“2 1 X教学模式”在《塑料模具设计》课程中的应用

第一篇：“2 1 X教学模式”在《塑料模具设计》课程中的应用

“2+1+X教学模式”在《塑料模具设计》课程中的应用

摘 要：《塑料模具设计》是模具设计与制造专业的一门核心课程，运用项目教学法将企业实际项目，交由学生设计并在设计过程中掌握塑料模具设计的只是要点。“2＋1＋X教学模式”是笔者在教学过程中，经过系列教学改革总结出的切实可行的教学模式，充分调动了学生的学习积极性。

关键词：2+1+X教学模式；塑料模具设计；项目教学法

《塑料模具设计》是模具设计与制造专业的一门核心课程，综合性、实践性非常强，课程的建设与改革直接关系到模具设计与制造专业学生岗位职业能力的培养。作为国家示范校优质核心课程之一，《塑料模具设计》课程的建设，要求教学过程必须以实践为导向、教师为主导、学生为主体，适应高职学生岗位能力。项目教学法是将一个相对独立的项目，交由学生自己处理。从信息的收集，方案的设计，项目的实施及最终的评价，都由学生自己负责。学生通过该项目的进行，了解并把握整个过程及每一环节中的基本要求。当然在这实施项目的过程中，也缺少不了理论知识的传授。可以看出，项目教学法是实现高职院校培养“高技能应用型人才”的理想教学方法。如何实施项目教学，则是课程改革的实质。本人通过《注塑模具设计与制造》课程几轮次的教学尝试，总结出“2＋1＋X教学模式”。教学模式的提出

传统教学模式，教师讲、学生听，整个教学过程是围绕教师展开的，教师多半是站在讲台前完成自己的教学任务的。培养的学生只能“纸上谈兵”，毕业后企业要花费三个月甚至更多时间培训，使学生转变为员工。这不仅是教育、培训的重复，更浪费企业大量时间、人力和财力。如何解决上述问题，成了教学改革的焦点。近几年，随着高职示范校建设的不断深入，辽宁省交通高等专科学校模具设计与制造专业做为国家示范专业，专业改革与建设取得了一定的成绩。通过召开企业专家座谈会、深入企业调研、毕业生意见反馈、国内外考察以及学习专家讲座，模具设计与制造专业确定“备专能+求创新+重运用”人才培养模式。《塑料模具设计》课，采用项目教学法实施教学，既要选用合适的企业项目又要让学生能够动手设计，单一的多媒体教室教学无法满足新教学法的要求，需要教室、实训室、设计室综合使用，才能让学生达到与企业真实场景的对接。但这对教师教学计划设计、学校教学监管提出了更高的要求，并且与其他课程教学实施发生冲突。教学模式如何设计才能解决上述问题？经过几轮次的教学尝试，最终选定“2＋1＋X教学模式”。授课过程每周的三次课中，第一、三次课在教室教学、第二次在设计室（机房或实训室），实现理论教学与实践动手相结合，又可以熟练运用二维、三维软件，此为“2＋1模式”；另外随着项目教学进行过程中，所出现的要求实践性非常强的知识要点，聘请企业专家到设计室，现场指导学生设计，强化实践教学环节，实现多方面资源综合利用的“2＋1＋X教学模式”。教学模式应用

“2＋1＋X教学模式”在项目教学过程中可以充分体现出优越性。《塑料模具设计》的先修课为《机械制图》、《Auto CAD》、《工程材料及热处理》、《机械设计基础》、《公差与配合》、《材料力学》、《Pro/E》(或《UG》)等。“2＋1＋X教学模式”是上述课程与本课程的综合运用。根据大纲单元划分，项目由浅入深进行，要求企业项目选题合理能够满足各单元注塑模所涉及知识要点，五个单元分别选出1个A类项目、1个B类项目、2个C类项目，共20个典型项目。其中A类项目要求学生必须独立完成，B、C类项目根据学生对知识掌握情况差异，分组完成。单元教学过程围绕各个项目进行。例如项目13为第四单元复杂推出机构单元A类项目，塑件内腔较深、外部中间位置有法蓝边，塑件为一般精度等级。通过本单元的学习，学生能够根据塑件结构特点，确定合理的推出方式，并设计完整模具装配图、零件图。本单元教学过程中，采用“2＋1模式”第一次教室教学提出项目13，就本项目所涉及的各种复杂推出方式做介绍，由同学们课堂讨论，下课前学生要确定设计思路，课后查阅资料、上网或图册中搜集相近零件结构参考、并按注塑模具设计步骤进行必要计算、确定尺寸；第二次为设计室教学过程，教师辅助学生在2h时间内完成装配图设计，并提交作业；第三次为教室教学，讨论学生的装配图，教师举出具有典型问题及较完善的装配图，引导同学们自己发现结构错误及绘图错误，实现自我审查。下一周教学选择项目14为第四单元B类项目，结构更为复杂。“2＋1模式”与项目13相同，并且针对项目13同学们可以继续完善，学生完成装配图，模具为弹簧二次分型多腔注塑模。根据学生的项目完成情况，适时聘请企业专家进行现场讲解、点评学生设计图，并选择企业最新开发项目带入课堂，由学生提出设计方案与专家互动。教学效果

