时间：2022-09-29 11:16:11
导语：在模具制造论文的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
改革开放30多年来,中国模具生产作为一个产业有了翻天覆地的变化。这种变化主要体现在三个方面:产能变化、生产方式变化、技术革命。大多数人看到的是中国模具产业作为一个行业的从无到有、从小到大、从拾漏补缺到成为主力,以及模具需求和产量的快速增长变化。但更重要的是生产方式转变和技术革命。后两种变化是一种更加深刻、更加根本性的变化。生产方式的转变主要体现在,从过去传统的小而全的后方车间、作坊式的生产,转变为高度市场专业协作的大规模生产方式;从完全非标生产到相对标准化和准标准化生产。模具生产技术革命,浓缩到一点就是企业信息化也就是数字化制造和信息化管理。
20世纪80年代前,很多模具是靠钳工用手打磨出来的;90年代,由于引入了数控加工机床、edm等较先进的设备,大大地提高了模具的生产工艺水平,生产周期及模具的品质也有了很大的缩短和改进。高精度加工己经把工人从繁重的体力劳动中解放出来。另一方面,cad/cam/cae等计算机辅助技术在模具行业也得到了广泛的应用,模具的设计及数控加工水平有了很大的提高,cad/cam/cae软件对于模具技术人员的工作效率和设计的可靠性已经有了很大的提高。目前各模具企业又面临着一个新的课题,如何把企业管理也同样从烦琐的事务中解放出来,让信息化管理为企业的生产效率提升作出贡献。所以模具企业管理的信息化己经成为模具行业发展和进步的必然趋势。
模具生产是单件订单式生产,在管理信息化中有其强烈的特殊性。设计是制造的一部分,工艺设计不充分,设计与工艺信息可直接重复利用价值不大。因此,根据企业生产特点把握全面信息化管理与实用、简化管理的平衡点,是信息化的关键。这就造成很难照搬成熟的管理软件。例如汽车模具企业没有传统意义上的原材料,仓库管理等等。购置的都是部件与部件的半成品,不存在入库出库过程,制造费用的摊销每个企业也是都不一样。又比如成本核算更应该采用项目管理的办法,而不是采用一般加工制造业的办法,什么pdm、erp等软件不经过彻底的改造是完全不适应的。
2现代模具设计的CAD/CAE技术的应用
模具设计是随工业产品零件的形状、尺寸与尺寸精度、表面质量要求以及其成型工艺条件的变化而变化的,所以每副模具都必须进行创造性的设计。模具设计的内容包括产品零件(常称为制件)成型工艺优化设计与力学计算和尺寸与尺寸精度确定与设计等,因此模具设计常分为制件工艺分析与设计、模具总体方案设计、总体结构设计、施工图设计四个阶段。CAD/CAE,计算机辅助设计和辅助工程,它包括概念设计、优化设计、有限元分析、计算机仿真、计算机辅助绘图和计算机辅助设计过程管理等。应用CAD技术可以设计出产品的大体结构,再通过CAE技术进行结构分析、可行性评估和优化设计。采用模具CAD/CAE集成技术后,制件一般不需要再进行原型试验,采用几何造型技术,制件的形状能精确、逼真地显示在计算机屏幕上,有限元分析程序可以对其力学性能进行检测。借助于计算机,自动绘图代替了人工绘图,自动检索代替了手册查阅,快速分析代替了手工计算,使模具设计师能从繁琐的绘图和计算中解放出来,集中精力从事诸如方案构思和结构优化等创造性的工作。在模具投产之前,CAE软件可以预测模具结构有关参数的正确性。
当今的概念设计已不仅仅是停留在对外观和结构的设计上,它已经扩展到对模具结构分析的领域。对于运用CAD技术设计出的模具,可运用先进的CAE软件(尤其是有限元软件)对其进行强度、刚度、抗冲击实验模拟、跌落实验模拟、散热能力、疲劳和蠕变等分析。通过这些分析,可以检验前面的概念性结构设计是否合理,分析出结构不合理的原因和部位,然后再在CAD软件中进行相应的修改。修改后再在CAE中进行各种性能的检测,最终确定满足要求的模具结构。
当今CAD技术的发展使得概念设计思想体现在相应的模块中。概念设计不再只是设计师的思维,系统模块也融合了一般的概念设计理念和方法。目前,世界上大型的CAD/CAE软件系统,如Pro/ENGINEER、UG、Solidworke、Alias等,都提供了有关产品早期设计的系统模块,我们称之为工业设计模块或概念设计模块。例如,Pro/ENGINEER就包含一个工业设计模块——ProDesign,用于支持自上而下的投影设计,以及在复杂产品设计中所包含的许多复杂任务的自动设计。此模块工具包括概念设计的二维非参数化的装配布局编辑器。这些系统模块的应用大大减少了设计师的工作量,节约了工作时间,提高了工作效率,使设计师把更多的精力用在新产品的开发及创新上。
3现代模具制造的CAD/CAE/CAM技术应用
现代经济的飞速发展,推动了我国模具工业的前进。CAD/CAE/CAM技术的日臻完善和在模具制造上的应用,使其在现代模具的制造中发挥越来越重要的作用,CAD/CAE/CAM技术已成为现代模具的制造的必然趋势。
(1)CAD/CAE/CAM计算机辅助设计、模拟与制造一体化,CAD/CAE/CAM一体化集成技术是现代模具制造中最先进、最合理的生产方式。使用计算机辅助设计、辅助工程与制造系统,按设计好的模具零件分别编制该零件的数控加工程序是从设计到制造的一个必然过程。在具有现代模具设计制造能力的工厂内,该过程都是在CAD/CAE/CAM系统内进行的,其加工程序直接由联机电缆输入加工机台,在编制程序时可利用系统中的加工模拟功能进行细致的模拟,将零件,刀具、刀柄、夹具,平台及刀具移动速度、路径等显示出来,以便观察整个模具零件的切削过程和前后的形状,进而检查程序编制的正确性,这对于复杂的多曲面的模具零件尤为重要。
(2)模具的零部件除了有高精度的几何要求外,其形位精度要求也较高,一般的量具是很难达到理想的目的的,这时就要依赖精密零件测量系统。这种精密零件测量系统简称CMM,即CoordinateMeasuringMaching,是数控加工中心的一种变形。它的测量精度可达0.25μm,其测量工件的方式如下:将经由CAD/CAM系统或CMM专用软件所产生的零件数据选送至CMM的计算机系统,经过适当的设置后,即按照所给出的数据去测量工件,将所得结果与原始数据比较,得出工件加工后的误差。如果原始数据是从设计图纸得来的,则可直接将设计数据送入CMM专用软件,然后进行测量,将取得的加工误差数据进行质量分析,以判断工件的加工质量。如果检测的不是单个零件而是若干个零件的组件,则由各零件的误差积累而导致总偏差被显示出来。
关键词：快速成型,激光烧结,熔渗
选择性激光烧结（SLS）是快速成型技术的一个重要分支，它以可加工材料的广泛、无需支撑等优点在原型制造、模具制造等方面得到了广泛的应用。但是由于受到设备激光功率的限制，烧结材料多采用低熔点的石蜡、环氧聚脂等，直接烧结高熔点的金属材料很难实现。目前国内对烧结金属材料的尝试是以低熔点的材料作为粘结剂，将金属颗粒嵌接到一起，金属颗粒未有真正意义上的烧结。这种烧结件强度低、精度一般，表面相当粗糙，只能作为外观评估的模型。
本文采用选择性激光烧结工艺，烧结金属与粘结剂的混合物制作的“绿件”，经过两次烧结→熔渗的后序处理，使原型件的强度、密度、表面精度得到了极大的改善，可直接用于模具和电加工的电极。
1 实验方法
1.1 原料
试验采用–200目的还原铁粉，用环氧聚酯和少量的固化剂对其进行包衣处理，以不同的体积比混合，配比如表1。。熔渗材料为300目的铜粉，在100吨压机上压制成与试样同直径的压坯，压坯重量由试样所需的最终密度决定（本试验最终理论密度为8.7g/cm 3 ）。
表1试样组分比
一、选题意义:
1、理论意义:(1)学习模具设计的一般方法，了解和掌握常用模具整体设计、零部件的设计过程和计算方法，培养正确的设计思想和分析问题、解决问题的能力，特别是总体设计和计算的能力.
