李忠　張偉　劉淑杰　王偉華　李軍平

【摘要】本文介紹了金屬塑性成形工藝及模具設(shè)計(jì)這門(mén)課的特點(diǎn)，根據(jù)教學(xué)大綱大要求，把金屬塑性成形工藝及模具設(shè)計(jì)的教學(xué)目標(biāo)分成知識(shí)目標(biāo)和工程目標(biāo)兩類(lèi)。從教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法兩個(gè)方面進(jìn)行教學(xué)改革，取得了較好的教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】教學(xué)大綱 知識(shí)目標(biāo) 工程目標(biāo) 教學(xué)內(nèi)容 教學(xué)方法

【中圖分類(lèi)號(hào)】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2015）08-0017-01

《金屬塑性成型工藝及模具設(shè)計(jì)》是材料成型及控制工程本科專(zhuān)業(yè)模具方向的重要基礎(chǔ)課，它是將作為材料成形及控制工程鍛壓方向的專(zhuān)業(yè)方向課的《沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)》、《鍛造工藝及模具設(shè)計(jì)》兩門(mén)專(zhuān)業(yè)課合并在一起，組成一門(mén)作為模具專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)課。這門(mén)課涉及很多學(xué)科，基本概念、術(shù)語(yǔ)、工藝繁多，不同的工藝模具結(jié)構(gòu)差異很大，設(shè)計(jì)原則也各不相同，工程實(shí)踐性很強(qiáng)[1-4]。另外兩門(mén)專(zhuān)業(yè)課合并為一門(mén)，總學(xué)時(shí)并沒(méi)有增加，這些都增加了學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的難度。傳統(tǒng)的板書(shū)和掛圖的教學(xué)方法已經(jīng)不能滿(mǎn)足時(shí)代的需要，降低了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，課堂學(xué)習(xí)效果比較差。

經(jīng)過(guò)兩年的教學(xué)實(shí)踐，我們把這門(mén)課的教學(xué)目標(biāo)設(shè)定為知識(shí)目標(biāo)和工程目標(biāo)，知識(shí)目標(biāo)為學(xué)生全面運(yùn)用鍛壓工藝及模具設(shè)計(jì)所需的《塑性成形原理》、《金屬材料及熱處理》、《機(jī)械制圖》等知識(shí)掌握沖壓、鍛造各種工藝的基本概念、基本理論，掌握沖壓、鍛造模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。工程目標(biāo)為學(xué)生初步具有工藝分析的能力，具有查閱設(shè)計(jì)參數(shù)及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的能力，初步具有解決沖壓、鍛造生產(chǎn)中常見(jiàn)的產(chǎn)品質(zhì)量的能力以及具有初步的模具設(shè)計(jì)、具有三維繪圖的能力。為此，我們進(jìn)行了教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的探索和實(shí)踐，在這兩個(gè)方面實(shí)施了教學(xué)改革措施。

一 、改革教學(xué)內(nèi)容

1.知識(shí)點(diǎn)的選取

教學(xué)中采用的教材是普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材《金屬塑性成形工藝及模具設(shè)計(jì)》，作者李春峰。教材中沖壓工藝介紹了沖裁、彎曲、拉深、脹形、縮口，擴(kuò)孔、翻邊等。教學(xué)中選取了沖裁、彎曲、拉深工藝作為講授的重點(diǎn)，因?yàn)槿粘Ｉ钪械臎_壓件60%以上是由這三種工藝完成的?？紤]到學(xué)生生產(chǎn)實(shí)習(xí)會(huì)參觀汽車(chē)覆蓋件的生產(chǎn)，把翻邊和脹形工藝作為非重點(diǎn)內(nèi)容講授。鍛造工藝分為自由鍛和模鍛，自由鍛工藝重點(diǎn)介紹鐓粗、拔長(zhǎng)、沖孔、擴(kuò)孔，而彎曲、錯(cuò)移、扭轉(zhuǎn)則不講授。模鍛中重點(diǎn)講授開(kāi)式模鍛、閉式模鍛、擠壓和頂鐓，精密模鍛工藝作為非重點(diǎn)內(nèi)容一帶而過(guò)?！督饘偎苄猿尚凸に嚰澳＞咴O(shè)計(jì)》這門(mén)課具有概念多、工藝多、設(shè)計(jì)原則多的特點(diǎn)，要學(xué)生在一學(xué)期的時(shí)間全面掌握鍛壓的各種工藝及模具設(shè)計(jì)是不現(xiàn)實(shí)的，通過(guò)簡(jiǎn)化知識(shí)點(diǎn)，把學(xué)生有限的精力集中到常規(guī)、常見(jiàn)的工藝上來(lái)，有的放矢、重點(diǎn)突出，才能把這門(mén)課基礎(chǔ)打好，為將來(lái)工作中的舉一反三奠定基礎(chǔ)。

