成形工藝模具設計教學改革

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成形工藝模具設計教學改革

一、改革教學內容

1.知識點的選取

考慮到學生生產實習會參觀汽車覆蓋件的生產,把翻邊和脹形工藝作為非重點內容講授。鍛造工藝分為自由鍛和模鍛,自由鍛工藝重點介紹鐓粗、拔長、沖孔、擴孔,而彎曲、錯移、扭轉則不講授。模鍛中重點講授開式模鍛、閉式模鍛、擠壓和頂鐓,精密模鍛工藝作為非重點內容一帶而過。《金屬塑性成型工藝及模具設計》這門課具有概念多、工藝多、設計原則多的特點,要學生在一學期的時間全面掌握鍛壓的各種工藝及模具設計是不現實的,通過簡化知識點,把學生有限的精力集中到常規、常見的工藝上來,有的放矢、重點突出,才能把這門課基礎打好,為將來工作中的舉一反三奠定基礎。

2.典型案例的選取

《金屬塑性成形工藝模具設計》涉及的鍛壓工藝多,模具設計原則多樣,學生在學的時候很難消化,很難把繁多的設計原則聯系起來,通過典型模具設計案例的選擇把基本概念、原則有機的聯系起來,便于學生加強對這門課的理解,提高學生分析問題、解決問題的能力。例如在講授沖壓模具設計的時候,通過止動件的復合模設計實例,可以使學生掌握沖裁單工序模、復合模、級進模的選取原則,通過模具設計流程的講解,可以使學生掌握沖壓模具設計的一般流程,掌握工藝方案的確定原則、排樣設計和定位方式的設計原則、模具設計的相關計算、標準零件的選取等。而在講授鍛造時,以長軸類鍛件錘上模鍛鍛模的設計和工藝流程的編制為例,把鍛件余量的選取、鍛件圖的繪制、制坯工步的選擇、模膛的設計等鍛模設計流程介紹清楚,使學生掌握鍛模設計的一般方法,在將來的工作中即使涉及到壓力機鍛模、平鍛機鍛模也能知道查閱相關資料,按照流程規范去設計模具。

二、改革教學方法

1.強化多媒體教學,提高教學質量和效率

傳統的教學均以教師課堂講授為主,僅局限于教材上的內容,在講解具體工藝的時候,把定義或是二維示意圖做到PPT上,或是在講解模具結構時把二維裝配圖做到ppt中,學生在學習的時候很難理解工藝的具體操作和應用,以及很難理解模具的裝配、運動關系,會覺得課程空洞、抽象。為此我們搜集了大量的工藝和模具運動的二維、三維動畫和視頻,以及鍛造工藝的生產現場視頻,在講解工藝、模具結構的時候輔助以動畫等多媒體手段。經過這樣的改革,學生的學習的興趣提高了,課堂氣氛活躍了,并且能夠積極參與到教師的啟發式教學當中。另外,多媒體可將抽象內容形象化,幫助學生理解難以用文字表達清楚的內容,突破教學難點。多媒體教學可以在短時間內提供大量信息,提高課堂效率。

2.注意與先修課程的聯系,注重融會貫通

由于該課程其理論知識的淵源性和聯系性,因此,在課堂教學中應適當復習和延伸已學內容,使學生們更加深刻理解該專業的精髓,系統而完整地掌握該專業的知識結構。例如在講授拉深時的應力應變關系時,引導學生并將已經學過的塑性成形力學知識與這些內容的結合,提高學生利用所學知識問題和解決問題的能力。根據拉深時法蘭變形區的特點,應用主應力法,求出切向壓應力和徑向拉應力的大小,可得法蘭區外緣和凹模圓角處的變形性質,進一步可得出毛坯厚度變化趨勢。再根據模具結構和受力特點得出桶壁部分和凸模圓角處的應力分布特點,最后可得桶底到桶口壁厚逐步增大的經驗結論。這樣授課就使前修課程與新課程的內容有機結合起來,使同學們掌握系統的學習方法以及知識由點及面再由面至點的過程。

3.調整授課計劃,增設“沖壓模具拆裝”實驗

為了提高學生的動手實踐能力,加深對模具的理解,提高模具設計能力,增設沖壓模具拆裝實驗。拆裝實驗安排在該課程沖壓部分講解完成后。學生把實際生產的模具拆分,了解設計方案和關鍵零件的構成,測量尺寸,然后把拆分后的零件組裝成沖壓模具。要求學生完成指定零件二維圖紙的手繪,全部零件的三維造型,然后在UG中裝配到一起,實現沖壓模具的運動仿真。在課程結束之后,再進行兩周的課程設計,每個學生完成一套沖壓模具的設計。這樣的調整,在模具設計之前使學生對模具結構、配合關系有了深刻的認識和深入的分析,對模具結構有一個直觀清晰的印象,有效的促進對該門課知識的理解。另外通過UG三維建模和運動仿真也提高了模具設計的工程運用能力,開發了學生的創新實踐精神。

三、結束語

兩年的教學實踐表明,經過上述改革措施,學生們對鍛壓工藝的基本知識及鍛壓模具設計的基本方法等有了初步的掌握,學生對這門課的學習興趣提高了,動手能力和模具設計的能力以及工藝分析能力有了較大提高,培養了學生的實踐能力和創新意識,提高了課程的講課效率和質量。

作者:李忠 張偉 劉淑杰 王偉華 李軍平 單位:哈爾濱理工大學榮成學院

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