数显手动压力机开发在模具设计与制造教学中的应用

郭 胜

(黄冈职业技术学院机电学院，湖北黄冈438002)

高职模具设计与制造专业的学生在课堂学习时，普遍感到吃力，难以掌握该技术的实际应用。认为课堂上讲解知识过多，学生感觉比较枯燥，严重影响了课程教学的效果。因此，我们教师应避免灌输式的教学，要以学生为主体，应注重现代教学理念、方法和手段的应用，充分调动学生的学习积极性。这就要求教师要改变以往的传统教学模式，教学模式的改变，必将增加经费的支出，由于经费的限制，我们教师采取自制教具的方法。以制作数显手动压力机为例，在模具专业的教学实践中进行了有益的探索和实践。

一、数显手动压力机的开发

通过机加工实训课程的学习，使学生了解常用普通机床的性能、工艺范围、机床结构，掌握通用机床的基本操作方法，逐步能够编制加工工艺，达到零件图纸的加工要求，培养学生的模具制造技能，为学习其他专业知识和职业技能打下基础。为了实现机加工实训的课程目标，在上机加工实训课之前，数显手动压力机就已经设计好了(由于学习的重点在于加工，学生没有参与设计)，数显装置也已经备好，机械部分所需材料也全部备齐，所以只需要指导学生将机械部分加工并完成安装调试合格即可完成数显手动压力机的开发。

在制作数显手动压力机的同时，还要让学生制作一些较简单的冲压模具，并要求能够组装起来。在授课方式上采用边讲边练、现场教学的方式。为了保证教学效果，基本上是在模具制造实训中心进行教学，在教学过程中允许学生发表不同的见解，根据现场设备使用情况，可以改变加工工艺(但要做好工艺变更记录)，使学生对所学内容有彻底的了解和清楚的认识。通过本课程的学习，学生懂得了不同设备的原理和使用方法，以及不同量具测量的方法，能够较熟练选择夹具和刀具，熟悉零件加工的过程与方法，这些基本技能的掌握不仅对提高学生解决工程实际问题的能力，对提高学生的综合素质和创新能力具有重要的作用，而且为学生今后的学习和从事生产工作打下良好的基础。

该教具制造过程中，设计部分是由教师完成，制造部分是在教师的指导下由学生完成。由此看来，学校的自制教具可以作为师生共同开发的项目，既可以用于教师的科研，也可以用来作为教学项目，使学生在这种“真枪实弹”的学习情景中锻炼自己的职业技能，提高他们的工程实践能力。

二、数显手动压力机在模具钳工实训课程中的应用

开设模具钳工实训课程的目标要求学生:熟悉模具装配、试模、调整及维修的全过程，能熟练地使用模具钳工常用机械设备、辅助设备和相应的工装、工具进行模具装配，具备在现场分析、处理模具加工与装配工艺问题的能力［1］。那么，数显手动压力机作为模具专业师生共同完成的自制教具，在不同的有关模具课程教学运用是不同的，在模具钳工实训课程的应用就可以用来试模以及检验模具的装配质量、检验模具的维修效果等。

模具装配后，必须要通过试模对制件的质量和模具的性能进行综合检测。对试模中出现的各种问题应进行全面、认真的分析，找出其产生的原因，并对冲压模进行适当的调整与修正，以获得合格的制件。因此，冲压模的调整工作是模具制造中不可缺少的重要环节。该数显手动压力机可以用来检验较小冲压模具制造与设计的质量情况。

例如:冲裁模结构简单，基本上不存在模具结构上的问题，但是要让学生了解压力机的结构和工作过程，熟悉冲裁模在冲压设备上安装、调试的过程和方法;理解凸、凹模刃口利钝，对冲裁件剪切断面质量的影响;掌握冲裁模的凸、凹模之间的间隙大小对冲裁件精度的影响，从而达到做一名合格工艺人员的要求，其重点是冲裁件质量分析和解决方案，即能够及时分析冲裁件质量缺陷产生的原因，并提出解决的方法，以保证冲裁件达到质量要求。