06271/272班《塑料模具设计》课程采用“2＋1＋X教学模式”，经过授课尝试，其中A类项目顺利完成装配图与主要零件图，B类、C类项目部分同学能够完成设计。学生的学习积极性很高，变被动接受知识为主动发现问题、寻找解决方案，并培养了学生运用各种工具书、网络资源自主学习，为后续自我发展提供了锻炼机会。学生在完成项目的同时，掌握了注塑模具设计的要点，并熟练运用Auto CAD软件与Pro/E软件，使学生在校内对企业所使用设计软件得心应手。学生的设计图得到企业专家认可，基本达到企业设计要求，并发现部分同学设计结构新颖，体现出高职培养高技能应用型人才的目标，发挥出学生的创新思维。

结论。“2＋1＋X教学模式”符合高职教育要求，充分体现项目教学法的优越性，能将《塑料模具设计》课程理论知识和实际技能结合在一起。学生有独立进行计划工作的机会，在规定时间范围内可以自行组织、安排自学行为，充分发掘了学生的潜能。

参考文献

[1]戴士弘.职业教育课程教学改革.北京：清华大学出版社，2007.[2]徐涵.项目教学的理论基础、基本特征及对教师的要求.职教论坛，2007，3下.作者简介：吕野楠，男，1979年生，讲师，研究方向：塑料模具设计、液态模锻、压铸。

第二篇：CAD集成技术在塑料模具设计中的应用

来源于 ：注塑财富网http://

CAD集成技术在塑料模具设计中的应用塑料模具CAD集成技术

塑料模具CAD集成技术是一项先进的模具制造技术，它的制造包括塑料产品的造型设计、模具的结构 设计及分析、模具的数控加工、抛光和配试模以及快速成形制造等，各个环节所涉及的CAD单元技术又包括产品外形的快速反求、结构分析与优化设计、辅助制 造、加工过程虚拟仿真、产品及模具的快速成形、辅助工艺过程和产品数据管理技术等。塑料模具CAD集成技术，就是把塑料模具在制造过程中所涉及的各项单元 技术集成起来，统一数据库和文件传输格式，实现信息集成和数据资源共享，从而大大缩短模具设计的制造周期，提高制模质量。塑料产品的CAD与外形的快速反求

进行塑料模具设计制造的第一步是塑料产品的设计。现代设计方法是设计者在电脑上直接建立产品的三维模型，根据产品的三维模型进行模具结构设计及优化设 计，再根据模具结构设计三维模型进行加工编程及编制工艺计划。这种方法使产品模型、模具结构、加工编程及工艺设计都以3D数据为基础，实现数据共享，不仅 能快速提高设计效率，还能保证质量，降低成本。

利用CAD系统软件进行产品模型设计，其技术主要包括二维几何图形、二维参数化图形、三维实体造型、三维特征造型、三维参数化实体造型、三维曲面造型、空间自由造型、产品的外观渲染和产品的动态广告设计等。

三维造型设计是对数字化产品的真实形状设计.它完全表达了产品能够进一步为模具设计、分析和加工提供数学模型;空间自由造型设计是产品外形的艺术设计，使产品不仅是功能产品，也是艺术品;产品的外观渲染是产品的效果设计，使产品更加美观、颜色更能迎合人们的需求;产品的动态广告设计是将产品设计的结果直 接制作成宜传广告，进行市场推广。利用实物测量进行快速反求建模是目前研究的热点之一，它是在产品仿型基础上进行产品修改设计的重要技术，它通过三坐标测 量机和激光测量机对实物进行扫描，把测量所获得的数字化的大量数据点送人高级CAD软件的反求模块或专用的反求软件中，反求软件可直接读取点数据群，并对 点数据群进行编辑、过滤、整理、求精、排序、局部修改与重组，然后自动生成曲面，最终获得同实物一致的或经改造的电脑塑件模型。CAD对模具的设计与分析

