《沖壓模具設(shè)計(jì)》課程項(xiàng)目化教學(xué)改革與實(shí)踐

匡和碧，黃 海

《沖壓模具設(shè)計(jì)》課程項(xiàng)目化教學(xué)改革與實(shí)踐

匡和碧，黃 海

（深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，廣東 深圳 518055）

介紹了《沖壓模具設(shè)計(jì)》課程項(xiàng)目化教學(xué)改革的現(xiàn)狀及存在的問題，通過重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境，引入PRESSCAD沖壓模具專用設(shè)計(jì)軟件，實(shí)施“三主五步”教學(xué)法，即以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)，以訓(xùn)練為主線；“做什么—如何做—跟我做--自己做-做得如何”，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，實(shí)現(xiàn)了沖壓工藝知識學(xué)習(xí)與沖壓模具設(shè)計(jì)技能訓(xùn)練的有機(jī)結(jié)合．

沖壓模具設(shè)計(jì)；項(xiàng)目化教學(xué)；“三主五步”教學(xué)法

《沖壓模具設(shè)計(jì)》是模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)的一門主要專業(yè)課，主要介紹沖壓成形的原理、工藝及模具設(shè)計(jì)方法，其教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生在了解沖壓成形基本理論的基礎(chǔ)上能對中等復(fù)雜程度的沖壓零件正確地進(jìn)行沖壓工藝分析和模具設(shè)計(jì)．該課程涉及機(jī)械學(xué)、材料學(xué)、力學(xué)等多個(gè)學(xué)科，知識涵蓋面寬，理論性、實(shí)踐性、綜合性較強(qiáng)，課程信息量大，模具結(jié)構(gòu)繁多且復(fù)雜，教和學(xué)的難度較大，傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)模式，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中普遍感覺到理論知識多而零散，內(nèi)容枯燥，所學(xué)知識沒有針對性，學(xué)習(xí)興趣不高，教學(xué)效果不好．基于上述原因，在教學(xué)中采用項(xiàng)目教學(xué)法成了眾多學(xué)校教學(xué)改革的方向，文獻(xiàn)[1-3]對項(xiàng)目化教學(xué)進(jìn)行了有益的探索．但這些文獻(xiàn)的論述還存在諸多值得商榷之處，比如，對于學(xué)習(xí)項(xiàng)目的設(shè)置，過于簡單、難以覆蓋到各個(gè)專業(yè)知識點(diǎn)，也很難激發(fā)學(xué)生興趣；其次，設(shè)計(jì)思路與流程與企業(yè)實(shí)際脫節(jié)嚴(yán)重，過分注重工藝分析與計(jì)算，忽視了沖壓模具設(shè)計(jì)規(guī)范的運(yùn)用；再次，對于當(dāng)今沖壓企業(yè)廣泛使用的模具自動化設(shè)計(jì)工具PRESSCAD沒有提及，還是介紹使用AUTOCAD來繪制模具的零件圖，這樣做不但效率低，而且難度大．根據(jù)筆者的實(shí)踐，在規(guī)定的教學(xué)課時(shí)內(nèi)，即使只做一個(gè)項(xiàng)目（如“墊圈復(fù)合沖裁模設(shè)計(jì)”），大多數(shù)學(xué)生也是無法勝任，更不要說完成全部項(xiàng)目．因此，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，合理劃分教學(xué)項(xiàng)目，在教學(xué)過程中引入企業(yè)廣泛使用沖壓模具自動設(shè)計(jì)工具PRESSCAD，才能真正體現(xiàn)項(xiàng)目化教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)，高質(zhì)量完成教學(xué)任務(wù)．

1 課程的項(xiàng)目化教學(xué)改革

1.1 以培養(yǎng)實(shí)用技能需要為原則，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

