《塑料模具設(shè)計(jì)》課程教學(xué)方法研究與實(shí)踐

郭嘯棟

（淮陰工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院 江蘇 淮安 223003）

0 引言

塑料模具設(shè)計(jì)是機(jī)械及近機(jī)類專業(yè)的一門專業(yè)課。該課程知識的綜合性和實(shí)踐性都很強(qiáng)，它要求學(xué)生不僅要扎實(shí)掌握機(jī)械制圖、材料力學(xué)，機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理等機(jī)械類基礎(chǔ)知識，而且要學(xué)生掌握塑料成型工藝、聚合物流變學(xué)、塑料模具設(shè)計(jì)等專業(yè)方面的知識。更重要的是要能把所學(xué)知識綜合起來運(yùn)用到塑料模具的設(shè)計(jì)過程中去。目前專業(yè)課程學(xué)時普遍較短。如何在較短的時間內(nèi)讓學(xué)生掌握好塑料模具設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容，并且具有分析和解決問題的能力，是擺在教師面前的一個迫切需要解決的問題。為此，需要進(jìn)行教學(xué)方法的深入研究和實(shí)踐，并且在實(shí)踐中不斷完善。

1 講好緒論課

緒論一般介紹這門課程的重要性、研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢、主要內(nèi)容和學(xué)習(xí)方法等。因此，緒論是一個全局性的、是關(guān)于這門課程的一個系統(tǒng)。只有在一門課程剛開始的時候吸引住學(xué)生，才能持續(xù)的引起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性。關(guān)于緒論的講授，這里只列舉一二。塑料件在我們生活中是很常見的。這些塑件是如何生產(chǎn)出來的呢？這就離不開塑料模具。塑料模具是將塑料原材料加工成塑件的一種工藝裝備。在開始學(xué)習(xí)塑料模具之前，可能很多學(xué)生對模具并不了解。模具到底是什么呢？這時就有必要把模具的歸屬講清楚。產(chǎn)品制造時所用的各種刀具、模具、夾具、量具等工具，總稱為工藝裝備。而加工設(shè)備（如機(jī)床、注塑機(jī)、壓力機(jī)等）、工藝裝備、倉儲傳送裝備（如輥道輸送裝置、懸掛輸送裝置等）和輔助裝備（如清洗機(jī)和排屑設(shè)備等）則都屬于機(jī)械制造裝備。振興東北老工業(yè)基地主要就是提升裝備制造業(yè)的水平。零件加工的方法很多，例如可采用切削加工、焊接等。利用塑料模具加工零件的優(yōu)點(diǎn)有：生產(chǎn)率高，操作方便易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化，塑件精度主要由模具保證，尺寸一致性好，可生產(chǎn)尺寸范圍大和復(fù)雜程度高的塑件，為少無切屑加工，故材料消耗少。雖然模具本身為單件生產(chǎn)，成本高，但由于一副模具可生產(chǎn)幾十萬甚至上百萬件產(chǎn)品，分?jǐn)偟矫總€塑件上的模具成本是很低的，因此，我們見到的塑件仍然是物美價廉的。

2 精心選取教學(xué)內(nèi)容

由于授課時間是有限的，而又要在有限的時間內(nèi)把內(nèi)容讓學(xué)生接受。這就要求教師要對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行精心選擇，重點(diǎn)內(nèi)容精講，一般內(nèi)容一帶而過以節(jié)省時間。注塑模是塑料模具中自動化程度最高，采用最廣泛的一種成型方法。因此，注塑模設(shè)計(jì)應(yīng)該是這門課程的重點(diǎn)。塑料模具設(shè)計(jì)不是簡單的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，而應(yīng)該與相應(yīng)塑料的成型工藝結(jié)合起來進(jìn)行設(shè)計(jì)。目前的教材有將塑料成型工藝簡略的趨勢，這就需要教師把這一部分補(bǔ)充起來，以幫助學(xué)生對塑料模具設(shè)計(jì)有一個完整的認(rèn)識。掌握相應(yīng)塑料的成型工藝，是正確設(shè)計(jì)塑料模具的前提。塑料模具設(shè)計(jì)包括總體設(shè)計(jì)和各部分的設(shè)計(jì)。無疑，總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是整個模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)正確與否的關(guān)鍵。因此，在重點(diǎn)講解整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，應(yīng)配以動畫，讓學(xué)生直觀的了解模具整體的工作過程。然后再介紹相應(yīng)模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與設(shè)計(jì)要點(diǎn)。這樣學(xué)生就會對一副模具認(rèn)識更加深刻。在介紹模具各系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，除介紹相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)外，還要重視相應(yīng)計(jì)算公式的推導(dǎo)。公式推導(dǎo)的過程往往是問題處理方法在腦海中的再現(xiàn)，有利于訓(xùn)練學(xué)生縝密的邏輯思維。比如，在講型芯和型腔尺寸計(jì)算時，教師可先畫出模型，然后推導(dǎo)出相應(yīng)公式，這就將處理問題的過程清晰地展現(xiàn)在學(xué)生的面前。只有學(xué)生真正的理解了推導(dǎo)過程，才不至于死記硬背。即使在用到公式時，不能記起，也能自己推導(dǎo)出來。

