第一篇：CAD集成技術(shù)在塑料模具設(shè)計中的應(yīng)用

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CAD集成技術(shù)在塑料模具設(shè)計中的應(yīng)用塑料模具CAD集成技術(shù)

塑料模具CAD集成技術(shù)是一項先進(jìn)的模具制造技術(shù)，它的制造包括塑料產(chǎn)品的造型設(shè)計、模具的結(jié)構(gòu) 設(shè)計及分析、模具的數(shù)控加工、拋光和配試模以及快速成形制造等，各個環(huán)節(jié)所涉及的CAD單元技術(shù)又包括產(chǎn)品外形的快速反求、結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化設(shè)計、輔助制 造、加工過程虛擬仿真、產(chǎn)品及模具的快速成形、輔助工藝過程和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)等。塑料模具CAD集成技術(shù)，就是把塑料模具在制造過程中所涉及的各項單元 技術(shù)集成起來，統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫和文件傳輸格式，實現(xiàn)信息集成和數(shù)據(jù)資源共享，從而大大縮短模具設(shè)計的制造周期，提高制模質(zhì)量。塑料產(chǎn)品的CAD與外形的快速反求

進(jìn)行塑料模具設(shè)計制造的第一步是塑料產(chǎn)品的設(shè)計?，F(xiàn)代設(shè)計方法是設(shè)計者在電腦上直接建立產(chǎn)品的三維模型，根據(jù)產(chǎn)品的三維模型進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計及優(yōu)化設(shè) 計，再根據(jù)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計三維模型進(jìn)行加工編程及編制工藝計劃。這種方法使產(chǎn)品模型、模具結(jié)構(gòu)、加工編程及工藝設(shè)計都以3D數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，不僅 能快速提高設(shè)計效率，還能保證質(zhì)量，降低成本。

利用CAD系統(tǒng)軟件進(jìn)行產(chǎn)品模型設(shè)計，其技術(shù)主要包括二維幾何圖形、二維參數(shù)化圖形、三維實體造型、三維特征造型、三維參數(shù)化實體造型、三維曲面造型、空間自由造型、產(chǎn)品的外觀渲染和產(chǎn)品的動態(tài)廣告設(shè)計等。

三維造型設(shè)計是對數(shù)字化產(chǎn)品的真實形狀設(shè)計.它完全表達(dá)了產(chǎn)品能夠進(jìn)一步為模具設(shè)計、分析和加工提供數(shù)學(xué)模型;空間自由造型設(shè)計是產(chǎn)品外形的藝術(shù)設(shè)計，使產(chǎn)品不僅是功能產(chǎn)品，也是藝術(shù)品;產(chǎn)品的外觀渲染是產(chǎn)品的效果設(shè)計，使產(chǎn)品更加美觀、顏色更能迎合人們的需求;產(chǎn)品的動態(tài)廣告設(shè)計是將產(chǎn)品設(shè)計的結(jié)果直 接制作成宜傳廣告，進(jìn)行市場推廣。利用實物測量進(jìn)行快速反求建模是目前研究的熱點之一，它是在產(chǎn)品仿型基礎(chǔ)上進(jìn)行產(chǎn)品修改設(shè)計的重要技術(shù)，它通過三坐標(biāo)測 量機和激光測量機對實物進(jìn)行掃描，把測量所獲得的數(shù)字化的大量數(shù)據(jù)點送人高級CAD軟件的反求模塊或?qū)Ｓ玫姆辞筌浖?，反求軟件可直接讀取點數(shù)據(jù)群，并對 點數(shù)據(jù)群進(jìn)行編輯、過濾、整理、求精、排序、局部修改與重組，然后自動生成曲面，最終獲得同實物一致的或經(jīng)改造的電腦塑件模型。CAD對模具的設(shè)計與分析

CAD對模具的設(shè)計與分析，包括根據(jù)產(chǎn)品模型進(jìn)行模具分型面的設(shè)計、確定型腔和型芯、模具結(jié)構(gòu)的詳細(xì)設(shè)計、塑料充填過程分析等幾個方面。利用先進(jìn)的特征 造型軟件，如，PRONE和UGII等很容易地確定分型面，生成上下模腔和模芯，再進(jìn)行流道、澆口以及冷卻水管的布置等。確定了這些設(shè)計數(shù)據(jù)以后，再利用 MOLDFLOW和CFLOW軟件進(jìn)行塑料的成形過程分析。根據(jù)MOLDFOLM軟件和它的豐富材料、工藝數(shù)據(jù)庫，通過輸人成形

工藝參數(shù)，可動態(tài)仿真地分 析塑料在注塑模腔內(nèi)的注射過程、分析溫度壓力變化情況、分析注塑件殘余應(yīng)力等，并根據(jù)分析情況來檢查模具結(jié)構(gòu)的合理性、流動狀態(tài)的合理性、產(chǎn)品的質(zhì)量問題 等。比如，是否存在澆注系統(tǒng)不合理，出現(xiàn)流道和澆口位置尺寸不當(dāng)，無法平衡充滿型腔;是否存在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理或模具結(jié)構(gòu)不合理，出現(xiàn)產(chǎn)品充不滿(即短射現(xiàn)象);是否冷卻不均勻，影響生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量;是否存在注塑工藝不對，出現(xiàn)產(chǎn)品的翹曲變形等。模具通過CAD的分析，就可以將錯誤消除在設(shè)計 階段，提高一次試模成功率。