(2)综合运用热锻模课程和其它有关选修课程的理论及生产实践的知识去分析和解决模具设计问题，并使所学专业知识得到进一步巩固和深化.
(3)通过计算和绘图，学会运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料等，培养模具设计的基本技能
(4)可以掌握锻造工艺，熟悉各种锻造各种锻造设备，熟悉掌握计算机操作以及了解deform软件的应用，并具有机械设计及制造等综合知识.
2、现实意义:随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，许多新技术，新工艺，新设备，新材料不断涌现，进一步提高锻件的性能指标;同时缩短了生产周期，降低了成本，使之在竞争中处于优势地位.
锻造是一种借助工具或模具在冲击作用下加工金属机械零件或零件毛坯的方法.锻件的最大优势是韧性高、纤维组织合理，件与件之间性能变化小;锻件内部质量与加工历史有关，不会被任何一种金属加工工艺超过.
锻件的优势是由于金属材料通过塑性变形后，消除了内部缺陷，如锻(焊)合空洞，压实疏松，打碎碳化物，非金属夹杂并使之沿变形方向分布，改善或消除成分偏析等，得到了均匀、细小的低倍和高倍组织.而铸造工艺得到的锻件，尽管能获得较准确的尺寸和比锻件更为复杂的形状，但难以消除疏松、空洞、成分偏析、非金属夹杂等缺陷;机械加工方法获得的零件，尺寸精度较高，表面光滑，但金属内部流线往往被切断，容易造成应力腐蚀，承载拉压交变应力的能力较差.
这几年，我国火车不断提速，动车、高铁相继投入运营，这也代表着以后的发展方向，这要求我们必须保证火车导轨的安全可靠行，为保证高速列车运行的平稳性和旅客的舒适性，高速铁路的平顺性是很重要的指标，国外高速铁路采用断面尺寸公差和平直度要求很高的长定尺钢轨并焊接成超长无缝线路.接头作为连接导轨的关键部件起着至关重要的作用.
模具制造技术现代化是模具工业发展的基础，性能良好的锻造设备是提高锻造生产技术水平的基本条件，高精度、高寿命、高效率的锻模模需要高精度高自动化的锻造设备相匹配.为了满足大批量高速生产的需要，目前锻造设备也由单工位、单功能、低速压力机朝着多工位、多功能、高速和数控方向发展，加之机械手乃至机器人的大量使用，使锻造生产效率得到大幅度的提高，各式各样的锻造自动线和高速自动压力机纷纷投入使用.
二、课题关键问题及难点
本课题以锻造工序的数目确定、预成形设计为重点，对比不同形状预制坯的成形过程，给出了合理的制坯工序布排和设计，实现了一火锻造.同时，开发了封闭飞边闭式锻造预锻工序，提高了材料利用率.最后，对锻造过程进行了三维有限元模拟，在40mn热模锻压力机上进行了试验和试生产，模拟和试验结果证明锻造设计符合生产要求.该锻件形状复杂，材料分布非常不均匀，其锻造工序编排和模具设计难度更大.
本课题的难点在于应用三维绘图软件和deform软件对其进行应力应变分析，通过软件规范初设数据并反复进行修改，直到得到最优的设计方案..
三、调研报告(或文献综述)
我国的经济体制发生了根本的变化，由过去的计划经济过度到现在的市场经济.锻压生产虽然生产效率高，节约原材料和机械加工工时;但生产周期较长，成本较高，处于不利的竞争地位.铸造、焊接、机械加工豆加入了竞争.锻造生产要跟上当代科学技术的发展，需不断改进技术，采用新工艺、新技术，进一步提高锻件的性能指标;同时要缩短生产周期，降低成本，使之在竞争中处于优势地位.模具的技术水平明显有了提高，一些国产优质模具的性能已接近国外同类产品的先进水平，但由于我国起步晚，许多模具不得不依赖进口，与发达国家相比差距还非常大.
当代科学技术的发展对锻压技术本身的完善和发展有着重大的影响，这主要表现在一下几个方面:
1. 对机械零件的性能要求更高.现代交通工具如汽车、飞机、机车的速度越来越高，负荷越来越大.出更换强度更高的材料外，研究和开发新的锻造技术.挖掘原有材料的潜力也是一条出路.
2 .模具计算辅助设计、制造与分析(cad/cam/cae)的研究和应用将极大地提高模具制造效率，提高模具质量，使模具设计与制造技术实现一体化.
3. 模具的标准化、商品化、机械化及专业化自动生产.
4. 工艺分析计算的现代化.它将与现代数学、计算机技术联姻，对加工零件进行计算机模拟和有限元分析，达到预测某一工艺方案对零件成形的可能性与成形过程中可能会发生的问题，供设计人员修改和选择.
目前锻造业面临的问题大概可以归纳为一下几个方面:
1.装备水平低，其主要表现是设备老化、精确度低.
2.管理体制亟待理顺，生产厂点过多，力量分散.
3.机械制造厂家封闭式经营生产，是产品缺乏竞争力.
4.科学研究投入少，接受新技术新工艺迟缓，其结果导致搞科研也搞生产，生产厂家的问题无人去解决.
四、参考文献
【1】姚泽坤主编. 锻造工艺学与模具设计 西北工业大学出版社 XX.6
【2】卢秉恒. 机械制造技术基础. 北京: 机械工业出版社，1999.8
【3】王先奎. 机械制造工艺学. 北京:机械工业出版社，XX
【4】吴宗泽 机械零件设计手册. 北京:机械工业出版社，XX.4
【5】郑家骧 刘永田. 画法几何与机械制图. 内蒙古科技出版社，XX.8
【6】锻压手册(设备) 北京:机械工业出版社，XX
【7】锻模设计手册 北京:机械工业出版社，1991
五、研究内容及确定方案各步骤
1、研究内容:
(1)模具整体方案设计，包括零件的工艺分析、设计绘制锻件图、模具类型的确定、确定变形工步及中间坯料尺寸，压力中心计算、压力机选择、计算原坯料尺寸的确定等;
(2)模具整装配图和模具主要零件的设计;
(3)编写设计毕业论文
2、基本设计方案
本零件是属于大型锻件，首先根据相关尺寸确定其锻造工步，通过计算/r以及h/d的相关数值， 基本步骤设计如下:
1、计算毛坯尺寸
2、选择成型设备及其参数
3、用deform模拟软件进行有限元模拟并分析缺陷并加以改进
4、模具工作部分尺寸的计算
5、模具的总体设计
6、下料
7、加热
8、弯曲
9、预锻
10、终锻
11、切边
六、进度安排
第5-6周 毕业实习，撰写实习报告
第7-8周 写出不少于3000字的文献综述;根据参考文献和课题要求，提出自己拟定的可行方案;
第9-10周 写出开题报告，开题;进行总体设计
第11-12周 外文文献翻译，完成详细方案设计
第13-14周 完成结构优化设计
【关键词】 高职教育；“2+1”；模具；培养方案
【中图分类号】G64.21 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2013）22-00-02
一、“2+1”教学模式的政策依据及意义
“2+1”教学模式的政策依据是根据《国务院关于大力发展职业教育的决定》中明确提出“要大力推行工学结合、校企合作的人才培养模式，逐步建立和完善半工半读制度”，教育部并且制定出台了《职业院校试行工学结合、半工半读的意见》。“2+1”教学模式是通过校内两年教学和一年校外顶岗实习实现，这种教学模式更突出了高职教育以应用为主旨和特征构建课程和教学内容体系的原则，更强调了学生职业能力培养在高职教学中的重要性。
二、“2+1”模式下模具专业人才培养方案制定的标准及探索
培养方案制定标准就是围绕如何培养第一线工作的高技能型人才。实现培养目标的评判标准包括三个方面：一是素质要求：要求有良好的团队合作精神，培养较强的心理抗挫折能力，有良好的职业道德，爱岗敬业，勇于创新，对待工作一丝不苟，为人诚信；二是知识要求：具备模具设计、模具制造、数控加工等方面的专业知识，掌握机械制造、模具设计、数控加工、模具装配、模具销售等方面的知识；三是能力要求：掌握从事模具专业（行业）领域实际工作的基本技能，同时具有一定的创新能力和创业能力。
