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摘 要:基于模具行业对人才的需求,结合我校教学实际,对“模具设计与制造”课程体系改革的相关问题进行研究,提出改革方案,以强化实践教学,提高学生实践能力和解决问题的能力。
关键词:模具 设计与制造 课程改革
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1673-1875(2009)22-031-02
模具是工业生产的基础工艺装备,在汽车、电子、电机、电器、仪器、仪表、机电和通讯等产品中,有60%-80%的零部件,都是靠模具成形[1]。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低能耗,是其他加工制造方法所不能比拟的[2]。模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力,所以,模具生产技术水平的高低已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志[3]。鉴于模具工业的重要性,国务院和国家有关部门颁布了一系列政策,以重视和支持模具工业的发展。
一、 我国模具工业的现状
现代工业的发展要求各行各业产品更新换代快,对模具的需求量加大。一般模具我国都可自行制造,中国的模具行业产值也跻身于世界的第三位。但中国模具行业的质量并不是世界上最好的,我国缺乏技术素质较高的模具设计、制造工艺技术人员和技术工人,尤其缺乏知识面宽、知识结构层次高的复合型人才[4]。中国模具行业中的技术人员,只占从业人员的8%-12%左右,且技术人员和技术工人的总体技术水平也较低。很多大型复杂、精密和长寿命的多工位级进模,大型精密塑料模,复杂压铸模和汽车覆盖件模等仍需依靠进口,近年来模具进口量已超过国内生产的商品模具的总销售量。所以中国模具的发展,不仅仅是要量上考虑,还要从质上考虑,更要考虑到模具行业人才的培养,中国模具行业很有很大的发展空间。
目前中国汽车模具潜在市场十分巨大。质量好的冲压模具在汽车整车等行业供不应求;压铸模具在汽车零部件、装备制造业等行业需求激增;注塑模具在家用电器等行业发展潜力也很大。另外,特种模具也有较大的发展前景。
在信息社会和经济全球化不断发展的进程中,模具行业发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济快速方面发展。伴随着产品技术含量的不断提高,模具生产向着信息化、数字化、无图化、精细化、自动化方面发展;模具企业向着技术集成化、设备精良化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化方向发展。
二、模具教学中存在的问题
我国很多高校都开设了“模具设计与制造”这门课程,其中大部分学校设置了“模具设计与制造”专业,旨在培养高素质应用型的模具专业技术人才。通过“模具设计与制造”课程的学习,学生应能处理一般中等复杂程度的模具开发、设计、加工和应用等技术问题,并能在生产第一线从事相应的模具及其工装的设计与制造、模具装配与调试等工作。模具设计与制造专业人才是制造业的紧缺人才,在江浙一带有很多模具企业,就业前景十分广阔。
我校《模具设计与制造》课程共设置了32学时(机械类),分模具设计和模具制造两部分,教学内容主要在课堂上进行。内容以冲压模和注塑模的设计为主,其中冲压模部分设置24学时,注塑模部分设置8学时;没有教学实践实验环节,仅以动画的形式来表示模具的成形过程,存在“重讲授、轻实践”,“重设计、轻技能”等问题。学生对模具的整体结构缺少感性认识,对整个冲压成形及注塑成型的生产过程完全陌生,对成形零件的质量没有一个感性判断。在这样的情况下讲授深奥的理论知识,学生不但理论知识模糊,而且也不能真正把所学的知识应用到实践中。由于学时少,讲解现代模具设计与制造技术的知识较少,没有跟上实际模具的设计与制造的过程,缺少模具CAD/CAM方面的辅助教学。
三、课程体系改革的主要内容
根据市场对人才的需求,在我校“培养应用型人才”的教育思想指导下.拟对《模具设计与制造》课程进行全方位改革,对教学内容、教学方法,以及考核评价方法进行了改革,重在培养学生实践动手能力,以适应社会的需求。
1、教学内容的改革
(1)理论教学
理论教学的内容包括冲压模具概念、分类和应用;压力机的种类;压力机的参数;冲压模具结构;冲压件工艺分析;模具尺寸计算;冲压模具(包括冲裁模具、弯曲模具、拉深模具等)零部件结构设计;注塑模具成型原理、工艺特点及工艺设备、注塑模的分类、分型面的选择、浇注系统的组成、成型零件的设计、注塑模的典型结构;工艺规程的编制等。