在塑料模具設(shè)計和分析這一階段應(yīng)用了許多新的電腦輔助技術(shù)，如，參數(shù)化技術(shù)、特征造型技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技 術(shù)等。塑料模具中有許多標(biāo)準(zhǔn)件，如，標(biāo)準(zhǔn)模架、頂出機構(gòu)、澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)等都可以采用基于數(shù)據(jù)庫管理的參數(shù)化特征造型設(shè)計方法進(jìn)行設(shè)計或建立標(biāo)準(zhǔn)件 庫，這樣既可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，又可以滿足用戶對設(shè)計的隨時修改，使模具的設(shè)計分析快速、準(zhǔn)確和高效。參數(shù)化特征造型不僅可以完整地描述產(chǎn)品的幾何圖形信 息，也可以獲得產(chǎn)品的精度、材料及裝配等信息，其所建立的產(chǎn)品模型是一種易于處理、能反映設(shè)計意圖和加工特征的模型。因此，參數(shù)化特征造型技術(shù)是模具制造 過程中最重要的技術(shù)之一。結(jié)束語

目前，塑料模具的設(shè)計和制造一般采用通用機械的CAD或CAM軟件 與專用塑料模CAE軟件相結(jié)合?，F(xiàn)在，面臨的一個課題是開發(fā)與推廣專用模具CAD軟件。CAE軟件只能在設(shè)定條件下對塑料成型過程進(jìn)行模擬分析，還不能對 分析結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化，更不能對設(shè)計過程做指導(dǎo)。總之，集成專用的塑料模具CAD或CAE軟件，提高其智能化程度，是塑料模CAD或CAE技術(shù)發(fā)展的趨勢。

第二篇：CAD技術(shù)集成

什么是CAD？

CAD即計算機輔助設(shè)計（Computer Aided Design），是一種技術(shù)，其中人與計算機結(jié)合為一個問題求解組，緊密配合，發(fā)揮各自所長，從而使其工作優(yōu)于每一方，并為應(yīng)用多學(xué)科方法的綜合性協(xié)作提供了可能。CAD是工程技術(shù)人員以計算機為工具，對產(chǎn)品和工程進(jìn)行設(shè)計、繪圖、分析和編寫技術(shù)文檔等設(shè)計活動的總稱。

根據(jù)模型的不同，CAD系統(tǒng)一般分為二維CAD和三維CAD系統(tǒng)。二維CAD系統(tǒng)一般將產(chǎn)品和工程設(shè)計圖紙看成是“點、線、圓、弧、文本、…”等幾何元素的集合，系統(tǒng)內(nèi)表達(dá)的任何設(shè)計都變成了幾何圖形，所依賴的數(shù)學(xué)模型是幾何模型，系統(tǒng)記錄了這些圖素的幾何特征。二維CAD系統(tǒng)一般由圖形的輸入與編輯、硬件接口、數(shù)據(jù)接口和二次開發(fā)工具等幾部分組成。

三維CAD系統(tǒng)的核心是產(chǎn)品的三維模型。三維模型是在計算機中將產(chǎn)品的實際形狀表示成為三維的模型，模型中包括了產(chǎn)品幾何結(jié)構(gòu)的有關(guān)點、線、面、體的各種信息。計算機三維模型的描述經(jīng)歷了從線框模型、表面模型到實體模型的發(fā)展，所表達(dá)的幾何體信息越來越完整和準(zhǔn)確，能解決“設(shè)計”的范圍越廣。由于三維CAD系統(tǒng)的模型包含了更多的實際結(jié)構(gòu)特征，使用戶在采用三維CAD造型工具進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計時，越能反映實際產(chǎn)品的構(gòu)造或加工制造過程。

什么是CAPP？

CAPP（Computer Aided Process Planning）是利用計算機輔助工藝人員設(shè)計零件從毛坯到成品的制造方法，是將企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品制造數(shù)據(jù)的一種技術(shù)。

什么是CAE？

CAE（Computer Aided Engineering）是用計算機輔助求解復(fù)雜工程和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)強度、剛度、屈曲穩(wěn)定性、動力響應(yīng)、熱傳導(dǎo)、三維多體接觸、彈塑性等力學(xué)性能的分析計算機以及結(jié)構(gòu)性能的優(yōu)化設(shè)計等問題的一種近似數(shù)值分析方法。

什么是CAM？

CAM(computer Aided Manufacturing)利用計算機來進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)備管理控制和操作的過程。它輸入信息是零件的工藝路線和工序內(nèi)容，輸出信息是刀具加工時的運動軌跡(刀位文件)和數(shù)控程序。

CAD/CAE/CAPP/CAM集成的關(guān)鍵技術(shù)是什么？

CAD/CAE/CAPP/CAM集成的關(guān)鍵是CAD、CAE、CAPP和CAM之間的數(shù)據(jù)交換與共享。CAE/CAPP/CAM系統(tǒng)是制造業(yè)信息化的核心技術(shù)，主要支持和實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計、分析、工藝規(guī)劃、數(shù)控加工及質(zhì)量檢驗等工程活動的自動化處理。CAD/CAE/CAPP/CAM的集成，要求產(chǎn)品設(shè)計與制造緊密結(jié)合，其目的是保證產(chǎn)品設(shè)計、工藝分析、加工模擬，直至產(chǎn)品制造過程中的數(shù)據(jù)具有一致性，能夠直接在計算機間傳遞，從而克服由圖紙、語言、編碼造成的信息傳遞的局限性，減少信息傳遞誤差和編輯出錯的可能性。

