冲压工艺及模具设计课程改革研究

冲压工艺及模具设计课程改革研究

摘要:根据社会对模具人才的需求和材料成型及控制工程专业的培养目标,基于OBE工程教育模式,对《冲压工艺及模具设计》课程进行改革。根据毕业要求明确课程目标,围绕课程目标设置教学内容,多种考核方式相结合,探索以学习产出为导向的课程模式,实现课程对毕业要求指标点的有效支撑,培养学生的专业能力。

关键词:模具;OBE;课程;改革;毕业要求

0引言

在中国高校进行工程教育认证的趋势下,我校材料成型及控制工程专业为提升教育质量,加快“双一流”建设,针对各专业课程进行改革。课程改革基于学习产出的教育模式(OBE),以专业认证毕业要求达成度为指导,围绕课程目标,重新构建课程体系,修订和完善教学大纲,调整课时安排,使教学内容更加符合专业毕业要求,注重培养学生的专业能力,使学生能熟练掌握和灵活运用当前行业发展的新技术、新工艺,在工作后能尽快适应岗位需求,为今后的职业发展打好基础[1,2]。

1专业培养目标

目前模具制造行业对人才的岗位要求和工作内容为:①能够根据产品和工程要求进行系统优化、方案设计和工艺设计,熟悉冲模、锻模、注射模等结构设计及其材料性能,熟练使用主流设计软件完成上述设计任务,并能考虑成本、效益、环境、安全和健康等因素;②熟悉模具各零部件的加工工艺及装配工艺,能按照要求安排生产,按时供货;③熟悉模具成本和利润计算,制作报价和投标文件;④能与客户和供货商进行良好地沟通。企业对人才的要求决定了学校的专业培养目标与毕业要求,即掌握机械制造、模具设计、材料性能和成本控制等基础知识,并具备一定的工程素养和较好的专业能力,能在机械制造行业中从事工艺设计、模具技术开发、生产管理、质量控制、销售服务等工作的应用型工程技术人才。培养目标与毕业要求进一步“导向”课程教学,需要课程有效支撑专业能力矩阵中的要求[3]。

2课程现状

《冲压工艺及模具设计》是材料成型及控制工程专业学生学习的一门专业课程,设置在大三下学期,课程改革前的总学时为48学时,其中理论教学为40学时,实验教学为8学时,考核方式为闭卷考试。主要学习冲压成形的概念和原理,冲裁、拉深、弯曲等冲压工艺的成形过程及其极限,掌握模具的基本结构和设计方法以及模具CAD/CAM。前置课程有《制造技术基础》和《金属塑性成形原理》,后置课程有《塑料成型工艺及模具设计》[4]。根据过去几年的学生反馈意见,该课程学习困难在于学生对冲压成形工艺和模具结构设计没有直观的印象,课程理论内容较为抽象,实验学时偏少,缺乏实践操作,因此学生学习较为吃力,主要体现在无法清晰地理解冲压工艺的过程和原理,看不懂PPT上的模具结构,难以完成课程设计要求的模具设计任务,只是死记硬背书本知识以应付考试。

3基于OBE模式的课程改革

OBE教学模式强调以学生为中心进行教学,以毕业要求为导向,满足高等工程教育专业认证对课程的要求。因此,需要对课程目标、教学内容、教学方法和学时分配等作出调整,使课程达到毕业要求达成度。

3.1课程目标调整

根据工程教育认证的12条毕业要求标准,调整课程目标与毕业要求的对应关系如表1所示。调整后的课程目标注重学生的学习成果,使学生掌握冲压工艺和模具的设计知识,具备在工作中分析问题、使用工程知识解决问题、制定解决方案的能力。课程目标的设定明确对应了毕业要求指标点,形成了对专业培养目标的有效支撑。