1）從沖壓模具設(shè)計(jì)的實(shí)用技能出發(fā)，刪除或壓縮一些無實(shí)用價(jià)值的內(nèi)容，如沖裁刃口尺寸計(jì)算、沖壓力計(jì)算等等．實(shí)際上、對于復(fù)雜形狀的外形或內(nèi)孔，要按教材上的公式計(jì)算出凸、凹模的尺寸、沖壓力及壓力中心，不但費(fèi)時(shí)費(fèi)力、而且有時(shí)根本就無法計(jì)算出來．通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，企業(yè)在進(jìn)行沖壓模具設(shè)計(jì)時(shí)，對于沖孔，沖孔凸模的刃口尺寸就取孔的尺寸；對于落料，落料凹模的刃口尺寸就取落料部分的尺寸，只是需要根據(jù)磨損規(guī)律及沖件的公差要求適當(dāng)縮放模具的刃口尺寸，以保證在模具磨損后仍能沖出合格產(chǎn)品就可以了，這樣大大簡化了計(jì)算，也為模具的自動化設(shè)計(jì)打下了基礎(chǔ)．另外，對于沖壓力及壓力中心的計(jì)算，除沖裁模可以較精確計(jì)算出沖壓力及壓力中心外、對于含有折彎、壓凸、拉橋等多工序的模具、就無法準(zhǔn)確計(jì)算出沖壓力了，因此實(shí)際工作中很少進(jìn)行沖壓力及壓力中心計(jì)算，壓力機(jī)及卸料或壓料彈簧都是根據(jù)企業(yè)規(guī)范或設(shè)計(jì)人員工作經(jīng)驗(yàn)選取．

2）增加必要的教學(xué)內(nèi)容，如公差縮放、展開計(jì)算、工序拆分等．為了簡化設(shè)計(jì)過程及滿足模具自動化設(shè)計(jì)的需要，通常是將產(chǎn)品的尺寸及公差進(jìn)行縮放后直接當(dāng)作凸模或凹模的刃口尺寸．其次，由于稍微復(fù)雜一點(diǎn)產(chǎn)品都包含有沖裁、折彎、翻邊等多個(gè)工序，因此需要進(jìn)行展開計(jì)算和工序拆分，并根據(jù)展開計(jì)算和工序拆分結(jié)果確定模具的類型、尺寸和數(shù)量．這部分內(nèi)容以前未受足夠重視，根據(jù)企業(yè)模具設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，應(yīng)加強(qiáng)這部分內(nèi)容的教學(xué)．

3）增加沖壓模具設(shè)計(jì)新技術(shù)的介紹．如今的沖壓模具設(shè)計(jì)不但早就摔掉了圖板，而且行業(yè)內(nèi)廣泛使用參數(shù)化、智能化的沖壓模具設(shè)計(jì)軟件，如PRESSCAD、TSAIPRESS、LIFECAD等．這些軟件可使沖壓模具設(shè)計(jì)人員把精力集中在工藝分析、方案確定上，而繁重的繪圖工作由軟件自動完成．在沖壓模具設(shè)計(jì)課程教學(xué)中使用這些軟件，不但能使教學(xué)內(nèi)容更加貼近企業(yè)實(shí)際，而且使得原來令人望而生畏的裝配圖繪制、零件圖紙繪制、尺寸標(biāo)注及修改工作變得簡單高效，學(xué)生學(xué)習(xí)熱情及成就感也大為提高．

1.2 以企業(yè)沖壓模具設(shè)計(jì)崗位需求為目標(biāo)、合理設(shè)置學(xué)習(xí)項(xiàng)目

學(xué)習(xí)項(xiàng)目的設(shè)置要以崗位需求為目標(biāo)，為學(xué)生將來走上相關(guān)的設(shè)計(jì)崗位做準(zhǔn)備．通過到大型現(xiàn)代化的沖壓企業(yè)參觀學(xué)習(xí)、實(shí)地考察，聘請企業(yè)設(shè)計(jì)工程師擔(dān)任兼職教師，與企業(yè)人員一道確定教學(xué)內(nèi)容，共開發(fā)4個(gè)學(xué)習(xí)項(xiàng)目．這4個(gè)學(xué)習(xí)項(xiàng)目對應(yīng)企業(yè)最常用的4種模具的設(shè)計(jì)，即復(fù)合模設(shè)計(jì)、沖孔模設(shè)計(jì)、折彎成形模設(shè)計(jì)、連續(xù)模設(shè)計(jì)．這4種模具代表4種典型結(jié)構(gòu)，每一種模具都有多種用途，如，復(fù)合模結(jié)構(gòu)除用作落料沖孔模外，還用作拉深、壓凸模具結(jié)構(gòu)；沖孔模結(jié)構(gòu)除用作沖孔模外，還可用作壓凸、拉橋、抽芽等模具結(jié)構(gòu)．掌握了這4種模具的設(shè)計(jì)，基本上能勝任企業(yè)的沖壓模具設(shè)計(jì)工作．學(xué)習(xí)項(xiàng)目設(shè)置見表1．

