《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》與PROE課程銜接研究

袁小會　肖志余　劉金鐵

摘要：本文從課程安排、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、評價(jià)方式四個方面探討了PROE和《塑料模具設(shè)計(jì)》兩門課的銜接，通過銜接研究與實(shí)施取得了良好的教學(xué)效果，為模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)的課程體系建設(shè)和課程改革提供了參考。

關(guān)鍵詞：塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)；PROE；課程銜接

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）48-0205-02

一、課程定位

《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》和《PROE》是我院模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)的兩門專業(yè)核心課，通過這兩門課程的學(xué)習(xí)，希望學(xué)生掌握常用塑料的成型性能及工藝特點(diǎn)、典型注塑模（單分形面、雙分型面、側(cè)抽芯、斜頂）的結(jié)構(gòu)；具備分析、解決產(chǎn)品注塑質(zhì)量問題的能力；熟悉塑料模具的設(shè)計(jì)流程，并具備利用proe軟件進(jìn)行塑料產(chǎn)品及中等復(fù)雜注塑模具設(shè)計(jì)的能力。

二、課程教學(xué)現(xiàn)狀

目前，這兩門課程均在第三學(xué)期開設(shè)，分別由不同的教師講授，塑料模具課程主要側(cè)重模具結(jié)構(gòu)及模具設(shè)計(jì)基本理論和方法的講解，PROE課程主要側(cè)重軟件命令的操作。多年的教學(xué)發(fā)現(xiàn)：學(xué)生普遍對PROE課程比較感興趣，能運(yùn)用相關(guān)命令繪制出各種造型的三維圖感覺特別有成就感；普遍認(rèn)為塑料模具課程比較枯燥，課本上的裝配圖較復(fù)雜，而且只有一個主視圖，理解起來很困難。學(xué)生學(xué)完這兩門課程后進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，很難將塑料模具結(jié)構(gòu)的基本知識及相關(guān)尺寸的計(jì)算與軟件的應(yīng)用有機(jī)結(jié)合在一起，雖然能應(yīng)用PROE軟件進(jìn)行分模，生成型芯型腔，但型芯型腔結(jié)構(gòu)不夠合理，不方便加工或成型。

三、課程銜接研究

（一）課程安排的銜接

由于這兩門課程同時在第三學(xué)期開設(shè)并由不同的教師講授，所以在教學(xué)過程中經(jīng)常遇到這樣的問題：講授《塑料模具設(shè)計(jì)》的教師覺得講解模具結(jié)構(gòu)時非常困難，僅靠二維的視圖和動畫學(xué)生很難理解模具各零件的具體結(jié)構(gòu)及各零件的布局，若能結(jié)合三維圖就簡單的多了；講授PROE的教師在教授模具設(shè)計(jì)模塊時覺得學(xué)生對模具結(jié)構(gòu)的知識了解甚少，特別是分型面分割位置及成型零件的結(jié)構(gòu)。為了解決這一問題，將PROE課程的安排稍作調(diào)整，草繪模塊、零件模塊、裝配模塊、工程圖等基礎(chǔ)模塊安排在第二學(xué)期，讓學(xué)生熟悉PROE軟件的基本命令的操作；PROE模具設(shè)計(jì)模塊和《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》整合為一門課程，安排在第三學(xué)期，整個教學(xué)過程邊講述理論知識，邊運(yùn)用軟件實(shí)際操作，真正實(shí)現(xiàn)教、學(xué)、做一體化。

（二）教學(xué)內(nèi)容的銜接

1.注塑機(jī)的選用。注塑機(jī)通常根據(jù)注射量的大小來初選，再校核。計(jì)算注射量需知道每個產(chǎn)品的體積，對于形狀復(fù)雜不規(guī)則的產(chǎn)品，準(zhǔn)確計(jì)算體積非常困難，利用PROE繪制出產(chǎn)品的實(shí)體圖，然后利用測量工具直接計(jì)算出體積，非常方便。

