【关键词】课程标准 冲压
《冲压模具设计》是我院模具设计与制造专业的一门专业核心课程,主要任务是培养学生掌握冲压工艺设计和冲压模具设计相关知识,能够综合运用相关知识设计中等复杂冲压件的冲压工艺方案和冲压模具,同时培养学生严格执行冲压模具设计等标准的职业习惯和严谨细致的工作作风。为学生毕业后从事模具设计等技术工作和可持续发展奠定良好的知识、能力、素质基础。前导课程有《机械制图》、《模具材料与热处理》等,后续课程有《顶岗实习》、《毕业设计》等。
一、课程设计思想
本着“从岗位中来,到岗位中去”的思想,依托我院工业行业校企合作委员会,再有针对性的企业调研基础上,校企合作分析、总结冲压模具行业发展现状和模具专业主要面向职业岗位对知识、能力、素质的要求,确定“能分析、会计算、会设计、素质优”的课程总体教学目标。
1.教学内容选取。以冲压模具设计能力培养为重点,遵循必需、够用的原则,校企合作、工学结合,确保课程内容的实用性和先进性,选取冲裁工艺与模具设计、弯曲工艺与模具设计、拉深工艺与模具设计和多工位级进模设计为本课程主要教学内容。
2.教学内容序化。由简单到复杂、单一到综合,顾及高职学生循序渐进的学习规律,基于各类型冲压模具之间的相对独立性,整合设计落料模设计、冲孔模设计、U型弯曲模设计、V型弯曲模设计、拉深模设计、复合模设计、多工位级进模设计6个教学单元。每个教学单元选取1个典型案例作为工作任务,把相关理论知识与技能融入到每个工作任务中,围绕工作任务展开教学,组织教学内容,教学中教师注重引导,讲练结合,并辅助适量针对性练习,促进理论与实践结合。
3.教学组织模式。基于冲压模具设计基本步骤,每个单元设计若干学习任务,其中冲压成形工艺性分析、冲压工艺规程的制定、模具设计工艺计算在多媒体教室实施教学;冲压模具总体结构设计、冲压模具零部件结构设计在模具拆装实训室实施教学。教学过程中,教师提出学习任务,引导学生学习相关理论知识,然后分组制定计划、组织实施,教师答疑指导,对共性问题集中讲解,最后总结归纳。另外在课程常规教学完成后单独设计60学时的《冲压模具设计训练》项目,一生一题、互不相同、难度中等,学生独立完成设计任务,教学场地灵活选用模具拆装实训、CAD/CAM机房和就近合作企业。
二、课程目标
(一)能力目标:1.能够编制中等复杂冲压件的冲压工艺;2.能够设计中等复杂冲压件的冲压模具;3.能够分冲压件常见缺陷的产生原因,并提出较为合理的解决方案。
(二)知识目标:1.了解冲压变形理论和冲压变形规律知识; 2.掌握冲裁工艺与模具设计知识;3.掌握弯曲工艺与模具设计知识;4.掌握拉深工艺与模具设计知识;5.掌握级进冲裁模具设计知识;6.熟悉冲压模具设计;7.了解冲压技术现状及发展趋势。
(三)素质目标:1.养成独立思考、自主学习的习惯;2.养成一丝不苟、严谨细致的工作作风;3.养成严格执行机械制图、冲压模具设计等相关标准和规范意识。
三、课程内容学时分配
四、课程考核
1.期末考核及方式说明
期末考核采取笔试闭卷的方式,对理论考试试题要求:(1)考试范围以课程标准为基准,突出重难点;(2)试题难度中等,题量适中,注重考核对知识的理解和运用;(3)题型不少于四种。
2.过程考核说明
3.《冲压模具设计训练》考核说明
4.课程成绩形成
课程成绩=期末考核(40%)+过程考试(30%)+冲压模设计训练考核(30%)
关键词 项目教学 应用 教学质量
中图分类号:G424 文献标识码:A
Plastic Molding Process and Mold Design
Course Teaching Reform Practice
WU Yuzhao
(Fujian Electric Vocational and Technical College, Quanzhou, Fujian 362000)
Abstract Project teaching is the training model for community to develop practical talents for the direct purpose, in line with higher vocational education and training skilled personnel fundamental requirement. In plastic molding process and mold design course project pedagogy, can enhance students' interest in learning, improve teaching quality, professional competence for students, training professionals qualified personnel is important.
