“塑料模具課程設(shè)計”實訓(xùn)課程教學改革與實踐

劉 芳

(湖北科技職業(yè)學院，湖北 武漢 430074)

一、前言

隨著計算機輔助軟件的快速發(fā)展，模具CAD/CAE/CAM軟件徹底改變了傳統(tǒng)的模具設(shè)計與制造方法，現(xiàn)代模具企業(yè)已廣泛采用數(shù)字化的設(shè)計手段。高職模具專業(yè)主要為企業(yè)提供一線高素質(zhì)技能型人才，應(yīng)緊跟時代發(fā)展，將計算機輔助軟件融入專業(yè)課程中，讓學生掌握扎實的專業(yè)知識和技能，快速適應(yīng)現(xiàn)代模具企業(yè)對高技能人才的需求。

“塑料模具課程設(shè)計”課程的教學目的是完成理論課程的應(yīng)用與實踐，讓學生深刻理解塑料模具設(shè)計的思路，掌握中等復(fù)雜程度塑件的設(shè)計方法，是模具專業(yè)實踐性教學的重要環(huán)節(jié)[1]。本項課程設(shè)計側(cè)重于基本訓(xùn)練，將普遍應(yīng)用的繪圖軟件AutoCAD和傳統(tǒng)的手工繪圖共同融入模具設(shè)計中，強化模具核心崗位，如模具設(shè)計師、工程制圖員等崗位職業(yè)能力在知識和能力方面的實踐。

二、課程設(shè)計改革思路

結(jié)合筆者之前課程設(shè)計的做法，在教學過程中有兩種具體實施模式。

模式一：強調(diào)手工繪圖基本功的重要性。要求學生完成手繪模具總裝圖和零件圖、手寫模具課程設(shè)計說明書等。這種模式的優(yōu)點在于，培養(yǎng)學生機械制圖的手繪能力，通過繪圖過程清楚理解模具的結(jié)構(gòu)和設(shè)計方法，學生必須親自動手繪制才能完成，可以很好地防止拷貝抄襲。但實施過程中也發(fā)現(xiàn)一些問題，例如：大部分高職學生基礎(chǔ)知識不扎實，手繪能力普遍較弱，一周內(nèi)能夠完成整套模具設(shè)計有一定難度，圖紙質(zhì)量不高，而且學生學習興趣不大；另外，隨著數(shù)字化設(shè)計水平的提高，以及模具設(shè)計制造的數(shù)字化、自動化與智能化發(fā)展，除了手繪的基本功外，企業(yè)更希望畢業(yè)生掌握先進的數(shù)字化設(shè)計軟件等。因此，通過本次課程設(shè)計強化學生CAD軟件設(shè)計模具的能力是非常有必要的。

模式二：強調(diào)三維設(shè)計軟件在模具設(shè)計中的重要性。利用UG三維設(shè)計軟件完成整套模具結(jié)構(gòu)設(shè)計[2]，并利用UG和AutoCAD軟件繪制出總裝圖和零件圖。這種模式的優(yōu)點在于，與模具技能大賽模式和內(nèi)容接軌，綜合性強，模具設(shè)計快速，并且與企業(yè)進行模具開發(fā)實際操作相一致。但經(jīng)過嘗試后發(fā)現(xiàn)效果不太理想，主要存在以下兩個問題：一是學生作為模具設(shè)計的初學者，缺乏模具結(jié)構(gòu)的空間想象力，全部依賴UG軟件完成模塊的設(shè)計，看圖識圖繪圖的能力得不到很好的鍛煉。查閱資料、尺寸計算與力學分析等內(nèi)容應(yīng)用較少，導(dǎo)致對模具結(jié)構(gòu)設(shè)計的理解不夠深刻；二是學生按照UG注塑模向?qū)Э梢钥焖偻瓿尚托拘颓坏膭?chuàng)建，但是他們在不同模具結(jié)構(gòu)設(shè)計方法、模架結(jié)構(gòu)組成、澆注系統(tǒng)(特別是澆口)的選用、側(cè)向抽芯結(jié)構(gòu)的設(shè)計、總裝圖和零件圖繪制等方面還存在很多學習盲點。超過一半的學生覺得設(shè)計難度太大，在整周實訓(xùn)時間內(nèi)，很難將一套中等難度的塑件模具結(jié)構(gòu)完整地設(shè)計出來。

