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（廣東工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機械工程系，廣東廣州510510）

塑料成型技術(shù)課程的數(shù)字化建設(shè)

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（廣東工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機械工程系，廣東廣州510510）

以現(xiàn)代信息技術(shù)為基礎(chǔ)，對塑料成型技術(shù)課程的傳統(tǒng)教學(xué)模式進(jìn)行了改革。建立了該課程的教學(xué)、實驗、課程設(shè)計和評價的網(wǎng)絡(luò)平臺，構(gòu)建了以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主的教學(xué)新模式。通過網(wǎng)絡(luò)平臺，教師與學(xué)生之間實現(xiàn)了教學(xué)的互聯(lián)互通。

塑料成型；教學(xué)改革；數(shù)字化；課程建設(shè)

職業(yè)院校肩負(fù)著為我國培養(yǎng)中高級技術(shù)和技能人才的重任［1］，骨干課程建設(shè)是職業(yè)院校辦出特色的一項重要任務(wù)。由于工程教育有自己的認(rèn)知規(guī)律［2］，因此，探尋骨干課程的認(rèn)知規(guī)律，提高這些課程的教學(xué)水平，是職業(yè)院校教師理應(yīng)追求的目標(biāo)。

以學(xué)生為中心的教學(xué)模式已成為提升教育質(zhì)量的重要手段［3］。網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的靈魂在于交互共享，無限溝通是網(wǎng)絡(luò)的本質(zhì)［4］。因此，借助網(wǎng)絡(luò)傳播技術(shù)手段，建立數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，有助于師生之間的相互溝通和交流。信息系統(tǒng)的硬件資源和軟件資源越來越多地以服務(wù)的形式提供給用戶［5］，這使得以學(xué)生為用戶的數(shù)字化自主學(xué)習(xí)平臺的構(gòu)建成為可能。

塑料成型技術(shù)是我校模具設(shè)計與制造專業(yè)的骨干課程，搞好該課程的教學(xué)對于后繼課程的學(xué)習(xí)具有重要的意義。

隨著現(xiàn)代制造業(yè)信息化程度的不斷提高和市場對塑料成型技術(shù)人才需求的不斷增加，傳統(tǒng)的教學(xué)方法已無法滿足現(xiàn)代社會對人才培養(yǎng)的需求。為此，筆者對塑料成型技術(shù)在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法進(jìn)行了改革，在對塑料成型技術(shù)進(jìn)行數(shù)字化處理的基礎(chǔ)上研究、開發(fā)了具有師生互動功能的教學(xué)軟件，構(gòu)建了塑料成型技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，建立了以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主的教學(xué)新模式，并通過網(wǎng)絡(luò)平臺，在教學(xué)上實現(xiàn)了教師與學(xué)生之間的互聯(lián)互通。

1　塑料成型技術(shù)的內(nèi)容及教學(xué)改革

塑料成型技術(shù)包括以下教學(xué)內(nèi)容：塑料及其性能、塑料制品的結(jié)構(gòu)工藝分析、模具技術(shù)、塑料成型設(shè)備（主要是注塑機）基本原理及結(jié)構(gòu)和塑料成型技術(shù)。在開發(fā)塑料成型技術(shù)相關(guān)軟件之前，有必要把這些教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行數(shù)字化處理，并建立功能齊全、相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)庫。

塑料成型技術(shù)的教學(xué)改革是一項龐大的系統(tǒng)工程，需要通過計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和制造業(yè)的信息工程方法，并根據(jù)人才培養(yǎng)目標(biāo)，制定相應(yīng)的課程設(shè)置方案，構(gòu)建相應(yīng)的塑料成型技術(shù)教學(xué)框架，以滿足學(xué)生對相關(guān)知識的需求。

2　塑料成型技術(shù)及其數(shù)字化方法

2.1塑料材料及其數(shù)據(jù)庫

塑料材料主要介紹塑料的組成、分類、結(jié)構(gòu)、改性以及塑料材料的各種使用性能、力學(xué)性能、成型性能及其參數(shù)。

塑料材料數(shù)據(jù)庫主要介紹工程數(shù)據(jù)庫的基本知識、常用塑料的性質(zhì)和性能、塑料成型過程中塑料的功能和作用。

2.2塑料制品的結(jié)構(gòu)及其造型設(shè)計和塑料制品的成型工藝

塑料制品結(jié)構(gòu)及其造型設(shè)計主要介紹塑料制品的功用設(shè)計和各種性能設(shè)計，同時介紹塑料制品的三維幾何造型的CAD方法及其軟件的使用方法。

塑料成型工藝主要介紹溫度、壓力和時間三個工藝參數(shù)的物理意義及其設(shè)計原則，計算機模擬則主要介紹塑料成型過程的仿真方法。相關(guān)的人工智能和專家系統(tǒng)主要介紹一些有關(guān)塑料成型的人工智能知識和專家系統(tǒng)知識。