2.典型案例的選取

《金屬塑性成形工藝及模具設(shè)計(jì)》涉及的鍛壓工藝多，模具設(shè)計(jì)原則多樣，學(xué)生在學(xué)的時(shí)候很難消化，很難把繁多的設(shè)計(jì)原則聯(lián)系起來(lái)，通過(guò)典型模具設(shè)計(jì)案例的選擇把基本概念、原則有機(jī)的聯(lián)系起來(lái)，便于學(xué)生加強(qiáng)對(duì)這門(mén)課的理解，提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。例如在講授沖壓模具設(shè)計(jì)的時(shí)候，通過(guò)止動(dòng)件的復(fù)合模設(shè)計(jì)實(shí)例，可以使學(xué)生掌握沖裁單工序模、復(fù)合模、級(jí)進(jìn)模的選取原則，通過(guò)模具設(shè)計(jì)流程的講解，可以使學(xué)生掌握沖壓模具設(shè)計(jì)的一般流程，掌握工藝方案的確定原則、排樣設(shè)計(jì)和定位方式的設(shè)計(jì)原則、模具設(shè)計(jì)的相關(guān)計(jì)算、標(biāo)準(zhǔn)零件的選取等。而在講授鍛造時(shí)，以長(zhǎng)軸類(lèi)鍛件錘上模鍛鍛模的設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)等鍛模設(shè)計(jì)流程介紹清楚，使學(xué)生掌握鍛模設(shè)計(jì)的一般方法，在將來(lái)的工作中即使涉及到壓力機(jī)鍛模、平鍛機(jī)鍛模也能知道查閱相關(guān)資料，按照流程規(guī)范去設(shè)計(jì)模具。

二、改革教學(xué)方法

1.強(qiáng)化多媒體教學(xué)，提高教學(xué)質(zhì)量和效率

傳統(tǒng)的教學(xué)均以教師課堂講授為主，僅局限于教材上的內(nèi)容，在講解具體工藝的時(shí)候，把定義或是二維示意圖做到PPT上，或是在講解模具結(jié)構(gòu)時(shí)把二維裝配圖做到ppt中，學(xué)生在學(xué)習(xí)的時(shí)候很難理解工藝的具體操作和應(yīng)用，以及很難理解模具的裝配、運(yùn)動(dòng)關(guān)系，會(huì)覺(jué)得課程空洞、抽象。為此我們搜集了大量的工藝和模具運(yùn)動(dòng)的二維、三維動(dòng)畫(huà)和視頻，以及鍛造工藝的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)視頻，在講解工藝、模具結(jié)構(gòu)的時(shí)候輔助以動(dòng)畫(huà)等多媒體手段。經(jīng)過(guò)這樣的改革，學(xué)生的學(xué)習(xí)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(fā)式教學(xué)當(dāng)中。另外，多媒體可將抽象內(nèi)容形象化，幫助學(xué)生理解難以用文字表達(dá)清楚的內(nèi)容，突破教學(xué)難點(diǎn)。多媒體教學(xué)可以在短時(shí)間內(nèi)提供大量信息，提高課堂效率。

