“任務(wù)驅(qū)動(dòng)法”在注塑模具電極拆分技能教學(xué)中的應(yīng)用

1、 “任務(wù)驅(qū)動(dòng)法”在注塑模具電極拆分技能教學(xué)中的應(yīng)用摘 要：本文介紹在任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)思想的指導(dǎo)下，結(jié)合音箱面殼塑料模具電極拆分設(shè)計(jì)具體教學(xué)案例，引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)會(huì)塑料模具電極拆分設(shè)計(jì)方法的同時(shí)，同時(shí)考慮到數(shù)控加工電極的銑削綜合工藝和電極放電加工的基準(zhǔn)要求等因素，探索在注塑模具電極拆分教學(xué)中采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)的綜合一體化教學(xué)模式。關(guān)鍵詞：任務(wù)驅(qū)動(dòng)法 電極拆分 數(shù)控加工 統(tǒng)一基準(zhǔn) “任務(wù)驅(qū)動(dòng)法”教學(xué)法是一種現(xiàn)代教學(xué)方法，是在構(gòu)建主義學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)上的教學(xué)法。即主張?jiān)诮虒W(xué)過程中以學(xué)生學(xué)為中心，強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)的主體地位，以發(fā)展的眼光看待學(xué)生。在整個(gè)教學(xué)過程中教師起組織者、指導(dǎo)者、幫助者和促進(jìn)者的作用，“誘發(fā)”學(xué)生的主動(dòng)

2、學(xué)習(xí)性，使學(xué)生在主動(dòng)參與任務(wù)目標(biāo)的實(shí)踐過程中學(xué)習(xí)技能。在模具高技班或預(yù)備技師班的模具設(shè)計(jì)教學(xué)中，塑料模具電極拆分設(shè)計(jì)的教學(xué)包含了模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、數(shù)控加工工藝和電極放電加工方法等技能和知識(shí)。以常見的音箱面殼塑料模具為例進(jìn)行任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)，使學(xué)生能夠在完成拆分設(shè)計(jì)的過程中充分磨練提升各學(xué)科綜合知識(shí)和技能，使之成為模具設(shè)計(jì)高技能人才。以圖（1）所示的組合音響中的塑料音箱面殼模具電極為例：其外形曲面流暢、復(fù)雜并具有多個(gè)層次變化。其外觀造型決定了模具型腔的復(fù)雜性和模具制造的難度，難以直接用數(shù)控銑或加工中心加工型腔，需要用電火花電蝕的方法將其形狀復(fù)制到模腔內(nèi)；一般形狀簡單的注塑模具只需制造幾個(gè)整體電極即可加工

3、出模具型腔主體，而對(duì)于復(fù)雜曲面及多層次造型的音箱面殼模具，則需拆分出多個(gè)電極才能組合加工成最終的模具型腔。既要保證模腔成形和數(shù)控加工的合理性；又要保證電蝕加工的精度，還要兼顧電火花加工工藝合理性及制造成本。屬于模具制造中的關(guān)鍵技術(shù)，在引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行模具電極設(shè)計(jì)時(shí)，提出模具設(shè)計(jì)、數(shù)控加工、電極放電加工的工藝要求目標(biāo)，使學(xué)生必須應(yīng)用多種學(xué)科知識(shí)及技能才能完成電極拆分設(shè)計(jì)任務(wù)，從而全面提高學(xué)生的模具設(shè)計(jì)綜合技能以及工藝規(guī)劃能力。一、指導(dǎo)學(xué)生分析產(chǎn)品形狀確定電極拆分方案：首先為學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)方案分析，使其明白任務(wù)內(nèi)容目標(biāo)。如圖（1）所示，該產(chǎn)品形狀較為復(fù)雜，電極的拆分是模具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵內(nèi)容，直接關(guān)系到模具制

4、造的工藝合理性、經(jīng)濟(jì)性及制造精度，電極的設(shè)計(jì)及數(shù)控加工可引導(dǎo)學(xué)生從以下幾個(gè)方面考慮： 圖(1) 產(chǎn)品三維實(shí)體圖1、 首先服從數(shù)控加工需要，保證能夠?qū)㈦姌O型面加工成形。由于加工電極的數(shù)控銑或加工中心均使用銑削刀具為主，在圓弧交角和曲面交界處不能一次完成清角，不得不增加模具制造成本，將電極拆分成許多個(gè)；才能順利完成電極的銑削數(shù)控加工，將產(chǎn)品形狀完整、準(zhǔn)確地組合復(fù)制到模具型腔中。2、 為提高效率及彌補(bǔ)電極損耗的影響，具有一定電蝕深度且形狀復(fù)雜的同一形狀電極需分開粗、精電極制作。粗電極數(shù)控加工時(shí)預(yù)留較大的放電間隙可使電極以較大的放電電流進(jìn)行加工，以快速電蝕出模腔的基本曲面輪廓，精電極則以較小的放電間隙

