《注塑模具設(shè)計》課程教學(xué)改革與實踐
2021-11-03 10:38摘要：對《注塑模具設(shè)計》課程的教學(xué)改革進(jìn)行了深入的研究,課程整合了《塑料成型工藝與模具設(shè)計》和《模具CAD/CAM應(yīng)用》課程中有關(guān)注塑模具的內(nèi)容,引入了模具企業(yè)普遍應(yīng)用的設(shè)計方法和經(jīng)驗數(shù)據(jù),并按照個人職業(yè)的成長歷程重新調(diào)整課程內(nèi)容順序,既符合人類認(rèn)識事物的自然規(guī)律,又實現(xiàn)工學(xué)結(jié)合的職業(yè)教育要求。
一、注塑模具設(shè)計課程教學(xué)現(xiàn)狀
絕大多數(shù)的高職院校都設(shè)有模具設(shè)計與制造專業(yè)，注塑模具設(shè)計是該專業(yè)的核心課程之一，其目標(biāo)是培養(yǎng)注塑模具設(shè)計的高素質(zhì)技能型人才。
實現(xiàn)高職院校人才培養(yǎng)和企業(yè)人才需求的零距離是各高職院校追求的目標(biāo)。教育部《關(guān)于全面提高高等職業(yè)教育教學(xué)質(zhì)量的若干意見》（教高【2006】16號）所提工學(xué)交替、任務(wù)驅(qū)動、項目導(dǎo)向、頂崗實習(xí)、校企合作，加強實訓(xùn)、實習(xí)基地建設(shè)都是為了實現(xiàn)這一目標(biāo)。目前，由于種種原因，要實現(xiàn)以上目標(biāo)有很大困難，絕大多數(shù)高職院校工學(xué)結(jié)合、校企合作、頂崗實習(xí)僅僅是表面形式，很難有實質(zhì)性的內(nèi)容。由于工科教學(xué)的特殊性，任務(wù)驅(qū)動、項目導(dǎo)向需要教師有豐富的實踐經(jīng)驗，由于企業(yè)的技術(shù)、技能型人才學(xué)歷通常達(dá)不到高職院校要求，使人才引進(jìn)受到限制，很多老師由于沒有實踐經(jīng)驗不敢承接項目，企業(yè)也不相信老師能夠幫他們解決技術(shù)難題，因此難以開展真實的項目教學(xué)。
目前，高職院校注塑模具設(shè)計教學(xué)多數(shù)仍然處于傳統(tǒng)的學(xué)科型教學(xué)模式下，重理論而輕實踐，教材很多，主要講授理論知識，從編者到教師，大都都沒有實際工作經(jīng)驗，照本宣科，教學(xué)脫離實際，至今未有可以體現(xiàn)理實教學(xué)一體的教材。
二、注塑模具設(shè)計課程基于工作過程的設(shè)計
目前國際上流行的教學(xué)方法是德國的“雙元制”和新加坡的“教學(xué)工廠”，由于我國的國情不同，要實現(xiàn)上述的方法存在一定的困難。如何在高職院校現(xiàn)有的條件下開展項目教學(xué)，是我們要解決的問題。
因此，各種教法，各有利弊。所謂工作過程，就是指工作人員在工作場所利用工作資源完成某一項工作任務(wù)并獲得工作成果的一系列活動。工作過程的復(fù)雜程度和范圍是由工作任務(wù)的性質(zhì)決定的�；诠ぷ鬟^程的優(yōu)點是可以使學(xué)生了解注塑模具設(shè)計的整個過程，缺點是覆蓋的知識點有限；學(xué)科型的優(yōu)點是知識點比較完整，但欠缺知識點的實際應(yīng)用，學(xué)了之后不會用。俗語說：“教學(xué)有法，但無定法。”，因此我們在教學(xué)中應(yīng)以一法為主，多法配合。一法為主就是基于工作過程為主，多法配合就是講授法、討論法、演示法、練習(xí)法、參觀教學(xué)法、現(xiàn)場教學(xué)法為輔，學(xué)生知識的深度和廣度對于學(xué)生今后的發(fā)展有很大的影響，否則，單純強調(diào)基于工作過程會使學(xué)生知其然而不知其所以然。如何使學(xué)生既懂得知識的實際應(yīng)用，又懂得知識的靈活應(yīng)用，進(jìn)一步發(fā)展具有創(chuàng)新能力，是需要我們解決的問題。
（一）學(xué)習(xí)內(nèi)容設(shè)計——教什么
設(shè)計注塑模具除了要具備注塑模設(shè)計的理論知識外，還需要具備其他學(xué)科的知識和技能，如：機械制圖、公差與配合、機械基礎(chǔ)、模具材料與熱處理、模具制造工藝學(xué)、AutoCAD、PRO/E（或UG）等。
