高穎+王麗娟

摘要：筆者根據(jù)《塑料成型工藝與模具設(shè)計》的教學(xué)特點，采用動畫播放、視頻講解等多媒體教學(xué)手段，做好教學(xué)開篇與理論知識的學(xué)習(xí)；通過案例教學(xué)法與現(xiàn)場教學(xué)法，并借助先進的計算機分析技術(shù)，把理論與實踐很好地結(jié)合起來，適應(yīng)了學(xué)生的發(fā)展需要，培養(yǎng)了學(xué)生分析問題、解決問題的能力，獲得了良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：教學(xué)改革；案例教學(xué)；現(xiàn)場觀摩教學(xué)

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）03-0081-02

一、引言

《塑料成型工藝與模具設(shè)計》是材料成型及控制工程專業(yè)（模具方向）的核心主干課程。課程涵蓋了高分子物理、塑料成型工藝、塑料成型機械與模具設(shè)計等多方面的專業(yè)知識，具有理論知識涉及面寬、知識點多、模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜且種類繁多等特點，是一門綜合性與實踐性很強的專業(yè)課程，是后續(xù)塑料模具課程設(shè)計與畢業(yè)設(shè)計的基礎(chǔ)，也是學(xué)生將來就業(yè)的一個方向。

二、多媒體輔助教學(xué)見成效

教育信息化是教育發(fā)展的一個必然趨勢，而多媒體教學(xué)是教育信息化的重要組成部分。隨著計算機技術(shù)的普及，多媒體教學(xué)已被愈來愈多地應(yīng)用在各學(xué)科的教學(xué)活動中，它以圖片、文字、聲音、視頻、動畫等多種媒體形式的有機結(jié)合，將傳統(tǒng)教學(xué)中枯燥、乏味、空洞的理論知識生動地展現(xiàn)在學(xué)生面前，從而提高教學(xué)效果，特別適用于擁有眾多復(fù)雜的模具結(jié)構(gòu)、難于理解的理論知識點且實用性極強的《塑料成型工藝與模具設(shè)計》課程。

1.教學(xué)開篇，傳道授業(yè)解惑。師者，傳道授業(yè)解惑也。如何成功地做到這點，需要講究戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)略。學(xué)生是教學(xué)的主體，只有把握主體的心理，調(diào)動他們的學(xué)習(xí)興趣，才能授業(yè)解惑。好的開端是成功的一半，所以在教學(xué)開篇中（包括后續(xù)教學(xué)），通過計算機網(wǎng)絡(luò)、新聞報道、圖書資料等多種途徑收集素材，以多媒體形式穿插與塑料模具相關(guān)的各種信息，例如模具行業(yè)的最新資訊、塑料工業(yè)新技術(shù)及新工藝、成型設(shè)備發(fā)展的最新動態(tài)等，激發(fā)學(xué)生對塑料工業(yè)、模具行業(yè)的關(guān)注，培養(yǎng)其作為未來模具人的自豪感與危機感。

2.模具結(jié)構(gòu)簡單化、形象化。《塑料成型工藝與模具設(shè)計》涉及的知識面非常廣泛，高分子物理、塑料成型工藝、塑料成型機械與模具設(shè)計等很多基本知識也是非?；逎y懂的，例如塑料模具的結(jié)構(gòu)就是由于塑料制件的千變?nèi)f化而種類繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。教師要講解清楚其結(jié)構(gòu)、原理，尤其是動作過程，僅靠教科書的二維平面圖形、輔以有限的模型及掛圖是比較困難的，對于講和學(xué)都具有很大的難度。為此，筆者結(jié)合課堂教學(xué)的需要，利用大量的業(yè)余時間，制作了相關(guān)模具的仿真動畫，將傳統(tǒng)教學(xué)手段難以觀察的動態(tài)塑料成型過程、模具內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理等內(nèi)容，通過圖片、仿真動畫等多媒體手段生動、形象、直觀地展現(xiàn)給學(xué)生，使模具結(jié)構(gòu)簡單化、形象化，便于學(xué)生理解和掌握，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。

