沖壓與注塑成型在機械工程訓練中的建設實踐

孫昌迎

（桂林電子科技大學 機電綜合工程訓練中心，桂林 541004）

沖壓與注塑制品在各行各業隨處可見。據統計：在汽車、拉機行業中，沖壓件的比例占零件總數的60%～70%；在電視機、錄音機、計算機等產品中，沖壓件的比例占到80%以上；在自行車、手表、洗衣機以及電冰箱等日用家電行業，沖壓件的比例占到85%以上；在電子儀表行業中，沖壓件的比例占到35%。可見，從精細的電子元件、儀表指針，到重型汽車的覆蓋件、大梁以及飛機蒙皮等，均需沖壓加工[1]。

塑料由于具有許多其他材料所沒有的優良性能，在國民經濟各部門中的應用越來越廣，范圍也越來越大。在工業方面，人們利用它的電絕緣性好，廣泛將其應用于電機、電器、儀表和電信器材的制造。例如，各種電線、電纜、電話機外殼以及半導體收音機外殼等，其原材料均來源于塑料。在建筑、機器制造、造船以及汽車工業中，塑料已被用作天花板、地板、裝飾板、隔音板、瓷磚、各種齒輪、軸承、凸輪等機器零件、汽車上的方向盤、指示燈罩以及各種結構材料等。僅一輛汽車，就有300～400 個零件可用塑料制造[2]。

由此可知，日常生活中所見的各種制品，幾乎離不開金屬板件或塑料。因此，基于金屬板件與塑料的制備原理，是制造專業的學生必須掌握的內容。所以，沖壓成型與注塑成型是高等學校機械制造與模具專業非常重要的兩門主干課程。但是，由于這兩門課程涉及面寬，應用領域廣，理論性深，實踐性強，單純的理論課學習會讓學生學起來感到吃力與枯燥，且與制造企業所需相關人才嚴重脫節。為了解決此問題，使學生掌握這方面的基礎知識，畢業后能更好地服務社會，下面結合國家級實驗教學示范中心——機電綜合工程訓練中心，對沖壓與注塑成型課程的實踐教學建設進行探討。

1 沖壓與注塑實訓課程的問題

高等學校是工程教育的重要基地。教師理應承擔健全和完善工程訓練的各工種課程，培養學生的動手與創新能力，理論結合實踐，完善學生的知識體系，為社會培養創新能力強、綜合素質高的各類優秀工程科技人才。

然而，現階段我國不少工科院校的工程訓練課程種類仍不夠完善，課程種類仍為車、銑、刨、磨、鍛、鉆、焊、鉗以及熱處理等為主[3]，未涉及沖壓與注塑相關的實訓課程。在此環境下，學生不能很好地吸收注塑與沖壓有關的理論知識。但是，這兩門課程是機械制造與模具專業的主干課程，也是制造行業的基礎知識，若不能增設沖壓與注塑實訓課程，將導致學生實訓課程種類偏少，動手環節偏少，應當掌握的知識體系變窄，勢必影響工程訓練的教學效果，降低學生的工程實踐動手能力和創新能力。此外，相關專業的學生畢業后也不能較好地適應于鈑金與塑料企業的一線崗位。

2 沖壓與注塑實訓課程的意義

沖壓與注塑的實訓課程主要是介紹其機床的結構、工作原理以及加工工藝。它的教學目的除了讓學生全面了解沖壓與注塑成型的加工原理與各機床的使用外，要求學生能夠進一步分析中等復雜件的加工工藝與模具的設計。沖壓與注塑課程包含機械、材料、力學等各學科知識，知識面覆蓋廣，理論與實踐性等綜合較強，理論課堂的信息量較大，模具的結構設計較為復雜。單純的理論教學導致在有限的教學時間里，教師的教學效果與學生的學習效率下降。傳統的灌輸式教學模式下，學生只有空想其零部件的加工過程以及模具的結構，而不能現實接觸模具和沖壓與注塑的相關設備，導致學生漸漸對這兩門課程的學習失去了興趣[4-5]。

綜上所述，為解決學生對沖壓與注塑理論課程的學習興趣不高和學習困難的問題，理論與實踐相結合的綜合教學成為眾多學校教學的改革方向。此教學模式可讓學生明白所學知識源于生產，源于實際[6]。實踐教學時，要讓學生懂得思考“為什么這么設計？”“如果不這樣設計會如何？”“有沒有可替代方案？”等問題，激發學生的思維，讓學生處于思考狀態[6]。學生通過思考消化吸收書本上的理論知識，有助于提高其動手能力和創新能力，使學生所學知識不脫離企業實際，為社會提供所需的工程人才。

3 沖壓與注塑實訓課程的改革

3.1 改革目的

本課程的改革目的是更好地建設沖壓與注塑實訓課程，擺脫傳統的單純理論教學法，加入動手實操環節，鼓勵學生開拓創新思維，共同完成沖壓與注塑產品，讓學生在學習的理論基礎上學會動手實操，懂得如何操作沖壓與注塑等相關機床，使學生更能了解企業實際生產的環境，并且在制作相關產品時讓學生直觀了解產品設計思路與加工工藝步驟，并進一步激發學生的學習興趣，做到教學做一體化的實訓模式。

