[塑料模具设计]课程的教学改革和实践

《塑料模具设计》课程的教学改革和实践

摘 要：《塑料模具设计》课程作为机械专业课，涉及到机械制图、机械零件、工程材料、互换性与技术测量等专业基础课程。随着模具设计和高等教育的发展，该课程面临着教学模式的改变、教学手段的调整。本文结合教学实践和探索，提出了调整和优化教学内容、改进教学方法和手段，改变传统的考核方法，调动学生的学习积极性、注重实践性教学环节的培养和试验，加强学生设计能力培养的改革措施。这对提高教学质量，培养创新型人才具有重要意义，并在实际教学中取得了一定的成效。

关键词：塑料模具设计；教学模式；教学手段；教学质量；创新

1 《塑料模具设计》课程原教学安排

《塑料模具设计》课程是讲授塑料成型模具的结构、成型原理及设计方法的一门专业课。教学大纲的基本要求是：使学生能了解塑料模具的分类及各类塑料模具的典型结构；基本掌握塑料模具的成型原理和成型工艺；掌握典型的塑料模具的设计计算方法；基本能完成典型的注射塑料模具的设计。目前我校选用的教材是机械工业出版社出版，申树义，高济编著的《塑料模具设计》。

针对大纲要求，《塑料模具设计》课程作为指定机械专业课，总学时数为40学时，教学计划安排如下：

第一章塑料：塑料的基本概念；组成；特性；分类。2学时；

第二章塑料的成型工艺：塑料的成型工艺及成型原理；塑件的结构性设计。8学时；

第三章塑料注射模具设计：塑料模具的分类；各注射模具的结构；注射模与注射成型机的关系；成型零件的设计；导向机构的设计；推出机构的设计；抽芯机构的设计；加热与冷却装置的设计；热固性塑料注射模的设计。 16学时；

第四章压缩模具的设计：压缩模具的分类和基本结构；压缩模具结构的选择；成型零件结构设计；导向机构设计；开模和推出机构设计；抽芯机构设计。8学时；

第五章传递和吹塑模具设计：传递模具设计；吹塑模具设计。4学时；

第六章塑料模具的材料：模具零件材料的基本要求；模具成型零件常用材料；

塑料模具新材料的发展趋势。2学时；

2 《塑料模具设计》课程教学的探索与革新

随着高等教育的发展和对专业模具设计人才的需求，《塑料模具设计》课程面临着教学模式的改变，教学手段的调整。结合教学实践和探索，提出了调整和优化教学内容、改进教学方法和手段，改变传统的考核方法，调动学生的学习积极性、注重实践性教学环节的培养和试验，加强学生设计能力培养的改革措施。

2.1调整和优化教学内容

随着中国模具制造业的发展，越来越多的模具设计与制造采用了计算机辅助设计与制造技术。原来传统的教学安排和教材中的传统设计方法显然不能满足培养专业模具设计人才的需要。例如：教材中第三章第四节浇注系统设计中关于浇口类型、位置、分布等问题的讲述用了大量篇幅，但在实际设计中，只要建立了产品的三维模型，许多软件就可以直接得到最优化的浇口类型、位置及分布。CAD/CAM技术的应用，使得原先复杂的模具传统设计在提高设计水平的前提下得到了简化和优化。因此，在结合教材讲授基本模具设计理论与方法的基础上，必须注入新的教学内容。

目前用于模具设计的软件很多，例如Solidworks, Pro/ENGINEER ,UG, Mastercam等。在实际教学中，我选取了Mastercam软件作为重点介绍给同学们。因为Mastercam系统具有强大完整的曲线、曲面、实体造型功能，可以与典型的CAD系统进行数据交换，尤其是具有完整的车、铣、线切割等加工系统，可在电脑环境中模拟实际模具的制造加工和产品生成，对存在的设计缺陷、问题及时发现、调整、解决，从而大大缩断模具制造的时间，降低了生产成本，提高了生产效率。当然，在增加补充新内容的同时，也不能忽视基本理论知识的传授。因为所有新方法、新软件的应用都是建立在基本的塑料模具设计理论的基础上的。

