“特种成形模具”课程开发研究

唐祁峰，徐磊，曾明

（西华大学材料科学与工程学院，四川成都610039）

“特种成形模具”课程开发研究

唐祁峰，徐磊，曾明

（西华大学材料科学与工程学院，四川成都610039）

介绍了“特种成形模具”课程的开课目的、课程涉及的内容以及以往教学过程中存在的一些问题。针对问题，对教学内容及课时分配进行了优化，并提出了相应的教学方法改进措施。

特种成形技术；模具设计；教学改革

随着我国经济的腾飞，国内制造业获得了高速的发展。模具工业作为制造业的核心，模具设计和制造人员需求量越来越大，而这方面高端的技术人员的稀缺正在成为制约我国制造工业发展的“瓶颈”。国内理工科高校为了满足模具市场对专业人员的需求，大都开设了模具加工方向的专业理论课程和实践环节。作者所在学校在机械和材料两个学院均开有模具课程，材料学院在材料成型及控制专业还特别开设了模具方向，系统的培养专业模具设计和制造人才。“特种成形模具”是材料成型及控制专业为模具方向学生特意新开的专业课程之一。本文作者通过上一年的课程教学实践，对“特种成形模具”这门新开课的特点和教学实际情况进行了分析，针对课程存在的问题进行了探讨，并提出了相应的改革方案，以期为这门课程的后续建设和发展奠定良好的基础。

一、课程教学内容及存在的问题

1.课程性质、内容与作用。在作者所在学校，模具方向是材料成型及控制专业的专业方向之一。该方向的学生大三以前同材料成型及控制专业其他方向的学生一起共同学习材料成型方面的基础专业课，并不涉及到具体的模具设计和制造。在细分方向进行后，以前的模具方向学生主要是学习注塑模和冲压模设计与制造两个方面，对其他材料成型工艺过程涉及到的模具设计和制造并不了解。学院基于让模具方向学生能够更多的了解其他成型工艺中模具设计，特意为该方向学生开设了“特种成形模具”课程，以增加学生的专业知识面，为学生提供更广阔的就业机会。“特种成形模具”课程涉及到锻造、挤压、汽车覆盖件冲压和粉末冶金多种材料成型工艺方面的模具设计和制造知识。课程的目的是：希望通过学习，使学生掌握模锻模具、挤压模具、汽车覆盖件模具及粉末冶金模具设计的基本知识，培养学生分析解决实际工艺及模具问题和开拓创新能力，具备相关模具设计和成形工艺现场实施的初步能力。

2.课程教学存在的问题。作者通过上一年的课程教学实践，发现学生在学习“特种成形模具”这门课程过程中主要存在两方面的问题：一方面是由于“特种成形模具”这门课程涉及到的知识面比较宽广，跨度较大，包含了四种材料成型工艺方面的知识，学生对这些成型工艺不甚了解，比如材料成型专业并没有开设粉末冶金专业课，致使学生学习的难度增大，学习起来较为吃力，导致学习主动性不强。另一方面是课程的整个学习课时过少，学生要在32个课时中完成四种材料成型工艺及相关模具设计的学习，很多工艺和模具设计方面的细节知识无法通过短短的课堂讲授传递给学生。为了让学生在有限的课时内有效的完成课程学习，作者对以前的课程内容和教学方法进行了分析，并提出了相应的优化方案。

二、教学内容分析及优化

“特种成形模具”课程是一门较为特殊的模具专业课程，涉及到体积、板料，粉末三大金属塑性变形，具体包含了锻造、挤压、汽车覆盖件冲压和粉末冶金四种材料成型工艺及模具设计，是注塑模和冲压模两门课程的补充课程。经上一年的课程教学实践，作者发现由于教学内容分配的不合理，存在一些问题。作者根据学生学习课程的情况，通过对教学大纲的仔细分析，对课程的部分教学内容进行了优化，以期在规定的课时量下用更为合理的课程内容分布让学生既能学得广，又能学得深。

1.课时分配优化。原来的“特种成形模具”课程教学内容分配时主要着重在模锻成形及模具设计，共用理论课时18节，占到整个课程课时的一半以上。课程根据锻造工艺的不同，分别从锻造工艺概述、开式、闭式、精密、特种锻造五个方面介绍了锻造工艺及模具设计，除概述只占2课时外，其他部分占用课时均为4个课时。这样的课时分布存在一定的不合理性：一是锻造模具设计占用课时过多，压缩了其他成型工艺模具设计讲授课时；二是涉及到的锻造工艺过多，面面俱到，导致有些知识无法讲透，而有些知识又过于重复，致使教学资源浪费。经分析优化后，作者根据不同锻造工艺的共通点和借鉴其他人的经验，采用重点讲述典型的开式模锻工艺及其相应的模具设计，将这部分课时延长至6个课时，把其他锻造工艺压缩为2个课时，只做简单扼要的介绍。这样的调整既做到了缩减锻造工艺的课时量，又达到了“少而精”的效果。

