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)。