由于CAD、CAE、CAPP和CAM系統(tǒng)是獨立發(fā)展起來的，并且各自處理的著重點不同，所以它們的數(shù)據(jù)模型彼此不相容。CAD系統(tǒng)采用面向拓?fù)鋵W(xué)和幾何學(xué)的數(shù)學(xué)模型，主要用于完整地描述零件幾何信息，但對于非幾何信息，如精度、公差、表面粗糙度和熱處理等，則沒有在計算機內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)中得到充分表達(dá)。而CAD/CAE/CAPP/CAM的集成，除了要求幾何信息外，更重要的是需要面向加工過程的非幾何信息，從而在CAD、CAE、CAPP和CAM之間出現(xiàn)了信息中斷。建立CAPP和CAM子系統(tǒng)時，既需要從CAD子系統(tǒng)中提取幾何信息，還需要補充輸入上述非幾何信息，其中包括輸入大量加工特征信息，因此，人為干預(yù)量大，數(shù)據(jù)大量重復(fù)，無法實現(xiàn)CAD/CAE/CAPP/CAM的完全集成。

目前，采用的關(guān)鍵技術(shù)主要有以下幾方面：

（1）特征技術(shù)。建立CAD/CAE/CAPP/CAM范圍內(nèi)相對統(tǒng)一的、基于特征的產(chǎn)品定義模型，并以此模型為基礎(chǔ)，運用產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換技術(shù)，實現(xiàn)CAD、CAE、CAPP和CAM間的數(shù)據(jù)交換與共享。該模型不僅要求能支持設(shè)計與制造各階段所需的產(chǎn)品定義信息（幾何信息、拓?fù)湫畔ⅰ⒐に嚭图庸ば畔ⅲ?，而且還應(yīng)該提供符合人們思維方式的高層次工程描述語義特征，并能表達(dá)工程師的設(shè)計與制造意圖。

（2）集成數(shù)據(jù)管理。已有的CAD/CAM系統(tǒng)集成，主要通過文件來實現(xiàn)CAD與CAM之間的數(shù)據(jù)交換，不同子系統(tǒng)文件之間要通過數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換，傳輸效率不高。為了提高數(shù)據(jù)傳輸效率和系統(tǒng)的集成化程度，保證各系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的一致性、可靠性和數(shù)據(jù)共享，需要采用工程數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)來管理集成數(shù)據(jù)，使各系統(tǒng)之間直接進(jìn)行信息交換，真正實現(xiàn)CAD/CAM之間信息交換與共享。

（3）產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)。為了提高數(shù)據(jù)交換的速度，保證數(shù)據(jù)傳輸完整、可靠和有效，必須采用通用的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)。產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)是CAD/CAE/CAPP/CAM集成的重要基礎(chǔ)。

（4）集成框架（或集成平臺）。數(shù)據(jù)的共享和傳送通過網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)，需要解決異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)和不同格式數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)交換問題，以使多用戶并行工作共享數(shù)據(jù)。集成框架對實現(xiàn)并行工程協(xié)同工作是至關(guān)重要的

第三篇：“2 1 X教學(xué)模式”在《塑料模具設(shè)計》課程中的應(yīng)用

“2+1+X教學(xué)模式”在《塑料模具設(shè)計》課程中的應(yīng)用

摘 要：《塑料模具設(shè)計》是模具設(shè)計與制造專業(yè)的一門核心課程，運用項目教學(xué)法將企業(yè)實際項目，交由學(xué)生設(shè)計并在設(shè)計過程中掌握塑料模具設(shè)計的只是要點?！?＋1＋X教學(xué)模式”是筆者在教學(xué)過程中，經(jīng)過系列教學(xué)改革總結(jié)出的切實可行的教學(xué)模式，充分調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

關(guān)鍵詞：2+1+X教學(xué)模式；塑料模具設(shè)計；項目教學(xué)法

《塑料模具設(shè)計》是模具設(shè)計與制造專業(yè)的一門核心課程，綜合性、實踐性非常強，課程的建設(shè)與改革直接關(guān)系到模具設(shè)計與制造專業(yè)學(xué)生崗位職業(yè)能力的培養(yǎng)。作為國家示范校優(yōu)質(zhì)核心課程之一，《塑料模具設(shè)計》課程的建設(shè)，要求教學(xué)過程必須以實踐為導(dǎo)向、教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體，適應(yīng)高職學(xué)生崗位能力。項目教學(xué)法是將一個相對獨立的項目，交由學(xué)生自己處理。從信息的收集，方案的設(shè)計，項目的實施及最終的評價，都由學(xué)生自己負(fù)責(zé)。學(xué)生通過該項目的進(jìn)行，了解并把握整個過程及每一環(huán)節(jié)中的基本要求。當(dāng)然在這實施項目的過程中，也缺少不了理論知識的傳授?？梢钥闯?，項目教學(xué)法是實現(xiàn)高職院校培養(yǎng)“高技能應(yīng)用型人才”的理想教學(xué)方法。如何實施項目教學(xué)，則是課程改革的實質(zhì)。本人通過《注塑模具設(shè)計與制造》課程幾輪次的教學(xué)嘗試，總結(jié)出“2＋1＋X教學(xué)模式”。教學(xué)模式的提出

