“特種成形模具”課程開發(fā)研究

唐祁峰，徐磊，曾明

（西華大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，四川成都610039）

“特種成形模具”課程開發(fā)研究

唐祁峰，徐磊，曾明

（西華大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，四川成都610039）

介紹了“特種成形模具”課程的開課目的、課程涉及的內(nèi)容以及以往教學(xué)過程中存在的一些問題。針對問題，對教學(xué)內(nèi)容及課時分配進(jìn)行了優(yōu)化，并提出了相應(yīng)的教學(xué)方法改進(jìn)措施。

特種成形技術(shù)；模具設(shè)計；教學(xué)改革

隨著我國經(jīng)濟(jì)的騰飛，國內(nèi)制造業(yè)獲得了高速的發(fā)展。模具工業(yè)作為制造業(yè)的核心，模具設(shè)計和制造人員需求量越來越大，而這方面高端的技術(shù)人員的稀缺正在成為制約我國制造工業(yè)發(fā)展的“瓶頸”。國內(nèi)理工科高校為了滿足模具市場對專業(yè)人員的需求，大都開設(shè)了模具加工方向的專業(yè)理論課程和實踐環(huán)節(jié)。作者所在學(xué)校在機(jī)械和材料兩個學(xué)院均開有模具課程，材料學(xué)院在材料成型及控制專業(yè)還特別開設(shè)了模具方向，系統(tǒng)的培養(yǎng)專業(yè)模具設(shè)計和制造人才。“特種成形模具”是材料成型及控制專業(yè)為模具方向?qū)W生特意新開的專業(yè)課程之一。本文作者通過上一年的課程教學(xué)實踐，對“特種成形模具”這門新開課的特點和教學(xué)實際情況進(jìn)行了分析，針對課程存在的問題進(jìn)行了探討，并提出了相應(yīng)的改革方案，以期為這門課程的后續(xù)建設(shè)和發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

一、課程教學(xué)內(nèi)容及存在的問題

1.課程性質(zhì)、內(nèi)容與作用。在作者所在學(xué)校，模具方向是材料成型及控制專業(yè)的專業(yè)方向之一。該方向的學(xué)生大三以前同材料成型及控制專業(yè)其他方向的學(xué)生一起共同學(xué)習(xí)材料成型方面的基礎(chǔ)專業(yè)課，并不涉及到具體的模具設(shè)計和制造。在細(xì)分方向進(jìn)行后，以前的模具方向?qū)W生主要是學(xué)習(xí)注塑模和沖壓模設(shè)計與制造兩個方面，對其他材料成型工藝過程涉及到的模具設(shè)計和制造并不了解。學(xué)院基于讓模具方向?qū)W生能夠更多的了解其他成型工藝中模具設(shè)計，特意為該方向?qū)W生開設(shè)了“特種成形模具”課程，以增加學(xué)生的專業(yè)知識面，為學(xué)生提供更廣闊的就業(yè)機(jī)會。“特種成形模具”課程涉及到鍛造、擠壓、汽車覆蓋件沖壓和粉末冶金多種材料成型工藝方面的模具設(shè)計和制造知識。課程的目的是：希望通過學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握模鍛模具、擠壓模具、汽車覆蓋件模具及粉末冶金模具設(shè)計的基本知識，培養(yǎng)學(xué)生分析解決實際工藝及模具問題和開拓創(chuàng)新能力，具備相關(guān)模具設(shè)計和成形工藝現(xiàn)場實施的初步能力。

2.課程教學(xué)存在的問題。作者通過上一年的課程教學(xué)實踐，發(fā)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)“特種成形模具”這門課程過程中主要存在兩方面的問題：一方面是由于“特種成形模具”這門課程涉及到的知識面比較寬廣，跨度較大，包含了四種材料成型工藝方面的知識，學(xué)生對這些成型工藝不甚了解，比如材料成型專業(yè)并沒有開設(shè)粉末冶金專業(yè)課，致使學(xué)生學(xué)習(xí)的難度增大，學(xué)習(xí)起來較為吃力，導(dǎo)致學(xué)習(xí)主動性不強(qiáng)。另一方面是課程的整個學(xué)習(xí)課時過少，學(xué)生要在32個課時中完成四種材料成型工藝及相關(guān)模具設(shè)計的學(xué)習(xí)，很多工藝和模具設(shè)計方面的細(xì)節(jié)知識無法通過短短的課堂講授傳遞給學(xué)生。為了讓學(xué)生在有限的課時內(nèi)有效的完成課程學(xué)習(xí)，作者對以前的課程內(nèi)容和教學(xué)方法進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的優(yōu)化方案。

