塑料成型工藝與模具設計制作課程體系的整合與實踐

黃淑芳+鐘麗珠

【摘 要】根據應用技能型人才的培養要求，結合地區、行業發展對模具專業人才新的需求，在分析教學存在問題的基礎上，對塑料成型工藝與模具設計制作課程體系進行整合，使學生掌握基本設計制作理論知識要點，具備與就業崗位需求相符合的技能。

【關鍵詞】高職 塑料成型 模具設計與制作 課程體系

【中圖分類號】 G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2014）08C-0093-02

由于塑料具有質量輕、強度高、耐腐蝕好、成型形狀多樣性、生產效率高等特點，其應用已經涉及國民經濟和人民生活中的多個方面，有些塑料甚至已逐步成為金屬材料的代用材料。因此，塑料工業在促進現代科技的發展、推進農業建設、改善提高人們生活質量等方面，發揮著越來越重要的作用。用模具生產的塑料制品具有精度高、均勻性好、生產效率高、能耗低等特點，可以說，塑料模具和塑料制品相輔相成。當前，隨著生產生活的高效化，塑料產品品種多，更新頻率大，精度高，其生產必須符合低碳經濟的要求，同時，對塑料模具的結構形式要求復雜而精密、整體配套性要求日益增大。

高職院校作為應用技能型人才培養的搖籃，每年為本地區、本行業提供大量的技能應用型人才，其人才培養質量關系著地區和行業的發展。在學科專業分類中，模具設計與制造專業與數控技術專業同屬于機械制造大類，模具設計與制造專業的學生需要深化學習數控專業的知識與技能，同時需要通過技能強化訓練積累一定的實踐經驗；所培養的學生還應具有良好的職業道德和職業素養，以便能更快地適應行業和社會的需要，服務于區域、行業經濟的發展。

一、塑料模具專業課程設置結構

為了滿足人才培養的要求，高職院校模具設計與制造專業開設了一系列與塑料模具設計制造有關的專業基本技能課程和專業核心技能課程，課程按照學生接受專業知識的難易程度分學期設置。如表1所示。

經過兩年半的培養后發現，該專業的畢業生雖然具備塑料模具相關的理論知識，但是專業應用技能不足，主要表現在：專業能力不突出，不能解決生產實際問題，畢業生動手能力差，不能按時按量完成工作任務；缺乏實踐經驗，沒有應用創新能力等。與此同時，許多本專業在校生對專業未來認知目標不清晰、缺乏刻苦學習的精神、自主學習能力差，對專業的學習興趣低；教師難以開展教學、與學生互動性差，許多在校畢業班學生表現出對未來職業生涯迷茫、認為學無所用，這些現象值得我們作為高等職業教育者的深思。

表1 塑料模具設計與制造部分課程設置

課程屬性 課程名稱

專業基本技能課程 機械專業基礎 機械制圖

機械制造基礎

機械設計基礎

電氣控制基礎 電工原理與電子技術

機床電氣控制

專業核心技能課程 塑料成型工藝及其模具設計 塑料成型工藝

塑料模具設計

液壓與氣動技術

模具制造技術 數控機床編程與加工

模具制造技術

模具CAD/CAM技術 Auto CAD應用

UG軟件應用

二、塑料模具專業核心技能課程的整合

為了解決傳統課程設置所出現的專業技能培養針對性不足的問題，對若干門專業課程進行了順序的調整和內容的整合。課程整合設置的總體順序是在完成專業基礎技能課程的基礎上才進行專業核心技能課程的教學，中間通過設置模具拆裝實訓、AutoCAD應用進行專業知識過渡和引導，如圖1所示。學生通過模具拆裝實訓鍛煉拆裝動手能力，在邊拆邊學的過程中掌握模具結構，同時在此實訓過程中能夠深化模具制造基礎、機械設計基礎等專業基礎技能課程的知識；學生通過AutoCAD應用掌握模具CAD/CAM的入門知識，并深化了機械制圖專業基礎技能課程的知識，培養自主設計產品的意識和能力。