2.2改进教学方法和手段

要想在学时不增加的情况下，补充更多的知识内容，就必须改进教学方法和手段。

在实际教学中，我采用了传统板书教学和电子课件教学相结合的教学方法和手段。一些传统的知识内容仍采用板书，如第一章关于塑料的组成及特性的内容；而有些涉及到模具结构，动作原理的知识，例如：教材中第三章第八节抽芯机构设计，是结构相对复杂，学生相对难以理解的部分，我采用了电子课件教学（如下图所示），把相关内容作成电脑动画，其结构组成，动作原理一目了然，清晰易懂，学生很快掌握了相关知识要点，收到了良好的教学效果。

不仅如此，在教学实践中，还对教材内容、学时安排作了相应整合、调整：

(1)以第三章塑料注射模具设计为重点教学内容（共16学时），增加模具设计软件的介绍（2学时）；(2)充分利用电子教学的优势，以图片、动画来辅助教学，讲解难点，在保证高质量完成教学内容的同时，缩短原有学时，将第四、五章压缩、传递和吹塑模具的设计由原来的12学时压缩调整到8学时；(3)将原来2学时的第六章塑料模具的材料的相关内容穿插到各具体塑料模具中讲授；(4)将剩余的4学时作为学生自主设计，与教师探讨的辅导时间。

整合调整后，教材重点突出，结构紧凑。利用电子课件教学，不仅将刻板的二维结构图演变成生动易懂的三维动画，还做到了在相同的学时里讲授更多的知识信息。实现了在学时不增加的情况下，补充更多的知识内容。在完成教材内容的前提下，还有时间把最新的模具设计软件介绍给学生，丰富了学生们的模具设计知识，扩大了他们的模具设计方法和思路。

2.3改变传统的考核方法

《塑料模具设计》是一门实践性、动手能力很强的专业课程，它涉及到机械制图、机械零件、工程材料、互换性与技术测量等专业基础课程。

在设计中，需要将这些基本理论知识应用到实际设计中，去解决实际问题。由于实践中所发生的问题很复杂，有时很难用纯理论的方法解决，甚至许多参数需要在实际生产时，根据试模结果来现场调整、修模最终确定。它和其它设计性课程一样，设计步骤和设计方案、结果往往不具有唯一性。

传统的试卷考核方式显然不能完全考察出学生对塑料模具设计知识要点的掌握情况和运用多种专业基础知识解决实际模具设计的能力。因此，取消了传统的试卷考核方式，而采用了类似课程设计的考核方式：组织学生四人一组，采用教师命题和自主命题相结合，设计过程中，教师参与每组设计方案的讨论、确定。设计的过程和最终结果以图纸（包括产品图，模具装配图，模具零件、部件图）和设计说明书（约5000字）的形式呈现。这种考核方法极大地调动了学生的自主思维，动手设计的积极性和创造性，较全面地反映了学生对多门基本理论知识的掌握情况和在实际设计中综合应用相关知识解决问题的能力。从实际教学中学生们的设计来看，不乏有优秀的设计作品。

以上都是在教学实践中，以学生设计能力的培养为目标，注重学生综合素质培养所做的教学改革和探索。在教学中，只有不断进行教学改革和探索，才能培养出适应社会需求的实用型、创新型人才。

参考文献：

[1]申树义，高济.塑料模具设计.机械工业出版社，1999,7.

[2]张荣清.模具设计与制造.高等教育出版社，2003,8.

[3]曹岩.Mastercam9.1模具加工实例精解. 机械工业出版社,2005,9.

[4]伍先明，文泽军.”模具设计”专业教学与工程意识、工程实践能力培养的探索. 湘潭师范学院学报（自然科学版）,2007,9.