3.2教学内容及方法与学时调整

根据课程目标,教学内容分为3个模块:冲压加工基本理论、工艺规程制定和冲模设计计算。教学形式上改变过去课堂讲授和实验分离的形式,采取以学生为主、教师引导和以实验为主、结合理论讲解来完成课程设计任务的方式,如表2所示。在冲压加工基本理论及过程模块先用0.5学时进行讲授,通过图片和视频介绍冲压的基本概念、分类及其在机械工业中的地位与作用。然后进行15.5学时的实验环节,通过对设备认知,了解液压机、普通冲床、折弯机等冲压设备的结构和工作原理,认识模具的分类和用途;通过板料变形试验,了解冲压成形的基本原理、冲压材料及其冲压成形性能;通过冲裁、拉深、弯曲等试验,学习冲裁基本知识,掌握冲裁模间隙、凸模与凹模刃口尺寸的确定,冲裁件的工艺性、冲模分类及典型结构分析、冲模主要部件和零件的设计与选用。通过该模块的学习完成课程目标1、2。工艺规程制定模块共2学时,主要讲解工艺文件的编制规范和步骤,学生在教师的指导下,模仿范例进行冲压工艺规程的编写,通过动手练习,能根据设计方案完成工艺文件的编制,完成课程目标1、3。冲模设计计算模块共30学时,按照模具种类分为5个实验,每个实验又分为“拆装”和“设计”2个环节。在“拆装”环节,学生以3人一组,在教师的指导下进行典型结构模具的拆装,模具的三维和二维图纸被制作成挂图放置在工位上,学生边拆装边与模具图纸对照,学习模具的结构、工作原理,掌握设计细节,如冲裁间隙、弯曲模回弹角的选择等知识。通过“拆装”训练,培养了学生的创造性思维、理论联系实际的态度,提高了动手能力;在“设计”环节,学生根据教师提供的冲压零件图纸,完成工艺方案设计,编制工艺规程,设计模具的三维模型,并转换成二维图纸,标注各处尺寸和公差,注明技术要求,形成完整的工程图纸。在这个过程中,学生将前阶段所学到的知识运用到实际中,通过实践训练掌握这些知识,并形成系统的知识体系,提升专业能力,达到课程目标1、2、3,部分学生的优秀设计成果如图1所示[6]。

3.3课程考核

课程考核方式由过去的试卷成绩评定改为教学过程、试验、设计任务、知识点掌握、试卷成绩结合的综合考核。综合考核方式注重学生的学习过程、专业能力培养、课程目标的实现程度。课程考核方式重视学生对知识的掌握和运用以及解决问题的能力。在试验环节,90%以上的学生能较好地完成模具拆装工作,试验报告内容详尽;在设计任务环节,75%的学生能完成工艺规程和模具设计图纸;在知识点掌握环节,80%的学生能在课程答辩中阐述设计方案和分析报告,并较好地回答教师和同学提出的问题[6,7]。通过综合考核,改变了期末考试定成绩的方式,促使学生重视学习过程和学习成效,提升专业能力,达到毕业要求,为今后的职业发展奠定基础。

4结束语

基于OBE模式对《冲压工艺及模具设计》课程进行改革,将课程目标、教学内容、考核方式紧密结合,有效地实现了对专业培养目标和毕业要求指标点的支撑,为其他课程的改革提供了经验,为本专业通过工程教育认证起到了一定的作用。

参考文献:

[1]王红军,钟建琳,刘忠和,等.基于OBE的机械制造技术基础课程设计教学评价[J].教育教学论坛,2017(51):230-231.

[2]吴清.德国高等工程教育认证机构ASIIN的研究[J].当代教育实践与教学研究,2016(2):213.

[3]韩同样,刘志明,胡燕士,等.开放式工程训练与OBE教学模式探索[J].实验技术与管理,2016(5):174-177.

[4]孙明,郑文翔,王超,等.基于工程教育专业认证采矿工程专业课程体系改革探析[J].当代教育实践与教学研究,2017(5):80.

[5]李恒梅,王震,万志龙,等.工程教育认证背景下应用型地方本科院校《大学物理》课程教学改革研究[J].高教学刊,2017(5):53-54.

[6]蒋昌华.以能力导向改革《塑料模具设计》课程教学[J].模具工业,2018,44(10):74-77.

[7]许炉生,林春绵,吕伯昇,等.OBE导向下的环境工程个性化生产实习模式初探[J].高教学刊,2017(10):9-11.

作者:王勇 赖思琦 单位:西南科技大学