冲压与注塑成型在机械工程训练中的建设实践

孙昌迎

（桂林电子科技大学 机电综合工程训练中心，桂林 541004）

冲压与注塑制品在各行各业随处可见。据统计：在汽车、拉机行业中，冲压件的比例占零件总数的60%～70%；在电视机、录音机、计算机等产品中，冲压件的比例占到80%以上；在自行车、手表、洗衣机以及电冰箱等日用家电行业，冲压件的比例占到85%以上；在电子仪表行业中，冲压件的比例占到35%。可见，从精细的电子元件、仪表指针，到重型汽车的覆盖件、大梁以及飞机蒙皮等，均需冲压加工[1]。

塑料由于具有许多其他材料所没有的优良性能，在国民经济各部门中的应用越来越广，范围也越来越大。在工业方面，人们利用它的电绝缘性好，广泛将其应用于电机、电器、仪表和电信器材的制造。例如，各种电线、电缆、电话机外壳以及半导体收音机外壳等，其原材料均来源于塑料。在建筑、机器制造、造船以及汽车工业中，塑料已被用作天花板、地板、装饰板、隔音板、瓷砖、各种齿轮、轴承、凸轮等机器零件、汽车上的方向盘、指示灯罩以及各种结构材料等。仅一辆汽车，就有300～400 个零件可用塑料制造[2]。

由此可知，日常生活中所见的各种制品，几乎离不开金属板件或塑料。因此，基于金属板件与塑料的制备原理，是制造专业的学生必须掌握的内容。所以，冲压成型与注塑成型是高等学校机械制造与模具专业非常重要的两门主干课程。但是，由于这两门课程涉及面宽，应用领域广，理论性深，实践性强，单纯的理论课学习会让学生学起来感到吃力与枯燥，且与制造企业所需相关人才严重脱节。为了解决此问题，使学生掌握这方面的基础知识，毕业后能更好地服务社会，下面结合国家级实验教学示范中心——机电综合工程训练中心，对冲压与注塑成型课程的实践教学建设进行探讨。

1 冲压与注塑实训课程的问题

高等学校是工程教育的重要基地。教师理应承担健全和完善工程训练的各工种课程，培养学生的动手与创新能力，理论结合实践，完善学生的知识体系，为社会培养创新能力强、综合素质高的各类优秀工程科技人才。

然而，现阶段我国不少工科院校的工程训练课程种类仍不够完善，课程种类仍为车、铣、刨、磨、锻、钻、焊、钳以及热处理等为主[3]，未涉及冲压与注塑相关的实训课程。在此环境下，学生不能很好地吸收注塑与冲压有关的理论知识。但是，这两门课程是机械制造与模具专业的主干课程，也是制造行业的基础知识，若不能增设冲压与注塑实训课程，将导致学生实训课程种类偏少，动手环节偏少，应当掌握的知识体系变窄，势必影响工程训练的教学效果，降低学生的工程实践动手能力和创新能力。此外，相关专业的学生毕业后也不能较好地适应于钣金与塑料企业的一线岗位。

2 冲压与注塑实训课程的意义

冲压与注塑的实训课程主要是介绍其机床的结构、工作原理以及加工工艺。它的教学目的除了让学生全面了解冲压与注塑成型的加工原理与各机床的使用外，要求学生能够进一步分析中等复杂件的加工工艺与模具的设计。冲压与注塑课程包含机械、材料、力学等各学科知识，知识面覆盖广，理论与实践性等综合较强，理论课堂的信息量较大，模具的结构设计较为复杂。单纯的理论教学导致在有限的教学时间里，教师的教学效果与学生的学习效率下降。传统的灌输式教学模式下，学生只有空想其零部件的加工过程以及模具的结构，而不能现实接触模具和冲压与注塑的相关设备，导致学生渐渐对这两门课程的学习失去了兴趣[4-5]。

综上所述，为解决学生对冲压与注塑理论课程的学习兴趣不高和学习困难的问题，理论与实践相结合的综合教学成为众多学校教学的改革方向。此教学模式可让学生明白所学知识源于生产，源于实际[6]。实践教学时，要让学生懂得思考“为什么这么设计？”“如果不这样设计会如何？”“有没有可替代方案？”等问题，激发学生的思维，让学生处于思考状态[6]。学生通过思考消化吸收书本上的理论知识，有助于提高其动手能力和创新能力，使学生所学知识不脱离企业实际，为社会提供所需的工程人才。

3 冲压与注塑实训课程的改革

3.1 改革目的

本课程的改革目的是更好地建设冲压与注塑实训课程，摆脱传统的单纯理论教学法，加入动手实操环节，鼓励学生开拓创新思维，共同完成冲压与注塑产品，让学生在学习的理论基础上学会动手实操，懂得如何操作冲压与注塑等相关机床，使学生更能了解企业实际生产的环境，并且在制作相关产品时让学生直观了解产品设计思路与加工工艺步骤，并进一步激发学生的学习兴趣，做到教学做一体化的实训模式。