在“2+1”教学模式下，由于校内教学周期的缩短，根据模具专业培养目标及评判标准，我校在教学过程中大胆探索并实施新的教学方案：
（一）校内人才培养方案的改革与探索
1.改革模具设计与制造专业课程体系
强调以能力为本位，以提高学生职业素养为目标，课程设置以职业需要为主线，以就业为导向，打破学科体系，我校将模具专业课程体系分为四块：一是基础知识课程，主要在第一学期开设；二是职业基础课程，包括机械制图、公差、机械设计基础、机械制造基础及职业基础任选课等，为学生专业的学习打好基础；三是职业能力课程，包括冷冲模设计、压铸模设计、塑料模设计、模具CAD/CAM、模具制造技术和数控加工技术及相关的实习实训课程等，重在培养学生的模具设计能力、模具零件加工制造能力和模具设备的操作及模具的维护能力等；四是顶岗实习，在大三这一年开展，熟悉真实的工厂环境，为就业作准备。课程设置中更加突出高职模具专业“学中干、干中学”的教学特点，重视学生职业能力的培养，为学生营造仿工厂的学习环境，建立一种循序渐进的从校园到岗位的学习和适应过程，为培养学生的岗位角色意识，为学生提前进入岗位角色创造条件，并适应现代企业的招聘特点。
2.改革实践教学环节
为保证对学生能力培养的要求，我校大幅度增加了实践教学环节的比例，从实验、课程设计、顶岗实习三方面构建了系统的实践教学体系。在实践教学过程中，重点加强对学生现代设计与制造技术的能力培养，大量增加数控机床、数控线切割、数控注塑机等的应用；增加综合性、开放性实验，结合专业需要优化实验项目和内容。例如：针对模具专业的特点，加强金属切削加工及加工质量分析方面的综合性实验。通过实践教学，加强学生对企业在用先进制造技术的了解，并尽可能增加动手机会。在校内专业实习中，使每个学生都有机会结合生产实际操作线切割、注塑机、数控机床、加工中心等设备。在专业基础课程设计中，强化计算机的应用，制图测绘和机械设计课程设计都增加计算机绘图的要求，在专业课程设计中增加冲裁模具CAD和注塑模具CAD软件的应用，在模具制造工艺课程设计中增加数控线切割编程的内容。
3.改革教学方法
教学形式上摆脱传统教学模式的束缚，我校组织教师积极开发优秀多媒体课件，并尽可能将教学地点设置在模具实验室或车间，实现“教室车间化，车间教室化”。利用工程中实际应用的模具进行教学，摆脱乏味的理论知识讲解，提高学生对模具的认识。在学习的过程中，学生既可参照模具实物学习模具工作原理，又可以实际动手操作，教学方法灵活、直观，教学形式生动、活泼，调动了学生学习的积极性和主动性，激发了学生的学习热情。例如，在塑料模具成型工艺及设计课程的教学中，利用企业生产手机后盖的模具进行讲解。将手机后盖的工艺设计和工艺参数的选择、分型面的选择、型腔的布置、流道系统的设计、型芯的设计、顶出机构的设计和温度系统等内容设计成不同教学模块，每一个模块都结合实例进行讲解。让学生掌握实际设计模具的过程，掌握模具设计的要领，巩固所学的理论知识。并且每一模块的讲解都采用项目驱动，逐步讲授设计要点，并以一定练习作为辅助。边讲边练，以练为主，避免学生会而不熟的现象发生。
4.建立科学合理的考核体系
科学合理的考核应做到对学生全面、合理的评价。我校在“2+1”教学模式的考核方式主要采取理论考核、项目考核和顶岗实习考核三方面。理论考核主要采取开卷、闭卷、课程论文等形式，考试难度适当，范围合理全面。项目考核是在项目实施完毕后，教师根据项目的设计方案、实现方法、操作步骤、涉及内容多少等因素，可以制定不同的得分权重给予学生成绩，也可以包括学生的自评成绩来制定最后的项目成绩。同时，在考核过程中注意学生的学习态度等素质考核因素。顶岗实习考核主要由企业专家给予的成绩和学校带队顶岗实习教师抽查给出的成绩构成。企业专家给予的成绩主要根据学生的实习报告和实习期间的学习工作态度给出，顶岗实习教师不定期检查学生的实习情况，并根据检查情况给出实习成绩。
（二）校外一年顶岗实习的模式改革
校外顶岗实习的一年是关键的一年，是学生工作能力和实践能力锻炼的关键一年，也是提升学校影响力的重要步骤。与企业建立一种长期、稳定、友好的实习合作关系，是实施“2+1”教学模式的重要保证。否则，1年的企业岗位实践将流于形式。为了使学生在“2+1”教学模式中真正受益，总结我校在顶岗实习中的经验，我校选择一些拥有先进的管理理念和良好的企业文化，并能提供与专业培养目标所确定的就业岗位的大型企业，建立了省内和省外实习基地，如贵州083基地企业、芜湖国家级经济技术开发区、无锡高新区等作为学生实习基地，为学生认识模具、制造模具、加工模具提供很大的空间。在校外的一年实习中，我校主要注重以下几个方面的改革与实践：
1.建立顶岗实习管理制度体系
我校把顶岗实习管理由校企双方共同实施，双方协定顶岗实习的相关管理制度。明确在顶岗实习过程中企业、学校、学生三方的权利、责任与义务。校企双方共同协作，达到“共赢”。因此在学生进企业顶岗实习前，学校要对学生做好顶岗实习动员工作，明确实习目的、任务要求和考核要求等；企业对实习学生进行安全教育、岗位技能培训、生产制度的学习等。通过建立校企合作制度和顶岗实习制度的不断完善，我校逐渐形成顶岗实习管理制度体系，使顶岗实习科学化、标准化。
2.建立实习学生校企共管平台
做好顶岗实习管理工作，就要求学校与企业建立共管平台，明确各自职责和义务。我校对学生顶岗实习前统一组织顶岗就业双选会、培训和安全教育。安排驻厂顶岗实习带队教师配合学校就业部门与企业沟通协调，与企业签订实习协议，协助企业落实学生顶岗实习的岗位以及处理突发事件等，同时与学校专业负责人及专业教师沟通，制定实纲和实习内容等。企业的人力资源部门负责与学校沟通制定实习计划，对学生进行入厂教育，并对实习过程进行监控，与学校及时沟通。在实习车间由企业的班长或组长对学生进行出勤考核、生产质量考核、岗位技能评价等。同时与驻厂的带队顶岗实习教师进行交流，及时解决实践中遇到的问题，不断完善实习内容。
3.构建实习学生继续学习平台
顶岗实习时间为一年，一年中，学校除了要求学生学习企业员工爱岗敬业、工作谨慎的品质外，还应该为学生提供更加灵活的学习方式，为学生提供继续学习的平台。我校在顶岗实习单位的安排上尽量集中，方便管理。并派专门教师，负责对实习学生在模具设计、加工和维修方面疑问的解答，及时掌握学生学习情况、工作状态。教师利用学生实习的休息时间合理安排理论联系实际的教学活动。实习教师利用QQ群、飞信等网络联系方式，有针对性地指导，使学生在实习期间既学到专业知识，又掌握了企业所需要的基本技能和管理。
4.采用校企共同考核评价办法
学生顶岗实习阶段考核的主体是校企双方，因此，学校与企业共同制定实习学生考核评价办法。我院与企业制定的考核评价指标体系，偏重企业评价，企业评价占70%，学校评价占30%。注重评价学生实际设计和加工模具的工作能力以及创新能力。考核评价指标内容包括实习态度、工作质量、岗位技能、遵章守纪、出勤情况、安全意识、实结等。在学生顶岗实习结束时，对达到考核标准的学生，企业根据顶岗实习情况择优选拔，使部分学生成为企业的正式员工。这也减少了企业找人的盲目性，对学生也有很大的吸引力，提高了学生顶岗实习的积极性，学生更加注重企业顶岗实习。
三、总结
“2+1”教学模式是一种适合现代高职教学特点的教学模式，它打破了传统教学模式的单一性，对学生职业能力的提升和综合素质的培养具有很大的促进作用。我校在“2+1”教学模式在培养方案中做出了一些探索并取得了一定的成绩，但是为了更好的开展“2+1”模式下模具专业的人才培养，我们在具体的实践中包括教学项目设计的合理性、师资培养和教学条件的改善仍有值得深入探究的问题。
参考文献
[1]汤晓，朱建华.“项目化教学”在高职教学改革实践中的探索[J].考试周刊，2008，31.
