張禮鴻，楊林豐，謝紅希，陳松茂

（華南理工大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院，廣東 廣州 510641）

大學(xué)生實(shí)踐活動(dòng)，是高等教育的重要環(huán)節(jié)之一，是學(xué)生將所學(xué)的理論知識(shí)轉(zhuǎn)化并應(yīng)用到實(shí)踐中的有效途徑。它既是課堂教學(xué)的延伸，又是一種重要的實(shí)踐活動(dòng)。隨著社會(huì)的發(fā)展，對(duì)學(xué)生的實(shí)踐綜合素質(zhì)和創(chuàng)新實(shí)踐能力的要求愈來(lái)愈高，大學(xué)生課外從事實(shí)踐活動(dòng)，特別是科技實(shí)踐的難度不斷加大，如何保障學(xué)生實(shí)踐活動(dòng)的順利開展，成為眾多高校實(shí)踐教學(xué)的難題之一?；谶@種情況，華南理工大學(xué)自2006年開始，充分利用校內(nèi)設(shè)施條件，建立“學(xué)生研究計(jì)劃”（SRP）項(xiàng)目專項(xiàng)基金，項(xiàng)目由老師擬定題目，經(jīng)教務(wù)處審核立項(xiàng)后，學(xué)生根據(jù)自身興趣選擇相關(guān)項(xiàng)目，并參與項(xiàng)目的研究工作。這樣既滿足根據(jù)機(jī)械工程專業(yè)的教學(xué)要求和學(xué)生對(duì)參與實(shí)踐活動(dòng)的渴求，同時(shí)也有助于教師科研活動(dòng)的開展。

模具的設(shè)計(jì)與制造過(guò)程，涵蓋了先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)和現(xiàn)代制造技術(shù)，組織學(xué)生開展了學(xué)生研究計(jì)劃項(xiàng)目“多工位級(jí)進(jìn)模”的活動(dòng)，學(xué)生參與了設(shè)計(jì)制造的全過(guò)程。這樣，使學(xué)生能系統(tǒng)全面地了解掌握和運(yùn)用機(jī)械制造的理論知識(shí)和實(shí)踐環(huán)節(jié)。在這過(guò)程中，引導(dǎo)、激發(fā)學(xué)生自主地發(fā)現(xiàn)和提出問(wèn)題、設(shè)計(jì)解決問(wèn)題的方法以及培養(yǎng)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的能力。

1 選題與組織

1.1 題目選定

根據(jù)機(jī)械制造專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)課程，題目應(yīng)能拓展學(xué)生知識(shí)面和實(shí)踐過(guò)程，綜合考慮選擇設(shè)計(jì)、制造一套“多工位級(jí)進(jìn)模”，能夠使學(xué)生涉及到專業(yè)課程。選擇生活中常用的“開瓶器”作為產(chǎn)品，融入沖裁、壓印、成形、等多種沖壓工藝。同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了以卡通形狀的開瓶器（如圖1），其外型可愛，既可作為工具，也可當(dāng)作工藝紀(jì)念品。

圖1 開瓶器產(chǎn)品圖

1.2 組織方式

課外活動(dòng)是課堂的延伸，是建立在學(xué)生興趣基礎(chǔ)上的，在學(xué)生綜合素質(zhì)教育中起到了非常重要的作用。學(xué)生研究計(jì)劃項(xiàng)目，是組織對(duì)科研活動(dòng)有興趣、能認(rèn)真學(xué)習(xí)和積極參與且有較強(qiáng)的自學(xué)和動(dòng)手能力的同學(xué)。分別組成3～5人的項(xiàng)目小組，利用課余時(shí)間和假日在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的。在活動(dòng)前期，明確每周要完成的學(xué)習(xí)內(nèi)容和設(shè)計(jì)任務(wù)，教師就設(shè)計(jì)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行指導(dǎo)。在整個(gè)活動(dòng)中，教師采用以學(xué)生為主體的培養(yǎng)方法，同小組的同學(xué)進(jìn)行分析和討論，以提高學(xué)生對(duì)活動(dòng)的興趣和解決問(wèn)題的能力和方法。

2 具體實(shí)施

結(jié)合學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)的理論知識(shí)，讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)、制造一套步進(jìn)模。雖然學(xué)生的理論知識(shí)學(xué)習(xí)得不錯(cuò)，但他們?nèi)狈?shí)際經(jīng)驗(yàn)，在設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中，往往出現(xiàn)不少問(wèn)題，教師在每一個(gè)環(huán)節(jié)都及時(shí)給予指導(dǎo)。

