淺談模具專業課程設計的思路和方法

摘要：文章分析了高職院校模具設計與制造專業的核心課程《塑料成型工藝與模具設計》的設計，筆者以自己對此門課程的實踐教學為例，研究了課程設計的作用和目的，闡明了課程設計的充分性和必要性，并探討了課程設計對高職學生專業核心課程學習的指導意義。

關鍵詞：高職；模具設計與制造；課程設計

中圖分類號：G712 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）41-0281-02

作為現代化工業生產重要的工藝裝備，模具在機械行業中的地位日益突出。模具產業不僅體現了人才、技術的密集型和尖端型，更是裝備制造業結構調整與優化升級的國家戰略中的主要載體。而在我院制定的《模具設計與制造專業人才培養方案》中明確指出了實行以“認知→基本技能→專項技能→綜合技能”為培養路徑走工學結合的人才培養模式。按照方案規劃，學生在學完專業核心課程時，有必要進行課程設計畢業設計來完善對模具設計整個流程的通曉和把控，為以后的職業資格證書的獲得打下堅實的基礎。

一、課程設計的要求與特點

《塑料成型工藝與模具設計》是模具設計與制造專業的核心主干課程，與之接應的課程設計需在學生已完成和掌握機械制圖、AutoCAD、機械設計、模具材料與熱處理等方面必要的基礎知識和專業知識，并已接受了金工和生產實習，初步理解塑件的生產和成型工藝，熟悉模具結構的基礎上，按指導老師的要求完成設計過程。課程設計的主旨是“實用”和“專業”，課程設計對于初入門的學生來說具有很強的專業性、復雜性和煩瑣性。這就要求指導教師在學生的設計過程中需更加注重培養好的職業態度和職業道德，來保證良好的設計質量。

二、作用與目的

課程設計是《塑料成型工藝與模具設計》課程中的綜合實踐環節，也是對學生學習塑料模具設計知識的全面鞏固。在學生不斷查閱相關設計手冊、技術文獻等資料的過程中，進而深化理論知識，與實操技能相得益彰。做課程設計使學生在設計構思、設計內容規劃和設計技能等方面都得到相應的鍛煉和提高，要求學生會結合國家相關的技術標準，全面地分析和處理設計問題，掌握設計規律，從而形成正確的設計思想。

三、思路與步驟

課程設計的題目可以根據學生的能力進行差異化安排，做到因材施教。形狀簡單、無側抽芯塑件或中等復雜程度、帶側孔的塑件等。通過2～4周的時間，完成裝配圖紙1張、零件工作圖紙4～8張、設計說明書1份。對學生要耐心指導和鼓勵，幫助學生慢慢養成自主學習的好習慣。具體設計步驟如下。

1.設計準備——初選設備。接到任務書后對圖紙進行詳細分析和消化，掌握塑料品種、批量大小、尺寸精度等要求，這時可用Pro/E等軟件對塑件進行三維建模來獲得制件的原始數據，明確設計任務。準備好所需的設計資料、繪圖用具及圖紙等。對塑件的原材料進行性能分析，對塑件進行結構工藝性分析，對塑件進行成型工藝參數分析，估算塑件的體積和質量，初選注射機設備。對設計初的準備內容有了全面的認知。

2.設計方案論證。根據塑件質量、投影面積、批量大小以及經濟效益考慮型腔的個數及布局，選擇合理的分型面及確定澆口的形式、位置，然后進行最佳分型面的論證和論證組成澆注系統的四個部分的形狀、尺寸、精度是否能達到和滿足使用要求。模具零件設計的第二部分是考慮成型零件的結構形式是整體式、組合式還是鑲拼式及成型零件的固定方式。這個部分的設計需要從塑件原材料的工藝性、塑件的表面粗糙度和精度的要求來考慮成型零件的強度、剛度、硬度和耐磨性，進而選擇合適的鋼材和熱處理方式。接著設計的零部件有導向定位機構、推出機構、側抽芯機構、溫度調節系統等。在模具的這些組成部分的設計中，針對一些標準件的選用要能熟練地從技術資料、設計手冊從查閱到。在論證設計方案的過程中，學生應能逐步清晰地勾畫出模具機構大致的配合情況，考慮好模具各個組成部分的表達方法，完成模具結構草圖。