CAD对模具的设计与分析，包括根据产品模型进行模具分型面的设计、确定型腔和型芯、模具结构的详细设计、塑料充填过程分析等几个方面。利用先进的特征 造型软件，如，PRONE和UGII等很容易地确定分型面，生成上下模腔和模芯，再进行流道、浇口以及冷却水管的布置等。确定了这些设计数据以后，再利用 MOLDFLOW和CFLOW软件进行塑料的成形过程分析。根据MOLDFOLM软件和它的丰富材料、工艺数据库，通过输人成形

工艺参数，可动态仿真地分 析塑料在注塑模腔内的注射过程、分析温度压力变化情况、分析注塑件残余应力等，并根据分析情况来检查模具结构的合理性、流动状态的合理性、产品的质量问题 等。比如，是否存在浇注系统不合理，出现流道和浇口位置尺寸不当，无法平衡充满型腔;是否存在产品结构不合理或模具结构不合理，出现产品充不满(即短射现象);是否冷却不均匀，影响生产效率和产品质量;是否存在注塑工艺不对，出现产品的翘曲变形等。模具通过CAD的分析，就可以将错误消除在设计 阶段，提高一次试模成功率。

在塑料模具设计和分析这一阶段应用了许多新的电脑辅助技术，如，参数化技术、特征造型技术和数据库技 术等。塑料模具中有许多标准件，如，标准模架、顶出机构、浇注系统和冷却系统等都可以采用基于数据库管理的参数化特征造型设计方法进行设计或建立标准件 库，这样既可以实现数据共享，又可以满足用户对设计的随时修改，使模具的设计分析快速、准确和高效。参数化特征造型不仅可以完整地描述产品的几何图形信 息，也可以获得产品的精度、材料及装配等信息，其所建立的产品模型是一种易于处理、能反映设计意图和加工特征的模型。因此，参数化特征造型技术是模具制造 过程中最重要的技术之一。结束语

目前，塑料模具的设计和制造一般采用通用机械的CAD或CAM软件 与专用塑料模CAE软件相结合。现在，面临的一个课题是开发与推广专用模具CAD软件。CAE软件只能在设定条件下对塑料成型过程进行模拟分析，还不能对 分析结果进行优化，更不能对设计过程做指导。总之，集成专用的塑料模具CAD或CAE软件，提高其智能化程度，是塑料模CAD或CAE技术发展的趋势。

第三篇：“塑料模具设计”课程教学改革探讨

“塑料模具设计”课程教学改革探讨

[摘 要] 通过对“塑料模具设计”课程教学内容、教学模式、教学手段和方法、考核方式改革的探讨，形成“以模具设计流程为导向，以能力培养为核心”的教学模式，使学生拥有合理运用知识并独立完成中等复杂模具设计的能力。

[关键词] 注塑模具；教学模式；设计流程；教学改革

[中图分类号] G642 [文献标志码] A [文章编号] 1008-2549（2018）05-0100-02

“塑料模具设计”是高职院校模具专业中的一门核心课程。如何做好这门课程的教学工作，使学生真正具备塑料模具的专业知识，能够独立完成中等复杂模具设计，是摆在模具老师面前的一项紧迫课题。为了提高教学效果，培养企业需要的高素质模具技能人才，有必要对模具设计教学进行改革。

一 “塑料模具设计”的改革背景

塑料模具设计是一门理论性和实践性都很强的专业课，传统的教学方法大致由三部分构成。第一部分提出问题并简单介绍知识点；第二部分梳理、归纳、分析所需的知识要点；第三部分举例说明。传统的教学方法注重理论部分的传授忽视了实际应用，淡化了模具设计的应用特点，无法调动学生学习的积极性和主动性。从学生学习特点上看，学生大部分时间学习书本上的结构图和理论计算，优点是对模具设计的理论知识了解较多，缺点也显而易见，学生不了解对模具设计的整个过程，缺少整体认知，对于真正的模具实物认识甚少，理论和实践不能有机结合起来，往往是学生在初学时总是抓不住重点，理论空洞、结构抽象，计算枯燥，让他们对学习模具知识缺乏兴趣，以致学完后还是不能设计模具。从实践环节看，塑料模具设计需要大量的实践积累，对实验的要求较高，还需要大量的模具实物，以及昂贵的配套设备，要求操作者具有较高的实践经验。实验的困难及较大的损耗就造成实验次数的减少，最终导致教学效果大打折扣，学生的理论掌握不扎实、动手能力也薄弱，离教学目标存在一定差距。

