“沖壓模具設計與制造”課程綜合實訓項目的設計與實施

【摘 要】從“沖壓模具設計與制造”課程實際出發，設計一個綜合性的實訓項目，提出具體的設計思路、任務內容、實施方案，并闡述關于項目實施過程的考核內容和考核方法。

【關鍵詞】“沖壓模具設計與制造”課程 綜合實訓項目 設計 實施

【中圖分類號】G【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2013）11C-

0030-02

一、設計“沖壓模具設計與制造”課程綜合實訓項目的必要性

“沖壓模具設計與制造”課程綜合實

訓是指學生在學完相應的專業基礎課程，掌握了一種或多種專業技能后，在專業教師指導下進行的綜合性實踐教學過程，包括模具結構的設計、模具零部件圖的繪制、成形零部件的加工、模具的裝配、試模及實際應用等一系列工作流程和內容。學生需要完成從圖紙繪制到零件加工的模具設計與制造全過程。

由于受教學體系和實驗手段限制，目前“沖壓模具設計與制造”課程的實驗教學內容和形式單一，學生在學完課程后大多只能進行沖壓模具拆裝和模具沖裁綜合性實驗兩個基本型實驗，極大地限制了學生對該課程的實踐認識，實踐效果不夠理想。主要表現在：學生動手能力欠佳，缺乏自主創新實驗，對于細節知識很難理解，不能真正做到“學以致用”，進行模具創新設計也就無從談起。為此，有必要開發一個綜合性的實訓項目，不斷提高學生對專業知識的綜合應用能力、創新能力和職業素養，增強學生的創新創業和就業能力，為學生今后從事模具設計打下良好的基礎，這對創新人才的培養也具有重大意義。

二、“沖壓模具設計與制造”課程綜合實訓項目設計原則

（一）項目設計突出應用性，體現創新性。沖壓模具技術不僅在模具設計、技術研究和加工制造中大量使用CAD、CAM等技術軟件，而且在包括CAE分析軟件和快速成型等技術在內的應用和開發方面也有許多新的發展，教師必須克服機械式的驗證實驗模式，除基礎實驗外，應結合新技術開發一些更具特色和實際應用價值的綜合實訓。

（二）項目設計源于科研項目。教師的科研項目成果經過適應化處理，可以開發出應用性和實用性強的實訓項目，在減少經費開支的條件下，增強自主創新實驗力度，創造性地進行實驗教學改革。另外，可以將科研課題融入教學活動中，增強實驗教學的靈活性，使學生有更大的獨立思考和自主設計空間，開拓學生的思維，把實驗當做一種開發過程來完成，使學生對模具技術有更深層次的理解，從而提高學習興趣。

（三）項目設計以“學生為主體，教師為主導”。實訓項目教學過程中，采用以“學生為主體，教師為主導”的訓練模式，由學生作為項目的實施者，指導教師只是起監督和指導作用，以便充分調動學生的學習興趣，有效發揮學生的學習自主性，激發學生的創造力，培養學生的創新意識。學生充分利用實驗室的軟、硬件資源，查閱文獻資料，總結分析，親自設計模具方案，進行模擬分析，處理和分析相關數據，優化參數，并進行加工、裝配、實驗；教師及時解答實訓過程中的相關問題，督促學生完成實訓任務，從而提高自主學習能力、參與性、主動性和創造性，為推廣研究性學習和個性化、實用化培養的教學方式奠定基礎。

三、“沖壓模具設計與制造”課程綜合實訓項目任務內容

從“沖壓模具設計與制造”課程的實際教學內容出發，結合教師的科研項目，將實訓項目內容分解成以下幾個部分：

（一）查閱項目文獻資料。教師指導學生利用圖書館和網絡資源查閱相關資料，熟悉課題的研究現狀和發展趨勢，了解成形技術的研究現狀和發展趨勢，特別是成形工藝的原理、特點和應用情況。學生通過文獻查閱掌握文獻查閱的方法，培養知識總結能力。

（二）成形工藝分析。基于對文獻資料的分析、總結，利用所學的專業知識對成形工藝進行分析，確定具體成形方法和成形步驟，確定總體設計方案，采用最簡單、最經濟的成形工藝獲取最好的產品。學生通過工藝分析掌握模具材料、成形工藝、模具設計等知識，培養分析能力。

（三）模具設計分析。基于成形工藝分析結果，設計合理的模具裝配圖和全套零件圖，讓學生掌握CAXA、Pre/E、AutoCAD、UG、SolidWorks等繪圖軟件的使用方法，以及零件圖的繪制標準、裝配圖表達、模具結構表達，培養學生的模具設計創新能力。

（四）模具參數優化。根據設計的模具參數，利用有限元軟件建立有限元模型，對成形工藝過程進行模擬，并提取相關的模擬數據；對數據進行分析，根據結果對相應的模具參數進行優化。學生通過模具參數優化熟悉有限元的相關知識、有限元軟件的具體操作方法，培養對數據的分析處理能力。

（五）模具制造。根據優化后的設計圖紙，分析加工工藝，編制零件加工工藝卡片，然后利用實驗室現有的車床、銑床、鉆床等各種機械設備，對各個零部件進行加工制造，最后將加工好的零部件進行裝配調試。學生通過加工實踐，掌握模具制造工藝、機械加工的知識、機床的操作方法，培養實際動手能力。

（六）沖壓成形工藝實驗。將調試好的模具安裝到相應的成形設備上，完成不同參數的沖壓成形工藝實驗，對成形產品進行質量和強度分析等，并對總體設計方案進行改進。學生通過實驗掌握成形工藝、成形設備的使用方法，了解和熟悉產品的質量和強度評價分析方法，提高設計能力，培養創新意識。