學(xué)習(xí)內(nèi)容就是首先根據(jù)注塑模具設(shè)計工作，總結(jié)出需要的知識點，然后把這些知識點融合到幾套典型的注塑模具中，以注塑模具為載體，按照注塑模具設(shè)計的程序講授、應(yīng)用相關(guān)的知識，此外我們還要考慮將崗位技能——助理模具設(shè)計師的相關(guān)要求融合到教學(xué)中。
注塑模具設(shè)計程序和需要學(xué)生掌握的知識點如下：
1、對塑件產(chǎn)品圖和樣板進(jìn)行分析、消化（塑料基本知識、塑件的工藝性）。
2、注塑機型號的選定（塑料加工成型基本知識）。
3、型腔數(shù)量的確定及型腔的排列（分流道的布局形式）。
4、分型面的確定（選擇分型面的原則和注意事項）。
5、側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的確定（斜導(dǎo)柱、彎銷、T型塊、斜頂?shù)刃褪剑?/span>。
6、澆注系統(tǒng)的設(shè)計（直接澆口、點澆口、側(cè)澆口、潛伏澆口，主流道、分流道、冷料穴）。
7、排氣系統(tǒng)的設(shè)計（排氣的形式）。
8、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計（直通式、隔水片式、螺旋式、噴水管式、散熱桿式）。 9、頂出系統(tǒng)的設(shè)計（推桿、推管、推板、二次、螺紋、復(fù)位機構(gòu)）。
10、模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)的選用（大水口、細(xì)水口、簡化型細(xì)水口模架及選擇，模具專用標(biāo)準(zhǔn)件）。
11、繪制裝配圖（PRO/E分模、AutoCAD繪裝配圖）。
12、繪制模具主要零件圖（AutoCAD繪零件圖）。
教學(xué)載體的選擇：單分型面?zhèn)葷部谧⑺苣�、單分型面直接澆口推板推出注塑模、雙分型面點澆口注塑模、斜導(dǎo)柱外側(cè)抽芯注塑模、哈夫注塑模、手機殼注塑模（細(xì)水口模，包含定模外側(cè)抽芯、動模外側(cè)抽芯、斜頂內(nèi)側(cè)抽芯等型式，是所學(xué)知識的綜合應(yīng)用）、熱流道注塑模等。模具來源于生產(chǎn)實際，可做適當(dāng)修改以包含更多的知識點。模具難度由淺入深、從簡單到復(fù)雜,使學(xué)生的能力逐步提高，盡量承載學(xué)生所需的知識。
（二）教學(xué)方法設(shè)計——怎么教
設(shè)計模具要求熟悉模具結(jié)構(gòu),還要求有很強的三維空間想象能力。注塑模具設(shè)計的難點是模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、多樣性以及相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定。
注塑模具設(shè)計教學(xué)主要采用項目教學(xué)法，輔以其他的教學(xué)方法：講授法、討論法、演示法、練習(xí)法、實驗法等。
為了模擬工作過程，注塑模具設(shè)計必須在計算機房進(jìn)行。計算機必須安裝設(shè)計需要的軟件，如AutoCAD、PRO/E、UG以及注塑模設(shè)計的外掛軟件如LTOOLS、EMX、Moldflow、MOLDWIZARD等，另外還要安裝設(shè)計所需的技術(shù)資料，如注塑
模標(biāo)準(zhǔn)件的產(chǎn)品樣本、塑料以及各種注塑機的技術(shù)參數(shù)等，這樣老師可以一邊講一邊示范給學(xué)生看，學(xué)生也可以一邊跟著做，查閱設(shè)計資料也比較方便，這也符合工廠的工作環(huán)境。
為了使學(xué)生對注塑模具結(jié)構(gòu)有感性認(rèn)識，因此在注塑模具設(shè)計教學(xué)之前要先通過模具拆裝使學(xué)生了解模具結(jié)構(gòu)和工作原理，然后采用項目法進(jìn)行注塑模具設(shè)計的教學(xué)。
下面舉例說明教學(xué)過程：
1、情境一：塑件產(chǎn)品圖和樣板進(jìn)行分析、消化