二 教学改革实践

（一）构建教学模式

“以模具设计流程为导向，以能力培养为核心”构建塑料模具课程新模式。由于塑料模具设计具有鲜明的过程性：从产品分析、成型工艺分析、模具结构设计分析到模具的安装调试；从任务提出到成果检验，整个设计过程清晰明了。课程的改革以工作过程系统化为理论依据，按照模具设计流程重新构建课程内容体系，将模具设计工作过程中的知识与模具设计流程相互结合。把知识与模具设计的各个环节建立联系，以职业情境中的实际问题为核心，以模具设计流程组织课程内容，指导学生在完成模具设计的过程中，主动构建自己的职业知识和职业技能，并培养自身的应用能力和解决问题的能力，提升职业能力。通过邀请行业专家和学院资深教师一起对企业真实的工作流程进行分析、归类，构建出表一所示的塑料模具设计流程。

（二）教学内容改革 以岗位需求为教学目标，进行专业岗位方向建设，以能力培养为核心，培养学生对所学知识的综合运用能力。确定岗位需要具备的基本技能，进而确定课程的设置。课程训练项目的设计充分结合教师参与企业实践获取或搜集的企业项目，并进行适合教学的改造，能力训练项目与能力目标的训练要求相符，项目设计具有实用性、典型性、覆盖性、综合性、趣味性、挑战性、可行性，重视学生在校学习与实际工作的一致性。充分利用实验室，改变授课地点，为了增强学生的观察、分析和实践能力，学生的上课地点搬进专业实验室，授课时可在注塑机前一边讲授，一边实践，模具结构认知上可进行装拆实验，充分了解各种模具的结构特点，拓展知识，在后续的讲解中，依据学生的掌握程度有效地引导，学生均能在模具实物中找到实证，培养了学生认同意识，提高学习兴趣。在理论知识上，在“够用”的基础上适当拓展，突出技能培养。在项目化教学中强化数字化设计，引入UG、Solid_works等三维设计软件和CAE软件，将现代化生产技术引入课堂，保持知识的先进性和实用性，丰富学生的基本技能，提高学生在社会上的竞争力。根据课程改革方案及教学模式的要求，重新编写教材使之更加贴近教学，以真实的工作任务为驱动，从产品的工艺分析，到模具的具体设计，再到试模调试，最后制成成品，完整系统地完成模具的设计。将来考虑到就业的需要，在内容上即要突出模具专业又要兼顾其他专业，同时要及时将新知识、新技术、新产品引进课堂，使教学与实际接轨。培养学生设计的思维能力和创新能力，将基本设计能力和应用计算机进行工程设计能力有机结合起来作为课程设计、毕业设计的教学方法改革。为了提高课程设计、毕业设计质量，改单纯的设计型实践教学为综合型实践教学，既注重设计的综合性，又注重其基础性，利用先进的模具设计软件和分析软件，学生能够实现产品由计算机虚拟设计到虚拟成型的整个过程，从而使学生牢牢掌握到塑料成型模具设计。通过以上做法，加深了学生的认知程度，激发了学生的学习兴趣和创新意识。

（三）教学方法和手段的改革

采用项目式教学，以实际产品为驱动设计教学内容与教学过程。现在的课本基本上都是按照传统的授课方式方法编写的，强调理论教学，轻视结构设计流程，培养的是研究型人才，不实用。在企业中实际生产中，设计塑料模具主要是靠经验数据、图表，计算很少，因为计算由于数学模型的关系很难准确。塑料模具设计的教学目标是学完本课程后可以设计出中等复杂程度的塑料模具，采用项目式教学法，使学生了解塑料模具的整个设计过程（作为知识的纵轴线），同时采用讲授法作为补充（作为知识的横轴线）。在项目的选取上，多选择常见的塑料零件，涉及的塑料模具应采用模具的典型?Y构。通过分析教学内容，将要讲授的关键知识点融入一个个项目中来进行理论和实践的教学。授课形式按照企业设计塑料模具的方法和流程，使教学内容尽量贴近工作实际，让学生体验完整的设计过程，从而获取知识、培养职业精神、提高分析解决问题能力，使学生在各方面都得到锻炼。

