金華職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電學(xué)院 王金雙

1.引言

沖壓模具設(shè)計(jì)是為模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)學(xué)生在學(xué)完基礎(chǔ)理論課、技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的基礎(chǔ)上，所設(shè)置的一個(gè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的是綜合運(yùn)用本專業(yè)所學(xué)課程的理論和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)，進(jìn)行—次沖壓模具設(shè)計(jì)工作的實(shí)際訓(xùn)練，從而培養(yǎng)和提高學(xué)生獨(dú)立工作能力；鞏固與擴(kuò)充“沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)”等課程所學(xué)的內(nèi)容，掌握沖壓模具設(shè)計(jì)的方法和步驟；掌握沖壓模具設(shè)計(jì)的基本技能，如計(jì)算、繪圖、查問設(shè)計(jì)資料和手冊(cè)，熟悉標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等。在制造業(yè)中，該課程的知識(shí)與技能是實(shí)際生產(chǎn)過程中不可或缺的。職業(yè)教育主要以培養(yǎng)實(shí)用型、應(yīng)用型人才為目標(biāo)，沖壓模具知識(shí)技能應(yīng)是職業(yè)教育的重點(diǎn)內(nèi)容之一，此課程的教學(xué)質(zhì)量直接影響著學(xué)生在工作崗位上的實(shí)際表現(xiàn)。

2.課程特點(diǎn)與難點(diǎn)分析

沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)主要包括沖壓件工藝性分析、沖裁件工藝方案的確定、模具結(jié)構(gòu)形式的確定、必要的工藝計(jì)算、模具主要零部件設(shè)計(jì)、模具閉合高度及壓力機(jī)有關(guān)參數(shù)校核、繪制模具總裝圖和零件圖幾部分。該課程在大二第一學(xué)期開課，學(xué)生結(jié)束以英語高等數(shù)學(xué)為主的基礎(chǔ)理論課學(xué)習(xí)，剛剛接觸模具專業(yè)課，會(huì)有一種模具專業(yè)課很難的感覺，對(duì)沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)感到無從下手，即使設(shè)計(jì)了也不知道這樣設(shè)計(jì)是做什么用的，對(duì)公差表、模架標(biāo)準(zhǔn)表、孔與軸配合不知在模具設(shè)計(jì)中有什么用途，零件圖只有光溜溜的基本尺寸而沒有公差，既沒有加工符號(hào)也沒有技術(shù)要求，這在制造中的車間來說，這樣的圖紙無疑是廢紙一張，針對(duì)以上問題，采用行之有效的方法。

3.課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目選定

項(xiàng)目教學(xué)活動(dòng)中，教師將教學(xué)任務(wù)以項(xiàng)目的形式分給各小組學(xué)生，由小組學(xué)生共同制訂計(jì)劃、協(xié)作完成整個(gè)項(xiàng)目，從而實(shí)現(xiàn)“教”“學(xué)”“做”有機(jī)結(jié)合，有效地達(dá)到該課程標(biāo)準(zhǔn)要求。結(jié)合課程知識(shí)與能力目標(biāo)及素質(zhì)要求，根據(jù)實(shí)際工作崗位，確定以下典型崗位的主要工作過程的項(xiàng)目。（1）單工序沖裁模設(shè)計(jì)項(xiàng)目；（2）復(fù)合沖裁模設(shè)計(jì)項(xiàng)目；（3）級(jí)進(jìn)沖裁模設(shè)計(jì)項(xiàng)目；（4）復(fù)合沖壓模設(shè)計(jì)項(xiàng)目；（5）級(jí)進(jìn)沖壓模設(shè)計(jì)項(xiàng)目。