2 采用“三主五步”教學(xué)法，創(chuàng)新教學(xué)模式

2.1 “三主五步”教學(xué)法的內(nèi)涵

借鑒企業(yè)教導(dǎo)員工的經(jīng)驗(yàn)，綜合其他教學(xué)方法，在沖壓模具設(shè)計(jì)教學(xué)中提出“三主五步” 教學(xué)法．“三主”，即以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)，以訓(xùn)練為主線；“五步”即：“做什么—如何做—跟我做--自己做-做得如何”．5個(gè)步驟不僅各具功能，而且環(huán)環(huán)相扣，層層深入，形成了一個(gè)完整的教學(xué)過程、模式．

2.2 “三主五步”教學(xué)法的實(shí)施

2.2.1 做什么

讓學(xué)生從一開始就知道自己要做什么，要讓學(xué)生帶著問題去學(xué)習(xí)、去思考而不是泛泛的去學(xué)習(xí)．以項(xiàng)目一沖孔落料復(fù)合模設(shè)計(jì)為例，在此階段，首先要使學(xué)生明白要得到的產(chǎn)品包含沖孔與落料（如載體所示），模具類型要用復(fù)合模，要做的工作使用設(shè)計(jì)軟件繪制出復(fù)合模的裝配圖、模板加工零件圖、制作標(biāo)準(zhǔn)件采購清單等，讓學(xué)生帶著問題去認(rèn)識、了解復(fù)合模的，裝配圖、模板加工零件圖、標(biāo)準(zhǔn)件采購清單的內(nèi)容及繪制要求等．

2.2.2 如何做

“如何做”就是學(xué)生學(xué)習(xí)如何進(jìn)行模具設(shè)計(jì)．老師按照圖1所示的沖壓模具設(shè)計(jì)流程，組織學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)工藝知識及模具設(shè)計(jì)規(guī)范，并動手進(jìn)行設(shè)計(jì)．

首先是對“客戶產(chǎn)品圖”（如載體所示）進(jìn)行“工藝評估”，確定該產(chǎn)品是否適合沖壓加工．“工藝評估”完成后，開始制作“產(chǎn)品加工圖”，也就時(shí)進(jìn)行產(chǎn)品圖的公差縮放．“產(chǎn)品加工圖”完成后，開始制作“展開圖”．“展開圖”完成后，開始確定模具種類，也就是確定采用連續(xù)模還是單沖模．采用連續(xù)模就要繪制“排樣圖”，采用單沖模就要繪制“工序圖”．“排樣圖”或“工序圖”完成后，開始繪制“組立圖（又稱裝配圖）”．“組立圖（又稱裝配圖）”完成后，開始繪制“模板零件圖”．“模板零件圖”完成后，開始繪制“標(biāo)準(zhǔn)件清單”．

圖1 沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)流程

“如何做”整個(gè)過程需要遵循“以學(xué)生為主體”的原則，學(xué)生是學(xué)習(xí)“如何做”的主體，是知識的主動建構(gòu)者，教師在“如何做”的教學(xué)過程中只是起到組織者、幫助者和促進(jìn)者的作用．

2.2.3 跟我做

“跟我做”就是通過教師示范，將模具設(shè)計(jì)過程、軟件的操作步驟、參數(shù)的設(shè)置方法清楚地告知學(xué)生，讓學(xué)生通過觀察，領(lǐng)會設(shè)計(jì)要領(lǐng)、掌握軟件操作步驟、參數(shù)設(shè)置方法．對于重要的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，教師要反復(fù)示范，并輔以三維圖片、實(shí)物模型展示，讓學(xué)生明白該結(jié)構(gòu)的原理，各個(gè)參數(shù)的含義．只有讓學(xué)生深刻理解各個(gè)參數(shù)、結(jié)構(gòu)的內(nèi)涵，才能為后面的“自己做”打下扎實(shí)的基礎(chǔ)．下面以用PRESSCAD軟件設(shè)計(jì)項(xiàng)目四的“排樣圖”為例，說明“跟我做”的教學(xué)過程，見表2．

