塑料成型工艺与模具设计教学法论文 塑料成形与模具设计

塑料成型工艺与模具设计教学法论文

二、多媒体辅助教学法见成效 1.教学开篇，传道授业解惑。师者，传道授业解惑也。

如何成功地做到这点，需要讲究战术战略。学生是教学的主 体，只有把握主体的心理，调动他们的学习兴趣，才能授业 解惑。好的开端是成功的一半，所以在教学开篇中（包括后 续教学），通过计算机网络、新闻报道、图书资料等多种途 径收集素材，以多媒体形式穿插与塑料模具相关的各种信息， 例如模具行业的最新资讯、塑料工业新技术及新工艺、成型 设备发展的最新动态等，激发学生对塑料工业、模具行业的 关注，培养其作为未来模具人的自豪感与危机感。

2.模具结构简单化、形象化。《塑料成型工艺与模具设 计》涉及的知识面非常广泛，高分子物理、塑料成型工艺、 塑料成型机械与模具设计等很多基本知识也是非常晦涩难 懂的，例如塑料模具的结构就是由于塑料制件的千变万化而种类繁多，结构复杂。教师要讲解清楚其结构、原理，尤其 是动作过程，仅靠教科书的二维平面图形、辅以有限的模型 及挂图是比较困难的，对于讲和学都具有很大的难度。为此， 笔者结合课堂教学的需要，利用大量的业余时间，制作了相 关模具的仿真动画，将传统教学手段难以观察的动态塑料成 型过程、模具内部结构及工作原理等内容，通过图片、仿真 动画等多媒体手段生动、形象、直观地展现给学生，使模具 结构简单化、形象化，便于学生理解和掌握，激发了学生的 学习兴趣和积极性。例如注射模脱模机构是《塑料成型工艺 与模具设计》的重要组成部分，要求学生了解脱膜机构的工 作原理与具体零部件的结构形式，而脱模机构种类众多，动 作过程只看教材或图片难以理解，有些复杂结构用语言讲述 让学生想象难度比较大。所以，笔者针对教材注射模脱模结 构设计，指导学生制作了Flash动画，使脱模工作原理变得 简单明了、直观易懂。动画既可以单独作为教学内容播放， 也可以作为辅助手段，与PPt结合，相得益彰。通过图1凸模 推杆式脱模结构动画演示，让学生简单形象地理解了凸模推 杆式脱模结构工作原理，加深了对知识的掌握程度。

三、案例教学法连首尾 《塑料成型工艺与模具设计》综合性与实践性很强。课 程的目的之一就是要求学生学习完成后能够独立设计合理 的塑料成型模具结构，正确绘制模具的总装图与所有零件图。

教师可以在课程开始即下达工作任务，分小组引入典型塑料制件，让学生带着任务学习理论知识，根据教学进程，选择 教学内容与工作任务所需的相关知识顺序相对应，分组讨论 制件所用塑料的成型特点、塑料制件的尺寸和精度、表面质 量、结构特点等问题，了解注射成型原理及其工艺过程，确 定本组制件的工艺条件，选择适合本组制件的注射工艺参数。

随着学习的深入，各组根据所学内容，考虑制件结构特点， 正确选择注射模类型，单分型面还是需要点浇口的双分型面， 或是采取有侧向成型的侧向分型与抽芯机构注射模，然后初 步设计本组制件的注射模基本结构，选择注射机及满足本制 件模具工作原理的标准模架。以电话机底壳为例，电话机底 壳的体积为109.33cm3，分型面投影面积为369.3cm2，采用 一模一腔，考虑模具有双面侧抽芯机构、锁模力及模架的闭 合高度，初选注塑机型号为XS-ZY-500。模架是塑料注射模 具最基本的组成，其为标准件，是各个模板和型腔的组合， 模具的各个结构都在模架上。除了型腔和型芯取决于塑件以 外，模架的剩余部分都十分相似，从而使得模架标准化得以 实现。通过对上述型腔侧壁、底板及开模行程的计算，选定 模架尺寸为450mm×400mm。由于存在侧抽芯机构，则需先完 成定距分型，因此选用龙记公司的简化型细水口模架，先抽 芯后开模，然后进入系统的浇注系统设计、成型零部件设计、 导向及脱模机构设计、侧向分型与抽芯机构及温度调节机构 细节设计。对于前面提到的电话机底壳，采用了直接浇口形 式，无需设计分流道，不需要设置冷料穴拉料杆。成型零件的工作尺寸是指型、芯型腔的工作尺寸，其精度则直接影响 塑件的精度。成型零部件的尺寸计算方法有两种：第一种是 平均值法，即根据塑料的平均收缩率、平均制造公差和平均 磨损量进行计算；
第二种是按照极限收缩率、极限制造公差 和磨损量进行计算。学生一般在案例分析中常采用第一种方 法。对于有侧孔侧凹的塑件，一般还需要设置侧向分型与抽 芯机构。如本例中的电话机底壳两面均需设计侧抽芯机构， 并且侧孔较多。学生在设计中全部采用斜导柱滑块抽芯机构， 并根据将型芯从成型位置抽出至不影响产品脱模位置所移 动的抽芯距，计算出了抽拔力、斜导柱直径、斜导柱长度及 最小开模距离。在设计电话机底壳推出机构时，学生根据脱 模机构设计原则，选择了最常用的一种形式推杆机构推出。