采用講授法講述塑料的基本知識、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性要求，然后引入塑料制品，采用討論法組織學(xué)生主要從制品的幾何形狀、技術(shù)要求、尺寸、公差和設(shè)計基準(zhǔn)、技術(shù)要求、塑料名稱、牌號、表面要求等幾個方面討論、分析塑件結(jié)構(gòu)是否符合注塑要求。
2、情境二：注塑機型號的選定
注塑現(xiàn)場演示注塑模具的安裝、調(diào)試、注塑成型參數(shù)的設(shè)定以及成型過程，了解注塑機和注塑模的關(guān)系從而掌握注塑機型號的選定。
3、情境三：型腔數(shù)量的確定及型腔的排列
采用講授法講述排位的原則和一模多腔的模具排位注意事項，采用討論法組織學(xué)生根據(jù)塑料制品的大小和批量確定型腔的數(shù)目和排列，比較后確定方案。
4、情境四：分型面的設(shè)計
采用講授法講述分型面的選擇原則，采用討論法組織學(xué)生根據(jù)塑料制品選擇分型面，比較方案，老師用PRO/E軟件示范分模，在分模的過程中學(xué)生跟著老師練習(xí)。
教學(xué)基本過程是：老師講授→引入塑料制品→學(xué)生討論→方案比較→老師示范→學(xué)生練習(xí)。
（三）教學(xué)評價設(shè)計——教得怎么樣
以往教學(xué)評價主要通過筆試考核課本的理論知識,忽略了學(xué)生應(yīng)用能力的考核。經(jīng)過改進(jìn)，我們首先增加了注塑模的課程設(shè)計，考核學(xué)生的綜合能力，另外在平時以及期末考試中多采用開放性的題目著重考核學(xué)生應(yīng)用能力、分析能力和決策能力，收到較好的效果。
三、總結(jié)：
基于工作過程的教學(xué)方法在模具專業(yè)兩屆學(xué)生的教學(xué)中得到實施，鍛煉了學(xué)生的設(shè)計能力、分析能力和協(xié)作能力等，職業(yè)素質(zhì)得到全面提高。但是教學(xué)過程中還存在一些困難如教學(xué)條件還未能完全滿足教學(xué)要求，下一步我們準(zhǔn)備實施將學(xué)生設(shè)計的模具制造出來，真正實現(xiàn)模具設(shè)計制造的整個過程鍛煉。實踐證明此方法能夠提高教學(xué)效果，有利于復(fù)合型、應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。社會在進(jìn)步，教育在發(fā)展，課程教學(xué)改革也要與時俱進(jìn)。
一、注塑模具設(shè)計課程教學(xué)現(xiàn)狀
絕大多數(shù)的高職院校都設(shè)有模具設(shè)計與制造專業(yè)，注塑模具設(shè)計是該專業(yè)的核心課程之一，其目標(biāo)是培養(yǎng)注塑模具設(shè)計的高素質(zhì)技能型人才。
實現(xiàn)高職院校人才培養(yǎng)和企業(yè)人才需求的零距離是各高職院校追求的目標(biāo)。教育部《關(guān)于全面提高高等職業(yè)教育教學(xué)質(zhì)量的若干意見》（教高【2006】16號）所提工學(xué)交替、任務(wù)驅(qū)動、項目導(dǎo)向、頂崗實習(xí)、校企合作，加強實訓(xùn)、實習(xí)基地建設(shè)都是為了實現(xiàn)這一目標(biāo)。目前，由于種種原因，要實現(xiàn)以上目標(biāo)有很大困難，絕大多數(shù)高職院校工學(xué)結(jié)合、校企合作、頂崗實習(xí)僅僅是表面形式，很難有實質(zhì)性的內(nèi)容。由于工科教學(xué)的特殊性，任務(wù)驅(qū)動、項目導(dǎo)向需要教師有豐富的實踐經(jīng)驗，由于企業(yè)的技術(shù)、技能型人才學(xué)歷通常達(dá)不到高職院校要求，使人才引進(jìn)受到限制，很多老師由于沒有實踐經(jīng)驗不敢承接項目，企業(yè)也不相信老師能夠幫他們解決技術(shù)難題，因此難以開展真實的項目教學(xué)。
目前，高職院校注塑模具設(shè)計教學(xué)多數(shù)仍然處于傳統(tǒng)的學(xué)科型教學(xué)模式下，重理論而輕實踐，教材很多，主要講授理論知識，從編者到教師，大都都沒有實際工作經(jīng)驗，照本宣科，教學(xué)脫離實際，至今未有可以體現(xiàn)理實教學(xué)一體的教材。