傳統(tǒng)教學(xué)模式，教師講、學(xué)生聽，整個教學(xué)過程是圍繞教師展開的，教師多半是站在講臺前完成自己的教學(xué)任務(wù)的。培養(yǎng)的學(xué)生只能“紙上談兵”，畢業(yè)后企業(yè)要花費三個月甚至更多時間培訓(xùn)，使學(xué)生轉(zhuǎn)變?yōu)閱T工。這不僅是教育、培訓(xùn)的重復(fù)，更浪費企業(yè)大量時間、人力和財力。如何解決上述問題，成了教學(xué)改革的焦點。近幾年，隨著高職示范校建設(shè)的不斷深入，遼寧省交通高等專科學(xué)校模具設(shè)計與制造專業(yè)做為國家示范專業(yè)，專業(yè)改革與建設(shè)取得了一定的成績。通過召開企業(yè)專家座談會、深入企業(yè)調(diào)研、畢業(yè)生意見反饋、國內(nèi)外考察以及學(xué)習(xí)專家講座，模具設(shè)計與制造專業(yè)確定“備專能+求創(chuàng)新+重運用”人才培養(yǎng)模式。《塑料模具設(shè)計》課，采用項目教學(xué)法實施教學(xué)，既要選用合適的企業(yè)項目又要讓學(xué)生能夠動手設(shè)計，單一的多媒體教室教學(xué)無法滿足新教學(xué)法的要求，需要教室、實訓(xùn)室、設(shè)計室綜合使用，才能讓學(xué)生達(dá)到與企業(yè)真實場景的對接。但這對教師教學(xué)計劃設(shè)計、學(xué)校教學(xué)監(jiān)管提出了更高的要求，并且與其他課程教學(xué)實施發(fā)生沖突。教學(xué)模式如何設(shè)計才能解決上述問題？經(jīng)過幾輪次的教學(xué)嘗試，最終選定“2＋1＋X教學(xué)模式”。授課過程每周的三次課中，第一、三次課在教室教學(xué)、第二次在設(shè)計室（機房或?qū)嵱?xùn)室），實現(xiàn)理論教學(xué)與實踐動手相結(jié)合，又可以熟練運用二維、三維軟件，此為“2＋1模式”；另外隨著項目教學(xué)進(jìn)行過程中，所出現(xiàn)的要求實踐性非常強的知識要點，聘請企業(yè)專家到設(shè)計室，現(xiàn)場指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計，強化實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，實現(xiàn)多方面資源綜合利用的“2＋1＋X教學(xué)模式”。教學(xué)模式應(yīng)用

“2＋1＋X教學(xué)模式”在項目教學(xué)過程中可以充分體現(xiàn)出優(yōu)越性?！端芰夏＞咴O(shè)計》的先修課為《機械制圖》、《Auto CAD》、《工程材料及熱處理》、《機械設(shè)計基礎(chǔ)》、《公差與配合》、《材料力學(xué)》、《Pro/E》(或《UG》)等。“2＋1＋X教學(xué)模式”是上述課程與本課程的綜合運用。根據(jù)大綱單元劃分，項目由淺入深進(jìn)行，要求企業(yè)項目選題合理能夠滿足各單元注塑模所涉及知識要點，五個單元分別選出1個A類項目、1個B類項目、2個C類項目，共20個典型項目。其中A類項目要求學(xué)生必須獨立完成，B、C類項目根據(jù)學(xué)生對知識掌握情況差異，分組完成。單元教學(xué)過程圍繞各個項目進(jìn)行。例如項目13為第四單元復(fù)雜推出機構(gòu)單元A類項目，塑件內(nèi)腔較深、外部中間位置有法藍(lán)邊，塑件為一般精度等級。通過本單元的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)特點，確定合理的推出方式，并設(shè)計完整模具裝配圖、零件圖。本單元教學(xué)過程中，采用“2＋1模式”第一次教室教學(xué)提出項目13，就本項目所涉及的各種復(fù)雜推出方式做介紹，由同學(xué)們課堂討論，下課前學(xué)生要確定設(shè)計思路，課后查閱資料、上網(wǎng)或圖冊中搜集相近零件結(jié)構(gòu)參考、并按注塑模具設(shè)計步驟進(jìn)行必要計算、確定尺寸；第二次為設(shè)計室教學(xué)過程，教師輔助學(xué)生在2h時間內(nèi)完成裝配圖設(shè)計，并提交作業(yè)；第三次為教室教學(xué)，討論學(xué)生的裝配圖，教師舉出具有典型問題及較完善的裝配圖，引導(dǎo)同學(xué)們自己發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)錯誤及繪圖錯誤，實現(xiàn)自我審查。下一周教學(xué)選擇項目14為第四單元B類項目，結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。“2＋1模式”與項目13相同，并且針對項目13同學(xué)們可以繼續(xù)完善，學(xué)生完成裝配圖，模具為彈簧二次分型多腔注塑模。根據(jù)學(xué)生的項目完成情況，適時聘請企業(yè)專家進(jìn)行現(xiàn)場講解、點評學(xué)生設(shè)計圖，并選擇企業(yè)最新開發(fā)項目帶入課堂，由學(xué)生提出設(shè)計方案與專家互動。教學(xué)效果

