塑料成型工艺及模具设计教学大纲

PAGEPAGE11:1《塑料成型工艺与模具设计》课程教学大纲一、课程基本信息课程名称塑料成型工艺与模具设计课程编号310040040课程性质必修课课程类别专业课开课单位材料成型教研室教学团队课程负责人李莉团队成员孙秀伟，赵静，杨跃辉，吴迪授课学期第六学期学分/学时32课内学时32理论授课30上机学时0课内实践2实验学时0课外学时0适用专业材料成型是否双语否先修课程工程制图、材料成型技术基础、机械制造技术后续课程模具制造工艺、模具CAD、模具综合实验等二、课程简介《塑料成型工艺与模具设计》课程是材料成型及控制专业模具方向的一门专业必修课，具有较强的理论性、实践性和应用价值。本课程主要介绍塑料模具结构及设计、塑料成型基本理论、注射成型工艺及设备等知识，培养学生具备应用所学知识解决塑料注射成型工艺问题及注射模具设计的能力。本课程以注射成型工艺与模具设计为主线展开，全面培养学生对知识的学习和运用能力，结合其他相关课程,使学生具备一定的实践能力和产品设计开发能力，达到新工科背景下学校培养“高级专门应用型人才”的办学定位和服务区域模具行业人才要求。三、课程目标及对毕业要求指标点的支撑（一）课程目标通过本课程的学习，使学生达到以下目标：课程目标1（知识目标）：1、学习塑料的注射成型基本原理、工艺过程以及塑件结构工艺性等知识，为后续的塑料模具结构设计奠定基础；2、学习塑料模具的典型结构和基本组成，熟悉注射模零件的基本设计方法和理论；3、了解注射模具标准化知识及注射成型设备相关知识，熟悉注射成型产品质量分析与控制相关措施方法；4、熟悉常用注射模具材料的性能及选用依据，了解模具寿命及维护基本知识。课程目标2（能力目标）：1、具备评价和优化能塑料模具的结构设计方案和选用相匹配的成型设备的能力；2、能对既定塑料制品选择合适的塑料原材料，综合考虑制品的技术性和经济性，具备应用塑料成型基本理论分析成型工艺方案的能力；3、能依据塑料模具的结构特点选用相匹配的成型设备，分析影响塑件质量的各类因素，针对具体的塑件缺陷推断其原因并提出解决措施；3、，能够跟踪模具行业及相关领域的前沿技术，能将文献资料正确运用于塑料制品和模具设计方案和计算中。4、能综合考虑经济、健康、安全、法规以及塑料成型工艺对环境、社会可持续发展的影响等因素，对本专业复杂工程问题的进行预测，并能够理解其局限性。课程目标3（素质目标）：1、通过查阅文献、网络慕课、参观调研等多渠道获取知识的学习训练，学生应具有良好的自主学习和终身学习意识，具备创新精神；2、能综合考虑环境、社会、法律等因素对结构工艺性进行评价，培养、发展学生的综合职业能力和素养。（二）课程目标对毕业要求指标点的支撑课程目标支撑毕业要求指标点毕业要求课程目标1指标点3-3：能够针对既定塑料制品，将通过各种渠道获得的文献资料综合应用于复杂的成型问题，对模具行业的前沿技术具有良好的学习意识，具备创新精神。2-问题分析课程目标2指标点1-3：综合应用所学塑料成型工艺知识进行既定对象的成型工艺方案设计和优化改进。指标点2-1：能够运用数学、工程制图和材料科学的基本原理对塑料注射成型工艺进行描述；1-工程知识2-问题分析课程目标3指标点2-1：综合应用模具结构及组成的基本知识，结合机械制造、模具材料等学科知识进行注射模具结构总体方案设计；1-工程知识课程目标4指标点1-3：能够将相关基础理论和基本原理综合应用于复杂工程问题的表述，对复杂工程问题的解决途径进行分析、对比并试图改进指标点3-1学习塑料注射机的基本原理、注射机与注射模的关系，模具结构基本设计方法和技术，了解影响设计目标和技术方案的各种因素。1-工程知识2-问题分析课程目标5指标点2-1：能够运用注射模零件的基本设计方法和理论，查阅注射模具设计标准手册，描述设计过程，分析模具结构合理性；指标点3-3：能够针对既定塑料制品，能通过查阅行业前沿技术，设计满足特定需求的注射模具并体现创新意识。2-工程知识3-设计/开发解决方案四、课程基本教学内容及对课程目标的支撑（一）课程基本教学内容第一单元塑料及塑料成型工艺概述（学时数：4学时）1.课程主要内容（1））塑料的定义、组成和分类。（2）塑料成型的工艺特性。