時(shí)間：2022-11-28 06:55:26
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論文摘要:隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展及塑料制品在各個(gè)領(lǐng)域的推廣應(yīng)用，產(chǎn)品對模具的要求也越來越高。同時(shí)也對專業(yè)設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)提出了更高的要求，在塑料制品模具設(shè)計(jì)時(shí)制品材料的選擇是決定產(chǎn)品性能的重要因素。還有制品壁厚等問題是輔助設(shè)計(jì)軟件所不能解決的，要需要專業(yè)設(shè)計(jì)人員長時(shí)間經(jīng)驗(yàn)的積累才能做好的。因此本文就塑料制品模具設(shè)計(jì)中若干重要問題做以簡要的討論。
在我國塑料工業(yè)發(fā)展中，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用起到了重要作用。計(jì)算機(jī)技術(shù)在模具設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用，大大縮短了模具設(shè)計(jì)時(shí)間，尤其計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）技術(shù)的大規(guī)模推廣，解決了塑料產(chǎn)品開發(fā)、模具設(shè)計(jì)及產(chǎn)品加工中的薄弱環(huán)節(jié)。更在提高生產(chǎn)率、保證產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本等方面體現(xiàn)出現(xiàn)代科技的優(yōu)越性。但是現(xiàn)代技術(shù)并不能替代專業(yè)設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)，在塑料模具設(shè)計(jì)時(shí)制品材料的選擇是決定模具設(shè)計(jì)時(shí)模具材料選用的重要因素。怎樣選用合適的材料，是模具設(shè)計(jì)中一個(gè)重要的問題。
一、塑料制品材料的選用對模具設(shè)計(jì)的影響
一般來說，并沒有不好的材料，只有在特定的領(lǐng)域使用了錯(cuò)誤的材料。因此，設(shè)計(jì)者必須要徹底了解各種可供選擇的材料的性能，并仔細(xì)測試這些材料，研究其與各種因素對成型加工制品性能的影響。本文只就傳統(tǒng)的熱塑性材料進(jìn)行分析以說明問題。在注射成型中最常用的是熱塑性塑料。它又可分為無定型塑料和半結(jié)晶性塑料。這兩類材料在分子結(jié)構(gòu)和受結(jié)晶化影響的性能上有明顯不同。一般來說，半結(jié)晶性熱塑性塑料主要用于機(jī)械強(qiáng)度高的部件，而無定型熱塑性塑料由于不易彎曲，則常被應(yīng)用于外殼。這是材料選用的大框，其次，還要根據(jù)填料和增強(qiáng)材料繼續(xù)選擇。
（一）根據(jù)填料和增強(qiáng)材料進(jìn)行選擇的分析
熱塑性塑料可分為未增強(qiáng)、玻璃纖維增強(qiáng)、礦物及玻璃體填充等種類產(chǎn)品。玻璃纖維主要用于增加強(qiáng)度、堅(jiān)固度和提高應(yīng)用溫度；礦物和玻纖則具較低的增強(qiáng)效果，主要用于減少翹曲。玻璃纖維會影響到成型加工，尤其會對部件產(chǎn)生收縮和翹曲性。所以，玻璃纖維增強(qiáng)材料不能被未增強(qiáng)熱塑性塑料或低含量增強(qiáng)材料來替代，而不會有尺寸改變。玻璃纖維的取向由流動方向決定，這將引起部件機(jī)械強(qiáng)度的變化。試驗(yàn)（從注射成型片的橫向和縱向截取了10個(gè)測試條，并在同一個(gè)拉力測試儀上對它們的機(jī)械性能進(jìn)行了比較）表明，對添加了30％玻璃纖維增強(qiáng)的熱塑性聚酯樹脂，其橫向的拉伸強(qiáng)度比縱向（流動方向）低了32％，撓曲模量和沖擊強(qiáng)度分別減少了43％和53％。