3.1 符合教學(xué)規(guī)律，貼近生產(chǎn)實(shí)際

將整副模具展示給學(xué)生，讓學(xué)生拆裝模具，了解其結(jié)構(gòu)與工藝，并著手相關(guān)知識(shí)講解，采用循序漸進(jìn)的原則，最初選比較簡(jiǎn)單的模具，經(jīng)過簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)即可完成項(xiàng)目。突破傳統(tǒng)教學(xué)課堂教學(xué)知識(shí)枯燥無味，或脫離生產(chǎn)實(shí)際的單一機(jī)房設(shè)計(jì)軟件操作學(xué)習(xí)。

3.2 知識(shí)針對(duì)性強(qiáng)，可持續(xù)發(fā)展

傳統(tǒng)的沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)課程教學(xué)，教師在課堂上按照傳統(tǒng)教材進(jìn)行內(nèi)容講解，學(xué)生聽完后布置作業(yè)，完成課程教學(xué)后，再加一個(gè)課程設(shè)計(jì)來完成設(shè)計(jì)過程練習(xí)。這樣造成理論與實(shí)踐教學(xué)脫離，學(xué)生理論學(xué)完了也就忘記，也沒有得到及時(shí)應(yīng)用與消化。以項(xiàng)目化形式進(jìn)行課程改革，通過學(xué)生從較簡(jiǎn)單的沖裁模設(shè)計(jì)開始，循序漸進(jìn)地做項(xiàng)目。在設(shè)計(jì)過程中，知識(shí)運(yùn)用比較連續(xù)，教師對(duì)知識(shí)講解和項(xiàng)目指導(dǎo)上具有相對(duì)的專一性，易于使學(xué)生聯(lián)系實(shí)際，學(xué)生不知不覺中順利完成知識(shí)掌握及合理運(yùn)用。從而也促進(jìn)學(xué)生對(duì)該學(xué)科的前沿知識(shí)及相關(guān)的知識(shí)的探究。

4.課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目方法探討

基于以上的原因，采取以下方法以提高教學(xué)效果。

4.1 以任務(wù)驅(qū)動(dòng)綜合運(yùn)用專業(yè)知識(shí)

課程設(shè)計(jì)開始前，給每位學(xué)生分配一個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)，每位學(xué)生的圖紙都不一樣。比如，針對(duì)沖壓件設(shè)計(jì)任務(wù)，任務(wù)要有沖壓件的視圖、尺寸、技術(shù)要求及精度等級(jí)等，如圖1所示，提供所選材料，比如選Q235，厚度1.2mm，大批量生產(chǎn)，并制定該工件沖壓工藝和設(shè)計(jì)模具。要求每位學(xué)生讀懂自己的設(shè)計(jì)圖紙，明確自己的設(shè)計(jì)任務(wù)、應(yīng)達(dá)到的技術(shù)要求。在以后的每一步設(shè)計(jì)中緊緊圍繞著如何來完成該設(shè)計(jì)任務(wù)，來展開設(shè)計(jì)內(nèi)容，從而使學(xué)生懂得模具設(shè)計(jì)過程及方法。

4.2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在模具設(shè)計(jì)中的使用

國(guó)家有關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。主要應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，要求設(shè)計(jì)時(shí)合理地給出零件的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度等數(shù)值，將零件的制造誤差限制在一定范圍內(nèi)，使機(jī)械產(chǎn)品裝配后能正常工作，保證產(chǎn)品質(zhì)量。而學(xué)生的設(shè)計(jì)圖紙容易出現(xiàn)沒有任何尺寸公差、沒有粗糙度、沒有配合等現(xiàn)象。針對(duì)此種現(xiàn)象，結(jié)合自己的設(shè)計(jì)任務(wù)，在設(shè)計(jì)過程中強(qiáng)調(diào)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在模具設(shè)計(jì)中的使用，如標(biāo)準(zhǔn)公差表、模架標(biāo)準(zhǔn)表、彈簧橡膠等。

4.3 按時(shí)間有計(jì)劃地分配設(shè)計(jì)任務(wù)

