淺析項目教學(xué)法在《沖壓工藝與模具設(shè)計》課程教學(xué)中的應(yīng)用

(武漢船舶職業(yè)技術(shù)學(xué)院,湖北武漢 430050)

隨著制造業(yè)數(shù)字化、智能化的發(fā)展，在我國的模具制造業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)有越來越多的先進的數(shù)字設(shè)計設(shè)備和制造技術(shù)得到應(yīng)用和推廣。同時，也應(yīng)該看到我國的模具制造業(yè)人才短缺的現(xiàn)狀，特別是高水平、高技能人才短缺的情況日益凸顯，由此極大制約了我國模具制造業(yè)的發(fā)展，而且嚴(yán)重制約了我國制造行業(yè)發(fā)展的速度。因此，作為培養(yǎng)高素質(zhì)技術(shù)技能型人才的高等職業(yè)院校，勢必要加強模具設(shè)計與制造等相關(guān)專業(yè)的人才培養(yǎng)?！稕_壓工藝與模具設(shè)計》是模具設(shè)計與制造等相關(guān)專業(yè)的核心課程之一，該課程具有理論性強，操作性強，與其他多個專業(yè)相互滲透等特點，需要注重課堂教學(xué)效率的提升。相較于傳統(tǒng)的教學(xué)模式和方法，以設(shè)計為導(dǎo)向，真實模擬崗位工作的項目教學(xué)法是一種創(chuàng)新的教學(xué)模式和方法，筆者所在的教學(xué)組將其應(yīng)用在《沖壓工藝與模具設(shè)計》教學(xué)中，培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和信心，使教學(xué)效果和質(zhì)量得到大力提升。

1 模具項目任務(wù)的選擇依據(jù)

“任務(wù)型課程”是職業(yè)教育課程的基本模式，如何選擇合適的載體類型，任務(wù)如何驅(qū)動是關(guān)鍵。項目是在一定組織機構(gòu)內(nèi)、利用有限資源、在規(guī)定的時間內(nèi)要求完成的有明確工作成果的工作任務(wù)。以完成某項具體工作成果(產(chǎn)品或服務(wù))流程為主線。項目的選擇將會直接影響課堂的有效性。基于“做中學(xué)”的理念，所選擇的項目任務(wù)首先是學(xué)生在能力范圍內(nèi)可以完成，不能因為要進行項目任務(wù)型課程教學(xué)而設(shè)計項目任務(wù)，而是要學(xué)生在完成項目任務(wù)過程中不斷積累學(xué)習(xí)知識點；其次是項目任務(wù)的難易程度應(yīng)由簡單到復(fù)雜，逐步覆蓋知識點，遵循學(xué)生的認(rèn)知理念。生活中由沖壓工藝制作的產(chǎn)品數(shù)不勝數(shù)，如墊片、燈罩等。在項目任務(wù)確定時，如果選擇太簡單的零件，達不到教學(xué)目的，學(xué)生的積極性也調(diào)動不起來；如果選擇太難的零件，根據(jù)大多數(shù)學(xué)生知難而退的學(xué)情分析，學(xué)生會直接放棄，教學(xué)效果不好。所以教師在教學(xué)沖壓模具結(jié)構(gòu)相關(guān)章節(jié)時，選擇中等復(fù)雜的開瓶器(如圖1所示)，既有非圓形的內(nèi)孔，又有稍微復(fù)雜的輪廓，材料為不銹鋼，厚度為1.20.1，生產(chǎn)批量為大批量。以設(shè)計開瓶器模具為項目，通過一個個具體任務(wù)的完成，逐漸掌握沖壓模具的基礎(chǔ)知識。

圖1 開瓶器零件圖

2 設(shè)計開瓶器成型零件項目任務(wù)的實施過程

作為模具中的核心部分，與開瓶器的尺寸精度密切相關(guān)的成型零件，這部分的設(shè)計十分重要。本文將介紹開瓶器模具中成型零件的設(shè)計這一項目任務(wù)是如何開展的。

