塑料成型技术课程的数字化建设

牛克忠

（广东工贸职业技术学院机械工程系，广东广州510510）

塑料成型技术课程的数字化建设

牛克忠

（广东工贸职业技术学院机械工程系，广东广州510510）

以现代信息技术为基础，对塑料成型技术课程的传统教学模式进行了改革。建立了该课程的教学、实验、课程设计和评价的网络平台，构建了以学生自主学习为主的教学新模式。通过网络平台，教师与学生之间实现了教学的互联互通。

塑料成型；教学改革；数字化；课程建设

职业院校肩负着为我国培养中高级技术和技能人才的重任［1］，骨干课程建设是职业院校办出特色的一项重要任务。由于工程教育有自己的认知规律［2］，因此，探寻骨干课程的认知规律，提高这些课程的教学水平，是职业院校教师理应追求的目标。

以学生为中心的教学模式已成为提升教育质量的重要手段［3］。网络发展的灵魂在于交互共享，无限沟通是网络的本质［4］。因此，借助网络传播技术手段，建立数字化网络教学平台，有助于师生之间的相互沟通和交流。信息系统的硬件资源和软件资源越来越多地以服务的形式提供给用户［5］，这使得以学生为用户的数字化自主学习平台的构建成为可能。

塑料成型技术是我校模具设计与制造专业的骨干课程，搞好该课程的教学对于后继课程的学习具有重要的意义。

随着现代制造业信息化程度的不断提高和市场对塑料成型技术人才需求的不断增加，传统的教学方法已无法满足现代社会对人才培养的需求。为此，笔者对塑料成型技术在教学内容和教学方法进行了改革，在对塑料成型技术进行数字化处理的基础上研究、开发了具有师生互动功能的教学软件，构建了塑料成型技术的网络教学平台，建立了以学生自主学习为主的教学新模式，并通过网络平台，在教学上实现了教师与学生之间的互联互通。

1　塑料成型技术的内容及教学改革

塑料成型技术包括以下教学内容：塑料及其性能、塑料制品的结构工艺分析、模具技术、塑料成型设备（主要是注塑机）基本原理及结构和塑料成型技术。在开发塑料成型技术相关软件之前，有必要把这些教学内容进行数字化处理，并建立功能齐全、相互关联的数据库。

塑料成型技术的教学改革是一项庞大的系统工程，需要通过计算机技术、网络技术和制造业的信息工程方法，并根据人才培养目标，制定相应的课程设置方案，构建相应的塑料成型技术教学框架，以满足学生对相关知识的需求。

2　塑料成型技术及其数字化方法

2.1塑料材料及其数据库

塑料材料主要介绍塑料的组成、分类、结构、改性以及塑料材料的各种使用性能、力学性能、成型性能及其参数。

塑料材料数据库主要介绍工程数据库的基本知识、常用塑料的性质和性能、塑料成型过程中塑料的功能和作用。

2.2塑料制品的结构及其造型设计和塑料制品的成型工艺

塑料制品结构及其造型设计主要介绍塑料制品的功用设计和各种性能设计，同时介绍塑料制品的三维几何造型的CAD方法及其软件的使用方法。

塑料成型工艺主要介绍温度、压力和时间三个工艺参数的物理意义及其设计原则，计算机模拟则主要介绍塑料成型过程的仿真方法。相关的人工智能和专家系统主要介绍一些有关塑料成型的人工智能知识和专家系统知识。

2.3塑料成型模具及其CADCAM方法

塑料成型模具主要介绍其功能、类别、结构和设计方法（包括标准零件和标准模架）。在塑料成型模具的设计中，学生需要掌握三维CAD软件及相应的模具设计技术、装配技术和二次开发技术。

随着CADCAECAM一体化技术的发展，在教学过程中，教师应结合模具CAD和成型CAE技术，介绍模具CNC加工技术、CAM技术和塑料成型模具的CADCAECAM的一体化集成技术。

2.4塑料成型设备控制

塑料成型设备控制主要介绍现代塑料成型机械的机电液光一体化控制技术、NCDNCCNC和模糊控制、智能控制等现代控制技术在塑料成型机械中的应用。

2.5塑料成型质量控制

塑料成型质量控制主要介绍在生产过程中塑料成型的质量检测、质量控制技术和全面质量管理在各个生产环节中的实施方法。

2.6塑料成型过程中的信息工程方法

塑料成型过程中的信息工程方法主要介绍产品数据管理系统（PDM）、并行工程技术、先进资源管理方法、柔性生产技术、CIM生产哲理和CIMS生产系统、虚拟动态制造联盟或虚拟公司、虚拟工厂等内容。

3　塑料成型技术的学习软件开发

塑料成型技术的学习软件开发需要注重以下几个方面的内容：1）设计友好的人机交互界面，尽量消除机器界面对学生学习产生的不利影响；2）运用多媒体制作软件设计图文（含动画）和声音并茂的学习平台，以提高学生的学习效率；3）要设置学习平台的双向交互功能；4）要在学习平台中实现引导、提示、示范、检查和考核等多项教学功能；5）把工程数据库、CAD、CAE、CAM、PDE等软件的应用和集成技术融入该学习软件；6）构建与教学内容相适应的为理论教学服务的虚拟工程场景模型。

