教育教学论坛 Ｊａｎ．２Ｏ１ ：垒 ！ 垒 鱼Ｅ 曼 年３一掀 台 《 料成 工艺与模具设计》的教学改革与体会 高颖，王丽娟 （河北科技大学材料科学与Ｔ程学院，河北石家庄０５００１８） 摘要：笔者根据《塑料成型工艺与模具设计》的教学特点，采用动画播放、视频讲解等多媒体教学手段．做 好教学开篇与理论知识的学习：通过案例教学法与现场教学法，并借助先进的计算机分析技术，把理论与实践 很好地结合起来，适应了学生的发展需要，培养了学生分析问题、解决问题的能力，获得了良好的教学效果． ．关键词：教学改革；案例教学；现场观摩教学 中图分类号：（；６４２．０ 一文献标志码：Ａ 文章编号：１６７４—９３２４（２（）１５）ｏ３—００８１一（）２ 、引言 《塑料成型Ｔ艺与模具设计》是材料成型及控制二ｒ 程 业（模具方向）的核心主十课程 课程涵盖了高分 子物理、 料成型Ｔ岂、塑料成型机械与模具设计等多 方面的 业知识，具有理论知识涉及面宽、知识点多、 型一１ ：艺、塑料成 机械与模具设汁等很多基本知识也 是非常晦涩难懂的．例如翅料模具的结构就是由于 料制件的千变万化而种类繁多，结构复杂。教师要讲 解清楚其结构、原理，尤其是动作过程，仅靠教科书的 二维平面罔形、辅以有限的模 及挂图足比较闲难 模具结构复杂且种类繁多等特点，是－－Ｉ＇］综合性与实 践性很强的专业课程，是后续塑料模具课程设计ｔｊ毕 业设计的基础．也是学生将来就业的一个方向： 二、多媒体辅助教学见成效 教育信息化是教育发展的一个必然趋势，而多媒 体教学是教育信息化的重要组成部分。随着汁算机技 术的普及，多媒体教学已被愈来愈多地应用在各学科 的教学活动ｌ十ｌ，它以罔片、文字、声音、视频、动画等多 种媒体形式的有机结合，将传统教学中枯燥、乏味、空 洞的理论知识生动地腱现 学生面前，从而提高敦学 ｗ，Ｊ，对于讲币¨学都具有很大的难度。为此，笔者结合课 堂教学的需要，利用大量的业余时问，制作丁相关模 具的仿真动向，将传统教学手段难以观察的动态塑料 成型过程、模具内部结构及］ 作原理等内容，通过 片、仿真动Ｊ田ｉ等多媒体手段生动、形象、直观地展现给 学生，使模具结卡勾简单化、形象化，便于学生理解币¨掌 握，激发了学生的学习兴趣和积极性．． 例如注射模脱模机构是《 料成型 艺 模具没 计》的重要组成部分，砭求学卡了解脱膜机构的Ｔ作 原理与具体零部件的结构形式，而脱模机构种类众 多．动作过程只看教材或图片难以理解，有些复杂结 构用语高‘讲述ｉ卜学生想象难度比较大、所以，笔者针 对教材注射模脱模结构设计，指导学乍制作ｒＦＩａｓｈ动 效果，特别适用于拥有众多复杂的模具结构、难于理 解的理沦知识点且文川性极强的《塑料成型－『 艺 模 具设计》课程 １．教学开篇，传道授业解惑。师者，传道授业解惑 也。如何成功地做到这点，需要讲究战术战略。学生是 ＪⅢｉ，使脱模Ｔ作原理变得简单明了、直观易懂 动 既 。叮以单独作为第一章注射模脱模机构设计 ■ 教学内容播放．～ ＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝ ＝二二＝＝＝也可以作为辅 助手段，与ＰＰｔ 敦学的主体，只有把握主体的心理，调动他们的学习 兴趣，才能授业解惑 好的开端是成功的一半，所以在 教学开篇中（包括后续教学），通过计算机网络、新闻 报道、 资料等多种途径收集素材，以多媒体形式 穿插与甥料模ｌ具相关的各种信息，例如模具行业的最 新资讯、塑料一Ｆ ｑｋ新技术及新 岂、成型设备发展的 最新动态等，激发学， 对塑料Ｔ业、模具行业的关注， 培养其作为未米模具人的自豪感与危机感 、 ２．