沖壓工藝與模具設計任務驅動式校本教材的編制

　　摘 要： 為了適應中小企業對模具設計人才的需要，培養既懂工藝又能進行模具設計的高素質技能型人才，編制一本適合高職學生使用的實用教材，顯得尤為必要。作者針對沖壓工藝與模具設計課程，結合高職學生學習、認知習慣和企業模具設計實際，選擇了典型的以模具設計順序為主線的模具設計案例，編寫了校本教材，為本院課程的教學改革作了一些有益的探索。
　　關鍵詞： 沖壓工藝與模具設計 校本教材 任務驅動
　　
　　沖壓工藝與模具設計是我院模具設計與制造專業的一門主干核心課程，其主要任務是培養學生掌握沖壓工藝編制和模具設計等相關知識。通過該課程的學習，學生會具有一般復雜程度的冷沖壓工藝編制與模具設計的基本能力，掌握沖壓模具設計的程序、規范、方法和技巧等。沖壓工藝與模具設計課程的教學重點主要有兩方面：一是沖壓工藝規程編制及現場工藝的施工；二是能進行一般沖模，如沖裁模、彎曲模、拉深模等的設計。因而教師要圍繞這兩個主題組織教學工作。
　　一、現有教材概況
　　現有的沖壓工藝與模具設計教材雖然基本內容來自實踐，也符合先基礎后專業、先理論后實踐的常規教學順序，但這些教材內容基本是沿用本科的學科體系來編寫，理論偏多，案例偏少，對基礎相對較差的高職學生來說，學習上有一定難度。目前也有許多所謂項目化教材、任務引領式教材，大多數只是在學科體系的教材的基礎上改變一下章節的叫法，將章節改為項目，換湯不換藥，不是真正意義上的任務驅動教材。課程學完后，在學生進行課程設計和畢業設計時，教材不能起示范指導作用。所以校本教材、教參的開發建設是當務之急［１］。
　　按照專業改革試點方案［2］，沖壓工藝與模具設計課程屬于學校控制課程（校本課程）。在開發教材之前，要進行市場調研，了解社會需求，仔細記錄該專業畢業生的就業崗位，每個崗位需要的知識、技術、能力與素質。在此基礎上，以學校教師為主，結合企業的工程師、技師等的意見，從而確定教學目標，圍繞這個目標編寫校本教材。教材的內容要體現沖壓件工藝性分析、冷沖模結構認識、冷沖模設計方法等內容，刪除純理論的塑性成形原理部分。在教材的最后，安排常用的一些相關的國家標準，以便學生在課程設計、畢業設計時參考。
　　二、校本教材內容選取
　　根據走訪企業情況，結合學習領域的認知規律，選擇四大模塊作為教材的主要內容。
　　1.成形設備
　　沖壓生產所使用的設備主要是各種機械壓力機，其中以曲柄壓力機為主。因而，該模塊安排曲柄壓力機為主要內容，主要包括曲柄壓力機的組成、工作原理、各組成部分的作用，曲柄壓力機類型和應用場合，曲柄壓力機的參數和選擇原則，等等。
　　2.沖裁模設計
　　沖裁是沖壓生產中應用最廣的工序，它既可以直接生產成品零件，又可以為彎曲、拉深、成形等工序提供工序件。企業中大部分零件是由沖裁加工而得，因而學習沖裁模具的設計是學習其他沖壓模具設計的前提。為了學習好沖裁模具設計，需將沖裁模設計作為幾大模塊的重點內容，安排落料、沖孔等工序為主要內容。在這些工序中還要將單工序模設計、連續模設計、復合模設計作為核心內容來安排，讓學生通過該模塊的學習，能掌握一般復雜程度沖裁模的設計方法。
　　3.彎曲模設計
　　彎曲模設計是沖壓模具設計的重要內容。許多產品中的零件，比如汽車上的各類梁都是用彎曲工序完成的。彎曲模設計不同于沖裁模設計，準確的工藝計算難，模具動作復雜、結構設計規律性不強。為了學好該模塊的知識和技能，需選用典型的彎曲件做案例來編排教學內容，這樣可使學生通過案例掌握彎曲模的設計方法。
　　4.拉深模設計
