时间：2023-06-05 16:08:47
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关键词：机械制造；模具成型；设计
中图分类号：TG386 文献识别码：A 文章编号：1001-828X（2016）009-000-02
目前我国制造行业中，机械模具的实际应用可有效的提高生产效率，因此其已成为现阶段制造业的研究热点，其中模具成型阶段的模具设计对整个机械制造效率影响较大，所以模具设计需参考相关国家标准和国外先进技术水平。同时我国的机械制造模具设计采用的技术种类繁多并各具优缺点，可用于不同用途的机械制造。因此对我国机械制造模具成型设计进行研究分析具有重要意义。
一、模具设计与制造的研究现状
目前我国的模具设计与制造领域还处于向世界先进水平的学习阶段，自主创新程度不足。与国际先进水平相比，我国整体模具工业水平差距较大，尤其模具加工在线测量和质量管理差距超过15年，具体为模具使用寿命低以及生产周期长，特别是一些精度要求高的模具，其寿命不到国外先进水平的40%[1]。而目前我国模具设计发展较快，不仅模具的设计水平较高，同时模具设计总量已达到一定规模。与一些发达国家的模具设计相比，我国模具的设计水平还具有较大的发展空间。特别是大型、精密的模具的实际设计应用比例较低，不到其他发达国家的50%，这主要是由于我国制造行业的研发能力、精密加工设备、人员专业素质和创新意识的不足造成的。这也使得我国的模具设计和制造领域差异性发展，中低档模具出现供过于求的现象，而大型、精密的高技术模具则主要依靠进口。因此我国的模具设计和制造领域的发展必须依靠模具成型技术、设备加工精度和产品质量的不断提高。
二、机械制造模具成型设计
机械制造模具成型设计是机械加工业的重要技术环节之一，其设计的好坏直接关系到模具成型质量，因此应该进行严格的设计研究和分析。设计人员接受模具成型设计任务书后，应对设计图纸和模具的原材料进行严格检查，需对这些材料标注具体性质信息。同时也需对机械制造模具的技术要求进行仔细的技术分析，使得生产出的模具的相关参数符合设计要求，进而保证利用模具生产产品可达到企业加工和设计要求。还需对模具尺寸进行精细计算，确保加工零件的尺寸和技术参数满足模具成型设计任务书的具体要求。对于机械制造模具成型设计步骤，本文以注射模具设计为例进行具体说明。
1.模具成型设计考虑的问题
注射模具设计是机械制造领域中比重较大的一类模具成型设计，其具体设计应考虑：首先是塑料材质选择，其是否符合设计任务书的要求以及冷却过程的收及补问题。其次是模具浇口和分型面的具体类型和参数，同时也需考虑模具制造过程的冷却或加热对模具的性能影响。最后是根据模具尺寸合理选用注射机，注射机选型应考虑注射机的最大注射量、锁模力以及模具尺寸等参数，保证模具结构和零件形状简单实用，整个模具的精度、表面粗糙度和刚度符合设计任务书的要求，便于模具制造和加工[2]。
2.模具成型的设计步骤
（1）塑件分析
塑件分析的两个重要考虑因素是塑件设计要求和塑件生产批量。确定塑件设计要求时，应根据塑件制品零件图、成型工艺的实用性和经济性进行设计，要明确塑件性质、形状要求、尺寸精度和表面粗糙度等相关技术参数，如塑件的相关技术参数需变动时，应与产品设计人员进行商讨变动可能性。塑件生产批量对塑件生产成本影响较大，对其进行分析时，首先应明确塑件的生产批量，根据其选择合适的模具，如生产批量较小，可考虑使用简单模具，降低生产成本。而生产批量较大时，在保证塑件质量的前提下，尽量缩短生产周期，提高生产效率，可考虑使用一模多腔或高速自动化生产模式，同时也应严格要求模具推出或脱模机构的控制使用。除了上述两种重要考虑因素外，塑件分析过程应计算塑件的体积、质量和模具型腔数量，为接下来的注塑机选用做好前期准备工作。
（2）注塑机选用
根据塑件分析对塑件的体积和质量计算确定模具的结构，再进行注塑机型号的选用，明确其与模具设计相关的技术参数。这些技术参数主要包括注塑机最大注塑量，注塑压力大小，安装螺孔位置，注塑机模板面积、定位圈和喷嘴等相关构件尺寸，进而保证注塑机型号可以满足实际模具设计需求。
（3）模具成型设计计算项目
完成注塑机型号的选用后，可进行模具设计计算项目，明确具体技术参数，如凹凸模尺寸计算，型腔壁厚和底板厚度的确定，以及模具加热、冷却系统的选型和设计。
（4）模具成型结构设计
模具成型结构设计应主要明确以下相关参数，首先是塑件成型位置以及各分型面的实际应用。其次是模具型腔数量、型腔排列的选择。再次是模具相关零件、顶出机构以及排气方式等相关设计。最后是根据模具总体尺寸选择适当的模架，目前模架型号已标准化制造，可根据实际要求直接购买。通过上述参数的确定，进而绘制完成的模具成型结构图。
（5）模具成型相关图纸绘制
模具成型相关图纸绘制主要包括绘制模具总装图和零件工作图，其绘制过程应严格参照机械制图国家标准和相应的行业规范，其绘制原则与常规机械图画法基本一致，需明确模具成型的形状和浇口位置。同时制模具总装图的俯视图中，可去除定模部分，只保留相应动模部分。模具总装图应包括模具外形尺寸，装配尺寸、极限尺寸以及技术条件等，并编写相应的零件明细表。
3.机械制造模具成型设计的相关技术
（1）计算机CAD/CAM辅助设计软件
机械设计和辅助加工制造技术的大量应用，有效提高机械设计制造的研发效率，促进现代制造业的研究开发工作，我国模具成型设计发展得益于计算机CAD/CAM辅助设计的发展应用。该技术可通过计算机进行模具成型模拟设计，进而有效提高设计效率。同时该技术可以与数字、数控等技术联用，既可进行开发设计过程中各种信息的定量表达、存储和控制，实现模具成型设计全局优化运算，也可通过数字建模和仿真模拟和动态分析优化设计思路和要求，同时其可有效降低模具成型设计和改造成本，缩短模具成型设计时间，提高模具成型设计效率。目前计算机CAD/CAM辅助设计软件的开发利用，实现模具软件应用的集成化、网格化发展。如Power Solution CAD/CAM集成化系统，其可完成几何建模、工业设计和制图、仿真分析、数控编程、测量分析等多种功能设计，同时该系统的各功能模块相对独立，也可使用数据接口与其他系统联用运行，体现该系统的开放性和兼容性。
（2）模具成型三维化设计软件
传统的模具成设计是二维设计过程，其已不适应现代制造行业的发展要求。而采用模具成型三维化设计软件可以立体直观的设计模具，设计出的三维数字化模型便于产品结构的CAE分析、模具性能评估以及加工成型过程模拟。如Pro / E和CATIA等软件的使用，可进行模具并行工程设计。专业3D注塑模设计软件，可实现3D型腔、型芯结构、模架配置及结构设计优化。如Moldflow Advisers三维真实感流动模拟软件、3D Quickfill、HSC 3D4.5F、Z-mold等软件实际设计应用效果良好。
（3）模具成型设计相关的制造技术
机械制造模具成型设计过程中，对模具的加工精度和强度有严格的技术要求，而常规的模具设计制造技术满足不了这些要求，使得模具成型设计的实用性降低，同时也浪费相应的设计成本，因此需要采用先进制造技术满足技术要求。目前可采用的先进制造技术主要包括以下3种：首先是电火花加工技术，该技术是利用火花放电产生的瞬间高温蚀去金属进行模具的加工成型。该技术分为电火花穿孔成型加工和电火花线切割加工两种，电火花穿孔成型应用在型腔加工环节，而电火花线切割加工主要用于注射模、压铸模和热锻模等模具型腔成型作业[3]。其次是高速切削加工技术，该技术主要利用高速切削对高硬度、耐磨损模具材料进行加工处理。与传统模具设计与制造相比，高速切削加工技术可有效提高模具加工效率，保障模具制造质量。最后是快速模具制造技术，该技术是快速成型技术（RPM）与常规模具制造技术的有效结合，其可以大量缩短模具设计开发时间，有效提高生产效率，节约生产成本，已成为模具设计与制造的重要技术方法。其主要包括基于RPM原型的精密铸造模具、喷涂法、熔模铸造以及直接制造金属模具等具体技术方法。
三、结语
通过本文对模具设计与制造的研究现状以及机械制造模具成型设计的阐述分析来看，与国际先进水平相比，我国机械制造模具成型设计水平差距较大，需增加模具成型设计与制造领域的研究力度，采用新设计软件和先进模具制造技术，确保机械制造模具设计和制造向大型化、高精度、环保以及技术含量高的方向发展。
参考文献：
[1]佛德红.关于模具制造技术的分析[J].城市建设理论研究（电子版），2013（19）.