將設(shè)計(jì)任務(wù)分成幾部分，每天分配一部分設(shè)計(jì)任務(wù)，教師利用多媒體教學(xué)對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行講解或演示，與學(xué)生一起討論設(shè)計(jì)方案與方法，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決，并對(duì)每位學(xué)生的設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行跟蹤指導(dǎo)與檢查，做到當(dāng)天任務(wù)當(dāng)天完成，當(dāng)天問題當(dāng)天解決。

4.4 初選設(shè)計(jì)法

在確定模具零件有關(guān)尺寸時(shí)，采用初定尺寸后，按模具設(shè)計(jì)方法繼續(xù)以后的設(shè)計(jì)步驟，若在以后的設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)該尺寸設(shè)計(jì)不合理，應(yīng)回頭修改初選尺寸，這是一種設(shè)計(jì)方法。如凸模長(zhǎng)度尺寸應(yīng)根據(jù)模具的具體結(jié)構(gòu)，并考慮修磨、固定板與卸料板之間的安全距離、裝配等的需要來確定。當(dāng)采用固定卸料板和導(dǎo)料板時(shí)，如圖2所示，其凸模長(zhǎng)度按下式計(jì)算：L=h1+h2+h3+h式中h——增加長(zhǎng)度。它包括凸模的修磨量、凸模進(jìn)入凹模的深度、凸模固定板與卸料板間的安全距離等，一般取10-20mm。

初選h后，若發(fā)現(xiàn)模具閉合高度小于壓力機(jī)的裝模高度時(shí)，可修改此尺寸。應(yīng)讓學(xué)生懂得這種方法。設(shè)計(jì)中有些尺寸按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算而來，如凹模板厚度，為便于加工與測(cè)量，通常取整數(shù)，而學(xué)生會(huì)認(rèn)為此數(shù)據(jù)不可更改，所以應(yīng)讓學(xué)生明白有些設(shè)計(jì)尺寸的確定有別于“1+1=2”。

4.5 配合的使用

為保證正常工作，模具中的許多零件間有配合要求，如模柄孔與模柄、導(dǎo)柱導(dǎo)套與模座，導(dǎo)柱與導(dǎo)套，凸模與凸模固定板、擋料銷與模板、導(dǎo)正銷與凸模之間都有配合要求，當(dāng)孔與軸有配合要求時(shí)，孔與軸須按約定的公差帶與精度等級(jí)來設(shè)計(jì)，這樣可保證裝配后孔與軸之間正確間隙，以保證模具的正常工作。而學(xué)生對(duì)此認(rèn)知不夠，針對(duì)每位學(xué)生的設(shè)計(jì)任務(wù)，選擇適當(dāng)?shù)呐浜弦?，從而學(xué)會(huì)此種設(shè)計(jì)方法。

圖1 沖裁件

圖2 尺寸關(guān)系

圖3 模具總裝圖及明細(xì)欄

4.6 三維軟件輔助教學(xué)

學(xué)生在設(shè)計(jì)中對(duì)那些設(shè)計(jì)手冊(cè)上沒有明確指明的尺寸，不知該如何確定，如緊固用的螺釘孔與孔、孔與邊緣間的距離，可在三維圖上控制模板強(qiáng)度的條件下來自行確定。另外，利用三維模具設(shè)計(jì)軟件可將模具零件裝配在一起，以便觀察裝配后是否正常，學(xué)生從較簡(jiǎn)單的單工序沖裁模設(shè)計(jì)到完成相對(duì)較復(fù)雜的模具總裝，如圖3所示。

5.結(jié)論

《沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)》是一門綜合性較強(qiáng)的應(yīng)用，為提高教學(xué)效果，采用了三維軟件輔助教學(xué)、配合的使用、初選設(shè)計(jì)法、按時(shí)間有計(jì)劃地分配設(shè)計(jì)任務(wù)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在模具設(shè)計(jì)中的使用、以任務(wù)驅(qū)動(dòng)項(xiàng)目化綜合運(yùn)用等方法取得了良好的教學(xué)效果，是一種行之有效的方法。

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