2.注意與先修課程的聯(lián)系，注重融會(huì)貫通

由于該課程其理論知識(shí)的淵源性和聯(lián)系性，因此，在課堂教學(xué)中應(yīng)適當(dāng)復(fù)習(xí)和延伸已學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生們更加深刻理解該專(zhuān)業(yè)的精髓，系統(tǒng)而完整地掌握該專(zhuān)業(yè)的知識(shí)結(jié)構(gòu)。例如在講授拉深時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生并將已經(jīng)學(xué)過(guò)的塑性成形力學(xué)知識(shí)與這些內(nèi)容的結(jié)合，提高學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。根據(jù)拉深時(shí)法蘭變形區(qū)的特點(diǎn)，應(yīng)用主應(yīng)力法，求出切向壓應(yīng)力和徑向拉應(yīng)力的大小，可得法蘭區(qū)外緣和凹模圓角處的變形性質(zhì)，進(jìn)一步可得出毛坯厚度變化趨勢(shì)。再根據(jù)模具結(jié)構(gòu)和受力特點(diǎn)得出桶壁部分和凸模圓角處的應(yīng)力分布特點(diǎn)，最后可得桶底到桶口壁厚逐步增大的經(jīng)驗(yàn)結(jié)論。這樣授課就使前修課程與新課程的內(nèi)容有機(jī)結(jié)合起來(lái)，使同學(xué)們掌握系統(tǒng)的學(xué)習(xí)方法以及知識(shí)由點(diǎn)及面再由面至點(diǎn)的過(guò)程。

3.調(diào)整授課計(jì)劃，增設(shè)“沖壓模具拆裝”實(shí)驗(yàn)

為了提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，加深對(duì)模具的理解，提高模具設(shè)計(jì)能力，增設(shè)沖壓模具拆裝實(shí)驗(yàn)。拆裝實(shí)驗(yàn)安排在該課程沖壓部分講解完成后。學(xué)生把實(shí)際生產(chǎn)的模具拆分，了解設(shè)計(jì)方案和關(guān)鍵零件的構(gòu)成，測(cè)量尺寸，然后把拆分后的零件組裝成沖壓模具。要求學(xué)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(shí)現(xiàn)沖壓模具的運(yùn)動(dòng)仿真。在課程結(jié)束之后，再進(jìn)行兩周的課程設(shè)計(jì)，每個(gè)學(xué)生完成一套沖壓模具的設(shè)計(jì)。這樣的調(diào)整，在模具設(shè)計(jì)之前使學(xué)生對(duì)模具結(jié)構(gòu)、配合關(guān)系有了深刻的認(rèn)識(shí)和深入的分析，對(duì)模具結(jié)構(gòu)有一個(gè)直觀清晰的印象，有效的促進(jìn)對(duì)該門(mén)課知識(shí)的理解。另外通過(guò)UG三維建模和運(yùn)動(dòng)仿真也提高了模具設(shè)計(jì)的工程運(yùn)用能力，開(kāi)發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐精神。

三、結(jié)束語(yǔ)

兩年的教學(xué)實(shí)踐表明，經(jīng)過(guò)上述改革措施，學(xué)生們對(duì)鍛壓工藝的基本知識(shí)及鍛壓模具設(shè)計(jì)的基本方法等有了初步的掌握，學(xué)生對(duì)這門(mén)課的學(xué)習(xí)興趣提高了，動(dòng)手能力和模具設(shè)計(jì)的能力以及工藝分析能力有了較大提高，培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)，提高了課程的講課效率和質(zhì)量。

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基金項(xiàng)目：2013年度哈爾濱理工大學(xué)教育教學(xué)項(xiàng)目“基于提高綜合技術(shù)應(yīng)用能力的《金屬塑性成形工藝及模具設(shè)計(jì)》課程教學(xué)改革的研究”（項(xiàng)目編號(hào)：B201300038）。