关键词：开发技术研究；三维图库系统；冲压模具设计
随着我国工业生产领域的不断发展，市场对于工业产品的需求量逐年上升，在激烈的市场竞争环境下，工业产品的升级与更新速度不断加快。为了使所生产的产品与市场需求相一致，工业企业需要对生产线以及模具设备进行不断地调整，设计周期大幅缩短，模具设计方面的工作任务更加艰巨。其中，绘制模具模式与制造模具标准件等方面的工作是模具改造环节中十分重要的工作内容。通常情况下，每生产一副模具，其中50%以上的工作是标准件的生产工作。为了提高标准件生产效率，设计人员需要综合运用各种方法对标准件进行更加全面的设计，使企业内部的生产部门能够准确了解与标准件有关的各项参数。利用CAD三维图库对标准件进行设计是当工业企业广泛应用的模具设计方式之一。然而，当前我国工业企业在CAD三维图库的使用与操作上还存在着一定程度的不足，不同类型的工业企业在标准件的设计思路与设计方法等方面存在着比较大的偏差。因此，工业企业设计部门需要对标准件库进行有针对性地删除、补充以及修改，提高标准件库的实用性与可靠性。
模具生产工作中最核心的生产工具是冲压模具。冲压模具的设计工作需要在计算机技术的支持下完成，所使用的设计软件主要为CAD三维图库系。由于该系统中不包含数字化的项目数据资源，设计人员在进行操作时需要借助一定的数据资源对设计项目进行处理，所使用的数据资源主要来自于手册工具书等。另外，三维图库系统中也不包含设计工作所需要参照的国家标准，设计人员在_始进行模具设计工作之前需要对相关的法律法规进行全面且深入的分析，使相关的设计方案既符合生产要求也符合行业规范。工业企业单位需要深刻认识到三维图库系统对于冲压模具设计工作的重要意义。在对技术手册资源进行深入调查研究的同时也要学会通过三维图库系统中所包含的参数化设计技术、资源分析技术以及数据库技术进行应用。
三维图库系统对于工业领域的生产工作产生了巨大的影响，工业生产企业需要对三维图库系统进行深入的研究与分析。在对该设计方法进行研究与分析的基础上，也要根据已往的设计经验对目前所采用的设计资源进行全面的数字化处理，丰富三维图库系统与设计资源的数据量，使接下来的设计工作能够直接对设计资源进行调用。工业企业内部的工程技术人员建立起一套新型的软件系统设计思维，了解模具设计的具体操作方法。工业企业所采用的模具标准主要包含典型模具结构、标准模架以及标准件等。依照形状特点可以将模具标准分为杆件和板件两类。其中板件主要包含卸料板、固定板以及上下模座等；杆件通常包含卸料杆、螺钉以及导柱等。标准模架包含对角导柱模架、中间导柱模架以及对角导柱模架等。典型模具结构主要包含下顶出落料模以及v形件弯曲模等。三维图库系统中包含典型模具结构装配表、规格构造表以及图形参数表等数据资源。冲压模具的设计工作需要在系统需求以及系统目标的基础上，对总体设计方案进行详细的讨论与设计，对功能模块和系统总体结构进行明确的表述与说明，在对三维图库系统进行研究与分析的基础上，设计人员根据设计资源数据化的有关理论，对模具设计资源进行了新的排列与组合，为了工业企业的冲压模具设计工作提建立了软件系统思想以及辅助模具设计思想。在数据管理技术长期的发展过程中，数据库系统在设计理论上对有关的设计资源进行也全面的总结与归类，通过DataBaseDeskTop程序对资源数据库进行整合与创建。
当前我国工业企业所广泛应用的三维图像技术主要以Engineer软件为载体，该计算程序的主要特点是系统相关性较高，可以对冲压模具的造型进行参数化分析，主要应用于塑料模具、电子以及机械等方面。相比起Engineer程序，Pro/E程序作为一种绘图工具则适应于开发环境比较简单的工业模具设计，该程序专业化程度不高，无论是在技术习惯上还是在设计标准上都与专业的设计平台之间存在着比较大的差距。因此，工业企业需要根据自身的设计需求通过二次开发的方式对有关程序进行改良与创新。程序改造等方面的工作需要借助一些开发工具，比如Toolkit等，开发环境则主要为VisualCH6.0，其开发目的在于建立一个能够使冲压模具各方面参数进行数字化展示的系统程序。通过对参数化设计方案以及自动化技术进行论述的方式，对三维图形库在模具标准件设计方面的有关应用情况进行全面且深入的分析。其中需要重点阐述的是三维图库在模具标准件设计中具体的程序实现方法。工业企业的生产部门人员可以对运动演示动画进行观察，对材料加工过程以及零件运用方式有一具直观的理解。
综上所述，设计人员需要对标准件的应用方式以及生产原则通过动画的方式进行演示，将标准件的实际运行效果进行展示，便于工程人员对对标准件的使用方法进行调整并且对安装技术进行创新。
参考文献
关键词：模具设计；毕业设计；非模具专业
中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）19-0060-02
模具工业在近几年里发展迅速，目前已经成为我国工业发展的基础，而模具高级技术人才紧缺。针对这种情况，许多高校对非模具专业学生开设了模具课程，以适应这种社会需要，以便于扩大学生的知识面和就业面。
“模具设计基础”是一门综合性和实践性很强的课程，涉及机械设计、工程制图、公差和配合、材料科学、材料成型及加工等多方面的知识，授课内容多且较抽象，系统性不强。[1]和模具专业比较，非模具专业授课学时少，实验设备和种类少，实践教学薄弱，加上原有教学手段和教学方法落后，这就造成了学生在学习过程中不可避免地产生一些困难，这些都严重地影响和制约了学生学习的积极性。针对上述问题，本文详细介绍了非模具专业如何更好地结合本专业特点，运用先进的教学手段和方法，开展模具设计基础课程的教学工作，以达到事半功倍的效果。
一、明确课程教学目标
对于非模具专业的学生来说，课时有限、无法全面深入学习，所以模具课程的理论讲解不能过多。针对以上情况，结合专业特色，以培养综合素质良好的模具设计中初级技术人才为目标，重新编写了“模具设计基础”课程教学大纲，使学生了解常见冲压和塑模工序的变形规律；认识冲压和塑模成形工艺方法、模具典型结构、模具加工方法与手段；掌握冲压和塑模工艺与模具设计方法、模具制造工艺设计方法；具备进行中等复杂冲压和塑料零件的工艺编制、模具设计、模具制造工艺编制的能力，为以后从事模具设计工作打好坚实的基础。
二、调整教学内容
“模具设计基础”是一门综合性很强的课程，它包括了冲压成型工艺及冲压模、塑料成型工艺及塑料模设计、冲压及注塑成型设备、模具制造工艺学、CAD/CAM、特种加工等内容。但是非模具专业一般授课学时不超过48个学时，不能像模具专业学生那样全面、精通地掌握这些内容，必须注意培养学生对模具设计方法的掌握，精选典型实例，突出教学重点，适当压缩或删减一些不重要的或仅限于了解的内容，有待学生在后续实践学习和工作中自我学习和补充。
比如冲压成型包括冲裁、弯曲、拉深、胀形、翻边、缩口等其他成型工序，教学中不能全面讲到，只能以冲裁为例重点讲授冲压件的模具设计方法、过程、注意事项等，压缩弯曲和拉深章节内容，只讲授与冲裁不同的成型过程和典型结构，不会详细讲零部件的设计，删减胀形、翻边、缩口等其他成形工序的内容；塑料成型工艺及塑料模包括注射、压缩、压注、吹塑、挤压等方法中，由于注射模应用最为广泛，且设计过程最为复杂，故以注射为例典型讲授塑件的模具设计方法、过程、注意事项等。
三、改革教学手段和方法
“模具设计基础”涉及很多结构复杂的零部件和组装图，传统板书或挂图无法表达模具结构及其运动机理，讲课时难以与学生沟通。因此，在课堂教学中，采用板书与多媒体课件相结合的方式授课，采用启发式、互动式教学方法，充分利用虚拟现实技术，使原来难以理解的知识以直观的方式表达出来，使得课堂教学形象、直观、生动，激发了学生学习的兴趣，提高了课堂效率。比如对冲压和注射的典型模具结构，利用Pro/e等软件进行三维建模，对模具零件图和装配图进行进行各视角展示，还可以提供半剖图、局剖图，使学生更方便认识模具的结构，提高他们的识图和空间想象能力，同时还可输出制作成动画，将复杂结构模具的开合过程动态地展示出来。[2]