模具结构简单化、形象化。《塑料成型工艺与模 具设计》涉及的知识耐非常广泛，高分子物理、塑料成 一 结合，相得益 彰。通过 ｌ 、 模推杆式脱模 结构动俩演示， 让学生简单形 象地理解丫凸 图１ 凸模推杆式脱模结构动画演示 模推杆式脱模 基金项目：本文系“２０１２年河北科技大学教学研究项目”的阶段性研究成果 作者简介：离颖（１９７３一）．女．博十研究生，副教授，研究领域为材料加工，研究疗向为材料成型与计算机仿真 一８１一 ２０１ ５年１月 教育教学论坛 Ｊａｎ．２０１５ ＮＯ．３ 笪 塑一——一——一一——一 ＥＤＵＣＡＴ１０Ｎ ＴＥＡＣＨＩＮＧ ＦＯＲＵＭ 结构工作原理，加深＿ｒ对知识的掌握程度。 三、案例教学连首尾 １．５～２倍，且不小于１０ｍｍ；推杆的位置选在脱模力最 《塑料成型工艺与模具设计》综合性与实践性很 强。课程的目的之一就是要求学生学习完成后能够独 立设计合理的塑料成型模具结构，正确绘制模具的总 装图与所有零件图。教师可以在课程开始即下达工作 任务。分小组引入典型塑料制件，让学生带着任务学习 理论知识，根据教学进程，选择教学内容与工作任务所 需的相关知识顺序相对应，分组讨论制件所用塑料的 成型特点、塑料制件的尺寸和精度、表面质量、结构特 大的地方，以保证塑件顺利脱模而且不发生变形损 坏。推杆端面高出型芯、型腔表面０．０５～０．１ｍｍ，不影 响塑件的使用。最终，采用的推杆一共１６根，其中包括 １ ｌ根直径１０ｒａｍ、４根直径８ｒａｍ、１根直径６ｒａｍ。 为避免塑件在脱模时变形，缩短成型周期，设置 了冷却系统，以得到物理性能优越的塑件。电话机底 壳模具设计型腔采用的水路形式为循环式的冷却管 点等问题，了解注射成型原理及其工艺过程，确定本组 制件的工艺条件，选择适合本组制件的注射工艺参数。 随着学习的深入，各组根据所学内容，考虑制件结构特 点，正确选择注射模类型，单分型面还是需要点浇口的 双分型面，或是采取有侧向成型的侧向分型与抽芯机 构注射模，然后初步设计本组制件的注射模基本结构， 选择注射机及满足本制件模具工作原理的标准模架。 以电话机底壳为例，电话机底壳的体积为１０９．３３ｃｍ ，分 型面投影面积为３６９．３ｃｍ ，采用一模一腔，考虑模具有 双面侧抽芯机构、锁模力及模架的闭合高度，初选注塑 机型号为ＸＳ—ＺＹ一５００。模架是塑料注射模具最基本的 组成，其为标准件，是各个模板和型腔的组合，模具的 各个结构都在模架上。除了型腔和型芯取决于塑件以 外，模架的剩余部分都十分相似，从而使得模架标准化 得以实现。通过对上述型腔侧壁、底板及开模行程的计 算，选定模架尺寸为４５０ｍｍ Ｘ ４００ｍｍ。由于存在侧抽 机构，则需先完成定距分型，因此选用龙记公司的简化 型细水口模架，先抽芯后开模，然后进入系统的浇注 系统设计、成型零部件设计、导向及脱模机构设计、侧 向分型与抽芯机构及温度调节机构细节设计。对于前 面提到的电话机底壳，采用了直接浇口形式，无需设 计分流道，不需要设置冷料穴拉料杆。