此外，在教学过程中，除培养学生的动手能力外，还需给学生树立正确的工程态度与观念，引导学生树立正确的工程价值观，使学生毕业后成为国家所需的综合素质工程人才。

3.2 思想体系的改革研究

工匠精神的内涵是爱岗敬业、精益求精、一丝不苟、创业创新，也是工程人才必须拥有的精神。根据冲压与注塑成型课程具体内容和特点，需深入挖掘提炼课程所蕴含的政治元素和承载的德育功能。课程中让学生明白冲压与注塑工业的发展与国家复兴强国之间的关系，提高学生的政治意识和社会需要的使命感，使学生成为具备“精于工、匠于心、品于行”的高素质人才[7]。

以工程训练冲压与注塑实训为例，根据工程训练的课程特点及冲压与注塑设备的教学内容[8]，提炼和挖掘出的思政元素及对应的知识要点如表1 所示。

表1 工程训练冲压与注塑实训中的思政元素及对应的知识要点

3.3 教学方法改革的研究

根据行业与企业的发展需求和社会所需岗位的设定依据，本实训课程将结合实际工作岗位的内容提取教学内容，将难易适度的冲压零件与注塑零件作为教学内容载体，按照企业的实际设计步骤，需要哪些内容就讲解哪部分知识，让学生能够理解知识，并学会运用知识。

为了更好地解决冲压与注塑理论课程难的问题，让学生更直观地了解生产工艺，本课程将采用“五化”教学方式[9]，即形象化、直观化、多样化、互动化、系统化。教师收集各类冲压与注塑工艺的三维动画与视频资料，让学生加工工艺、机床的运动过程、机床的内部结构以及不同模具的型腔结构，使学生更直观地了解机床各零部件的组成，并激发学生对模具结构设计的思考，提高学生对课程学习的理解程度与兴趣。此外，在理论部分讲解结束后，立刻指导学生进行实践操作，让学生懂得操作冲压与注塑机床，在操作机床的过程中更直观地了解生产，从而进一步了解理论部分所讲的知识。理论教学与实验训练相结合，使得理论知识立体化，以巩固所学内容，强化学生工程观点的建立和工程分析能力的培养。

3.4 教学内容改革的研究

冲压成型实训室中有折弯机、剪板机、数控冲压机、曲柄压力机以及液压机。为了丰富学生所学知识，提高学生的学习兴趣，本课程尽量整合冲压实训室的机床，使得各个机床对产品的加工工艺相关联，制作出一个综合产品。例如，在讲解各机床的理论与实操后，根据每批学生实训的数量，将学生分为若干组，每组学生共同讨论并根据现有的机床制作一个产品。比如，在制作一个方形盒子时，让学生思考应该如何设计尺寸，如何用剪板机下料，下料后如何运用冲压机床对板材进行冲孔，如何利用折弯机对板材进行折弯成型，使其成型为所设计的方形盒子。各组学生根据各组的讨论情况开发学生的创新思维，设计并制作出不同的产品，使学生在兴趣中学习，并制作出相应的产品，提高学生的成就感。

此外，除了普通冲床教学外，还增加数控冲床的技术训练与教学，让学生了解普通冲床与数控冲床的机构差异与功能差异，以及从数控剪切到数控冲裁所涉及的程序代码的认知和冲制加工的排样训练。学生们通过CAD/CAM 软件自动将图形转换成CNC 程式，在CAD/CAM 软件上设计所加工的图形。学生掌握编程软件的运用、操作及程序的传输，了解数控冲床的加工原理，掌握数控冲床操作加工步骤及操作要点，最终完成对工件的加工。

注塑成型实训室中有注塑机，目的是让学生了解注塑机的使用功能与动定模具的区别，并可以与冲压模具进行对比，进一步直观了解模具的设计，此外能让学生了解并对比注塑与铸造的相似处与不同处。

综上，根据实训要求，学生在冲压与注塑的实训课程中必须掌握以下有关实训内容的知识。它的知识模块如表2 所示[10]。

表2 学生需掌握本实训课程的知识模块

4 结语

实训课程的目的主要是解决学生在学习冲压与注塑的理论过程中感到枯燥乏味和理论知识难以掌握的问题，同时培养学生的动手实践与创新能力。动手实践能力是学生综合素质的重要组成部分，是创新型人才的重要特征之一。在实训课程的教学过程中，通过基础训练掌握基本知识、基本方法和基本技能，并随着教学进程的不断深入，使学生逐步增强主动实验意识，提出自主实验的要求，将实训课程的教学活动逐渐过渡到学生自己设计方案，自主研究探索，独立思考创新的境界。教学方法应突出自主、开放、综合、创新，培养实验者的综合思维，激发学生的创新欲望，达到学生在冲压和注塑技术训练中对其设备、工艺和加工过程较为深刻的了解，使实训内容更具有实用性、综合性和创新性。