2.型芯型腔尺寸的計(jì)算。《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》課程中型芯型腔尺寸利用公式計(jì)算獲得，尺寸繁多，計(jì)算工作量較大，而在PROE中設(shè)置收縮率即可。所以在教授這部分內(nèi)容時，只需學(xué)生明白型芯型腔的尺寸為什么以及和產(chǎn)品的尺寸不一樣，受哪些因素的影響，然后用PROE軟件向?qū)W生演示通過設(shè)置收縮率獲得成型零件尺寸的操作方法及步驟。

3.型腔的布局。型腔布局是模架大小選取的重要依據(jù)，這是塑料模具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之一。PROE軟件具有型腔布局功能，只需指定型腔布局的形式（圓形布局、矩形布局等）和型腔之間的間距。講授這部分內(nèi)容時，首先向?qū)W生講解型腔布局的類型、優(yōu)缺點(diǎn)以及型腔間距設(shè)計(jì)的依據(jù)和經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，然后向?qū)W生演示PROE型腔布局的操作方法。

4.型芯型腔的結(jié)構(gòu)。型芯型腔結(jié)構(gòu)影響產(chǎn)品的質(zhì)量、加工難度、加工成本等，其設(shè)計(jì)通常與分型面的設(shè)計(jì)結(jié)合在一起。在《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》課程學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生通過二維圖很難想象型芯型腔的具體結(jié)構(gòu)，若能利用PROE軟件，生成型芯型腔三維實(shí)體圖，便可一目了然。所以在講授型芯型腔結(jié)構(gòu)時，教師先講授型芯型腔的結(jié)構(gòu)形式、固定方式及優(yōu)缺點(diǎn)，然后用PROE軟件向?qū)W生演示型芯型腔的設(shè)計(jì)過程及注意事項(xiàng)。下面以圖1所示的產(chǎn)品為例來說明。首先由教師講解分型面設(shè)計(jì)的基本原則，引導(dǎo)學(xué)生確定圖1所示產(chǎn)品分型面的位置A或B；然后講解成型零件的結(jié)構(gòu)形式、固定方式和特點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生分析圖1所示產(chǎn)品的型芯型腔結(jié)構(gòu)，成型小孔的型芯做在動模側(cè)還是定模側(cè)；最后利用PROE中的側(cè)面影像曲線中的環(huán)選取工具補(bǔ)孔實(shí)現(xiàn)小型芯的放置位置，裙邊工具設(shè)計(jì)分型面，再分割抽取生成成型零件三維圖。

5.流道、水道的建立。在《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》課程中，分流道主要講授了分流道截面形狀、尺寸及布置形式，很少講分流道的路徑；水道主要講授了水道截面尺寸的確定和常見水道的結(jié)構(gòu)，教材上雖有各種水道的結(jié)構(gòu)形式圖，但通常只有局部的一個視圖，初學(xué)者很難理解，而且在課程設(shè)計(jì)過程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生經(jīng)常忘記標(biāo)注水道的位置尺寸。PROE軟件具有自動創(chuàng)建水道和流道的功能，只需定義截面形狀、尺寸、位置及路徑就可創(chuàng)建。利用PROE設(shè)計(jì)水道和流道，可有效避免學(xué)生忘記標(biāo)注位置尺寸，方便查看水道、流道走向，而且方便檢測水道、流道與其他零件是否存在干涉現(xiàn)象。

6.產(chǎn)品注塑缺陷分析。具備分析、解決產(chǎn)品注塑質(zhì)量問題的能力是《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》課程教學(xué)的主要目標(biāo)之一。產(chǎn)品注塑缺陷種類繁多，但受教學(xué)條件的限制，目前產(chǎn)品注塑缺陷分析這部分內(nèi)容的教學(xué)比較弱，由教師口頭講述，學(xué)生理解起來很困難。若能利用PROE軟件的模流分析功能對不同模具結(jié)構(gòu)熔體填充的過程、不同工藝參數(shù)下的翹曲變形量、熔接痕位置、數(shù)量等缺陷動態(tài)進(jìn)行展示，無疑會激發(fā)學(xué)生對本課程的學(xué)習(xí)興趣，加深學(xué)生對注塑缺陷的理解。