5、和較高的放電電壓進(jìn)行放電，從而能以很小的電極損耗精確電蝕出模腔的精細(xì)部分；并使模腔表面粗糙度較低，減少了模具拋光的工作量。不同形狀及大小的電極在電蝕加工時(shí)需要使用不同的火花放電間隙。形狀較大的主體粗電極加工范圍大，一般使用較大的放電間隙（單邊0.4-0.5mm）來獲得較快的電蝕速度。而隨著電極形狀的減小及細(xì)部形狀的精細(xì)程度增加，放電間隙則需減小。3、 確保模具制造精度。在保證能完整加工模具成形的前提下合理拆分電極，盡量減少拆分次數(shù)，爭取使用整體電極。電極拆分的數(shù)量越多，則需要電蝕加工的次數(shù)越多；，產(chǎn)生誤差的機(jī)率就越大。復(fù)雜模具制造電極拆分在所難免，但必須進(jìn)行綜合分析，合理拆分，既要使電極數(shù)控加

6、工簡便、又要考慮制造精度和制造成本，合理確定拆分方案。 4、 統(tǒng)一放電加工基準(zhǔn)。因?yàn)殡姌O放電加工前必須校正基準(zhǔn)面并確定加工位置、深度，故拆分電極的同時(shí)必須考慮到電蝕加工時(shí)各個(gè)電極的校正基準(zhǔn)。電極在火花機(jī)上找正的方式一般是先分中，然后再按模具中相應(yīng)的加工位置移動(dòng)偏移坐標(biāo)數(shù)，所以電極數(shù)控加工時(shí)必須加工出分中邊框。另外在每個(gè)電極邊框的右下角均留有一個(gè)圓弧角標(biāo)記，用以標(biāo)定電極在火花機(jī)上加工時(shí)的安裝方向。在火花機(jī)上再按模具上相對(duì)應(yīng)的圓弧角標(biāo)記裝夾、校正、分中，以保證型面基準(zhǔn)方向正確一致。同時(shí)每個(gè)電極均以基準(zhǔn)邊框的上表面至模具分型面的距離來確定Z軸加工深度。如圖（4）至圖（8）中六個(gè)拆分電極均按統(tǒng)一的基準(zhǔn)

7、標(biāo)注出放電加工時(shí)電極的X、Y軸偏移數(shù)及Z軸基準(zhǔn)深度。二、實(shí)施拆分綜合任務(wù)，讓學(xué)生的思維“動(dòng)”起來“任務(wù)驅(qū)動(dòng)法”教學(xué)法是讓學(xué)生在問題解決中學(xué)習(xí)，只有通過完成任務(wù)的實(shí)踐活動(dòng)，才能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的智慧和創(chuàng)造性，綜合運(yùn)用原有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，做出合理的推論，分析、解釋當(dāng)前的問題，形成自己的假設(shè)，從中學(xué)到更多的知識(shí)技能。針對(duì)具體的音箱面殼塑料模具電極拆分設(shè)計(jì)，首先指導(dǎo)學(xué)生從電極的區(qū)域劃分開始：1、可劃分為：A、B、C、D四個(gè)造型部分，A為產(chǎn)品主體造型，數(shù)控銑或加工中心加工時(shí)可一次加工成形，拆分后沒有尖角干涉，并成為其它造型依托基體；故首先將此部分單獨(dú)拆出一個(gè)大電極如圖（3）所示。電極加工深度為較深(35.25m

