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机械设计:根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、方法等进行构思、分析和计算并将其转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程。
机械加工:是指通过一种机械设备对工件的外形尺寸或性能进行改变的过程。
CAD机械制图:以机械制图为主线,结合国家标准,介绍了以投影法为基础的投影理论和机械制图,同时以AutoCAD为平台,介绍了通过AutoCAD软件实现机械制图的操作方法和技巧。
机械制图Pro:PRO是PSP的一种自制系统目前已经更新到PRO-C。
(1)注塑机型号的错误及其附属装置(设备)内容的缺失。对于常用注塑机的型号,目前的教材上几乎都是模糊的介绍是引用国家标准及轻工部、机械部标准,对于注塑机具体型号表示,还给出了相应字母所代表的意义,例如S表示塑料机械、Z表示注塑机、Y表示螺杆式等等。但是,在目前企业中使用的注塑机的型号,几乎和教材中所述型号完全不符。目前,注塑机的型号,几乎都是各个公司根据自身的编号规格进行编号,每个公司间产品型号没有可比性,只能根据型号规格参数表进行注塑机之间的比较。对于注塑机,还有一些配套的附属装置(设备),教材中没有给出。例如,料斗中用于去除铁削的磁力架;装在料斗上方的干燥机;用于自动上料的自动输送机;用于模具安装的吊模架;用于强化冷却的冰水机等等。这些内容的缺失,会让学生在接触注塑机实际生产时举手无措,对学生正常掌握塑件注射成型生产产生不良影响。
(2)注射成型工艺参数的设定与注塑机实际参数设定内容不一致。对于注射成型工艺参数的设定,现行教材中都是温度、压力、时间三个参数。但是,在进行注射成型生产时,注塑机的实际控制参数远不止以上三项。在注塑机进行参数设置时,还有注射速度、螺杆行程、保压阶段速度与时间参数的控制选项、顶出装置的压力及运动速度、位置的设置等等工艺参数的设置。这些工艺参数的设置在塑件的成型质量上产生很大的影响,但是现行教材中该部分内容全部没有涉及,因此学生在实际接触到注射生产时根本对注塑机无法进行操作,需要再次进行培训学习后才能了解掌握实际生产中的注射工艺参数的设置。
(3)注射成型塑件缺陷的识别、诊断及消除相关内容不全面。对于注射成型塑件的缺陷,目前有些教材一点都没有涉及;有些教材进行了讲解,但是内容极其简单,不能反映实际塑件的缺陷全貌,并且缺少对于缺陷的消除办法的讲解。注射成型塑件的缺陷种类很多,例如溢边、翘曲、顶白、斑点、纹路等等,这些缺陷的产生需要诊断,并提出改进措施来消除缺陷,这方面的内容对以后学生实际生产中对塑件质量的控制有很大的作用。
2注射模结构设计
(1)引用的相关国家标准与现行标准不一致。目前,教材中关于注射模的标准的引用几乎全部错误,全部采用的是老标准而不是最新的修订版本。在2007年4月1日起,新版关于注射模的标准全面实施。其中新版国家标准将原塑料模中小型模架、大型模架及零件等标准合并修订,标准包括:GB/T8846-2005《塑料成型模术语》,GB/T12554-2006《塑料注射模技术条件》,GB/T12555-2006《塑料注射模模架》,GB/T12556-2006《塑料注射模模架技术条件》,GB/T4169.1-2006~GB/T4169.23-2006《塑料注射模零件》、GB/T4170-2006《塑料注射模零件技术条件》。由于新版标准对模架和零件的尺寸规格作了全面的修改,符合当前国内模具行业的生产实际,因此应在教材中正确引用。
