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第1篇

關鍵詞：沖壓模具；數字化技術；設計應用

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.12.009

0 前言

目前我國以航空制造業和汽車工業為主的機械類制造業發展迅速，促使我國沖壓模具以年20%的速度持m增長。沖壓模具本質上屬于技術密集型產品，沖壓生產中的沖壓產品的智聯、生產效率等與模具設計具有較大的關聯，大力發展模具的數字化設計與制造技術的分析與研究，將數字化技術廣泛應用在模具工業中，促使現代機械制造業得到快速發展。

1 沖壓模具設計和制造中的數字化關鍵技術

在沖壓模具的使用上，要將數字化技術應用在模具制造的全過程，實現自動化制造和精確化制造，促使沖壓模具的高效開發。模具制造的數字化技術主要是將計算機技術應用在模具制造的過程中，實現每一制造環節的精確控制，從而滿足沖壓生產的要求。數字化關鍵技術具體包括以下幾種：

（1）沖壓成形CAE技術。沖壓成形CAE技術本質上是利用計算機技術制造計算機軟件，并將計算機通用軟件應用在模具自動化質量控制過程中，促使該技術能夠滿足模具制造的精確度要求，也顯著提高沖壓模具的使用周期。如AutoForm/PAM-STAMP軟件應用在模具制造過程中，通過計算機分析、模擬機械用材的流動、厚度的變化以及材料的破壞、起皺等，以此來對模具產品零件的成形、工藝設計進行準確的預見和建議，實現模具的形變。

（2）模塊化的快速設計系統。對于沖壓模具的制造與設計，要重視結果設計，能夠將技術系統應用于模具制造上，提高模具設計的質量。如隨著現代計算機技術的發展，沖壓CAD/CAM的一體化技術應用在模具設計上，可以有效避免單一軟件使用的弊端。

CAD通用軟件主要是應用在交互繪圖和造型層次的設計上，一般是以模具設計人員的設計經驗為主來進行模具繪圖和造型設計，這種軟件設計方法不能夠及時發現模具設計中的不足之處，一定情況下會延誤模具設計周期，影響模具的設計質量。因此在數字化關鍵技術的使用上，可以將模具設計的技術結合起來，彌補單一技術應用中的不足之處。

2 沖壓模具設計和制造中的數字化技術的優點

（1）數字化裝配技術的優點。沖壓模具的裝配方法一般分為4種，包括互換裝配法、分組裝配法、修配裝配法以及調整裝配發等具體內容，在模具設計上，可以將這四種裝配法按照先后順序應用在設計環節中，有利于進行精加工，減少裝配過程中模具標準件的損毀。

（2）計算機仿真技術的優點。在傳統的沖壓模具設計上，高度鋼材在循環加載條件的作用下，會產生較強的包辛格效應，而計算機仿真技術的應用極大程度上改變了沖壓設計現狀，通過計算機仿真模擬將設計參數設計在固定范圍內，進行沖壓設計，提高了模具設計的精確度。

（3）數字化參數的程編優點。參數化程編應用在沖壓模具的加工制造上，在數字化技術的作用下，逐漸從單純的型面加工擴展到結構面加工，由中低速加工變化為高速加工，從小切深變為高進給，有效改善工件加工質量，減少加工打磨面；減少試模的工作量，提高模具制造的精度；刀具使用上以小型加工模具為主，注重細節制造，以此既滿足模具的設計精確度要求，也有效降低使用費用。

3 沖壓模具設計和制造中的數字化技術的應用

3.1 軟件技術在模具產品設計同步工程中的應用

在模具產品的同步開發中，要想滿足沖壓模具的建設要求，就要將沖壓工藝貫穿于沖壓模具的同步開發過程中。在沖壓模具的開發設計上，要求設計人員全員參與，從沖壓模具的生產工藝、產品的沖壓技術再到模具的具體開發，都要依據沖壓成形的物理規律進行模具設計，借助計算機數字化技術真實的反映模具與板料的的關系，并將計算機軟件應用在模具變形設計的全過程中。

在沖壓模具的設計上，可以應用非線性理論、有限元方法以及各項計算機軟硬件，以此來對產品零件的成行進行精確的預算，全面提高沖壓模具的技術機控制質量與效率。

3.2 模塊結構化的快速設計應用

在數字化技術使用上，要預先消化模具的任務要求（沖壓要求），結合現場模具生產經驗，應用模具結構庫，進行模具的初設計；其次再要進行模面設計，這一階段調用標準機械件庫，組裝成一套完整的模具。在參數化模塊設計上，要實現典型結構模板化和重復工作智能化，以此來提高沖壓模具的制造水平。