四、加强实践教学环节
对于非模具专业的学生来说，实践教学是非常重要，也是相对薄弱的环节，薄弱的实践教学阻碍了学生的创新能力培养。根据该门课的培养目标，围绕实践教学环节这一问题，从以下三方面入手：
1.实验教学
对于非模具专业的学生来说，实验课时少，实验设备、工具的数量有限，实验内容单一，验证性、演示性类实验较多，学生动手操作、主动思考的较少，很难激发学生的学习兴趣，这些都严重影响了实验教学的效果。针对以上情况，重新修改教学大纲增加实验学时，自制一系列冲压模、塑料模教具及模拟机进行模具运行演示、模具拆装与测绘实验，并利用学院和校内金工实习工厂的机加工设备开展模具加工的实验。另外，利用多媒体让学生在实验前熟悉实验原理、实验内容；并通过虚拟技术模拟实验设备的工作过程，学生能清楚全面掌握比如挤出模具、吹塑模具的结构，工作过程和模具拆装测绘过程；提高实验室的开放程度，可以让学生利用课外时间增加亲手操作机会，充分利用实验室资源加强学生对专业知识的理解，提高学生对模具结构及新技术的感性认识和动手能力，以弥补实验学时和实验设备的不足。
2.课程设计
课程设计是强化理论教学的重要环节，为了强化学生的模具设计能力，教学计划中安排了三周的课程设计。为了更好地发挥课程设计的作用，从工程实践中直接选题，力争做到一人一题或几人一题（做同一题目的不同部分），要求学生按正规的设计步骤进行零件的工艺性分析、工艺参数计算和确定、设备选型、模具结构方案分析，完成模具总装图和主要非标准零件图的绘制，并撰写详细的模具设计说明书和成型（形）工艺过程卡，并让学生通过答辩真正弄懂设计中的各关键问题。[3]课程设计通过解决工程实际问题，不仅提高了学生理论联系实际的能力、查阅资料的能力、独立思考及综合分析实际问题的能力，而且使学生了解了使用有关的国家标准、专业与行业标准以及各种设计规范与规定。
3.毕业设计
毕业设计是教学过程最终阶段的重要实践性教学环节，是检验学生在四年中所学专业理论知识和实践操作技能的主要途径。根据学生的情况，将毕业设计分为校内设计和校外设计。
校内建立模具方向毕业设计小组，制定严格的毕业设计管理制度，按任务书的要求及进度安排开展毕业设计。毕业设计选题应与该专业人才培养目标和定位、就业形势以及教师的科研课题内容和科研方向相结合，并且积极体现学科的发展方向和动态，保证增强学生就业的适用性和竞争性。[4]
学校推荐一部分优秀的学生到校企合作单位完成毕业设计，学校和企业给每一个学生都指定一名指导老师，共同指导学生的毕业设计选题，严格把关以保证毕业设计质量。鼓励已经签了模具相关工作的学生到自己的公司完成毕业设计，直接选择企业的课题，设计成果直接应用于企业的生产实践。在企业这个新的环境中，学生有强烈的求知欲。在企业进行毕业设计，不但有利于培养学生在实际工作中分析问题、解决问题的能力，而且使学生提早熟悉工作岗位、进入工作状态，顺利地完成由学生到模具从业人员的过渡。
总之，加强课程实验、课程设计和毕业设计等重要的实践性教学环节，理论教学和实践教学环节要相互配合、互相促进，是培养企业急需的应用型工程技术人才的保证。
五、结语
经过这几年的对教学目标、课程内容、教学手段和方法、实践教学等方面的改革与实践，极大地调动了学生的学习兴趣，提高了学生的实践能力、创新能力和工程设计能力。然而要将改革的理念全面付诸实施，还有很多困难，改革仍在继续摸索和推进，需要在实践中不断完善实践教学，提高教学质量。
参考文献：
[1]贾铁钢.提高“模具设计”课程的教学效果[J].机械职业教育,
2011,(7).
[2]吴敏,邹隽,张园.浅析“模具设计与制造”课程教学改革与实践[J].高等教育理念与实践研究(第九集),2010.
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[关键词]模具图；绘制技术；经验；分析
中图分类号：TG385.2，TP392 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）18-0072-01
前言
在工业发展的进程中，科学技术是提高生产力最直接的要素。任何生产过程的进步都离不开科技技术的更新。我国工业的发展依托于基础行业的进步。装备制造业是工业发展的基础性产业，在装备制造业中模具生产业是最为重要的产业种类。模具制造业的先进程度，决定了装备制造生产效率的提高，决定了生产过程能否简化，决定了产品的性能和质量。模具生产过程中，模具图的设计是其中的重点工作。模具图绘制对模具设计起到了直观的反应作用。一个模具是否可以投入生产，要有图纸跟随，图纸是成品的书面反映，图纸的质量决定了生产过程的是否细化严谨。绘制模具图是一项生产过程中的细致工作，需要专业的知识和专业和态度，需要具有浓厚的求知精神和严谨的治学态度。
一、绘制模具装配图的要求和步骤
（一）对图面的布置和比例选择确定
绘制模具图的首要要求就是绘制过程要严格遵守国家标准的机械制图规定，任何做法不得与国家规定的要求相抵触。在按照规定绘制的前提下，可以遵循模具设计的相关要素。不同的模具有不同的绘制习惯，绘制习惯就是为了更好的提高绘制的效率而经过多位专家形成的规范。如果遇到特殊的模具绘制种类，可以按照特殊的规定执行作图。在利用计算机绘制图纸时，图纸中的尺寸要必须要按照机械制图的要求进行比例的缩放。绘制图纸的比例是非常重要的，比例如果掌握不好，图纸就是没有意义的制图。
（二）绘制图纸的设计步骤
绘制模具图纸要遵循设计的顺序要求。绘制顺序包括主视图，俯视图以及仰视图和剖视图。主视图在绘制时要遵循从里到外，从上到下的原则。简单说就是绘制图时要先绘制零件图，然后再绘制凸模，凹模。绘制俯视图时要把模具沿着注射方向打开定模，从上到下打开定模和动模，使俯视图和主视图形成对应的画面。模具的主视图的位置设定一般要按照闭合状态时的位置。在绘制这几种类型图时，与计算机一并工作的时候，要画出部分零件的结构图纸，确定零件的尺寸。在绘制图纸时，如果发现模具设计工艺上存在偏差，要及时对设计工艺进行更改，是工艺流程符合正确的设计要求。
（三）绘制模具装配图的具体要求
绘制模具装配图时要注意主视图和俯视图中表示的模具结构。在主视图上应该将模具的所有零件都表示出来，可以采用全剖视和阶梯剖视的办法。在剖视图中遇到凸模和顶件块旋转时，在剖面上，不需要要画剖面线，需要使图面结构清晰的时候，不是旋转体的凸模也可以不画剖面线。俯视图中可以呈现的是动模或者定模与动模各一半的视图，需要注意的是在特殊需要时可以绘制侧视图，也可以绘制剖视图和部分视图。
（四）塑件图的绘制方法
塑件图的意思就是经过模塑成型后形成的塑件的图形。塑件图一般是标注在主图的右上角，而且需要标注好材料的名称和塑料牌号等。塑件图的比例要与模具图上的一致，在遇到需要放大和缩小的情况时也要符合必须的要求。塑件图的方向要与模塑成型的方向一致，在遇到不一致的情况时需要注明模塑成型的方向。
（五）模具绘制图的技术要求
在模具绘制图中要在固定的位置注明模具的具体要求，还有注明需要注意的事项和技术条件。模具的技术要求主要包括选用设备的型号，模具的闭合高度，防氧化处理，模具的编号、刻字、标记、油封、保管等要求。除此还需要注明有关试模和检验的具体要求。
（六）模具的尺寸标注和标题明细