8、m)。拆分加工電極時(shí)要分粗、精兩個(gè)電極；電火花加工時(shí)分兩個(gè)電極經(jīng)粗、精兩次電蝕才能精確加工出模腔形狀。其火花間隙分別為單邊0.5mm和單邊0.1mm。 圖(2) 產(chǎn)品三維實(shí)體圖及區(qū)域劃分 圖(3) 模具型腔圖2、B部為重音大喇叭安裝孔位,為顯示其視聽效果,單獨(dú)凸出厚重的大圓環(huán)，與A造型曲面呈尖角相交，使用普通的三軸加工中心加工無法清角，不能與A部分形成一個(gè)整體電極加工，所以將其拆分為如圖（4）的圓環(huán)狀電極；由于其直徑為較大(Ø127.5mm)。且加工深度較深，頂部又呈尖角狀，容易產(chǎn)生電極損耗，故也分為粗電極和精電極；火花間隙分別為單邊0.4mm和0.1mm。 圖(4) A1電極 放電

9、加工坐標(biāo)X0 Y0 Z3.0粗電極火花間隙單邊0.5 精電極單邊0.1圖(5) B1電極 放電加工坐標(biāo)X0 Y10.27 Z3.0。粗電極火花間隙單邊0.4 精電極單邊0.1 圖(6) C1電極 放電加工坐標(biāo)X0 Y76.5 Z10.0粗電極火花間隙單邊0.35 精電極單邊0.13、C處局部造型為小喇叭安裝位置造型，為了增強(qiáng)視覺感和增加音響共鳴效果而設(shè)計(jì)了許多層次的造型，每個(gè)層次又都和其它造型呈尖角形狀，從而造成多處電極型面數(shù)控加工時(shí)不能整體加工成形而需要拆分多個(gè)電極進(jìn)行加工。即由C1、C2、C3、C4四個(gè)電極組合加工成最后的模腔形狀。 圖(7) C2電極 電極放電加工坐標(biāo)X0 Y81.81

10、Z10.0粗電極火花間隙單邊0.3 精電極單邊0.1圖( 8) C3電極 電極放電加工坐標(biāo)X0 Y76.49 Z10.0粗電極火花間隙單邊0.3 ，精電極單邊0.1 由于電蝕時(shí)C1、C2、C3電極已各有兩個(gè)粗、精電極對(duì)模腔進(jìn)行了加工，C部分的大體形狀已加工成形，故C4電極的加工深度比較淺（3.35mm）。所以C4電極只需設(shè)計(jì)加工一個(gè)電極即可完成電蝕，同時(shí)規(guī)定電火花加工工藝過程必須嚴(yán)格按C1、C2、C3、C4的順序進(jìn)行。這樣可以節(jié)約電極數(shù)量，減少數(shù)控加工電極的時(shí)間和火花機(jī)電蝕的時(shí)間。圖(8) C4電極 電極放電加工坐標(biāo)X0 Y76.5 Z10.0精電極單邊火花間隙0.1 (只用一個(gè)電極) 三、引

11、導(dǎo)學(xué)生互相比較分析任務(wù)完成情況。促使其成為學(xué)習(xí)的主角傳統(tǒng)的模式是完成任務(wù)之后教師進(jìn)行分析指導(dǎo)，而“任務(wù)驅(qū)動(dòng)法”教學(xué)過程中學(xué)生是知識(shí)技能的主動(dòng)構(gòu)建者，教師是教學(xué)的組織者、指導(dǎo)者。我們?cè)趯?shí)踐中鼓動(dòng)學(xué)生主動(dòng)上臺(tái)介紹自己的設(shè)計(jì)方案，相互間進(jìn)行方案比較辯述，使學(xué)生的主動(dòng)性得到了充分的發(fā)揮。復(fù)雜模具型腔制造過程中，綜合了CAD/CAM數(shù)控加工技術(shù)及電火花加工技術(shù)及其它多種技能。合理的拆分方案使復(fù)雜的模具型腔化繁為簡，加工方便、降低制造成本并提高生產(chǎn)效率；不合理的拆分方案則會(huì)使制造過程繁復(fù)，或由于基準(zhǔn)不統(tǒng)一而影響模具制造精度以致發(fā)生模具材料報(bào)廢的現(xiàn)象。教師發(fā)動(dòng)學(xué)生以上臺(tái)辯述的形式分析比較各種拆分方案的優(yōu)劣，能使學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主角，更透徹的了解知識(shí)技能，提高綜合能力。 “任務(wù)驅(qū)動(dòng)法”教學(xué)模式是一種現(xiàn)代教學(xué)模式，以綜合了各種學(xué)科及工藝內(nèi)容的塑料模具電極拆分任務(wù)作為實(shí)踐目標(biāo)，使整個(gè)教學(xué)過程條理清楚、層次分明、順理成章、輕松自然。實(shí)踐