3.尺寸計算與校核。計算過程首先是對成型零件的成型尺寸進行計算，分析塑件圖中未注公差的尺寸，會利用“入體原則”修改公差，合理選用原材料收縮率。接著根據模具強度和剛度的計算公式，得出所需要的型腔的壁厚，采用經驗數據結合設計手冊確定模具的外形尺寸，再依照數據選用標準模架。然后進行抽芯機構中抽芯距、抽芯力、斜導柱的傾斜角、直徑及總長度的計算，推出機構是否選用標準的推桿、推出距離等設計計算。最后是從注射壓力、注射量、鎖模力、安裝尺寸、推出方式、開模行程等六個方面對注射機進行校核。

4.繪圖工作。有了零部件的所有尺寸數據，結合合理選擇的標準件，進行模具裝配圖的繪制工作。需先確定各結構之間的尺寸位置關系、各動作的協調、運動部件是否存在干涉等問題。可采用三維造型軟件進行輔助設計得到爆炸圖進行校核，以避免設計失誤、提高設計效率。標注主要尺寸，公差配合及零件序號，選擇材料熱處理等技術要求，編寫零件明細表，在零件圖的繪制過程中，還得繪出必要的視圖和剖面圖。最后還可描述模具的運動過程與工作原理。在繪制裝配圖、零件工作圖時須按照《制圖國家標準》中的相關規定繪制準確、清晰的表達模具的基本結構及零部件間的裝配關系。從一張圖紙必備的四要素來對圖紙的質量進行考核。

5.整理設計資料——準備答辯。通過前面幾個主要步驟的完成，根據計算校核的草稿進行內容的整理和布局，并輔加必要的插圖及說明，將設計任務書、設計題目及說明書全文裝訂成冊進而編寫完成了設計計算說明書的整個過程。設計計算說明書是對整個設計過程的提煉和歸納，也是圖紙設計的理論依據和審核設計的主要技術文件之一。其內容包括：目錄；設計任務書；塑件成型工藝分析；分型面及澆注系統確定；設計方案論證；主要零部件尺寸計算與校核；設計體會與收獲；參考資料目錄。編寫設計說明書的基本要求包括：編寫的規范化；計算的正確性；內容的完整性。整理完設計資料后就可以進行總結和答辯。對設計結果進行總結性和全面性地分析可以幫助學生進一步掌握塑料模具設計的方法，提高分析、解決實際問題的能力。

四、教學效果與意義

1.檢驗專業核心課程的理解掌握程度。由于初次進行模具設計，對于學生來說，出現一些不合理或錯誤的地方是正常的，但在總結設計時應重點對這些問題進行分析，并提出新的設想并加以改進，從而達到對學生是否真正掌握了《塑料成型工藝與模具設計》這門專業核心課程進行檢驗。在設計時，既要借鑒前輩們的優秀的設計經驗，又要發揮自己自主學習、獨立思考的能力，大膽創新和改進。

2.對接職業技能等級證書。在高職院校學生的人才培養過程中，考慮到學生畢業后去到企業，在模具設計與制造專業領域里還需要具有一定的職業生涯發展空間，因此在大學的學習時間里，需加大對學生“雙證書”教育的力度。而我們的專業核心主干課程的學習正好能夠滿足學生們對職業技能等級證書的渴求。學好了課程設計，就為證書的培訓和獲取打下了堅實的基礎，起到事半功倍的效果。

參考文獻：

[1]賈鐵鋼.提高“模具設計”課程的教學效果[J].機械職業教育，2011，（07）.

[2]李國鋒.塑料模具設計的內涵與方法[J].機械設計與制造，2007，（05）.

[3]陳紹軍.淺談高職《塑料注塑成型技術》課程設計的理念與思路[J].科技信息，2010，（33）.

作者簡介：周登攀（1985-），男，湖北武漢人，助教，本科，主要從事模具設計與制造專業的教學與研究工作。