模具的尺寸要求是模具图绘制过程中必须要进行的工作。尺寸要求要符合模具生产过程中的具体要求。要标注好闭合尺寸、外形尺寸、特征尺寸、装配尺寸、极限尺寸。在绘制图完成后要编写明细表，标题栏和明细栏要放在总图的右下角，标注的格式要符合国家绘制图纸的具体要求。
二、绘制模具零件图的具体应用
（一）绘制的总体要求
在模具生产过程中，标准件一般不需要绘图，需要绘制的是非标准的模具零件。因为标准零件在加工时需要更改的地方不多，但是，非标准的零件必要要求画出尺寸之间的差异。非标准零件在绘制图时要标准号全部尺寸、公差，除此还有说明表面的粗糙程度，材料的使用选择，以及热处理工艺的技术要求。模具的零件图的重要性体现在零件图是加工时唯一的参考依据。在制造过程中，要根本图纸进行参考，而且在产品检验时，需要根本图纸的设计要求进行验收。
（二）绘制的视图要符合精确的标准
在绘制时选择的视图要能够充分的表示出零件内部的结构和外部的形状。在零件的内外结构达到统一后，要注重尺寸要求，零件尺寸大小要进行严格的控制，尺寸是零件生产要素中重要的因素。在视图选择中，应该减少剖视图的数量，避免多余元素的干扰。
（三）绘制模具图的文字数据要求
绘制模具图的重点之一就是对数据的书写。在图纸的需要的位置，要明确标注出数据，例如在尺寸和检测工艺中，要标注出合格的数据，对于零件的生产过程而言，图纸上的文字注明是非常重要的。例如标注出的“装配后加工”或者“配作”等文字说明，就可以明确表达出生产需要的程序。在零件加工时，工人是要根据图样的代号来判断零件生产种类的，因此，序号和代号要明确标注。在图纸上明确表明精度和粗糙度，数量和重量。
三、绘制机械模具图所运用的软件
在模具绘制图中主要采用计算机绘图软件为二维图形软件和三维图形软件。主要就是CAD/CAE/CAM计算机辅助设计、模拟与制造一体化。这种集成技术符合现代模具制造的具体要求。绘制可以根据计算机编制的程序进行操作，实现模拟加工的功能。计算机辅助设计可以实现多种操作平台的同步工作，实现各种图形的绘制功能，而且具有数据转换的能力。计算机软件的应用对于模具绘图具有重要技术性提高。
结语
模具图的绘制需要知识和经验的双重作用。模具图的精确度和准确性要求绘制图纸人员具有专业的知识和认真的态度。科学技术是第一生产力，人力资源也是生产力的推动要素。加快模具制造业的发展，需要科技和人才的相互作用，在实际生产中，把理论与实践严密结合，形成有效的生产技术提升，更好的服务于工业的发展。我国模具生产虽然取得了一定的进步，但是与发达国家还存在明显的差距，加快模具制造业的进步，是提高工业产值的重要举措，是实现科技兴国的重要体现。
参考文献
[1] 贺培成，王耕耘，李志刚，装配图参数化在模具设计中的应用[J]，锻压机械，1997年02期.
[2] 路大涛，莫健华，黄树槐，复杂曲面覆盖件模具CAM技术研究[J]，CMET锻压装备与制造技术，2004年.
关键词：机械制图；课程设计
经过几年的中职模具设计与制造专业《机械制图》课程教学，粗浅地形成了以下课程设计。
一、课程定位
1.课程定位的依据
（1）岗位需求。模具制造专业的岗位需要学生熟悉国家相关标准，绘制样图，看懂图样。
（2）后续课程。如果把整个的模具制造专业课程体系比喻成一棵大树，模具CAD/CAM、模具制造、塑料模具、数控加工编程与操作等课程是枝叶，那么机械制图课程就是整个课程体系的树干，支撑后续课程，为后续课程打下良好的基础。
（3）职业资格。车工、钳工、铣工、数控工艺员、制图员等职业资格考试都要以机械制图课程为依托。如果没有机械制图的基础，无法看懂图纸，既谈不上加工，也无法考证。
（4）素质拓展。学习了机械制图课程，不仅仅能够读图看图，还要练习实际生活。根据上述四个依据，把《机械制图》课程定位为专业基础课。
2.教学目标
（1）知识目标。掌握国家标准的有关规定，具有查阅有关标准的能力；掌握正投影法的基本理论及对三维立体及其相互位置的分析方法，并据此阅读机械图样；能熟练地应用绘图仪器、徒手及计算机绘制机械图样。
（2）能力目标。专业能力：识读、绘制机械图样的能力，空间思维能力和形象思维能力；方法能力：质疑探索、自主学习、自我管理、自我提高的方法；社会能力：知人、自知、认识社会、适应社会的能力，创造能力和审美能力。
（3）素质目标。养成认真负责的态度和严谨细致的工作作风；增强学生的自信心，建立竞争、效率意识；具有团队合作精神；勤奋、敬业、重操守。
二、教学理念与思路
1.教学理念。重新审视以往的“教师说，学生做”，“教师灌，学生记”，“教师管，学生服从”的教学方式，探索形成新的教学理念：（1）“教”为主导。教师是教学活动的组织者，教师用行动去感染学生，以浅显化、通俗化的方式讲授，激发学生学习兴趣。（2）“学”为主体。引入案例、情景、分组讨论等教学方法，让学生主动参与教与学。变“一言堂”为“群言堂”。（3）“练”为主线。打破了以往课程结束后统一练习的教学模式，避免只学不练，只听不练，组织学生适当的课堂及课外练习，运用、消化和巩固知识。
2.教学思路。结合培养目标设计教学情景，根据专业知识习得的要求，让学生能够独立地绘制和阅读样图，最终达到教学目标。
三、教学方法与手段
《机械制图》课程教学，可选择采用以下教学方法：
①实物教学法。利用教具模型或者是实物模型，让学生更直观地了解各位置的关系，更有兴趣去探索更深层次的知识。②讲述法。传统的板书讲述，也能让学生加深理论理解。③多媒体教学法。用语言无法表达的内容，利用多媒体教学，可更加直观。多媒体课件鲜明的色彩更能吸引学生的眼球。④小组讨论法。提高学生的学习主动性和自主分析的能力，加强学生的团队合作精神。综合以上多种方法，兼蓄并用，有利于提高教学效果。
1.教学手段——“四化式”
（1）现代化的教学手段。随着科学技术的日益进步，现代化教学设备已不断地运用到高职院校教学过程中。采用现代化方法进行教学，如多媒体课件、虚拟仿真动画等，与教具模型、板书等传统的方式相结合，则能够调节课堂气氛，激发学生兴趣，使得学生视觉、听觉、触觉多种知觉共同参与学习，有助于提高知识获得的准确性，发展学生的抽象想象能力。
（2）实践化的教学课堂。知识是能力的根基，掌握了基本知识并不等于有了能力，能力只有在不断的实践过程中才能逐步形成。实践化的教学课堂就是将画图作为课堂教学的一个环节。让学生面对实物进行实践画图。教师只是提出要求，充分体现“导”的作用，学生可分组讨论，充分发挥想象力和创造力，独立完成绘图。
（3）幽默化的教学语言。语言教师传授知识的主要形式是语言，教师语言的质量直接影响课堂的气氛和教学的效果。吐字清楚、准确生动、简明扼要、通俗易懂，是教师的基本能力。同时，教师语言的幽默化，则更能吸引学生，激发学生的求知欲望，让他们积极地探索。
（4）多样化的教学气氛。以往的教学方式往往只是教师讲，在这种单调的教学课堂里，每一个学生都会觉得乏味。所以，教师在教学过程中要让学生感觉到端庄、平易近人、和蔼可亲，使师生在活跃的气氛中展开教学活动，让学生带着更加饱满的热情投入学习。
2.教学过程设计——“五步法”
材料成型工艺基础是机械设计制造及其自动化专业的一门专业方向模块限定选修课，包括铸造、锻造、冲压、焊接、非金属材料成型、成型工艺选择等内容，集成型理论与工艺于一体，涉及面宽，应用性广，实践性强。在传统教学中，采用“满堂灌”、“填鸭式”教学方法，只能对理论知识进行简单讲解和局部应用，学生缺乏实际工程能力的系统练习；另外，由于课堂教学时间短、学时少等限制，老师对知识的传授只是蜻蜓点水或一个个散乱的知识点，内容连接性、系统性不强，学生普遍感觉知识杂乱、枯燥、难学、不会应用，学习热情不高，学习效果较差。因此，根据我校地方性、应用型的办学定位，为使学生掌握基础理论，加强应用练习，提升工程实践能力，在材料成型工艺基础课程的教学过程中进行了问题探究式教学法的探索。