成型零件的工 作尺寸是指型、芯型腔的工作尺寸，其精度则直接影 响塑件的精度。成型零部件的尺寸计算方法有两种： 第一种是平均值法，即根据塑料的平均收缩率、平均 制造公差和平均磨损量进行计算；第二种是按照极限 收缩率、极造公差和磨损量进行计算。学生一般 在案例分析中常采用第一种方法。对于有侧孔侧凹的 道，型芯选用的是两套单一的冷却通道，通道直径均 为１０ｒａｍ。定模板上的冷却管道距板的底部为１５ｍｍ， 动模板上的冷却管道距板的底部为７０ｒａｍ。 在这个过程中，为了让学生掌握先进的技术分析 手段，每组学生分工合作，借助ＰｒｏＥ或ＵＧ等三维造型 软件对制件及模具结构做出实体模型。通过简单培 训，使学生能够使用ｍｏｌｄｆｌｏｗ模流分析软件，对本组制 件的注塑、保压、冷却以及翘曲等工艺过程进行有限 元模拟，理解本制件的充填与冷却特点，即学生对本 组简化的电话机壳体冷却不均与收缩不均进行的翘 曲分析。通过实施这样一个首尾相连的案例，既让学 生掌握了相关理论知识，锻炼了学生解决实际问题的 能力，又培养了他们开拓创新、团队协作的能力。 同时，可以请工厂有丰富经验的工程师带着工厂 实际生产的产品，进入课堂，在学生提前讨论设计的 基础上，由工程师联系工厂实际，说明设计相关产晶 模具的注意事项与模具结构设计细节，指导学生如何 考虑生产效率、模具加工与生产成本等实际问题，设 计出适合工厂生产的实用模具，进一步引导学生做到 理论联系实际。 四、现场观摩与实践教学并用 《塑料成型工艺与模具设计》课程含有设备、工艺 与模具三大块教学内容，不同的教学内容应采取不同 的教学方式，才能起到良好的辅助教学效果。为了更 好地让学生掌握相关的理论知识，在课程讲授之初， 应该让学生对成型设备有初步了解，为此，根据学校 实际情况，充分利用实验室资源，进行设备的现场教 学，拆除实验室旧设备遮挡部分，让学生实地接触注 射机，了解各组成部分的结构特点与工作原理；当教 学进展到注射成型工艺时，在理论教学之后，带学生 塑件，一般还需要设置侧向分型与抽芯机构。如本例 中的电话机底壳两面均需设计侧抽芯机构，并且侧孔 较多。学生在设计中全部采用斜导柱滑块抽芯机构， 并根据将型芯从成型位置抽出至不影响产品脱模位 置所移动的抽芯距，计算出了抽拔力、斜导柱直径、斜 导柱长度及最小开模距离。 到实验室工作现场，亲自动手操作注射机，从进料到 取出制件，观察机器工作过程，了解注射工艺的成型 原理；在完成注射模基本结构理论教学之后，让学生 到模具拆装室对各种类型的塑料模具模型进行手工 拆装与绘制，了解并掌握不同结构模具的特点，重温 理论教学内容。如此一来，既强化了理论知识，又提高 了学生的实践能力。 在设计电话机底壳推出机构时，学生根据脱模机 构设计原则，选择了最常用的一种形式推杆机构推 出。同时，计算了脱模力，以保障推杆数量不要过多， 减少推杆对塑件表面质量的影响并简化模具。推杆与 推杆同定板的配合取为Ｈ８／ｆ７，滑动部分与板配合为 Ｈ７／ｆ６，并保证一定的同轴度，配合长度取推杆直径的 总之，在《塑料成型工艺与模具设计》这样的理论 性与实践性并重的专业课程教学过程中，要根据课程 的实际情况及教学特点，灵活采用各种教学方法及教 学手段，充分调动学生积极性，提高学生学习兴趣，以 取得良好的教学效果。 ８２——