Key words project teaching; application; teaching quality
塑料成型工艺与模具设计是模具设计与制造专业的核心课程,通过教学改革,提高教学质量对于培养专业合格人才具有重要意义。
1 采用项目教学法,提高塑料成型工艺与模具设计的教学质量
1.1 项目教学法及其特点
众多学者对项目教学法进行了定义,德国的鲁道夫·普法伊菲尔和傅小芳认为:项目教学法是学生在教师的指导下,由学生在特定的学习集体中,根据学习兴趣和生活经验提出问题或活动的愿望,对活动的可行性作出决策,并围绕既定目标决定学习内容和学习方式,自学计划、实施和评价学习活动的教学活动。①项目教学的显著特点是改变传统教学教师讲,学生被动接受知识的模式,而是将学生作为教学主体,使每位学生都参与到项目的创造实践活动中,教师在项目教学中起引导和监督作用,不再处于教学主导地位。
1.2 项目教学符合高等职业教育培养技能型人才的根本要求
项目教学是一种为社会培养实用型人才为直接目的的人才培养模式,符合高等职业教育培养高素质技能型专门人才的根本要求。②教学中的项目与企业实际生产过程有直接关系,甚至是以企业的某个产品作为教学项目,由学生自己制定项目实施方案,完成项目并对项目完成结果进行评价。项目实施过程是一种研究性学习过程,学生在项目实施过程中通过查找和应用资料等方式学习理论知识,通过产品的设计、制造学习掌握生产技能,在此过程中学生的职业能力将得到迅速提高。
1.3 项目教学有利于激发学生的学习积极性
兴趣是最好的老师,教学过程中激发学生的学习积极性,是提高教学质量的重要途径。采用传统的教学方法,由教师通过讲授,把教学内容传递给学生,在这一过程中学生只是知识的被动接受者,教学效果的好坏主要取决于学生自觉参与和努力的程度以及对知识的消化吸收。众所周知,我国高考人才选拔制度决定了大部分高等职业院校的学生基础比较差,这个特点决定了高等职业教育的学生在传统教学满堂灌的情况下,容易表现出课堂上注意力不集中,说话、睡觉、玩手机等,课堂教学效果肯定不会太好。同时由于高等职业院校的课程考核并非选优考核,在没有更多有效的激励方式的情况下,大多数同学抱着及格就好的心态,因此学生在学习积极性、主动性不高,必须改革教学方法。
项目教学法以学生为主体,学生具有学习的完全自主性,学习过程是一个人人参与的创造性实践活动,在完成项目过程中可以体验创新的乐趣和艰辛,完成项目后会产生自豪感和成就感,有利于激发学习热情,提高教学质量。
1.4 塑料成型工艺与模具设计课程适合开展项目教学
项目教学是高等职业教育的一种优秀教学模式,但并非万能良药。选择合适的教学项目和教学内容对顺利开展项目教学有举足轻重的作用,对于高等职业教育来说,选择项目一般考虑下面几个因素:(1)所选择的项目应包含多方面、多门课程的知识,并且将其中某一门课程理论知识和实际技能结合在一起。(2)项目与实际工作过程紧密相关,通过项目学习能锻炼提高学生的职业工作能力。(3)针对高等职业教育生源现状,项目应该简单易行,并且能由浅入深逐渐展开。(4)项目相对独立、完整,学生可以独立进行项目实施工作,获得具体结果。
塑料成型工艺与模具设计在选择教学项目上有得天独厚的先天优势。(1)该课程是模具设计与制造专业的核心课程,以塑料模具设计为核心,将塑料模具设计的理论知识与实际技能结合一起,同时涉及机械制图机械设计、制造工艺、CAD/CAM、金属材料及热处理等多方面知识。(2)塑料工业及塑料成型工业发展迅速,塑料制品已经渗透生产生活、各行各业的方方面面,相应的模具工业已经成为最重要的制造业之一,生产及应用企业众多,便于选择与实际生产、生活紧密相关的教学项目。(3)简单的塑料成型模具一般由二三十种零件组成,结构比较简单,适合作为高等职业教育的教学项目。(4)每副模具都是一个独立的产品,具有完整的设计、制造过程,便于学生独立进行设计制造。
2 项目教学法在塑料成型工艺与模具设计教学中的应用实践
我院历来重视教学改革,根据塑料成型工艺与模具设计课程的特点,在模具设计与制造专业开展项目教学法试验。
2.1 项目教学分组进行
项目教学以分组的形式进行,根据塑料成型模具结构的复杂程度,每组由5~10人组成,教师根据学生的学习情况进行分组,也可以让学生自由组合后教师再做适当调整,并指定每组项目负责人,项目负责人采用轮换制,使每个同学都有机会。
2.2 确定项目及任务
塑料成型工艺与模具设计课程的第一个学习项目由教师指导提出,经师生共同讨论确定。根据教学计划要求,在塑料成型工艺与模具设计课程项目式教学中,采用5个项目完成教学计划制定的学习目标,每个项目的学习重点不同。。首个项目应选择简单的产品,逐步深入。教师对首个项目提出明确项目要求,并进行工作方式、方法、手段的指导。通过多个项目的训练,掌握完成项目的工作方法和途径并不断强化。
项目确定后,师生一起探讨确定每个项目的工作任务和目标,工作任务和目标结合课程教学标准制定。例如设计简单饮水杯注塑模,项目的工作任务内容:(1)分析饮水杯的使用要求,了解饮水杯所用的塑料及其特性,了解饮水杯注射成型工艺过程及注塑机结构特点,写出分析报告。(2)设计单分型面注射模具各部分结构方案,绘制完整结构草图。(3)模具设计计算,确定各部分结构尺寸。(4)设计绘制模具总装配图。(5)设计绘制主要零件工作图。(6)项目总结及结果评价。通过完成以上任务达到如下项目教学目标:(1)知识目标:了解塑料组成、分类,熟悉常用塑料的性能特点,掌握单分型面注射模的基本结构,初步掌握注射模设计计算方法。(2)能力目标:初步具备资料收集整理能力,具备设计单分型面注射模的能力。(3)素质目标:培养新知识学习能力和团队协作能力。首个项目的工作任务内容应该详细一些,便于学生顺利开展工作。
