“塑料模具课程设计”实训课程教学改革与实践

刘 芳

(湖北科技职业学院，湖北 武汉 430074)

一、前言

随着计算机辅助软件的快速发展，模具CAD/CAE/CAM软件彻底改变了传统的模具设计与制造方法，现代模具企业已广泛采用数字化的设计手段。高职模具专业主要为企业提供一线高素质技能型人才，应紧跟时代发展，将计算机辅助软件融入专业课程中，让学生掌握扎实的专业知识和技能，快速适应现代模具企业对高技能人才的需求。

“塑料模具课程设计”课程的教学目的是完成理论课程的应用与实践，让学生深刻理解塑料模具设计的思路，掌握中等复杂程度塑件的设计方法，是模具专业实践性教学的重要环节[1]。本项课程设计侧重于基本训练，将普遍应用的绘图软件AutoCAD和传统的手工绘图共同融入模具设计中，强化模具核心岗位，如模具设计师、工程制图员等岗位职业能力在知识和能力方面的实践。

二、课程设计改革思路

结合笔者之前课程设计的做法，在教学过程中有两种具体实施模式。

模式一：强调手工绘图基本功的重要性。要求学生完成手绘模具总装图和零件图、手写模具课程设计说明书等。这种模式的优点在于，培养学生机械制图的手绘能力，通过绘图过程清楚理解模具的结构和设计方法，学生必须亲自动手绘制才能完成，可以很好地防止拷贝抄袭。但实施过程中也发现一些问题，例如：大部分高职学生基础知识不扎实，手绘能力普遍较弱，一周内能够完成整套模具设计有一定难度，图纸质量不高，而且学生学习兴趣不大；另外，随着数字化设计水平的提高，以及模具设计制造的数字化、自动化与智能化发展，除了手绘的基本功外，企业更希望毕业生掌握先进的数字化设计软件等。因此，通过本次课程设计强化学生CAD软件设计模具的能力是非常有必要的。

模式二：强调三维设计软件在模具设计中的重要性。利用UG三维设计软件完成整套模具结构设计[2]，并利用UG和AutoCAD软件绘制出总装图和零件图。这种模式的优点在于，与模具技能大赛模式和内容接轨，综合性强，模具设计快速，并且与企业进行模具开发实际操作相一致。但经过尝试后发现效果不太理想，主要存在以下两个问题：一是学生作为模具设计的初学者，缺乏模具结构的空间想象力，全部依赖UG软件完成模块的设计，看图识图绘图的能力得不到很好的锻炼。查阅资料、尺寸计算与力学分析等内容应用较少，导致对模具结构设计的理解不够深刻；二是学生按照UG注塑模向导可以快速完成型芯型腔的创建，但是他们在不同模具结构设计方法、模架结构组成、浇注系统(特别是浇口)的选用、侧向抽芯结构的设计、总装图和零件图绘制等方面还存在很多学习盲点。超过一半的学生觉得设计难度太大，在整周实训时间内，很难将一套中等难度的塑件模具结构完整地设计出来。

通过对比分析以上两种方式的优缺点，结合高职学生的学习特点，对课程设计进行教学改革，具体思路如下：选用AutoCAD软件全程完成模具结构设计[3]。将AutoCAD绘图与手绘相结合，锻炼学生综合绘图能力，学生在设计过程中通过查阅资料、选用标准模架，加深对模具结构的理解，强化设计方法的运用。通过课程设计使学生能熟练使用AutoCAD软件，掌握模具设计方法，规范绘制装配图、零件图，使用办公软件如Word、PPT撰写说明文。而运用UG软件对复杂塑件结构进行设计，以及UG模具设计实训环节放到后续的专业综合实训中完成。通过此次实训教学改革，使得教学内容分布合理、难度循序渐进，达到让学生学习思路清晰、设计由简入难、教学效果更佳的目的。

三、“塑料模具课程设计”实训教学改革

(一)确立课程设计的实训项目

结合以往课程设计选题的教学情况，对设计题目进行了调整和筛选，根据学生学习的实际水平选择难度适当的选题。本次课程设计选用生活中常见的一些物品作为设计对象，如摩托车尾灯罩、泡沫灭火器喷嘴等，均为中等复杂程度的塑件，符合课程设计教学目标的要求。另外选题还兼顾了学生的学习兴趣，让学生觉得模具设计不只是停留在纸上的作业，而是可以解决实际问题的一项技能。对接“塑料成型工艺与模具设计”课程的核心内容，要求学生设计完成一套典型注塑模具，如一模多腔式单分型面注射模、双分型面注射模、侧向抽心注射模等。设计时，要求学生针对实训项目的复杂程度、尺寸大小与精度、生产批量、塑料品种及技术要求等，结合实际生产，设计出经济合理的注塑模具。

(二)课程设计开展形式

课程设计采用分组形式开展，3个同学为一组。以中等复杂程度的塑件为设计对象，开展项目式教学[4]，突出体现以学生为主体，教师指导为辅的教学形式[5]，将塑料成型工艺与模具设计方法和思路融入整套模具的设计过程。要求学生在整周的课程设计中，完成讨论设计方案、查阅参考书籍和模具设计大典，选用模架，采用手绘和AutoCAD软件相结合的方式，完成整套模具的总装图、成型零件的零件图和设计说明书，强调办公软件(如Word、PPT等)的熟练使用，要求课程设计说明书书写规范化，并以小组的方式进行PPT展示和答辩。