二、注塑模具設(shè)計課程基于工作過程的設(shè)計
目前國際上流行的教學(xué)方法是德國的“雙元制”和新加坡的“教學(xué)工廠”，由于我國的國情不同，要實現(xiàn)上述的方法存在一定的困難。如何在高職院校現(xiàn)有的條件下開展項目教學(xué)，是我們要解決的問題。
因此，各種教法，各有利弊。所謂工作過程，就是指工作人員在工作場所利用工作資源完成某一項工作任務(wù)并獲得工作成果的一系列活動。工作過程的復(fù)雜程度和范圍是由工作任務(wù)的性質(zhì)決定的�；诠ぷ鬟^程的優(yōu)點是可以使學(xué)生了解注塑模具設(shè)計的整個過程，缺點是覆蓋的知識點有限；學(xué)科型的優(yōu)點是知識點比較完整，但欠缺知識點的實際應(yīng)用，學(xué)了之后不會用。俗語說：“教學(xué)有法，但無定法。”，因此我們在教學(xué)中應(yīng)以一法為主，多法配合。一法為主就是基于工作過程為主，多法配合就是講授法、討論法、演示法、練習(xí)法、參觀教學(xué)法、現(xiàn)場教學(xué)法為輔，學(xué)生知識的深度和廣度對于學(xué)生今后的發(fā)展有很大的影響，否則，單純強調(diào)基于工作過程會使學(xué)生知其然而不知其所以然。如何使學(xué)生既懂得知識的實際應(yīng)用，又懂得知識的靈活應(yīng)用，進(jìn)一步發(fā)展具有創(chuàng)新能力，是需要我們解決的問題。
（一）學(xué)習(xí)內(nèi)容設(shè)計——教什么
設(shè)計注塑模具除了要具備注塑模設(shè)計的理論知識外，還需要具備其他學(xué)科的知識和技能，如：機械制圖、公差與配合、機械基礎(chǔ)、模具材料與熱處理、模具制造工藝學(xué)、AutoCAD、PRO/E（或UG）等。
學(xué)習(xí)內(nèi)容就是首先根據(jù)注塑模具設(shè)計工作，總結(jié)出需要的知識點，然后把這些知識點融合到幾套典型的注塑模具中，以注塑模具為載體，按照注塑模具設(shè)計的程序講授、應(yīng)用相關(guān)的知識，此外我們還要考慮將崗位技能——助理模具設(shè)計師的相關(guān)要求融合到教學(xué)中。
注塑模具設(shè)計程序和需要學(xué)生掌握的知識點如下：
1、對塑件產(chǎn)品圖和樣板進(jìn)行分析、消化（塑料基本知識、塑件的工藝性）。
2、注塑機型號的選定（塑料加工成型基本知識）。
3、型腔數(shù)量的確定及型腔的排列（分流道的布局形式）。
4、分型面的確定（選擇分型面的原則和注意事項）。
5、側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的確定（斜導(dǎo)柱、彎銷、T型塊、斜頂?shù)刃褪剑?/span>。
6、澆注系統(tǒng)的設(shè)計（直接澆口、點澆口、側(cè)澆口、潛伏澆口，主流道、分流道、冷料穴）。
7、排氣系統(tǒng)的設(shè)計（排氣的形式）。
8、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計（直通式、隔水片式、螺旋式、噴水管式、散熱桿式）。 9、頂出系統(tǒng)的設(shè)計（推桿、推管、推板、二次、螺紋、復(fù)位機構(gòu)）。
10、模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)的選用（大水口、細(xì)水口、簡化型細(xì)水口模架及選擇，模具專用標(biāo)準(zhǔn)件）。
11、繪制裝配圖（PRO/E分模、AutoCAD繪裝配圖）。
12、繪制模具主要零件圖（AutoCAD繪零件圖）。
教學(xué)載體的選擇：單分型面?zhèn)葷部谧⑺苣�、單分型面直接澆口推板推出注塑模、雙分型面點澆口注塑模、斜導(dǎo)柱外側(cè)抽芯注塑模、哈夫注塑模、手機殼注塑模（細(xì)水口模，包含定模外側(cè)抽芯、動模外側(cè)抽芯、斜頂內(nèi)側(cè)抽芯等型式，是所學(xué)知識的綜合應(yīng)用）、熱流道注塑模等。模具來源于生產(chǎn)實際，可做適當(dāng)修改以包含更多的知識點。模具難度由淺入深、從簡單到復(fù)雜,使學(xué)生的能力逐步提高，盡量承載學(xué)生所需的知識。