通過對比分析以上兩種方式的優(yōu)缺點，結(jié)合高職學生的學習特點，對課程設(shè)計進行教學改革，具體思路如下：選用AutoCAD軟件全程完成模具結(jié)構(gòu)設(shè)計[3]。將AutoCAD繪圖與手繪相結(jié)合，鍛煉學生綜合繪圖能力，學生在設(shè)計過程中通過查閱資料、選用標準模架，加深對模具結(jié)構(gòu)的理解，強化設(shè)計方法的運用。通過課程設(shè)計使學生能熟練使用AutoCAD軟件，掌握模具設(shè)計方法，規(guī)范繪制裝配圖、零件圖，使用辦公軟件如Word、PPT撰寫說明文。而運用UG軟件對復(fù)雜塑件結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，以及UG模具設(shè)計實訓(xùn)環(huán)節(jié)放到后續(xù)的專業(yè)綜合實訓(xùn)中完成。通過此次實訓(xùn)教學改革，使得教學內(nèi)容分布合理、難度循序漸進，達到讓學生學習思路清晰、設(shè)計由簡入難、教學效果更佳的目的。

三、“塑料模具課程設(shè)計”實訓(xùn)教學改革

(一)確立課程設(shè)計的實訓(xùn)項目

結(jié)合以往課程設(shè)計選題的教學情況，對設(shè)計題目進行了調(diào)整和篩選，根據(jù)學生學習的實際水平選擇難度適當?shù)倪x題。本次課程設(shè)計選用生活中常見的一些物品作為設(shè)計對象，如摩托車尾燈罩、泡沫滅火器噴嘴等，均為中等復(fù)雜程度的塑件，符合課程設(shè)計教學目標的要求。另外選題還兼顧了學生的學習興趣，讓學生覺得模具設(shè)計不只是停留在紙上的作業(yè)，而是可以解決實際問題的一項技能。對接“塑料成型工藝與模具設(shè)計”課程的核心內(nèi)容，要求學生設(shè)計完成一套典型注塑模具，如一模多腔式單分型面注射模、雙分型面注射模、側(cè)向抽心注射模等。設(shè)計時，要求學生針對實訓(xùn)項目的復(fù)雜程度、尺寸大小與精度、生產(chǎn)批量、塑料品種及技術(shù)要求等，結(jié)合實際生產(chǎn)，設(shè)計出經(jīng)濟合理的注塑模具。

(二)課程設(shè)計開展形式

課程設(shè)計采用分組形式開展，3個同學為一組。以中等復(fù)雜程度的塑件為設(shè)計對象，開展項目式教學[4]，突出體現(xiàn)以學生為主體，教師指導(dǎo)為輔的教學形式[5]，將塑料成型工藝與模具設(shè)計方法和思路融入整套模具的設(shè)計過程。要求學生在整周的課程設(shè)計中，完成討論設(shè)計方案、查閱參考書籍和模具設(shè)計大典，選用模架，采用手繪和AutoCAD軟件相結(jié)合的方式，完成整套模具的總裝圖、成型零件的零件圖和設(shè)計說明書，強調(diào)辦公軟件(如Word、PPT等)的熟練使用，要求課程設(shè)計說明書書寫規(guī)范化，并以小組的方式進行PPT展示和答辯。

(三)課程設(shè)計教學實施過程

教學過程中采用項目式教學法，把塑料模具設(shè)計的理論知識與實際應(yīng)用相結(jié)合，強化學生的模具設(shè)計能力。內(nèi)容具體安排見表1。

表1 課程設(shè)計內(nèi)容的具體安排(30課時)

1.教師下達任務(wù)書

教師為每組同學下達一份任務(wù)書，任務(wù)書涵蓋塑件零件圖、技術(shù)要求、塑料品種等內(nèi)容，要求同組的3位同學共同討論，制定3套模具設(shè)計方案，即同組每位同學設(shè)計的模具結(jié)構(gòu)要有不同點。這樣分組完成設(shè)計的目的是讓學生充分討論、自由發(fā)揮，一題多解，培養(yǎng)學生團隊合作、分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學生的想象力和創(chuàng)新能力。

2.學生分組查閱資料、繪制模具草圖

同組學生討論與分析任務(wù)書上的塑件品種、技術(shù)要求、批量等信息，查閱相關(guān)設(shè)計資料，確定注塑機類型、型腔數(shù)量、澆口類型、推出機構(gòu)等重要部位的設(shè)計，選定標準模架類型及尺寸，并手繪模具草圖。教師審核草圖設(shè)計方案是否合理。學生在此環(huán)節(jié)可相互討論，以自主設(shè)計為主，教師輔導(dǎo)學生解決設(shè)計難題。手繪模具總裝圖不僅訓(xùn)練了學生的空間想象力和繪制二維圖紙的能力，同時加深了學生對模具結(jié)構(gòu)的理解和對模具設(shè)計難點的掌握，如選擇分型面位置、確定澆口類型和推出元件等內(nèi)容，為后期CAD軟件繪圖做好準備工作。

3.完成整套模具的軟件繪圖

確保草圖設(shè)計方案正確的前提下，利用AutoCAD軟件完成模具總裝圖和零件圖的繪制。在總裝圖中重點考核學生對主視圖結(jié)構(gòu)的表達、俯視圖中型腔及澆注系統(tǒng)分布、標題欄、明細表及技術(shù)要求等的規(guī)范化繪制。在零件圖中重點考核學生對零件圖結(jié)構(gòu)的表達、尺寸標注、尺寸及位置精度的表達、技術(shù)要求等內(nèi)容。