06271/272班《塑料模具設(shè)計》課程采用“2＋1＋X教學(xué)模式”，經(jīng)過授課嘗試，其中A類項目順利完成裝配圖與主要零件圖，B類、C類項目部分同學(xué)能夠完成設(shè)計。學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性很高，變被動接受知識為主動發(fā)現(xiàn)問題、尋找解決方案，并培養(yǎng)了學(xué)生運用各種工具書、網(wǎng)絡(luò)資源自主學(xué)習(xí)，為后續(xù)自我發(fā)展提供了鍛煉機會。學(xué)生在完成項目的同時，掌握了注塑模具設(shè)計的要點，并熟練運用Auto CAD軟件與Pro/E軟件，使學(xué)生在校內(nèi)對企業(yè)所使用設(shè)計軟件得心應(yīng)手。學(xué)生的設(shè)計圖得到企業(yè)專家認(rèn)可，基本達(dá)到企業(yè)設(shè)計要求，并發(fā)現(xiàn)部分同學(xué)設(shè)計結(jié)構(gòu)新穎，體現(xiàn)出高職培養(yǎng)高技能應(yīng)用型人才的目標(biāo)，發(fā)揮出學(xué)生的創(chuàng)新思維。

結(jié)論?！?＋1＋X教學(xué)模式”符合高職教育要求，充分體現(xiàn)項目教學(xué)法的優(yōu)越性，能將《塑料模具設(shè)計》課程理論知識和實際技能結(jié)合在一起。學(xué)生有獨立進(jìn)行計劃工作的機會，在規(guī)定時間范圍內(nèi)可以自行組織、安排自學(xué)行為，充分發(fā)掘了學(xué)生的潛能。

參考文獻(xiàn)

[1]戴士弘.職業(yè)教育課程教學(xué)改革.北京：清華大學(xué)出版社，2007.[2]徐涵.項目教學(xué)的理論基礎(chǔ)、基本特征及對教師的要求.職教論壇，2007，3下.作者簡介：呂野楠，男，1979年生，講師，研究方向：塑料模具設(shè)計、液態(tài)模鍛、壓鑄。

第四篇：現(xiàn)代信息技術(shù)在塑料成型工藝與模具設(shè)計教學(xué)中的應(yīng)用

現(xiàn)代信息技術(shù)在塑料成型工藝與模具設(shè)計教學(xué)中的應(yīng)用

摘 要 針對塑料成型工藝與模具設(shè)計課程的不同知識模塊，采用不同的信息化教學(xué)載體，如教學(xué)課件、動畫技術(shù)、教學(xué)仿真軟件、CAD設(shè)計軟件及網(wǎng)絡(luò)資源等，充分運用現(xiàn)代信息技術(shù)針對課程中的難點開發(fā)一些易學(xué)、好用的教學(xué)資源，幫助學(xué)生更好地鞏固和理解理論知識，增強課堂教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞 現(xiàn)代信息技術(shù)；信息化教學(xué)；塑料成型工藝與模具設(shè)計

中圖分類號：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2014）10-0112-02

引言

目前，高職課程“塑料成型工藝與模具設(shè)計”在教學(xué)過程中仍然以基礎(chǔ)理論為主，著重講解塑料成型、模具設(shè)計等相關(guān)知識的系統(tǒng)性，在培養(yǎng)學(xué)生實踐能力方面重視不夠。注射模具設(shè)計要求學(xué)生具有很強的綜合應(yīng)用能力，學(xué)生在每個知識單元的學(xué)習(xí)中往往能夠聽懂，在完成這些理論學(xué)習(xí)以后，進(jìn)行注射模具設(shè)計時往往難以下手。因此，課程教學(xué)內(nèi)容的選用要以“必需、夠用”為原則，根據(jù)企業(yè)崗位工作過程設(shè)定教學(xué)內(nèi)容，以項目導(dǎo)向、任務(wù)驅(qū)動的方式，開發(fā)一些易學(xué)、好用的教學(xué)資源。要充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，根據(jù)不同知識模塊的內(nèi)容特點，采用不同的信息化教學(xué)載體，如教學(xué)課件、動畫技術(shù)、教學(xué)仿真軟件、CAD輔助設(shè)計軟件及網(wǎng)絡(luò)資源等，來呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容和信息。在具體教學(xué)實施過程中，教師要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的特點、學(xué)生的接受能力等因素，選用合適的教學(xué)載體。多媒體課件

多媒體課件能為課程教學(xué)提供各種資料，包括文字、聲音、圖片、視頻等信息資源。例如在常用塑料的介紹部分，可以通過圖片來展示塑料的外觀，如塑料的粒度、顏色、色澤等特性，運用大量的塑料制品圖片來說明各種塑料的用途。同時，多媒體課件能變抽象為具體，化呆板為生動。例如，在模具的結(jié)構(gòu)模塊，運用模具零件的三維圖與三視圖，模具的三維裝配圖、分解圖與剖視圖，讓學(xué)生對模具零件的尺寸、公差、配合關(guān)系、模具的組成與結(jié)構(gòu)有一個清楚的認(rèn)識。動畫技術(shù)

塑料成型工藝與模具設(shè)計課程的一些內(nèi)容難以用語言、圖片講解清楚，采用動畫進(jìn)行教學(xué)，就能達(dá)到事半功倍的效果。如在講解注射成型過程時，運用動畫來模擬注射成型的過程，形象地展示模具各部分的運動情況，幫助學(xué)生快速理解。利用UG、3Damx等軟件開發(fā)的模具3D裝配動畫與模具3D作動動畫[2]，能夠清楚展示模具零件的結(jié)構(gòu)、裝配位置關(guān)系與模具作動過程。通過3D動畫演示模具裝配和分解，使學(xué)生更加清楚地認(rèn)識模具結(jié)構(gòu)，將深奧復(fù)雜的結(jié)構(gòu)問題直觀地展現(xiàn)在學(xué)生面前，便于學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解和運用。通過3D動畫演示模具的作動原理（圖1所示），讓學(xué)生通過視覺感官來清楚地認(rèn)識到塑料模具的各個部分的作用與動作原理。CAD輔助設(shè)計

