葉升平，吳志超

（華中科技大學材料成型及模具國家重點實驗室，湖北武漢 430000）

鑒于消失模鑄造新工藝已在我國普及推廣，2004年華中科技大學出版的高校教材《材料成型工藝》率先將消失模鑄造內容列入其中，在第二篇液態(tài)金屬鑄造成形工藝的第四章特種鑄造之中，第一節(jié)為熔模鑄造，第二節(jié)就是消失模鑄造。隨后，全國許多理工科類高校，如清華大學、華中科技大學和大連理工大學等，為配合《材料成型工藝》課程或《熱加工工藝》課程，還開設了消失模鑄造實驗課。

2005年，為配合我校精品課程《材料成型工藝》教學，我校將后續(xù)的《課程設計》分為鑄造、鍛造、焊接和注塑成型四個課程設計模塊，由學生挑選其中之一，完成課程設計，課程設計時間是3周。筆者參與《材料成型工藝》教學，講授第四章特種鑄造，同時又承擔鑄造模塊課程設計教學。鑒于大學生不太愿意選擇鑄造設計模塊的現(xiàn)狀，結合我校多年在消失模鑄造科研成果之優(yōu)勢，筆者提出基于消失模鑄造的課程設計模式，以激發(fā)大學生對消失模鑄造的興趣，重點培養(yǎng)學生的三維造型和模具設計能力以及創(chuàng)新思維，這種課程設計模式堅持數(shù)年，收到較好的教學效果。

1 基于消失模鑄造的課程設計教學大綱概略

筆者從消失模鑄造科研和生產(chǎn)實際中篩選出10余種零件二維圖，分為兩類：較簡單類鑄件：如壓盤、輪轂、剎車鼓等。較復雜類鑄件：如閥體、殼體、箱體等。要求同學們根據(jù)自己對UG三維設計軟件的掌握程度，從簡單類和復雜類各選一種鑄件作為課程設計的對象。

消失模鑄造課程設計大綱概述如下：

1）參照零件二維圖，完成三維造型。確定加工余量等工藝參數(shù)后，完成鑄件三維設計。提交三維效果圖，并將三維圖轉換為二維圖，標注主要尺寸，對照零件圖進行校核；

2）在鑄件三維設計基礎上，完成泡沫模樣設計。簡單件可設計為整體泡沫模樣，復雜件（即帶復雜內腔之鑄件）的泡沫模樣則需進行泡沫模樣分塊設計；

3）基于泡沫模樣完成泡塑模具設計：重點突出泡沫模樣的型腔模設計；泡塑模具三維裝配設計需采用爆炸圖表達；細節(jié)設計包括模具定位及緊固、射料位置、抽芯機構以及活塊結構等；

4）完成消失模鑄造工藝的三維設計，包括泡沫模組串澆形式以及模組在砂箱中之澆注位置表達；

5）結合設計任務，加深對材料液態(tài)鑄造成型工藝之理解，掌握型腔模具設計思路和技巧，比較消失模鑄造與傳統(tǒng)砂型鑄造之利弊，完成圖文并茂的課程設計說明書。

圖1 和圖2為大學生采用UG軟件完成的較簡單之鑄件三維設計。圖3和圖4為大學生采用UG軟件完成的較復雜之鑄件三維設計。

圖1 球鐵輪轂

圖2 鑄鐵剎車轂

圖3 球鐵減殼

圖4 鑄鐵變速箱體

2 激發(fā)大學生三維造型興趣、培養(yǎng)型腔模具設計能力

在3周的課程設計期間，除了指導學生完成設計任務外，教師還安排同學們到消失模鑄造泡沫模樣陳列室參觀，到校園消失模鑄造實驗室和附近的泡塑模具制造現(xiàn)場觀摩，真實地了解消失模模具設計要點和制造流程，培養(yǎng)了大學生對消失模鑄造以及模具CAD/CAM的興趣。

例如2007屆的向東同學從大三開始就接觸消失模鑄造，參與到老師的消失模設計研究團隊，很快就掌握了三維設計軟件。大四報名參加消失模模具課程設計，他采用UG軟件完成的較復雜的箱體鑄件泡沫模樣的分片圖，（見圖5所示）、泡塑模具裝配圖，見圖6所示。

圖5 箱體分片設計圖

圖6 泡塑模具（凹模和凸模）裝配圖

向東同學完成的箱體設計作品，一直是我們消失模課程設計的樣板。他的畢業(yè)設計論文也是在消失模鑄造研究課題組完成。大學畢業(yè)后考研，又在我們科研組從事模具CAD/CAM/CAE方面的研究，一年半就完成碩士論文。論文答辯被評為“優(yōu)”。碩士畢業(yè)后，向東同學被西門子公司高薪聘請為UGNX資深工程師及高級教務員，其創(chuàng)建的CAD/CAM軟件論壇目前還是CAD/CAM行業(yè)內的熱門網(wǎng)站。

3 借助消失模鑄造自由設計的特點，鼓勵大學生開展創(chuàng)新設計

在傳統(tǒng)鑄造的基礎上，教師講解消失模鑄造之特色，使大學生看到鑄造新技術之魅力。借助消失模鑄造比傳統(tǒng)鑄造更加靈活的自由設計之特點，鼓勵同學們開展創(chuàng)新設計。因材施教，發(fā)現(xiàn)有興趣的同學從事與消失模鑄造相關的畢業(yè)設計或選拔讀研學生。

案例1：2008屆學生李偉，在消失模課程設計中，在無圖紙參考的情況下，自由設計出一門銅炮（見圖7），獲得老師好評。于是我們招收李偉同學在消失模鑄造課題組完成畢業(yè)設計。在畢業(yè)設計中，讓他繼續(xù)完成銅炮的消失模模具設計及制造，做出泡沫模樣（見圖8），最后參與消失模鑄造全過程，鑄造出一門銅炮。其畢業(yè)設計論文《銅炮泡沫模樣設計與消失模鑄造》評為優(yōu)秀。

案例2：2012屆的張建滿同學，也是在《材料成型工藝》課程學習中，產(chǎn)生了對消失模鑄造的濃厚興趣。主動報名參加消失模鑄造課程設計。在課程設計中，我們發(fā)現(xiàn)該同學有極好的三維設計和空間構圖能力，他在無圖紙情況下，僅參看實物圖片，便可完成大呂黃鐘（見圖9）和三足鼎立的三維設計（見圖10）。2011年，張建滿同學憑借較強的三維設計能力和鑄造工藝知識，積極參加第二屆全國永冠杯鑄造工藝設計賽，榮獲大賽一等獎。

圖7 三維設計

圖8 泡沫模樣

4 結語

圖9 鑄鐘三維設計

圖10 鑄鼎三維設計

基于消失模鑄造的課程設計是本科教學體系中的重要實踐性環(huán)節(jié)，起著將《材料成型工藝》有關鑄造理論知識轉化為實際應用能力的銜接作用。學生在消失模泡塑模樣三維造型基礎上完成泡塑成型模具設計，最后完成消失模鑄造工藝設計。消失模鑄造課程設計所需的參考書為筆者編著的《消失模鑄造圖片集》和《消失模鑄造工藝裝備設計資料匯編》。程設計參考書由教師提供給學生借閱參考，不要求學生購買，課程設計結束后歸還老師。我?；谙ｈT造課程設計堅持數(shù)年，形成特色教學，受到學生歡迎，可在工科高校中借鑒推廣。

［1］冒國兵，張光勝，張海濤，等.材料成型及控制工程專業(yè)課程設計改革與實踐［J］.安徽工業(yè)大學學報，2009（6）：121-122.