4.撰寫課程設(shè)計說明書

課程設(shè)計說明書是學生模具設(shè)計思路的表達，培養(yǎng)學生規(guī)范書寫說明文的能力，語言文字表達能力等，重點考核學生設(shè)計思路是否清晰、設(shè)計內(nèi)容是否完整、表達和陳述是否符合說明文要求等。

(四)課程設(shè)計考核方式改革

1.注重過程性考核

有效的考核方式主要表現(xiàn)在能科學合理地評價學生課程設(shè)計作品，能夠激發(fā)學生的學習動力。以此為目標，對考核方式進行改革。采用過程性考核的方法，針對學生課程設(shè)計過程中查閱資料、討論、提問等情況進行考核打分，而不是只看繪圖結(jié)果，這樣可防止學生相互拷貝而導(dǎo)致打分不客觀不公平。

2.考核標準與分值分配

重點從考勤、設(shè)計過程中的表現(xiàn)、手繪草圖、模具總裝圖、成型零件的零件圖、課程設(shè)計說明書、小組答辯等幾方面考核學生，具體考核標準和分值分配見表2。

3.小組答辯

同組同學共同完成PPT制作，展示內(nèi)容涵蓋團隊分工、多種模具方案講解、設(shè)計過程中遇到的難題、收獲與體會等。要求PPT制作突出重點、清晰美觀，答辯時講解思路清晰、表達有條理性。通過答辯環(huán)節(jié)，鍛煉學生辦公軟件的應(yīng)用能力、語言表達和展示自我等能力。

4. 學生自評與互評，評價主體多元化

表2 考核方式與考核標準

評價主體多元化，主要包括教師評價、學生自評和互評等形式，讓學生參與考核評價。每隊推選一位學生作為評分裁判，在小組答辯展示設(shè)計方案環(huán)節(jié)中，公平合理地為自己組和其他組打分，完成學生的自評和互評，作為小組答辯的成績。在學生自評與互評環(huán)節(jié)中，學生態(tài)度認真嚴謹，參與感和興趣都很強，體現(xiàn)了學生的主體地位，同時也達到了相互學習和交流的目的。

(五)課程設(shè)計教學改革的效果

在之前的課程設(shè)計中采用手繪設(shè)計時，學生學習興趣不大，缺乏成就感，甚至出現(xiàn)部分學生抄襲的現(xiàn)象。完全利用UG軟件完成課程設(shè)計時，學生對模具設(shè)計理解不深刻，UG軟件設(shè)計模塊學習應(yīng)用不全面，為了學生能夠完成設(shè)計，選題有一定的局限性，部分設(shè)計要點沒有考核到。本次課程設(shè)計通過對選題和設(shè)計形式進行改革，將之前的做法取其精華、相互融合，取得了較好的教學效果，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1. 學生的學習興趣明顯增強，課堂氣氛活躍，學生自由討論激烈；

2. AutoCAD軟件繪圖能力和模具設(shè)計能力明顯提高，規(guī)定時間內(nèi)高質(zhì)量地完成了圖紙繪制；

3. 深刻理解模具標準化、繪制圖紙的標準化；

4. 學生查閱資料、應(yīng)用辦公軟件能力明顯增強；

5. 學生發(fā)現(xiàn)問題解決問題能力、團隊協(xié)作能力、創(chuàng)新能力、語言文字表達能力得到很大的提升。

四、結(jié)語

通過此次對“塑料模具課程設(shè)計”課程的教學改革，發(fā)現(xiàn)學生并不是不愛學習，而是教師在設(shè)定實訓(xùn)教學目標和教學內(nèi)容時，要充分了解學生掌握的知識基礎(chǔ)，讓學生在知識和能力方面逐步提高。如果設(shè)定目標過高或是教學內(nèi)容過多，學生就會表現(xiàn)出缺乏興趣，不配合實訓(xùn)，抄襲拷貝等現(xiàn)象。通過調(diào)整課程設(shè)計的選題和設(shè)計思路，在充分考核學生掌握模具設(shè)計要點的基礎(chǔ)上，能更充分地培養(yǎng)學生識圖繪圖能力、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計能力、CAD軟件繪圖能力，同時培養(yǎng)學生團隊合作、創(chuàng)新能力和使用辦公軟件的能力。本次教學改革雖然取得了一定的成效，但是在教學實施過程中仍然存在一些問題，需要在今后的教學中逐步改進和解決，比如選題范圍不夠?qū)挘枰鶕?jù)學生掌握知識的情況，組建課程設(shè)計題庫；考核方式需要更全面和客觀，提供更多學生展示和交流的機會，激發(fā)學生的學習興趣。