通过以上理论知识的学习,学生应具备中等专门技术人才和高素质劳动者所必须的模具设计和制造工艺的基本知识和技能:掌握冷冲压模具和塑料模具设计的步骤和方法;掌握模具零件的加工工艺过程的编制及模具装配的工艺方法,解决一般性技术难题;掌握模具制造的新技术、新工艺,了解模具制造技术的发展方向。
(2)实验教学
(ⅰ)安排2学时,带学生到模具公司参观,实地学习冲压模具和注塑模具的工作过程;
(ⅱ)实验:冲压模具的拆装(6学时);
增加实验的目的,一是增加学生的感性认识:了解压力机的工作过程;了解冲压件的生产过程;了解模具的工作过程。二是掌握冲压模具的结构和各部分的作用。冲压模具的拆装能培养学生模具装配和调试的能力。
在学时分配上,理论教学:冲压模具32学时,注塑模具24学时;实验教学:8学时。
(3)增加《模具CAD/CAM技术》课程
模具CAD/CAM技术要学习的内容包括:CAD/CAM的总体结构、硬件系统、软件系统;机械产品造型设计CAD、计算机辅助制造(CAM)和成组技术(GT);计算机辅助工艺过程设计(CAPP)技术;模具设计CAD等关键技术。CAD/CAM是实现信息处理高度一体化、提高设计制造质量和生产率最佳方法的新技术。
增加此课程,是使学生能够初步掌握利用计算机来完成多品种模具产品的设计与制造的能力;巩固学生在冷冲模、塑料模设计中模具结构设计、模具零件材料以及模架和其他标准件设计等方面的基本专业知识;熟练掌握三维造型软件UG、Pro/E等软件在模具设计中的应用,包括三维实体模型建立模具装配模型,设计分型面、浇注系统及冷却系统,生成模具成型零件的三维实体模型,掌握塑料模具核心部分的设计工作;熟练掌握数控编程软件CimatronE、MasterCAM软件在模具设计中的应用,生成模具产品的数控程序。
2、教学方法的改革
(1)采用多媒体教学
采用多媒体教学,尤其是Flash动画播放,能够直观展示模具的工作过程以及各种典型的模具结构,使学生对模具的总体结构有了充分的认识,对模具各部分零件的结构和功能有了更直观的理解;有利于激发学生学习的兴趣,而且使教学内容更容易理解,大大提高课堂教学的效果。
(2)采用现场教学
提供冲压设备现场参观、模具结构现场讲解、模具拆装现场指导等。现场教学能使学生的理论知识与现场实际情况有机地结合起来,同时现场参观可以使学生了解生产现场,极大地丰富了他们的现场经验,为实践奠定了良好的基础。
(3)进行实验室教学
成立模具设计与制造实验室,购置冲床、部分冲压模和注塑模、教学用模具等。教学用透明模具可用于现场教学,铝合金模具可用于模具的拆装实验,使同学对模具的结构和作用有更深刻的了解;冲床、注塑机可以让学生了解冲压模及注塑模的生产过程,更好的进行模具设计。
3、考核方法的改革
根据我校《模具设计与制造》课程教学大纲规定,课程以平时成绩和考试成绩按比例考核,其中平时成绩,包括出勤率、学习态度等,占总成绩的20%;考试成绩占总成绩的70%,以闭卷考试的形式评定。这样的考核方式只是考查了学生知识的灌输量,并以考试分数作为评价学生学习效果的主要标准,没有考虑到学生的动手实践能力和对知识的运用能力,这种考核方式往往造成学生高分低能。
适合本课程的考核方法,应以培养学生综合运用理论知识能力和创新能力为导向,在增加实验课的基础上,对理论教学、实验实习等教学环节采用不同的考核方法,以体现对学生能力和素质的考核。经过一年多的教学实践,建议新的考核方法,按照以下比例进行分配:
新的考核方法,着重考核学生综合运用所学知识、解决实际问题的能力,通过改革教学方法和考试方法,促进学生个性与能力的全面发展。
四、结束语
我校《模具设计与制造》课程原有的教学方式和内容不能做到理论与实践的相辅相成,与我校培养“高素质、应用型”人才的目标相差较远。通过教学改革,除了使学生具备必要的理论知识,熟练掌握主干技术外,更注重实际应用,注重相关知识的综合运用和实践经验。但是教学改革是一项长期的、复杂的工作,在教学的过程中要不断的总结经验,对出现新的教学情况要及时处理;同时也要根据市场的需求情况,以及模具工业的发展,对教学大纲进行及时调整。
参考文献:
[1]陈己明,谢龙汉编著.UG NX4模具设计实用教程[M].清华大学出版社,2006.12
[2]《模具设计与制造技术教育丛书》编委会编著.模具结构设计[M].机械工业出版社,2005.6
[3]李树军.模具CAD/CAM实训教程[M].国防工业出版社,2006.4