(2)标准件的介绍及选用内容不全面。对于模具设计,模具零件的标准化意义非常重大,我们在教学中应该及时说明注射模在设计时可以选用的标准件类别及型号,以便提高模具设计及制造水平。但在目前的教材中,除了引用的相关标准是过期标准外,还缺少对注射模中使用的标准件的正确选用知识。例如,注射模模架、现行23项塑料注射模零件标准中的标准件:推杆、直导套、带头导套、带头导柱、带肩导柱、垫块、推板、模板、限位钉、支承柱、圆形定位元件、推板导套、复位杆、推板导柱、扁推杆、带肩推杆、推管、定位圈、浇口套、拉杆导柱、矩形定位元件、圆形拉模扣、矩形拉模扣等。除了专用塑料模国标件外,还有螺栓、弹簧等其他通用标准件。这部分内容的缺失,对学生在注射模设计中提高标准件的使用率非常不利。
(3)模具基本结构介绍与实际常用模具结构的差异。这个差异,主要体现在3个方面。第一,是模具成型零件的设计部分。现在实际设计生产中的模具结构几乎采用的是整体嵌入式的型腔、型芯设计,并采用沉孔嵌入法进行固定。但是,这种模具结构在现行塑料模教材中几乎没有进行整体介绍。第二,是双分型面模具的结构设计部分。现行塑料模教材,对于双分型面模具的基本结构,还是以定距拉板式、摆钩式或者弹簧定距拉杆式模具结构为主。但是现实的生产中,二次分型机构目前采用的几乎都是拉模扣设计;模架选用的是标准点浇口模架或者简化点浇口模架。第三,是模具的一般结构零件部分。目前的注射模设计中几乎全部采用的是标准模架,教材中选用模具的基本结构应和实际标准模架相同。但是现行教材中的模具结构图不规范,有很多模具典型示意图甚至还采用模脚结构,完全不符合实际。以上这些部分的内容几乎与现实设计的模具结构不符,导致学生几乎对这些常用模具结构不熟悉,会在刚进入模具设计工作时常常陷入被动的状态。
(4)模具成型零件工作尺寸计算与实际设计过程不符。目前教材中关于模具成型零件工作尺寸计算都是采用公式进行分类计算,即按照型腔的径向尺寸、深度尺寸;型芯的径向尺寸、深度尺寸;中心距尺寸等5类尺寸进行公式计算。该计算方法有典型的缺陷,就是计算尺寸数值多、计算出的塑件放大模型需要重构、塑件中大量圆弧过渡尺寸无法分类计算等问题,在现实设计中该类计算方法几乎不能被使用。实际设计中,一般采用的是对于塑件直接整体进行收缩率的放大,再根据塑件的尺寸公差确定模具制造公差。这部分内容,教材内容是与实际设计过程完全不符合,需要在教材中进行说明。
(5)侧向成型与抽芯机构中的斜顶抽芯结构内容缺失。在实际模具设计中,对于塑件的外侧倒扣一般采用斜导柱抽芯机构,对于塑件内侧的倒扣一般采用斜顶抽芯机构,也可称为斜推杆或斜销抽芯机构。斜顶抽芯机构的特点就是能在成型倒扣的同时也能在塑件脱模时推出塑件,并且占用模具空间小。这种在日常广泛使用的抽芯结构,在目前的大多数的塑料模具教材中没有出现过,或者是没有仔细进行讲解过,值得广大教材编者思考。
(6)热流道模具设计相关内容较简单。目前,热流道技术在注射模使用越来越广泛,大有取代普通注射模的趋势,因此关于热流道模具设计的内容应该增加并加以细化。现行教材中关于热流道模具设计,就是进行了简单的分类,并没有对于现在常用的热流道结构进行仔细讲解,不能符合现行注射模需要。由于热流道模具设计中关于热流道的零件均为外购件,所以可以侧重于热流道零件的选用及浇注系统中流道的设计。
(7)模具设计的名称术语与实际企业使用名称不符。由于目前国内的注射模的设计与制造主要以外资及港台企业为主,因此在这些企业中关于注射模所使用的名称术语及英文缩写也具有其独特的名称,但是这些名称并没有在国内的塑料模具的教材中出现,因此学生在毕业后进入相关企业工作时会出现迷茫,搞不清本公司所使用名词的实际意思。例如,模仁、入子、靠破、插破、司筒、大水口、细水口等等这些港台地区的模具术语名称,以及英文缩写SP、KO、G.B.、EGP等,应该在教材中进行添加说明,与国内的模具名称进行对接。