(三)课程设计教学实施过程

教学过程中采用项目式教学法，把塑料模具设计的理论知识与实际应用相结合，强化学生的模具设计能力。内容具体安排见表1。

表1 课程设计内容的具体安排(30课时)

1.教师下达任务书

教师为每组同学下达一份任务书，任务书涵盖塑件零件图、技术要求、塑料品种等内容，要求同组的3位同学共同讨论，制定3套模具设计方案，即同组每位同学设计的模具结构要有不同点。这样分组完成设计的目的是让学生充分讨论、自由发挥，一题多解，培养学生团队合作、分析问题和解决问题的能力，培养学生的想象力和创新能力。

2.学生分组查阅资料、绘制模具草图

同组学生讨论与分析任务书上的塑件品种、技术要求、批量等信息，查阅相关设计资料，确定注塑机类型、型腔数量、浇口类型、推出机构等重要部位的设计，选定标准模架类型及尺寸，并手绘模具草图。教师审核草图设计方案是否合理。学生在此环节可相互讨论，以自主设计为主，教师辅导学生解决设计难题。手绘模具总装图不仅训练了学生的空间想象力和绘制二维图纸的能力，同时加深了学生对模具结构的理解和对模具设计难点的掌握，如选择分型面位置、确定浇口类型和推出元件等内容，为后期CAD软件绘图做好准备工作。

3.完成整套模具的软件绘图

确保草图设计方案正确的前提下，利用AutoCAD软件完成模具总装图和零件图的绘制。在总装图中重点考核学生对主视图结构的表达、俯视图中型腔及浇注系统分布、标题栏、明细表及技术要求等的规范化绘制。在零件图中重点考核学生对零件图结构的表达、尺寸标注、尺寸及位置精度的表达、技术要求等内容。

4.撰写课程设计说明书

课程设计说明书是学生模具设计思路的表达，培养学生规范书写说明文的能力，语言文字表达能力等，重点考核学生设计思路是否清晰、设计内容是否完整、表达和陈述是否符合说明文要求等。

(四)课程设计考核方式改革

1.注重过程性考核

有效的考核方式主要表现在能科学合理地评价学生课程设计作品，能够激发学生的学习动力。以此为目标，对考核方式进行改革。采用过程性考核的方法，针对学生课程设计过程中查阅资料、讨论、提问等情况进行考核打分，而不是只看绘图结果，这样可防止学生相互拷贝而导致打分不客观不公平。

2.考核标准与分值分配

重点从考勤、设计过程中的表现、手绘草图、模具总装图、成型零件的零件图、课程设计说明书、小组答辩等几方面考核学生，具体考核标准和分值分配见表2。

3.小组答辩

同组同学共同完成PPT制作，展示内容涵盖团队分工、多种模具方案讲解、设计过程中遇到的难题、收获与体会等。要求PPT制作突出重点、清晰美观，答辩时讲解思路清晰、表达有条理性。通过答辩环节，锻炼学生办公软件的应用能力、语言表达和展示自我等能力。

4. 学生自评与互评，评价主体多元化

表2 考核方式与考核标准

评价主体多元化，主要包括教师评价、学生自评和互评等形式，让学生参与考核评价。每队推选一位学生作为评分裁判，在小组答辩展示设计方案环节中，公平合理地为自己组和其他组打分，完成学生的自评和互评，作为小组答辩的成绩。在学生自评与互评环节中，学生态度认真严谨，参与感和兴趣都很强，体现了学生的主体地位，同时也达到了相互学习和交流的目的。

(五)课程设计教学改革的效果

在之前的课程设计中采用手绘设计时，学生学习兴趣不大，缺乏成就感，甚至出现部分学生抄袭的现象。完全利用UG软件完成课程设计时，学生对模具设计理解不深刻，UG软件设计模块学习应用不全面，为了学生能够完成设计，选题有一定的局限性，部分设计要点没有考核到。本次课程设计通过对选题和设计形式进行改革，将之前的做法取其精华、相互融合，取得了较好的教学效果，主要体现在以下几个方面：

1. 学生的学习兴趣明显增强，课堂气氛活跃，学生自由讨论激烈；

2. AutoCAD软件绘图能力和模具设计能力明显提高，规定时间内高质量地完成了图纸绘制；

3. 深刻理解模具标准化、绘制图纸的标准化；

4. 学生查阅资料、应用办公软件能力明显增强；

5. 学生发现问题解决问题能力、团队协作能力、创新能力、语言文字表达能力得到很大的提升。

四、结语

通过此次对“塑料模具课程设计”课程的教学改革，发现学生并不是不爱学习，而是教师在设定实训教学目标和教学内容时，要充分了解学生掌握的知识基础，让学生在知识和能力方面逐步提高。如果设定目标过高或是教学内容过多，学生就会表现出缺乏兴趣，不配合实训，抄袭拷贝等现象。通过调整课程设计的选题和设计思路，在充分考核学生掌握模具设计要点的基础上，能更充分地培养学生识图绘图能力、模具结构设计能力、CAD软件绘图能力，同时培养学生团队合作、创新能力和使用办公软件的能力。本次教学改革虽然取得了一定的成效，但是在教学实施过程中仍然存在一些问题，需要在今后的教学中逐步改进和解决，比如选题范围不够宽，需要根据学生掌握知识的情况，组建课程设计题库；考核方式需要更全面和客观，提供更多学生展示和交流的机会，激发学生的学习兴趣。