2.1 開瓶器成型零件的結(jié)構(gòu)形式確定

要想成型開瓶器外形(如圖1所示)，必須是由凸模、凹模等成型零件來完成。那么這部分是如何在整套模具固定，是選用臺階固定還是螺栓固定(見圖2)，其結(jié)構(gòu)形式是圓形還是異形？沒有模具基礎(chǔ)知識的學(xué)生一頭霧水，不知從何入手。通過教師講授，對比不同種固定形式的優(yōu)缺點，介紹各種固定形式的適用場合，學(xué)生們就能根據(jù)自己所理解的對開瓶器成型零件進行設(shè)計，在完成開瓶器成型零件的結(jié)構(gòu)形式確定這一任務(wù)中，逐漸掌握知識點。

圖2 固定形式

2.2 開瓶器成型零件的材料選用及熱處理

(1)材料選用

目前，企業(yè)越來越重視產(chǎn)品的成本價格。一套模具生產(chǎn)的合格產(chǎn)品量越多，產(chǎn)品的利潤越高。沖壓模具的使用壽命，對產(chǎn)品的加工品質(zhì)、產(chǎn)品的加工效率、加工經(jīng)濟成本以及產(chǎn)品加工經(jīng)濟效益等方面均有較大的影響，沖壓模具使用壽命的長短是衡量沖壓模具的制造水平高低的一項重要指標(biāo)。因此，要想提高冷沖壓模具的使用壽命，首先要選擇正確的模具材料。一是沖裁產(chǎn)品的生產(chǎn)批量情況。產(chǎn)品批量大時，模具要選擇強度高、韌性好、耐磨性較高的模具材料；產(chǎn)品批量小時，則可選擇一般的模具材料(見表1常用冷作模具材料)；二是沖壓材料的性質(zhì)和沖壓件的品質(zhì)要求。當(dāng)沖壓件的尺寸公差要求高時，模具間隙要求較小，由于模具的凸凹模與沖壓件間摩擦較大，模具應(yīng)選擇韌性高、耐磨性高的材料。

(2)熱處理工藝

除了材料的選用以外，不同材質(zhì)、不同性能的材料的沖壓模具通過一定的熱處理工藝將對提高模具壽命起著關(guān)鍵的作用。如在淬火過程中，若加熱溫度過高，會使凸、凹模淬火過硬，易造成模具的脆性大導(dǎo)致易折斷碎裂；若加熱溫度偏低，則其淬火后的硬度或淬硬層的深度達不到加工要求，導(dǎo)致凸、凹模受力后易變形。

表1 常用冷作模具材料

課題組成員在教學(xué)中，通過介紹材料種類后，結(jié)合之前的模具材料選用課程，讓學(xué)生根據(jù)開瓶器的產(chǎn)量，在設(shè)計開瓶器模具成型零件時，給出合理選材和熱處理要求，進而掌握這部分知識點。

2.3 開瓶器成型零件設(shè)計

沖壓零件的尺寸精度是指沖壓零件實際尺寸與基本尺寸的偏差,差值越小,則沖壓零件的精度越高，反之則精度越低。開瓶器零件圖中的未注公差尺寸按照IT14進行設(shè)計，這是沖壓工藝能達到的經(jīng)濟精度。在加工開瓶器這樣的板材沖壓零件時，其尺寸精度受到影響的因素較多：模具制造公差(Δ制)、板材厚度誤差(Δ材)、模具允許磨損(Δ損)、沖件彈性變形(Δ彈)等。故在刃口計算時要考慮這些影響因素。對很多初學(xué)者來說，模具設(shè)計尤其是刃口計算這部分較難理解。為了完成此項任務(wù)，教師的講解尤為重要。

表2 開瓶器相關(guān)尺寸計算過程

3 小 結(jié)

通過這種教學(xué)模式，以模具產(chǎn)品設(shè)計為導(dǎo)向，以項目為驅(qū)動，以任務(wù)為板塊的教學(xué)做一體化，在多個相互關(guān)聯(lián)的教學(xué)情境下，使學(xué)生由被動學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，由單純的“學(xué)”，變?yōu)椤霸趯W(xué)中做，在做中學(xué)”，使冷沖壓模具設(shè)計的研究不再停留在表面。在完成項目任務(wù)的過程中，學(xué)生會遇到的問題，通過在實踐中自己獨立思考，小組研討決策等形式，會主動的查閱相關(guān)資料，不僅提高教學(xué)效果、培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，還培養(yǎng)學(xué)生正確的職業(yè)習(xí)慣。