典型結構模塊化，主要是基于模塊化的思想，對沖壓模具的典型結構進行分類總結，應用數字化技術進行模具設計參數的控制，生成智能化模板，以此在模具設計過程中完成建模；重復工作智能化應用上，主要是將模具設計過程的重復工作利用智能化模板和二次開發工具來實現縮短設計周期的目的，以此來實現沖壓模具的智能化、自動控制化進程。

3.3 信息系統的應用

在沖壓模具設計上，要將數字化技術應用在制造業的每一環節中，如可以將數字化技術應用在機械自動化管理、繪圖設計、參數分析、模具制造以及模具檢測中，在這一過程中應用信息化系統，可以實現產品信息的共享，并將模具制造信息以計算機信息化的形式固定下來，從而為沖壓模具的制造設計提供借鑒意見，降低模具設計人員的工作量。

4 結語

隨著信息技術以及科學技術的發展，我國的沖壓模具已經由傳統的機械模具形式轉變為機械自動化體系，將先進的數字化技術應用在模具制造上，極大提高了我國沖壓模具的發展速度，也提高了沖壓模具的精確度和使用周期，推進了我國沖壓模具的行業的發展進程。

參考文獻：

[1]潘宇祥.探討數字化技術在沖壓模具設計與制造中的應用[J]. 工程技術：全文版，2016（07）：00258.

[2]肖樂.數字化技術在沖壓模具設計與制造中的應用[J].工業c， 2016（06）：00201.

第2篇

關鍵詞：電工電路；實驗課程；教材；考核

作者簡介：唐方駿（1984-），男，上海人，上海海事大學電工電子實驗中心，助理工程師。（上海201306）

中圖分類號：G642.423     文獻標識碼：A     文章編號：1007-0079（2012）13-0097-02

電工電路實驗作為一門歷史悠久的基礎課程，有著其自身的特殊意義。在科技高速發展、參加實驗人數大規模增加的背景下，目前的實驗課程顯得缺少變化，存在一些需要優化提高的環節，對此提出了一些解決方案。

一、實驗課程目前所存在的問題

電工電路實驗是所有電學實驗中最基礎的一部分，上海海事大學所有工科類學生都將參加。最基礎的往往看似也相對最簡單，得不到重視，但它卻又是所有電學知識中的基石，為學生未來學習其他電學知識做鋪墊，電工電路實驗的作用不容小覷。

傳統課堂上的教學把重點放在理論知識上，涵蓋了很多計算公式、推論過程，相對缺少對實際物體感性的認識，有時碰見實際問題，不知如何運用書本上的知識來解決。開展實驗課程的目的就是彌補理論課的不足之處，增加感性理解，鞏固理論知識，鍛煉學生的動手能力和解決問題的能力，培養嚴謹的、科學的思維方式。

上海海事大學搬遷到新校區后，學生人數和專業種類增加了很多，對實驗室的要求也提高了。經過兩年多在實驗室工作的實踐，認識到目前實驗課程和管理存在一些問題，有改進提高的空間。

學生對實驗課積極性不高以及重視度不夠是目前存在的問題，實驗課前的預習不是很充分，實驗過程不專心，實驗器材損壞較多，實驗報告完成也不認真。實驗課程中對電工電路理論的驗證性實驗占大多數，學生在操作實驗時往往很機械地為了完成實驗而實驗，在實驗中遇到線路問題首先找老師解決，獨立思考能力欠缺，有時即使完成實驗也弄不清楚一些實驗原理和現象。驗證性實驗過多導致實驗難度不夠，學生以模仿教師的演示實驗和操作接線為主，被動地完成實驗，在實驗前即知道實驗結果，直接影響了學生對實驗的興趣。目前實驗室關于電工電路的實驗項目、實驗指導教材和實驗內容多年沒變，還是停留在老思路、老方法中，偏重于理論驗證部分，缺少與現實應用的聯系，沒有緊跟現代科技高速發展的步伐。實驗指導教材對于數據測量的要求過于死板，條條框框太多，都是一些現成制作好的表格，使學生局限于實驗教材的思路，多數人的實驗目的變成了測量數據以完成表格，而對數據背后的意義不太關心。實驗教材中有些內容過于簡單或具體，使得學生完成實驗的時間偏少。電工電路實驗面向的學生主要分為電類專業（電氣、自動化、電子、通信等）與非電類專業（電類以外的工科專業）。對于前者，實驗課程結束后需要進行考核，而對于后者，只需完成實驗課程，不需要考核。不需要考核的學生自然不太重視實驗課；需要接受考核的，雖然重視，但還是為了應付考試，而目前的考核方式還是操作原有的實驗，比較單一，并沒有起到檢驗鍛煉學生能力的效果。目前的實驗課還是依附在理論課程中，只是屬于其中的一個環節，限制了實驗教學的管理與運作，有時會出現排課不當，導致實驗教學進度超前理論課進度的情況。