(8)模具设计中的一些细节部分与实际脱节并部分内容欠缺。例如,用于模具精定位的圆形定位元件、矩形定位元件;用于模具运输过程中防止模具动定模移动的锁模片;用于模具起吊用的螺纹孔;用于冷却水道的快接水嘴及堵头;用于推出机构复位用的弹簧的类型及其相应的颜色;整体嵌入式模具设计中的动定模板间隙、开框尺寸及固定螺栓等等,这些关于注射模设计的内容在现行的教材中,与实际设计内容是脱节的并有些部分欠缺。
3改进措施
通过以上分析,总结了现行塑料模具相关教材中的与实际设计生产中不符合的内容以及缺少的内容,因此要在以后的教材编写过程中认真加以改进,对相应教材内容进行修改和增添,要采取以下改进措施:
(1)确保引用标准的有效性。对于教材中引用的国家标准、行业标准等信息,要及时与当前有效标准保持一致,切不可引用过期标准,保证教材内容的正确性及有效性。
(2)跟踪市场保证标准件的可采购性。对于模具标准件,应当根据市场供应情况进行及时的增删,证教材中的标准件能在市场上买到,也要尽量保证市场上供应的标准件能够在教材中进行说明。
(3)关注最新设备、原料信息。对于出现的新设备、新原料信息应尽快在教材修订时增加相应内容进去使得现实生产与教材的零距离。
(4)选用实际设计案例保证教材内容的现实性及可靠性。在教材的编制及修订过程中,应避免随手画一张图纸就作为教学模具示意图,尽量选用实际生产中应用过的实际设计案例,。这样可确保教材内容实用型,又增加了教材内容的现实性及可靠性。
(5)保证教材内容与实际模具发展方向一致。由于科学技术的不断进步,模具设计与制造技术也日新月异,因此我们要紧跟注射模的发展前沿,把现实生产中应用的新技术、新设备、新材料介绍给学生,让学生在学习教科书的同时就能够掌握最新注射模技术。
4结束语
关键词:工作过程导向 重构 Pro/E模具设计
中图分类号:G718.5 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2014)03(b)-0247-03
当前我国职业教育正面临着新的突破性发展,2006年教育部《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》的16号文件颁布后,全国各地各级高职院校都积极的进行教学改革,探索高职教学新模式以提高教学质量。
《Pro/E模具设计》课程是模具专业的主干专业课。在学习这门课时,传统的教材是先讲菜单和命令的使用,最后再画整体图形,这种传统的教学方法学习效果不佳,因为教师讲的多,学生练的少,结果是学生上完课了,没能学到多少东西。为适应当前高等职业教育发展的客观需要,推进教育教学改革的不断深化,因此,笔者采用采用基于工作过程导向的方法,对《Pro/E模具设计》课程进行了重构,以先进的教学方法来充分调动学生的学习积极性。
1 教改理念
高职教育比较先进的教学理念和方法是基于工作过程系统化导向的项目式教学法。所谓工作过程是指在企业里为完成一件工作并取得成果而进行的一个完整的工作程序,它是一个处于动态中的、结构相对固定的系统[1]。基于工作过程导向的教学法的核心是以能力为本位,以学生为主体,做中学、学中做、做中通。美国学者Eric L.Wang编著的《ENGINEER ING W ITH LEGO BRICKS AND ROBOLAB》书中有一段话:“Tell m e and I forget;Show me and I remember;Involve me and I understand”基于此,本文进行课程重构的教改理念是:动脑思考,动手去做,全程参与[2]。
2 《Pro/E模具设计》课程重构
2.1 模具专业岗位分析
经过市场调研及整理分析后,模具设计与制造专业岗位群主要包括就业岗位和迁移岗位。具体的岗位群有:模具设计员、数控机床操作员、电火花机床操作员、线切割机床操作员、Pro/E制图员、Pro/E模具设计师与产品结构设计师等,如(图1)所示。其中加矩形框的岗位为学完《冷冲压、塑料模具设计》课程之后可应聘的岗位。加椭圆框的为学完《Pro/E模具设计》课程和前面相关模具设计课程后可直接应聘的岗位。
