淺析CAD在塑料模具設(shè)計(jì)教學(xué)中的應(yīng)用

摘要：塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)是一門從生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)展起來，又直接為生產(chǎn)服務(wù)的應(yīng)用型技術(shù)，對模具設(shè)計(jì)人才的培養(yǎng)提出更高要求。本文通過授課過程中基于學(xué)生的學(xué)習(xí)實(shí)際，對教學(xué)方法的探究，在授課過程中采用CAD技術(shù)的輔助教學(xué)，按照實(shí)際生產(chǎn)中模具設(shè)計(jì)制造流程進(jìn)行安排，克服了教學(xué)難點(diǎn)，能充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，提高學(xué)生的理性認(rèn)識。

關(guān)鍵詞：塑料模具設(shè)計(jì)CAD教學(xué)

一、引言

制造業(yè)是國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)，CAD技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)代設(shè)計(jì)，從多方面啟發(fā)了人類的創(chuàng)造思維，同時(shí)促進(jìn)了優(yōu)化的生產(chǎn)方式的拓展，從根本上提高生產(chǎn)率和生產(chǎn)效率。

在傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，從塑料產(chǎn)品的概念構(gòu)思到產(chǎn)品的量產(chǎn)被分為多個(gè)工序，多個(gè)層次階段，設(shè)計(jì)師產(chǎn)品的表達(dá)要參與各個(gè)階段工作，一個(gè)產(chǎn)品成功推向市場需要產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、模具制造以及注塑生產(chǎn)的緊密合作，傳統(tǒng)收工設(shè)計(jì)、制造的生產(chǎn)模式難以適應(yīng)市場的量化需求。而CAD技術(shù)的引進(jìn)，使參以產(chǎn)品制造過程的繁瑣工作為計(jì)算機(jī)所代替，取得一定的經(jīng)濟(jì)效益，在設(shè)計(jì)過程中更充分突出了設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)理念，讓抽象的描述得到具體的表達(dá)。各個(gè)環(huán)節(jié)所涉及的CAD單元技術(shù)又包括產(chǎn)品外形的快速建模、優(yōu)化結(jié)構(gòu)分析與動(dòng)態(tài)模擬、輔助精密制造、加工過程動(dòng)態(tài)仿真、產(chǎn)品快速成形、渲染造型，輔助工藝過程和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)等，大大縮短產(chǎn)品的投入周期并且優(yōu)化產(chǎn)品的質(zhì)量，讓一切缺陷盡量在設(shè)計(jì)階段充分體現(xiàn)，減少資源的浪費(fèi)。

沒有一流的技術(shù)，就沒有一流的產(chǎn)品。高職院校的教學(xué)始終堅(jiān)持理論聯(lián)系實(shí)際，重視生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)。始終貫穿在整個(gè)高職培養(yǎng)的發(fā)展成長過程中，它是培養(yǎng)技術(shù)技能型人才的根本，是職業(yè)培訓(xùn)更好地為就業(yè)服務(wù)導(dǎo)向的保證，也是高職教育順利發(fā)展的大勢所趨。本專業(yè)作為學(xué)院重點(diǎn)發(fā)展專業(yè)之一，努力探索實(shí)施“工學(xué)交替、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”的專業(yè)人才培養(yǎng)模式，以培養(yǎng)實(shí)用型、技能型技術(shù)人才為出發(fā)點(diǎn)， 在塑模設(shè)計(jì)教學(xué)過程中運(yùn)用CAD，結(jié)合多媒體，抽象問題具體好化以彌補(bǔ)教學(xué)實(shí)訓(xùn)資源的不足，給塑模學(xué)習(xí)模擬一個(gè)仿真工廠生產(chǎn)的教學(xué)空間。提高學(xué)生的感性認(rèn)識，啟發(fā)其思維，激發(fā)其學(xué)習(xí)熱情。CAD對模具的設(shè)計(jì)與分析，包括產(chǎn)品造型的檢測，根據(jù)產(chǎn)品模型進(jìn)行模具分型面的設(shè)計(jì)、確定型腔和型芯、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、模具結(jié)構(gòu)的合理詳細(xì)設(shè)計(jì)、塑料模流分析等幾個(gè)方面。