2.3 制定项目工作计划
以项目小组为单位,学生自己制定项目工作计划。按照前面制定的项目任务和目标,制定每个任务的工作方法、步骤,确定小组成员的分工与合作形式,确定各个任务完成时间和要求,如表1。教师根据教学计划的安排审核确认。工作计划作为项目执行和完成情况的主要考核依据。
表1 设计简单饮水杯注塑模工作计划
2.4 实施计划
教师审核确认工作计划后学生即可按计划确立的工作步骤和程序工作。计划实施过程中要加强引导,根据工作计划安排随时了解工作进度,及时发现问题解决问题,确保计划顺利实施,但要注意不过多干涉学生工作。
2.5 项目评价及总结
评价总结是提高学习效果的有效途径,项目完成后及时进行评价总结。评价采用个人自评、小组成员互评和教师评价相结合的方式,对学生项目工作过程和结果进行评价,贯穿项目的整个过程。塑料成型工艺与模具设计的评价项目和标准如下:(1)工作过程占30%:遵守纪律,团结协作,善于思考,按计划及时、认真完成各阶段工作任务。(2)制定成型工艺占10%:分析塑件使用要求、工艺结构,正确选择塑料,制定成型工艺。(3)模具结构设计占20%:分型面、浇注系统、成型零件、推出机构等各部分结构方案设计合理,草图正确。(4)模具设计计算占10%:合理选择计算准则,计算结果正确。(5)装配图占20%:表达方案合理,图形正确完整,符合国家标准要求。(6)零件图占10%:表达方案合理,图形正确完整,符合国家标准要求。总结主要做几方面工作:(1)总结完成项目过程中分析问题、解决问题的工作方法。(2)分析项目工作中出现的问题。
3 项目教学实施过程中存在的问题
(1)教学时间安排不够紧凑,每个项目完成的时间跨度太长,不利于项目教学实施。项目教学时间安排应相对集中,所谓一鼓作气,再而歇,三而衰,每个项目的任务应该在一定的时间内完成,两个项目之间可以有一定时间间隔。(2)教学场所不能满足教学要求,多媒体教室或机房不能完全适应项目教学的需求,应建立专业教学场所。(3)采用项目教学法要求教师具有丰富的实践经验和专业知识,对教师的学识水平特别是实践能力要求更高。应建立2~3人教学(下转第146页)(上接第130页)团队共同负责项目教学,并采用“走出去、引进来”的方式,即教师走出去到企业实践锻炼,聘请引进企业高水平人才共同负责教学,提高项目教学水平。
4 结束语
本文分析在塑料成型工艺与模具设计教学中采用项目教学法的有利条件,采用项目教学法有利于提高课程教学质量。提出项目教学法在塑料成型工艺与模具设计课程教学中的具体应用方案,总结项目教学实施过程中存在的主要问题并提出解决方法。通过项目教学实践,探索高等职业教育课程教学改革的有效途径。采用项目教学法大大激发了学生的学习积极性,学生的职业能力有显著提高。
基金项目:福建电力职业技术学院资助教学研究项目“项目教学法在塑料成型工艺与模具设计中的应用”(编号:2011JY005)
注释
(武汉船舶职业技术学院机械工程系,武汉 430050)
摘要: 随着生产节奏的加快,标准件软件结合其他绘图工具,被广泛运用到模具设计、电子电路、机械设计、土木建筑等诸多领域。本文以浇口套设计为例,试探讨PRO/E结合MISUMI软件在《塑料模具课程设计》这门课中的作用,并将其与传统手工绘图方法进行比较,阐述MISUMI软件在《塑料模具课程设计》教学中的应用。
关键词 : 标准件;PRO/E;塑料模具课程设计
中图分类号:TG76 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2015)23-0152-03
基金项目:湖北省教育科学“十二五”规划2014年度立项课题(编号:2014B458)阶段性研究成果。
。
0 引言
随着我国军工、装备制造业的高速发展,对工业产品设计、成型、加工等提出了更高的要求。相比金属材料,高分子材料在力学性能、物理性能、化学性能上有很多相似之处,因而塑料产品在机械、电子、航空航天、家用电器、通信等众多领域的需求量在逐年增加,并且受到越来越广泛的重视和应用。[1]由于塑料制品种类繁多、结构复杂、推陈出新速度很快以及设计人员的经验有限,因此设计人员很难又快又好的设计出一套既能减低成本、节约时间、提高产品质量,又能保证合格率的模具。经常是由产品设计师、模具设计师、模具加工工艺师及熟练操作工人协同努力来完成,在实际生产中,不断设计、修改、再设计等一系列反复优化。[2]而在国外,其塑料模具制造业中的模具标准化程度达到70%~80%,大大缩短塑料模具设计、制造周期,降低生产成本,提高产品质量及生产效率,最大限度地提高模具制造业的竞争力。[3-4]
武汉船舶职业技术学院在《塑料模具课程设计》这门实践教学中,除采用传统的手工绘图方法、二维的AUTOCAD绘图软件、三维的PRO/E设计软件外,将MISUMI标准件软件也结合起来,应用于整套模具的设计过程之中。
1 塑料模具中的标准件
PRO/E软件能够根据产品的尺寸形成三维模型,以自动的方式生成二维工程样图,以此使设计人员脱离繁琐、漫长的手工绘图,能够有更多的精力进行其他工作之中,诸如产品的方案设计、结构优化等。但是,一套模具,大到模座,小到弹簧,如果每个零件都要画出三维图,再生成二维图,最后去制造装配,所耗时间也很长。标准化的普及,促使了标准件的出现。
2 MISUMI软件中标准件实例