在綜合考慮安全因素的強(qiáng)度計(jì)算中，應(yīng)注意到這些損失。
在一些熱塑性塑料中加入了一系列增強(qiáng)材料、填料和改性劑來改變它們的性質(zhì)。由這些添加劑產(chǎn)生的性能變化必須認(rèn)真地從手冊或數(shù)據(jù)庫中查閱，更好的是聽取原材料制造廠家的專家的技術(shù)建議。以選用最為合適的材料。
（二）考慮濕度對材料性能影響
一些熱塑性材料，特別是PA6和PA66，吸濕性很強(qiáng)。這可能會對它們的機(jī)械性能和尺寸穩(wěn)定性產(chǎn)生較大的影響。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)特別注意這種性能，考慮其對產(chǎn)品性能的影響。
模具材料的選用取決于制品材料，細(xì)致分析制品材料后，才能在模具設(shè)計(jì)時(shí)選用最為合適的模具材料。
（三）塑料制品模具材料選用
細(xì)致分析塑料制品使用的材料后，選取最為合適的模具材料。目前我國市場常見的、適合熱縮性材料的模具材料有：非合金型塑料模具鋼（即碳素鋼）、滲碳型塑料模具鋼、預(yù)硬型塑料模具鋼、時(shí)效硬化型塑料模具鋼、整體淬硬型塑料模具鋼、耐腐蝕型塑料模具鋼幾種。在模具材料選取時(shí)，根據(jù)制品材料是否改性和增加填充劑，添加何種添加劑來選取適合的模具材料。例如：制作形狀復(fù)雜的大、中型精密塑料制品時(shí)，其模具材料可選用預(yù)硬型塑料模具鋼；制造復(fù)雜、精密且生產(chǎn)時(shí)間較長，需要高壽命模具時(shí)刻采用時(shí)效硬化型塑料模具鋼。具體選用時(shí)主要還是要針對塑料制品的材料和模具預(yù)計(jì)使用情況選取。適宜的材料加上合理的設(shè)計(jì)將極大的提高模具使用周期，同時(shí)也可以提高產(chǎn)品質(zhì)量。
二、壁厚及相關(guān)注意事項(xiàng)對產(chǎn)品性能的影響
在工程塑料零件的設(shè)計(jì)中，還有一些設(shè)計(jì)要點(diǎn)要經(jīng)?？紤]，其中對于壁厚的設(shè)計(jì)尤為重要，壁厚設(shè)計(jì)的合理與否對產(chǎn)品影響極大，改變一個(gè)零件的壁厚，對以下主要性能將有顯著影響：零件重量、在模塑中可得到的流動長度、零件的生產(chǎn)周期、模塑零件的剛性、公差、零件質(zhì)量，如表面光潔度、翹曲和空隙等。
（一）塑料模具設(shè)計(jì)工藝中的基礎(chǔ)要求
在設(shè)計(jì)的最初階段，有必要考慮一下所用材料是否可以得到所要求。流程與壁厚比率對注塑工藝中模腔填充有很大影響。如果在注塑工藝中，要得到流程長、而薄，則聚合物應(yīng)具有相當(dāng)?shù)牡腿廴谡扯龋ㄒ子诹鲃尤劢猓┦欠浅１匾?。為了深入了解聚合物熔化時(shí)的流動性能，可以使用一種特殊的模具來測定流程。
增加壁厚不僅決定了機(jī)械性能，還將決定成品的質(zhì)量。在塑料零件的設(shè)計(jì)中，很重要的一點(diǎn)是盡量使均勻。同一種零件壁厚不同可引起零件的不同收縮性，根據(jù)零件剛性不同，這將導(dǎo)致嚴(yán)重的翹曲和尺寸精度問題。為取得均勻的，模制品的厚壁部分應(yīng)設(shè)置模心。此舉可防止形成空隙，并減少內(nèi)部壓力，從而使扭曲變形減至最小。零件中形成的空隙和微孔，將使橫截面變窄，內(nèi)應(yīng)力升高，有時(shí)還存在切口效應(yīng)，從而大大降低其機(jī)械性能。不同壁厚塑料制品的模具設(shè)計(jì)時(shí)，模腔的要求也不同，根據(jù)制品的要求，設(shè)計(jì)模具的模腔及脫模斜度，斜度要與塑膠制品在成型的分模或分模面相適應(yīng)；是否會影響外觀和壁厚尺寸的精度。
（二）熱塑性塑料設(shè)計(jì)中的指標(biāo)分析