[2]贾朱植，祝洪宇.浅析高职“2+1”教学模式改革[J].黑龙江科技信息，2010，05.
关键词：模具加工现状；数控加工特点；数控加工种类
一、模具加工现状
（1）模具精度高；模具生产周期短。
（2）各层次的模具技术人才资源不足。
（3）模具标准化程度不高，模具及其零部件的商品率偏低。
（4）模具制造的专业化程度和集中度有待进一步提高。
（5）模具及其零部件市场价偏低，模具修理费用更低，而且没有市场指导价，完全靠购销双方”议价”，地区与厂际之间价差悬殊。
（6）模具新技术、新工艺、新设备、新材料推广应用缓慢，特别是国内自行开发的模具新材料大多至今未能推广应用。
（7）设备老化严重，超期服役的情况普遍。
二、数控加工的特点与应用
数控加工是一种现代化的加工手段。同时数控加工技术也成为一个国家制造业发展的标志。利用数控加工技术可以完成很多以前不能完成的曲面零件的加工，而且加工的准确性和精度都可以得到很好的保证。总体上说，和传统的机械加工手段相比数控加工技术具有以下优点：
（1）加工效率高。利用数字化的控制手段可以加工复杂的曲面。而加工过程是由计算机控制，所以零件的互换性强，加工的速度快。
（2）加工精度高。同传统的加工设备相比，数控系统优化了传动装置，提高分辨率，减少了人为误差，因此加工的效率可以得到很大的提高。
（3）劳动强度低。由于采用了自动控制方式，也就是说加工的全部过程是由数控系统完成，不象传统加工手段那样烦琐，操作者在数控机床工作时，只需要监视设备的运行状态。所以劳动强度很低。
（4）适应能力强。数控加工系统就象计算机一样，可以通过调整部分参数达到修改或改变其运作方式，因此加工的范围可以得到很大的扩展。
（5）工作环境好。数控加工机床是机械控制、强电控制、弱电控制为一体高科技产物，对机床的运行温度、湿度及环境都有较高的要求。
三、模具生产中数控机床的分类
数控加工的方式很多，包括数控铣加工、数控电火花加工、数控电火花线切割、数控车削加工、数控磨削加工以及其他一些数控加工方式，这些加工方式，为模具提供了丰富的生产手段。根据其特点，可以将模具分为许多类，每一类模具，都有其最合适的加工方式。因此，在实际生产中，必须合理分类，找到最适合的加工方式，以降低成本，提高生产率。
对于旋转类模具，一般采用数控车削加工，如车外圆、车孔、车平面、车锥面等。酒瓶、酒杯、保龄球、方向盘等模具，都可以采用数控车削加工。对于复杂的外形轮廓或带曲面模具，电火花成型加工用电极，一般采用数控铣加工，如注塑模、压铸模等，都可以采用数铣加工。对于微细复杂形状、特殊材料模具、塑料镶拼型腔及嵌件、带异形槽的模具，都可以采用数控电火花线切割加工。模具的型腔、型孔，可以采用数控电火花成型加工，包括各种塑料模，橡胶模、锻模、压铸模、压延拉深模等。对精度要求较高的解析几何曲面，可以采用数控磨削加工。
在制造模具模板是的工艺分析，根具其特点，确定模板的加工方式和加工工序，必要时可以采用特殊的加工方式，采用数控车床或加工中心，可以达到一人操作几台或多台机床，只要完成对刀工作后就可以自动加工，利用数控加工可以达到非规则曲面加工，有的数控机床可以达到多轴联动，与传统的机械加工相比较，数控加工有着不可卓越的优点，当然，凡事有利必有弊，数控加工需要专业的数控编程人员，需要专业的三维建模软件，培养专业的技术人才可以有效地发展数控技术，提高公司的生产质量和产量。
模具在成型之后，其尺寸未能达到技术要求，根据其三维模型软件生成的数控代码，将成形模具固定到数控机床上进行精确的数控加工已达到要求尺寸和表面粗糙度，零件运用数控机床加工可以快速的实现准确的定位和精准的切削，同时还可以实现提高效率。
四、模具加工中数控设备的必要性
在信息社会和经济全球化发展的进程中，模具行业发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济快速方面发展，技术含量不断提高，模具生产向着专业化、信息化、数字化、无图化、精细化、自动化方面发展；模具业向着技术集成化、设备精良化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化方向发展。
在模具制品日渐复杂、生产桀纣日益加快的今天，数控设备在模具加工中充当着不可缺少的角色。
参考文献：
[1]陈剑鹤.模具设计基础[M].北京：机械工业出版社.2010
[2]付建军.模具制造工艺[M].北京：机械工业出版社.2012
[3]洪慎章.现代模具技术的现状及发展趋势[M]. 航空制造技术. 2006
介绍我国模具工业的发展现状，分析了模具人才的需求与就业前景；结合我校模具设计与制造专业的建设与发展实践，探讨如何培养高职应用型模具人才，专业的建设与发展方向要与区域经济的产业结构、就业结构相匹配；高职院校应结合本校实际，合理构建专业课程体系以彰显专业特色，加强校企合作，大力开展校外实习基地建设，合理构建实践教学体系，搭建学校与企业的直通桥梁，促进学生就业。
关键词：
模具设计；专业建设；人才培养
1引言
模具工业经历了近半个多世纪的飞速发展，大型、复杂、精密、高效、使用寿命长的模具技术上了一个新台阶，模具设计与制造水平也有了很大提高。然而从我国模具工业的整体发展趋势看，在模具设计和制造工艺水平方面与发达国家的差距还是很大，我国目前还只能实现模具零件70％左右的自给率，而且零件的专业化、标准化程度不高，先进制造技术的开发利用率较低，CAD、CAM、Pro/E、UG、SolidWorks、Cimatron等软件技术的应用也不普遍，精密化模具、热流道塑料模具、多功能复合模具、气体辅助注射模具、高压注射成型模具等的零件与技术的开发亟待发展[1]。模具设计与制造的先进工艺，如优质模具材料的应用、先进智能化表面处理、快速原型制造、模具高速扫描等也有待积极引进与普及。可见我国模具设计与制造专业急需层次合理的模具人才，特别是需要大批的技术型、应用型、中高级模具技术应用人才。
2模具人才需求与就业前景分析
近年来我国各地的模具企业普遍遇到了模具技术人才短缺问题，人才短缺已成为制约模具工业技术水平和模具行业发展的瓶颈，特别是在经济发达的长三角、珠三角等产业基地对有较强操作技能与一定技术水平的中高级模具人才的需求非常旺盛。模具是机械、汽车、电子、通讯、家电等工业零件的基础工艺装备，我国正处在社会与经济的高速发展阶段，据估计[2]，未来5年对模具设计、机械设计、数控编程等专业人才的需求量将达到1500万。据《上海人才市场报》报道，在北京、上海、浙江等地的模具设计、开发、维修人员等非常紧缺，在上海普通模具设计师月薪为4000元左右，高级模具设计师月薪在8000元以上。而在广东的东莞等地，一位具有工作经验的模具设计、模具制造技术工人的年薪常超过10万。东莞人才市场的消息称，随着东莞制造业名城的打造，现有的模具设计和数控技术人才远无法满足东莞制造业的实际需求。模具设计与开发、模具维修、CAM/CNC工程师、数控加工等已成为东莞人才市场招聘频率最高的职位，东莞目前至少缺2000名高级模具人才，在Pro/E、UG等软件应用方面有工作经验的注射模、冲模、压铸模、挤出模等领域的中高级技术人才更是十分紧俏。我国目前模具人才的培养远不能满足行业快速发展的实际需要，中等教育培养出来的毕业生，虽具备较强机械设备的操作能力，但模具设计、编程应用的技术能力不强；而普通高校的本科毕业生虽具备较高理论水平，但缺乏实践能力与经验，短期内也无法满足企业生产实践的需要。一位优秀模具工程技术人才不但需要系统的专业学习，更需要生产实践经验的长期积累。高职模具设计与制造专业的人才培养最为突出特点是能够实现学生在校学习与生产实践的无缝对接。高职教育强调校内实训基地，如模具制造车间、数控加工车间、模具结构实训室、模具测量技术实训室等的建设与应用，着重培养学生的操作技能；高职教育更重视校外实习基地建设，与企业紧密合作，为学生的生产实训、顶岗实习以及专职教师的双师素质培养提供场所，为学校、学生和企业的直通架起了桥梁。
3合理构建专业课程体系
