現代信息技術在塑料成型工藝與模具設計教學中的應用

摘 要 針對塑料成型工藝與模具設計課程的不同知識模塊，采用不同的信息化教學載體，如教學課件、動畫技術、教學仿真軟件、CAD設計軟件及網絡資源等，充分運用現代信息技術針對課程中的難點開發一些易學、好用的教學資源，幫助學生更好地鞏固和理解理論知識，增強課堂教學效果。

關鍵詞 現代信息技術；信息化教學；塑料成型工藝與模具設計

中圖分類號：G434 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2014）10-0112-02

1 引言

目前，高職課程“塑料成型工藝與模具設計”在教學過程中仍然以基礎理論為主，著重講解塑料成型、模具設計等相關知識的系統性，在培養學生實踐能力方面重視不夠。注射模具設計要求學生具有很強的綜合應用能力，學生在每個知識單元的學習中往往能夠聽懂，在完成這些理論學習以后，進行注射模具設計時往往難以下手。因此，課程教學內容的選用要以“必需、夠用”為原則，根據企業崗位工作過程設定教學內容，以項目導向、任務驅動的方式，開發一些易學、好用的教學資源。要充分利用現代信息技術，根據不同知識模塊的內容特點，采用不同的信息化教學載體，如教學課件、動畫技術、教學仿真軟件、CAD輔助設計軟件及網絡資源等，來呈現教學內容和信息。在具體教學實施過程中，教師要根據教學內容的特點、學生的接受能力等因素，選用合適的教學載體。

2 多媒體課件

多媒體課件能為課程教學提供各種資料，包括文字、聲音、圖片、視頻等信息資源。例如在常用塑料的介紹部分，可以通過圖片來展示塑料的外觀，如塑料的粒度、顏色、色澤等特性，運用大量的塑料制品圖片來說明各種塑料的用途。同時，多媒體課件能變抽象為具體，化呆板為生動。例如，在模具的結構模塊，運用模具零件的三維圖與三視圖，模具的三維裝配圖、分解圖與剖視圖，讓學生對模具零件的尺寸、公差、配合關系、模具的組成與結構有一個清楚的認識。

3 動畫技術

塑料成型工藝與模具設計課程的一些內容難以用語言、圖片講解清楚，采用動畫進行教學，就能達到事半功倍的效果。如在講解注射成型過程時，運用動畫來模擬注射成型的過程，形象地展示模具各部分的運動情況，幫助學生快速理解。利用UG、3Damx等軟件開發的模具3D裝配動畫與模具3D作動動畫[2]，能夠清楚展示模具零件的結構、裝配位置關系與模具作動過程。通過3D動畫演示模具裝配和分解，使學生更加清楚地認識模具結構，將深奧復雜的結構問題直觀地展現在學生面前，便于學生對學習內容的理解和運用。通過3D動畫演示模具的作動原理（圖1所示），讓學生通過視覺感官來清楚地認識到塑料模具的各個部分的作用與動作原理。

4 CAD輔助設計

CAD技術作為一項重要的技術手段，正越來越廣泛地在模具行業得以應用。在模具設計和制造中采用CAD技術，可以縮短設計周期，降低生產成本，提高模具質量。UG軟件在模具企業中的應用非常廣泛，UG軟件中的注塑模設計向導模塊是根據注射模具的設計過程開發出來的注塑模設計專用軟件，用UG注塑模設計向導設計模具，可以簡化設計的步驟[3]。結合UG設計軟件，將課程的教學內容根據注射模具的設計過程分為塑件建模、設計分型面、設計工作零件等模塊。學生完成每個模塊的理論學習之后，到模具設計CAD實訓室運用CAD軟件將相應的部分設計出來。

例如在塑件建模模塊，在理論教學中講解塑料制品結構工藝，講解CAD建模的基本操作，在實訓教學中讓學生應用CAD軟件對塑料制品進行建模。最后對塑料制品3D模型進行結構工藝分析。在塑料模具設計模塊，結合典型結構的模具引導學生運用CAD軟件進行模具設計，首先根據塑料制品的零件圖，繪制制品的三維模型圖，接下來選擇分型面對制品進行分模，然后創建凹模、凸模等成型零件，最后選用模架及標準件。這樣學生在模具設計過程中學會了模具設計的基本方法和要求，同時掌握了運用CAD軟件設計塑料模具的技能。

5 仿真教學

教學仿真軟件 塑料成型工藝這部分內容比較抽象，在傳統的教學過程中往往側重于成型工藝的原理、過程以及成型參數相關概念的講解，傳統教學模式離成型工藝調整這一崗位需求相差較大。成型工藝調整崗位的培養目標就是讓學生能夠正確調整成型工藝參數，生產出合格的塑料制品。要實現這一目標，必須綜合考慮制品的形狀、結構、尺寸，成型機的性能、材料的性能及材料的預處理等諸多因素對成型工藝的影響。

針對這一模塊，教學中開發注射成型工藝參數設置仿真軟件[4]。首先，根據制品結構、形狀、尺寸計算出制品的體積、質量、分型面投影面積以及制品的流程比；其次，根據制品的質量及制品在分型面上的投影面積選取注射成型機；再次，確定成型工藝參數（圖2所示），調整料筒溫度、噴嘴溫度和模具溫度，設定注射壓力、保壓壓力、保壓時間和冷卻時間；最后，根據前面設定的成型工藝參數，通過計算機模擬計算，對制品的總體性能進行評價。

MOLDFLOW軟件仿真 MOLDFLOW軟件可作充模流動、保壓及翹曲變形分析。例如，塑料成型工藝參數（溫度、壓力、時間）的變化會影響塑料熔體的流動性，教師可以將授課內容以實例的形式在MOLDFLOW軟件中演示改變不同的成型工藝參數，如將熔體的溫度調高或調低，然后進行充模流動分析，讓學生觀察熔體在型腔里的流動情況，并分析模擬計算結果，比較不同熔體溫度時，其注射時間、冷卻時間、注射壓力的變化情況。通過熔體充模流動模擬（圖3所示），可以直觀地觀察到熔體在模腔里的流動過程，使理論知識形象化、可視化，幫助學生更好地鞏固和理解理論知識，增強課堂教學效果。

6 結束語

本文利用現代信息技術，根據不同知識模塊的內容特點，采用不同的信息化教學載體，如教學課件、動畫技術、教學仿真軟件、CAD設計軟件及網絡資源等，呈現教學內容和信息。在具體教學實施過程中，教師要根據教學內容的特點、學生的接受能力等因素選用合適的教學載體，充分運用現代信息技術，針對課程中的難點開發一些教學資源，幫助學生更好地鞏固和理解理論知識，增強課堂教學效果。

參考文獻

[1]屈華昌.塑料成型工藝與模具設計[M].北京：高等教育出版社，2001：102-205

[2]劉友成.基于UG6.0制作塑料模具虛擬裝配過程動畫[J].機械工程師，2009（11）：111-112.

[3]劉友成.基于UG6.0/Open GRIP對注射模具A型推桿進行二次開發[J].模具工業，2011（3）：60-63.

[4]劉友成.注射成型工藝參數設置在線仿真程序設計[J].機械工程師，2010（5）：69-70.