在一套模具中,除了为数不多几个跟产品尺寸相关的零件外,其他的固定、导向、装配等零件都可以看做标准件。由特定的厂家生产,其尺寸、性能都能满足设计、使用需求。MISUMI软件中的零件就能满足模具设计速度、制造质量等一些跟成本相关的要求,如图1所示。在MISUMI塑料模具设计辅助软件中,有30种不同分类的标准件。以浇口套为例,看看标准件在模具设计中的效果。
2.1 标准件类型可选
生产不同产品的塑料模具类型也大有不同。有的产品尺寸较大,适合一模一腔,一般采用直浇道;有的产品尺寸较小,适合一模几腔,一般采用侧浇口或者点浇口。不同的浇注类型,不仅决定了模具长、宽、闭合高度的尺寸,还决定了整个模具结构,比如点浇口的浇注系统,整个模具将会多一个流道板。而安装在模具上的标准件也会有很大区别。以浇口套为例,在MISUMI软件中,类型有4种,见图2。
①浇口套-高效型。这种类型的浇口套其安装直径适中,统一Φ40mm,之所以是高效型,因为其流道的外尺寸为8~20mm,内部流道尺寸较长,尺寸范围在0~200mm可选。可根据每次注射容量选择合适的浇口套,以满足零件所需材料。
②浇口套-螺栓型。这种类型的浇口套其安装直径较小,统一Φ30mm,而且其流道的外尺寸仅为8~10mm,流道长度范围在0~80mm可选,适合小型模具。
③浇口套-带肩型。这种类型的浇口套与螺栓型相似,但是其流道的外尺寸稍大一点,为8~25mm,流道长度范围在0~150mm可选,适合中型模具。
④浇口套-短流道型。这种类型的浇口套其安装直径较大,统一Φ60mm,其流道的外尺寸可选范围较小,为10~20mm,之所以是短流道型,因为其流道长度很短,范围在25~65mm可选。
2.2 标准件尺寸可选
标准件的类型确定好后,可根据具体情况选择所需尺寸。在MISUMI软件中,已经罗列出该类型零件的尺寸规格,为方便设计人员查看,不仅2D视图(见图3)已标注好尺寸、粗糙度要求,而且还有3D视图(见图4),可以进行放大、缩小、旋转等操作,让设计人员更清楚所选的标准件形状。。
3 标准件在塑料模具设计中的应用
模具行业非常看重制造周期,除了生产标准模架的模具厂外,一般的模具厂生产塑料注射模具通常采用订购模架和推杆等标准件,回来再加工模具型腔、推杆孔等相关成型零件,最后装配成模具。[5]但是为了有效地反映各部件之间的关系,仍需要绘制模具装配图。塑料模具课程设计中,老师应该培养刚涉足模具设计的学生首先学会如何按照国家标准表达图形,以及后期加工制造所需要说明公差配合代号在内的技术要求,养成良好的设计习惯,能够快速、准确的进行产品塑料模具设计。
在已经安装PRO/E和AUTOCAD的前提下,再安装MISUMI软件。打开三维PRO/E软件,会发现与普通安装的界面有所不同,标准件插件——MISUMI-Mold Ex-Press(Mold)已经显示在标题栏里(见图5)。在后面的模具设计中,只要指定坐标,凡是标准件均可直接在MISUMI插件中直接选取调用,装配在模具中。生产塑料件,首先是通过浇注系统进行充填,而塑料模具中浇注系统中的主流道是在浇口套里形成的,根据注射成型设备型号的不同,其喷嘴的尺寸也不一样,并且根据模具设计的相关性,喷嘴尺寸决定了模具中浇口套的相关尺寸。下面以浇口套、定位圈为例,对比不同的塑料模具设计过程。
3.1 传统的塑料模具设计
按照传统的塑料模具设计步骤,一般的企业在设计时,通常以组件的方法进行整套模具装配图设计。每个单独的零件在零件模块内进行三维绘图。在图6中所示的装配中,其绘制顺序应该是先按照尺寸要求绘制浇口套和螺栓(大红色零件),再根据相对位置、尺寸要求绘制定位圈(玫红色零件)和定位螺栓(黑色零件),再绘制定模座板毛坯,最后绘制定模套板毛坯。对于定模座板中需要紧固的部位,则在画出的定模座板上通过曲面剪切实现定位螺栓孔的设计。对于定模座板上其他诸如导套孔等尺寸,因为是一个个零件单独绘制,也要先查出导套的尺寸,进行绘制,然后再将曲面复制到定模座板上进行打孔制作,并且确定孔位置尺寸,相当耗时。
3.2 改进后的塑料模具设计
将PRO/E软件与MISUMI软件结合后,在绘制装配图时有很大变化。同样在图6中所示的装配中,在确定好基准后,其绘制顺序则是先绘制定模座板,再从MISUMI软件中调出组件——浇口套和螺栓(大红色零件),再调出组件——定位圈(玫红色零件)和定位螺栓(黑色零件),最后绘制定模套板。在整个绘制中,调出的组件都是标准件,无需花时间、精力绘制,而且还能在设计装配时自动对定模板进行打孔(见图7),孔的尺寸、位置都直接完成,节省设计时间。
4 结束语
塑料模具设计课程设计一般都是安排在塑料模具设计理论教学结束以后进行二周的综合实践。该课程的重点是了解塑料模具的结构,清楚各零件的相对位置,能对中等复杂零件进行模具设计,对零件图进行正确的标注。在短短的二周内,既要做设计说明书,手绘装配图和成型零件图,又要画出3D图,并出CAD图。时间紧迫,将MISUMI软件融入到PRO/E软件后,不仅能让学生加深标准件的概念,还能节省大量绘制时间,把精力放在塑料模具结构的设计上。
参考文献:
[1]李和平,肖根福.模具技术现状与发展趋势综迷[J].井冈山学院学报,2006,27(2):46-49.
[2]周应国.工艺参数对注塑制品翘曲影响的CAE分析[J].工程塑料应用,2006,34(11):28-31.
[3]NAGAOKA S C,HIROTA T,TOGAWA Y.New method of designing runner system for injection mold using CAO technique[J].Annual Technical Conference ANTEC,Conference Proceedings,2004:3438-3442.
