黑龍江 李彩霞 于彥東 劉曉晶 李超

高等學?！赌＞逤AD》課程的教學改革與實踐

黑龍江 李彩霞 于彥東 劉曉晶 李超

為專業(yè)的發(fā)展，對《模具CAD》課程進行了改革，結合專業(yè)的特點將教學大綱、教學內(nèi)容和教學模式進行了相應調(diào)整。在教學中應用“案例教學”法，選擇合理的軟件和產(chǎn)品，便于學生理解，以實際零件的壓鑄模設計為案例進行了設計融合理論知識的教學實踐，讓學生體驗到真實的設計情景。初步實踐充分證明了課程改革對人才的培養(yǎng)和專業(yè)的發(fā)展具有積極意義，得到了學生的肯定。

《模具CAD》；課程改革；教學實踐；模具設計

一、課程改革的背景

模具技術水平的高低，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。隨著經(jīng)濟全球化步伐的加快，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期越來越短，傳統(tǒng)的模具設計與制造方法已不能適應產(chǎn)品及時更新?lián)Q代和提高質(zhì)量的要求。在這一背景下，模具CAD/CAE/CAM技術應運而生，它在提高模具設計效率與加工質(zhì)量、縮短模具生產(chǎn)周期、降低模具生產(chǎn)成本等方面發(fā)揮著重要作用[1]。

本科材料成型及控制工程專業(yè)模具方向主要培養(yǎng)掌握系統(tǒng)理論知識的模具設計、制造、加工等方面的設計人員。因此，《模具CAD》課在材料成型及控制工程專業(yè)模具方向知識體系中占有重要的地位，是高等學校材型專業(yè)學生開設的專業(yè)平臺課。

學校從2010年上半年開始對本科教學培養(yǎng)方案進行新一輪的修訂，本專業(yè)也進行了有針對性的課程體系改革，使專業(yè)課程更加系統(tǒng)、完整和合理，與新的培養(yǎng)方案相適應的就是新的教學大綱的修訂，這其中也包括《模具CAD》課程的全新改版及設置。緣于此，課程以課題“高等學校模具CAD課程的教學改革與實踐”為平臺，對課程改革在教學內(nèi)容和模式以及人才的培養(yǎng)等方面進行了教學實踐。

二、改革思路

傳統(tǒng)的《模具CAD》教學模式以厚重的理論教學為基礎，以培養(yǎng)具有深厚理論基礎的技術型及研究型人才為目的[2]。但隨著近年來高校本科生的擴招，每年都有大量模具方向的畢業(yè)生畢業(yè)，而用人單位對畢業(yè)生的要求也越來越高，既要求掌握專業(yè)技術又要具有相關技能，所以，對傳統(tǒng)《模具CAD》教育模式的改革迫在眉睫。

1.以市場需求為導向改革模具CAD課程結構；

2.培養(yǎng)學生模具CAD綜合應用技能；

3.推行“案例教學”模式。

三、課程改革的實施

1.課程結構的改革

材料成型及控制工程專業(yè)培養(yǎng)方案中設置了三大模具中關于沖壓模具和注塑模具的課程，所以將壓鑄模理論知識設置在了模具CAD課程中，在整個實際練習環(huán)節(jié)中均是以壓鑄模為例子的。

在多媒體教室，通過PPT演示文稿、模具成型動畫演示課件和討論等方式進行理論教學，具體內(nèi)容包括：

(1)壓鑄模設計概述——設計原則、結構組成、分型面設計和壓鑄機的選用；(4學時)

(2)壓鑄模結構介紹——成型零件、模架、推出機構、澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)、抽芯機構、加熱和冷卻系統(tǒng)；(14學時)

(3)壓鑄模技術要求——公差配合、總裝和材料的選擇及熱處理。(4學時)

2.CAD軟件的應用

《模具CAD》課程選擇應用最廣泛的CAD軟件來給學生講授。另外，不能按照傳統(tǒng)方式將授課重點放在軟件操作界面和命令講解上，而應該把重點放在模具結構設計方法、模具成型零件的加工技術上面，使他們充分掌握模具CAD綜合應用技能。

以Pro/Engineer軟件作為CAD工具進行教學。包括零件二維草圖繪制、三維特征造型、零件特征分析、零件裝配、壓鑄模結構設計、建立和調(diào)用模架等。這樣通過Pro/E軟件逼真的三維造型過程訓練，可使學生在壓鑄模具理論的學習過程中，短時間內(nèi)就可以通過實體造型操作學習到大量實用的模具結構知識。

3.“案例教學”

在掌握了CAD軟件的基礎上，案例的設計是整個教學的關鍵。在設計案例時，可根據(jù)課程不同的知識要點，將一個綜合實例劃分為若干個相互獨立又相互聯(lián)系的子項目。以壓鑄模設計為例，可以分解成裝配模具模型、設計分型面、設計澆注系統(tǒng)、設計冷卻系統(tǒng)、生成模具成型零件、合模與開模仿真、模具3D總裝配設計等子項目。對于每一個子項目，都可以將模具基本理論融入到具體的軟件操作中去，使學生將基礎理論和軟件應用充分結合起來，達到融會貫通的目的，零件圖如圖1所示。

圖1 壓鑄件零件圖

(1)包括前期的準備工作——繪制零件圖，型腔布局及壓鑄機的選用；

(2)項目細化：

項目1——導向與推出機構設計：導向機構是引導動模和定模在開?；蚝夏r，可靠地按照一定方向運動的機構；推出機構是將壓鑄件從壓鑄模上脫出的機構；通過查手冊和計算來完成Pro/E圖的繪制。

項目2——澆注及排溢系統(tǒng)的設計：澆注系統(tǒng)是溝通模具型腔與壓鑄機壓室的部分，也是金屬液進入型腔的通道；排溢系統(tǒng)一般包括排氣槽和溢流槽；澆注系統(tǒng)需要結合“(1)”來設計繪制，排溢系統(tǒng)需要結合金屬液在型腔中的填充情況而設計。

項目3——成型零件的設計：主要包括型芯和鑲塊，這部分必須通過準確的計算來完成圖形的繪制。

項目4和項目5——模架及其他零件的選擇：這需要查閱手冊，結合手冊中的標準件來完成。

項目6——模具的裝配和爆炸圖：這是整個“案例教學”的收尾，是把之前各個項目的圖形整合在一起，利用軟件完成最后的總裝，查看最終設計的效果，如圖2所示。

圖2 總裝圖和爆炸圖

四、實施效果

將此次教學改革初步運用到了一屆本科學生身上，將具體工作任務貫穿于整個教學過程。通過學生畢業(yè)設計可以看出，這種改革是有一定效果的，學生在畢業(yè)設計中表現(xiàn)出了更好的自我學習、獨立分析和解決問題的能力。這種一體化的教學模式激發(fā)了學生學習的主動性和積極性，培養(yǎng)了學生通過實踐獲得探求知識的能力。

[1]余世浩，黃尚宇主編.模具CAD基礎.武漢：武漢理工大學出版社，2009.

[2]李靜.模具CAD/CAM一體化教學改革.企業(yè)家天地下半月刊(理論版)，2009，(8)：169-170.

[注]：基金項目：哈爾濱理工大學教育教學研究立項課題(P201000010)。

（編輯 王旸）

（作者單位：哈爾濱理工大學材料科學與工程學院）