（四）考核方式的改革

重视学习过程，改革考核方式。课程的考核是检验教学质量和教学效果的主要手段。“塑料模具设计”课程的培养目标是培养学生具有独立设计的能力，传统的考核模式已不能适应教学需要。因此，在教学改革中应采用多元化的考核方式，具体实施如下：加强教学各阶段的考核力度，使学生在整个学习过程中接受全方位考核。每节课前进行理论测试，巩固前一次课的知识点。采用课堂提问方式强化学生对内容的掌握，采用装拆实践提升学生的动手能力和协作能力，选取常见常用的塑件为作为模具教学实例，通过设计检验学生理论联系实际能力，最后以完成大作业的形式作为阶段测试，一生一件，独立完成模具设计，考核学生模具设计综合能力。考核形式的过程化、多样化、综合化，帮助学生系统地总结学习内容，明确学习重点，形成完整的知识体系。

三 实施成效

（一）通过教学改革后的课程学习，学生掌握知识的能力和水平有了明显提升，所做的专业毕业设计连续2年获得院级综合评价A等。学生毕业后基本都获得1～2种国家职业资格证书，个别学生还获得国家职业资格高级证书，进入社会工作后受到企业一致好评。通过企业互访和反馈得知，学生在工作岗位上能够更好更快地进入工作角色，晋升的机会也比较大。

（二）在课程教学改革实施后的这几年里，不断有学生斩获全国职业院校模具技能大赛一、二等奖的优异成绩；老师也在实践教学和校企合作中积累了大量的经验，在2016年全国职业院校模具技能大赛教师组的比赛中获得二等奖的好成绩

（三）由教师指导、学生组建的科研团队成功申报2016省级大学生创新创业实践训练项目，并由学生作为第一作者在科技核心期刊发表了科研论文，使我院高职教育步入一个新的台阶。

通过“塑料模具设计”课程的全面改革，使学生学习的积极性普遍提高，课堂上学习兴趣浓厚，课后能够交流充分，独立设计能力得到了较大提高。在培养学生的学习、设计、实践和创造能力、职业道德等方面都取得了良好的效果

参考文献

[1]孙先民，付艳锋.塑料模具设计及制造专业的实验教学改革与实践[J].模具工程，2006（8）.[2]赵美琳.对高职教育能力的分析[J].机械?业教育，2005（24）：23-25.[3]徐凤英，李志伟，陈 震.高校模具课程创新教学的改革研究[J].农业化研究，2004（5）：275-276.[4]周志平.塑料模具设计中常见问题的分析[J].长沙航空职业技术学院学报，2013（3）.[5]姚和芳.高职教育课程开发的理论探讨[J].机械职业教育，2006，20（9）：47-53.[6]杜蜀宾，汪玉静.构建高职学院教学质量评价体系的探索[J].中国成人教育，2009（4）：95-96.

第四篇：现代信息技术在塑料成型工艺与模具设计教学中的应用

现代信息技术在塑料成型工艺与模具设计教学中的应用

摘 要 针对塑料成型工艺与模具设计课程的不同知识模块，采用不同的信息化教学载体，如教学课件、动画技术、教学仿真软件、CAD设计软件及网络资源等，充分运用现代信息技术针对课程中的难点开发一些易学、好用的教学资源，帮助学生更好地巩固和理解理论知识，增强课堂教学效果。

关键词 现代信息技术；信息化教学；塑料成型工艺与模具设计

中图分类号：G434 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2014）10-0112-02

引言

目前，高职课程“塑料成型工艺与模具设计”在教学过程中仍然以基础理论为主，着重讲解塑料成型、模具设计等相关知识的系统性，在培养学生实践能力方面重视不够。注射模具设计要求学生具有很强的综合应用能力，学生在每个知识单元的学习中往往能够听懂，在完成这些理论学习以后，进行注射模具设计时往往难以下手。因此，课程教学内容的选用要以“必需、够用”为原则，根据企业岗位工作过程设定教学内容，以项目导向、任务驱动的方式，开发一些易学、好用的教学资源。要充分利用现代信息技术，根据不同知识模块的内容特点，采用不同的信息化教学载体，如教学课件、动画技术、教学仿真软件、CAD辅助设计软件及网络资源等，来呈现教学内容和信息。在具体教学实施过程中，教师要根据教学内容的特点、学生的接受能力等因素，选用合适的教学载体。多媒体课件