（3）常用塑料的性能与应用。（4）塑料成型制件的结构工艺性。2.重点和难点（1）塑料成型的工艺特性。（2）塑料成型制件的结构工艺性。3.教学方法1.通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明课程与教学基本原理，丰富学生课程与教学的基本知识结构，培养学生的工程知识；2.让学生运用课堂所学理论，以生活中常见的塑料成型制件为案例，分析其结构工艺性，在满足塑件使用性能前提下提出改进意见，加深对课程内容的理解。通过案例分析，强调理论与实践相结合，促进学生知识整合，培养学生能够运用所学知识解决结构及工艺设计问题；3.通过网络、慕课等多种渠道，鼓励学生了解常用塑料的性能与应用，结合生活生产中塑料制品的不同和变化，引入具体情况具体分析的思政教学内容，提高学生的辨别能力和分析能力，培养学生辩证的科学认知观。4.学生学习预期成果完成本单元学习后，学生能够列举常见塑料的性能和应用，理解塑料成型工艺的特点，能根据塑料制品的结构特点和使用性能需求，分析塑件的结构工艺性，根据具体生产条件实现塑件结构优化设计。对于实际问题，学会具体情况具体分析，培养学生严谨的治学态度，培养辩证的科学认知观。5.支撑课程目标本单元知识、教学方式支撑的课程目标1和课程目标2。第二单元塑料注射成型原理与工艺特性（学时数：4学时）1.课程主要内容（1）注射成型的原理及工艺过程，包括柱塞式注射机注射成型原理和螺杆式注射机注射成型原理。（2）注射成型工艺实施过程，主要包括成型前准备、注射过程控制、塑件的后处理等。（3）注射成型工艺参数的选择和控制。2.重点和难点（1）注射成型的原理及过程。（2）注射成型工艺及参数调整。3.教学方法1.通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明课程与教学基本原理，丰富学生课程与教学的基本知识结构，培养学生的工程知识；2.采用线上线下混合式教学方法，借助网络、动画和视频等形式阐述注射成型的原理和过程。用案例教学法，说明注射成型工艺参数温度、时间、压力对成型过程的影响，列举常见的塑件缺陷并分析其形成原因，建立注射成型工艺参数与塑件缺陷的映射关系，使学生理解注射成型工艺过程的关键技术，能根据塑件质量调整成型工艺参数；3.通过课堂讨论的方法，以塑件常见缺陷为例，引导学生在面对复杂问题时，抓住关键，将复杂的工程问题分解为多个简单问题，逐一解决、排除，培养学生分析问题解决问题的能力。4.学生学习预期成果完成本单元的学习后，学生能够理解注射成型的原理，理解成型前准备、注射过程、塑件后处理等环节的作用；利用注射成型工艺理论，针对具体的注射成型案例，实施成型工艺参数的设定和调整；对于常见塑件产品缺陷，能推断出现此结果的原因，应用机械工程、流体力学等自然科学知识优化注射成型工艺，提高学生在未来工程实施中的质量意识以及负责任态度，培养学生的工匠精神。5.支撑课程目标本单元知识、教学方式支撑的课程目标1和课程目标3。第三单元注射模具分类与结构（学时数：6学时）1.课程主要内容（1）注射模具的分类和组成。（2）注射模的典型结构，包括单分型面注射模、双分型面注射模、侧向分型与抽芯注射模、带活动镶件的注射模等。（3）注射机的分类及型号规格。2.重点和难点（1）注射模的结构组成。（2）注射模的典型结构。3.教学方法1.通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明课程与教学基本原理，丰富学生课程与教学的基本知识结构，培养学生的工程知识；2.采用案例教学法，结合动画和视频，展示注射模具的基本组成；3.通过课堂讨论的方法，引导学生深入理解各类注射模具的区别和特点，距离说明注射模典型结构的适用性，培养学生的工程知识和专业素养。4.学生学习预期成果完成本章学习后，学生能够注射模具的分类和基本组成、模具零件的作用；掌握注射模具的典型结构，尤其是侧向分型与抽芯机构注射模和双分型面注射模，掌握模具典型结构的适用性。对于既定的模具结构，能够根据塑件的结构特点和生产需求，对模具结构的合理性进行判断。培养学生模具工程师的专业素质。5.支撑课程目标本单元知识、教学方式支撑的课程目标1和课程目标3。