一问题探究式教学法在材料成型工艺基础课程中的应用
1寻找、选取问题
寻找问题既要以课程教学大纲主要知识点为依据，又要结合我校应用型本科毕业生面向地方企业、面向生产第一线的目标定位，选取企业实际生产中难易程度合适的具体问题，使问题具有很强的实用性、具体性和可操作性。
问题可以是短时间内解决的，如仅需要一次课或几次课时间能够解决的单一问题、单一学科的问题，例如针对铸造内容，从企业寻找、选取了不同材料、不同结构、不同用途的多品种铸造零件，既有防爆电机上的中小型灰铁铸件，又有汽车、摩托车上的薄壁、复杂的铝镁合金、铝硅合金铸件，还有高压电器开关上使用的厚壁、较简单的铝硅合金铸件等。然后提出问题：这些零件选用什么方法成型、生产过程如何、工艺参数如何选择、毛坯图如何绘制、结构工艺性好坏等。从这些问题的逐个解决，将整个铸造部分的知识贯穿起来，形成系统性、连续性、完整性的知识链。问题还可以是需要花费多个学期去解决的多学科的问题，例如针对上述铸造零件，可以继续提出问题，成型中使用的模具如何设计、如何制造。为保证装配精度要求如何进行机械加工和装配等，这些问题可通过后续课程模具设计、机械制造技术、特种加工等解决，这样就将本课程与机械工程材料、材料成型工艺基础、互换性与技术测量、模具设计、机械制造技术、特种加工等多门课程有机的联系在一起，激发学生学习后续课程的好奇和兴趣。
2布置问题
将设置好的问题按组分配给学生，根据问题难易程度规定每一组学生的人数。然后提出明确的短期目标和较长期目标：按照企业规范，根据零件的材料、结构、生产批量等要求完成成型方法选择（需要一次课能解决问题）、铸造工艺参数选取、工艺设计（需要一次课+课余时间查阅资料、收集、分析、讨论能解决问题）、毛坯图绘制、结构工艺性分析（需要课堂+课余时间+成果汇报等完成）等。
3组内分工
学生根据自己的兴趣选择问题，具有共同兴趣、脾气相投的同学组成问题探究小组。每个小组对问题进行初步探讨并进行任务分工，例如一些同学测绘零件图，一些同学分析材料、确定牌号、了解成份组成，一些同学查找材料力学性能及工艺性能，一些同学绘制毛坯图，一些同学利用PPT制作汇报材料，对于涉及课程知识的成型方法选择、铸造工艺参数选取、铸造工艺图绘制、结构工艺性分析等内容，则要求每个同学都要自己做，使每个学生明确要探讨研究的重点问题以及与组内其他同学的合作关系。
4教师引导、串讲各个知识点
根据企业实际解决问题的步骤及每步所需的理论支撑知识顺序，运用展示图片、播放生产录像、动画等多媒体教学手段，结合现场教学，简要、系统、直观的讲授解决问题所需的理论知识，打破了以往按照教材顺序讲授知识点的习惯。例如传统教学方法讲授铸造时，按照教材“铸造工艺基础砂型铸造工艺过程铸造工艺设计铸件的结构工艺性特种铸造”的顺序讲解，一章讲完布置一次作业；采用问题探究式教学法后，调整课程顺序为“铸造概念、特点、分类砂型铸造、压力铸造、金属型铸造、低压铸造等工艺过程学生根据给定零件选择成型工艺方法、讨论铸造工艺性能铸件的结构工艺性给定零件的结构工艺性分析铸造工艺设计给定零件的铸造工艺参数选择、铸造工艺图设计汇报、点评”。
5文献检索
教师指出解决问题所需要查阅的相关技术资料、国家标准和获取相关信息资源的渠道，鼓励、诱导学生利用课余时间到图书馆或网络上独立地进行相关技术资料和国家标准的查询、收集、分析、整理、探索，在此基础上对所布置的问题进行初步分析。
6初步探究
学生根据查阅的相关技术资料，对所布置问题的解决方法进行探索、研究，提出解决问题的初步方案和建议。
7集中讨论
每组学生将各自探究的结果汇总，采取小组集中讨论的方式，让每位学生重点阐述自己对问题的探究结果，以获得同学的认可和批评，同时对同学的探究结果自由地发表自己的意见，例如铸造分型面选择位置、脱模斜度选择方向、铸造圆角位置、收缩率大小等工艺参数，每人结果都不一样。经小组交流、辩论、讨论后，形成尽可能合理的小组意见，并在老师指导下找出不足或需要补充的内容。
8深入研究
学生根据小组讨论交流的意见，分头继续对各自分工的问题进行深入探究、补充和完善，时刻保持与教师的互动、沟通和与同学的讨论，最终形成小组的探究成果，并制作成PPT文件。
9课堂交流、汇报
在教师主持下，各组选出代表在多媒体教室用PPT文件将本组的探究成果进行汇报。利用PPT汇报的过程，可以清楚的反应学生查阅资料的过程，查阅了哪些资料，对资料、理论知识的综合应用情况，解决实际问题的能力，绘制图纸的规范性、工艺正确性等，例如图形表达不完整，脱模斜度、铸造圆角表达不正确、展示的CAD图粗细实线不分、用彩色显示导致的图形不清、标注不按新标准等问题一目了然。一人汇报后，组内其他学生可以补充，同时要求各个小组对其他小组交流的内容批判性地提出自己的不同意见，从而形成组内合作、组间竞争的局面。这时学生不甘落后的心理将充分调动他们投入学习的积极性，且有利于小组间的相互比较、借鉴和学习，加深学生对知识的理解和重复应用，达到事半功倍的效果。
10教师点评
教师根据课堂上学生的现场汇报，对各组解决问题的思路和方案、结果进行一一点评，就共性问题及时进行现场评讲和纠正，加深学生对问题的理解，同时肯定成绩、指出不足、提出希望。
与传统教学方法相比，材料成形工艺基础课程在进行问题探究式教学法探索、实践后，发现学生在学习主动性、理论知识掌握程度、工程实践能力的培养、真实工作岗位体验、成就感和成功感的体验、交流沟通和协调能力的培养、自学能力培养等方面有了明显提高，效果比较详见表1所示[2]。
二问题探究式教学法在实施中存在的问题
1教师工程实践能力的欠缺削弱了实施效果
问题探究式教学是以源于企业的实际问题为驱动，以寻找解决问题的方法获取知识和培养工程实践能力的新型教学方法，实际问题的解决方案和结果，都没有标准答案，更没有唯一答案，也找不到现成的答案，因此对于教师的工程实践经历和能力提出了较高的要求，教师自身工程实践能力的欠缺削弱了新型教学方法的实施效果。
另外，由于材料成型方法种类繁多，每一种方法有其各自特点和独立环境，即使有企业工作经历的老师通常只是擅长、精通其中的一种，没有哪位教师具有铸造、锻造、冲压、焊接等全部的企业经历，因此制约了新型教学方法在全部课程中的探索实施，削弱了新型教学方法的实施效果。因此对于过去具有工程经历的教师，也要定期到企业轮训，以更新工程知识、掌握新的实践技能、丰富工程实践经验，不断强化工程实践能力，以便提高实施效果。
2课后占用时间较多，学生负担较重
由于材料成型工艺基础课程的学时（24学时）较少，分配到铸造、锻造、冲压、焊接各部分的学时更少，仅为6学时左右，因此学生文献检索、资料查询、收集、加工、处理信息、独立思考探索、讨论交流、绘图等活动大多需要利用课余时间完成，这些事务又需耗费一定的时间，因此学生感觉负担相对较重。
总之，问题探究式教学法以源于企业的实际问题为载体，教师围绕问题进行讲解、指导、点评，学生围绕问题进行文献检索、资料查询、收集、加工、处理信息、独立思考探索、讨论交流、汇报等活动，找出解决问题的方法和步骤，得出问题结论，获取新知识的一种新型教学方法。通过在成型工艺基础课程中的探索实践，发现教师由传统的知识传授者、讲解者变为问题的创设者、学法的指导者、讨论的组织者，学生由知识的被动接收者、灌输对象转变为信息加工的主体、获取知识的主动构建者。这种教学方法，加强了学生自觉学习、独立学习、学会学习的主体地位和自主能力，培养了学生解决实际问题的工程能力，提升了学生人际交往、团队协作方面的综合素质，达到了较好的教学效果。
参考文献
[1]林健.卓越工程师培养―――工程教育系统性改革研究[M].北京：清华大学出版社，2013：195-197.