高职模具设计与制造专业培养具备一定模具设计、零件参数化设计、模具制造、模具维修及质量控制、生产管理等实际工作能力，主要从事模具零件开发、设计、制造、维修等生产实践的高技能应用型专业人才。我院的模具设计与制造专业是学校较早设置的专业之一，专业建设的思路是以人才培养模式和特色课程体系建设为重点，立足学校和区域经济的可持续发展，对接湖南乃至周边省市的先进装备制造业，培养与区域产业结构、就业结构相匹配的应用型模具特色人才。目前我院机电系模具设计与制造专业是院级重点建设专业，也是省级精品专业，每年招生3个班级，招生人数100人左右。多年来，学校学工部对毕业生的就业状况、工作现状等都会进行调查、统计与汇总，并将这些信息反馈给专业教研室，这些重要信息是进行专业建设与改革的重要依据，因为毕业生的就业与工作就是一个社会检验过程，反映了我校培养学生的社会竞争力，反映了我校所培养学生的职业素质与职业水平。学生在就业的过程中深刻体会到了企业需要什么样的模具人才，体会到了所学专业与自己能力方面的不足，这些反馈的重要信息是我们进行专业课程体系调整、专业方向优化的重要依据。我院模具专业的建设正是紧密结合我校实际，抓住学校学科与专业建设机遇，不断总结模具人才培养的实践，积极改革、完善、优化课程理论与实践教学，逐步凝练本校模具专业特色，培养具有我校特色的高级应用型模具技术人才。
由于各高职院校的模具设计与制造专业办学模式、办学条件不同，也存在区域差异性，专业所依托的院系不同，专业培养方向的侧重点也有所差异，具有代表性的高职模具设计与制造专业课程设置情况归纳如表1所示[3-5]。从表1部分高职院校的课程设置可以看出，模具设计与制造专业实际上可以分为三大方向：冲模设计与制造、塑料模设计与制造、压铸模设计与制造。为适应企业对模具专业技术人员的需要，专业课程体系的设置，必须以就业为导向，以市场需求为出发点，合理设置专业课程，培养具有个性特征的应用型模具人才。我校的模具设计与制造专业的课程体系和培养目标应该有自己的特色，不能盲目趋同，而应做到人无我有、人有我专，突出培养学生某一方面的能力，增强就业竞争力。通过不断借鉴其他高职院校近年来模具设计与制造专业建设的实践经验，吸取最新成果，探索出适合我校校情的专业课程体系、理论与实践教学方案，使我校的模具设计与制造具有鲜明的专业特色，培养特色模具人才。我校的模具设计与制造专业经过多年的办学实践经验正逐步凝练出自己的专业特色，即专业课程体系主要以塑料模具为重点，又兼顾冲模与压铸模，培养以塑料模具设计与制造能力为主，又具有冲模及压铸模设计与制造较为广博知识的新型、应用型模具技术人才。
4合理构建实践教学体系
高职院校培养的是应用型技术人才，在教育过程中要突出技能、技术的传授，在教学实践中更应注重学生职业能力的培养[6，7]。纯粹的理论教学会使学生产生厌学心理、缺乏学习热情，如能让学生在实践中去完成项目任务，在工作过程中发现存在的问题，继而运用所学知识去解决问题，才能真正达到在校学习的目的。合理构建实践教学体系就是要依据模具设计与制造专业学科特点，设计实践教学方案，逐步完善从基础实践到专业实践再到社会实践的完整实践教学链，总结出行之有效的符合本校实情的实践教学模式，并不断深化改革，优化实践体系才能真正突出各个职业院校的办学特色。
（1）实践教学要倡导学生是主体，教师是主导的教育理念。学生是理论与实践教学的主体，学生是否积极主动参与教学过程是教学成败的关键。在实践教学过程中，通过什么样的教学手段与方法让学生高效、快速掌握相应的操作技能，是实践教学的根本任务。在教学活动中充分调动学生的积极性，让他们尽可能地参与丰富多彩的教学活动，并突出学生是主体，教师是主导的教育理念，才能使教与学顺畅、和谐。在实践教学开始前，务必要使学生看到今后的职业前景，了解毕业后从事岗位的基本要求，学生看清了毕业后自己要走的职业道路，在思想上也就更加重视实践教学，才会以主人翁姿态全心投入实践教学的学习当中。例如在模具拆装实训教学中，教师可以针对教学内容与要求，选择同学们比较熟悉的模具项目，如鼠标外壳注射模拆装。教师先给学生演示模具，学生有了感性认识之后，明确该项目的目标、需要解决的问题、运用所学知识如何解决问题，由学生充分利用自己搜集的信息，确定项目的具体工作步骤。各小组按照已确定的工作步骤和程序进行工作，协同完成模具拆装任务。在整个实践教学过程中学生是主体，要以学生为中心，发挥学生想象力、创造力。教师的指导要恰到好处，教师只是引导者、促进者，发挥的只是协助作用。强调学生是主体，教师是主导，就是要强调学生和教师在教学过程中的正确姿态。强调老师的引导、主导作用，强调学生学习的主动性、自觉性、参与性。教师是舞台的节目主持人，学生才是舞台上的真正表演者。体现实际动手能力和工作能力的实践课程，也是以理论知识为指导，在进行实践之前，教师要把实践过程中涉及到的重要知识点教授给学生，引导学生带着项目任务有目的地进行实践操作。而在实践过程当中，教师不应过多参与其中，该放手时就放手。学生才是主体，让学生独立动手、独立思考、独立完成任务，培养学生独立分析问题、解决问题的能力，这也是实践教学的真正意义所在。
（2）加强校企联合、大力开展实习基地建设，搭建学生与企业直通的就业桥梁。不同于普通本科院校，高职人才培养更注重职业技能的培养，而学生职业技能培养的主要途径就是实践教学，因此在高职人才培养方案中实践教学占有相当比重。模具设计与制造专业实践教学是根据模具相关职业岗位的知识、能力、素质要求，着重培养学生的职业技能。实践教学形式可谓丰富多彩，有模具设计实训，模具结构实训、数控编程与加工实训、生产实习、顶岗实习等主要实践方式。我校模具设计与制造专业的实践教学细分成以下模块：模具钳工实训、车工实训、铣工实训、数控车工实训、技术测量实训、模具制造实训、模具装配实训、校外生产实习、毕业顶岗实习等。由于各学校模具专业培养方向的侧重点不同，实践教学项目与领域是有所差别的。也可能存在设备不足、设备陈旧、实训项目不齐全等问题，学校可以通过跟企业进行合作，将企业需要完成的部分零件搬到学校，由学生通过实践教学完成，既解决企业的生产问题，也解决学校设备问题。实训教学也可以大胆地把学生放到企业当中，将学生有计划地安排到合作企业当中完成实训实习。使学校教学与企业生产紧密配合，既解决了学校的实践教学问题，又解决了企业的生产问题，更重要的是为今后的学生就业与企业人才招聘架起了桥梁，很好地实现了学校人才培养与企业人才需求的无缝对接[8，9]。高职院校应大力加强校企合作，建立稳定的校外实习基地，更应丰富与企业实习基地合作的形式。我校模具设计与制造专业与南岳电控(衡阳)工业技术有限公司、特变电工（衡阳）变压器有限公司、湖南天雁机械有限责任公司、衡阳华菱钢管有限公司等企业长期签订合作办学协议，学生每年可以分批次到这些企业进行项目实践教学、生产实习、顶岗实习等。学生有机会深入企业生产第一线，对将来自己从事的职业岗位有细致的感性认识，对自己今后踏入社会也有充分的准备，增强了自己的见识，也对自己的未来更有信心。模具设计与制造专业每年有近80%的毕业生是到这些实习基地的企业就业，学生在企业的顶岗实习有半年之久，学生毕业后直接成为正式员工，也省去了企业招聘员工后的漫长培训过程，所以对学校和企业都是双赢的。由此可见，校企合作，建立稳定的校外实习基地，不但能为学生提供实践教学场地，同时也为学生就业搭建了与企业直通的桥梁[10，11]。实习基地不但是学生的实习基地，同时也是专业教师的科研基地。模具设计与制造专业教研室，每年暑假轮流派遣专业教师到企业生产实习，专业教师还可以依托企业资源开展应用性课题研究，实习基地也为“双师型”教师的培养提供了一个良好的平台[12，13]。在学校大力加强校企合作和鼓励“双师型”教师培养的大环境下，近年来，模具设计与制造专业教研室派出了多位老师深入企业生产一线，学习模具生产与制造的先进工艺，带领学生积极参与企业的实践课题研究，发表了十几篇研究论文，同时获得多项模具应用方面的实用新型专利。校企合作不能流于形式，而要真正地实行互动、互帮、互助，一方面，专业教师要走出校园，走进企业，跟踪并掌握企业人才需求的最新动态，掌握模具技术的最新发展动态，收集来自生产一线的零件加工工艺、模具设计课题等实例，并应用于教学实践。教师要积极参与企业的实践课题研究，参与企业的模具设计与技术开发实践。另一方面，学校要不定期邀请企业的领导、工程技术人员、人事主管来校讲学，指导专业的理论与实践教学改革，为人才培养与专业发展献计献策。