CAD技術(shù)作為一項重要的技術(shù)手段，正越來越廣泛地在模具行業(yè)得以應(yīng)用。在模具設(shè)計和制造中采用CAD技術(shù)，可以縮短設(shè)計周期，降低生產(chǎn)成本，提高模具質(zhì)量。UG軟件在模具企業(yè)中的應(yīng)用非常廣泛，UG軟件中的注塑模設(shè)計向?qū)K是根據(jù)注射模具的設(shè)計過程開發(fā)出來的注塑模設(shè)計專用軟件，用UG注塑模設(shè)計向?qū)гO(shè)計模具，可以簡化設(shè)計的步驟[3]。結(jié)合UG設(shè)計軟件，將課程的教學(xué)內(nèi)容根據(jù)注射模具的設(shè)計過程分為塑件建模、設(shè)計分型面、設(shè)計工作零件等模塊。學(xué)生完成每個模塊的理論學(xué)習(xí)之后，到模具設(shè)計CAD實訓(xùn)室運用CAD軟件將相應(yīng)的部分設(shè)計出來。

例如在塑件建模模塊，在理論教學(xué)中講解塑料制品結(jié)構(gòu)工藝，講解CAD建模的基本操作，在實訓(xùn)教學(xué)中讓學(xué)生應(yīng)用CAD軟件對塑料制品進(jìn)行建模。最后對塑料制品3D模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)工藝分析。在塑料模具設(shè)計模塊，結(jié)合典型結(jié)構(gòu)的模具引導(dǎo)學(xué)生運用CAD軟件進(jìn)行模具設(shè)計，首先根據(jù)塑料制品的零件圖，繪制制品的三維模型圖，接下來選擇分型面對制品進(jìn)行分模，然后創(chuàng)建凹模、凸模等成型零件，最后選用模架及標(biāo)準(zhǔn)件。這樣學(xué)生在模具設(shè)計過程中學(xué)會了模具設(shè)計的基本方法和要求，同時掌握了運用CAD軟件設(shè)計塑料模具的技能。仿真教學(xué)

教學(xué)仿真軟件 塑料成型工藝這部分內(nèi)容比較抽象，在傳統(tǒng)的教學(xué)過程中往往側(cè)重于成型工藝的原理、過程以及成型參數(shù)相關(guān)概念的講解，傳統(tǒng)教學(xué)模式離成型工藝調(diào)整這一崗位需求相差較大。成型工藝調(diào)整崗位的培養(yǎng)目標(biāo)就是讓學(xué)生能夠正確調(diào)整成型工藝參數(shù)，生產(chǎn)出合格的塑料制品。要實現(xiàn)這一目標(biāo)，必須綜合考慮制品的形狀、結(jié)構(gòu)、尺寸，成型機的性能、材料的性能及材料的預(yù)處理等諸多因素對成型工藝的影響。

針對這一模塊，教學(xué)中開發(fā)注射成型工藝參數(shù)設(shè)置仿真軟件[4]。首先，根據(jù)制品結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸計算出制品的體積、質(zhì)量、分型面投影面積以及制品的流程比；其次，根據(jù)制品的質(zhì)量及制品在分型面上的投影面積選取注射成型機；再次，確定成型工藝參數(shù)（圖2所示），調(diào)整料筒溫度、噴嘴溫度和模具溫度，設(shè)定注射壓力、保壓壓力、保壓時間和冷卻時間；最后，根據(jù)前面設(shè)定的成型工藝參數(shù)，通過計算機模擬計算，對制品的總體性能進(jìn)行評價。

MOLDFLOW軟件仿真 MOLDFLOW軟件可作充模流動、保壓及翹曲變形分析。例如，塑料成型工藝參數(shù)（溫度、壓力、時間）的變化會影響塑料熔體的流動性，教師可以將授課內(nèi)容以實例的形式在MOLDFLOW軟件中演示改變不同的成型工藝參數(shù)，如將熔體的溫度調(diào)高或調(diào)低，然后進(jìn)行充模流動分析，讓學(xué)生觀察熔體在型腔里的流動情況，并分析模擬計算結(jié)果，比較不同熔體溫度時，其注射時間、冷卻時間、注射壓力的變化情況。通過熔體充模流動模擬（圖3所示），可以直觀地觀察到熔體在模腔里的流動過程，使理論知識形象化、可視化，幫助學(xué)生更好地鞏固和理解理論知識，增強課堂教學(xué)效果。結(jié)束語

本文利用現(xiàn)代信息技術(shù)，根據(jù)不同知識模塊的內(nèi)容特點，采用不同的信息化教學(xué)載體，如教學(xué)課件、動畫技術(shù)、教學(xué)仿真軟件、CAD設(shè)計軟件及網(wǎng)絡(luò)資源等，呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容和信息。在具體教學(xué)實施過程中，教師要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的特點、學(xué)生的接受能力等因素選用合適的教學(xué)載體，充分運用現(xiàn)代信息技術(shù)，針對課程中的難點開發(fā)一些教學(xué)資源，幫助學(xué)生更好地鞏固和理解理論知識，增強課堂教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)

[1]屈華昌.塑料成型工藝與模具設(shè)計[M].北京：高等教育出版社，2001：102-205

[2]劉友成.基于UG6.0制作塑料模具虛擬裝配過程動畫[J].機械工程師，2009（11）：111-112.[3]劉友成.基于UG6.0/Open GRIP對注射模具A型推桿進(jìn)行二次開發(fā)[J].模具工業(yè)，2011（3）：60-63.[4]劉友成.注射成型工藝參數(shù)設(shè)置在線仿真程序設(shè)計[J].機械工程師，2010（5）：69-70.