例如注射模脫模機構(gòu)是《塑料成型工藝與模具設(shè)計》的重要組成部分，要求學(xué)生了解脫膜機構(gòu)的工作原理與具體零部件的結(jié)構(gòu)形式，而脫模機構(gòu)種類眾多，動作過程只看教材或圖片難以理解，有些復(fù)雜結(jié)構(gòu)用語言講述讓學(xué)生想象難度比較大。所以，筆者針對教材注射模脫模結(jié)構(gòu)設(shè)計，指導(dǎo)學(xué)生制作了Flash動畫，使脫模工作原理變得簡單明了、直觀易懂。動畫既可以單獨作為教學(xué)內(nèi)容播放，也可以作為輔助手段，與PPt結(jié)合，相得益彰。通過圖1凸模推桿式脫模結(jié)構(gòu)動畫演示，讓學(xué)生簡單形象地理解了凸模推桿式脫模結(jié)構(gòu)工作原理，加深了對知識的掌握程度。

三、案例教學(xué)連首尾

《塑料成型工藝與模具設(shè)計》綜合性與實踐性很強。課程的目的之一就是要求學(xué)生學(xué)習(xí)完成后能夠獨立設(shè)計合理的塑料成型模具結(jié)構(gòu)，正確繪制模具的總裝圖與所有零件圖。教師可以在課程開始即下達工作任務(wù)，分小組引入典型塑料制件，讓學(xué)生帶著任務(wù)學(xué)習(xí)理論知識，根據(jù)教學(xué)進程，選擇教學(xué)內(nèi)容與工作任務(wù)所需的相關(guān)知識順序相對應(yīng)，分組討論制件所用塑料的成型特點、塑料制件的尺寸和精度、表面質(zhì)量、結(jié)構(gòu)特點等問題，了解注射成型原理及其工藝過程，確定本組制件的工藝條件，選擇適合本組制件的注射工藝參數(shù)。隨著學(xué)習(xí)的深入，各組根據(jù)所學(xué)內(nèi)容，考慮制件結(jié)構(gòu)特點，正確選擇注射模類型，單分型面還是需要點澆口的雙分型面，或是采取有側(cè)向成型的側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)注射模，然后初步設(shè)計本組制件的注射?；窘Y(jié)構(gòu)，選擇注射機及滿足本制件模具工作原理的標準模架。以電話機底殼為例，電話機底殼的體積為109.33cm3，分型面投影面積為369.3cm2，采用一模一腔，考慮模具有雙面?zhèn)瘸樾緳C構(gòu)、鎖模力及模架的閉合高度，初選注塑機型號為XS-ZY-500。模架是塑料注射模具最基本的組成，其為標準件，是各個模板和型腔的組合，模具的各個結(jié)構(gòu)都在模架上。除了型腔和型芯取決于塑件以外，模架的剩余部分都十分相似，從而使得模架標準化得以實現(xiàn)。通過對上述型腔側(cè)壁、底板及開模行程的計算，選定模架尺寸為450mm×400mm。由于存在側(cè)抽芯機構(gòu)，則需先完成定距分型，因此選用龍記公司的簡化型細水口模架，先抽芯后開模，然后進入系統(tǒng)的澆注系統(tǒng)設(shè)計、成型零部件設(shè)計、導(dǎo)向及脫模機構(gòu)設(shè)計、側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)及溫度調(diào)節(jié)機構(gòu)細節(jié)設(shè)計。對于前面提到的電話機底殼，采用了直接澆口形式，無需設(shè)計分流道，不需要設(shè)置冷料穴拉料桿。成型零件的工作尺寸是指型、芯型腔的工作尺寸，其精度則直接影響塑件的精度。成型零部件的尺寸計算方法有兩種：第一種是平均值法，即根據(jù)塑料的平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量進行計算；第二種是按照極限收縮率、極限制造公差和磨損量進行計算。學(xué)生一般在案例分析中常采用第一種方法。對于有側(cè)孔側(cè)凹的塑件，一般還需要設(shè)置側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)。如本例中的電話機底殼兩面均需設(shè)計側(cè)抽芯機構(gòu)，并且側(cè)孔較多。學(xué)生在設(shè)計中全部采用斜導(dǎo)柱滑塊抽芯機構(gòu)，并根據(jù)將型芯從成型位置抽出至不影響產(chǎn)品脫模位置所移動的抽芯距，計算出了抽拔力、斜導(dǎo)柱直徑、斜導(dǎo)柱長度及最小開模距離。