此外，在教學過程中，除培養學生的動手能力外，還需給學生樹立正確的工程態度與觀念，引導學生樹立正確的工程價值觀，使學生畢業后成為國家所需的綜合素質工程人才。

3.2 思想體系的改革研究

工匠精神的內涵是愛崗敬業、精益求精、一絲不茍、創業創新，也是工程人才必須擁有的精神。根據沖壓與注塑成型課程具體內容和特點，需深入挖掘提煉課程所蘊含的政治元素和承載的德育功能。課程中讓學生明白沖壓與注塑工業的發展與國家復興強國之間的關系，提高學生的政治意識和社會需要的使命感，使學生成為具備“精于工、匠于心、品于行”的高素質人才[7]。

以工程訓練沖壓與注塑實訓為例，根據工程訓練的課程特點及沖壓與注塑設備的教學內容[8]，提煉和挖掘出的思政元素及對應的知識要點如表1 所示。

表1 工程訓練沖壓與注塑實訓中的思政元素及對應的知識要點

3.3 教學方法改革的研究

根據行業與企業的發展需求和社會所需崗位的設定依據，本實訓課程將結合實際工作崗位的內容提取教學內容，將難易適度的沖壓零件與注塑零件作為教學內容載體，按照企業的實際設計步驟，需要哪些內容就講解哪部分知識，讓學生能夠理解知識，并學會運用知識。

為了更好地解決沖壓與注塑理論課程難的問題，讓學生更直觀地了解生產工藝，本課程將采用“五化”教學方式[9]，即形象化、直觀化、多樣化、互動化、系統化。教師收集各類沖壓與注塑工藝的三維動畫與視頻資料，讓學生加工工藝、機床的運動過程、機床的內部結構以及不同模具的型腔結構，使學生更直觀地了解機床各零部件的組成，并激發學生對模具結構設計的思考，提高學生對課程學習的理解程度與興趣。此外，在理論部分講解結束后，立刻指導學生進行實踐操作，讓學生懂得操作沖壓與注塑機床，在操作機床的過程中更直觀地了解生產，從而進一步了解理論部分所講的知識。理論教學與實驗訓練相結合，使得理論知識立體化，以鞏固所學內容，強化學生工程觀點的建立和工程分析能力的培養。

3.4 教學內容改革的研究

沖壓成型實訓室中有折彎機、剪板機、數控沖壓機、曲柄壓力機以及液壓機。為了豐富學生所學知識，提高學生的學習興趣，本課程盡量整合沖壓實訓室的機床，使得各個機床對產品的加工工藝相關聯，制作出一個綜合產品。例如，在講解各機床的理論與實操后，根據每批學生實訓的數量，將學生分為若干組，每組學生共同討論并根據現有的機床制作一個產品。比如，在制作一個方形盒子時，讓學生思考應該如何設計尺寸，如何用剪板機下料，下料后如何運用沖壓機床對板材進行沖孔，如何利用折彎機對板材進行折彎成型，使其成型為所設計的方形盒子。各組學生根據各組的討論情況開發學生的創新思維，設計并制作出不同的產品，使學生在興趣中學習，并制作出相應的產品，提高學生的成就感。

此外，除了普通沖床教學外，還增加數控沖床的技術訓練與教學，讓學生了解普通沖床與數控沖床的機構差異與功能差異，以及從數控剪切到數控沖裁所涉及的程序代碼的認知和沖制加工的排樣訓練。學生們通過CAD/CAM 軟件自動將圖形轉換成CNC 程式，在CAD/CAM 軟件上設計所加工的圖形。學生掌握編程軟件的運用、操作及程序的傳輸，了解數控沖床的加工原理，掌握數控沖床操作加工步驟及操作要點，最終完成對工件的加工。

注塑成型實訓室中有注塑機，目的是讓學生了解注塑機的使用功能與動定模具的區別，并可以與沖壓模具進行對比，進一步直觀了解模具的設計，此外能讓學生了解并對比注塑與鑄造的相似處與不同處。

綜上，根據實訓要求，學生在沖壓與注塑的實訓課程中必須掌握以下有關實訓內容的知識。它的知識模塊如表2 所示[10]。

表2 學生需掌握本實訓課程的知識模塊

4 結語

實訓課程的目的主要是解決學生在學習沖壓與注塑的理論過程中感到枯燥乏味和理論知識難以掌握的問題，同時培養學生的動手實踐與創新能力。動手實踐能力是學生綜合素質的重要組成部分，是創新型人才的重要特征之一。在實訓課程的教學過程中，通過基礎訓練掌握基本知識、基本方法和基本技能，并隨著教學進程的不斷深入，使學生逐步增強主動實驗意識，提出自主實驗的要求，將實訓課程的教學活動逐漸過渡到學生自己設計方案，自主研究探索，獨立思考創新的境界。教學方法應突出自主、開放、綜合、創新，培養實驗者的綜合思維，激發學生的創新欲望，達到學生在沖壓和注塑技術訓練中對其設備、工藝和加工過程較為深刻的了解，使實訓內容更具有實用性、綜合性和創新性。