2.2 课程目标设计
在模具专业岗位群里,本课程对应的岗位是Pro/E制图员和Pro/E模具设师,具体设计课程目标如下。
2.2.1 总体目标
通过《Pro/E模具设计》的课程教学,使学生对专业基础知识和技能得到进一步的深化、理解、巩固、提升和扩展,使学生能灵活运用PRO/E软件,解决模具设计和制造中的具体问题,并能将其应用于企业生产实际,满足企业与市场对专业职业能力的要求,同时为学生在未来就业的岗位上不仅能与其相适应,而且能导引企业走在行业技术发展的前列奠定扎实的基础。
通过本课程之项目一Pro/E冷冲压模具设计的学习,使学生能掌握基本的二维草绘命令和方法;能对零部件结构进行分析,能确定正确的建模顺序,选择合适的建模特征,掌握三维建模命令、方法和技巧;能分析零部件间的装配约束关系和连接关系,装配中等复杂程度的模具产品;能生成符合机械制图国家标准的零件工程图及模具装配工程图;通过本课程之项目二Pro/E塑料模设计的学习,使学生能掌握Pro/E塑料模具设计的一般步骤、EMX的安装和配置、参照模型的加载、分型面与浇注系统的建立、模具工作零件的设计以及模架及其它模具机构设计(塑料模具总体结构设计)。通过本课程之项目三Pro/E工程图设计的学习,能生成符合机械制图国家标准的模具零件工程图及模具装配工程图。从而培养学生创新思维,能用现代设计方法设计产品,同时增强团队合作意识,培养学生耐心、细心、科学严谨的工作作风,为以后参加工作打下扎实的基础。
2.2.2 能力目标和知识目标
能力目标和知识目标按照职业成长规律,由易到难设计,如图2所示。
2.3 课程项目设计
本课程分课内、课外两条线进行能力训练,共设计了三个必修项目和二个拓展项目。课内必修项目为冷冲模设计和塑料模设计,课外拓展项目为风扇设计和花洒逆向造型设计。为了培养学生进行创新思维和创造能力,课外项目不规定产品具体尺寸和造型方法,任由学生发挥。其中冷冲模设计项目中,零件设计内容涵盖了工程中轴类、盘盖类、标准件、常用件等四大类零件。通过对各零件的造型和装配,不仅强化训练了学生进行产品平面建模的能力,也锻炼了学生冷冲压模具设计的能力,在建模过程中,授以设计的思想;塑料模设计项目主要强化参考件的加载、模仁分模设计、工作零件结构设计、浇注系统设计以及标准模架及其它标准结构的选用能力;工程图项目主要强化学生的Pro/E软件参数配置和产品零件图及装配图的出图能力;拓展项目之风扇设计主要锻炼学生的曲面设计能力;拓展项目之花洒逆向造型设计主要锻炼学生的逆向曲面造型设计,让学生运用现代设计方法里的逆向工程思想和方法进行设计。具体项目设计如图3所示。
3 结语
把《Pro/E模具设计》课程进行基于工作过程导向重构后,采用分组项目驱动,在教学过程中,不能让一部分基础差的学生依赖能力强的学生,要让他们在项目推进过程中有事可做,所以在项目分工中任务明确,并推行“一帮一”的措施,对部分学生及时帮助纠正,提高教学质量。在《Pro/E模具设计》课程进行基于工作过程导向重构后,能够充分调动起学生学习兴趣,而且取得明显的效果,在职业院校的专业课教学中,有其独特的优势,具有进一步大力推广的意义。
参考文献
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[2] 刘萍萍.基于工作过程导向的《模具CAD》教学设计与实践[J].机械制造与自动化,2011(1):84-86.
[3] 胡斌杰.基于工作过程导向的《发酵工艺》精品课程建设与实践[J].职业技术教育,2010(8):45-47.
[4] 徐文华,叶久新主编.Pro/E4.0模具设计实用教程[M].北京:北京理工大学出版社,2009-06.
[5] 郑克俊.基于工作过程的高职课程学习情境设计―― 以“仓储管理”课程为例[J].职教论坛,2009(5):33-35.