【关键词】模具、塑料注塑模具
一、前言
模具是利用其特定的形状尺寸而形成的制品工具,制品的不同而采用的原材料也不同,成型的方法也不同,模具分为压铸模具、玻璃模具、金属冲压模具、塑料模具等。注塑制品占整个塑料制品的20--30%,在工程塑料中80%以上是注塑成型加工的。
塑料制品在日常生活上、包括工业、农业、 得到广泛的应用,除简易模具外,一般来说制模费用是十分昂贵的,大型塑料模更是如此,生产这些模具必须设计相应的塑料模具,塑料模具的设计包括模具腔的形状、表面的粗糙程度、分型面、对于制品的型材尺寸的精确度、它的物理性能,内应的大小,近浇与排气位置的选择等,起着十分重要的影响,在加工过程中,对操作的易难度,模具设计产品的质量、包括塑件成本,也有很大的影响。因此,塑料模具优化设计,是当代高分子材料加工领域中的重大课题。
二、加工技术前瞻
在塑料产品的生产过程中,塑料模具的应用及其广泛,在各类模具中的地位也越来越突出,成为各类模具设计、制造与研究中最具有代表意义的模具之一。而注塑模具已经成为制造塑料制造品的主要手段之一,具有极为广阔的发展前景。近年来我国的模具技术有了很大的发展,在大型模具方面,已能生产洗衣机全套塑料模具以及整体仪表板和电视注塑模具等,在机密的模具方面已经能够生产的有相机的塑料模件和多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。
工艺方面,多种工艺的多色、多材质塑料成型模具、镶件互换结构和抽芯脱模结构的创新业取得了较大进展,气体辅助注射的成形技术的使用更趋成熟的阶段,热流道具也正在开始广泛推广,处世界先进水平的高难度针阀式热流道模具也被一些单位使用。
(一)热流道技术系统是模具生产中的重要部分,工作原理是在注射模具里装上分流板和热嘴,温度的控制要合理,流道部分始终要保持熔融状态,系统一般由如下几大部分组成:1.热流道板(MANIFOLD);2.喷嘴(NOZZLE);3.温度控制器;4.辅助零件。
(二)气体辅助注射成形技术它是向模腔中注入经准确计量的塑料熔体,在通过特殊的喷嘴向熔体中注入压缩气体,气体在熔体内沿阻力最小的方向前进,推动熔体充满型腔并对熔体进行保压,当气体的压力、注射时间合适的时候,则塑料会被压力气体压在型腔壁上,形成一个中空、完整的塑件,待塑料熔体冷却凝固后排去熔体内的气体,开模退出制品。气体辅助注射成形技术的关键就是怎么合理的把握注入熔融的塑料的时间与充人气体的时间的配合。气体辅助注射可以应用在除特别柔软的塑料以外的任何热塑性塑料和部分热固性塑料。气体辅助成形周期可分为如下六个阶段:塑料熔体填充阶段、切换延迟时间、气体注射阶段、保压阶段、气体释放阶段、推出阶段。
(三)注射成形技术它是使用两个或者两个以上注射系统的注塑机,将不同品种或者不同色泽的塑料同时或者先后注射进入同一模具内的成形方法。国内使用的多为双色注塑机。采用共注射成形方法生产塑料制品时,最重要的工艺参数是注射量、注射速度和模具温度[1]。
(四)反应注射成形技术它是将两种或者两种以上既有化学反应活性的液态塑料(单体)同时以一定压力输入到混合器内进行混合,在将均匀混合的液体迅速注入闭合的模具中,使其在型腔内发生聚合反应而固化,成为具有一定形状和尺寸的塑料制品通常这种成形过程称之为RIM。
三、行业发展方向
在制造方面,CAD/CAM/CAE技术的应用上了一个新台阶,一些企业引进CAD/CAM系统,并能支持CAE技术对成形过程进行分析。我国在自主开发的塑料模CAD/CAM系统有很大的进展,北航华正软件工程研发的CAXA系统,华中理工大学研发的注塑模HSC5.0系统及CAE软件等,优化模具系统结构设计和型件的CAD/CAE/CAM,并使之趋于智能化,提高模具成型和模具标准化水平,包括提高模具在制造过程中的精准度和质量,模具的表面的研磨以及抛光作业量等等来提高模具的使用性能,为适应市场快速原型制造技术和快速制模技术,以快速制造成塑料注塑模,缩短产品试制周期,这些是未来几年注塑模具生产技术的总体发展趋势,具体表现在几个方面:(一)塑料模具制品的制品范围逐渐变大精度也提高、形状复杂以及生产率要求越来越高,所以需要提高大型、精度高、比较复杂以及寿命较长的模具的设计方法和水平。(二)CAD/CAM/CAE技术要在模具设计中大范围推广。塑料制件及模具的3D设计,CAD/CAM软件的智能化程度将逐步提高;塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。(三)热流道技术、气体辅注射成型技术和高压注射成型技术的推广应用,热流道技术在实践中表明,不但在制件生产效率和质量上都可以得到很大的提高,而且还能在能源节约上得到节省,原材料上降低成本,所以说这项技术得到广泛的应用时塑料模具的一个重要突破,热流道元器件国家标准的制订,生产价廉物美的元器件,使得热流道模具的发展得到提高。气体辅助注射成型技术,可以一方面保证产品质量,同时还能大幅度降低成本。传统的普通注射工艺需要确定和控制的工艺参数相对较少,气体注射成型多用于形状复杂的大型制品,相应的模具设计和控制也比较困难,所以,相应的软件开发显得很重要。另外,进一步研究和开发高压注射成型工艺及其模具,可以确保塑料件的精确度。(四)应当加快快速经济模具和新的成型工艺的开发,以便于使多品种、少批量的生产方式得到适应。(五)高品质的材料和先进的制作技术对于提高模具寿命十分重要。
参考文献:
[1]杨化林.基于知识的注塑模具设计若干技术研究,浙江大学学位论文.