在設(shè)計電話機底殼推出機構(gòu)時，學(xué)生根據(jù)脫模機構(gòu)設(shè)計原則，選擇了最常用的一種形式推桿機構(gòu)推出。同時，計算了脫模力，以保障推桿數(shù)量不要過多，減少推桿對塑件表面質(zhì)量的影響并簡化模具。推桿與推桿固定板的配合取為H8/f7，滑動部分與板配合為H7/f6，并保證一定的同軸度，配合長度取推桿直徑的1.5～2倍，且不小于10mm；推桿的位置選在脫模力最大的地方，以保證塑件順利脫模而且不發(fā)生變形損壞。推桿端面高出型芯、型腔表面0.05～0.1mm，不影響塑件的使用。最終，采用的推桿一共16根，其中包括11根直徑10mm、4根直徑8mm、1根直徑6mm。endprint

為避免塑件在脫模時變形，縮短成型周期，設(shè)置了冷卻系統(tǒng)，以得到物理性能優(yōu)越的塑件。電話機底殼模具設(shè)計型腔采用的水路形式為循環(huán)式的冷卻管道，型芯選用的是兩套單一的冷卻通道，通道直徑均為10mm。定模板上的冷卻管道距板的底部為15mm，動模板上的冷卻管道距板的底部為70mm。

在這個過程中，為了讓學(xué)生掌握先進的技術(shù)分析手段，每組學(xué)生分工合作，借助ProE或UG等三維造型軟件對制件及模具結(jié)構(gòu)做出實體模型。通過簡單培訓(xùn)，使學(xué)生能夠使用moldflow模流分析軟件，對本組制件的注塑、保壓、冷卻以及翹曲等工藝過程進行有限元模擬，理解本制件的充填與冷卻特點，即學(xué)生對本組簡化的電話機殼體冷卻不均與收縮不均進行的翹曲分析。通過實施這樣一個首尾相連的案例，既讓學(xué)生掌握了相關(guān)理論知識，鍛煉了學(xué)生解決實際問題的能力，又培養(yǎng)了他們開拓創(chuàng)新、團隊協(xié)作的能力。

同時，可以請工廠有豐富經(jīng)驗的工程師帶著工廠實際生產(chǎn)的產(chǎn)品，進入課堂，在學(xué)生提前討論設(shè)計的基礎(chǔ)上，由工程師聯(lián)系工廠實際，說明設(shè)計相關(guān)產(chǎn)品模具的注意事項與模具結(jié)構(gòu)設(shè)計細節(jié)，指導(dǎo)學(xué)生如何考慮生產(chǎn)效率、模具加工與生產(chǎn)成本等實際問題，設(shè)計出適合工廠生產(chǎn)的實用模具，進一步引導(dǎo)學(xué)生做到理論聯(lián)系實際。

四、現(xiàn)場觀摩與實踐教學(xué)并用

《塑料成型工藝與模具設(shè)計》課程含有設(shè)備、工藝與模具三大塊教學(xué)內(nèi)容，不同的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)采取不同的教學(xué)方式，才能起到良好的輔助教學(xué)效果。為了更好地讓學(xué)生掌握相關(guān)的理論知識，在課程講授之初，應(yīng)該讓學(xué)生對成型設(shè)備有初步了解，為此，根據(jù)學(xué)校實際情況，充分利用實驗室資源，進行設(shè)備的現(xiàn)場教學(xué)，拆除實驗室舊設(shè)備遮擋部分，讓學(xué)生實地接觸注射機，了解各組成部分的結(jié)構(gòu)特點與工作原理；當教學(xué)進展到注射成型工藝時，在理論教學(xué)之后，帶學(xué)生到實驗室工作現(xiàn)場，親自動手操作注射機，從進料到取出制件，觀察機器工作過程，了解注射工藝的成型原理；在完成注射?；窘Y(jié)構(gòu)理論教學(xué)之后，讓學(xué)生到模具拆裝室對各種類型的塑料模具模型進行手工拆裝與繪制，了解并掌握不同結(jié)構(gòu)模具的特點，重溫理論教學(xué)內(nèi)容。如此一來，既強化了理論知識，又提高了學(xué)生的實踐能力。

總之，在《塑料成型工藝與模具設(shè)計》這樣的理論性與實踐性并重的專業(yè)課程教學(xué)過程中，要根據(jù)課程的實際情況及教學(xué)特點，靈活采用各種教學(xué)方法及教學(xué)手段，充分調(diào)動學(xué)生積極性，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，以取得良好的教學(xué)效果。endprint