【关键字】模具材料 热处理工艺 设计选用
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450－9889(2012)03C－0190－03
一、影响模具设计选用的基本因素
近几年来，我国模具工业发展迅速，每年保持15％左右的增长速度，但模具的制造水平和使用性能与世界上发达国家相比，还有很大的差距。模具市场竞争激烈，努力缩短模具的生产周期、提高模具的质量、延长模具的性能直接和间接带来的社会效益和经济效益是难以估量的。模具的质量包括模具的精度、表面光洁度和模具性能三个方面。模具的精度和光洁度主要由机加工决定，而模具的性能取决于设计、加工、材料、热处理和使用操作等多个因素，其中材料和热处理是影响模具使用性能最重要的内在因素。
模具材料对模具性能的影响反映在模具材料的选择是正确、材质是否良好和使用是否合理三个方面。选材时应兼顾模具使用性能要求。热处理不当是导致模具早期失效的重要因素。热处理模具性能的影响主要反映在热处理技术要求不合理和热处质量不良两个方面。统计资料表明，由于选材和热处理不当。致使模具早期失效的约占接近70％，其中热处理不当约占45％，选材不当、模具结构不合理约占25％。由此可见模具材料与热处理是影响模具性能诸因素中的主要因素。
二、模具材料简介
目前，模具材料大致分为冷作模具、热作模具、塑料模具、玻璃模具四大类，并且都有专门模具材料。
(一)冷作模具材料
冷作模具种类较多，形状结构差异较大，工作条件和性能要求不一，因此冷作模具选材比较复杂，必须综合考虑，才能发挥材料的潜能。目前，我国常用冷作模具材料大致分为四大类：碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金。市场流通以Crl2MoV、CrWMn、T10A等传统材料为主，比较新的模具钢，如DS、GD、CH、LD、C-M、ER5、65Nb、012AL、LMI、LM2和RM2等20多种牌号及粉末高速钢、钢结硬质合金等高档的模具材料，应用并不普遍。
(二)热作模具材料
热作模具一般在600℃左右的高温下工作，要求模具材料具有较高的强度、硬度、耐磨性、抗冷热疲劳性能、抗氧化性能和抗特殊介质腐蚀性能，用于制造锻压、热挤压、压铸、热镦模和高温超塑成形用模具。
为了适应压力加工新技术、新设备对模具材料在强韧性和热稳定性方面的高要求，国内外研制了许多新型热作模具钢，现正在生产中发挥着作用，其中有5CrNiMoV、5Cr2NiMoVSi、3Cr2MoWVNi、3Cr3M03W2V、3Cr3M03VNb、4Cr3M03SiV、4Cr3M03W4VNb、4Cr3M02MnVNbB、6W8Cr4VTi、4Cr5M02MnVSi、4Cr3M02NiVNb、4Cr3M02WVMn等材料，随着一些新的热加工技术的发展新的模具材料也应运而生，如铁基高温合金、镍基高温合金和难熔合金做高温的热作模具材料。若模具工作温度超过1000℃，一般采用钼基或钨基难熔合金制造。我国有关单位曾选择27种成熟热作模具钢材料，对其力学性能、工艺性能和使用性能进行测试和对比，并提出了各类热作模具钢的选材准则，可供借鉴。
(三)塑料模具材料
随着石化工业的迅速发展，塑料已成为十分重要的工业原料。塑料制品越来越多，用于制品的塑料模具钢消耗量达到模具钢总量的50％以上。与热作模具、冷作模具相比，塑料模具使用性能特殊，具体表现为：一是较高的硬度、一般的耐磨性、足够的硬化深度，心部要有足够的强韧性。二是较低的耐热性，在200℃～250℃的温度下长期工作，不氧化、不变形，尺寸稳定性好。三是有一定的耐蚀性。纳入国家标准的有3Cr2Mo等两个牌号，行业标准有SM5等20多个牌号，已在生产中推广使用的新钢种有10多个，初步形成了我国的塑料模具钢系列。
(四)玻璃模具材料
大多采用铸铁或铸造不锈钢，也有采用耐热钢或热作模具钢，国内有些单位正在研制新的玻璃模具钢。
三、模具热处理工艺概览
(一)热处理工艺在模具制造中的应用
1.采用锻造余热球化退火、循环退火及双细化处理工艺。20世纪80年代研制开发的模具钢快速细化退火处理新工艺，在理论和工艺上均不同于传统的高温加热缓冷(冷速＜30℃/h)球化退火和等温球化工艺，具有可消除链状碳化物，缩短退火周期，节能减排，减少氧化脱碳，球化组织细小匀圆，最终热处理后强韧性高，模具使用性能高等优点，有较好的技术经济效益。一些企业采用这一工艺满足了美国客商对模具金相组织的要求。
2.固溶双细化工艺。固溶双细化工艺完全利用热处理方法，使碳化物细化、棱角圆整化，同时使奥氏体晶粒超细化。其工艺的主要措施是高温固溶和循环细化。高温固溶可以改善碳化物的形态和粒度；循环细化的目的在于使奥氏体晶粒超细化。
3.非常规热处理工艺的运用。以下列举三类非常规工艺在模具热处理中的应用：一是热作模具钢改常规的高温回火为中温回火处理。二是3C~W8V等部分热作模具钢超高温淬火对某些模具收到奇效。三是高速钢制作的模具低温淬火性能高。
4.增加调质预处理。模具的预处理很少调质，实际上对于某些模具增加调质工序，很有好处。5CrW2Si钢制冷剪刀片，在600t废钢剪切机上使用，剪切12～25mm普通碳钢时，比未调质的性能提高5倍；Crl2钢制44mmx 85mm冷挤冲头，原工艺980℃淬火，280℃回火，硬度60～62HRC，性能7000～8000件，改为调质取代球化，性能提高到10万件以上。
5.真空及保护气氛热处理。该方法要求高精度、高性能的模具拟采用真空热处理或保护气氛热处理。
6.深冷处理。模具淬火后总会保留一定数量的残留奥氏体，为了减少或消除这些残留奥氏体，应在淬火后1h内进行深冷处理，以提高模具的硬度、耐磨性和尺寸稳定性。M12螺母冷镦模淬火后经－190℃深冷处理，性能提高两倍。
(二)模具热处理件结构工艺性
热处理模具的结构工艺性，是指在设计热处理模具，特别是淬火件时，一方面，应满足热处理模具的使用性能要求；另一方面，应考虑热处理工艺对模具结构的要求，不然会使热处理操作困难、增加淬火变形、开裂，使模具报废。因此设计人员需考虑热处理模具的结构工艺性，尽量考虑以下原则：零件设计时应尽量减小截面尺寸的差异，避免薄片和尖角。必要的截面变化应平滑过渡，形状尽可能对称，有时可适当增加工艺孔。
1.避免尖角和棱角。模具的尖角、
棱角部分是产生淬火应力最为集中的地方，往往成为淬火裂纹的起点，因此，在设计时应尽量避免，而设计成圆角或倒角。
2.截面变化应平滑过渡。厚薄悬殊的模具，在淬火冷却时，由于冷却不均匀而导致热处理变形与开裂。在模具结构设计中应采取措施开工艺孔，并合理安排孔的位置；加厚模具太薄的部分；避免盲孔和死角，盲孔和死角都使淬火时的气体无法逸出，造成硬度不均匀和淬火开裂，故应在盲孔处设置工艺排气孔或变盲孔为通孔。