二、教學(xué)內(nèi)容分析及優(yōu)化

“特種成形模具”課程是一門較為特殊的模具專業(yè)課程，涉及到體積、板料，粉末三大金屬塑性變形，具體包含了鍛造、擠壓、汽車覆蓋件沖壓和粉末冶金四種材料成型工藝及模具設(shè)計，是注塑模和沖壓模兩門課程的補充課程。經(jīng)上一年的課程教學(xué)實踐，作者發(fā)現(xiàn)由于教學(xué)內(nèi)容分配的不合理，存在一些問題。作者根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)課程的情況，通過對教學(xué)大綱的仔細(xì)分析，對課程的部分教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了優(yōu)化，以期在規(guī)定的課時量下用更為合理的課程內(nèi)容分布讓學(xué)生既能學(xué)得廣，又能學(xué)得深。

1.課時分配優(yōu)化。原來的“特種成形模具”課程教學(xué)內(nèi)容分配時主要著重在模鍛成形及模具設(shè)計，共用理論課時18節(jié)，占到整個課程課時的一半以上。課程根據(jù)鍛造工藝的不同，分別從鍛造工藝概述、開式、閉式、精密、特種鍛造五個方面介紹了鍛造工藝及模具設(shè)計，除概述只占2課時外，其他部分占用課時均為4個課時。這樣的課時分布存在一定的不合理性：一是鍛造模具設(shè)計占用課時過多，壓縮了其他成型工藝模具設(shè)計講授課時；二是涉及到的鍛造工藝過多，面面俱到，導(dǎo)致有些知識無法講透，而有些知識又過于重復(fù)，致使教學(xué)資源浪費。經(jīng)分析優(yōu)化后，作者根據(jù)不同鍛造工藝的共通點和借鑒其他人的經(jīng)驗，采用重點講述典型的開式模鍛工藝及其相應(yīng)的模具設(shè)計，將這部分課時延長至6個課時，把其他鍛造工藝壓縮為2個課時，只做簡單扼要的介紹。這樣的調(diào)整既做到了縮減鍛造工藝的課時量，又達(dá)到了“少而精”的效果。

2.課程內(nèi)容優(yōu)化。原課程內(nèi)容在涉及到汽車覆蓋件的沖壓工藝及模具設(shè)計時，同樣存在一些不合理。汽車覆蓋件沖壓模具知識是學(xué)生學(xué)習(xí)沖壓模具課程后進(jìn)行講授的，兩者存在一些共同點也有一定的區(qū)別。課程所用教材對一些沖壓工藝及簡單的沖壓模具進(jìn)行了介紹，而這部分內(nèi)容學(xué)生在以前的課程中已經(jīng)進(jìn)行了較為細(xì)致的學(xué)習(xí)，再進(jìn)行重復(fù)講解就造成了教學(xué)資源浪費。而汽車覆蓋件沖壓又較普通的沖壓工藝更為復(fù)雜，所用模具和設(shè)備也不同，如何讓學(xué)生在具備了一定的沖壓模具知識的前提下學(xué)好汽車覆蓋件模具知識，作者對兩種沖壓模存在的差異進(jìn)行了分析總結(jié)，并提出了相應(yīng)的優(yōu)化課程方案。

三、教學(xué)方法改革

針對現(xiàn)有教學(xué)的不足，作者希望通過以下幾個方面的教學(xué)方法改革，進(jìn)一步使學(xué)生在有限的時間內(nèi)高效的完成理論課程學(xué)習(xí)和提升工程實踐中解決實際問題的能力。

1.多種理論教學(xué)手段結(jié)合，增加學(xué)生的感官認(rèn)識。“特種成形模具”課程涉及到多種成形工藝，很多學(xué)生對部分成形工藝沒有大體的了解，模具設(shè)計就更無從談起。對于學(xué)生從沒有接觸過的成形工藝，作者通過圖片、視屏、小型實際模型等一系列教學(xué)手段結(jié)合，使學(xué)生對工藝和相關(guān)模具有個初步的感官認(rèn)識，比如給學(xué)生展示拉臂鍛件開式模鍛的鍛模小型實體模型。另外，課本上介紹的一些模具較為復(fù)雜，通過二維圖片無法真實的反映出模具結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致學(xué)生理解起來較為吃力，作者通過動畫模型使學(xué)生能夠從三維立體的角度了解模具結(jié)構(gòu)。比如汽車覆蓋件沖壓模上的廢料切刀，從教材的二維圖和文字介紹中很難準(zhǔn)確的理解廢料切刀的結(jié)構(gòu)及其與其他模具之間的裝配關(guān)系，作者采用三維設(shè)計軟件模擬了汽車覆蓋件沖壓成形過程中廢料切刀的運動過程，學(xué)生通過三維立體動畫，很快的就能理解汽車覆蓋件沖壓模是如何運動的，廢料切刀與沖壓模之間的裝配關(guān)系以及它又是如何完成廢料的切除過程。