二、課程培養(yǎng)目標(biāo)

《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》屬模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)核心課程，對模具專業(yè)學(xué)生的專業(yè)理論能力培養(yǎng)有著不可或缺的地位，主要培養(yǎng)學(xué)生塑料模具設(shè)計(jì)、工藝編程等方面的技能、知識、素質(zhì)和能力，學(xué)生通過本課程學(xué)習(xí)，要能從理論和實(shí)踐上與行業(yè)模具設(shè)計(jì)師認(rèn)證接軌，以職業(yè)能力為導(dǎo)向，通過職業(yè)崗位能力需求分析，明確課程的重點(diǎn)在于培養(yǎng)學(xué)生合理編制塑料成型工藝和進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力，確定具體職業(yè)能力目標(biāo)和知識目標(biāo)。課程內(nèi)容按照實(shí)際生產(chǎn)中模具設(shè)計(jì)制造流程進(jìn)行安排。同時(shí)引入模具行業(yè)新技術(shù)、新工藝，與模具行業(yè)發(fā)展同步，拓展教學(xué)內(nèi)容和廣度，為實(shí)現(xiàn)職業(yè)能力目標(biāo)，充分發(fā)揮職業(yè)能力項(xiàng)目訓(xùn)練的驅(qū)動(dòng)作用，按照基于公司實(shí)際項(xiàng)目工作過程的建設(shè)理念，重構(gòu)課程體系并改革課程內(nèi)容，按照工學(xué)結(jié)合的高素質(zhì)技能型人才培養(yǎng)要求。將案例項(xiàng)目模塊化，把塑料模設(shè)計(jì)流程的步驟溶入到整個(gè)教學(xué)訓(xùn)練項(xiàng)目中，實(shí)戰(zhàn)型教學(xué)，使學(xué)生明確學(xué)習(xí)目的，讓學(xué)生成為課堂的主體，在設(shè)計(jì)模塊驅(qū)動(dòng)下去觀察實(shí)物模型、觀看視頻演示、實(shí)際操作設(shè)計(jì)、討論歸納要領(lǐng)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)中，循序漸進(jìn)，真正體驗(yàn)到塑料模具設(shè)計(jì)的基本過程，形成塑料模具設(shè)計(jì)的能力和理論的知識體系。

為承載上述課程目標(biāo)，我根據(jù)課程定位和職業(yè)能力目標(biāo)的層級層次，打破傳統(tǒng)教材的學(xué)科體系、固有模式和編排順序，按照崗位的職業(yè)活動(dòng)及作業(yè)流程，根據(jù)實(shí)際作業(yè)流程各自對應(yīng)具體的職業(yè)能力目標(biāo)和知識目標(biāo)，訓(xùn)練相關(guān)職業(yè)能力，同時(shí)又相互銜接，構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的整體，有效地涵蓋了課程目標(biāo)，使每一個(gè)課程目標(biāo)都有堅(jiān)實(shí)深厚的承載。充分利用企業(yè)一線實(shí)戰(zhàn)資料，結(jié)合教材知識體系針對性訓(xùn)練，使抽象教學(xué)理論形象化，動(dòng)態(tài)內(nèi)容可視化，理論知識實(shí)踐化。

現(xiàn)代化的課程教學(xué)方法與手段是實(shí)現(xiàn)課程改革必經(jīng)之路。結(jié)合本課程教學(xué)內(nèi)容實(shí)踐性強(qiáng)，技術(shù)性強(qiáng)的特點(diǎn)，遵循高職院校培養(yǎng)目標(biāo)。課程教學(xué)凸顯技能能力目標(biāo)的培養(yǎng)，以“雙師“型傳授專業(yè)知識，指導(dǎo)學(xué)生實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)。注重教學(xué)改革，采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)，把企業(yè)實(shí)際訂單式運(yùn)作模式引入到課堂，結(jié)合課程實(shí)際分解為設(shè)計(jì)任務(wù)，以企業(yè)人才評價(jià)體系來制定課程考核方案，將企業(yè)的用人標(biāo)準(zhǔn)來評價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，提高學(xué)生的實(shí)操技能和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和創(chuàng)新思維能力，采用教師講授和演示——學(xué)生練習(xí)和實(shí)訓(xùn)——發(fā)現(xiàn)問題——教師引導(dǎo)——學(xué)生完成任務(wù)的教學(xué)步驟，讓教師在做的過程中教，學(xué)生在做的過程中學(xué)，充分挖掘?qū)W生的學(xué)習(xí)潛能，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決問題的能力。