　　拉深是成形工序中的主要工序，許多開口空心件是用拉深的方法來完成的，是成形生產的基礎。該工序結合彎曲、成形等工序，可以完成極為復雜的成形件，比如汽車的覆蓋件等。拉深工序中的工藝計算比較復雜，為了讓學生學習好拉深模具的設計，必須學習好拉深工藝計算。為此，需安排典型需多次拉深才能成形的筒形件作為案例來組織課程內容，讓學生學習該模塊后能熟練計算工序件的尺寸和模具尺寸，為拉伸模具設計打下基礎。
　　三、教材內容組織
　　本教材按照模具設計的順序，用典型零件作為各模塊的媒介，以任務驅動的形式，將該典型零件模具設計貫穿每個模塊的始終。把所有模具設計涉及的理論和知識都滲透到模具的設計過程中。具體個模塊的任務為：
　　模塊一：選擇曲柄壓力機的型號；
　　模塊二：托板沖裁模設計；
　　模塊三：支架彎曲模設計；
　　模塊四：杯蓋拉深模設計。
　　現以模塊二為案例，介紹托板沖裁模設計。
　　首先介紹工作任務：針對如圖1所示托板零件，其概況為，材料：Q235；板料厚度：1.5mm；生產批量：大批量。試編制沖壓工藝與模具設計。
　　沖裁模設計的步驟為：
　　沖裁件的工藝性分析；沖裁工藝方案的確定；選擇模具的結構形式；進行必要的工藝計算；模具的主要零部件設計；校核模具閉合高度及壓力機有關參數；繪制模具總裝圖和零件圖。
　　教材編寫按照沖裁模設計步驟展開。為了對托板零件進行沖裁件的工藝性分析，就要安排沖壓工序的相關知識，此時需鏈接到基本知識的學習，包括沖壓的基本工序；沖裁、落料、沖孔等概念；介紹沖裁件的工藝性分析知識，根據知識分析托板的沖裁工藝性，得出結論：托板零件的沖壓工序為沖孔、落料。
　　沖裁工藝方案的確定，鏈接單工序、多工序（包括連續沖裁、復合沖裁）等相關知識的學習。根據所學知識對托板擬定工藝方案，并分析該方案，選擇最適合的方案，最后得出結論：采用沖孔、落料連續生產。
　　選擇托板模具的結構形式，就要鏈接到模具結構的學習上，安排單工序模具、連續模具和復合模具等結構的學習。根據所學知識，選擇托板需要選擇的模具結構形式為：用始用擋料銷初定位，固定擋料銷粗定位，導正銷精定位的導板式沖孔、落料連續模結構。
　　工藝計算包括：排樣設計與計算；沖壓力的計算；模具壓力中心的計算；凸、凹模工作部分尺寸及其制造公差的計算；彈性元件計算與選用等內容；根據該內容需要鏈接以上相關知識，根據所學知識完成托板沖裁工藝和模具設計的相關工作任務。
　　模具的主要零部件設計，需鏈接到模具零件的分類，各零件的作用和設計方法，從而安排相關內容。根據所學知識設計、計算各零件的結構和尺寸。
　　當模具零件設計完成后，繪制出模具的總裝配圖，校核模具閉合高度及壓力機有關參數，確認選擇的壓力機是否符合要求，最后繪制出全部非標零件圖。到此，本工作任務完成。其他幾個模塊的內容組織與此類同。
　　四、結語
　　本教材以任務驅動的方式編寫，經過企業工程技術人員的精心審核和潤飾，已經完成了樣稿。我院本屆有模具設計專業兩個平行班級，一個班采用一般教材，另一個班使用本教材。從使用的效果和學生的反應看，使用校本教材的學生普遍反映該教材更適合他們的學習習慣，效果非常好。而另一個班在知識的學習和模具設計的技能上都不及采用前者，這一點從課程設計、期末考試的成績中得到了有力的證明。
　　總之，為了培養高等職業院校學生的綜合素質，適應各類企業對模具設計專業學生的要求，開發適合高職學生學習特點的以任務驅動式的校本教材，既很及時，又很必要。
　　
　　參考文獻：
　　［1］朱正才.高等院校教學改革思考.教師教育研究，2008.6.
　　［2］王偉廉等.高等學校教學改革的理論研究［M］.昆明:云南教育出版社，1993.
　　［3］群慧.培養高等技術應用性人才的必由之路［J］.中國教育報，2000，（1）：3-13.
　　
　　本文系2011南京交通職業技術學院教學基本建設項目階段性研究成果之一（編號：jx1121）。