5结束语
高职模具设计与制造专业是集机械制造、材料工程、数控加工、计算机应用技术于一体的复合型、应用型专业，其教育教学过程中最为突出特点就是对学生实践能力的培养，是要培养模具加工工艺与制造、维修、模具装配与调试、模具企业经营与管理等方面的高级应用型技术人才。虽然国内已有近百所高职院校开设了该专业，然而各校在办学理念、办学背景、办学条件等方面都存在显著差异，模具设计与制造专业的人才培养没有现成的、统一的模式，需要结合本校实际，边实践边改革、不断探索、不断完善。专业的建设与发展应该立足于学校的可持续发展，立足于区域经济的可持续发展，专业的建设与发展方向要与区域产业结构、就业结构相匹配，以彰显本校人才培养特色，使自己的专业在为地区经济建设服务的过程中不断发展壮大。总之高职院校要培养具有本校特色的应用型模具人才，就应该立足区域的产业结构，同时结合本校实际，合理构建专业课程体系；加强校企合作，大力开展校外实习基地建设，合理构建实践教学体系，努力搭建学校与企业直通的桥梁，促进学生就业。
参考文献：
[1]梁辉,林茂,张娟娟,等.我国沿海地区高端模具行业发展研究[J].电加工与模具,2010(Z1):45-47.
[2]谭平宇,陈京生.模具人才培养现状分析和对策研究[J].模具工业,2010,36(10):11-13.
[3]鲁昕.引领职业教育科学发展系统培养高端技能型人才[R].2011年度全国职成教育工作会议上的讲话,2011.
[4]蔡健,王薇,刘海明,等.高职院校精品课程建设研究与实践[J].职业教育研究,2011(8):41.
[5]肖日增.高等职业教育模具专业建设与改革的思考[J].模具工业,2010,36(8):1-4.
[6]邹新斌,孙力,章爱萍,等.高技能应用型模具专业人才培养模式[J].职教论坛,2011(8):60-62.
[7]关谷涵.适应企业需求的模具专业人才培养探讨[J].辽宁高职学报,2011,13(10):35-37.
[8]白敏植,张南,叶进宝,等.中东部高职教育校-校-企人才联合培养协调机制探索——以模具专业为例[J].职教论坛,2011(21):25-27.
[9]林明山.基于做中学学中做的高职模具专业教学改革实践与探索[J].模具工业,2012,38(10):68-70.
[10]李潍.高职院校模具专业实施企业化教学行为探究[J].职业教育研究,2011(6):15-17.
[11]李耀辉.高职模具专业校企深度融合共育人才模式探讨[J].职业,2014,26:15-18.
[12]王春艳,陈国亮.“双职双岗”高职模具专业教学团队建设的实践[J].机械职业教育,2015(2):23-35.
一般来说，并没有不好的材料，只有在特定的领域使用了错误的材料。因此，设计者必须要彻底了解各种可供选择的材料的性能，并仔细测试这些材料，研究其与各种因素对成型加工制品性能的影响。本文只就传统的热塑性材料进行分析以说明问题。在注射成型中最常用的是热塑性塑料。它又可分为无定型塑料和半结晶性塑料。这两类材料在分子结构和受结晶化影响的性能上有明显不同。一般来说，半结晶性热塑性塑料主要用于机械强度高的部件，而无定型热塑性塑料由于不易弯曲，则常被应用于外壳。这是材料选用的大框，其次，还要根据填料和增强材料继续选择。
（一）根据填料和增强材料进行选择的分析
热塑性塑料可分为未增强、玻璃纤维增强、矿物及玻璃体填充等种类产品。玻璃纤维主要用于增加强度、坚固度和提高应用温度；矿物和玻纤则具较低的增强效果，主要用于减少翘曲。玻璃纤维会影响到成型加工，尤其会对部件产生收缩和翘曲性。所以，玻璃纤维增强材料不能被未增强热塑性塑料或低含量增强材料来替代，而不会有尺寸改变。玻璃纤维的取向由流动方向决定，这将引起部件机械强度的变化。试验（从注射成型片的横向和纵向截取了10个测试条，并在同一个拉力测试仪上对它们的机械性能进行了比较）表明，对添加了30％玻璃纤维增强的热塑性聚酯树脂，其横向的拉伸强度比纵向（流动方向）低了32％，挠曲模量和冲击强度分别减少了43％和53％。
在综合考虑安全因素的强度计算中，应注意到这些损失。
在一些热塑性塑料中加入了一系列增强材料、填料和改性剂来改变它们的性质。由这些添加剂产生的性能变化必须认真地从手册或数据库中查阅，更好的是听取原材料制造厂家的专家的技术建议。以选用最为合适的材料。
（二）考虑湿度对材料性能影响
一些热塑性材料，特别是PA6和PA66，吸湿性很强。这可能会对它们的机械性能和尺寸稳定性产生较大的影响。在进行设计时，应特别注意这种性能，考虑其对产品性能的影响。
模具材料的选用取决于制品材料，细致分析制品材料后，才能在模具设计时选用最为合适的模具材料。
（三）塑料制品模具材料选用
细致分析塑料制品使用的材料后，选取最为合适的模具材料。目前我国市场常见的、适合热缩性材料的模具材料有：非合金型塑料模具钢（即碳素钢）、渗碳型塑料模具钢、预硬型塑料模具钢、时效硬化型塑料模具钢、整体淬硬型塑料模具钢、耐腐蚀型塑料模具钢几种。在模具材料选取时，根据制品材料是否改性和增加填充剂，添加何种添加剂来选取适合的模具材料。例如：制作形状复杂的大、中型精密塑料制品时，其模具材料可选用预硬型塑料模具钢；制造复杂、精密且生产时间较长，需要高寿命模具时刻采用时效硬化型塑料模具钢。具体选用时主要还是要针对塑料制品的材料和模具预计使用情况选取。适宜的材料加上合理的设计将极大的提高模具使用周期，同时也可以提高产品质量。
二、壁厚及相关注意事项对产品性能的影响
在工程塑料零件的设计中，还有一些设计要点要经常考虑，其中对于壁厚的设计尤为重要，壁厚设计的合理与否对产品影响极大，改变一个零件的壁厚，对以下主要性能将有显著影响：零件重量、在模塑中可得到的流动长度、零件的生产周期、模塑零件的刚性、公差、零件质量，如表面光洁度、翘曲和空隙等。
（一）塑料模具设计工艺中的基础要求
在设计的最初阶段，有必要考虑一下所用材料是否可以得到所要求。流程与壁厚比率对注塑工艺中模腔填充有很大影响。如果在注塑工艺中，要得到流程长、而薄，则聚合物应具有相当的低熔融粘度（易于流动熔解）是非常必要的。为了深入了解聚合物熔化时的流动性能，可以使用一种特殊的模具来测定流程。
增加壁厚不仅决定了机械性能，还将决定成品的质量。在塑料零件的设计中，很重要的一点是尽量使均匀。同一种零件壁厚不同可引起零件的不同收缩性，根据零件刚性不同，这将导致严重的翘曲和尺寸精度问题。为取得均匀的，模制品的厚壁部分应设置模心。此举可防止形成空隙，并减少内部压力，从而使扭曲变形减至最小。零件中形成的空隙和微孔，将使横截面变窄，内应力升高，有时还存在切口效应，从而大大降低其机械性能。不同壁厚塑料制品的模具设计时，模腔的要求也不同，根据制品的要求，设计模具的模腔及脱模斜度，斜度要与塑胶制品在成型的分模或分模面相适应；是否会影响外观和壁厚尺寸的精度。
（二）热塑性塑料设计中的指标分析
热塑性塑料一般具有高的延展性和弹性，不需要像具有高刚性、低延展性和低弹性的金属一样指定严格的范围。设计者在决定热塑性塑料模具制品的成本方面起了关键作用，合理且不影响产品性能的、缩小公差，较少成本是可以实现的。一般商业上可接受的产品与标准尺寸的偏差不高于0.25-0.3%，但这还需要与应用时的具体要求相结合来判断。精确的模具可以有效的缩小制品公差，从而降低制品成本。因此，模具精密度对制品生产厂家具有重要意义。
三、塑料模具设计时对收缩值的考虑
为了不对塑料部件制定过分严格的范围，必须要注意一些影响塑料制品尺寸准确性的因素。模具制造的标准必须严格遵守，同时要特别注意脱模斜度的重要性，因为它决定了脱模容易与否及防翘曲性能。