多媒体课件能为课程教学提供各种资料，包括文字、声音、图片、视频等信息资源。例如在常用塑料的介绍部分，可以通过图片来展示塑料的外观，如塑料的粒度、颜色、色泽等特性，运用大量的塑料制品图片来说明各种塑料的用途。同时，多媒体课件能变抽象为具体，化呆板为生动。例如，在模具的结构模块，运用模具零件的三维图与三视图，模具的三维装配图、分解图与剖视图，让学生对模具零件的尺寸、公差、配合关系、模具的组成与结构有一个清楚的认识。动画技术

塑料成型工艺与模具设计课程的一些内容难以用语言、图片讲解清楚，采用动画进行教学，就能达到事半功倍的效果。如在讲解注射成型过程时，运用动画来模拟注射成型的过程，形象地展示模具各部分的运动情况，帮助学生快速理解。利用UG、3Damx等软件开发的模具3D装配动画与模具3D作动动画[2]，能够清楚展示模具零件的结构、装配位置关系与模具作动过程。通过3D动画演示模具装配和分解，使学生更加清楚地认识模具结构，将深奥复杂的结构问题直观地展现在学生面前，便于学生对学习内容的理解和运用。通过3D动画演示模具的作动原理（图1所示），让学生通过视觉感官来清楚地认识到塑料模具的各个部分的作用与动作原理。CAD辅助设计

CAD技术作为一项重要的技术手段，正越来越广泛地在模具行业得以应用。在模具设计和制造中采用CAD技术，可以缩短设计周期，降低生产成本，提高模具质量。UG软件在模具企业中的应用非常广泛，UG软件中的注塑模设计向导模块是根据注射模具的设计过程开发出来的注塑模设计专用软件，用UG注塑模设计向导设计模具，可以简化设计的步骤[3]。结合UG设计软件，将课程的教学内容根据注射模具的设计过程分为塑件建模、设计分型面、设计工作零件等模块。学生完成每个模块的理论学习之后，到模具设计CAD实训室运用CAD软件将相应的部分设计出来。

例如在塑件建模模块，在理论教学中讲解塑料制品结构工艺，讲解CAD建模的基本操作，在实训教学中让学生应用CAD软件对塑料制品进行建模。最后对塑料制品3D模型进行结构工艺分析。在塑料模具设计模块，结合典型结构的模具引导学生运用CAD软件进行模具设计，首先根据塑料制品的零件图，绘制制品的三维模型图，接下来选择分型面对制品进行分模，然后创建凹模、凸模等成型零件，最后选用模架及标准件。这样学生在模具设计过程中学会了模具设计的基本方法和要求，同时掌握了运用CAD软件设计塑料模具的技能。仿真教学

教学仿真软件 塑料成型工艺这部分内容比较抽象，在传统的教学过程中往往侧重于成型工艺的原理、过程以及成型参数相关概念的讲解，传统教学模式离成型工艺调整这一岗位需求相差较大。成型工艺调整岗位的培养目标就是让学生能够正确调整成型工艺参数，生产出合格的塑料制品。要实现这一目标，必须综合考虑制品的形状、结构、尺寸，成型机的性能、材料的性能及材料的预处理等诸多因素对成型工艺的影响。

针对这一模块，教学中开发注射成型工艺参数设置仿真软件[4]。首先，根据制品结构、形状、尺寸计算出制品的体积、质量、分型面投影面积以及制品的流程比；其次，根据制品的质量及制品在分型面上的投影面积选取注射成型机；再次，确定成型工艺参数（图2所示），调整料筒温度、喷嘴温度和模具温度，设定注射压力、保压压力、保压时间和冷却时间；最后，根据前面设定的成型工艺参数，通过计算机模拟计算，对制品的总体性能进行评价。