熱塑性塑料一般具有高的延展性和彈性，不需要像具有高剛性、低延展性和低彈性的金屬一樣指定嚴(yán)格的范圍。設(shè)計(jì)者在決定熱塑性塑料模具制品的成本方面起了關(guān)鍵作用，合理且不影響產(chǎn)品性能的、縮小公差，較少成本是可以實(shí)現(xiàn)的。一般商業(yè)上可接受的產(chǎn)品與標(biāo)準(zhǔn)尺寸的偏差不高于0.25-0.3%，但這還需要與應(yīng)用時(shí)的具體要求相結(jié)合來判斷。精確的模具可以有效的縮小制品公差，從而降低制品成本。因此，模具精密度對制品生產(chǎn)廠家具有重要意義。
三、塑料模具設(shè)計(jì)時(shí)對收縮值的考慮
為了不對塑料部件制定過分嚴(yán)格的范圍，必須要注意一些影響塑料制品尺寸準(zhǔn)確性的因素。模具制造的標(biāo)準(zhǔn)必須嚴(yán)格遵守，同時(shí)要特別注意脫模斜度的重要性，因?yàn)樗鼪Q定了脫模容易與否及防翹曲性能。
還有一個(gè)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)相關(guān)的重要問題是，當(dāng)成型品是由不同材料或不同壁厚制成時(shí)，其模后收縮值與方向和厚度相關(guān)如果復(fù)雜的成型對加工的要求非常嚴(yán)格，必須要獲得模具原型有關(guān)收縮值和翹曲行為的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)玻璃增強(qiáng)材料的這一性質(zhì)最為明顯。玻璃纖維的取向性可在水平方向和垂直方向產(chǎn)生具有顯著性差異的收縮，從而導(dǎo)致尺寸不準(zhǔn)確。塑料制品的幾何形狀對收縮也有影響，進(jìn)而影響到產(chǎn)品的性能，這也是設(shè)計(jì)者值得關(guān)注的一點(diǎn)。因此在此類制品模具設(shè)計(jì)時(shí)要注意制品脫模收縮后的尺寸是否為產(chǎn)品要求尺寸，否則因制品模后收縮值的影響，極有可能導(dǎo)致產(chǎn)品尺寸不符合標(biāo)準(zhǔn)。
結(jié)論：
與產(chǎn)品模后性能相關(guān)問題還有許多，設(shè)計(jì)人員可以參考手冊進(jìn)行設(shè)計(jì)。總之，在塑料制品模具設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮可能影響制品尺寸、性能、外觀等多方面因素，綜合利弊，選用適合的材料，合理的設(shè)計(jì)，才能保證產(chǎn)品的性能。
參考文獻(xiàn)
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首先，根據(jù)型材截面質(zhì)心確定擠壓中心。根據(jù)金屬流動特性，選擇扇形分流孔、四孔布置，橋?qū)?0mm，上模高100mm，下模80mm，經(jīng)理論計(jì)算驗(yàn)證分流橋強(qiáng)度合理。其次，根據(jù)擠壓筒規(guī)格選擇焊合室深度為20mm，底部圓角8mm，焊合角25°。第三，重點(diǎn)在?？坠ぷ鲙^(qū)段的劃分，因型材結(jié)構(gòu)特殊性，保證擠壓中心與型材質(zhì)心重合［2］;以金屬均勻流動為前提，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行區(qū)段劃分和工作的長度計(jì)算［3］，型材模孔工作帶長度分布如圖2所示。
2擠壓過程模擬
2.1模擬模型建立
將上述設(shè)計(jì)的擠壓模具結(jié)構(gòu)導(dǎo)入鋁型材專用擠壓模擬軟件hy-erxtrude中，對其擠壓過程進(jìn)行模擬。根據(jù)擠壓過程中金屬變形程度及流經(jīng)的區(qū)域建立模擬模型，按照不同區(qū)域劃分網(wǎng)格。工作帶部分網(wǎng)格最小0.4mm，擠壓坯料最大網(wǎng)格尺寸6mm，這樣避免了擠壓過程中金屬流動而造成的網(wǎng)格畸變和重劃［4］。擠壓工藝參數(shù)設(shè)計(jì):擠壓筒直徑140mm，擠壓速度1mm/s，坯料預(yù)熱溫度480℃，模具預(yù)熱溫度460℃，擠壓比27.45，得出型材出口金屬流速結(jié)果如圖4所示。
