民辦應(yīng)用型本科《模具設(shè)計與制造》課程立體式教學(xué)改革的研究與探索

張輝+孔玉強+李玉龍

【摘要】隨著模具行業(yè)對應(yīng)用型本科人才的需求逐年增加，針對目前民辦高?！赌＞咴O(shè)計與制造》課程存在的實際問題進(jìn)行探索研究，并從教學(xué)方法、教學(xué)模式等方面提出了相應(yīng)的改革方措施，強化理論教學(xué)與實踐動手設(shè)計的結(jié)合，提高學(xué)生的實踐能力和解決問題的實際能力，為民辦應(yīng)用型本科院校類似專業(yè)課程教學(xué)提供一定的參考依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】應(yīng)用型 模具設(shè)計與制造 立體式 探索

【中圖分類號】G420 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）05-0238-01

模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，被稱為“工業(yè)之母”。75%的粗加工工業(yè)產(chǎn)品零件、50%的精加工零件由模具成型，絕大部分塑料制品也由模具成型。作為國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)行業(yè)，模具涉及機械、汽車、輕工、電子、化工、冶金、建材等各個行業(yè)，應(yīng)用范圍十分廣泛。我國的模具行業(yè)雖然現(xiàn)在已步入了高速發(fā)展時期，但同樣挑戰(zhàn)和機遇并存，人才匱乏，人才培養(yǎng)質(zhì)量無法滿足市場需求是最突出的問題，面對模具行業(yè)對應(yīng)用型人才的需求，模具設(shè)計與制造的課程改革也勢在必行。

一、模具設(shè)計與制造教學(xué)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

目前我國模具行業(yè)的市場需求旺盛，每年以15%的速度增長，市場前景廣闊，然而我國高等教育還不完全適應(yīng)模具行業(yè)發(fā)展的要求，傳統(tǒng)教育模式，只注重理論學(xué)習(xí)，教學(xué)方法單一不能滿足大眾化階段社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展對模具人才培養(yǎng)質(zhì)量的需求。人才培養(yǎng)模式?jīng)Q定了人才培養(yǎng)質(zhì)量，打破傳統(tǒng)的課程教學(xué)模式，利用新型的三維建模和有限元模擬仿真的方法，通過增加實踐教學(xué)設(shè)計環(huán)節(jié)將模具設(shè)計的基本原理、基本知識與動手設(shè)計能力、實際應(yīng)用緊密結(jié)合，有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實踐能力、創(chuàng)新能力，有利于提升學(xué)生綜合素質(zhì)，進(jìn)而提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

由于三維設(shè)計和模擬仿真在縮短模具研發(fā)和試模周期等方面巨大優(yōu)勢，在企業(yè)實際生產(chǎn)中應(yīng)用越來越普遍，特別是在汽車模具企業(yè)。

一、模具三維設(shè)計地位不斷鞏固。模具的三維設(shè)計是數(shù)字化模具技術(shù)的重要內(nèi)容，是實現(xiàn)模具設(shè)計、制造和檢驗一體化的基礎(chǔ)。日本豐田、美國通用等公司已實現(xiàn)了模具的三維設(shè)計，并取得了良好的應(yīng)用效果。國外在模具三維設(shè)計中采取的一些做法值得我們借鑒。模具三維設(shè)計除了有利于實現(xiàn)集成化制造外，另一個優(yōu)點就是便于干涉檢查，可進(jìn)行運動干涉分析，解決了二維設(shè)計中的一個難題。

二、成形過程的模擬（CAE）作用更加凸顯。CAE技術(shù)已成為模具設(shè)計制造過程的必要環(huán)節(jié)，廣泛用于預(yù)測成形缺陷，優(yōu)化沖壓工藝與模具結(jié)構(gòu)，提高了模具設(shè)計的可靠性，減少了試模時間。國內(nèi)許多汽車模具企業(yè)在CAE的應(yīng)用中也取得了顯著進(jìn)步，獲得了良好的效果。CAE技術(shù)的應(yīng)用可大大節(jié)省試模的成本，縮短沖壓模具的開發(fā)周期，已成為保證模具質(zhì)量的重要手段。CAE技術(shù)正逐步使模具設(shè)計由經(jīng)驗設(shè)計轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)設(shè)計。