3.尽量采用封闭对称结构。模具形状为开口或不对称结构时，导致淬火应力分布不均匀，容易引起变形因结构需要必须开口，制造时则应先加工成封闭结构，淬火、回火后成形开口，弹簧夹头大多采用封闭结构，淬火、回火后再用线切割切开槽口。对于完全对称的二件模具，可以先将二件加工成整体，热处理后再沿对称轴线切开。
4.采用组合结构。针对某些有淬裂倾向而各部分工作条件要求不同的模具或形状复杂的模具，在可能条件下可采用组合结构或镶拼结构。
总之，钢的淬火应力是由于淬火加热或冷却过程中工件内外温度差造成的。凡是增大工件内外温差的因素都增大工件中的淬火应力，反之亦然。
四、模具材料选择与热处理工艺选择例证
(一)低淬透性冷作模具钢及其热处理工艺
满足这些性能要求的冷作模具材料有低淬透性冷作模具钢、低变形冷作模具钢、高合金工具钢等，其中碳素工具钢是使用最多的低淬透性冷作模具钢，其特点是含碳量高，马氏体转变温度点(以下简称Ms点)低，临界冷却速度快，在快速淬火冷却时，产生热应力变形，使模具沿主导方向收缩变形，材料的含碳量越高，收缩量越大。这种收缩会在模具内部产生很大的内应力，必须通过回火或其他的方法有效地消除内应力。当然这种变形量的大小要受模具截面尺寸、淬火加热温度、淬火冷却方式和回火温度等因素的影响。因此，淬火和回火工艺是影响低淬透性冷作模具性能的主要因素。因为碳素工具钢模具多为中、小截面(10mm～50mm)。为减小淬火变形，T10A，T12A一般选择较低的淬火温度。当采用硝盐浴或碱浴冷却时，淬火加热温度可选择810～820℃；如果是水一油冷却，加热温度为760～780℃。对于T8A钢，根据模具截面尺寸的增大适当提高淬火温度以提高模具的淬火后硬度。采用水淬时，对于截面厚度t小于15ram的制件，加热温度应选择800～820℃；截面厚度t在30～50mm时，加热温度应选择820～830℃。采用硝盐浴分级淬火时，可在以上所述淬火温度上做适当调整。碳素工具钢的硬度随回火温度的升高而下降，当回火温度超过200℃时硬度就会明显下降。而且当回火温度在200～250℃时，会产生回火脆性，导致韧性下降。因此，韧性要求比较高的碳索工具钢模具应该避免在此温度回火。同时，采用250℃回火时，淬火马氏体会产生不同程度的分解，使模具产生收缩变形。因此，为了减少收缩变形，在保证模具使用性能的条件下。应尽可能降低回火温度。
(二)低变形冷作模具钢及其热处理工艺
低变形冷作模具钢是在碳素工具钢基础上加入少量合金元素发展起来的，CrWMn是其典型钢种。CrWMn钢具有高淬透性，淬火时不需要强烈的冷却，淬火变形比碳素工具钢明显减少。但是，这类钢的变形同样受到淬火加热温度、冷却方法、回火工艺和模具截面尺寸的影响。该钢淬火温度的选择，由于钨形式碳化物，所以这种钢在淬火及低温回火后具有比铬钢和9SiCr钢更多的过剩碳化物和更高的硬度。当采用800℃加热淬火时，既能获得较高的硬度(63HRC)还可以获得较高的抗弯强度和韧性。如果继续提高淬火温度，硬度上升但冲击韧度、抗弯强度会降低。当淬火温度大于850℃时，硬度也开始下降。因此，为减小变形并获得高的耐磨性，由这些钢制造的模具，其淬火加热温度不宜过高。CrWMn钢淬火常用的冷却介质是硝盐浴和矿物油，其中硝盐浴的使用温度较高而冷却能力却比油大。对于精度要求高的模具，根据硬度要求选择不同的温度进行等温淬火，等温时间不宜过长，等温后随硝盐浴一起缓冷。这样不仅能显著减小组织应力，还能有效控制变形量。CrWMn钢等温淬火后比普通淬火的强韧性高，对于易产生断裂的模具可采用等温淬火。该钢淬火后于150℃～160℃回火，可使原来淬火后膨胀的体积产生收缩。回火温度升高到220℃～240℃，又开始出现尺寸膨胀，在260℃～320℃回火时，会出现尺寸膨胀的最大值，而继续提高温度，变形又趋于收缩。当CrWMn钢要获得大于60HRC的硬度时，回火温度应不超过200℃～220℃。因此，在选择回火温度时应根据模具的结构、尺寸和硬度要求合理选择回火温度。选择合理的回火温度可以最大限度地消除由淬火产生的内应力，有效提高模具的寿命。
(三)高合金工具钢及其热处理
高耐磨微变形冷作模具钢、高强度高耐磨冷作模具钢、高强韧性冷作模具钢等主要是高合金工具钢。高耐磨微变形冷作模具钢的常用牌号有Crl2、Crl2MoV、Cr6WV、CrSMolV和Cr4W2MoV等。这类钢的含碳量高，同时含有太量的碳化物形成元素，具有高的淬透性、耐磨性和热硬性。高合金工具钢由于淬透性高淬火时不需要快速冷却，因此产生的内应力小。高合金钢模具淬火温度的选择应首先考虑控制淬火变形。试验证明：当淬火温度为1030℃～1040℃时模具的变形量最小，接近于零。低于这个温度淬火，制件发生胀大变形；高于这个温度淬火，制件收缩变形。淬火温度为1100℃时，收缩量会急剧增大。为防止模具在高温下氧化和脱碳，一般应在盐浴炉中加热。冷却方法的选择则根据模具的具体情况和要求而定。截面尺寸大的模具可用150℃～200℃的油来充当淬火冷却介质。停留一段时间出油后空冷；大多数中、小尺寸的模具可以采用250℃～300℃的硝盐浴分级冷却；精度要求高、形状不对称的模具可以采用540℃～600℃的氯化盐和250℃～300℃的硝盐浴2次分级冷却；精度要求很高，需要严格控制变形的模具，可以采用2次分级冷却，并在硝盐浴中停留一段时间后随硝盐浴一起缓慢冷却，这样可以最大限度地减小内应力，避免模具开裂或产生细小的裂纹，从而提高模具的使用寿命。高碳高铬钢的回火抗力高，回火时马氏体的分解和残余奥氏体的转变是影响模具尺寸变形的两个主要因素。Crl2MoV钢采用低温淬火和低温回火时，可以获得高度硬度、强度和断裂韧度；若采用高温淬火与高温回火，将获得良好的热硬性，其耐磨性、硬度也较高，但抗压强度和断裂韧度较低；而采用中温淬火与中温回火，可以获得最好的强韧性配合。在生产中，采用何种淬火、回火工艺，应根据模具的工作条件及具体性能要求来确定。
(四)热作模具钢热处理工艺
热作模具钢主要用于制造高温状态下进行压力加工的模具，如热锻模具、热挤压模具、压铸模具、热镦模具等。热作模具在工作时承受着很大的冲击力，模腔和高温金属接触后，局部可达500℃～700℃，有的甚至达到1000℃左右，同时还经受着反复的加热和冷却，使模具的工作表面容易产生热疲劳裂纹，另外炙热金属被强制变形时，与模具型腔，表面摩擦，模具极易磨损并且硬度降低。因此，热作模具钢要求能稳定地保持各种力学性能，特别是应该具备较高的热强性、高的热疲劳性、良好的韧性和耐磨性。