关键词:《机械制图与CAD绘图》;课程标准;制定
根据江苏省职业教育改革行动计划指导,在合理确定了机械、机电及数控等专业等课程结构的前提下,对《机械制图与CAD绘图》课程标准的制定成为职业教育课程开发的一个重要产品,笔者作为一名中职教师,在教学中进行了有效的尝试,并取得了一定的效果。
一、合理定位课程性质,明确课程目标
1.课程性质
本课程是中等职业学校机械加工技术、机电技术应用、数控技术应用、模具设计与制造等专业的一门专业核心课程,是从事机械、机电、数控加工、模具设计等岗位工作的必修课程,其功能是培养学生按照机械制图国家标准识读、绘制机械、模具图样的能力,具备使用CAD软件绘制机械图样的基本技能,为今后学习专门化课程做前期准备。建议课时156学时。
2.课程目标
通过本课程的学习,使学生在读图、绘图的训练过程中,逐步掌握机械、模具图样的识读方法与绘制技巧,具备相关工作岗位中机械制图与CAD绘图的理论知识与职业能力,达到模具设计与制造岗位初、中级职业标准的相应要求。学生所能达到的职业能力目标为:能用投影法绘图;会图样的基本表示法;能用CAD软件绘制常用的标准件与常用件;能用CAD软件绘制各类零件图;能测绘装配体及绘制装配图;能打印输出图纸。在技能上,达到计算机辅助机械设计绘图员(四级)国家职业资格标准的相关要求。
二、科学设计教学思路,精心编排教学内容
1.设计思路
本课程的总体设计思路是以机械加工技术、数控技术应用专业、模具设计与制造专业相关工作任务和职业能力分析为依据确定课程目标,设计课程内容,以工作任务为线索构建任务引领型课程。
课程结构以识读和绘制机械、模具图样的任务为线索,以“必需、够用,兼顾发展”为原则,包括识读、绘制机械、模具图纸、查阅手册及图册、使用CAD软件绘制机械图样等项目,让学生通过识读、绘图等活动,构建空间投影规律、机械图样等知识结构,形成相应的职业能力。课程内容的选取,围绕完成相应的工作任务,按照培养目标和学生的实际状况,重点突出识读、绘图能力的培养,同时融合相关职业资格证书的知识与技能要求。以工作任务为中心,密切结合专业能力要求,采取课堂教学与现场教学交替的形式,实现学做一体。积极开发学习资源,为学生提供多种学习媒体与学习机会,教学效果重点评价学生识读、绘制机械零件、模具图样方面的职业能力。
2.教学内容
本课程分三大项目进行组织教学,包括识读绘制图纸、CAD软件基本使用技巧、综合绘图训练,在每一项目下都有任务驱动:项目一包括制图的基本知识与技能、投影法基础、图样的基本表示法、图样中的技术要求,安排50课时;项目二包括图形绘制、图层、实体设置、文字尺寸标注、图块与外部参照,安排40课时;项目三包括轴类零件绘制、盘类零件绘制、叉架类零件绘制、箱体类零件绘制、标准件与常用件绘制、装配图绘制,安排66课时。在项目一、二的教学中可选择项目三中内容为任务引领,系统讲授制图基础、CAD使用基础。每一项目均有明确的教学目标和理论知识、实践知识、拓展知识要求。
项目一以投影法基础模块为例,其学习目标为:掌握正投影法的基本特性;掌握三视图的画法;掌握相贯线的简化画法;能根据三视图绘制其轴测图;会补画第三视图和补画漏线;理解组合体尺寸标注的正确性、完整性和清晰性。工作任务有(1)点、直线和平面的投影图绘制,根据投影特性绘制点、直线和平面的投影;(2)基本几何体的投影图绘制,绘制基本几何体的投影;(3)根据三视图绘制其轴测图;(4)补画第三视图和补画漏线。
相关理论知识:投影法的分类,正投影法的基本特性;三视图的三等关系和六向方位关系;点、直线和平面的投影特性;基本几何体(包括不完整的基本几何体)的投影特点,在立体表面取点的方法(对圆环不作要求);轴测图的应用和投影特点;正等测、斜二测的画法规定;相关实践知识:截交线和相续线的投影画法(只要求圆柱、圆锥和圆球之间正交的情况);相贯线的简化画法规定;根据三视图绘制其轴测图;组合体上常见结构和交线(如相截、相贯、相切、切口等)的投影画法;组合体视图的分析和识读;补画第三视图和补画漏线;组合体尺寸标注。
项目二以图形绘制模块为例,其学习目标为:会安装AutoCAD绘图软件和常规设置;会AutoCAD绘图基本操作。。工作任务有:(1)安装AutoCAD绘图软件;(2)设置绘图环境;(3)用绘图命令、绘图辅助工具绘制图形;。理论知识、实践知识、拓展知识包括:安装AutoCAD;常规设置和基本操作;;。
项目三以标准件与常用件绘制为例,其学习目标为:掌握螺纹及其紧固件标记的含义、学会用CAD连接画法和标注方法;掌握齿轮及其啮合画法;掌握键、销的画法;掌握常用轴承代号的含义和画法;掌握弹簧的画法。工作任务有:(1)螺纹及其紧固件的绘制;(2)齿轮的绘制;(3)键、销的绘制;(4)轴承和弹簧的绘制。
理论知识、实践知识、拓展知识包括:螺纹及其紧固件标记的含义、连接画法和标注方法;齿轮及其啮合画法;键、销的标记、查表及其连接图的画法;轴承代号的含义和画法;弹簧的画法;。
三、集思广益编写教材,规范教学要求
为适应课程标准,对教材的要求应充分体现任务引领特点的课程设计思想。结合车工(四级)、钳工(四级)国家职业资格标准中机械零件、模具图样绘制的相关要求,按完成工作任务的需要组织教材内容:(1)必须依据本课程标准编写教材。教材应充分体现任务引领特点的课程设计思想。(2)以工作项目教学形式为主线设计教材,精选机械、模具零件图与装配图,把握本课程的知识点和技能点,按照“必需、够用,兼顾发展”的原则,循序渐进地组织教材内容。(3)教材编写应充分考虑中职学生的年龄特点和认知能力,文字表达通俗简练,采用图文并茂的形式,便于学生学习和掌握。(4)教材内容应依据企业和行业的发展实际,体现机械制造技术行业对从业人员综合素质的需求。表达要精炼、准确、科学。(5)教材应符合国家最新的机械制图标准,力求反映机械制图的现状和发展趋势,充分体现新技术、新工艺、新方法,更贴近机械制造技术专业未来发展的需要。(6)教材应体现我国最新颁布的机械制图国家标准。