同时，计算了脱模力，以保障推杆数量不要过多，减少推杆 对塑件表面质量的影响并简化模具。推杆与推杆固定板的配 合取为H8/f7，滑动部分与板配合为H7/f6，并保证一定的同 轴度，配合长度取推杆直径的1.5～2倍，且不小于10mm；
推 杆的位置选在脱模力最大的地方，以保证塑件顺利脱模而且 不发生变形损坏。推杆端面高出型芯、型腔表面0.05～0.1mm， 不影响塑件的使用。最终，采用的推杆一共16根，其中包括 11根直径10mm、4根直径8mm、1根直径6mm。为避免塑件在脱 模时变形，缩短成型周期，设置了冷却系统，以得到物理性 能优越的塑件。电话机底壳模具设计型腔采用的水路形式为 循环式的冷却管道，型芯选用的是两套单一的冷却通道，通道直径均为10mm。定模板上的冷却管道距板的底部为15mm， 动模板上的冷却管道距板的底部为70mm。在这个过程中，为 了让学生掌握先进的技术分析手段，每组学生分工合作，借 助ProE或UG等三维造型软件对制件及模具结构做出实体模 型。通过简单培训，使学生能够使用moldflow模流分析软件， 对本组制件的注塑、保压、冷却以及翘曲等工艺过程进行有 限元模拟，理解本制件的充填与冷却特点，即学生对本组简 化的电话机壳体冷却不均与收缩不均进行的翘曲分析。通过 实施这样一个首尾相连的案例，既让学生掌握了相关理论知 识，锻炼了学生解决实际问题的能力，又培养了他们开拓创 新、团队协作的能力。同时，可以请工厂有丰富经验的工程 师带着工厂实际生产的产品，进入课堂，在学生提前讨论设 计的基础上，由工程师联系工厂实际，说明设计相关产品模 具的注意事项与模具结构设计细节，指导学生如何考虑生产 效率、模具加工与生产成本等实际问题，设计出适合工厂生 产的实用模具，进一步引导学生做到理论联系实际。

四、现场观摩与实践教学法 并用《塑料成型工艺与模具设计》课程含有设备、工艺 与模具三大块教学内容，不同的教学内容应采取不同的教学 方式，才能起到良好的辅助教学效果。为了更好地让学生掌 握相关的理论知识，在课程讲授之初，应该让学生对成型设 备有初步了解，为此，根据学校实际情况，充分利用实验室 资源，进行设备的现场教学，拆除实验室旧设备遮挡部分，让学生实地接触注射机，了解各组成部分的结构特点与工作 原理；
当教学进展到注射成型工艺时，在理论教学之后，带 学生到实验室工作现场，亲自动手操作注射机，从进料到取 出制件，观察机器工作过程，了解注射工艺的成型原理；
在 完成注射模基本结构理论教学之后，让学生到模具拆装室对 各种类型的塑料模具模型进行手工拆装与绘制，了解并掌握 不同结构模具的特点，重温理论教学内容。如此一来，既强 化了理论知识，又提高了学生的实践能力。

总之，在《塑料成型工艺与模具设计》这样的理论性与 实践性并重的专业课程教学过程中，要根据课程的实际情况 及教学特点，灵活采用各种教学方法及教学手段，充分调动 学生积极性，提高学生学习兴趣，以取得良好的教学效果。