二、改進實驗課程的一些舉措

1.改編實驗指導教材

目前的實驗指導教材已經使用了好多年，里面的內容并沒有做過大的改動，隨著參加電工電路實驗的學生人數、專業種類的增多，有必要對實驗指導教材進行改編，電類專業與非電類專業所使用的實驗指導教材應該有所區分。對于非電類學生所使用的實驗指導教材，還是保持以驗證性實驗為主，適當增加些設計性實驗。而對于電類學生，實驗指導教材中應該要增大自主設計性實驗在整個實驗課程中的所占比例。現在所使用的實驗指導教材中，關于實驗操作方法、實驗步驟等描述太詳細，對于數據的測量又制定了統一的表格，規定了所要測量的數據，學生完全按照著實驗指導教材的思路做實驗，缺乏獨立思考。實驗指導教材應該在保持原有的實驗原理介紹及實驗操作規范、安全守則的基礎上盡量刪減那些指導過于詳細的、冗余的部分，給予學生更多的自我思考與自由發揮的空間。此外，實驗指導教材中多年未變的實驗內容也應相應改變和調整。有些實驗比較簡單，耗時較短，出現學生做完實驗后還剩余一些時間無所事事的情況，建議把這些用時較短的實驗合并在一起。比如基爾霍夫定律的驗證與電位的研究和疊加原理、最大功率傳輸定理這兩個實驗是分開的，可以考慮把疊加原理合并到基爾霍夫定律驗證中去，而最大功率傳輸定理可以劃分到其他實驗中。最后，在實驗指導教材的改編過程中，應該在每個實驗后列出更多的相關思考題，利于學生對所做實驗的總結，加深對理論知識的理解。

2.增加實驗內容，提高實驗難度，嘗試更多的設計性實驗

上海海事大學非電類專業學生參加電工電路實驗一共是8課時，也就是來實驗室4次，電類專業實驗課一共是18課時，其中2課時是進行實驗考核。在總課時固定不變的情況下，可以設法改變原來的實驗內容（形式）來達到改進實驗課程的效果。非電專業的實驗課時少，要求也比電類專業低很多，在達到了解電氣設備儀器、掌握基本測量方法的基礎上，增加一些設計性實驗。對于那些學有余力、動手能力強、對電學知識興趣高的非電類學生，可以為他們增加電類專業的實驗內容。在電類專業的實驗課程上作更大的調整，改變原來的實驗模式，更新實驗內容，提高實驗課時的利用率，對設計性實驗提出更多的要求。

針對非電類專業，可以增加如戴維南、諾頓定理的驗證、三相交流電路參數測量的實驗，某些機械類專業也可以考慮增加三相異步電動機、繼電器等實驗。這樣在實驗課時不變的條件下，可以緩解有些實驗過早結束的情況，學生也會感到時間的緊迫，更認真地去完成實驗項目。而針對電類專業，為他們提供更全面、更系統的實驗項目。可以在現有的實驗基礎上完善的參考實驗項目有電源等效變換、二階動態電路、受控源研究、RC選頻網絡、互感電路等。

在實驗講解過程中，在確保安全的前提下，盡量減少現場對實驗的演示，主要明確實驗原理和大致方法即可，給予學生更多探索未知實驗現象的空間。在實驗過程中，學生碰到問題時，盡量讓他們自己來發現和改正錯誤，增加獨立性和解決問題的能力。這樣可以在某些程度上提高實驗的難度。再者，原先只做一階動態電路的實驗，可以增加二階動態電路的實驗，只做一端口網絡的加上二端口網絡，通過這樣也可以提高實驗的難度。

在設計性實驗上也需要下功夫。非電類專業的要求較低，可以在提供了實驗原理圖后讓學生自行選取所要測量的參數，設計數據測量的表格。對于電類專業，則可以在8次實驗課中抽出2課時專門進行自我設計的實驗。例如在戴維南、諾頓定理實驗的基礎上，設計一個含源一端口網絡，電路原理圖自己畫，參數自選，明確可以達到怎樣的效果（如端口輸出的最大功率）。學生也可以根據所學的電路理論知識來自行創建一個實驗題目，編寫實驗指導提綱：明確實驗目的、介紹實驗內容、所需儀器和元件、闡述實驗原理（包括計算部分）和實驗步驟，提出思考題。

