《冲压模具设计》课程项目化教学改革与实践

匡和碧，黄 海

《冲压模具设计》课程项目化教学改革与实践

匡和碧，黄 海

（深圳职业技术学院机电工程学院，广东 深圳 518055）

介绍了《冲压模具设计》课程项目化教学改革的现状及存在的问题，通过重构教学内容，创设学习情境，引入PRESSCAD冲压模具专用设计软件，实施“三主五步”教学法，即以学生为主体，以教师为主导，以训练为主线；“做什么—如何做—跟我做--自己做-做得如何”，激发了学生的学习兴趣，实现了冲压工艺知识学习与冲压模具设计技能训练的有机结合．

冲压模具设计；项目化教学；“三主五步”教学法

《冲压模具设计》是模具设计与制造专业的一门主要专业课，主要介绍冲压成形的原理、工艺及模具设计方法，其教学目标是使学生在了解冲压成形基本理论的基础上能对中等复杂程度的冲压零件正确地进行冲压工艺分析和模具设计．该课程涉及机械学、材料学、力学等多个学科，知识涵盖面宽，理论性、实践性、综合性较强，课程信息量大，模具结构繁多且复杂，教和学的难度较大，传统的灌输式教学模式，学生在学习过程中普遍感觉到理论知识多而零散，内容枯燥，所学知识没有针对性，学习兴趣不高，教学效果不好．基于上述原因，在教学中采用项目教学法成了众多学校教学改革的方向，文献[1-3]对项目化教学进行了有益的探索．但这些文献的论述还存在诸多值得商榷之处，比如，对于学习项目的设置，过于简单、难以覆盖到各个专业知识点，也很难激发学生兴趣；其次，设计思路与流程与企业实际脱节严重，过分注重工艺分析与计算，忽视了冲压模具设计规范的运用；再次，对于当今冲压企业广泛使用的模具自动化设计工具PRESSCAD没有提及，还是介绍使用AUTOCAD来绘制模具的零件图，这样做不但效率低，而且难度大．根据笔者的实践，在规定的教学课时内，即使只做一个项目（如“垫圈复合冲裁模设计”），大多数学生也是无法胜任，更不要说完成全部项目．因此，优化教学内容，合理划分教学项目，在教学过程中引入企业广泛使用冲压模具自动设计工具PRESSCAD，才能真正体现项目化教学的优点，高质量完成教学任务．

1 课程的项目化教学改革

1.1 以培养实用技能需要为原则，优化教学内容

1）从冲压模具设计的实用技能出发，删除或压缩一些无实用价值的内容，如冲裁刃口尺寸计算、冲压力计算等等．实际上、对于复杂形状的外形或内孔，要按教材上的公式计算出凸、凹模的尺寸、冲压力及压力中心，不但费时费力、而且有时根本就无法计算出来．通过调研发现，企业在进行冲压模具设计时，对于冲孔，冲孔凸模的刃口尺寸就取孔的尺寸；对于落料，落料凹模的刃口尺寸就取落料部分的尺寸，只是需要根据磨损规律及冲件的公差要求适当缩放模具的刃口尺寸，以保证在模具磨损后仍能冲出合格产品就可以了，这样大大简化了计算，也为模具的自动化设计打下了基础．另外，对于冲压力及压力中心的计算，除冲裁模可以较精确计算出冲压力及压力中心外、对于含有折弯、压凸、拉桥等多工序的模具、就无法准确计算出冲压力了，因此实际工作中很少进行冲压力及压力中心计算，压力机及卸料或压料弹簧都是根据企业规范或设计人员工作经验选取．

2）增加必要的教学内容，如公差缩放、展开计算、工序拆分等．为了简化设计过程及满足模具自动化设计的需要，通常是将产品的尺寸及公差进行缩放后直接当作凸模或凹模的刃口尺寸．其次，由于稍微复杂一点产品都包含有冲裁、折弯、翻边等多个工序，因此需要进行展开计算和工序拆分，并根据展开计算和工序拆分结果确定模具的类型、尺寸和数量．这部分内容以前未受足够重视，根据企业模具设计的实际情况，应加强这部分内容的教学．

3）增加冲压模具设计新技术的介绍．如今的冲压模具设计不但早就摔掉了图板，而且行业内广泛使用参数化、智能化的冲压模具设计软件，如PRESSCAD、TSAIPRESS、LIFECAD等．这些软件可使冲压模具设计人员把精力集中在工艺分析、方案确定上，而繁重的绘图工作由软件自动完成．在冲压模具设计课程教学中使用这些软件，不但能使教学内容更加贴近企业实际，而且使得原来令人望而生畏的装配图绘制、零件图纸绘制、尺寸标注及修改工作变得简单高效，学生学习热情及成就感也大为提高．

1.2 以企业冲压模具设计岗位需求为目标、合理设置学习项目

学习项目的设置要以岗位需求为目标，为学生将来走上相关的设计岗位做准备．通过到大型现代化的冲压企业参观学习、实地考察，聘请企业设计工程师担任兼职教师，与企业人员一道确定教学内容，共开发4个学习项目．这4个学习项目对应企业最常用的4种模具的设计，即复合模设计、冲孔模设计、折弯成形模设计、连续模设计．这4种模具代表4种典型结构，每一种模具都有多种用途，如，复合模结构除用作落料冲孔模外，还用作拉深、压凸模具结构；冲孔模结构除用作冲孔模外，还可用作压凸、拉桥、抽芽等模具结构．掌握了这4种模具的设计，基本上能胜任企业的冲压模具设计工作．学习项目设置见表1．