（二）教學(xué)方法設(shè)計——怎么教
設(shè)計模具要求熟悉模具結(jié)構(gòu),還要求有很強的三維空間想象能力。注塑模具設(shè)計的難點是模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、多樣性以及相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定。
注塑模具設(shè)計教學(xué)主要采用項目教學(xué)法，輔以其他的教學(xué)方法：講授法、討論法、演示法、練習(xí)法、實驗法等。
為了模擬工作過程，注塑模具設(shè)計必須在計算機房進(jìn)行。計算機必須安裝設(shè)計需要的軟件，如AutoCAD、PRO/E、UG以及注塑模設(shè)計的外掛軟件如LTOOLS、EMX、Moldflow、MOLDWIZARD等，另外還要安裝設(shè)計所需的技術(shù)資料，如注塑
模標(biāo)準(zhǔn)件的產(chǎn)品樣本、塑料以及各種注塑機的技術(shù)參數(shù)等，這樣老師可以一邊講一邊示范給學(xué)生看，學(xué)生也可以一邊跟著做，查閱設(shè)計資料也比較方便，這也符合工廠的工作環(huán)境。
為了使學(xué)生對注塑模具結(jié)構(gòu)有感性認(rèn)識，因此在注塑模具設(shè)計教學(xué)之前要先通過模具拆裝使學(xué)生了解模具結(jié)構(gòu)和工作原理，然后采用項目法進(jìn)行注塑模具設(shè)計的教學(xué)。
下面舉例說明教學(xué)過程：
1、情境一：塑件產(chǎn)品圖和樣板進(jìn)行分析、消化
采用講授法講述塑料的基本知識、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性要求，然后引入塑料制品，采用討論法組織學(xué)生主要從制品的幾何形狀、技術(shù)要求、尺寸、公差和設(shè)計基準(zhǔn)、技術(shù)要求、塑料名稱、牌號、表面要求等幾個方面討論、分析塑件結(jié)構(gòu)是否符合注塑要求。
2、情境二：注塑機型號的選定
注塑現(xiàn)場演示注塑模具的安裝、調(diào)試、注塑成型參數(shù)的設(shè)定以及成型過程，了解注塑機和注塑模的關(guān)系從而掌握注塑機型號的選定。
3、情境三：型腔數(shù)量的確定及型腔的排列
采用講授法講述排位的原則和一模多腔的模具排位注意事項，采用討論法組織學(xué)生根據(jù)塑料制品的大小和批量確定型腔的數(shù)目和排列，比較后確定方案。
4、情境四：分型面的設(shè)計
采用講授法講述分型面的選擇原則，采用討論法組織學(xué)生根據(jù)塑料制品選擇分型面，比較方案，老師用PRO/E軟件示范分模，在分模的過程中學(xué)生跟著老師練習(xí)。
教學(xué)基本過程是：老師講授→引入塑料制品→學(xué)生討論→方案比較→老師示范→學(xué)生練習(xí)。
（三）教學(xué)評價設(shè)計——教得怎么樣
以往教學(xué)評價主要通過筆試考核課本的理論知識,忽略了學(xué)生應(yīng)用能力的考核。經(jīng)過改進(jìn)，我們首先增加了注塑模的課程設(shè)計，考核學(xué)生的綜合能力，另外在平時以及期末考試中多采用開放性的題目著重考核學(xué)生應(yīng)用能力、分析能力和決策能力，收到較好的效果。
三、總結(jié)：
基于工作過程的教學(xué)方法在模具專業(yè)兩屆學(xué)生的教學(xué)中得到實施，鍛煉了學(xué)生的設(shè)計能力、分析能力和協(xié)作能力等，職業(yè)素質(zhì)得到全面提高。但是教學(xué)過程中還存在一些困難如教學(xué)條件還未能完全滿足教學(xué)要求，下一步我們準(zhǔn)備實施將學(xué)生設(shè)計的模具制造出來，真正實現(xiàn)模具設(shè)計制造的整個過程鍛煉。實踐證明此方法能夠提高教學(xué)效果，有利于復(fù)合型、應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。社會在進(jìn)步，教育在發(fā)展，課程教學(xué)改革也要與時俱進(jìn)。