圖1 過渡課程設置

經過過渡，學生能夠順利進入專業核心技能課程的學習。為了切實地達到培養學生的設計、分析、動手實踐、職業素養等綜合能力的目的，遵循高職學生的發展規律，可將“成型工藝及模具設計”和“模具CAD/CAM技術”的相關課程做并線設置，如圖2所示。在理論學習階段，分別開設塑料模具設計和UG造型設計課程，開設塑料模具設計的目的是使學生掌握塑料模具的結構特點以及設計要點等理論知識；開設UG造型設計的目的是使學生了解UG軟件造型設計的基礎知識，兩門課程并線開設、獨立講授。當學生分別掌握了塑料模具理論知識和設計造型理念要點之后，以實訓的方式，開設“模具設計CAD/CAM實訓”，將上述兩門課程融會貫通，培養學生專項設計能力。

圖2 專業核心技能課程整合結構

（一）模具設計實訓實施過程

與以往三維造型軟件只學習造型、產品外觀設計，以及塑料成型理論學習半知半解的形式和效果不同，課程經過整合開發后，學生將根據本專業實訓基地現有加工設備條件，除了通過設計目標產品來達到掌握三維造型和產品外觀設計的鍛煉目的外，還能深入學習和掌握行業主流的三維設計軟件的其他專業加載模塊，設計與目標產品能夠配套使用的模具，真正掌握本專業的核心專業技能，這也為后續的模具制造學習與實踐奠定設計依據。

塑料模具設計綜合實訓具體實施過程如下（以注塑成型模具為例）：

第一步：設計目標產品。設計目標產品外觀形態，分析塑料件工藝性，確定注射成型的工藝條件、確定注塑機。

從第二步開始，需要調用UG軟件中的注塑模向導模塊，因此，必須確認軟件中該模塊是否完整。

第二步：確定模具方案。注射模具的方案確定主要包括：確定與布置型腔數量和結構；選擇分型面；設計澆注系統；設計冷卻系統；設計成型零件的結構；設計側向抽芯機構；設計推出機構以及選用模架等工作任務。

具體操作過程如下：加載產品模型；確定模具坐標系；設置收縮率；創建模具工件；修補模型；創建區域和分型線；設計區域；創建分型面；創建型腔和型芯；添加模架；修改動、定模板；添加標準件；設計流道；設計澆口；設計冷卻通道；設計滑塊/斜銷機構；創建模具分解視圖等過程。

第三步：校核相關參數與強度。校核內容包括：校核模具與注射機有關的參數和校核模具主要零件的強度和剛度。

第四步：繪制模具工程圖。工程圖包括：裝配圖和零件圖。

（二）塑料模具制造實施過程

基于工作過程，在完成模具基礎理論知識、目標產品和配套模具設計工作之后，開始進入模具制作加工環節。相對設計而言，數控機床操作的危險性比一般普通機床要高，因此在與模具加工制作環節有關的課程中，理論教學將不容忽略，借鑒數控技術專業核心課程數控加工編程與實訓一體化教學的方式，本專業學生必須掌握扎實的理論基礎才能進行實踐操作。在數控加工理論教與學過程中，教師作為講授編程理論的主體，學生以前期設計的目標產品、型芯、型腔等工作部件作為加工對象，制定相應的工藝路線、填寫工藝卡片；在加工制作環節，學生作為產品生產的主體，完成編程、加工、裝配、檢驗等工作，最終實現數控產品的生產。

三、課程整合實踐效果與教學反思

目前，項目化教學具有能夠把理論知識與實踐教學相融合、以學生作為整個教學過程的中心、能夠提高學生學習的主動性和積極性等突出特點，受到了許多高職院校的推崇。然而，經過實踐后發現，對于塑料成型工藝與模具設計系列課程來說，上述效果并不突出，主要表現在，不能激發學生的獨立設計和創新能力；不能形成完整的理論知識體系，知識點凌亂，課程的實踐性不明顯；設計和標準模塊使用的枯燥使得部分學生產生厭學心理，對未來就業定位點不明確甚至喪失信心等方面。