第四单元注射模与注射机（学时数：4学时）1.课程主要内容（1）成型设备的选用及注射机有关工艺参数的校核。（2）模具标准化及发展现状。（3）标准模架选用。（4）塑料注射模零件标准。2.重点和难点（1）注射机有关工艺参数的校核。（2）塑料注射模零件标准。3.教学方法1.充分利用在线课程、开放资源设计学习活动，阐明注射机工作基本原理，增加注射模具标准、模具零件标准设计资料、设计案例和视频资源等，丰富学生课程知识结构，提升、夯实学生的工程知识；2.利用信息化技术，通过动画与视频多种方式展示结合历史上发生的疲劳断裂事故案例，以及前一章脆断内容，培养学生快速确认问题，总结两种低应力脆断发生的异同点，发现问题根本矛盾所在的能力；3.通过案例分析的方法，结合工程手册、国家标准等进行塑料模具零件设计，结合先进的模具设计方法，缩短模具零件设计周期，引入工程设计领域的可持续发展理念。4.学生学习预期成果完成本章学习后，学生能够掌握金属材料疲劳表征和疲劳类型，疲劳强度的常用表示法、影响因素与类型；掌握金属材料疲劳断裂的过程和断口特征；掌握影响疲劳强度的因素及措施以及焊接接头疲劳强度设计与评价方法。对于实际工程问题，能够利用疲劳图，对结构设计和焊接工艺的合理性进行判断。培养学生焊接工程师的可持续理念。5.支撑课程目标本单元知识、教学方式支撑的课程目标1和课程目标4。第五单元分型面的选择与浇注系统设计（学时数：4学时）1.课程主要内容（1）塑料制件在模具中的位置（2）分型面的定义、形式，分型面的选择。（3）普通浇注系统的组成及设计。（4）排气系统的设计。2.重点和难点（1）分型面的选择。（2）普通浇注系统的组成及设计。3.教学方法1.通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明课程与教学基本原理，丰富学生课程与教学的基本知识结构，培养学生的工程知识；2.采用问题分析的方法，结合实际工程中的典型模具结构，分析分型面选择对模具复杂程度和塑件质量的影响，总结分型面设计的原则，培养学生分析问题的能力；3.通过软件模拟的方法，比较浇口形式，浇口位置、流道布置等对充模效果的影响；发放不同塑件浇注系统设计的任务单；学生线上自主学习浇口类型特点及应用，并用UG绘制不同的浇注系统，制定模具结构方案。课堂讨论形成最终方案，课后将绘制好的浇注系统导入MoldFlow中进行浇注系统平衡检验，并查阅相关文献明确其内部机理，实现理论和实践相验证。4.学生学习预期成果完成本章学习后，学生能够掌握分型面设计要点和原则；掌握浇注系统设计原则和要点；掌握排气系统的设计原则。对于实际注射模具设计工程问题，能够选择恰当的分型面，设计注射模具浇注系统，能在模流软件的模拟预测基础上，优化浇注系统设计方案，培养学生的科学思维方法和专业水平。5.支撑课程目标本单元知识、教学方式支撑的课程目标1和课程目标3。第六单元塑料注射模具零部件设计（学时数：8学时）1.课程主要内容（1）成型零部件结构设计。（2）成型零部件的工作尺寸计算。（3）模具支承零部件设计。（4）模具合模导向机构设计。（5）模具推出机构的设计要求及分类。（6）典型推出机构的设计，包括简单推出机构、二次推出机构、双向顺序推出机构、带螺纹塑件的推出等；（7）侧向抽芯机构的分类与组成。（8）抽芯力与抽芯距的确定。（9）典型侧向抽芯机构设计，包括斜导柱侧向分型与抽芯机构、弯销侧向分型与抽芯机构、齿轮齿条侧向分型与抽芯机构等。（10）模具温度调节系统设计，包括模具冷却系统的结构与设计、模具加热系统的结构与设计。2.重点和难点（1）成型零部件结构设计。（2）成型零部件的工作尺寸计算。（3）典型推出机构的设计，重点包括简单推出机构、二次推出机构设计。（4）抽芯力与抽芯距的确定。（5）典型侧向抽芯机构设计，包括斜导柱侧向分型与抽芯机构、弯销侧向分型与抽芯机构设计。（6）模具温度调节系统设计。3.教学方法1.通过传统课堂教学与现代信息技术深度融入的教学方式开展教学，通过动画、视频等资源的丰富学生知识结构，激发学生学习兴趣；线下课堂注重针对性和综合性，全面培养学生，培养学生解决复杂工程问题的能力；2.