二、模具設(shè)計與制造教學(xué)改革的方案與途徑

針對以上問題，提出幾點改革建議：

1.教學(xué)方法的改革與優(yōu)化

針對目前教師課堂上一講到底，填鴨式的教學(xué)模式，教師要精心準(zhǔn)備課堂教學(xué)，通過案例，討論，思考題等多管齊下的方法啟發(fā)學(xué)生的思維，尤其是課堂討論，要能夠提問題，尤其是好問題，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。首先要引導(dǎo)學(xué)生舉一反三，例如在講解拉深工藝和拉伸模的設(shè)計時，要引導(dǎo)學(xué)生回憶彎曲工藝和彎曲模的設(shè)計，并通過討論總結(jié)兩者的相同和不同之處，深化對沖壓典型工藝及模具設(shè)計的理解；其次要多進(jìn)行實物教學(xué)，特別是要善于利用我們身邊的案例實物，比如討論易拉罐，墊片等常見的實物是采用什么工藝方案和模具，如何制造出來；最后是要多采用現(xiàn)場教學(xué)，充分利用校企工廠 和實驗中心的平臺，讓學(xué)生直觀的認(rèn)識模具設(shè)計的案例，從而增強學(xué)生的感性認(rèn)識。

2.二維模式向三維模式的轉(zhuǎn)化

通過調(diào)研，大多數(shù)高?！赌＞咴O(shè)計與制造》的教材仍然停留在二維模式即理論教學(xué)部分大部分仍以二維圖呈現(xiàn)，如零件圖，裝配圖等等，對于制圖基礎(chǔ)欠缺的同學(xué)，很難想象為三維的實物，然而通過三維建模，可以更加直觀的呈現(xiàn)零件的造型，模具的造型。教師在實踐教學(xué)中要注重把典型的模具進(jìn)行三維建模，直觀的講解各部的名稱和作用及設(shè)計要領(lǐng)，并引導(dǎo)學(xué)生熟練掌握一門三維造型軟件如：UG、Pro/E＼或CATIA，包括三維實體模型建立模具裝配模型，設(shè)計分型面，澆筑系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)，生成模具成型零件的三維實體模型等等，從而提高模具設(shè)計和優(yōu)化的能力。

3.靜態(tài)模式向動態(tài)模式的轉(zhuǎn)化

通過調(diào)研，大多數(shù)高?！赌＞咴O(shè)計與制造》課程的教學(xué)方式仍停留在靜態(tài)模式即模具的運動過程和坯料的成型過程僅以閉合前后的裝配圖呈現(xiàn)，雖然部分加入教學(xué)動畫，但只能大致反映成型過程。學(xué)生很難直觀了解模具閉合過程中坯料如何和模具接觸受力，成型中溫度場是如何變化，成型中容易出現(xiàn)哪些缺陷等等。然而如果能引入有限元分析，不僅動畫直觀感受成型過程，還能實時了解成形中的溫度場變化，速度場、應(yīng)力應(yīng)變場以及載荷的變化。為模具的設(shè)計和優(yōu)化提供理論依據(jù)。在實踐教學(xué)中，教師要把典型零件成型工藝進(jìn)行有限元模擬仿真并展示于課堂教學(xué)中，此外積極引導(dǎo)學(xué)生有針對性的掌握一門有限元分析軟件如：板料成型DYNAFORM、體積成型多用DEFORM-3D等，深化學(xué)生對坯料成型過程的理解。

三、小結(jié)

通過針對性教學(xué)改革，來解決模具設(shè)計與制造傳統(tǒng)教學(xué)中的存在的問題。緊密結(jié)合本校的辦學(xué)特征，探索適合民辦高校應(yīng)用型人才創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式，探討模具設(shè)計應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式、知識結(jié)構(gòu)和質(zhì)量保障體制。充分利用學(xué)院現(xiàn)有學(xué)科質(zhì)量工程及有利的教學(xué)實驗實習(xí)平臺，利用三維建模和有限元模擬軟件，通過二維向三位的轉(zhuǎn)化，靜態(tài)向動態(tài)的轉(zhuǎn)化進(jìn)行探討高等教育中模具人才立體式培養(yǎng)問題，構(gòu)建多層次、立體化的質(zhì)量保障體系，為相關(guān)專業(yè)培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)提供可借鑒的思路。

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