（七）項目成果。實訓結束后，學生要對項目進行總結，提交模具設計全套圖紙（二維圖和三維圖）與設計說明書、實訓總結、其他的過程資料（包括圖片、文字、影像）等項目成果，培養和提高材料撰寫和總結能力。

四、“沖壓模具設計與制造”課程綜合實訓項目的實施

明確項目內容后進入實訓項目實施階段。項目實施，即采用分工合作方式完成所有的內容，因此需要科學合理分配每個任務的時間和各項目成員。將學生分成若干組，每組3～5人，由專業課教師作為指導教師。教師按照實訓題目，提出模具設計的具體目標與要求，要求學生在初步掌握理論內容的基礎上，通過查閱項目相關文獻資料，設計出模具設計方案，與指導教師討論后，進行參數優化，確定可行的工藝路線。學生根據自己的設計方案，進行加工制造，模具裝配、調試，并進行實驗和數據分析，最后提交結題材料。

綜合實訓內容要求學生在整個課程學習連續或間斷的時間內（48學時/人）完成實訓課題。學生在實訓過程中充分發揮主觀能動性，提高實踐、分析和處理問題能力，并體會科研工作的艱辛與樂趣。

五、對項目實施過程的考核

（一）考核內容。實訓項目的考核內容主要是對學生的專業知識、應用能力、動手能力、團結協作能力、分析總結能力、語言表達能力等綜合能力、職業素養方面進行考核。

1.專業知識。主要考核學生的學習能力，以及對沖壓工藝、模具選材、模具制造工藝、模具結構特點等理論知識的理解和掌握程度，從學生獲取文獻的方法和手段、設計說明書品質、設計分析過程表現來進行考核。

2.模具設計能力。學生模具設計能

力，主要通過模具裝配圖表達是否完整、零件圖標準是否合理、模具結構設計是否合理和是否具有創新性等來考核。

3.軟件應用能力。主要考核學生使用CAXA、Pre/E、AutoCAD等繪圖軟件和Deform等有限元分析軟件的水平，從學生操作軟件的熟練程度、設計過程、圖紙質量等方面進行考核。

4.分析解決問題能力。主要考核學生對模具設計優化分析和數據處理的能力，從模具優化是否合理、實驗數據的分析處理是否準確、產品質量是否合格等方面進行考核。

5.職業道德和素養。主要考核學生的學習態度和工作狀況，從學生的日常行為習慣、學習紀律、與同學之間的交流合作等方面進行考核。

（二）考核方法。項目考核成員由學生（即各小組組長）和指導教師組成。首先各項目組按抽簽順序進行答辯，項目考核成員通過聽取答辯匯報、查看過程資料，根據考核內容和評定方法（見表1）進行評審打分，根據得分去掉最高分和最低分，然后取平均值，最后按照優、良、中、及格、不及格五個等級確定最終考核成績。

考核方法綜合學生專業技能、綜合能力和職業素養等多個方面，讓學生和教師共同參與評審，既調動了學生學習的積極性，又保證了成績評定的客觀性和公平、公正，提高了實訓教學的質量。

六、項目實施成效與不足

本項目的開發實現了“沖壓模具設計與制造”課程實踐內容由“單一型”向“綜合型”轉變，設計方法由“示范型”、“驗證型”向“參與型”、“開發型”、“研究型”轉變。筆者根據上述思路和內容組織開展了相應的實踐活動，在機械制造及其自動化應用型專業中，采用自愿報名的形式組織部分學生參加項目實訓，并取得了良好的成效。一方面，提高了學生的綜合能力。從學習查閱文獻資料、模具結構設計、有限元軟件的建模與分析、模具結構參數和工藝參數優化，到模具加工工藝編制、制造、裝配、應用整個實訓過程，學生的學習能力、設計能力、知識和軟件應用能力、分析總結能力、實際動手能力和解決問題能力等都得到了鍛煉和提高。另一方面，培養了學生的職業素養。在實訓過程中，學生明確了學習內容，端正了學習態度；通過撰寫項目材料，文字表達能力得到了提高，為畢業設計打下了基礎；通過小組分工合作、匯報交流，培養團隊合作意識，提高了交流溝通和語言表達能力，為以后走上社會奠定了基礎。

然而，實踐中也存在一些不足，由于實訓過程貫穿于課程學習的整個過程，而且分組進行訓練，要使每一名學生獲得足夠的訓練機會，除需要調動學生的學習興趣和培養學生的學習自主性外，還必須有足夠的實踐場地、設備和指導實踐的師資隊伍，才更有利于實訓項目的實施，然而這些方面都還有待完善。

【參考文獻】

[1]何柏海.模具專業綜合實訓模式的改革與探索[J].模具制造，2010（5）

[2]李光耀，王琥，楊旭靜.板料沖壓成形工藝與模具設計制造中的若干前沿技術[J].機械工程學報，2010（10）

[3]畢大森，李云濤，褚亮.關于本科院校模具專業方向高端人才培養的教學改革探索[J].模具工業，2012（2）

[4]李昌雪，陸錦明，等.基于自主學習能力培養的《沖壓工藝與模具設計》課程改革與研究[J].裝備制造技術，2013（2）

【基金項目】2013年度廣西高等教育教學改革工程重點項目（2013JGZ126）；2012年桂林電子科技大學實踐教學改革項目（ZL230238）

【作者簡介】何玉林（1980- ），女，湖南永州人，桂林電子科技大學機電工程學院講師，碩士。

（責編 吳 筱）