4　虚拟实训基地的建设与开发

实训基地是职业院校学生进行实践训练的重要场所，也是职业教育区别于普通教育的重要特征［6］。学习软件仅仅能满足理论方面的教学，因此，与理论教学相适应的虚拟实训基地建设也是塑料成型技术教学改革的重要内容。

利用计算机虚拟技术和多媒体技术，建立形象逼真、内容丰富的虚拟实验室，对于培养学生的实践能力是很有意义的。学生可以通过虚拟实验室的网络终端开展极具真实感的虚拟实验活动，并在终端上远程操作虚拟的实验设备。因此，在塑料成型技术的数字化建设中，利用目前比较成熟的工程技术软件研究、开发密切联系理论教学的塑料成型技术虚拟实验，可以大大降低购置实验设备所需的经费，节约办学成本。

虚拟实验包括塑料的力学性能实验、塑料制品的三维几何造型实验以及注射、挤出、压缩和压注等成型实验，还包括成型机械的操作与控制实验、成型过程的模拟实验、模具装拆实验和模具的NC加工试验等。

5　虚拟模具设计教室的研究与开发

模具设计是塑料成型技术教学中重要的实践环节，虚拟模具设计是塑料成型技术数字化建设的重要一环，也是重要的毕业设计的内容。为了做好这一项重要工作，笔者秉承虚拟设计和虚拟制造理念，并借助智能CAD技术和中心数据库，开发了虚拟模具设计教室。

5.1虚拟模具设计教室的研究、开发步骤

首先，优化虚拟模具设计教室的硬件资源，选择比较合适的三维CADCAMCAE软件。其次，选择一些典型的塑料制品作为模具的成型对象，建立这些塑料制品的二维和三维工程图库，并实现图库间所有制品信息的交换和共享。再次，建立这些典型塑料制品的材料性能数据库、工艺参数数据库和成型质量工艺的专家系统，设计规范化的模具设计程序，并利用程序设计出每一个典型塑料制品的成型模具及其组成的装配图库。最后，建立各种模具标准件、通用件、标准模架图库，非标准模具零件的典型结构图库和加工装配专家系统。

5.2中心数据库的建立与作用

把所有的技术数据和图形数据归并，建立虚拟设计教室的中心数据库。在中心数据库的基础上，设计可以与该数据库交换信息的学生名册，以便向学生分发设计任务；设计某种智能化的推理方法，以便指导学生领取设计任务；设计某种评判方法和惩罚函数，以便对学生的设计做出综合评价。

学生要做的工作概括如下：根据塑料制品的二维工程图纸设计其三维几何造型；根据塑料制品的设计成型工艺及各种成型工艺参数，利用CAE软件对塑料制品成型过程进行计算机模拟，修正先前拟定的成型工艺参数，并初步设计模具中的材料流动系统（如注射模和压注模中的浇注系统）、冷却系统和成型零部件结构；根据材料流动系统和成型零部件模具进行总体结构设计和零部件设计；对非标准模具零件进行NC加工和后置处理。

要经常对数据库中的各种数据信息和图形信息进行更新。另外，要同步建立设计和加工过程所必需的各种技术标准、技术规范、技术文件以及各种计算公式和工程参数的资料库。

6　结束语

在塑料成型技术课程的数字化建设中，笔者对课程内容进行了数字化处理，并建立了网络知识平台，构建了网络虚拟实训基地，给出了虚拟模具设计教室的建设方法和步骤。尽管开发这样的软件系统需要投入大量的人力和物力，且系统开发完成后还需要不断完善和扩充，但这是一条塑料成型技术数字化建设的必由之路。

［1］韩永强.我国职业教育发展：现状、问题与方略［J］.职业技术教育，2015（7）：17-22.

［2］孙康宁，张景德，傅水根.工程材料与机械制造基础课程知识体系研究［J］.中国大学教学，2015（5）：63-66.

［3］朱长江，郭艾，杨立洪.以生为本，多元融合，推进大学数学教学改革［J］.中国大学教学，2015（5）：59-62.

［4］王民艺，吴毅坚，赵文耘.自主学习任务的导航和自动创新方法研究［J］.计算机应用与软件，2014（12）：33-38.

［5］马斌，冯波.多元协同环境下服务运营环境关键技术的探讨［J］.网络新媒体技术，2015（2）：1-7.

［6］戴勇，周桂瑾，陈玉平.高职实训基地关键资源地（KRP00L）模式的研究与实践［J］.中国职业技术教育，2015（17）：22-26.

【责任编辑王云鹏】

Digital Construction of Plastic Molding Technology Course

NIU Kezhong
（Department of Mechanical Engineering，Guangdong College of Industry and Commerce，Guangzhou 510510，China）

The traditional teaching pattern of plastic molding technology which is the main fundamental course of mold design and manufacturing has been changed on the basis of modern information technology.In this paper network teaching platform of this course has been set up to realize the new teaching model of students’autonomous learning.The network platform of teaching，experiment，curriculum design，and curriculum evaluation has been established to realize the interconnection of teaching and learning between teachers and students.

plastic molding；teaching reform；digital；curriculum construction

G642

A

2095-7726（2015）09-0069-03

2015-03-30

广东省省级示范专业（模具设计与制造）建设项目（粤教高函2013-164）

牛克忠（1964-），男，河南沁阳人，副教授，研究方向：材料成型及模具技术。