)之前，先帶學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行拆裝實(shí)驗(yàn)，以提高學(xué)生對(duì)模具的感性認(rèn)識(shí)，從而增加學(xué)生在理論課堂的參與意識(shí)。同時(shí)每個(gè)模具模型都有相應(yīng)的編號(hào)，學(xué)生可以在仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)針對(duì)每種結(jié)構(gòu)的模具動(dòng)作原理進(jìn)行觀察。仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是采用Pro/E對(duì)各個(gè)編號(hào)的模具進(jìn)行實(shí)體建模，然后在ADMS里面設(shè)置運(yùn)動(dòng)副和動(dòng)作參數(shù)，學(xué)生對(duì)模具的動(dòng)作不僅可以整體進(jìn)行觀察，而且還可以調(diào)取某個(gè)零件的運(yùn)動(dòng)路徑。教師在后續(xù)的課堂教學(xué)中，實(shí)踐啟發(fā)理論，針對(duì)每一種模型進(jìn)行講解，并且每次下課后學(xué)生都可以再次回到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行拆裝，在仿真平臺(tái)進(jìn)行動(dòng)作觀察，理論指導(dǎo)實(shí)踐。另外，根據(jù)塑料模具設(shè)計(jì)課程的進(jìn)度，運(yùn)用Pro/E和ANSYS對(duì)典型模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維造型設(shè)計(jì)和關(guān)鍵部件校核計(jì)算，比如在塑料模具課程中講到成型零件的設(shè)計(jì)，然后緊接著在Pro/E中對(duì)模具進(jìn)行分模，并采用ANSYS對(duì)模仁進(jìn)行強(qiáng)度和剛度計(jì)算；講到模架時(shí)，可以利用EMX進(jìn)行演示，講到斜導(dǎo)柱機(jī)構(gòu)，利用EMX插件在Pro/E中對(duì)模具添加斜導(dǎo)柱機(jī)構(gòu)，理論與造型設(shè)計(jì)交替進(jìn)行，不僅能夠加深學(xué)生對(duì)模具結(jié)構(gòu)及其各部分零件之間的連接關(guān)系的認(rèn)識(shí)，而且還能夠了解和掌握現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)方法的流程。另外，學(xué)院安排青年授課教師到附近的模具企業(yè)進(jìn)行培訓(xùn)，增加青年教師的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)；同時(shí)在塑料模具設(shè)計(jì)課程結(jié)束后帶領(lǐng)學(xué)生到模具企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)踐實(shí)習(xí)，指導(dǎo)教師在現(xiàn)場(chǎng)結(jié)合課堂所學(xué)理論知識(shí)進(jìn)行講解，并分析生產(chǎn)過程中遇到的問題，加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的認(rèn)識(shí)，達(dá)到學(xué)以致用的目的。

3 改革考核形式、重視學(xué)習(xí)過程

在對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核時(shí)，淡化了以考試為目的的教學(xué)，我們從實(shí)踐動(dòng)手能力、實(shí)際技能應(yīng)用和理論知識(shí)理解等多角度、客觀、公平地評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)塑料模具設(shè)計(jì)內(nèi)容的掌握程度和綜合應(yīng)用能力。在以往的塑料模具考核方面主要是以考試為主，出勤和作業(yè)為輔。考核形式比較單一，僅僅體現(xiàn)的是學(xué)生對(duì)塑料模具設(shè)計(jì)理論知識(shí)的掌握，并沒有對(duì)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力進(jìn)行評(píng)價(jià)，而且在出勤方面點(diǎn)名會(huì)用掉一部分寶貴的課堂時(shí)間。傳統(tǒng)的考核模式已經(jīng)不適應(yīng)該課程的教學(xué)需要。因此我們結(jié)合實(shí)踐教學(xué)，在拆裝實(shí)踐過程中，讓學(xué)生填寫相關(guān)的拆裝報(bào)告，提高學(xué)生動(dòng)手能力和協(xié)作能力（比重20%）。另外讓學(xué)生自選一件制品，運(yùn)用Pro/E對(duì)模具進(jìn)行三維實(shí)體造型，使理論與實(shí)踐不脫節(jié)，將理論與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，考察學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力，然后教師對(duì)學(xué)生所選模具的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度及設(shè)計(jì)準(zhǔn)確度進(jìn)行評(píng)價(jià)（比重30%）。另外每次課教師會(huì)利用Ispring Suit在PPT中插入一些相關(guān)的課堂練習(xí)題，采用學(xué)習(xí)通APP在線搶答和簽到。在活躍課堂氣氛的同時(shí)，還能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，讓學(xué)生在學(xué)中做、做中學(xué)，同時(shí)還改變了傳統(tǒng)的點(diǎn)名方式節(jié)約了寶貴的課堂時(shí)間。教師會(huì)根據(jù)學(xué)生課堂的活躍度和出勤率進(jìn)行評(píng)價(jià)（比重20%）。通過改革考核模式，弱化了傳統(tǒng)的理論考核形式（30%），使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中接受全方位考核，更真實(shí)地反映學(xué)生對(duì)塑料模具設(shè)計(jì)的掌握程度?？己藘?nèi)容的過程化、多樣化、綜合化，可以幫助學(xué)生系統(tǒng)地歸納學(xué)習(xí)內(nèi)容，明確學(xué)習(xí)重點(diǎn)與要求，形成完整的知識(shí)體系。

4 結(jié)語

經(jīng)過我們對(duì)塑料模具設(shè)計(jì)課程的改革，學(xué)生不再感覺塑料模具是一門苦澀、單調(diào)、難懂的課程，教材里的抽象知識(shí)在實(shí)踐教學(xué)中均能找到具體的對(duì)應(yīng)實(shí)物，增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，提高了學(xué)生的出勤率。課堂授課不再是教師的“單口相聲”，而是教師和學(xué)生、學(xué)生和學(xué)生之間的互動(dòng)課堂。且在之后的課程設(shè)計(jì)過程中，學(xué)生繪圖的質(zhì)量也提高了。另外，通過對(duì)塑料模具課程的改革，還培養(yǎng)了學(xué)生對(duì)塑料模具行業(yè)的興趣，有的學(xué)生畢業(yè)時(shí)甚至選擇了塑料模具這個(gè)行業(yè)，并且受到用人單位的好評(píng)。教學(xué)改革是一項(xiàng)艱苦、長(zhǎng)期的工作，需要不斷的探索和總結(jié)，而我們?cè)谶@方面才剛剛邁出第一步，在以后的教學(xué)過程中我們一定不斷探索和總結(jié)，使我們的教學(xué)內(nèi)容不斷豐富，教學(xué)方法不斷完善，教學(xué)手段不斷提高，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)激情，培養(yǎng)出符合現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展需求的人才。

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[責(zé)任編輯：朱麗娜]endprint