教学要求包括:(1)在教学过程中应注重培养道德品质、职业素养及严谨治学的作风。(2)贯彻任务引领的教学指导思想,着重培养学生识读与绘制机械图样的能力,提高学生学习兴趣,挖掘潜能,注重教学实效。(3)创设专业岗位工作活动的情境,以学生为主体,以教师为主导,以多媒体教学与模型实物相结合,以识读与绘制技能的培训为主线,以职业能力培养为目标,充分发挥学生学习的主观能动性和创新意识。(4)选用典型机械和模具零件,在教师的指导下,通过学生的实践活动,掌握零件图、装配图的识读与绘制技能,掌握CAD软件的使用。(5)在教学过程中应根据教学内容融入人文教育,培养学生的劳动意识、安全意识、形象意识、规范意识、标准意识及环保意识。
四、努力完善教学条件,实施教学评价
[关键词]项目教学法的含义与特点 项目的确定 项目确定的注意事项
中图分类号:G555 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)16-0192-02
前言
职业教育肩负着培养一线劳动者的重要使命,更好地发展职业教育,提高劳动者素质,加快培养技能型、实用性人才,对适应我国新型工业化发展起着重要作用。采用传统的教学模式,即以教师为中心,以教材为中心,以传授知识为主,强调知识的完整性和系统性,这种方法已越来越不适应培养技能型人才的职业教育了。随着我国大学升学率的逐年提高,职业学校的学生整体基础较差,且其学习习惯与注意力也都较差,采用传统的教学模式教学,学生们对专业知识接受起来难度更大。针对这些弊端,目前各职业学校都已经在进行教学改革,尝试新的教学方法来解决。项目教学法是目前比较常用的新教学方法之一。因为它不仅能在项目实施的过程中通过学生的参与直观地完成某部分专业技能与理论知识的学习,而且能在项目的实施过程中提高学生的兴趣与积极性,提高学习效率。此外通过小组合作方式的学习,进一步培养他们的自主学习能力,培养他们的沟通、协调等社会所需的各种综合能力,对学生今后的工作是非常有利的。 作为项目教学法的载体-项目,它的选择确定是项目教学成败的关键,因此项目的确定必须是科学、严谨的,且符合学生认知水平逐步递进的。
一、项目教学法的含义与特点
这是一种以行动为导向的专业教学法,项目教学法是由美国著名儿童教育家伊利诺易大学教授凯兹博士和加拿大儿童教育家阿尔伯特大学教授查德博士共同创制的一种以学生为主体的活动教学法,是当今国际教育界十分盛行的一种教学法。“项目教学法”的理论认为:知识可以在一定的条件下自主建构获得;学习是信息与知识、技能与行为、态度与价值观等方面的长进;教育是满足长进需要的有意识、有系统、有组织的持续交流活动。
2003年7月德国联邦职教所制定以行动为导向的项目教学法,它的特点是把整个学习过程分解为一个个具体的工程或事件,设计出一个个项目教学方案,按照行动回路设计教学思路,不仅传授给学生理论知识和操作技能,更重要的是培养他们的职业能力,这里的能力已不仅是知识能力或者是专业能力,而是涵盖了如何解决问题的能力:方法能力、接纳新知识的学习能力以及与人协作和进行项目动作(包括项目洽谈、报价、合同拟定、合同签署、生产组织、售后服务)的社会能力等几个方面。
解决问题一般都要经过获取信息、制订方案、方案评审选优、实施方案、实施过程控制、效果评价等六个环节。正是通过不断地重复这些环节来解决遇到的问题,我们才得已不断提升自己解决问题的能力和素养,以此积累相关工作经验,进而可以解决一些新的问题,即提升了“行动能力”。 目前,我国的职校中的项目教学法通常采用的“六步法”教学法,就是借鉴以上解决问题的一般步骤,将其引入到教学过程中,用于指导教学活动组织与开展。我们将这六个环节抽象为:信息、计划、决策、实施、控制、评价等六个工作步骤,结合“以工作过程为导向”的项目教学模式,模拟企业真实的工作环境,让学生亲身参与到工作过程之中,学习和掌握与工作过程相关的知识和技能,学会从工作过程的全局出发分析问题和解决问题,从而获得与工作岗位更贴近的职业能力。
通过以上了解,我们不难看出,项目教学的主要特点是:
1.项目教学法的核心追求是
不再把教师掌握的现成知识或技能传递给学生作为追求的目标,或者说不是简单的让学生按照教师的安排和讲授去得到一个结果,而是在教师的指导下,学生通过自主学习与讨论去寻找得到这个结果的途径,并最终得到这个结果,最后进行展示和自我评价。学习的重点在学习过程而不只是学习结果,他们在这个过程中锻炼了自己的各种能力。教师已经不是教学中的主导地位,成为学生学习过程中的引导者、指导者和监督者,学生具有90%的主动性与积极性。
2.项目教学法能极大地调动学生的学习积极性
职业学校的学生中的大部分同学学习目标不明确,学习兴趣不浓,对所学专业在企业中的应用不了解等等,这些是一直困扰职业教育发展的顽疾。而项目教学法是让学生实施一个具体的项目(如模具制造),学生学习的目标很明确,通过制作一副模具,试模出注塑出产品,学习兴趣较浓厚。如果让学生自行设计一个其感兴趣的项目,更能调动学生的积极性。更重要的是在项目实施过程中,学生时常能感受到成功的喜悦,(成功教育也是职校学生非常缺乏的),这更能提高学生的学习积极性。
3.项目教学法能培养学生的合作能力
项目教学大多需要分小组完成,实施项目的过程多为布置任务、小组自学和讨论、项目实施、小组汇报、总结发言。通过小组内及小组间的充分交流、讨论、决策等,提高学生合作能力,加强了学生的团队意识。而合作能力和团队意识恰恰是当前社会化大生产所要求的基本素质。
4.项目教学法的综合性较强
由于项目教学最突出的特点是以工作过程为导向,在完成该工作的过程中可能会运用到各种知识与技能(包括新知识与技能或旧知识与技能),对学生的综合要求还是很高的。因此,项目教学最适合高年级的综合训练类课程,其它非综合训练类的课程也可采用项目教学,但须具体情况具体分析,找到符合人的认知规律与学生的认知水平的项目载体才行。下面就项目的确定进行一下简单的分析与说明。