三、教學(xué)手法

本書涉及范圍廣，知識點(diǎn)多，應(yīng)用設(shè)備繁多，一一采用實(shí)體設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場教學(xué)難以實(shí)現(xiàn)。在教學(xué)過程中通過采用了CAD輔助教學(xué)，在本學(xué)期的《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》的教學(xué)中，在課堂教學(xué)中穿插CAD畫圖，動(dòng)態(tài)模擬分析。使模具設(shè)計(jì)構(gòu)思上得到表達(dá)的最大化。模具最基本的特征——模架，模架的繪制在書上只是一幅幅橫斜交叉簡單圖形，對學(xué)生而言是丈二和尚摸不著頭腦，無法下手，拉開學(xué)生對模具感知的距離，如果根據(jù)教材的進(jìn)度設(shè)置，馬上接著講述模具零件的設(shè)計(jì)。這樣學(xué)生的知識不扎實(shí)，學(xué)起來如空中筑樓。到頭來只是過眼云煙，與工作崗位的要求是極度不適應(yīng)的。CAD技術(shù)在塑料模具設(shè)計(jì)中應(yīng)用廣泛，通過特征造型技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)等；在塑料模具中有許多標(biāo)準(zhǔn)件，如，標(biāo)準(zhǔn)模架、頂出機(jī)構(gòu)、澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)等都可以采用基于數(shù)據(jù)庫管理的參數(shù)化特征造型設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)或建立標(biāo)準(zhǔn)件庫，又可以滿足設(shè)計(jì)的隨時(shí)修改，使模具的設(shè)計(jì)分析快速、準(zhǔn)確和高效。參數(shù)化特征造型不僅可以完整地描述產(chǎn)品的幾何圖形信息，也可以獲得產(chǎn)品的精度、材料及裝配等信息，其所建立的產(chǎn)品模型是一種易于處理、能反映設(shè)計(jì)意圖和加工特征的模型。因此，參數(shù)化特征造型技術(shù)是模具制造過程中最重要的技術(shù)之一。教學(xué)中采用了應(yīng)用工廠常用的模具設(shè)計(jì)外掛AutoCAD“燕秀工具箱”、pro/e的外掛EMX和UG及其外掛，使制圖的智能化，將學(xué)生從繁瑣的圖形線條對照中解放出來。CAD提供用戶自定義模式提高標(biāo)注、提取數(shù)據(jù)。通過它們直接調(diào)用各種標(biāo)準(zhǔn)件，能使學(xué)生有直觀的認(rèn)知，結(jié)合課本的解說，圖文并茂，生動(dòng)引入實(shí)踐。與工廠的崗位無縫接軌，學(xué)到的就是工作中需要運(yùn)用的，讓實(shí)踐運(yùn)用在理論教學(xué)中得以充分體現(xiàn)。

四、可行性和效果分析

本課程教學(xué)整體設(shè)計(jì)經(jīng)過近三年的實(shí)踐證明是可行的，效果是突出的。其方案已進(jìn)行教學(xué)實(shí)驗(yàn)，目前已日臻完善。從教學(xué)實(shí)驗(yàn)的情況看，按照本方案進(jìn)行教學(xué)，能充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，提高學(xué)生理性認(rèn)識，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)自信心，學(xué)習(xí)熱情高漲。學(xué)完課程后，使學(xué)生結(jié)合后續(xù)學(xué)習(xí)的CAD的2D排位和3D分模具，完全能夠依照模具設(shè)計(jì)的流程，井然有序、得心應(yīng)手地完成課程設(shè)計(jì)任務(wù)。使《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》的“理論夠用、注重實(shí)踐“教學(xué)效果得到充分發(fā)揮。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張維合.注塑模具設(shè)計(jì)實(shí)用教程，化學(xué)工業(yè)出版社 2008.10.

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