浅析项目教学法在《冲压工艺与模具设计》课程教学中的应用

(武汉船舶职业技术学院,湖北武汉 430050)

随着制造业数字化、智能化的发展，在我国的模具制造业领域已经有越来越多的先进的数字设计设备和制造技术得到应用和推广。同时，也应该看到我国的模具制造业人才短缺的现状，特别是高水平、高技能人才短缺的情况日益凸显，由此极大制约了我国模具制造业的发展，而且严重制约了我国制造行业发展的速度。因此，作为培养高素质技术技能型人才的高等职业院校，势必要加强模具设计与制造等相关专业的人才培养。《冲压工艺与模具设计》是模具设计与制造等相关专业的核心课程之一，该课程具有理论性强，操作性强，与其他多个专业相互渗透等特点，需要注重课堂教学效率的提升。相较于传统的教学模式和方法，以设计为导向，真实模拟岗位工作的项目教学法是一种创新的教学模式和方法，笔者所在的教学组将其应用在《冲压工艺与模具设计》教学中，培养了学生的学习兴趣和信心，使教学效果和质量得到大力提升。

1 模具项目任务的选择依据

“任务型课程”是职业教育课程的基本模式，如何选择合适的载体类型，任务如何驱动是关键。项目是在一定组织机构内、利用有限资源、在规定的时间内要求完成的有明确工作成果的工作任务。以完成某项具体工作成果(产品或服务)流程为主线。项目的选择将会直接影响课堂的有效性。基于“做中学”的理念，所选择的项目任务首先是学生在能力范围内可以完成，不能因为要进行项目任务型课程教学而设计项目任务，而是要学生在完成项目任务过程中不断积累学习知识点；其次是项目任务的难易程度应由简单到复杂，逐步覆盖知识点，遵循学生的认知理念。生活中由冲压工艺制作的产品数不胜数，如垫片、灯罩等。在项目任务确定时，如果选择太简单的零件，达不到教学目的，学生的积极性也调动不起来；如果选择太难的零件，根据大多数学生知难而退的学情分析，学生会直接放弃，教学效果不好。所以教师在教学冲压模具结构相关章节时，选择中等复杂的开瓶器(如图1所示)，既有非圆形的内孔，又有稍微复杂的轮廓，材料为不锈钢，厚度为1.20.1，生产批量为大批量。以设计开瓶器模具为项目，通过一个个具体任务的完成，逐渐掌握冲压模具的基础知识。

图1 开瓶器零件图

2 设计开瓶器成型零件项目任务的实施过程

作为模具中的核心部分，与开瓶器的尺寸精度密切相关的成型零件，这部分的设计十分重要。本文将介绍开瓶器模具中成型零件的设计这一项目任务是如何开展的。

2.1 开瓶器成型零件的结构形式确定

要想成型开瓶器外形(如图1所示)，必须是由凸模、凹模等成型零件来完成。那么这部分是如何在整套模具固定，是选用台阶固定还是螺栓固定(见图2)，其结构形式是圆形还是异形？没有模具基础知识的学生一头雾水，不知从何入手。通过教师讲授，对比不同种固定形式的优缺点，介绍各种固定形式的适用场合，学生们就能根据自己所理解的对开瓶器成型零件进行设计，在完成开瓶器成型零件的结构形式确定这一任务中，逐渐掌握知识点。

图2 固定形式

2.2 开瓶器成型零件的材料选用及热处理

(1)材料选用

目前，企业越来越重视产品的成本价格。一套模具生产的合格产品量越多，产品的利润越高。冲压模具的使用寿命，对产品的加工品质、产品的加工效率、加工经济成本以及产品加工经济效益等方面均有较大的影响，冲压模具使用寿命的长短是衡量冲压模具的制造水平高低的一项重要指标。因此，要想提高冷冲压模具的使用寿命，首先要选择正确的模具材料。一是冲裁产品的生产批量情况。产品批量大时，模具要选择强度高、韧性好、耐磨性较高的模具材料；产品批量小时，则可选择一般的模具材料(见表1常用冷作模具材料)；二是冲压材料的性质和冲压件的品质要求。当冲压件的尺寸公差要求高时，模具间隙要求较小，由于模具的凸凹模与冲压件间摩擦较大，模具应选择韧性高、耐磨性高的材料。

(2)热处理工艺

除了材料的选用以外，不同材质、不同性能的材料的冲压模具通过一定的热处理工艺将对提高模具寿命起着关键的作用。如在淬火过程中，若加热温度过高，会使凸、凹模淬火过硬，易造成模具的脆性大导致易折断碎裂；若加热温度偏低，则其淬火后的硬度或淬硬层的深度达不到加工要求，导致凸、凹模受力后易变形。

表1 常用冷作模具材料

课题组成员在教学中，通过介绍材料种类后，结合之前的模具材料选用课程，让学生根据开瓶器的产量，在设计开瓶器模具成型零件时，给出合理选材和热处理要求，进而掌握这部分知识点。

2.3 开瓶器成型零件设计

冲压零件的尺寸精度是指冲压零件实际尺寸与基本尺寸的偏差,差值越小,则冲压零件的精度越高，反之则精度越低。开瓶器零件图中的未注公差尺寸按照IT14进行设计，这是冲压工艺能达到的经济精度。在加工开瓶器这样的板材冲压零件时，其尺寸精度受到影响的因素较多：模具制造公差(Δ制)、板材厚度误差(Δ材)、模具允许磨损(Δ损)、冲件弹性变形(Δ弹)等。故在刃口计算时要考虑这些影响因素。对很多初学者来说，模具设计尤其是刃口计算这部分较难理解。为了完成此项任务，教师的讲解尤为重要。

表2 开瓶器相关尺寸计算过程

3 小 结

通过这种教学模式，以模具产品设计为导向，以项目为驱动，以任务为板块的教学做一体化，在多个相互关联的教学情境下，使学生由被动学习变为主动学习，由单纯的“学”，变为“在学中做，在做中学”，使冷冲压模具设计的研究不再停留在表面。在完成项目任务的过程中，学生会遇到的问题，通过在实践中自己独立思考，小组研讨决策等形式，会主动的查阅相关资料，不仅提高教学效果、培养学生分析问题和解决问题的能力，还培养学生正确的职业习惯。