由于各种原因，冲裁件会出现许多质量缺陷，如冲裁断面存在断裂带、毛刺、翘曲、尺寸精度超差等。为了更好理解冲裁件产生质量缺陷的原因，在机加工实训时就有意识让学生制造了一些简易的冲裁模、弯曲模等用于学生实训用的教具。因为是学生首次制作的模具，所以在加工质量上有较明显差异。在模具装配好后进入试模阶段，并引导学生对制件的质量和模具的性能进行综合检测。第一是冲裁件的外观质量，包括冲裁件断面质量、表面毛刺、翘曲等。根据以上外观质量检查的结果，首先是查看模具刃口及检测凸、凹模之间的间隙值，将测量结果记录在相应的外观质量检查结果的列表中，然后以凸、凹模之间的间隙大小为主线，根据间隙的大小分析冲裁件剪切断面质量、毛刺、翘曲对冲裁件外观质量的影响。第二是检查凸、凹模的表面加工质量，主要是冲裁凹模孔刃口的侧壁(即刃壁)表面加工质量，刃壁的表面质量直接影响冲裁件的外观质量，这是显而易见的。第三是检测冲裁件的尺寸，主要是检测冲裁件否符合图样规定的要求。如果冲裁件检测的尺寸与图样规定的要求不相符，则有以下几种可能:①模具刃口尺寸制造时就已经超差;②冲裁件在冲裁后产生回弹，造成冲裁件尺寸超差;③由于模具的定位装置不可靠，冲裁过程中，毛坯发生了窜动，引起冲裁件尺寸上的变化;④由于压边力过小。究竟是什么原因或哪些原因造成的，就要引导学生结合模具的结构、定位装置的可靠性、压边力大小、冲裁件的外观质量以及凸、凹模刃口尺寸等来分析判断。

在试模教学活动中，教具和实训记录起了很好的协调作用，为学生积累了分析的依据，调动了学生的多种感观，使抽象的知识变得直观，激发起学生的学习兴趣，调动了学生的直觉形象思维，把学生的学习过程变成一个积累工程经验和再创造的过程，使学生认识到应该怎样去做，达到了较理想的教学效果。

本次试模实操训练的有效实施，为学生今后的学习和工作奠定了较好的基础。在实施过程中，按照实际工作过程设计教学和学习过程，以工作任务为载体来设计教学，组织教学，使工作任务与知识、技能有机融合，增强学生的直观体验，激发了学生的学习兴趣［2］。实践证明，通过系统训练，学生基本操作技能扎实，综合运用知识解决实际问题的能力明显提高，学生能把所学知识贯穿起来，并灵活运用到实践过程中［3］。

三、数显手动压力机在冲压模具设计课程中的应用

冲压工艺及模具设计是模具专业的一门核心课程，主要学习模具设计的一般方法，了解和掌握常用模具整体设计、零部件的设计过程和计算方法，培养正确的设计思想和分析问题、解决问题的能力，特别是总体设计和计算的能力。其中，冲裁力的计算是数显手动压力机的首次应用。

冲裁力是指冲裁过程中的最大剪切抗力，是选用压力机、模具设计以及强度校核的重要依据。为了充分发挥压力机的潜力，避免因超载而损坏压力机，冲裁力的计算是非常必要的。这次课应达到两个方面教学目标，其一让学生翻阅教材或资料对冲裁力进行计算，并掌握冲模压力中心的确定方法;其次是理解降低冲裁力的方法。其中冲裁力和压力中心是本次课的重点和难点。该次课以我们在机加工实训时自制冲裁模的冲裁力计算为工作任务，并通过自制的数显手动压力机来进行检验。

事实上，在计算冲裁力的同时还应该计算卸料力、推件力和顶件力。根据我们现有的冲裁模数量，将学生分成相应的组数，让学生自己进行分工协作，并进行相互检查，将计算结果与测试结果进行对照分析。