第五篇：淺談三維CAD技術(shù)在教學(xué)和設(shè)計中的應(yīng)用

淺談三維CAD技術(shù)在教學(xué)和設(shè)計中的應(yīng)用

湖南省勞動人事學(xué)校張志明

摘要：CAD技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分，是計算機技術(shù)在工程設(shè)計、機械制造等領(lǐng)域中最有影響的一項高新應(yīng)用技術(shù)。CAD系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用使傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計方法與生產(chǎn)模式發(fā)生了深刻的變化，已經(jīng)產(chǎn)生、必然繼續(xù)產(chǎn)生巨大的社會經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞：三維CAD技術(shù)；設(shè)計和生產(chǎn)的一體化；教學(xué)與設(shè)計

現(xiàn)代化教學(xué)和技術(shù)創(chuàng)新是21世紀(jì)職業(yè)學(xué)校和企業(yè)競爭的焦點之所在，而產(chǎn)品創(chuàng)新既是技術(shù)創(chuàng)新的主要組成部分，也是技術(shù)創(chuàng)新的物化成果和集中體現(xiàn)，同時現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)是實現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新的關(guān)鍵。

一、CAD技術(shù)的發(fā)展趨勢

了解CAD技術(shù)的發(fā)展趨勢對推廣應(yīng)用技術(shù)是十分重要的，有利于CAD方案設(shè)計、選型適應(yīng)技術(shù)發(fā)展的需要。總的來說，CAD技術(shù)的發(fā)展趨勢有以下幾方面：

(1)基于32/64位微機的Windows操作系統(tǒng)平臺的CAD系統(tǒng)倍受歡迎，象Pro/E、I-DEAS等運行于工作站的軟件也紛紛推出微機版。

(2)二維繪圖與三維實體建模一體化，基于特征的參數(shù)化設(shè)計軟件應(yīng)當(dāng)是CAD系統(tǒng)的主要功能要求。同時要求CAD與CAPP、CAM、CAE信息集成，提供符合IGES、STEP標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品信息模型。

(3)基于Windows/Objects/Wcb的技術(shù)解決方案是當(dāng)前CAD軟件的一個重要特點，也就是要求CAD軟件能在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下支持協(xié)同設(shè)計、異地設(shè)計和信息共享。

(4)支持并行設(shè)計的產(chǎn)品數(shù)字管理(PDM)一體化集成。

(5)CAD系統(tǒng)的智能化、可視化和標(biāo)準(zhǔn)化。

二、現(xiàn)代化教學(xué)已充分認(rèn)識到多媒體教學(xué)的優(yōu)勢，并使之廣泛應(yīng)用，而三維CAD技術(shù)對教學(xué)也有很大的幫助

1、在教學(xué)很多課程需要實物模型幫助學(xué)生理解教學(xué)內(nèi)容，而傳統(tǒng)的教學(xué)方式是利用實物或者教師自制簡單模型。存在的問題是實物攜帶困難，根據(jù)教學(xué)需要更改模型的可操作性也不大，自制模型簡單，缺少變化，并且要花費教師的很多時間，沒有經(jīng)驗的年輕教師完成這項工作也有困難。如果沒有模型，僅僅依靠講解，這樣要想把一個立體結(jié)構(gòu)講清楚又是很困難的事情，對于缺少對實物感官認(rèn)識的學(xué)生理解沒有模型的講解不是一個簡單的事情，這個過程很容易出現(xiàn)偏差。

2、教學(xué)中存在的另一個問題是傳統(tǒng)的教學(xué)模型更新?lián)Q代的速度慢，而幾十年不變的教學(xué)模型已不能滿足教學(xué)和科技時代不斷進(jìn)步的需要，傳統(tǒng)教學(xué)模型基本上不能夠修改，更換時的問題是新模型或?qū)嵨锍杀靖?，舊模型基本沒有再利用的價值。

3、三維CAD技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用完全可以避免傳統(tǒng)教具的缺點，它在具有實物教具直觀，容易理解的優(yōu)點的同時，克服了傳統(tǒng)教具的不足，避免了攜帶困難，模型修改方便，添加新模型的成本低（計算機建模），學(xué)生根據(jù)自己的理解也可自己和建立新模型，達(dá)到降低教學(xué)成本，提高教學(xué)質(zhì)量的目的。另一方面，使學(xué)生在學(xué)習(xí)階段就能不斷了解新技術(shù)，也為之將來走向社會打下良好的基礎(chǔ)。

三、三維CAD設(shè)計的技術(shù)基礎(chǔ)

1、設(shè)計手段的計算機化?，F(xiàn)代設(shè)計技術(shù)已離不開計算機的參與和支持，計算機已成為現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)的必備工具，這一點已經(jīng)被現(xiàn)代企業(yè)、學(xué)校在計算機應(yīng)用的實際情況所證實。三維CAD技術(shù)正是充分發(fā)揮計算機優(yōu)勢的有力工具。

