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挖痛点、引实例、借虚实、入现场—材料科学与工程学院《塑料成型工艺及模具设计》校企合作课程建设阶段性总结

发布者:孙国栋/文 姚海龙/审  时间:2024-09-13 16:42:23  

《塑料成型工艺及模具设计》是以注塑理论和注塑工艺为指导,运用现代自然科学理论和技术(注塑成型技术、计算机辅助模拟技术)来研究和理解注塑成型过程中的材料选择、注塑件制品设计、注塑成型原理及工艺参数选择、注塑模具设计以及注塑成型新技术等的一门应用性强的课程。该课程于2023年11月获批九江学院校企合作课程,在2023-2024学年第二学期授课实践中,通过“挖痛点、引实例、借虚实、入现场”的建设实践,取得了良好的授课效果,现将课程建设实践阶段总结如下:

一、深挖课程痛点,制定校企合作课程建设内容

《塑料成型工艺及模具设计》课程学习中的难点和痛点集中在三个方面:一是塑料成型时注塑机的选择和工艺参数设定及浇注系统、冷却系统设计,也是最终模具设计成败的关键,需要借助模流分析软件完成。以往学生是利用课本理论知识在软件上实现注塑过程仿真模拟,学生理解主要停留在课本层面,但实际上需要学生具有非常丰富的企业生产实践经验,需要考虑实际生产中材料、设备、成本、加工等诸多因素;二是由于注塑机结构复杂,实际操作中学生无法观察到注塑机内部构造,同时“一对多”的教学模式和实验时间与场地限制,很难保证学生学习和操作技能训练达到满意效果;三是由于缺乏现场生产实践,学生对注塑成型新技术理解的不深入,缺乏相应的知识储备。为此,该课程校内授课教师孙国栋、张美丽通过与宁波均胜群英汽车系统股份有限公司徐正平高工、北京欧贝尔软件技术有限公司冷雪冰技术副总监、湖北坤钰渝明汽车零部件有限公司工程师段家毅多次沟通,确定了校企合作过程中采用引入真实塑件的模流分析案例,借助虚拟仿真实验与实际实验相结合,及赴企业现场参观实习有机结合的方式打造课程内容。

、引入真实塑件案例,层层递进分析注塑过程

校企合作教师徐正平通过企业真实案例,从注塑机的选择和工艺参数的设定到浇注系统、冷却系统的设计,层层递进,通过注塑过程的分析,让学生理解企业生产中对工程问题的解决方法。

针对注塑机的选择和工艺参数设定的问题,徐正平高工以收音机面板外观件为例,结合实际生产经验,从模具尺寸、材料在注塑机料筒停留时间、注塑机吨位三个方面分析了该塑件对应注塑机的选用方法,通过体积收缩率和冻结层因子的不合理结果分析,指出可以采用螺杆曲线和保压曲线优化的方法来改善体积收缩率和冻结层因子结果。围绕熔接痕的不合理分布情况,利用浇口位置和流道形状调整,解决了熔接痕的不合理分布,进而获得合格质量的塑件。

在浇注系统的设计中,徐正平高工首先讲述浇注系统的设计原则,随后以灭火器壳塑件为依据,从模具结构及浇口位置分析结果两方面结合确定浇注位置,从对顶出结果的分析中,确定出由于该塑件的壁厚不合理导致了塑件的顶出时间过长,进而通过修改灭火器壳塑件的壁厚来解决注塑问题。

在冷却系统的设计中,徐正平高工首先讲解如何从冷却结果中,判定冷却系统设计是否合理的依据,而后以温控器垫块为例,指出凸模侧受到浇注系统的影响,凹模侧内外散温不同,因此需要采用多条冷却水路。通过冷却结果的分析,发现凹模侧蓝色部分,由于采用一条水路,水温升高超过3℃,进而将其修改为两条水路,同时增加水路直径,最终所有指标均达到要求。

三、借助虚拟仿真实验与实际实验、生产现场相结合,提升学生实践技能

为了提高实验的学习效果以及学生的操作技能,本课程借助欧贝尔软件技术公司提供的虚拟仿真平台,先后开设了注塑机虚拟仿真实验、模具安装与设计虚拟仿真实验和发泡成型3D虚拟仿真实验。

通过注塑机虚拟仿真实验,学生可以从多角度反复观察注塑机的内部结构,通过软件反复操作练习,熟练每个步骤,进而在正式操作注塑机时,降低次品率和危险事故的发生几率,结合线下注塑机实践操作,掌握注塑机工作的原理及注塑产品生产的过程。

通过模具安装与设计虚拟仿真实验,学生可以反复通过模具的虚拟拆解熟练掌握模具的组成及各个零件的名称,结合模具实物的拆装实验,对模具结构实现更深的认识。

通过发泡成型3D虚拟仿真实验,模拟实际工厂场景下的发泡成型工艺过程,并通过组织学生赴湖北坤钰渝明汽车零部件有限公司参观汽车高端智能轻量化座椅生产过程,通过企业教师的讲解,全面了解发泡成型生产线的工作过程,掌握发泡制品的质量标准和检测方法。

四、课程建设阶段性总结及后续建设计划

塑料成型工艺及模具设计校企合作建设过程中,经过与企业教师的多次沟通,确定了教学大纲,通过“挖痛点、引实例、借虚实、入现场”的建设实践,将企业案例引入课程,受到了学生的良好反馈。授课过程中录制了企业教师授课视频,课后编写了《塑料成型工艺及模具设计真实项目案例库》及《塑料成型工艺及模具设计行业企业课程资源库》。课程后续建设过程中,将进一步提高学生对企业教师所授知识的转化能力,同时将理论学习、知识转化、能力培养有机贯穿于课程整体教学中,与企业合作开发建设数字图书、虚拟仿真实验教学项目等优质数字化教学资源。