3.適當使用EDA軟件來輔助實驗教學

現在實驗課程中所使用的實驗臺雖包含了大多數類型的實驗項目，基本能夠滿足課程的需求，但這些實驗項目都是固化不變的，很難輕易改動。因此，在實驗課程中引入EDA軟件可以在虛擬中完成更多個性化的實驗，彌補固定實驗設備的柔性不足。同時，把EDA軟件帶入實驗課程符合21世紀信息化社會的趨勢與要求，能夠提高學生對于實驗課程的興趣，加深對實驗原理的理解，在進行設計性實驗方面給予更多自我發揮創造的空間。學生掌握了仿真軟件對以后學習模擬電路、數字電路也有所幫助。通過比較，考慮使用EWB軟件作為實驗課程的仿真工具。EWB全稱Electronics Workbench（虛擬電子工作臺），是交互式圖像技術有限公司在20世紀90年代初開發的EDA軟件。EWB小巧但仿真功能強大，簡單易學，使用方便（圖形界面直觀、實時顯示測量結果、帶有豐富的元件庫、提供多種電路方法），適合實驗室教學。下面圖1、圖2、圖3是使用EWB進行RLC串聯諧振實驗仿真的例子。

4.考核形式及其他方面的改進

實驗考核的目的是檢驗學生對于實驗的掌握和認知情況，在另一個方面也可以提高學生對于實驗課程的重視程度。非電類專業的實驗課程不設有專門的考核環節，為此，可以在平時的實驗課中加入考核。對于實驗前的預習與實驗報告的完成要有嚴格的要求，此外，在實驗過程中的表現情況也可以計入到平時考核中。比如，非電類學生主要是做驗證性的實驗，在講解完實驗后，學生依然在連接電路、選擇電表量程時經常出現電源短路、報警等錯誤，造成器件不必要的損壞，可以把這些作為平時考核的評分標準，也促使學生在進行實驗操作時更認真、專注、仔細。電類專業在完成實驗課程后有一次實驗考試，但考核主要是針對以前做過的實驗，缺少變化，形式單一。考慮在今后的考核中，不單單要完成驗證性實驗的操作，還要加上設計性部分，讓學生自己來設計考試的電路，并且要把原理闡述清楚，分析產生誤差的原因，這樣可改變一些學生會操作實驗但不明白實驗原理的狀況。而對于設計性實驗的考核，不用去考慮器件損壞的扣分情況。

目前實驗室所用的實驗儀器都是一些集成化的實驗箱，安全、可靠，但缺點也很明顯，減小了學生對于電氣設備的認知度，降低了動手難度。通過在實驗課程中展示一些實驗器件來盡量彌補這些不足。比如，在做單相變壓器的實驗中，可以把實驗箱內的變壓器實物拿出來介紹，或讓學生接觸實驗箱內部一些結構。再者，在做三相電路時，讓學生看一下實驗臺三相電源的內部結構，或可以進一步在指導下對三相調壓器校準，使三相電源對稱。而對于三相異步電動機，可以在實驗中拆開，展示電動機中定子、轉子、線圈的結構，給予學生更直觀的感受。如果在實驗課程中有剩余的時間，講解一些電工技術（電工常用工具、電工基本技能、基本常識等），也是讓實驗課程更緊密聯系實際的一個方法。此外，開放實驗室，把實驗課程的多媒體課件放在校園網上也是未來的方向。

三、結束語

對于電工電路實驗課程所存在的問題，提出了改編實驗指導教材、增加實驗內容、提高實驗難度、進行設計性實驗、在實驗課程中引入EDA軟件、考核方式改進等一些方案。在具體落實改進措施的道路上還有很多工作要做，還會碰到更多新的問題。在改進電工電路實驗課程的過程中，不僅要認真解決現有的問題，也要積極吸取和學習其他優秀高校實驗室的經驗，不斷完善實驗課程。

參考文獻：

[1]沈小豐.電子線路實驗――電路基礎實驗[M].北京:清華大學出版社,2007.

[2]鄒其洪,黃智偉,高嵩,等.電工電子實驗與計算機仿真[M].北京:電子工業出版社,2003.

[3]劉鼎,許曉彥.改進“電工技術”教學效果方法探討[J].中國電力教育,2010,(34).