经过现场冲压测出模具冲出合格零件时的负载力峰值，当然同一产品在冲压测试时其负载力峰值是有一定范围的。如果超出这个范围，则说明该模具存在质量问题，那么就应该对模具进行检查，以及根据教材和资料的相关内容提出降低冲裁力的整改方案，利用课余时间自己到模具制造实训中心去实施。

在冲压工艺及模具设计的课程教学过程中，除冲裁力计算时用到数显手动压力机外，在进行弯曲模计算、拉伸模计算、以及其他翻边、整形等板料成形工艺时也会经常会用到数显手动压力机。

这种以数显手动压力机为载体，以多种工作任务为教学内容的教学方式，改变了过去过分重视讲授式的知识传授教学方式，整个教学过程不再停留在过去那种听、看、记或背的模式，对所学知识只是昙花一现或一知半解，根本不知道在什么情况下使用的状况;有利于学生进行理论联系实际，加深对理论知识理解，提高分析问题、解决问题的能力。

四、体会

通过数显手动压力机在模具专业课程中的应用，利用直观教具进行教学可以使教学过程真实、活跃，符合学生的认知特点，有利于调动学生学习的积极性;同时还可以充分调动学生运用所学知识去指导实践，增强了学生对知识的理解和应用能力，而且还可以加深学生对课外知识的拓展理解，减少教学难度。

在应用数显手动压力机进行教学的过程中，对教师也提出了较高的要求，主要体现在:

(一)要求任课教师课前准备充分。提前准备好教学时所必须的工量具、设备与材料等教学资源，向学生提供完成工作任务的教学场地。

(二)要求任课教师本身具备“双师”能力。在讲授理论课的同时能够指导学生实践。

(三)要求任课教师具有较丰富的实践经验和较高的实践技能。如果现场教学时装备突然出了故障，这是什么原因造成的就需要自己去分析、判断、直至迅速解决问题。特别是在课堂上任课教师本身要有能力解决这些突发事件，如果不能现场解决，就应该向学生有一个清楚理由来解释。

(四)要求任课教师具有教学现场的控制能力。由于理论学习和实际工作都在进行，其进度肯定做不到一致，教学秩序难以保证，教师要最大限度地发挥学生和现有教学资源的作用，可以组织部分能力较强的学生协助教学，保证教学现场安全有序，努力提高教学质量。

五、结束语

使用数显手动压力机及其相关教具进行模具专业的专业课程教学，是利用直观教具进行教学，体现了理实一体教学法的育人内涵，使学习过程工作化，贴近将来的工作实际。通过设定教学任务和教学目标，让师生双方边学、边做、边指导、边修正，有利于调动学生学习的积极性和激发学生的学习兴趣。数显手动压力机应用于模具钳工实训和冲压工艺及模具设计等课程的教学实践，丰富了课堂教学内容和实践教学情景，提高了教学质量。在整个教学环节中，理论和实践交替进行，直观和抽象交错出现，没有固定的理实先后的顺序，而是理论中有实践，实践中有理论。十分适合于既要传授知识又要进行技能训练的理实一体化课程。它是能够突出学生动手能力和专业技能的培养，充分调动和激发学生学习兴趣的一种教学方法。

在数显手动压力机应用的教学实践中，我们虽然做了一些工作，但还不够完善，有待提高和加强，还需要继续做其他的教具，在不断提高教学水平同时，努力提高教科研能力，更好地为学生服务。

［1］罗敏杰，唐冬生.高职学院创新教学体系构建的探索［J］.山东:中国成人教育，2008(07):100～101.

［2］牛全峰，陈玉平，杨学智，丁泉清.基于行动导向教学法的专业课程体系构建——以模具设计与制造专业为例［J］.吉林:职业技术教育，2010，11(32):63～65.

［3］唐秀兰.基于工作过程的模具设计与制造专业实践教学体系构建与实施［J］.吉林:职业技术教育，2010，04(11):61 ～63.