还有一个与产品设计相关的重要问题是，当成型品是由不同材料或不同壁厚制成时，其模后收缩值与方向和厚度相关如果复杂的成型对加工的要求非常严格，必须要获得模具原型有关收缩值和翘曲行为的准确数据玻璃增强材料的这一性质最为明显。玻璃纤维的取向性可在水平方向和垂直方向产生具有显著性差异的收缩，从而导致尺寸不准确。塑料制品的几何形状对收缩也有影响，进而影响到产品的性能，这也是设计者值得关注的一点。因此在此类制品模具设计时要注意制品脱模收缩后的尺寸是否为产品要求尺寸，否则因制品模后收缩值的影响，极有可能导致产品尺寸不符合标准。
结论：
与产品模后性能相关问题还有许多，设计人员可以参考手册进行设计。总之，在塑料制品模具设计时要充分考虑可能影响制品尺寸、性能、外观等多方面因素，综合利弊，选用适合的材料，合理的设计，才能保证产品的性能。
论文关键词:塑料模具设计；材料；选用
论文摘要:随着塑料工业的飞速发展及塑料制品在各个领域的推广应用，产品对模具的要求也越来越高。同时也对专业设计人员的经验提出了更高的要求，在塑料制品模具设计时制品材料的选择是决定产品性能的重要因素。还有制品壁厚等问题是辅助设计软件所不能解决的，要需要专业设计人员长时间经验的积累才能做好的。因此本文就塑料制品模具设计中若干重要问题做以简要的讨论。
参考文献
[1]张国栋.模具设计概述[J].中国模具设计，2003,6.
[2]李海龙.注塑模具设计[J].模具前沿，2005,12.
[3]肖海燕.模具设计之材料选用[J].西安机械设计，2006,1.
[4]吴利国.塑料模设计手册[M].机械工业出版社，2005,1.
【论文摘要】：针对汽车覆盖件冲压的有限元模拟方面的具体问题进行了研究，采用弹塑性有限元的数值模拟及试验研究的方法，对汽车覆盖件拉延过程中的成形进行了研究。针对拉延模拟结果进行应力应变分析，寻找工艺参数的优化方案，改进的工艺方案使破裂情况明显改善。
由于冲压工艺具有生产效率高、质量稳定、成本低以及可加工复杂形状等一系列优点，在机械行业的应用非常广泛，占有十分重要的地位[1]。但是冲压模具的设计主要依据工程师长期积累的经验。对于复杂的成形工艺和模具，设计质量难以得到保证;一些关键性的设计参数要在模具制造出来之后，通过反复的调试、修改才能确定。这样就浪费了大量的人力、物力和时问[2-3]。随着有限元技术和计算机技术的发展，数值模拟已逐渐成为工艺分析及优化设计的有效工具。
1.有限元模型的建立和参数设定
一般汽车覆盖件工艺设计流程具体分析如下:(1)根据产品图及产品冲压工艺设计，进行详细的车身产品工艺性分析。为了实现拉延或创造良好的拉延条件，必须合理考虑冲压方向、工艺补充部分形状以及压料面形式、拉延筋布置等重要工艺因素。其中包括利用计算机进行的工艺补充面三维设计。(2)在满足产品使用的前提下，将过剩的质量要求及时反馈给产品设计部门，进行研讨，力争把产品完善到最简单、最合理的工艺要求，以克服产品的过剩质量，减少不必要的工装投入。(3)利用计算机进行车身产品的冲压工艺性分析，进行图面形状的分析探讨和尺寸公差的分析研究，在充分理解、把握产品使用性能要求的前提下，考虑用户使用和维修，利用塑性加工原理、冲压工艺知识和模具设计结构的有关知识，设计冲压工艺过程图。在设计过程中，同时要分析冲压工艺方案，发现不足之处，进行必要的修正。(4)模具设计人员按照冲压工艺过程图的基本要求进行模具设计，模具CAD设计包括上、下模座，工作部分零件，导向部件，定位零件和进出料装置等设计。数控编程和模型人员按照冲压工艺过程图和模具图进行数控编程和模型制造，最后按照冲压工艺过程模具图要求进行机械加工和模具装配调试，最终调试出合格的产品。
选用某轿车内部地板零件产品图，此零件是一个比较复杂的中小型车身结构件。由于零件拉延深度深，并且具有局部反拉延，因此成形过程估计会出现问题，为了验证问题所在我们利用CAE软件进行模拟成形计算。对于复杂冲压零件的成形过程，不但同一时刻不同位置的板坯所承受的变形方式和变形程度不同，而且不同时刻同一位置的板坯所承受的变形方式和变形程度也不同;另外，冲压工艺边界条件的设定对变形路径和各部分的变形程度的影响也非常明显。
一般划分网格时，首先建立一个拓扑结构模型。这一步骤是连接分离的型面，使你可以在网格划分的时候得到连续的网格(两个相连的元素在分界线之问共同享用相同的节点)。系统能通过你所定义的公差自动辨认普通表面之问的分界线，以建立我们所说的拓扑模型。建立好拓扑结构以后，应定义网格划分的参数，并进行网格的自动划分。一般情况下要求用户最少确定四个参数，包括最小元素大小，最大元素大小，两个相连的元素之问的法向夹角，网格的弦高。最小元素的大小影响着网格划分中最小元素的尺寸。当模型的型面比较平坦时它最大元素的大小则受最大元素参数的影响。两个相连的元素之问的法向夹角所起的作用是规定了两个相连元素之问的最大法向夹角，即当两个元素的夹角大于用户给定的值时，这两个元素会分裂为更多的元素，故它影响着倒角和小圆角部分的网格密度，它的值越小网格则越密。例如:一般我们在划分模具网格时，它的拉延圆角最好有五行元素，这时调整法向夹角的参数就可以达到目的。弦高的大小则影响着大网格半径表面上的网格密度，它的值越大，则网格越少。在汽车覆盖件模拟中，板料数据一般都是曲线，因此板料的网格划分与模具的划分不一样。
根据实际需要确定板料特性，应力应变关系=537(0.0102+)0.23MPa，法向各项异性系数为1.8。其他参数如下:扬氏模量2.07E+5MPa;屈服极限210MPa;泊松比0.28;板材厚度0.8mm;板料质量密度7.83E-9;r0=1.87,r45=1.27,r90=2.17。由于摩擦系数必须有实验得出，特别是几种常用材料在工业生产中的实际摩擦系数。考虑到汽车覆盖件生产厂家和模具生产厂家的实际，一般不考虑使用油，在拉延前要使用清洁防锈油清理兼。因此我们必须通过试验来得出在几种不同条件下的摩擦系数，例如干摩擦和加清洁防锈油后的摩擦。还有就是拉延筋的拉延阻力在不同形状拉延筋情况下的取值。测定为此我们设计了覆盖件模具的摩擦系数和实际拉延筋拉延阻力的测定的试验，详细试验结果在第六章中。摩擦系数根据测量结果给定0.175,拉延筋选取单圆筋，拉延阻力为0.178KN/mm。
2.汽车覆盖件冲压的有限元模拟结果分析
经过计算后，板料的FLD如图2所示。在FLD图中，红色表示破裂，粉红色表示起皱，而在应变云图中红色表示正应变，深蓝表示副应变。从FLD图中我们可以看出四处破裂，分别是大鼓包处，凹坑底部，最下方的小鼓包处，右上方的直壁处。通过主应变和次应变云图可以看出在突起的鼓包顶端处为双向拉应变发生破裂，并目_从板料轮廓的变化发现在有拉延筋的地方板料儿乎没有流动，形成过度胀形，凹坑底部破裂处也同样出现胀形过度问题。而模具拉延直壁处的破裂却是不同形式的，该处的主应变为拉应变，次应变为压应变，为明显的拉深破裂状态。之所以只有这个直壁角破裂是因为这个角离大鼓包最近，并且通过成形过程的模拟我们发现这个直角壁首先成形，从而在凹坑成形前破裂。其它四个角由于拉延高度低并且没有复杂的凸凹变形，都有足够的板料流动量，板料的流动情况良好，所以没有破裂。
3.汽车覆盖件冲压工艺改进方案
在去掉拉延筋，变化压边力后还是无法缓解，于是决定改变模型，我们把拉延直壁消除降低了模具拉延高度;把型面中那一个接近大直角型面过渡改为一个小缓坡，减缓了陡峭程度;由于模具进料困难，所以去掉拉延筋，然后设定压边力为400KN,摩擦系数为0.12，进行模拟后如图4所示。可以看出与未改前的情况有很大的不同，破裂情况明显改善，尤其是右上角直壁处的破裂变得很小，这是由于降低了它的拉延高度。
4.结论
世界上每年的钢材有半数以上被轧制成板料和管料。金属板、管的成形和加工在航空、航天、汽车、船舶及许多民用工业中都占有相当重的比例。因此，提高相应的成形技术和制造水平是一个具有普遍意义的大课题。因此，文章在汽车覆盖件数值模拟和试验研究的基础上，采用有限元的数值模拟及试验研究的方法，对汽车覆盖件拉延过程中的成形进行了数值模拟和试验研究。
参考文献
[1]李东升,黄小明,胡世光.汽车覆盖件拉延筋的单元模拟试验研究[D].北京航空航天大学学报，1995.21(2):67-71.