2.2模擬結(jié)果分析
從型材出口金屬流速分布可知，T形懸臂部分的金屬流速慢僅15.58mm/s，而矩形空心的左上角流速過大達(dá)到37.76mm/s，速度相差過大，造成型材出口流速不均勻，使得型材扭曲變形，產(chǎn)品不合格。
3模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化及結(jié)果驗(yàn)證
3.1模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化
(1)從工作帶的長度方面，根據(jù)型材出口的金屬流速分布情況，因T形懸臂部分的型材厚度為3.2mm，而其他部分為2.8mm，而且懸臂部分遠(yuǎn)離擠壓中心，金屬流速必然不均勻。因此調(diào)整工作帶長度，微調(diào)懸臂橫梁部分的工作帶長度到10mm，懸臂豎直部分中間工作帶長度從8.7mm向兩側(cè)逐漸減小到6.8mm。優(yōu)化后的?？坠ぷ鲙鐖D5所示。(2)采用分流孔來調(diào)整金屬流速［5］，將兩個(gè)分流橋分別向左上方，左下方平移2mm，使得橋中心向左平移，與擠壓中心更接近，這樣有利于金屬的均勻流動，型材矩形部分的變形更均勻。同時(shí)，平移后右邊分流孔變大，懸臂T形部分不受分流橋的遮擋，金屬流動更趨于均勻。優(yōu)化后的分流橋結(jié)構(gòu)如圖6所示。
3.2模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化模擬結(jié)果
保持?jǐn)D壓工藝參數(shù)不變，根據(jù)反復(fù)的擠壓過程模擬和結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化，最后得到如圖7所示的型材金屬流速分布圖。從模擬結(jié)果可以看出型材流速得到很大的改善，很接近理論平均擠壓速度27.45mm/s，金屬流動均勻，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。
4結(jié)論
1.1進(jìn)料箱的結(jié)構(gòu)
進(jìn)料箱、進(jìn)料管及軟布套管共同組成了進(jìn)料裝置。其中進(jìn)料管被安裝在機(jī)架上，通過軟布套管聯(lián)接到進(jìn)料。在進(jìn)料管的內(nèi)部，有1個(gè)偏心錐形圓筒，該錐形圓筒的作用就是改變物料落點(diǎn)位置，并且引導(dǎo)物料準(zhǔn)確落入進(jìn)料箱的中心。進(jìn)料箱是被安裝在裝置中的篩體上，當(dāng)篩體開始振動，進(jìn)料箱隨之振動，這樣可在一定程度上保證喂料的均勻性。固定在進(jìn)料箱內(nèi)有一個(gè)分料板，其中部會垂直箱壁，分料板的兩側(cè)略朝下傾斜，分料板中間有勻料閘門，可調(diào)整伸縮，以保證物料均勻分布在篩面寬度。進(jìn)料箱與機(jī)架之間的聯(lián)接為剛性聯(lián)接，這樣可以保證抽查篩格，同時(shí)進(jìn)料箱也可以自由的拆卸與翻轉(zhuǎn)。
1.2出料箱的結(jié)構(gòu)
螺栓與篩體聯(lián)接在一起是出料箱的特點(diǎn)之一，主要包括大雜出料口、糧食出料口、機(jī)箱、及小雜出料口，通過焊接，不同的出料口結(jié)構(gòu)都可以與出料箱機(jī)箱聯(lián)接，不同的出料口和篩體之間都存在著密封裝置。出料箱結(jié)構(gòu)通過篩面篩出的大雜項(xiàng)經(jīng)過大雜出料口輸出到一旁的機(jī)箱，上篩面與下篩面之間的物料經(jīng)過物料輸出口后直接輸出，而小雜項(xiàng)通過下篩面選出，并通過小雜出料口輸出。機(jī)器在使用之前，需要檢查其嚴(yán)密情況，保證設(shè)備不存在泄漏情況，以保證各個(gè)出料口之間不會發(fā)生混合的可能。
