关于锻压模具设计实践教学改革及创新

黄东男

内蒙古工业大学 内蒙古呼和浩特 010051

锻压作为传统专业，肩负着为国家的制造企业培养高级工程技术人才的重任。合理的锻压模具设计是获得高性能、高质量锻压制品的关键。但目前各高校锻压模具设计实践教学环节学时少，实验陈旧、单一，已经远不适应社会发展及学生就业的要求，因此，逐渐树立现代化教育理念，不断推进锻压模具实践教学改革，优化人才培养方案，是锻压专业人才教育及创新培养的必然选择。

1 锻压模具设计改革的必然性

随着我国经济的发展，中国将成为世界制造业的重要基地，而模具是制造业的基础。根据我国2015年上半年市场需求情况，有71%的企业预测汽车行业对模锻件的需求环比有所增加，75%的企业预测轨道交通对模锻件的需求环比将会将会增加，57%的企业认为航空航天对模锻件的需求环比增加，43%的企业认为能源行业对模锻件的需求环比增加。结合相关资料得知2015年汽车行业将持续增长，同时，国家将加大交通、新能源行业的投资，将极大促进模锻行业的发展。

我国模具行业是一个新兴的产业、朝阳行业、高收入的行业。如长三角与广东佛山等地区，模具设计、开发、维修人才短缺，经验丰富的模具设计人才供需比达1:12，现有的模具设计人才远远无法满足需求。

目前我国模具设计水平低，依然停留在依靠反复工程类比的试错方法上，与先进国家的模具设计水平存在较大差距。由于制造业市场的竞争日趋激烈，企业急需提高模具设计水平，对有实践经验并能结合计算机仿真进行模具设计开发的高级专业工程技术人才需求逐渐增加。因此针对锻压专业的本科生加大模具设计方面的教学势在必行。但目前各高校锻压模具设计实践教学环节学时少，教学方法单一，模具设计主要针对传统的、典型零件进行，已经远不适应社会发展及学生就业的要求，因此，逐渐树立现代化教育理念，不断推进锻压模具实践教学改革，优化人才培养方案，是锻压专业人才教育及创新培养的必然选择。

随着计算机软硬件、数值模术的发展，采用数值模拟技术可获得模具结构参数对锻压成形过程金属的流动行为影响，预测产品成形质量，获得合理的锻造工艺参数、模具结构配置。

目前数值模拟技术已经逐渐成为企业研究高性能产品的关键辅助手段，然而目前的有限元模拟技术通常都是研究生进行课题研究时采用的研究手段，尚未在本专科生进行应用。因此本科生的锻压模具设计尚停留在单纯的图纸设计阶段，为此增设有限元模拟仿真结合模具设计的理论与实践相结合综合性工程实践课程，才能满足此类人才的需求。

2 锻压模具设计的改革方法

由于目前学校现在的课程设置、课时分配的变化，使得锻压模具设计方面专业课程的学时减少，但课程设计内容与方法却没有相应的调整。并且学生在进行模具设计时，并没有进行生产实习，是建立在基本理论上的模具设计，与实践相差较远。因与培养高素质、综合型人才的目标不适应。

但是现行的实习模式又难以收到预期的效果。主要是在实习过程中教师占主导地位，学时处于被动地位，因而学生缺少必要的积极主动态度，加之企业实行岗位责任制，学生不能动手操作，只能站在一旁充当看客，实习成了走马观花。

同时实习单位不愿意接待学生的生产实习，怕耽误工作、妨碍生产、出现安全事故、影响经济效益，因此不愿意接待学生进行生产实习。

即便接待了学生实习，通常让学生参观一些老旧的设备，新型的锻压设备又不让学生参观实习，在这样的环境下实习，很少见到先进的设备、先进的技术和先进的管理，难以达到生产实习的预期效果。

针对上述问题并结合社会需求和我院实际情况，提出了一下方案。

(1)针对学生在模具设计前无实际经验的现象，提出将生产实习放置在锻造、冲压模具设计课程中段，即学生学习了设计基本原理、基本步骤后，去企业进行2周的生产实习，形成理论—实践—理论的教学模式，增强学生理论与实践的结合能力。

(2)针对企业生产实习中不能动手的现象，建立模具设计实验室。购入典型的、简单的、复杂的多套锻造、冲压的模具模型，同时成形设备，向学生开放，让学生进行拆装实验，进一步增强学生对模具结构的理解能力。

(3)根据我国对模具人才的需求，尤其近年随着对大型铝合金型材需求的增加，使得对铝合金挤压模具设计人才的需求增加，为此增加挤压模具设计以适应社会的人才需求。

(4)在掌握原理和基本设计的基础上，采用有限元数值模拟结合实验验证的设计方法。学生对自行设计开发模具，采用三维几何造型软件，用有限元数值模拟预测设计的合理性，如合理可在500吨的锻造压力机上进行验证，生产自己设计的制品。

通过以上4个方法，有助于学生更加深入的理解成形理论和实践。如对于简单的连杆锻造模具设计，课程改革前，学生仅是通过理论计算，并采用CAD软件进行二维的图纸设计即完了整个模具设计。课程改革后，在此基础上还有绘制三维实体模型，采用专用体积成形数值模拟软件进行锻造过程的模拟计算，预测锻造工艺参数、模具结构的设置的合理性。并根据合理性对模具结构和工艺参数进行修正，修正后可根据分组情况制作加工模具，在锻压设备上进行实践检验。这样学生们不但可以了解热精锻工艺与提高热精锻模具寿命的方法及途径，还能分析热模锻件生产成本的构成与热精锻工艺及提高模具寿命对降低生产成本的作用，了解热精锻工艺及热精锻数字化成形技术的研发及应用和提高热精锻模具寿命的途径。

3 结束语

针对锻压模具设计教学环节中，教学内容陈旧、单一的现象，以社会需求为导向，以实际工程技术为背景，提出增设基于有限元数值模拟仿真结合实验验证的模具设计优化分析的综合实践课程。扩展和优化传统实践教学内容与方法，开展综合创新型实验教学方式，有利于将基础理论与专业知识融会贯通，增加独立分析和解决模具设计的工程实际问题，对提扩展学生就业面，提高就业率，培养基础知识扎实、实践能力强、具有创新精神的高素质本科应用型人才具有重要意义。

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