关键词:三维反求技术;逆向工程;模具
中图分类号:TP391文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)21-0052-02
三维反求技术在现代化的加工中应用越来越广泛,但三维反求技术应用方面的文章却不多,为此本文作了以下介绍。
反求技术可以在原有产品的基础上解剖、深化设计和再创造,可有效改善技术水平,提高生产率,增强产品竞争力,是消化、吸收先进技术进而创造和开发各种新产品的重要手段。据统计,各国70%以上的技术源于国外,逆向工程作为掌握技术的一种手段,使产品研制周期缩短40%以上。研究反求技术,对我国国民经济的发展和科学技术水平的提高,具有重要的意义。
一、三维反求技术
(一)三维反求技术的概念
三维反求技术亦称为逆向工程 (RE,ReverseEngineering),是近年来 CAD/CAM技术领域研究的―个热点。简单地讲,如果把传统的从构思-设计-产品这个过程称为正向工程的话,那么,产品模型(或实物)- CAD信息模型-CAM或快速原型件这个过程就称为反求工程。
(二)三维反求技术得原理及工作流程
三维反求技术包括影像反求、软件反求及实物反求等三方面。目前相对最多人研究的是实物反求技术。它是研究实物CAD模型的重建和最终产品的制造。狭义来说,三维反求技术是将实物模型数据化成设计、概念模型,并在此基础上对产品进行分析、修改及优化等技术。
1.工作原理。三维反求技术是利用电子仪器去收集物体表面的原始数据,之后再使用软件,计算出采集数据的空间坐标,并得到对应的颜色。扫描仪是对物体作全方位的扫描、然后整理数据、三维造型、格式转换、输出结果。整个操作过程,可以分为四个步骤:(1)物体数据化:普遍采用三坐标测量机或激光扫描仪来采集物体表面的空间坐标值;(2)从采集的数据中分析物体的几何特征:依据数据的属性,进行分割、再采用几何特征和识别方法来分析物体的设计及加工特征;(3)物体三维模型重建:利用CAD软件,把分割后的三维数据作表面模型的拟合,得出实物的三维模型;(4)检验、修正三维模型。
2.工作流程。三维反求的典型工作流程主要是对现有的实物,使用数据化的仪器,准确、快速地采集表面轮廓的空间坐标值,然后构建曲面、经CAM软件产生CNC加工刀路,在CNC机床上把实物模型制造出来或利用快速原型制造机,把实物原型制造出来。在产品设计方面,采集的空间坐标值,可对实体三维模型,作复杂的修改或再创新。快速原型制造机可读取STL格式的文档,可以由云点直接转换或在建造的曲面、实体三维模型中转换。
二、三维反求技术的应用综合
三维反求技术的应用十分广泛,一些高技术含量的航空、航天工业,汽车工业都采用了此项技术于产品研发及制造。在制造工业中,采集的数据用于模具制造,产品设计、开发,例如消费性的电子产品等。
此外,反求技术配合快速原型制造技术,更能发挥快速原型技术的优势、扩大它的应用范畴。凭借反求技术及有关的软件,设计者可以快速制造实物,同时可以快速对实物修改、优化和创新设计,这样便可以缩短产品设计的周期,加速新产品的出现,提高公司的竞争力。三维反求技术的应用综合如下:
1.从概念到快速原型制造。在产品设计中,有些实物很难利用CAD软件来建造CAD模型来表达设计概念,但有了三维反求技术后,便很快从实物转换成设计模型。
2.快速制造模具。技术人员利用反求技术扫描实物,然后把采集得到的数据,通过专门的软件,如Renishaw公司的Tracecut软件,直接产生刀路,输出到数控加工中心,制造出模具来。这种情况,在汽车的后市场(after market)及电子消费品特别普遍。汽车的原厂零部件相对较贵,所以倾向于寻找代替品,价格相对便宜的。由于市场相当庞大,所以诱发一批厂家生产这些代替品。由于没有原厂产品技术资料,如实物的工程图或CAD模型,他们只好利用反求技术,采集实物的三维数据,转化成刀路,直接制造模具。另一种情况是一些停产老产品,现在有需求。由于停产多时,原始数据都没有了,只好把现有的实物扫描、采集数据、转成刀路来制造模具,实现再次生产。
3.美观设计领域。例如汽车外形设计,广泛采用真实比例的木质或泥塑模型来评估整体设计效果,此时需用逆向工程的设计方法。
4.仿制流线型、形状复杂而且无法用人工方法准确量度的实物。航空、航天器的有些零部件流线型特别强,一般的测量仪器是绝对无法准确测量其曲面。反求技术便可以在一个面积细小表面上采集上百万、上千万的三维坐标数据,之后便可以通过软件建造曲面。在一个相等面积的表面,三维坐标数据愈多,建造的曲面便愈准确。
5.产品复制、修改、设计。当实物被数据化后,技术人员便可建造CAD实体模型、曲面,这样设计师便可以迅速在软件上作有关的产品修改、创新的设计。
三、反求技术未来展望
随着国际互联网络的普及,更容易获取资讯,商业竞争日趋激烈,要取胜就要不断的有新产品投放到市场,缩短生产周期是竞争一个重点策略。反求技术在时间方面发挥了它的作用,所以会广泛应用于产品开发。在技术方面,软件的快速开发,使数据的运算更快、扫描后数据处理更容易;图像摄像机的发展,使采集的数据更多、更快。这样,扫描速度便可以更快,扫描精度更高。综上所述,反求技术将会有更大的发展空间,应用到更多的领域中。
参考文献
[1]唐荣锡.CAD/CAM技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,1994.
[2]王先逵.计算机辅助制造[M].北京:清华大学出版社,1999.
[3]许智钦.3D逆向工程技术[M].北京:中国计量出版社,2002.
[4]鞠华.自由曲面的反求工程与快速原形技术[J].机电工程,2000,17(2).
购物车(0)