2.2.4 自己做

“自己做”就是在學(xué)生觀察、領(lǐng)會老師的示范后親自動手，應(yīng)用所學(xué)知識，嘗試自己做一個(gè)全新的設(shè)計(jì)．“自己做”一方面要求學(xué)生大膽?yīng)毩⑦M(jìn)行設(shè)計(jì)，另一方面也要求教師要巡回指導(dǎo)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的問題，對不正確的設(shè)計(jì)給予即時(shí)糾正，發(fā)現(xiàn)普遍性問題就及時(shí)停止全體同學(xué)的設(shè)計(jì)活動，集中講解錯(cuò)誤產(chǎn)生的原因及具體正確的設(shè)計(jì)方法．通過“自己做”這一步驟的教學(xué)，要使學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的理論去具體指導(dǎo)設(shè)計(jì)工作，動用所學(xué)的專業(yè)理論知識來思考、分析、解決設(shè)計(jì)操作中遇到的困難和問題，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生重視專業(yè)的操作技能，掌握好過硬的專業(yè)本領(lǐng)．

2.2.5 做得如何

“做得如何”就是在學(xué)生完成“自己做”后，對設(shè)計(jì)操作的過程進(jìn)行歸納總結(jié)，幫助學(xué)生驗(yàn)證最終結(jié)果，明確對錯(cuò)優(yōu)劣．實(shí)際上，每完成一個(gè)步驟，都要進(jìn)行小結(jié)，對錯(cuò)誤或不合理的設(shè)計(jì)及時(shí)進(jìn)行糾正．項(xiàng)目全部完成后要及時(shí)進(jìn)行總評價(jià)考核，并將考核結(jié)果及時(shí)反饋給學(xué)生，考核方法見表3．

以企業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、以沖壓模具設(shè)計(jì)培養(yǎng)目標(biāo)作為教學(xué)指引，以4個(gè)產(chǎn)品作為教學(xué)載體，以4個(gè)項(xiàng)目作為教學(xué)內(nèi)容，以PRESSCAD作為教學(xué)工具，采用“三主五步”教學(xué)法，使得大多數(shù)學(xué)生不但能順利完成4個(gè)產(chǎn)品的模具設(shè)計(jì)工作，而且基本掌握了沖壓模具設(shè)計(jì)的流程、設(shè)計(jì)規(guī)范、設(shè)計(jì)方法，為今后從事沖壓模具設(shè)計(jì)工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)．

表2 “跟我做”教學(xué)過程示例

表3 項(xiàng)目考核表

[1] 肖亞慧．《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》課程項(xiàng)目教學(xué)改革實(shí)踐[J]．職業(yè)技術(shù)教育，2015（5）：44-46．

[2] 林有智，傅高升，潘玉成，等．《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》項(xiàng)目化教學(xué)改革與實(shí)踐[J]．寧德師范學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013（1）：89-90，95．

[3] 武艷軍．《沖壓模具設(shè)計(jì)》課程項(xiàng)目化教學(xué)改革與實(shí)踐[J]．考試周刊，2015，83：15-16．

Project Teaching Reform and Practice of the “”

KUANG Hebi, HUANG Hai

（）

This paper introduces the current situation and existing problems of the project-based teaching reform ofcourse. It expounds the organic combination of stamping process knowledge learning and stamping die design skills training by reconstructing the teaching content, creating learning situation, introducing PRESSCAD stamping die design software and implementing the “Three Principles and Five Steps” teaching method. In other words, it is student-centered,teacher-guided, and training-focused. Following the guideline of “What to do - how to do it - do it with me - do it by myself - how It’s done”, students can increase their learning motive. And a combination of stamping process knowledge learning and stamping die design skill training can be achieved.

stamping die design; project teaching; “Three Principles and Five Steps” teaching method

10.13899/j.cnki.szptxb.2019.05.010

2019-02-19

匡和碧（1965-），湖南耒陽人，工學(xué)碩士，高級工程師，主要研究方向：沖壓模具智能化設(shè)計(jì)．

TG38-4；G712

A

1672-0318（2019）05-0053-05