CAD/CAE/CAM技術(shù)在高職《塑料注射模結(jié)構(gòu)與設(shè)計》課程教學(xué)中的應(yīng)用研究與實踐

黃 穎

（天津輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 中國 天津 300381）

塑料工業(yè)近20年來發(fā)展十分迅速,塑料制品在汽車、機(jī)電、儀表、航天航空等國家支柱產(chǎn)業(yè)及與人民日常生活相關(guān)的各個領(lǐng)域中得到了廣泛地應(yīng)用。相應(yīng)地,塑料模具在整個模具行業(yè)占有很重要的地位。為了適應(yīng)實際需求，國內(nèi)許多高校的機(jī)械類專業(yè)都開設(shè)了《塑料注射模結(jié)構(gòu)與設(shè)計》課程。在教學(xué)過程中，為了讓學(xué)生能夠更直觀地理解塑料成型原理和模具各零部件的工作原理等，將CAD/CAE/CAM技術(shù)引入到教學(xué)中，以實例模型、注塑仿真分析、動畫、視頻、圖片等相結(jié)合的方式，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，改善了課程教學(xué)效果[1]。

1 CAD/CAE/CAM技術(shù)在模具課程教學(xué)中的應(yīng)用

現(xiàn)代塑料模具設(shè)計的思路是設(shè)計者在電腦上直接利用三維CAD造型軟件如Pro/E、UG、CATIA等建立產(chǎn)品的三維模型,并利用Moldflow、Polyflow等CAE軟件對模型的結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行分析及優(yōu)化,然后再利用CAM技術(shù),自動生成加工模具型腔NC代碼,實現(xiàn)數(shù)字化制造。只有在課程教學(xué)中融入CAD/CAE/CAM技術(shù)才能滿足實際需要，激發(fā)學(xué)生對專業(yè)知識的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)高質(zhì)量的應(yīng)用型人才[2]。

1.1 CAD/CAE/CAM技術(shù)的應(yīng)用

在課程教學(xué)中，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容采用了CAD/CAE/CAM軟件輔助形式。通過豐富的運(yùn)動仿真演示，對注射工藝、模具的動作過程等進(jìn)行直觀、深入地講解。

圖1為展示單分型面注射模具合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)工作過程運(yùn)動仿真畫面。

圖1 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)

注塑模成型螺紋塑件結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，單純借助教材上的工程圖學(xué)生不容易掌握教師也很難講解清楚，借助CAD軟件可展示模具三維結(jié)構(gòu)，每個零件的安裝位置﹑作用，再對應(yīng)模具裝配圖講解。如圖2所示帶有自動卸螺紋裝置注射模的三維模型及裝配動畫的一個畫面，通過動態(tài)演示模具結(jié)構(gòu)變得直觀清晰，便于同學(xué)理解和掌握，收到了良好的教學(xué)效果。

側(cè)向成型與抽芯結(jié)構(gòu)是本課程的教學(xué)難點(diǎn)和重點(diǎn)，其動作原理，只依靠教材上的示意圖學(xué)生很難理解，可采用CAD軟件UG來制作仿真動畫演示其動作過程，這樣可使該結(jié)構(gòu)的動作過程一目了然。圖3為斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)動畫演示過程的畫面。

圖2 自動卸螺紋裝置

圖3 斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)

應(yīng)用CAE技術(shù)，在計算機(jī)上模擬整個注塑過程 ,及早發(fā)現(xiàn)不合理的制件、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計和工藝參數(shù)設(shè)置 ,并在計算機(jī)上進(jìn)行制件、模具修改 ,模擬出最佳工藝參數(shù)方案 ,為最終獲得無明顯缺陷的注塑件提供指導(dǎo)[3]。

圖4，圖5為針對手機(jī)外殼進(jìn)行流動分析的結(jié)果演示，對理解充填過程、氣穴和熔接痕的形成以及塑件的成型質(zhì)量分析等起到了有力的輔助作用。

圖4 流動前沿溫度

圖5 翹曲結(jié)果

1.2 應(yīng)用效果

實踐表明在 《塑料工藝與模具設(shè)計》課程中應(yīng)用CAD/CAE/CAM技術(shù)，收到了良好的教學(xué)效果，表現(xiàn)在：

1）學(xué)生對注射模具的結(jié)構(gòu)有了更深刻的理解。

2）加強(qiáng)了學(xué)生對 CAD/CAE/CAM技術(shù)的應(yīng)用，增加了知識的系統(tǒng)性。

3）將 CAD/CAE/CAM技術(shù)融入 《塑料注射模結(jié)構(gòu)與設(shè)計》課程教學(xué)中，建立了循序漸進(jìn)的課程體系，使學(xué)生對專業(yè)知識的理解由淺入深，更益消化和吸收。

2 結(jié)束語

隨著模具技術(shù)的不斷進(jìn)步，使企業(yè)對模具技術(shù)人才的需求也日益迫切，教師如何把新的知識不斷充實到教學(xué)內(nèi)容中去來拓寬學(xué)生的就業(yè)面，是高校教師面臨的一個重要研究課題。實踐表明將CAD/CAE/CAM技術(shù)融入到《塑料工藝與模具設(shè)計》課程教學(xué)中，采用動畫、圖片等多媒體形式對模具結(jié)構(gòu)及成形工藝條件等進(jìn)行演示，更易于學(xué)生對專業(yè)知識的理解。S

［1］劉方輝.CAD/CAE/CAM技術(shù)在現(xiàn)代塑料模設(shè)計制造中的應(yīng)用[J].模具工業(yè),2010,36(1)：23-27.

［2］余小魯.CAD/CAE/CAM技術(shù)在塑料工藝與模具設(shè)計課程教學(xué)中的應(yīng)用研究與實踐[J].科技信息,2010,1：13-15.

［3］李恩學(xué).高職模具專業(yè)課程體系設(shè)置研究 [J].職業(yè)教育研究,2011,10：37-38.