MOLDFLOW软件仿真 MOLDFLOW软件可作充模流动、保压及翘曲变形分析。例如，塑料成型工艺参数（温度、压力、时间）的变化会影响塑料熔体的流动性，教师可以将授课内容以实例的形式在MOLDFLOW软件中演示改变不同的成型工艺参数，如将熔体的温度调高或调低，然后进行充模流动分析，让学生观察熔体在型腔里的流动情况，并分析模拟计算结果，比较不同熔体温度时，其注射时间、冷却时间、注射压力的变化情况。通过熔体充模流动模拟（图3所示），可以直观地观察到熔体在模腔里的流动过程，使理论知识形象化、可视化，帮助学生更好地巩固和理解理论知识，增强课堂教学效果。结束语

本文利用现代信息技术，根据不同知识模块的内容特点，采用不同的信息化教学载体，如教学课件、动画技术、教学仿真软件、CAD设计软件及网络资源等，呈现教学内容和信息。在具体教学实施过程中，教师要根据教学内容的特点、学生的接受能力等因素选用合适的教学载体，充分运用现代信息技术，针对课程中的难点开发一些教学资源，帮助学生更好地巩固和理解理论知识，增强课堂教学效果。

参考文献

[1]屈华昌.塑料成型工艺与模具设计[M].北京：高等教育出版社，2001：102-205

[2]刘友成.基于UG6.0制作塑料模具虚拟装配过程动画[J].机械工程师，2009（11）：111-112.[3]刘友成.基于UG6.0/Open GRIP对注射模具A型推杆进行二次开发[J].模具工业，2011（3）：60-63.[4]刘友成.注射成型工艺参数设置在线仿真程序设计[J].机械工程师，2010（5）：69-70.

第五篇：有限元分析方法在冲压模具设计课程教学中的应用

862010年第22期(总第110期)E-mail:cmee@263.net冲压模具设计课程是我校材料成型及控制工程(模具方向)本科专业的一门主干专业课程。通过该 课程的学习要求学生掌握冲压变形的基本理论；掌 握冲裁模、弯曲模和拉深模的结构特点及其设计方 法；掌握冲压工艺的制定方法；能够正确地设计一 般冲压模具结构和冲压模具几何参数；了解冲压新 工艺、新型模具及冲压技术的发展方向，为毕业后 从事模具设计与制造等相关技术工作奠定必要的基 础。

由于冲压模具设计是一门知识涵盖面宽、实践 性强、综合性强的课程，涉及模具从设计、制造、安装、调试、维护到操作整个工艺流程的各个环 节，无工程背景的大学生大多不了解什么是模具，什么是冲压模具。如果在教学过程中仍然沿袭传统 的以灌输知识为主的教学模式，必然会使学生产生 厌学情绪，学生学得累，有枯燥难懂的感觉，加上 学时有限，教师感觉时间紧，往往不能在重要知识 点上进行深化，严重影响教学效果，使该课程难以 达到其应有的培养目标。因此，在冲压模具设计课 程的教学过程中，教师应当不断地探索一些先进的 教学方法，使一些抽象的理论和工艺方法能够达到 深入浅出的目的，加强学生的感性认识，提高学生 的学习积极性，以获得良好的教学效果。我们结合 教学和科研工作经历，简述有限元分析方法在冲压

模具设计课程教学中的应用。

一、有限元分析软件简介目前国内外广泛用于冲压模具有限元分析的软

件主要有AUTOFORM，LS-DYNA3D，FORMSYS，PAM-STAMP，ROBUST以及ETA/DYNAFORM等。在本文中，将 采用ETA/DYNAFORM作为冲压模具设计课程的辅助教 学软件。ETA/DYNAFORM是由美国工程技术联合公司(Engineering Technology Associates，简称ETA公 司)和Livemore软件技术公司(简称LSTC公司)联合开 发的基于LS-DYNA求解器和ETA/FEMB前、后置处理器 完美组合并用于板料冲压成形CAE分析的专业软件 包，它综合了LS-DYNA960、970强大的板料冲压成形 分析功能以及自身强大的前、后处理功能，应用于

板料冲压成形工业中模具的设计和开发。有限元分析方法在冲压模具设计课程

教学中的应用张 洋 段 磊 于 强 徐超辉天津职业技术师范大学 天津 300222摘 要：介绍了DYNAFORM有限元分析软件在冲压模具设计教学中的应用，以板料拉深成形工艺为例，将冲压模