2、設(shè)計范疇的擴大化?，F(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計概念已不僅是產(chǎn)品本身結(jié)構(gòu)、性能、工藝等的設(shè)計，還應(yīng)包括與之相關(guān)的一切過程。而三維CAD技術(shù)是現(xiàn)代設(shè)計的基礎(chǔ)，能夠為后續(xù)的CAE（計算機輔助分析系統(tǒng)）；CAM（計算機輔助制造系統(tǒng)）；NCP（數(shù)控編程系統(tǒng)）；PDM（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)）等提供完整統(tǒng)一的產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息，大大地簡化后續(xù)工作，優(yōu)化整個設(shè)計過程。

3、設(shè)計過程的并行化和智能化。局域網(wǎng)和INTERNET的普及，已使絕大多數(shù)人認(rèn)識到，網(wǎng)絡(luò)將是二十一世紀(jì)發(fā)展的首選工具。一個大中

型產(chǎn)品的設(shè)計不是一個人或少數(shù)幾個人就能夠完成的，而網(wǎng)絡(luò)將這種設(shè)計任務(wù)的并行性的可能性大大提高。三維CAD技術(shù)使得設(shè)計人員之間的交流更容易，減少了交流過程中的不必要錯誤，網(wǎng)絡(luò)交流更直觀。

（1）設(shè)計和生產(chǎn)的一體化。計算機技術(shù)在設(shè)計中的應(yīng)用已從以往的計算、繪圖和制造發(fā)展到當(dāng)今的三維建模、虛擬制造、智能設(shè)計及CAD／CAE／CAM集成階段。三維參數(shù)化設(shè)計軟件作為當(dāng)今最先進(jìn)的CAD軟件，在發(fā)達(dá)國家與工程設(shè)計有關(guān)的各個領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。比如：美國福特公司為迎接21世紀(jì)而制定的革命性的技術(shù)發(fā)展計劃《FORD2000》，應(yīng)用三維CAD技術(shù)后將新型汽車開發(fā)周期從18個月壓縮到12個月，減少了90％的實物模型，減少新產(chǎn)品的設(shè)計更改50％以上，減少新汽車試制成本50％，提高投資收益30％。波音公司新一代777客機生產(chǎn)中實現(xiàn)了“無圖紙設(shè)計”，其先進(jìn)的CAD／CAM技術(shù)，走在了全世界的前面。

（2）強調(diào)顧客參與化。新世紀(jì)需求的產(chǎn)品內(nèi)涵是一組能滿足消費需求的理解，需求是產(chǎn)品存在和發(fā)展的先決條件。那么一個優(yōu)秀的產(chǎn)品設(shè)計應(yīng)充分考慮消費者的意見，應(yīng)盡力讓消費者參與到設(shè)計中來，這樣就必須讓消費者充分理解設(shè)計者的設(shè)計意圖，而一個消費者大多數(shù)不具備理解產(chǎn)品圖紙的專業(yè)知識，這時設(shè)計的直觀性就顯得非常重要。

（3）追求產(chǎn)品的精神功能和環(huán)保性。這一點是在設(shè)計者思想重視的同時，依靠設(shè)計能力的和設(shè)計質(zhì)量的提高來保證的。

（4）分行業(yè)進(jìn)行基礎(chǔ)件、標(biāo)準(zhǔn)通用件的二維和三維建庫工作。目前，二維建庫的工作已較成熟，三維實體設(shè)計是發(fā)展方向，二維與三維相互結(jié)合應(yīng)是國內(nèi)企業(yè)應(yīng)用CAD的一種模式。

四、對CAD應(yīng)用人才的培養(yǎng)

CAD技術(shù)成功應(yīng)用的關(guān)鍵在于人才。企業(yè)應(yīng)首先注意加強CAD技術(shù)應(yīng)用人才的培養(yǎng)。企業(yè)人才培養(yǎng)的重點是應(yīng)用好軟件，解決實際問題。高等院校和科研單位的人才重點是開發(fā)。一般來說，中小型企業(yè)自己培養(yǎng)CAD技術(shù)的開發(fā)人才是不適宜的。應(yīng)走合作開發(fā)應(yīng)用的道路。

現(xiàn)代三維CAD技術(shù)正逐步走向成熟，微機平臺技術(shù)也已開始在實踐中發(fā)揮作用，并且以其對硬件要求不高，操作簡便，容易上手，價格較

低（國產(chǎn)“金銀花“MDA系統(tǒng)價格已低于￥5000）等優(yōu)點，已被學(xué)校和中小型企業(yè)接受，希望這種技術(shù)能夠為學(xué)校和企業(yè)帶來效益，提高學(xué)校和企業(yè)的整體設(shè)計能力，在二十一世紀(jì)的技術(shù)創(chuàng)新中發(fā)揮作用。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 路清獻(xiàn)AUTOCAD2004教程電子工業(yè)出版社，2006.[2] 張小寧深化推廣應(yīng)用CAD技術(shù)存在的問題郵電出版社，2003.作者簡介：張志明、執(zhí)教于湖南省勞動人事學(xué)校（湖南技師學(xué)院），中專高講、省級專業(yè)帶頭人、國家級骨干教師、赴德進(jìn)修教師。研究方向：機械制造、設(shè)計、模具及數(shù)控。