2.3塑料成型模具及其CADCAM方法

塑料成型模具主要介紹其功能、類別、結(jié)構(gòu)和設(shè)計方法（包括標(biāo)準(zhǔn)零件和標(biāo)準(zhǔn)模架）。在塑料成型模具的設(shè)計中，學(xué)生需要掌握三維CAD軟件及相應(yīng)的模具設(shè)計技術(shù)、裝配技術(shù)和二次開發(fā)技術(shù)。

隨著CADCAECAM一體化技術(shù)的發(fā)展，在教學(xué)過程中，教師應(yīng)結(jié)合模具CAD和成型CAE技術(shù)，介紹模具CNC加工技術(shù)、CAM技術(shù)和塑料成型模具的CADCAECAM的一體化集成技術(shù)。

2.4塑料成型設(shè)備控制

塑料成型設(shè)備控制主要介紹現(xiàn)代塑料成型機械的機電液光一體化控制技術(shù)、NCDNCCNC和模糊控制、智能控制等現(xiàn)代控制技術(shù)在塑料成型機械中的應(yīng)用。

2.5塑料成型質(zhì)量控制

塑料成型質(zhì)量控制主要介紹在生產(chǎn)過程中塑料成型的質(zhì)量檢測、質(zhì)量控制技術(shù)和全面質(zhì)量管理在各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的實施方法。

2.6塑料成型過程中的信息工程方法

塑料成型過程中的信息工程方法主要介紹產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（PDM）、并行工程技術(shù)、先進(jìn)資源管理方法、柔性生產(chǎn)技術(shù)、CIM生產(chǎn)哲理和CIMS生產(chǎn)系統(tǒng)、虛擬動態(tài)制造聯(lián)盟或虛擬公司、虛擬工廠等內(nèi)容。

3　塑料成型技術(shù)的學(xué)習(xí)軟件開發(fā)

塑料成型技術(shù)的學(xué)習(xí)軟件開發(fā)需要注重以下幾個方面的內(nèi)容：1）設(shè)計友好的人機交互界面，盡量消除機器界面對學(xué)生學(xué)習(xí)產(chǎn)生的不利影響；2）運用多媒體制作軟件設(shè)計圖文（含動畫）和聲音并茂的學(xué)習(xí)平臺，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率；3）要設(shè)置學(xué)習(xí)平臺的雙向交互功能；4）要在學(xué)習(xí)平臺中實現(xiàn)引導(dǎo)、提示、示范、檢查和考核等多項教學(xué)功能；5）把工程數(shù)據(jù)庫、CAD、CAE、CAM、PDE等軟件的應(yīng)用和集成技術(shù)融入該學(xué)習(xí)軟件；6）構(gòu)建與教學(xué)內(nèi)容相適應(yīng)的為理論教學(xué)服務(wù)的虛擬工程場景模型。

4　虛擬實訓(xùn)基地的建設(shè)與開發(fā)

實訓(xùn)基地是職業(yè)院校學(xué)生進(jìn)行實踐訓(xùn)練的重要場所，也是職業(yè)教育區(qū)別于普通教育的重要特征［6］。學(xué)習(xí)軟件僅僅能滿足理論方面的教學(xué)，因此，與理論教學(xué)相適應(yīng)的虛擬實訓(xùn)基地建設(shè)也是塑料成型技術(shù)教學(xué)改革的重要內(nèi)容。

利用計算機虛擬技術(shù)和多媒體技術(shù)，建立形象逼真、內(nèi)容豐富的虛擬實驗室，對于培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力是很有意義的。學(xué)生可以通過虛擬實驗室的網(wǎng)絡(luò)終端開展極具真實感的虛擬實驗活動，并在終端上遠(yuǎn)程操作虛擬的實驗設(shè)備。因此，在塑料成型技術(shù)的數(shù)字化建設(shè)中，利用目前比較成熟的工程技術(shù)軟件研究、開發(fā)密切聯(lián)系理論教學(xué)的塑料成型技術(shù)虛擬實驗，可以大大降低購置實驗設(shè)備所需的經(jīng)費，節(jié)約辦學(xué)成本。

虛擬實驗包括塑料的力學(xué)性能實驗、塑料制品的三維幾何造型實驗以及注射、擠出、壓縮和壓注等成型實驗，還包括成型機械的操作與控制實驗、成型過程的模擬實驗、模具裝拆實驗和模具的NC加工試驗等。

5　虛擬模具設(shè)計教室的研究與開發(fā)

模具設(shè)計是塑料成型技術(shù)教學(xué)中重要的實踐環(huán)節(jié)，虛擬模具設(shè)計是塑料成型技術(shù)數(shù)字化建設(shè)的重要一環(huán)，也是重要的畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容。為了做好這一項重要工作，筆者秉承虛擬設(shè)計和虛擬制造理念，并借助智能CAD技術(shù)和中心數(shù)據(jù)庫，開發(fā)了虛擬模具設(shè)計教室。