具设计的教学与DYNAFORM的数值模拟技术紧密结合在一起，从而使教学中的概念更具体化和形象化，能让学生

更好地理解和掌握相关理论和基本概念，较大地提高了教学质量。关键词：有限元分析；冲压模具设计；DYNAFORM；板料成形 收稿日期：2010-07-03 作者简介：张洋，硕士，助理研究员。段磊，硕 士，讲师。872010年第22期(总第110期)E-mail:cmee@263.net

二、ETA/DYNAFORM分析的一般步骤ETA/DYNAFORM软件系统包括：前置处理模块、提交求解器进行求解计算的分析模块以及后处理模 块。前置处理模块主要完成典型冲压成形CAE分析 FEM模型的生成与输入文件的准备工作，求解器进行 相应的有限元分析计算，求解器计算出的结果由后 置处理模块进行处理，用于模具设计及工艺控制研 究。运用ETA/DYNAFORM软件进行板料冲压成形CAE分 析的一般步骤如图1所示。

图1 板料冲压成形CAE分析的一般步骤

三、有限元分析软件的教学应用实例在冲压模具设计课程教学中，拉深工艺是一种

重要的板料成形工艺(如图2所示)，在凸模1的作用 下，置于凹模4和压边圈2之间的毛坯3的环形部分产 生塑性变形，并不断被凸模拉入凸模与凹模之间的 间隙内而形成零件。毛坯在变形区III的切向(变形 圆周方向)为压缩变形，径向为伸长变形。切向的压 缩变形使得变形区III在拉深过程中易出现褶皱。径 向的伸长变形使得变形区II在拉深过程中易出现破 裂。以上内容在授课过程中对于缺乏感性认识的学 生来说，抽象的文字描述和简单的图片很难使学生 印象深刻。为此，本文以厚度为1.0mm，材料为ST16 的带凸缘圆筒形制件为例，运用ETA/DYNAFORM软件 模拟拉深成形过程。通过模拟结果及动画演示帮助 学生亲身感受和直观理解概念，理论联系实际，提 高了授课效果。

图2 拉深工艺带凸缘圆筒形制件简图如图3所示，根据拉深工 艺计算制件的毛坯尺寸D≈201mm，并判断需要加压 边圈且拉深次数为一次。

图3 带凸缘圆筒形制件图利用三维CAD软件建立凸模和毛坯的实体模型，并导入ETA/DYNAFORM软件中，划分网格，定义毛 坯、工具，设置工艺参数，定义工具运动曲线与力 曲线，建立的有限元模型如图4所示，设置分析参数 并提交求解计算。882010年第22期(总第110期)E-mail:cmee@263.net得到制件的FLD图如图5所示，制件的壁厚分布 如图6所示，制件的应力分布如图7所示。从模拟结 果可以直观地看出，拉深的变形区较大，金属流动 性大，拉深过程中位于凸缘部分的材料受到拉应力 和压应力作用而有起皱趋势；凸模底部的材料变形 很小，拉深不充分；处于凸模圆角区的材料因受到 径向拉深而减薄较大，但未发生破裂。说明制定的 制件冲压工艺是合理的。模拟结果和冲压模具设计 教学中拉深工艺的相关内容十分吻合，由此可以使 学生生动地理解板料拉深变形时各个区域的应力应 变情况，壁厚和硬度的变化情况，破裂和起皱的形 成原因等，避免了传统教学中的不足，不仅使学生 容易接受，而且印象非常深刻。

图7 制件的应力分布

四、结束语将有限元分析方法与冲压模具设计课程教学有 机结合，利用ETA/DYNAFORM的模拟分析和直观的动 图显示功能，把拉深工艺中抽象的理论和概念用十 分直观的形式表达出来，使学生更易于理解和掌 握，培养了学生的学习兴趣，有效地解决了教学中 的一些疑难问题。并在一定程度上使学生理论联系 实际，不仅学到了先进的模具设计技术，还提高了 计算机运用能力，增强了分析问题、解决问题的能 力，为以后的工作打下了坚实的基础。

参考文献[1]安家菊，罗朝玉.冲压工艺及模具设计创新教学 模式探索[J].科技资讯，2009，34：196 [2]龚红英.板料冲压成形CAE实用教程[M].北京： 化学工业出版社，2010 [3]成虹.冲压工艺与模具设计[M].北京：高等教育 出版社，2002