基于项目教学《冲压工艺与模具设计》课程探讨

金华职业技术学院机电学院 王金双

1.引言

冲压模具设计是为模具设计与制造专业学生在学完基础理论课、技术基础课和专业课的基础上，所设置的一个重要的实践性教学环节。其目的是综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识，进行—次冲压模具设计工作的实际训练，从而培养和提高学生独立工作能力；巩固与扩充“冲压成形工艺与模具设计”等课程所学的内容，掌握冲压模具设计的方法和步骤；掌握冲压模具设计的基本技能，如计算、绘图、查问设计资料和手册，熟悉标准和规范等。在制造业中，该课程的知识与技能是实际生产过程中不可或缺的。职业教育主要以培养实用型、应用型人才为目标，冲压模具知识技能应是职业教育的重点内容之一，此课程的教学质量直接影响着学生在工作岗位上的实际表现。

2.课程特点与难点分析

冲压成形工艺与模具设计主要包括冲压件工艺性分析、冲裁件工艺方案的确定、模具结构形式的确定、必要的工艺计算、模具主要零部件设计、模具闭合高度及压力机有关参数校核、绘制模具总装图和零件图几部分。该课程在大二第一学期开课，学生结束以英语高等数学为主的基础理论课学习，刚刚接触模具专业课，会有一种模具专业课很难的感觉，对冲压成形工艺与模具设计感到无从下手，即使设计了也不知道这样设计是做什么用的，对公差表、模架标准表、孔与轴配合不知在模具设计中有什么用途，零件图只有光溜溜的基本尺寸而没有公差，既没有加工符号也没有技术要求，这在制造中的车间来说，这样的图纸无疑是废纸一张，针对以上问题，采用行之有效的方法。

3.课程设计项目选定

项目教学活动中，教师将教学任务以项目的形式分给各小组学生，由小组学生共同制订计划、协作完成整个项目，从而实现“教”“学”“做”有机结合，有效地达到该课程标准要求。结合课程知识与能力目标及素质要求，根据实际工作岗位，确定以下典型岗位的主要工作过程的项目。（1）单工序冲裁模设计项目；（2）复合冲裁模设计项目；（3）级进冲裁模设计项目；（4）复合冲压模设计项目；（5）级进冲压模设计项目。

3.1 符合教学规律，贴近生产实际

将整副模具展示给学生，让学生拆装模具，了解其结构与工艺，并着手相关知识讲解，采用循序渐进的原则，最初选比较简单的模具，经过简单的设计即可完成项目。突破传统教学课堂教学知识枯燥无味，或脱离生产实际的单一机房设计软件操作学习。

3.2 知识针对性强，可持续发展

传统的冲压成形工艺与模具设计课程教学，教师在课堂上按照传统教材进行内容讲解，学生听完后布置作业，完成课程教学后，再加一个课程设计来完成设计过程练习。这样造成理论与实践教学脱离，学生理论学完了也就忘记，也没有得到及时应用与消化。以项目化形式进行课程改革，通过学生从较简单的冲裁模设计开始，循序渐进地做项目。在设计过程中，知识运用比较连续，教师对知识讲解和项目指导上具有相对的专一性，易于使学生联系实际，学生不知不觉中顺利完成知识掌握及合理运用。从而也促进学生对该学科的前沿知识及相关的知识的探究。

4.课程设计项目方法探讨

基于以上的原因，采取以下方法以提高教学效果。

4.1 以任务驱动综合运用专业知识

课程设计开始前，给每位学生分配一个设计任务，每位学生的图纸都不一样。比如，针对冲压件设计任务，任务要有冲压件的视图、尺寸、技术要求及精度等级等，如图1所示，提供所选材料，比如选Q235，厚度1.2mm，大批量生产，并制定该工件冲压工艺和设计模具。要求每位学生读懂自己的设计图纸，明确自己的设计任务、应达到的技术要求。在以后的每一步设计中紧紧围绕着如何来完成该设计任务，来展开设计内容，从而使学生懂得模具设计过程及方法。

4.2 技术标准在模具设计中的使用

国家有关的技术标准。主要应用在机械设计过程中，要求设计时合理地给出零件的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度等数值，将零件的制造误差限制在一定范围内，使机械产品装配后能正常工作，保证产品质量。而学生的设计图纸容易出现没有任何尺寸公差、没有粗糙度、没有配合等现象。针对此种现象，结合自己的设计任务，在设计过程中强调技术标准在模具设计中的使用，如标准公差表、模架标准表、弹簧橡胶等。

4.3 按时间有计划地分配设计任务

将设计任务分成几部分，每天分配一部分设计任务，教师利用多媒体教学对设计任务进行讲解或演示，与学生一起讨论设计方案与方法，发现问题及时解决，并对每位学生的设计任务进行跟踪指导与检查，做到当天任务当天完成，当天问题当天解决。

4.4 初选设计法

在确定模具零件有关尺寸时，采用初定尺寸后，按模具设计方法继续以后的设计步骤，若在以后的设计中发现该尺寸设计不合理，应回头修改初选尺寸，这是一种设计方法。如凸模长度尺寸应根据模具的具体结构，并考虑修磨、固定板与卸料板之间的安全距离、装配等的需要来确定。当采用固定卸料板和导料板时，如图2所示，其凸模长度按下式计算：L=h1+h2+h3+h式中h——增加长度。它包括凸模的修磨量、凸模进入凹模的深度、凸模固定板与卸料板间的安全距离等，一般取10-20mm。

初选h后，若发现模具闭合高度小于压力机的装模高度时，可修改此尺寸。应让学生懂得这种方法。设计中有些尺寸按经验公式计算而来，如凹模板厚度，为便于加工与测量，通常取整数，而学生会认为此数据不可更改，所以应让学生明白有些设计尺寸的确定有别于“1+1=2”。

4.5 配合的使用

为保证正常工作，模具中的许多零件间有配合要求，如模柄孔与模柄、导柱导套与模座，导柱与导套，凸模与凸模固定板、挡料销与模板、导正销与凸模之间都有配合要求，当孔与轴有配合要求时，孔与轴须按约定的公差带与精度等级来设计，这样可保证装配后孔与轴之间正确间隙，以保证模具的正常工作。而学生对此认知不够，针对每位学生的设计任务，选择适当的配合要求，从而学会此种设计方法。

图1 冲裁件

图2 尺寸关系

图3 模具总装图及明细栏

4.6 三维软件辅助教学

学生在设计中对那些设计手册上没有明确指明的尺寸，不知该如何确定，如紧固用的螺钉孔与孔、孔与边缘间的距离，可在三维图上控制模板强度的条件下来自行确定。另外，利用三维模具设计软件可将模具零件装配在一起，以便观察装配后是否正常，学生从较简单的单工序冲裁模设计到完成相对较复杂的模具总装，如图3所示。

5.结论

《冲压成形工艺与模具设计》是一门综合性较强的应用，为提高教学效果，采用了三维软件辅助教学、配合的使用、初选设计法、按时间有计划地分配设计任务、技术标准在模具设计中的使用、以任务驱动项目化综合运用等方法取得了良好的教学效果，是一种行之有效的方法。

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