3 重視模具標(biāo)準(zhǔn)化

很多學(xué)生學(xué)過塑料模具設(shè)計(jì)以后，在設(shè)計(jì)具體模具時，仍然感到無從下手，很多尺寸無法確定，各種零件的安裝固定關(guān)系搞不清楚。出現(xiàn)這種問題的關(guān)鍵是由于忽略了對模具標(biāo)準(zhǔn)化的學(xué)習(xí)。因此，教師在平時的教學(xué)過程中，要有意識的讓學(xué)生了解模具有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，哪些是標(biāo)準(zhǔn)件是可以通過手冊直接選取的，哪些是非標(biāo)準(zhǔn)件是需要自己設(shè)計(jì)的。如果每副注塑模，包括注塑模架都要從頭到尾進(jìn)行設(shè)計(jì)，則需要很長的設(shè)計(jì)周期，在現(xiàn)代高速發(fā)展的時代，顯然是不適應(yīng)的。模具標(biāo)準(zhǔn)使設(shè)計(jì)規(guī)范化，使設(shè)計(jì)人員擺脫大量重復(fù)的一般性設(shè)計(jì)，能專心于創(chuàng)新設(shè)計(jì)，解決模具中的關(guān)鍵問題；模具標(biāo)準(zhǔn)件和標(biāo)準(zhǔn)模架由專業(yè)生產(chǎn)廠家大批量生產(chǎn)和供應(yīng)，各模具廠只完成型腔部分的加工和裝配，在此基礎(chǔ)上可更大范圍的使用模具先進(jìn)的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)。因此，模具標(biāo)準(zhǔn)化對提高模具設(shè)計(jì)和制造水平，提高模具質(zhì)量，縮短制模周期，降低成本和節(jié)約金屬等都有重要意義。因此，應(yīng)讓學(xué)生逐步熟悉相關(guān)模具標(biāo)準(zhǔn)，并在設(shè)計(jì)模具時能夠正確查取相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

4 重視CAD/CAE

在CAD/CAE/CAM一體化的今天，模具設(shè)計(jì)“軟件化”已經(jīng)深入人心。因此教師在平常的教學(xué)中，要不斷的融入三維軟件設(shè)計(jì)，分析軟件對設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行分析優(yōu)化，制造軟件對制造過程進(jìn)行模擬等元素。讓學(xué)生對現(xiàn)代模具的設(shè)計(jì)制造過程有清晰的認(rèn)識。傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)主要是靠經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，一旦出現(xiàn)問題，將會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失?，F(xiàn)在一般可通過運(yùn)動模擬避免模具干涉，通過分析并進(jìn)行優(yōu)化以避免塑件缺陷，提高塑件質(zhì)量，通過制造過程的模擬提高所設(shè)計(jì)零件的可制造性，降低加工制造的難度。教師可通過具體實(shí)例的講解展示，提高學(xué)生的感性認(rèn)識。通過布置作業(yè)，讓學(xué)生親自對實(shí)例進(jìn)行分析，并對結(jié)果作出判斷。

5 結(jié)語

通過講好緒論課，讓學(xué)生對塑料模具設(shè)計(jì)課程產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，通過精心選取教學(xué)內(nèi)容，加強(qiáng)基礎(chǔ)理論和傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)知識的教學(xué)，通過將模具標(biāo)準(zhǔn)化和模具CAD/CAE融入到平常的教學(xué)中，抓住學(xué)生對新事物接受快的特點(diǎn)，將現(xiàn)代模具的設(shè)計(jì)制造過程展現(xiàn)給學(xué)生。實(shí)踐證明，這種教學(xué)方法提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，教學(xué)效果較好。

［1］齊曉杰.塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005：221-228.

［2］馮辛安.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)[M].2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005：8-13.

［3］機(jī)械類課程報(bào)告論壇組委會.機(jī)械類課程報(bào)告論壇2010論文集[C].北京：高等教育出版社，2010：238-244.