《现代模具设计方法》

【摘 要】针对材料成型专业《现代模具设计方法》课程的教学情况以及培养与社会需求相适应的模具人才，研究了以培养创新性人才为导向的该课程的理论教学内容以及实践教学内容的设计，提出了通过理论教学与实践教学的整合优化，来完善该门课程的理论教学内容与实践教学内容，使本课程具有更好的创新性教学效果。

【关键词】理论教学；实践教学；整合优化；创新性

传统的模具设计是二维平面绘图设计，很大程度上依赖于设计者的经验，设计和制造都是属于黑匣子工作，是一个费时、费力的串行工程。而计算机科学和软件技术的发展，可以帮助设计者克服传统方法无法避免的困难，由二维设计转变为三维参数化设计，通过利用软件的模拟功能进行成型模拟，在设计阶段就可以发现设计是否合理，设计与制造是并行工程，节省工时、缩短周期、降低成本。因此，企业要求模具设计人员除了具有模具设计的基础理论知识和经验外，还必须将CAD/CAE/CAM技术应用于模具设计中，才能符合企业的发展，才能使企业具有较强的竞争力。《现代模具设计方法》正是为了适应社会对模具设计人才的需要而开设的一门前沿性课程，是一门多学科、综合性很强的应用型新课程，目的是让学生掌握和了解模具设计的前沿技术，适应企业的发展需要。由于开设时间比较短，本课程的教学内容、教学方法、教学手段正处于一个探索的阶段。为了提高教学质量，改善教学效果，培养适应21世纪的具有创新思维模具技术人才，本课程的理论教学与实践教学需要进行不斷的完善和整合。

一、现代模具设计方法课程的定位

进入21世纪，在经济全球化的新形势下，随着CAD/CAE/CAM/CAPP技术的迅猛发展和在模具行业中的日益广泛的应用，给模具工业带来了巨大的变革。目前在我国模具工业生产的第一线，反映出缺少高素质技术应用型人才，从而导致产业创新能力不强，先进模具设计与制造技术应用不普及，模具产品的商品化率、标准化率不高等现象。这是因为模具工业现今已成为制造业中产品需求量增加最快和科技含量增长最快的行业。不论是各类模具的设计，还是各种模具制造，都是高精度设备的操作与计算机技术应用的集合，都大量需要技术应用型专业人才。国外先进制造技术发达的国家早在70年代就可开始利用计算机进行模具的设计，发展至今，许多国家都推出了自己比较成熟的模具设计软件，如美国PTC公司的Pro/E，EDS公司的UG-Ⅱ，SOLIDWORKS公司的SOLIDWORKS软件，以色列的CIMATORON软件等，这些软件在各自国家的汽车、飞机行业中有着非常广泛的应用。我国现代模具制造起步较晚，仅仅是在90年代，才有部分院校和大型企业进行相关的研究，并陆续推出了一些比较成熟的软件，如北京航空航天大学软件工程研究所的CAXA软件，华中科技大学的模具技术重点实验室的注塑模HSC311软件等。特别是近几年随着CAD/CAE/CAM技术的快速发展，我国许多企业引进了国外的一些模具设计软件、模具模拟软件，因此今后的模具设计和制造必然走三维化、无图纸化的道路。

因此21世纪模具专业毕业生除必须具备政治和人文科学的基本素质外，还必须具备一些专业特色：1.具备宽口径的知识能力结构。模具设计人员除了要掌握模具结构的工艺设计外，还必须具备模具结构的制造、模具材料的性能、金属材料或塑料材料的成型工艺特性等知识。2.具有较强的实践动手能力。学生不仅具备扎实的理论基础知识还应有较强的实际动手能力，不仅能将整个设计思维体现在图纸上面，还能将其具体化、实物化；不仅能设计模具，还能针对具体问题进行分析并提出解决方案。3.具有现代制造技术的应用能力。传统的设计制造思维方法在计算机的帮助下发生了很大的变化，只有熟练应用各种专业软件和数控加工手段，才能真正掌握现代模具设计方法和先进制造技术，从而成为名副其实的模具设计大师。

现代模具设计方法课程的定位是以培养具有创新能力的人才为指导思想，以培养工程实用型人才为根本目标，通过现代模具设计方法课程的教学，让学生了解并能初步掌握现代模具设计的新理念、新方法，使学生适应21世纪先进制造技术发展的需要，满足我国的工程实用型人才紧缺，促进我国高新模具人才培养的目的。

二、现代模具设计方法课程理论教学内容的设计

由于现代模具设计方法课程是一门新型的前沿性课程，还没有一本很好的教材作为依托，因此任课教师对该门课程的理论教学内容的确定还处于一个探索的阶段。因此为了让学生真正掌握现代模具设计方法的核心技术，而不仅仅是学会某种CAD/CAM软件，完善本门课程的理论教学内容是迫在眉睫的。完善该门课程的理论教学内容的基本思路是以就业导向的课程定位为原则，根据目前世界模具制造业发展趋势而展开的。具体设计思路为：