二、项目的确定
项目作为学生学习的基本载体,项目产品的选择是项目教学法成败的关键。。;能将某一教学课题的理论知识和实际技能结合起来;与企业实际生产过程或现实商业经营活动有直接的关系;学生有独立制定计划并实施的机会,在一定时间范围内可以自行组织、安排自己的学习行为;有明确而具体的成果展示;学生自己在老师指导下能处理在项目工作中出现的困难和问题;项目工作具有一定的难度,要求学生运用新学习的知识、技能,解决过去从未遇到过的实际问题;学习结束时,师生共同评价项目工作成果。在项目教学中,学习过程成为一个人人参与的创造实践活动,注重的不是最终的结果,而是完成项目的过程。学生在项目实践过程中,理解和把握课程要求的知识和技能,体验创新的艰辛与乐趣,培养分析问题和解决问题的思想与方法。以模具设计与制造专业的课程教学为例,可以通过某一确定的项目(如方形盒),让学生完成模具设计、模具零件的加工生产、模具零件产品质量检验、试模等生产流程,从中学习和掌握模具结构与设计、模具材料、制造工艺以及各种机床的使用与操作,模拟了模具企业的整个生产过程,让学生既学到了模具专业的理论知识,也锻炼了自己各类机床的操作水平,此外也锻炼了他们的组织协调与沟通等能力。条件成熟的学校甚至可以进一步组织不同专业与工种,不同职业领域的学生参加项目教学小组,通过实际操作,训练其在实际工作中与不同专业、不同部门的同学协调、合作的能力。
项目教学法在职业教育中取得了良好的效果。良好的开始是成功的一半,项目作为项目教学法的载体,它的选择好坏关系到教学效果的好坏。因此,在实施项目教学前,应精雕细选地选择好的项目,项目绝不是简单的例子堆砌,也不是简单地将过去章节改为项目,项目的挑选必须是科学的、严谨的。
1.组建专业团队
项目教学法对教师的要求非常高。教师必须具备完成一个项目所涉及到的所有专业理论知识和专业技能,同时能够寻找到适合的、用于教学的项目载体,该载体能涵盖学习领域的全部或绝大部分教学目标规定的内容。目前来说,对大部分的职业学校来说,具备这种能力的老师不多,为了更好地开发项目,应用项目教学,那么必须群策群力,发挥理论老师与实习老师各自的强项,组建专门的建设团队,根据专业教学目标,来构建专业教学课程体系,并设定教学项目。
2.进行调研
我们的建设团队须挑选几家本专业的优质企业进行调研,了解企业的生产流程,本专业的学生在企业所承担的所有岗位,每一岗位所需的专业知识与技能,同时结合本专业的国家标准,综合考虑提炼出课程体系。对一些偏理论性的专业知识来说,根据教学目标来设定一组教学项目的确有一些难度,我们必须抛开传统的课程体系观念,或将几门专业课程合并,可能更容易确定教学项目。教师必须转变传统观念,在教学中大胆引入能适应当前教育形式的新教学方法。只有课程体系框架完美的情况下,才能进行课程项目的提炼与编写。
3. 提炼项目
当课程确定后,我们的建设队伍就可根据教学目标寻找相关的项目了,项目可以是来自企业的真实案例,也可是老师根据经验设计的。一般来说,根据课时长短,课程包含2~5个(甚至更多)项目,本课程建设队伍的老师要根据教学目标,人的认知规律,学生的认知水平等因素的综合情况,对所收集的项目资料进行分析,提炼设计成从简单到复杂递进的教学项目。当项目教学很难实施时,可考虑在其之前适当进行一些专项练习。
三、确定项目的注意事项
1.教学项目应符合人的认知规律与学生的认知水平。
项目内容可大可小,可易可难,如何确定某门课程的项目还需具体问题具体分析。主要的依据是必须在学生可接受的程度上从易到难,符合学生的认知水平,逐步迈向专业核心能力。来自企业生产实际的项目并非全部都是好项目,老师须经过挑选与教学加工,才能成为教学项目。
特别是新课的项目内容也不宜太大,如笔者在进行12级模具制造技师班的《模具CAD/CAM》的课程教学中就发现:该课程的项目是四个典型零件的造型设计、模具设计及其成型零件的自动编程。如项目一是:根据二维图纸进行水杯的造型设计与模具设计,然后对成型零件进行自动编程。为完成该项目的学习,学生既要学习软件零件造型命令,又要学习软件的模具设计命令,还要学习软件的编程命令。不仅包含的新知识信息量较大,且跨度也大,让学生一下子产生了畏难情绪,反而不利于提高其学习积极性。笔者在实际教学中根据学生反映的情况,采用了将项目拆分成三阶段学习任务的方法:即前一段时间集中完成项目一至项目五的造型设计的学习,中间阶段完成项目一至项目五的模具设计学习,最后完成项目一至项目五的编程学习。这样至少保证每一阶段新知识学习的跨度不大,比较符合学生的认知水平,取得了较好的效果。
2.教学项目应注意与其它课程的衔接
如果某门课程用到的新知识与新技能较多,应在此课程前对大部分的新知识与技能进行专门的学习后再进行项目教学。例如笔者在进行本院模具设计技师班的课程设置时,在设置《模具设计》这门专业核心能力课程前,对学生将会应用的模具材料与价格、模具加工工艺、模具结构(包括浇注系统、推出机构、侧向分型与抽芯机构、定距分型机构等)等知识与技能均分别进行了专项的学习与实际操作,这些内容主要包含在《生产实习》与《模具典型机构》两门课程中。在学完这些知识与技能后才引入了《模具设计》课程,并采用了项目教学,项目产品的确定是参照国家职业标准,从校办工厂中精选出来的,也是遵从了从简单到复杂的传递,让学生能尝到成功的喜悦,也能从与工厂实际模具的比对中学习与提高。最后,与校办工厂的工程师同步设计同一副模具,并跟进模具的加工、调试与修配,进一步提高与完善学生的专业核心能力。
此外,并非所有的学习内容都适合应用项目教学法,比如某些偏理论知识的专业基础课,比较适合采用任务驱动法。
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