2 采用“三主五步”教学法，创新教学模式

2.1 “三主五步”教学法的内涵

借鉴企业教导员工的经验，综合其他教学方法，在冲压模具设计教学中提出“三主五步” 教学法．“三主”，即以学生为主体，以教师为主导，以训练为主线；“五步”即：“做什么—如何做—跟我做--自己做-做得如何”．5个步骤不仅各具功能，而且环环相扣，层层深入，形成了一个完整的教学过程、模式．

2.2 “三主五步”教学法的实施

2.2.1 做什么

让学生从一开始就知道自己要做什么，要让学生带着问题去学习、去思考而不是泛泛的去学习．以项目一冲孔落料复合模设计为例，在此阶段，首先要使学生明白要得到的产品包含冲孔与落料（如载体所示），模具类型要用复合模，要做的工作使用设计软件绘制出复合模的装配图、模板加工零件图、制作标准件采购清单等，让学生带着问题去认识、了解复合模的，装配图、模板加工零件图、标准件采购清单的内容及绘制要求等．

2.2.2 如何做

“如何做”就是学生学习如何进行模具设计．老师按照图1所示的冲压模具设计流程，组织学生学习相关工艺知识及模具设计规范，并动手进行设计．

首先是对“客户产品图”（如载体所示）进行“工艺评估”，确定该产品是否适合冲压加工．“工艺评估”完成后，开始制作“产品加工图”，也就时进行产品图的公差缩放．“产品加工图”完成后，开始制作“展开图”．“展开图”完成后，开始确定模具种类，也就是确定采用连续模还是单冲模．采用连续模就要绘制“排样图”，采用单冲模就要绘制“工序图”．“排样图”或“工序图”完成后，开始绘制“组立图（又称装配图）”．“组立图（又称装配图）”完成后，开始绘制“模板零件图”．“模板零件图”完成后，开始绘制“标准件清单”．

图1 冲压模具标准设计流程

“如何做”整个过程需要遵循“以学生为主体”的原则，学生是学习“如何做”的主体，是知识的主动建构者，教师在“如何做”的教学过程中只是起到组织者、帮助者和促进者的作用．

2.2.3 跟我做

“跟我做”就是通过教师示范，将模具设计过程、软件的操作步骤、参数的设置方法清楚地告知学生，让学生通过观察，领会设计要领、掌握软件操作步骤、参数设置方法．对于重要的结构设计，教师要反复示范，并辅以三维图片、实物模型展示，让学生明白该结构的原理，各个参数的含义．只有让学生深刻理解各个参数、结构的内涵，才能为后面的“自己做”打下扎实的基础．下面以用PRESSCAD软件设计项目四的“排样图”为例，说明“跟我做”的教学过程，见表2．

2.2.4 自己做

“自己做”就是在学生观察、领会老师的示范后亲自动手，应用所学知识，尝试自己做一个全新的设计．“自己做”一方面要求学生大胆独立进行设计，另一方面也要求教师要巡回指导，及时发现学生设计过程中出现的问题，对不正确的设计给予即时纠正，发现普遍性问题就及时停止全体同学的设计活动，集中讲解错误产生的原因及具体正确的设计方法．通过“自己做”这一步骤的教学，要使学生运用所学的理论去具体指导设计工作，动用所学的专业理论知识来思考、分析、解决设计操作中遇到的困难和问题，同时引导学生重视专业的操作技能，掌握好过硬的专业本领．

2.2.5 做得如何

“做得如何”就是在学生完成“自己做”后，对设计操作的过程进行归纳总结，帮助学生验证最终结果，明确对错优劣．实际上，每完成一个步骤，都要进行小结，对错误或不合理的设计及时进行纠正．项目全部完成后要及时进行总评价考核，并将考核结果及时反馈给学生，考核方法见表3．

以企业设计规范作为设计标准、以冲压模具设计培养目标作为教学指引，以4个产品作为教学载体，以4个项目作为教学内容，以PRESSCAD作为教学工具，采用“三主五步”教学法，使得大多数学生不但能顺利完成4个产品的模具设计工作，而且基本掌握了冲压模具设计的流程、设计规范、设计方法，为今后从事冲压模具设计工作打下了坚实的基础．

表2 “跟我做”教学过程示例

表3 项目考核表

[1] 肖亚慧．《冲压工艺与模具设计》课程项目教学改革实践[J]．职业技术教育，2015（5）：44-46．

[2] 林有智，傅高升，潘玉成，等．《冲压模具设计与制造》项目化教学改革与实践[J]．宁德师范学院学报（自然科学版），2013（1）：89-90，95．

[3] 武艳军．《冲压模具设计》课程项目化教学改革与实践[J]．考试周刊，2015，83：15-16．

Project Teaching Reform and Practice of the “”

KUANG Hebi, HUANG Hai

（）

This paper introduces the current situation and existing problems of the project-based teaching reform ofcourse. It expounds the organic combination of stamping process knowledge learning and stamping die design skills training by reconstructing the teaching content, creating learning situation, introducing PRESSCAD stamping die design software and implementing the “Three Principles and Five Steps” teaching method. In other words, it is student-centered,teacher-guided, and training-focused. Following the guideline of “What to do - how to do it - do it with me - do it by myself - how It’s done”, students can increase their learning motive. And a combination of stamping process knowledge learning and stamping die design skill training can be achieved.

stamping die design; project teaching; “Three Principles and Five Steps” teaching method

10.13899/j.cnki.szptxb.2019.05.010

2019-02-19

匡和碧（1965-），湖南耒阳人，工学硕士，高级工程师，主要研究方向：冲压模具智能化设计．

TG38-4；G712

A

1672-0318（2019）05-0053-05