[4]邱建新,李发根,李国禄.模具工业发展趋势综述[J].CAD/CAM与制造业信息化,2003(11):3-7
关键词:模具 设计与制造 课程改革
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1673-1875(2009)22-031-02
模具是工业生产的基础工艺装备,在汽车、电子、电机、电器、仪器、仪表、机电和通讯等产品中,有60%-80%的零部件,都是靠模具成形[1]。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低能耗,是其他加工制造方法所不能比拟的[2]。模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力,所以,模具生产技术水平的高低已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志[3]。鉴于模具工业的重要性,国务院和国家有关部门颁布了一系列政策,以重视和支持模具工业的发展。
一、 我国模具工业的现状
现代工业的发展要求各行各业产品更新换代快,对模具的需求量加大。一般模具我国都可自行制造,中国的模具行业产值也跻身于世界的第三位。但中国模具行业的质量并不是世界上最好的,我国缺乏技术素质较高的模具设计、制造工艺技术人员和技术工人,尤其缺乏知识面宽、知识结构层次高的复合型人才[4]。中国模具行业中的技术人员,只占从业人员的8%-12%左右,且技术人员和技术工人的总体技术水平也较低。很多大型复杂、精密和长寿命的多工位级进模,大型精密塑料模,复杂压铸模和汽车覆盖件模等仍需依靠进口,近年来模具进口量已超过国内生产的商品模具的总销售量。所以中国模具的发展,不仅仅是要量上考虑,还要从质上考虑,更要考虑到模具行业人才的培养,中国模具行业很有很大的发展空间。
目前中国汽车模具潜在市场十分巨大。质量好的冲压模具在汽车整车等行业供不应求;压铸模具在汽车零部件、装备制造业等行业需求激增;注塑模具在家用电器等行业发展潜力也很大。另外,特种模具也有较大的发展前景。
在信息社会和经济全球化不断发展的进程中,模具行业发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济快速方面发展。伴随着产品技术含量的不断提高,模具生产向着信息化、数字化、无图化、精细化、自动化方面发展;模具企业向着技术集成化、设备精良化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化方向发展。
二、模具教学中存在的问题
我国很多高校都开设了“模具设计与制造”这门课程,其中大部分学校设置了“模具设计与制造”专业,旨在培养高素质应用型的模具专业技术人才。通过“模具设计与制造”课程的学习,学生应能处理一般中等复杂程度的模具开发、设计、加工和应用等技术问题,并能在生产第一线从事相应的模具及其工装的设计与制造、模具装配与调试等工作。模具设计与制造专业人才是制造业的紧缺人才,在江浙一带有很多模具企业,就业前景十分广阔。
我校《模具设计与制造》课程共设置了32学时(机械类),分模具设计和模具制造两部分,教学内容主要在课堂上进行。内容以冲压模和注塑模的设计为主,其中冲压模部分设置24学时,注塑模部分设置8学时;没有教学实践实验环节,仅以动画的形式来表示模具的成形过程,存在“重讲授、轻实践”,“重设计、轻技能”等问题。学生对模具的整体结构缺少感性认识,对整个冲压成形及注塑成型的生产过程完全陌生,对成形零件的质量没有一个感性判断。在这样的情况下讲授深奥的理论知识,学生不但理论知识模糊,而且也不能真正把所学的知识应用到实践中。由于学时少,讲解现代模具设计与制造技术的知识较少,没有跟上实际模具的设计与制造的过程,缺少模具CAD/CAM方面的辅助教学。
三、课程体系改革的主要内容
根据市场对人才的需求,在我校“培养应用型人才”的教育思想指导下.拟对《模具设计与制造》课程进行全方位改革,对教学内容、教学方法,以及考核评价方法进行了改革,重在培养学生实践动手能力,以适应社会的需求。
1、教学内容的改革
(1)理论教学
理论教学的内容包括冲压模具概念、分类和应用;压力机的种类;压力机的参数;冲压模具结构;冲压件工艺分析;模具尺寸计算;冲压模具(包括冲裁模具、弯曲模具、拉深模具等)零部件结构设计;注塑模具成型原理、工艺特点及工艺设备、注塑模的分类、分型面的选择、浇注系统的组成、成型零件的设计、注塑模的典型结构;工艺规程的编制等。