5.1虛擬模具設(shè)計教室的研究、開發(fā)步驟

首先，優(yōu)化虛擬模具設(shè)計教室的硬件資源，選擇比較合適的三維CADCAMCAE軟件。其次，選擇一些典型的塑料制品作為模具的成型對象，建立這些塑料制品的二維和三維工程圖庫，并實現(xiàn)圖庫間所有制品信息的交換和共享。再次，建立這些典型塑料制品的材料性能數(shù)據(jù)庫、工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫和成型質(zhì)量工藝的專家系統(tǒng)，設(shè)計規(guī)范化的模具設(shè)計程序，并利用程序設(shè)計出每一個典型塑料制品的成型模具及其組成的裝配圖庫。最后，建立各種模具標(biāo)準(zhǔn)件、通用件、標(biāo)準(zhǔn)模架圖庫，非標(biāo)準(zhǔn)模具零件的典型結(jié)構(gòu)圖庫和加工裝配專家系統(tǒng)。

5.2中心數(shù)據(jù)庫的建立與作用

把所有的技術(shù)數(shù)據(jù)和圖形數(shù)據(jù)歸并，建立虛擬設(shè)計教室的中心數(shù)據(jù)庫。在中心數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，設(shè)計可以與該數(shù)據(jù)庫交換信息的學(xué)生名冊，以便向?qū)W生分發(fā)設(shè)計任務(wù)；設(shè)計某種智能化的推理方法，以便指導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)取設(shè)計任務(wù)；設(shè)計某種評判方法和懲罰函數(shù)，以便對學(xué)生的設(shè)計做出綜合評價。

學(xué)生要做的工作概括如下：根據(jù)塑料制品的二維工程圖紙設(shè)計其三維幾何造型；根據(jù)塑料制品的設(shè)計成型工藝及各種成型工藝參數(shù)，利用CAE軟件對塑料制品成型過程進(jìn)行計算機模擬，修正先前擬定的成型工藝參數(shù)，并初步設(shè)計模具中的材料流動系統(tǒng)（如注射模和壓注模中的澆注系統(tǒng)）、冷卻系統(tǒng)和成型零部件結(jié)構(gòu)；根據(jù)材料流動系統(tǒng)和成型零部件模具進(jìn)行總體結(jié)構(gòu)設(shè)計和零部件設(shè)計；對非標(biāo)準(zhǔn)模具零件進(jìn)行NC加工和后置處理。

要經(jīng)常對數(shù)據(jù)庫中的各種數(shù)據(jù)信息和圖形信息進(jìn)行更新。另外，要同步建立設(shè)計和加工過程所必需的各種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范、技術(shù)文件以及各種計算公式和工程參數(shù)的資料庫。

6　結(jié)束語

在塑料成型技術(shù)課程的數(shù)字化建設(shè)中，筆者對課程內(nèi)容進(jìn)行了數(shù)字化處理，并建立了網(wǎng)絡(luò)知識平臺，構(gòu)建了網(wǎng)絡(luò)虛擬實訓(xùn)基地，給出了虛擬模具設(shè)計教室的建設(shè)方法和步驟。盡管開發(fā)這樣的軟件系統(tǒng)需要投入大量的人力和物力，且系統(tǒng)開發(fā)完成后還需要不斷完善和擴充，但這是一條塑料成型技術(shù)數(shù)字化建設(shè)的必由之路。

［1］韓永強.我國職業(yè)教育發(fā)展：現(xiàn)狀、問題與方略［J］.職業(yè)技術(shù)教育，2015（7）：17-22.

［2］孫康寧，張景德，傅水根.工程材料與機械制造基礎(chǔ)課程知識體系研究［J］.中國大學(xué)教學(xué)，2015（5）：63-66.

［3］朱長江，郭艾，楊立洪.以生為本，多元融合，推進(jìn)大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)改革［J］.中國大學(xué)教學(xué)，2015（5）：59-62.

［4］王民藝，吳毅堅，趙文耘.自主學(xué)習(xí)任務(wù)的導(dǎo)航和自動創(chuàng)新方法研究［J］.計算機應(yīng)用與軟件，2014（12）：33-38.

［5］馬斌，馮波.多元協(xié)同環(huán)境下服務(wù)運營環(huán)境關(guān)鍵技術(shù)的探討［J］.網(wǎng)絡(luò)新媒體技術(shù)，2015（2）：1-7.

［6］戴勇，周桂瑾，陳玉平.高職實訓(xùn)基地關(guān)鍵資源地（KRP00L）模式的研究與實踐［J］.中國職業(yè)技術(shù)教育，2015（17）：22-26.

【責(zé)任編輯王云鵬】

Digital Construction of Plastic Molding Technology Course

NIU Kezhong
（Department of Mechanical Engineering，Guangdong College of Industry and Commerce，Guangzhou 510510，China）

The traditional teaching pattern of plastic molding technology which is the main fundamental course of mold design and manufacturing has been changed on the basis of modern information technology.In this paper network teaching platform of this course has been set up to realize the new teaching model of students’autonomous learning.The network platform of teaching，experiment，curriculum design，and curriculum evaluation has been established to realize the interconnection of teaching and learning between teachers and students.

plastic molding；teaching reform；digital；curriculum construction

G642

A

2095-7726（2015）09-0069-03

2015-03-30

廣東省省級示范專業(yè)（模具設(shè)計與制造）建設(shè)項目（粵教高函2013-164）

?？酥遥?964-），男，河南沁陽人，副教授，研究方向：材料成型及模具技術(shù)。