2.课程内容优化。原课程内容在涉及到汽车覆盖件的冲压工艺及模具设计时，同样存在一些不合理。汽车覆盖件冲压模具知识是学生学习冲压模具课程后进行讲授的，两者存在一些共同点也有一定的区别。课程所用教材对一些冲压工艺及简单的冲压模具进行了介绍，而这部分内容学生在以前的课程中已经进行了较为细致的学习，再进行重复讲解就造成了教学资源浪费。而汽车覆盖件冲压又较普通的冲压工艺更为复杂，所用模具和设备也不同，如何让学生在具备了一定的冲压模具知识的前提下学好汽车覆盖件模具知识，作者对两种冲压模存在的差异进行了分析总结，并提出了相应的优化课程方案。

三、教学方法改革

针对现有教学的不足，作者希望通过以下几个方面的教学方法改革，进一步使学生在有限的时间内高效的完成理论课程学习和提升工程实践中解决实际问题的能力。

1.多种理论教学手段结合，增加学生的感官认识。“特种成形模具”课程涉及到多种成形工艺，很多学生对部分成形工艺没有大体的了解，模具设计就更无从谈起。对于学生从没有接触过的成形工艺，作者通过图片、视屏、小型实际模型等一系列教学手段结合，使学生对工艺和相关模具有个初步的感官认识，比如给学生展示拉臂锻件开式模锻的锻模小型实体模型。另外，课本上介绍的一些模具较为复杂，通过二维图片无法真实的反映出模具结构，导致学生理解起来较为吃力，作者通过动画模型使学生能够从三维立体的角度了解模具结构。比如汽车覆盖件冲压模上的废料切刀，从教材的二维图和文字介绍中很难准确的理解废料切刀的结构及其与其他模具之间的装配关系，作者采用三维设计软件模拟了汽车覆盖件冲压成形过程中废料切刀的运动过程，学生通过三维立体动画，很快的就能理解汽车覆盖件冲压模是如何运动的，废料切刀与冲压模之间的装配关系以及它又是如何完成废料的切除过程。

2.介绍最新研究成果，激发学生学习热情。纯粹的理论教学，涉及到大量的计算公式和设计原则，理论性较强。而这些知识有没有用，有用又用在何处，大部分学生都不是太清楚，致使学生在学习理论知识时往往缺乏学习热情。作者通过查阅文献、与相关企业的技术人员交流、参加学术会议等各种渠道了解到国内外最新的研究和技术创新成果，并把这些信息传达给学生，极大的激发了学生的学习热情。比如在讲授热模锻压力机时，给学生介绍了德阳二重与国内高校联合自主研发的8.5万吨模锻压力机从设计到建造成功用时10年终于在2013年初正式进入工业化生产，创下了多项“世界第一”，为我国的大飞机实现自主制造提供了必要支撑，学生听完介绍后很是激动，当堂课程听得聚精会神，课后还积极与作者讨论课堂知识在实际生产中的运用。由此可见，在课堂上引入最新的研究成果，对提升学生的学习热情有很大的帮助。

3.互动式教学，培养学生的自主学习能力。国内的教学模式从小学到大学大都是采用“填鸭式”的，将知识一股脑的灌输给学生，而学生也很大程度上都是被动学习。很多高校的学生的学习目的不明确，仅仅是为了应付考试，上课时也是“人在曹营心在汉”，在课堂上做“白日梦”，一问三不知。针对课堂上的这种现象，作者通过在课堂上引入互动式教学环节，比如采用提问的方式，一方面提高学生的注意力；另一方面让学生不是被动的听课，还要主动的思考。还有一些课程内容让学生自己上来讲授，学生就需要课前备课，对讲授内容要进行梳理、总结。学生通过自学、自讲的方式能够更为深刻的理解课本中的理论知识，起到了培养学生自主学习能力的效果。

4.科研与理论知识结合，提升学生的工程实践能力。学生通过大量的理论学习后，缺乏相应的工程实践机会，使得理论与实践脱节。虽然在课程中安排有4个课时的实验课，但仍不足以满足学生的实践机会。作者认为，将学生的实践环节与学院教师的科研项目结合起来，让学生将理论知识运用到实践中去，能极大的提高学生在工程实践中解决实际问题的能力。比如让部分学生参与到作者在研的液态挤压项目和制备烧结铝合金含油轴承项目中来，能使学生对挤压模具和粉末冶金模具的设计和制作的理解更为深刻。又比如作者所在科研团队正与汽车零部件企业联合开发粉末锻造零件，涉及到粉末冶金模具和后续的精密模锻模具设计、加工、调整优化以及不同工序压力机的选型，如果学生能参与到该项目中来，必然能极大的将理论知识与生产实践有机的结合起来，提升自己的工程实践能力。

“特种成形模具”是一门涉及到多种成形工艺中模具设计和制造的“特殊”课程。作者通过在以往的该课程的理论教学实践过程中获得的经验，对该课程内容和结构进行了深入细致的分析，期望通过调整课程课时分布、优化课程内容、改进教学方法等一系列措施，使学生能够高质、高效的学习完成该课程的学习，获得较强解决实际工程问题的能力，为以后的职业道路提供帮助。

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[3]胡亚民，王伟，孙金刚.从《锻造工艺过程及模具设计》教材看锻造工艺发展的新进展[J].锻压装备与制造技术，2012，（01）.

G 642.0文献标志码：A文章编号：1674-9324（2014）50-0176-02

唐祁峰（1981-），男，西华大学材料科学与工程学院教师，讲师，博士，研究方向为粉末冶金成形。