第一代热作模具钢主要包括5CrNi－Mo、5CrMnMo和3Cr2W8V钢，自上世纪30年代初在工业中应用后至今仍广为应用，已经积累了丰富的冶炼、锻造、机械加工和热处理工艺经验；第二代热作模具钢则是以美国的AISIHl0、Hll、H12、H13钢系列为代表，尤其以H13钢最受欢迎。H13钢的热处理新工艺，双重淬火是用高温淬火――高温回火(1160℃淬火＋720℃回火)取代普通球化退火，再进行常规热处理。工艺结果显示，随奥氏体化温度升高，H13钢硬度及断裂韧性升高，但冲击韧性下降；而经双重淬火的可在几乎不降低韧性的条件下得到最大的断裂韧性，硬度值也高于普通淬火。双重淬火能改善断裂韧性，是因孪晶马氏体和未溶碳化物量的减少及残余奥氏体量的增加所致。断裂韧性的改善，有利于提高H13钢热作模具的疲劳裂纹扩展能力和热疲劳开裂能力，抑制热裂纹扩展。
关键词：儿童玩具；质量检测；GB6675-2003
一、儿童玩具质量现状
玩具在每个人心中都镌刻着时光抹不去的记忆，它伴随着童年的我们一起成长，为我们带来无尽的乐趣。每个做父母的都希望自己的孩子能够健康快乐的成长，都会为自己的宝贝选择各种各样的玩具来调动孩子学习积极性、开发孩子的智力，增进孩子的感性认识、锻炼孩子的动手动脑能力，培养孩子的思维想象能力。然而，恰恰是被儿童宠爱的玩具，由于其安全性能不达标，成为了潜藏在孩子身边的无情杀手。2013年第二季度，国家质检总局对广东、福建、浙江、江苏、上海等6个省、直辖市160家企业生产的160批次玩具产品进行了产品质量抽查，依据GB6675-2003《国家玩具安全技术规范》的要求，有10批次产品不合格，产品合格率仅为93.6%。不合格产品存在的问题主要有：一是采用劣质、不安全材料。比如一些低档的毛绒玩具用“黑心棉”进行填充，一些布制玩具甲醛超标等，儿童长期接触这类劣质玩具容易诱发呼吸道疾病。二是玩具生产工艺落后，一些厂家在进行玩具设计生产时，为了形成对孩子的视觉冲击力，往往采用过于鲜艳的颜色，而玩具表面颜料含有较高的有害化学物质，比如铅容易引起儿童铅中毒等。三是玩具边缘、尖端、突出物过于锋利。一些玩具的外形很不适宜儿童玩耍，其过于锐利的尖端、边缘容易造成对儿童的伤害。四是产品缺乏相关的标识说明和安全警示。因此，必须加强对儿童玩具的质量检测及监督，确保为儿童提供健康安全的玩具。
二、儿童玩具检测原理
根据GB6675-2003《国家玩具安全技术规范》的要求，儿童玩具质量检测包含很多内容，但结合汕头澄海当地玩具产业特色，主要是生产塑胶类玩具，针对塑胶玩具的检测原理有以下几个方面：
1.正常使用测试
正常使用测试是通过模拟玩具在预期使用环境下的正常使用来发现玩具潜在的危险，证明玩具的可靠性。
2.可预见的合理滥用测试
儿童在享受玩具带来的乐趣的同时，往往会产生破坏行为，通过玩具的正常使用测试可以确保玩具在正常使用情况下的可靠性，却无法预见玩具在破坏行为情况下的潜在危险。而通过可预见的合理滥用测试，模拟摔打、跌落、拉、扭等儿童破坏，发现玩具潜藏的结构风险。
3.玩具结构及细节测试
对玩具结构及细节测试可以归类为以下几种：一是材质检测。由于儿童群体的特殊性，玩具的质量也需要具备较高的标准要求。按照国家安全标准的要求，儿童玩具所使用的材料必须是新的、经过处理的，无污染的材料，而某些易被儿童吞食的玩具则需要特殊的非膨胀材料来降低风险。二是外形测试。按照标准的要求，对于玩具可触及的外表面及零部件不能够出现危险的毛边、锋利的尖端，以消除玩具对儿童的刺伤危险。三是零部件测试。玩具的零部件通常容易脱落而被儿童误食，从而引起儿童窒息事故。因此，标准规定，对于36个月及以下儿童使用的玩具，必须能够承受70N的拉力和0.45N的扭力以及按规定次数进行跌落测试后不能产生小零件，而对于37个月至72个月儿童使用的玩具，正常使用和滥用测试后有出现小零件的情况，则应设警示说明。四是绳索和弹性绳测试。儿童容易把玩具上的绳索或弹性绳绕成活套，而一旦其不小心将环套套在脖子上就可能被勒伤，甚至发生窒息的生命危险。因此，GB6675-2003《国家玩具安全技术规范》对儿童玩具上的绳索和弹性绳也做出了具体要求。比如，18个月及以下儿童使用的玩具，如含有或系有绳索或弹性绳，当对其施加25N 士2N的拉力时，其自由长度必须小于220mm，而绳索可能缠绕形成活套或固定环时，其周长也应小于360mm。四是连接部分的测试。该部分的测试主要是针对机械装置里的孔、间隙和可触及性的检测，通过对刚性材料上的圆孔、活动部件的间隙、骑乘玩具的传动链或皮带机其他驱动机构的测试来检验其是否达到国家标准。五是其他测试。用于包装或玩具中的塑料袋或薄膜如果开口周长不小于360mm，深度和开口周长总和不小于584mm，其平均厚度必须大于0.038mm，且最薄厚度不应小于0.036mm的要求，这才能降低塑料薄膜粘附在儿童口鼻而导致其无法呼吸的风险。
三、玩具测试的具体应用-对玩具惯性车的质量检测
根据GB6675-2003《国家玩具安全技术规范》的检测原理，对目前市场上形形的玩具惯性车进行测试后发现其主要存在以下问题：
（1）出现危险锐利尖端。标准规定，玩具在进行正常使用和可预见的合理滥用测试前后，车体可触及部位均不得出现锐利边缘和尖端。由于玩具生产厂家在玩具设计及生产过程中受到技术及经验的限制，可能导致模具设计、生产工艺的不合理、不规范，甚至有些恶劣的厂家为了节省成本使用劣质原料， 这些情况都可能导致玩具惯性车在滥用测试后出现破损，从而产生危险的锐利尖端。
（2）出现危险突出物。标准规定，如果玩具中的突出物存在刺伤皮肤的潜在危险，则应用合适的方式对其加以保护。玩具惯性车的车轮在拉力测试后如果能被拉脱，出来的车轮轴就容易成为危险突出物，有存在刺伤儿童的危险。
（3）塑料包装袋和塑料薄膜厚度不达标。市面上有些玩具惯性车采用包装盒或吸塑包装，而有些厂家为了节省成本，随便用塑料袋包装，而却忽略了其厚度要求，从而造成产品质量不合格。
（4）缺乏标识说明和安全警示。按照GB6675-2003的规定，儿童使用的玩具必须注明产品的执行标准、适用年龄范围、以及必要的安全警示等信息。然而，目前市场上销售的有些玩具惯性车却缺乏相关的标识说明和安全警示，不能指导消费者安全的使用玩具。
四、结语
儿童是一个自我保护意识相对较低的消费群体，由于年龄的限制，其在生理、智力等方面的局限性，往往受到伤害的可能性比较大，因此必须重视关系儿童健康与安全的玩具质量问题。玩具生产者必须做好生产过程的每一环节，从设计开始，生产者就必须从儿童的特性出发，优化产品结构；在产品生产过程中，管理者更应该严格把关，选用安全无污染的材料，对产品的重要生产工艺进行严密监控，提高玩具的整体安全性能，使产品的性能指标都能达到国家标准的要求，为儿童提供放心安全的玩具。
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