通过以上理论知识的学习,学生应具备中等专门技术人才和高素质劳动者所必须的模具设计和制造工艺的基本知识和技能:掌握冷冲压模具和塑料模具设计的步骤和方法;掌握模具零件的加工工艺过程的编制及模具装配的工艺方法,解决一般性技术难题;掌握模具制造的新技术、新工艺,了解模具制造技术的发展方向。
(2)实验教学
(ⅰ)安排2学时,带学生到模具公司参观,实地学习冲压模具和注塑模具的工作过程;
(ⅱ)实验:冲压模具的拆装(6学时);
增加实验的目的,一是增加学生的感性认识:了解压力机的工作过程;了解冲压件的生产过程;了解模具的工作过程。二是掌握冲压模具的结构和各部分的作用。冲压模具的拆装能培养学生模具装配和调试的能力。
在学时分配上,理论教学:冲压模具32学时,注塑模具24学时;实验教学:8学时。
(3)增加《模具CAD/CAM技术》课程
模具CAD/CAM技术要学习的内容包括:CAD/CAM的总体结构、硬件系统、软件系统;机械产品造型设计CAD、计算机辅助制造(CAM)和成组技术(GT);计算机辅助工艺过程设计(CAPP)技术;模具设计CAD等关键技术。CAD/CAM是实现信息处理高度一体化、提高设计制造质量和生产率最佳方法的新技术。
增加此课程,是使学生能够初步掌握利用计算机来完成多品种模具产品的设计与制造的能力;巩固学生在冷冲模、塑料模设计中模具结构设计、模具零件材料以及模架和其他标准件设计等方面的基本专业知识;熟练掌握三维造型软件UG、Pro/E等软件在模具设计中的应用,包括三维实体模型建立模具装配模型,设计分型面、浇注系统及冷却系统,生成模具成型零件的三维实体模型,掌握塑料模具核心部分的设计工作;熟练掌握数控编程软件CimatronE、MasterCAM软件在模具设计中的应用,生成模具产品的数控程序。
2、教学方法的改革
(1)采用多媒体教学
采用多媒体教学,尤其是Flash动画播放,能够直观展示模具的工作过程以及各种典型的模具结构,使学生对模具的总体结构有了充分的认识,对模具各部分零件的结构和功能有了更直观的理解;有利于激发学生学习的兴趣,而且使教学内容更容易理解,大大提高课堂教学的效果。
(2)采用现场教学
提供冲压设备现场参观、模具结构现场讲解、模具拆装现场指导等。现场教学能使学生的理论知识与现场实际情况有机地结合起来,同时现场参观可以使学生了解生产现场,极大地丰富了他们的现场经验,为实践奠定了良好的基础。
(3)进行实验室教学
成立模具设计与制造实验室,购置冲床、部分冲压模和注塑模、教学用模具等。教学用透明模具可用于现场教学,铝合金模具可用于模具的拆装实验,使同学对模具的结构和作用有更深刻的了解;冲床、注塑机可以让学生了解冲压模及注塑模的生产过程,更好的进行模具设计。
3、考核方法的改革
根据我校《模具设计与制造》课程教学大纲规定,课程以平时成绩和考试成绩按比例考核,其中平时成绩,包括出勤率、学习态度等,占总成绩的20%;考试成绩占总成绩的70%,以闭卷考试的形式评定。这样的考核方式只是考查了学生知识的灌输量,并以考试分数作为评价学生学习效果的主要标准,没有考虑到学生的动手实践能力和对知识的运用能力,这种考核方式往往造成学生高分低能。
适合本课程的考核方法,应以培养学生综合运用理论知识能力和创新能力为导向,在增加实验课的基础上,对理论教学、实验实习等教学环节采用不同的考核方法,以体现对学生能力和素质的考核。经过一年多的教学实践,建议新的考核方法,按照以下比例进行分配:
新的考核方法,着重考核学生综合运用所学知识、解决实际问题的能力,通过改革教学方法和考试方法,促进学生个性与能力的全面发展。
四、结束语
我校《模具设计与制造》课程原有的教学方式和内容不能做到理论与实践的相辅相成,与我校培养“高素质、应用型”人才的目标相差较远。通过教学改革,除了使学生具备必要的理论知识,熟练掌握主干技术外,更注重实际应用,注重相关知识的综合运用和实践经验。但是教学改革是一项长期的、复杂的工作,在教学的过程中要不断的总结经验,对出现新的教学情况要及时处理;同时也要根据市场的需求情况,以及模具工业的发展,对教学大纲进行及时调整。
参考文献:
[1]陈己明,谢龙汉编著.UG NX4模具设计实用教程[M].清华大学出版社,2006.12
[2]《模具设计与制造技术教育丛书》编委会编著.模具结构设计[M].机械工业出版社,2005.6
[3]李树军.模具CAD/CAM实训教程[M].国防工业出版社,2006.4
[4]邱建新,李发根,李国禄.模具工业发展趋势综述[J].CAD/CAM与制造业信息化,2003(11):3-7