以教師教、學生做為導向，以學生工作能力為培養核心，將有關的專業基礎技能課程和專業核心技能課程進行整合，適當調整課程的順序。在必須掌握基本理論知識基礎上，以綜合實訓環節實現真正的設計工作過程；在制作的工作過程中，打破原有“教師教、學生純粹模仿制作”的模式，最終使學生能夠對塑料成型工藝與模具設計整個知識體系依次獲得識記、理解、綜合應用等層次的掌握?？v觀整個“塑料成型工藝和模具設計制作”教學過程，對于學生而言，是一個建立在完整理論基礎上的發現問題、分析問題、解決問題的過程；對教學者而言，在緊隨行業發展、合理利用教學資源的基礎上，培養了學生的設計能力、思考能力、動手操作能力，因地制宜，不僅能夠有效克服項目化教學中出現的問題，還能夠較大程度地提高學生學習的主動性、積極性，幫助學生在走向工作崗位后能創造性的、更好的解決問題，增強就業競爭力。

【參考文獻】

[1] 楊安. 塑料成型工藝與模具設計[M]. 北京：北京理工大學出版社，2011

[2] 李奇，朱江峰，張國文. 模具構造與制造[M]. 北京：清華大學出版社，2011

【作者簡介】黃淑芳（1984- ），女，廣西水利電力職業技術學院講師，工學碩士，研究方向：材料加工。鐘麗珠（1965- ），女，廣西水利電力職業技術學院副教授，工程師，研究方向：數控技術，模具設計與制造。

（責編 丁 夢）

具體操作過程如下：加載產品模型；確定模具坐標系；設置收縮率；創建模具工件；修補模型；創建區域和分型線；設計區域；創建分型面；創建型腔和型芯；添加模架；修改動、定模板；添加標準件；設計流道；設計澆口；設計冷卻通道；設計滑塊/斜銷機構；創建模具分解視圖等過程。

第三步：校核相關參數與強度。校核內容包括：校核模具與注射機有關的參數和校核模具主要零件的強度和剛度。

第四步：繪制模具工程圖。工程圖包括：裝配圖和零件圖。

（二）塑料模具制造實施過程

基于工作過程，在完成模具基礎理論知識、目標產品和配套模具設計工作之后，開始進入模具制作加工環節。相對設計而言，數控機床操作的危險性比一般普通機床要高，因此在與模具加工制作環節有關的課程中，理論教學將不容忽略，借鑒數控技術專業核心課程數控加工編程與實訓一體化教學的方式，本專業學生必須掌握扎實的理論基礎才能進行實踐操作。在數控加工理論教與學過程中，教師作為講授編程理論的主體，學生以前期設計的目標產品、型芯、型腔等工作部件作為加工對象，制定相應的工藝路線、填寫工藝卡片；在加工制作環節，學生作為產品生產的主體，完成編程、加工、裝配、檢驗等工作，最終實現數控產品的生產。

三、課程整合實踐效果與教學反思

目前，項目化教學具有能夠把理論知識與實踐教學相融合、以學生作為整個教學過程的中心、能夠提高學生學習的主動性和積極性等突出特點，受到了許多高職院校的推崇。然而，經過實踐后發現，對于塑料成型工藝與模具設計系列課程來說，上述效果并不突出，主要表現在，不能激發學生的獨立設計和創新能力；不能形成完整的理論知識體系，知識點凌亂，課程的實踐性不明顯；設計和標準模塊使用的枯燥使得部分學生產生厭學心理，對未來就業定位點不明確甚至喪失信心等方面。

以教師教、學生做為導向，以學生工作能力為培養核心，將有關的專業基礎技能課程和專業核心技能課程進行整合，適當調整課程的順序。在必須掌握基本理論知識基礎上，以綜合實訓環節實現真正的設計工作過程；在制作的工作過程中，打破原有“教師教、學生純粹模仿制作”的模式，最終使學生能夠對塑料成型工藝與模具設計整個知識體系依次獲得識記、理解、綜合應用等層次的掌握?？v觀整個“塑料成型工藝和模具設計制作”教學過程，對于學生而言，是一個建立在完整理論基礎上的發現問題、分析問題、解決問題的過程；對教學者而言，在緊隨行業發展、合理利用教學資源的基礎上，培養了學生的設計能力、思考能力、動手操作能力，因地制宜，不僅能夠有效克服項目化教學中出現的問題，還能夠較大程度地提高學生學習的主動性、積極性，幫助學生在走向工作崗位后能創造性的、更好的解決問題，增強就業競爭力。