2.介紹最新研究成果，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情。純粹的理論教學(xué)，涉及到大量的計算公式和設(shè)計原則，理論性較強(qiáng)。而這些知識有沒有用，有用又用在何處，大部分學(xué)生都不是太清楚，致使學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識時往往缺乏學(xué)習(xí)熱情。作者通過查閱文獻(xiàn)、與相關(guān)企業(yè)的技術(shù)人員交流、參加學(xué)術(shù)會議等各種渠道了解到國內(nèi)外最新的研究和技術(shù)創(chuàng)新成果，并把這些信息傳達(dá)給學(xué)生，極大的激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。比如在講授熱模鍛壓力機(jī)時，給學(xué)生介紹了德陽二重與國內(nèi)高校聯(lián)合自主研發(fā)的8.5萬噸模鍛壓力機(jī)從設(shè)計到建造成功用時10年終于在2013年初正式進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)，創(chuàng)下了多項“世界第一”，為我國的大飛機(jī)實現(xiàn)自主制造提供了必要支撐，學(xué)生聽完介紹后很是激動，當(dāng)堂課程聽得聚精會神，課后還積極與作者討論課堂知識在實際生產(chǎn)中的運用。由此可見，在課堂上引入最新的研究成果，對提升學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情有很大的幫助。

3.互動式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。國內(nèi)的教學(xué)模式從小學(xué)到大學(xué)大都是采用“填鴨式”的，將知識一股腦的灌輸給學(xué)生，而學(xué)生也很大程度上都是被動學(xué)習(xí)。很多高校的學(xué)生的學(xué)習(xí)目的不明確，僅僅是為了應(yīng)付考試，上課時也是“人在曹營心在漢”，在課堂上做“白日夢”，一問三不知。針對課堂上的這種現(xiàn)象，作者通過在課堂上引入互動式教學(xué)環(huán)節(jié)，比如采用提問的方式，一方面提高學(xué)生的注意力；另一方面讓學(xué)生不是被動的聽課，還要主動的思考。還有一些課程內(nèi)容讓學(xué)生自己上來講授，學(xué)生就需要課前備課，對講授內(nèi)容要進(jìn)行梳理、總結(jié)。學(xué)生通過自學(xué)、自講的方式能夠更為深刻的理解課本中的理論知識，起到了培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的效果。

4.科研與理論知識結(jié)合，提升學(xué)生的工程實踐能力。學(xué)生通過大量的理論學(xué)習(xí)后，缺乏相應(yīng)的工程實踐機(jī)會，使得理論與實踐脫節(jié)。雖然在課程中安排有4個課時的實驗課，但仍不足以滿足學(xué)生的實踐機(jī)會。作者認(rèn)為，將學(xué)生的實踐環(huán)節(jié)與學(xué)院教師的科研項目結(jié)合起來，讓學(xué)生將理論知識運用到實踐中去，能極大的提高學(xué)生在工程實踐中解決實際問題的能力。比如讓部分學(xué)生參與到作者在研的液態(tài)擠壓項目和制備燒結(jié)鋁合金含油軸承項目中來，能使學(xué)生對擠壓模具和粉末冶金模具的設(shè)計和制作的理解更為深刻。又比如作者所在科研團(tuán)隊正與汽車零部件企業(yè)聯(lián)合開發(fā)粉末鍛造零件，涉及到粉末冶金模具和后續(xù)的精密模鍛模具設(shè)計、加工、調(diào)整優(yōu)化以及不同工序壓力機(jī)的選型，如果學(xué)生能參與到該項目中來，必然能極大的將理論知識與生產(chǎn)實踐有機(jī)的結(jié)合起來，提升自己的工程實踐能力。

“特種成形模具”是一門涉及到多種成形工藝中模具設(shè)計和制造的“特殊”課程。作者通過在以往的該課程的理論教學(xué)實踐過程中獲得的經(jīng)驗，對該課程內(nèi)容和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入細(xì)致的分析，期望通過調(diào)整課程課時分布、優(yōu)化課程內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)方法等一系列措施，使學(xué)生能夠高質(zhì)、高效的學(xué)習(xí)完成該課程的學(xué)習(xí)，獲得較強(qiáng)解決實際工程問題的能力，為以后的職業(yè)道路提供幫助。

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[3]胡亞民，王偉，孫金剛.從《鍛造工藝過程及模具設(shè)計》教材看鍛造工藝發(fā)展的新進(jìn)展[J].鍛壓裝備與制造技術(shù)，2012，（01）.

G 642.0文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1674-9324（2014）50-0176-02

唐祁峰（1981-），男，西華大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教師，講師，博士，研究方向為粉末冶金成形。