采用线上线下混合式教学模式，低阶性、概述性的知识通过图片、ppt和视频等形式放到线上学习平台，以学生自主学习为主。对于高阶性、创新性的知识点和技能点如关键性的理论和定理，要讲清来龙去脉，同时理论结合工程实践突出课程的应用性，避免学生知识体系的碎片化，为知识和技能的应用奠定基础。全面培养学生对知识到能力转化能力，提高学生对专业知识的应用能力。3.采用问题式教学，即以提出问题、分析问题和解决问题为主线，通过创设问题情境，引导学生思考，训练学生的思维逻辑，培养学生分析问题、解决问题和综合运用所学知识的能力。4.学生学习预期成果完成本章学习后，学生能够掌握模具成型零件、推出零件、导向零件、支承零件的设计方法，能针对具体模具设计工程问题，综合考虑设计满足特定需求的模具零部件，并体现创新意识。给予学生足够的课上课下、线上线下自主学习空间，调动学生的学习积极性和进取心，引导学生重视学习过程和学习成果产出5.支撑课程目标本单元知识、教学方式支撑的课程目标1和课程目标4。第七单元塑料注射模具材料选用（学时数：2学时）1.课程主要内容（1）注射模的工作条件和失效形式。（2）注射模对材料的要求。（3）常用模具钢的种类及选用。2.重点和难点（1）注射模的失效形式。（2）常用模具钢的选用。3.教学方法1.通过过课前学生自主学习线上资源，课中学生自主组建学习小组对不同典型模具结构进行分步讲解，丰富学生课程与教学的基本知识结构，培养学生的工程知识；2.采用问题分析的方法，通过自我展示、重点讲解、分组讨论等方式加深学生对模具零件设计方法的理解，利用有限的线下课堂解决本章节的难点和重点，培养学生的自主学习能力和知识应用能力；3.通过对比法，比较不同模具材料的适用性，联系机械制造等相关课程知识，培养学生“设计-制造一体化”工程意识，突破学科壁垒，切实提高学生工程意识培养，引入科学思维方法。4.学生学习预期成果完成本章学习后，学生能够熟悉注射模失效形式，了解注射模对材料的要求；列举常用的注射模具材料，能对具体的模具工程问题选择恰当的模具材料。通过网络和图书能够跟踪模具材料行业及相关领域的前沿技术，培养学生完成专业知识的自我迭代更新。5.支撑课程目标本单元知识、教学方式支撑的课程目标1和课程目标4。（二）课程基本教学内容对课程目标的支撑课程教学内容教学方法支撑的课程目标学时安排课内课外学时比例第一单元塑料及塑料成型工艺概述讲授法、案例教学、比较课程目标1、241:1第二单元塑料注射成型原理与过程讲授法、模型推理、随堂研讨课程目标1、341:1第三单元注射模具组成与结构讲授法、融合总结、随堂讨论课程目标1、3461:1第四单元注射机与注射模讲授法、案例教学、对比课程目标1、441:1第五单元分型面的选择与浇注系统设计讲授法、随堂讨论课程目标2、341:1第六单元塑料注射模具零部件设计讲授法、案例教学、讨论法课程目标1、281:1第七单元塑料注射模具材料选用讨论法、案例教学课程目标1、221:1合计321:1五、课程考核及对课程目标的支撑（一）课程考核课程成绩构成（百分制）课程成绩构成比例考核环节目标分值考核/评价细则平时成绩40%作业（百分制）30本门课程三次作业，主要考核每一章的基本理论和基础概念等内容，作业评分的具体标准（提交时间、作业正确率等）目标分值=0.3*作业平均成绩测验（百分制）30组织二次阶段测试，取两次阶段测试的平均成绩目标分值=0.2*作业平均成绩课堂表现（百分制）30随堂练习，取每次随堂练习的平均分目标分值=0.2*作业平均成绩+0.1*出勤（每迟到1次减1分）专题设计15模具整体结构设计方案展示与讨论线上话题讨论5线上发布讨论话题，高质量的讨论1分/每次；期末考试60%知识40考核内容：知识点覆盖率100%考试题型：填空、判断、选择、简答、分析与计算评价细则：主观题占比大于等于60%能力30综合应用20创新10（二）课程考核对课程目标的支撑教学内容考核内容考核方式支撑的课程目标第一单元塑料及塑料成型工艺概述1-1塑料的定义、组成和分类。1-2塑料成型的工艺特性。1-3常用塑料的性能与应用。1-4塑料成型制件的结构工艺性。作业、随堂测试、期末考试课程目标1、2第二单元塑料注射成型原理与过程2-1注射成型的原理。2-2注射成型工艺实施过程2-3注射成型工