（三）教學(xué)方式的銜接

將PROE模具設(shè)計(jì)模塊和《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》課程整合為一門課程，由同一個教師講授。在整個教學(xué)過程中，采用理論講授和實(shí)際操作相結(jié)合的方式進(jìn)行。教師先講授塑料模具設(shè)計(jì)的基本理論和方法，然后PROE軟件操作演示，最后由學(xué)生在電腦上練習(xí)。如在講分型面設(shè)計(jì)模塊時，教師先講授分型面類型、作用、設(shè)計(jì)原則及注意事項(xiàng)，然后講解演示PROE設(shè)計(jì)分型面的方法，最后由學(xué)生在電腦上應(yīng)用PROE軟件把分型面設(shè)計(jì)出來。讓學(xué)生邊學(xué)邊做，邊做邊學(xué)，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)講授教學(xué)方式向做中學(xué)、學(xué)中練、理實(shí)一體化教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變。實(shí)踐證明，PROE模具模塊與塑料模具設(shè)計(jì)有機(jī)結(jié)合使學(xué)生的動手能力明顯提高，崗位職業(yè)能力明顯增強(qiáng)，學(xué)習(xí)積極性及參與度明顯提升。

（四）評價(jià)方式的銜接

公正有效地評價(jià)是課堂教學(xué)的重要任務(wù)之一，也是保證教學(xué)工作順利開展的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的教學(xué)采用期末考試和平時成績相結(jié)合的方式進(jìn)行評價(jià)。這種評價(jià)方式存在一定的缺陷，很難考查學(xué)生應(yīng)用理論知識解決實(shí)際問題的能力以及動手操作的能力。將PROE和《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》課程有機(jī)地銜接在一起，注重培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。因此，我們建立了單分型面模具分型面及澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)模塊評價(jià)方式，這樣大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)和職業(yè)崗位能力，自評、組評和師評的有機(jī)結(jié)合保證了教學(xué)評價(jià)的公平、公正、公開。

四、結(jié)語

PROE和《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》課程的銜接研究與實(shí)施取得了如下成效：（1）學(xué)生改變了對這兩門課程的認(rèn)識，以前學(xué)生普遍對PREO軟件課程感興趣，能模仿教師完成繪圖很有成就感，很難顧及模具的結(jié)構(gòu)是否合理、尺寸是否正確等問題。現(xiàn)在人們普遍認(rèn)為PROE是實(shí)現(xiàn)思想的一個工具，想使用好這個工具，必須掌握塑料模具結(jié)構(gòu)的相關(guān)知識。（2）實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)講授教學(xué)方式向做中學(xué)、學(xué)中練、理實(shí)一體化教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變，學(xué)生在學(xué)中做、做中學(xué)，學(xué)習(xí)積極性高，綜合素質(zhì)和職業(yè)崗位能力得到了鍛煉，為以后的就業(yè)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。（3）參加3D模具設(shè)計(jì)大賽獲湖北省賽區(qū)兩個二等獎、一個三等獎，其中有一個作品被評為最佳網(wǎng)絡(luò)獎并進(jìn)入了全國總結(jié)賽。

當(dāng)然，在課程銜接性研究及實(shí)施過程中也遇到了一些問題，還有待解決。（1）加強(qiáng)教材建設(shè)。目前使用的教材普遍理論性較強(qiáng)，三維圖、模具設(shè)計(jì)制造企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)及經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)體現(xiàn)較少，而且PROE和塑料模具設(shè)計(jì)教材是分離的，這給教學(xué)帶來了很多不便。編寫簡單易懂、形象具體的，能體現(xiàn)教、學(xué)、做一體的項(xiàng)目教材非常有必要。（2）加強(qiáng)教師隊(duì)伍建設(shè)。要完成PROE與《塑料模具設(shè)計(jì)》的有效銜接，需要既懂模具結(jié)構(gòu)又能熟練操作PROE軟件，有一定的實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)的教師團(tuán)隊(duì)來做保障。

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