2.1 模具設(shè)計(jì)

（1）排樣設(shè)計(jì)。由產(chǎn)品圖可以看到，打圓凸臺(tái)金屬變形比較大，而且其它隨后工序要在它完成的基礎(chǔ)上進(jìn)行，所以要第一步完成。其次，在凸臺(tái)上先沖出嘴巴，然后再?zèng)_兩個(gè)眼睛，這樣眼睛的兩個(gè)圓孔才不變形。根據(jù)這些情況，卡通型開瓶器多工位級(jí)進(jìn)模產(chǎn)品排樣如圖2所示，其工位安排為：

第一步，沖凸臺(tái)；

第二步，沖嘴巴和三條加強(qiáng)筋、兩個(gè)導(dǎo)向孔；

第三步，沖兩個(gè)眼睛和舌頭；

第四步，外形下料。

圖2 產(chǎn)品排樣

（2）凸模的結(jié)構(gòu)與固定設(shè)計(jì)。對(duì)于沖小孔的凸模和沖加強(qiáng)筋的小凸模均容易折斷，為了增加強(qiáng)度，教師指導(dǎo)學(xué)生在沖小孔的凸模在固定部位與沖頭部位這兩大部分之間，增設(shè)過(guò)渡段如圖3所示；對(duì)于沖加強(qiáng)筋的小凸模，為了避免折斷，用線切割加工一個(gè)保護(hù)套來(lái)增加強(qiáng)度，以保證在沖裁過(guò)程中不容易折斷（如圖4所示）。

圖3 小孔凸模

圖4 加護(hù)套小凸模

（3）廢料與制件的排出孔設(shè)計(jì)。廢料和制件的順利排出，關(guān)系到整個(gè)沖壓過(guò)程能否正常。本文設(shè)計(jì)的多工位步進(jìn)模排料孔的直徑需要250mm，而40 kN沖床的排料孔的直徑是200mm。為了使廢料和制件的順利排出，教師指導(dǎo)學(xué)生將一些排料孔設(shè)計(jì)為斜孔，側(cè)刃的排料孔的斜度最大達(dá)到了40°，有效解決了廢料和制件的排出（如圖5所示）。

圖5 排料孔

2.2 加工制造

同學(xué)們利用工程訓(xùn)練中心的各種加工機(jī)床，如車床、铇床、銑床、磨床、線切割、電火花成型等，加工出預(yù)先設(shè)計(jì)好的零件。雖然說(shuō)這些機(jī)床他們?cè)诮鸸?shí)習(xí)時(shí)都有學(xué)習(xí)過(guò)，但那只是認(rèn)知性的。

例如在車床，實(shí)習(xí)時(shí)同學(xué)只是加工圓柱面、球面，不需要相互配合。在車床加工沖孔凸模、導(dǎo)桿時(shí)，我們指導(dǎo)同學(xué)在加工時(shí)要注意公差尺寸，保證凸模與固定板配合、保證凸模刃口公差。

在磨床，同學(xué)在磨凹模、凸模固定板、墊板等時(shí)，我們指導(dǎo)同學(xué)要注意板面的平行、板厚的尺寸。

在線切割，同學(xué)在切割凹模、凸模固定板時(shí)，我們指導(dǎo)同學(xué)用百分表校正板邊，以保證板邊與導(dǎo)軌平行從而保證凸模與凹模的相互位置，同時(shí)加工時(shí)要注意放電間隙以保證凹模間隙、凸模固定板的配合間隙等等。

盡管他們遇到這樣或那樣問(wèn)題，在老師的指導(dǎo)下，最終還是較順利地完成了加工任務(wù)。

2.3 模具結(jié)構(gòu)

學(xué)生設(shè)計(jì)的卡通型開瓶器多工位步進(jìn)模結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖6 卡通型開瓶器多工位步進(jìn)模結(jié)構(gòu)圖

3 活動(dòng)效果

開展SRP項(xiàng)目活動(dòng)以來(lái)，總體效果良好，學(xué)生都能結(jié)合自己的興趣愛好積極踴躍地選擇研究課題。在活動(dòng)中，都投入了極大的熱情，能夠盡自己的努力按時(shí)完成老師布置的實(shí)踐任務(wù)，遇到問(wèn)題時(shí)能主動(dòng)和指導(dǎo)老師探討。