【參考文獻】

[1] 楊安. 塑料成型工藝與模具設計[M]. 北京：北京理工大學出版社，2011

[2] 李奇，朱江峰，張國文. 模具構造與制造[M]. 北京：清華大學出版社，2011

【作者簡介】黃淑芳（1984- ），女，廣西水利電力職業技術學院講師，工學碩士，研究方向：材料加工。鐘麗珠（1965- ），女，廣西水利電力職業技術學院副教授，工程師，研究方向：數控技術，模具設計與制造。

（責編 丁 夢）

具體操作過程如下：加載產品模型；確定模具坐標系；設置收縮率；創建模具工件；修補模型；創建區域和分型線；設計區域；創建分型面；創建型腔和型芯；添加模架；修改動、定模板；添加標準件；設計流道；設計澆口；設計冷卻通道；設計滑塊/斜銷機構；創建模具分解視圖等過程。

第三步：校核相關參數與強度。校核內容包括：校核模具與注射機有關的參數和校核模具主要零件的強度和剛度。

第四步：繪制模具工程圖。工程圖包括：裝配圖和零件圖。

（二）塑料模具制造實施過程

基于工作過程，在完成模具基礎理論知識、目標產品和配套模具設計工作之后，開始進入模具制作加工環節。相對設計而言，數控機床操作的危險性比一般普通機床要高，因此在與模具加工制作環節有關的課程中，理論教學將不容忽略，借鑒數控技術專業核心課程數控加工編程與實訓一體化教學的方式，本專業學生必須掌握扎實的理論基礎才能進行實踐操作。在數控加工理論教與學過程中，教師作為講授編程理論的主體，學生以前期設計的目標產品、型芯、型腔等工作部件作為加工對象，制定相應的工藝路線、填寫工藝卡片；在加工制作環節，學生作為產品生產的主體，完成編程、加工、裝配、檢驗等工作，最終實現數控產品的生產。

三、課程整合實踐效果與教學反思

目前，項目化教學具有能夠把理論知識與實踐教學相融合、以學生作為整個教學過程的中心、能夠提高學生學習的主動性和積極性等突出特點，受到了許多高職院校的推崇。然而，經過實踐后發現，對于塑料成型工藝與模具設計系列課程來說，上述效果并不突出，主要表現在，不能激發學生的獨立設計和創新能力；不能形成完整的理論知識體系，知識點凌亂，課程的實踐性不明顯；設計和標準模塊使用的枯燥使得部分學生產生厭學心理，對未來就業定位點不明確甚至喪失信心等方面。

以教師教、學生做為導向，以學生工作能力為培養核心，將有關的專業基礎技能課程和專業核心技能課程進行整合，適當調整課程的順序。在必須掌握基本理論知識基礎上，以綜合實訓環節實現真正的設計工作過程；在制作的工作過程中，打破原有“教師教、學生純粹模仿制作”的模式，最終使學生能夠對塑料成型工藝與模具設計整個知識體系依次獲得識記、理解、綜合應用等層次的掌握。縱觀整個“塑料成型工藝和模具設計制作”教學過程，對于學生而言，是一個建立在完整理論基礎上的發現問題、分析問題、解決問題的過程；對教學者而言，在緊隨行業發展、合理利用教學資源的基礎上，培養了學生的設計能力、思考能力、動手操作能力，因地制宜，不僅能夠有效克服項目化教學中出現的問題，還能夠較大程度地提高學生學習的主動性、積極性，幫助學生在走向工作崗位后能創造性的、更好的解決問題，增強就業競爭力。

【參考文獻】

[1] 楊安. 塑料成型工藝與模具設計[M]. 北京：北京理工大學出版社，2011

[2] 李奇，朱江峰，張國文. 模具構造與制造[M]. 北京：清華大學出版社，2011

【作者簡介】黃淑芳（1984- ），女，廣西水利電力職業技術學院講師，工學碩士，研究方向：材料加工。鐘麗珠（1965- ），女，廣西水利電力職業技術學院副教授，工程師，研究方向：數控技術，模具設計與制造。

（責編 丁 夢）