1.塑料模具三维设计软件、模拟软件、制造软件的设计原理。在“以塑代钢”思想的指导下，注塑产品应用范围越来越广泛，塑料模所占的比例越来越大。因此，掌握塑料模具三维设计软件、模拟软件、制造软件的设计原理作为理论教学内容的重点。

2.钣金模具三维设计软件、模拟软件、制造软件的设计原理。

3.三维模具设计软件、模拟软件、制造软件的核心开发技术。模具CAD/CAE/CAM是随着计算机技术的发展而发展的，与模具CAD/CAE/CAM相关的核心技术有参数化技术、建模技术、装配技术、人工智能技术、有限元分析技术等。通过对这些技术的理论教学内容的介绍，让学生掌握在进行产品开发的过程中，从产品到模具再到产品的全过程通过CAD/CAE/CAM实现的道理。

通过对理论教学内容的完善，让同学们在进行上机实践的同时能够“知其然，更知其所以然”，做到融会贯通，充分调动学生的创造性思维，使学生能够适应企业的模具设计新技术。

三、现代模具设计方法实践教学内容的设计

现代模具设计方法是一门实践性很强的课程，如果仅仅通过课堂教学，学生自己不上机实践，该门课程的教学就无法达到预期的效果。本门课程实践教学内容的设计思路为：

1.基于校内仿真模拟平台的现代模具设计实践教学内容的确定。由于目前各大中型企业所用的模具设计软件各不相同，因此教师必须根据各种模具设计软件的企业使用率而筛选出具有代表性的软件进行实践教学。在校内机房的计算机上安装这些软件，让每一个学生都有一台计算机进行上机训练。老师通过给定一个产品二维图，让学生进行产品设计→模具设计→模具成型模拟→模具仿真加工等内容，通过训练让学生初步了解每一个模块的功能及操作原理。

2.基于项目教学的实践内容的确定。为了充分地让学生具有自主创新的能力和自主解决实际问题的能力，在课程结束的后期，设计一个项目式的实践教学内容。即老师布置一个学生比较熟悉的实际产品，如手机、鼠标、U盘等，让学生通过查阅资料了解产品的功能，然后根据产品的功能，学生自己制定实验任务，实验目的，完成产品从零件结构设计、模具设计、模拟分析、模具仿真加工、模具结构优化的全过程，学生通过这种系统的设计，深入地将模具设计的理论知识、CAD/CAE/CAM技术融合在一起，培养学生的应用能力、工程能力、创新思维的能力。在实验的过程中，树立“以学生为中心”的观念，老师引导学生主动学习，以激发学生的学习兴趣。

3.基于毕业设计的现代模具设计的教学内容的确定。由于课堂教学课时及上机课时有限，学生可能还不能很好的掌握现代模具设计的方法，因此对于该门课程的实践教学就考虑到延续到毕业设计中来，通过毕业设计这个环节来巩固和熟练运用现代模具设计方法，从而掌握现代模具设计的核心技术，为学生即将走向工作岗位打下良好的基础。

四、现代模具设计方法课程理论教学与实践教学整合优化

1.理论教学与实践教学的关系。现代模具设计方法课程理论教学与实践教学是相辅相成，互相交叉，互相渗透，密切联系的。理论教学是实践教学的前提基础，实践教学是理论教学的知识再现。通过本课程的理论教学与实践教学的有机融合，充分发挥和体现本课程的特色，培养出适应经济与社会发展需要的具有创新思维的工程实用型人才。

2.理论教学与实践教学整合优化的思路。本课程理论教学与实践教学整合优化的思路是以培养具有创新思维的工程技术人才为出发点，培养学生能利用所学的理论知识用于现代模具设计的实践中去，具有较强的解决实际问题的能力和自主性。

3.理论教学与实践教学的整合优化体系的建立。①理论教学内容与实践教学内容的融合。通过理论教学内容的设计以及实践教学内容的设计，能在实践教学中充分融合理论知识，在理论教学中始终贯穿模具设计的实践，使学生不仅具有较强的理论功底，而且具有较好的动手能力和结合企业实际的设计思维。

②教学方法、教学手段的改进。传统的教学方法是老师为主体，大部分学生仅仅是带着耳朵听，属于填鸭式的教学，往往教学效果较差。通过改革教学方法，在理论教学和实践教学中充分发挥学生的主动性，采用课堂讨论、小组合作、现代信息技术等多种教学方法来增强学生的理论知识。通过改善实验设备、实验装置，利用各种资源进行实践教学来促进学生对知识的巩固和理解。

③不斷提高教师的业务素质水平。现代模具设计方法课程是一门新型的前沿课程，而且其知识体系是随着社会和科技的发展而不斷发展的，因此对承担该门课程的教师具有较高的要求，需要教师的知识不斷更新。为了使该门课程具有较好的教学效果以及适应现代模具发展的需要，必须提供老师各种各样的培训以及深入企业观察的机会。

参考文献：

[1]钱应平，刘小鹏，叶红，王劲青.模具专业课程内容改革[J].理工高教研究，2003（2）：87-89.

[2]夏克坚.我国模具工业的发展及对人才的培养要求[J].高职教育，2002（6）：9-10.

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