最明顯的是，有的學(xué)生剛開始參加活動(dòng)時(shí)對(duì)課題相關(guān)的很多東西都感到陌生，有的地方還鬧出不少笑話。但經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的實(shí)踐活動(dòng)后，對(duì)相關(guān)理論知識(shí)有了深入的了解和認(rèn)識(shí)，實(shí)踐技能也有了相應(yīng)的提高。

在應(yīng)用SolidWorks三維CAD軟件進(jìn)行產(chǎn)品和模具的設(shè)計(jì)時(shí)，和老師的討論中能夠發(fā)表自己的意見和看法。

在車床上加工凸模時(shí)，學(xué)生的加工速度和加工精度有很大的提高，在凹模板、凸模固定板的線切割加工都能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。雖然他們每個(gè)過(guò)程都得到老師的指導(dǎo)，但他們的收獲為以后的學(xué)習(xí)、研究的創(chuàng)打下基礎(chǔ)。

4 實(shí)踐體會(huì)

4.1 提高學(xué)生綜合素質(zhì)，促進(jìn)推動(dòng)科研活動(dòng)開展

（1）對(duì)書本理論知識(shí)的有益補(bǔ)充。參加SRP項(xiàng)目活動(dòng)能鞏固加深對(duì)書本理論知識(shí)的理解,擴(kuò)大了知識(shí)面，學(xué)生對(duì)課堂上書本知識(shí)的學(xué)習(xí)感到抽象，理解不深，難以掌握。在SRP項(xiàng)目中，通過(guò)零件的加工，模具的裝配，理論與實(shí)際結(jié)合，形象、直接，使學(xué)到的機(jī)械制造工藝學(xué)、公差與配合、金屬材料與熱處理等知識(shí)簡(jiǎn)單化，加深了對(duì)已學(xué)書本知識(shí)的理解，還有利于把課本中分散理論知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行有機(jī)聯(lián)系和綜合應(yīng)用。

（2）提高學(xué)生動(dòng)手和實(shí)踐能力。SRP項(xiàng)目為提高學(xué)生的動(dòng)手和實(shí)踐操作能力提供了一個(gè)非常好的平臺(tái)，在這個(gè)平臺(tái)上，學(xué)生學(xué)會(huì)了如何去查閱相關(guān)資料，利用所學(xué)的知識(shí)和資料去發(fā)現(xiàn)和解決出現(xiàn)的問(wèn)題。在多工位級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)中，學(xué)生使用Solidworks3D建模軟件建模；出工程圖，然后根據(jù)不同零件的加工工藝，利用各種加工機(jī)床，加工出零件。雖然同學(xué)們進(jìn)行過(guò)金工實(shí)習(xí)，但在實(shí)習(xí)過(guò)程中是被動(dòng)的，甚至是盲目的。經(jīng)過(guò)這次親手加工一整套的模具，才發(fā)現(xiàn)在加工過(guò)程中需要注意的種種問(wèn)題，獲得了很好的效果。SRP給學(xué)生提供了大量的鍛煉機(jī)會(huì)，有助于培養(yǎng)學(xué)生的科研能力和創(chuàng)新能力，提高大學(xué)生的綜合素質(zhì)。

4.2 促進(jìn)推動(dòng)科研活動(dòng)開展

對(duì)于指導(dǎo)老師來(lái)說(shuō)，學(xué)生參與項(xiàng)目實(shí)踐特別是自己所承擔(dān)的科研課題，將會(huì)有利于整個(gè)項(xiàng)目的順利實(shí)施。在科研項(xiàng)目執(zhí)行過(guò)程中，將學(xué)生作為項(xiàng)目組的成員之一，使其獨(dú)立承擔(dān)課題的部分內(nèi)容，亦可以指導(dǎo)其做一些輔助性工作，包括資料收集、加工操作等一些列活動(dòng)，成為指導(dǎo)教師科研項(xiàng)目實(shí)施的得力助手。

5 結(jié)束語(yǔ)

SRP項(xiàng)目的實(shí)施，在對(duì)培養(yǎng)和提高大學(xué)生的獨(dú)立思考和動(dòng)手能力方面起到了很大的作用，為學(xué)生在課余開展實(shí)踐活動(dòng)創(chuàng)造了機(jī)會(huì)。通過(guò)實(shí)踐活動(dòng)的開展有助于學(xué)生對(duì)實(shí)踐這一過(guò)程的認(rèn)識(shí)和了解，使他們知道由理論到實(shí)際物體轉(zhuǎn)化過(guò)程的所具備的知識(shí)和能力。

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