民辦應用型本科《模具設計與制造》課程立體式教學改革的研究與探索

張輝+孔玉強+李玉龍

【摘要】隨著模具行業對應用型本科人才的需求逐年增加，針對目前民辦高校《模具設計與制造》課程存在的實際問題進行探索研究，并從教學方法、教學模式等方面提出了相應的改革方措施，強化理論教學與實踐動手設計的結合，提高學生的實踐能力和解決問題的實際能力，為民辦應用型本科院校類似專業課程教學提供一定的參考依據。

【關鍵詞】應用型 模具設計與制造 立體式 探索

【中圖分類號】G420 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）05-0238-01

模具是工業生產的基礎工藝裝備，被稱為“工業之母”。75%的粗加工工業產品零件、50%的精加工零件由模具成型，絕大部分塑料制品也由模具成型。作為國民經濟的基礎行業，模具涉及機械、汽車、輕工、電子、化工、冶金、建材等各個行業，應用范圍十分廣泛。我國的模具行業雖然現在已步入了高速發展時期，但同樣挑戰和機遇并存，人才匱乏，人才培養質量無法滿足市場需求是最突出的問題，面對模具行業對應用型人才的需求，模具設計與制造的課程改革也勢在必行。

一、模具設計與制造教學現狀與發展趨勢

目前我國模具行業的市場需求旺盛，每年以15%的速度增長，市場前景廣闊，然而我國高等教育還不完全適應模具行業發展的要求，傳統教育模式，只注重理論學習，教學方法單一不能滿足大眾化階段社會經濟發展對模具人才培養質量的需求。人才培養模式決定了人才培養質量，打破傳統的課程教學模式，利用新型的三維建模和有限元模擬仿真的方法，通過增加實踐教學設計環節將模具設計的基本原理、基本知識與動手設計能力、實際應用緊密結合，有助于提高學生的學習能力、實踐能力、創新能力，有利于提升學生綜合素質，進而提高人才培養質量。

由于三維設計和模擬仿真在縮短模具研發和試模周期等方面巨大優勢，在企業實際生產中應用越來越普遍，特別是在汽車模具企業。

一、模具三維設計地位不斷鞏固。模具的三維設計是數字化模具技術的重要內容，是實現模具設計、制造和檢驗一體化的基礎。日本豐田、美國通用等公司已實現了模具的三維設計，并取得了良好的應用效果。國外在模具三維設計中采取的一些做法值得我們借鑒。模具三維設計除了有利于實現集成化制造外，另一個優點就是便于干涉檢查，可進行運動干涉分析，解決了二維設計中的一個難題。

二、成形過程的模擬（CAE）作用更加凸顯。CAE技術已成為模具設計制造過程的必要環節，廣泛用于預測成形缺陷，優化沖壓工藝與模具結構，提高了模具設計的可靠性，減少了試模時間。國內許多汽車模具企業在CAE的應用中也取得了顯著進步，獲得了良好的效果。CAE技術的應用可大大節省試模的成本，縮短沖壓模具的開發周期，已成為保證模具質量的重要手段。CAE技術正逐步使模具設計由經驗設計轉變為科學設計。

二、模具設計與制造教學改革的方案與途徑

針對以上問題，提出幾點改革建議：

1.教學方法的改革與優化

針對目前教師課堂上一講到底，填鴨式的教學模式，教師要精心準備課堂教學，通過案例，討論，思考題等多管齊下的方法啟發學生的思維，尤其是課堂討論，要能夠提問題，尤其是好問題，充分調動學生學習的積極性和主動性。首先要引導學生舉一反三，例如在講解拉深工藝和拉伸模的設計時，要引導學生回憶彎曲工藝和彎曲模的設計，并通過討論總結兩者的相同和不同之處，深化對沖壓典型工藝及模具設計的理解；其次要多進行實物教學，特別是要善于利用我們身邊的案例實物，比如討論易拉罐，墊片等常見的實物是采用什么工藝方案和模具，如何制造出來；最后是要多采用現場教學，充分利用校企工廠 和實驗中心的平臺，讓學生直觀的認識模具設計的案例，從而增強學生的感性認識。

2.二維模式向三維模式的轉化

通過調研，大多數高校《模具設計與制造》的教材仍然停留在二維模式即理論教學部分大部分仍以二維圖呈現，如零件圖，裝配圖等等，對于制圖基礎欠缺的同學，很難想象為三維的實物，然而通過三維建模，可以更加直觀的呈現零件的造型，模具的造型。教師在實踐教學中要注重把典型的模具進行三維建模，直觀的講解各部的名稱和作用及設計要領，并引導學生熟練掌握一門三維造型軟件如：UG、Pro/E＼或CATIA，包括三維實體模型建立模具裝配模型，設計分型面，澆筑系統及冷卻系統，生成模具成型零件的三維實體模型等等，從而提高模具設計和優化的能力。

3.靜態模式向動態模式的轉化

通過調研，大多數高校《模具設計與制造》課程的教學方式仍停留在靜態模式即模具的運動過程和坯料的成型過程僅以閉合前后的裝配圖呈現，雖然部分加入教學動畫，但只能大致反映成型過程。學生很難直觀了解模具閉合過程中坯料如何和模具接觸受力，成型中溫度場是如何變化，成型中容易出現哪些缺陷等等。然而如果能引入有限元分析，不僅動畫直觀感受成型過程，還能實時了解成形中的溫度場變化，速度場、應力應變場以及載荷的變化。為模具的設計和優化提供理論依據。在實踐教學中，教師要把典型零件成型工藝進行有限元模擬仿真并展示于課堂教學中，此外積極引導學生有針對性的掌握一門有限元分析軟件如：板料成型DYNAFORM、體積成型多用DEFORM-3D等，深化學生對坯料成型過程的理解。

三、小結

通過針對性教學改革，來解決模具設計與制造傳統教學中的存在的問題。緊密結合本校的辦學特征，探索適合民辦高校應用型人才創新能力培養模式，探討模具設計應用型創新人才培養模式、知識結構和質量保障體制。充分利用學院現有學科質量工程及有利的教學實驗實習平臺，利用三維建模和有限元模擬軟件，通過二維向三位的轉化，靜態向動態的轉化進行探討高等教育中模具人才立體式培養問題，構建多層次、立體化的質量保障體系，為相關專業培養應用型創新人才培養提供可借鑒的思路。

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