CAD/CAE/CAM技术在高职《塑料注射模结构与设计》课程教学中的应用研究与实践

黄 颖

（天津轻工职业技术学院 中国 天津 300381）

塑料工业近20年来发展十分迅速,塑料制品在汽车、机电、仪表、航天航空等国家支柱产业及与人民日常生活相关的各个领域中得到了广泛地应用。相应地,塑料模具在整个模具行业占有很重要的地位。为了适应实际需求，国内许多高校的机械类专业都开设了《塑料注射模结构与设计》课程。在教学过程中，为了让学生能够更直观地理解塑料成型原理和模具各零部件的工作原理等，将CAD/CAE/CAM技术引入到教学中，以实例模型、注塑仿真分析、动画、视频、图片等相结合的方式，激发了学生的学习兴趣，改善了课程教学效果[1]。

1 CAD/CAE/CAM技术在模具课程教学中的应用

现代塑料模具设计的思路是设计者在电脑上直接利用三维CAD造型软件如Pro/E、UG、CATIA等建立产品的三维模型,并利用Moldflow、Polyflow等CAE软件对模型的结构设计进行分析及优化,然后再利用CAM技术,自动生成加工模具型腔NC代码,实现数字化制造。只有在课程教学中融入CAD/CAE/CAM技术才能满足实际需要，激发学生对专业知识的学习兴趣，培养高质量的应用型人才[2]。

1.1 CAD/CAE/CAM技术的应用

在课程教学中，根据教学内容采用了CAD/CAE/CAM软件辅助形式。通过丰富的运动仿真演示，对注射工艺、模具的动作过程等进行直观、深入地讲解。

图1为展示单分型面注射模具合模导向机构工作过程运动仿真画面。

图1 合模导向机构

注塑模成型螺纹塑件结构比较复杂，单纯借助教材上的工程图学生不容易掌握教师也很难讲解清楚，借助CAD软件可展示模具三维结构，每个零件的安装位置﹑作用，再对应模具装配图讲解。如图2所示带有自动卸螺纹装置注射模的三维模型及装配动画的一个画面，通过动态演示模具结构变得直观清晰，便于同学理解和掌握，收到了良好的教学效果。

侧向成型与抽芯结构是本课程的教学难点和重点，其动作原理，只依靠教材上的示意图学生很难理解，可采用CAD软件UG来制作仿真动画演示其动作过程，这样可使该结构的动作过程一目了然。图3为斜导柱抽芯机构动画演示过程的画面。

图2 自动卸螺纹装置

图3 斜导柱抽芯机构

应用CAE技术，在计算机上模拟整个注塑过程 ,及早发现不合理的制件、模具结构设计和工艺参数设置 ,并在计算机上进行制件、模具修改 ,模拟出最佳工艺参数方案 ,为最终获得无明显缺陷的注塑件提供指导[3]。

图4，图5为针对手机外壳进行流动分析的结果演示，对理解充填过程、气穴和熔接痕的形成以及塑件的成型质量分析等起到了有力的辅助作用。

图4 流动前沿温度

图5 翘曲结果

1.2 应用效果

实践表明在 《塑料工艺与模具设计》课程中应用CAD/CAE/CAM技术，收到了良好的教学效果，表现在：

1）学生对注射模具的结构有了更深刻的理解。

2）加强了学生对 CAD/CAE/CAM技术的应用，增加了知识的系统性。

3）将 CAD/CAE/CAM技术融入 《塑料注射模结构与设计》课程教学中，建立了循序渐进的课程体系，使学生对专业知识的理解由浅入深，更益消化和吸收。

2 结束语

随着模具技术的不断进步，使企业对模具技术人才的需求也日益迫切，教师如何把新的知识不断充实到教学内容中去来拓宽学生的就业面，是高校教师面临的一个重要研究课题。实践表明将CAD/CAE/CAM技术融入到《塑料工艺与模具设计》课程教学中，采用动画、图片等多媒体形式对模具结构及成形工艺条件等进行演示，更易于学生对专业知识的理解。S

［1］刘方辉.CAD/CAE/CAM技术在现代塑料模设计制造中的应用[J].模具工业,2010,36(1)：23-27.

［2］余小鲁.CAD/CAE/CAM技术在塑料工艺与模具设计课程教学中的应用研究与实践[J].科技信息,2010,1：13-15.

［3］李恩学.高职模具专业课程体系设置研究 [J].职业教育研究,2011,10：37-38.