1.3機(jī)架
采用分離式設(shè)計(jì)是該振動篩的特點(diǎn)之一，同時(shí)橫梁和底座的支撐采用分開設(shè)計(jì)，支撐橫梁與底座之間使用可調(diào)式螺栓聯(lián)接，這樣的好處是橫梁可以上下移動，因此保證了篩體調(diào)節(jié)角度在0~12°。不同角度的調(diào)節(jié)可以滿足不同情況下的不同的篩選要求。該方案的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)用性強(qiáng)，并且制作簡單，運(yùn)輸方便。物料輸入和進(jìn)料機(jī)構(gòu)聯(lián)接的設(shè)備是移動架。螺栓進(jìn)行聯(lián)接是料筒盤和進(jìn)料筒之間的主要聯(lián)接方式，物料也可以經(jīng)過管道直接進(jìn)入物料筒。料筒盤可以直接在支架的橫梁上進(jìn)行焊接。上支架的組成部分包括了加強(qiáng)板、料筒盤、封板。移動架和支撐架之間是剛性聯(lián)接，這是由支撐板和螺栓完成的。在設(shè)備開始運(yùn)轉(zhuǎn)之前，要保證移動架支撐架的聯(lián)接緊密，這樣才能保證物料準(zhǔn)確進(jìn)入進(jìn)料箱。
1.4驅(qū)動電機(jī)的設(shè)計(jì)
驅(qū)動電機(jī)的驅(qū)動設(shè)置一般都選擇在篩體兩側(cè)，并且要保證篩體重心的位置重合。在4只螺栓的固定下，電機(jī)安裝在圓盤上，當(dāng)圓盤的固定螺栓被松開時(shí)，電機(jī)和圓盤將同時(shí)繞著中心軸旋轉(zhuǎn)，以至于改變電機(jī)安裝角度，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)振動角，振動角在0~45°可調(diào)節(jié)。
2模具設(shè)計(jì)
在模具的設(shè)計(jì)過程中，以下現(xiàn)象需要考慮到，有模具頭部的成形，在球形頂端的飛邊、打偏等現(xiàn)象。與此同時(shí)還需要考慮到限位工件、出料自動等來自各個(gè)方面的多因素。各個(gè)部件的關(guān)系如下：上鍛模被安裝固定在了工作頭的主軸孔中，下鍛模被安裝固定在定位模具中，壓板緊緊壓住下鍛模，工作臺與壓板在工作臺的T形槽的作用下，由聯(lián)接螺栓被緊密聯(lián)接在一起。工作臺和定位模具為了提高定位與定心的精確度，選擇了比較小的間隙進(jìn)行配合。模具中存在著頂芯，機(jī)床底座的下面存在著模具底座，在連桿和工作頭的作用下聯(lián)接為一個(gè)整體。設(shè)計(jì)的模具的工作原理如下：模具被固定在指定位置后，把加熱后的材料放在下鍛模里面，上鍛模在工作頭的帶動下，壓在了下鍛模上，模具底座在聯(lián)接桿的作用下隨之往下，頂芯因此落到了定位模具的下邊。頂端的部分剛好比下鍛模的底部高出部分，可以支住工件。等工件加工完畢，工作頭將會隨之升起，并帶動上鍛模和模具隨之升起，在頂芯的作用下，模具底座的柱銷也因此被頂出模具。
3設(shè)計(jì)時(shí)注意的問題
（1）下鍛模下鍛模在實(shí)際作業(yè)時(shí)受到的壓力非常大，因此若強(qiáng)度方面沒達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，很容易因此而斷裂。所以在實(shí)際選用特殊材料，并且加熱處理，滿足強(qiáng)度方面要求。下鍛模的臺階過渡時(shí)選擇了大圓弧過渡。（2）定位模具為了在實(shí)際作業(yè)中避免鍛壓工件偏倒現(xiàn)象，為此特別設(shè)計(jì)一個(gè)定位模具，作用主要體現(xiàn)在3個(gè)方面：①保證上鍛模與下鍛模的同心度；②對頂芯的支撐作用，對工件的定位作用；③若頂芯上升的話，將起到一個(gè)導(dǎo)向的作用。（3）頂芯上鍛模通過工件對頂芯施加鍛壓壓力，同時(shí)，為了保證下鍛模和定位模具能夠在允許范圍內(nèi)正?；校敲匆欢ú荒艽嬖谛巫?，所以也需要選擇特殊材料，并進(jìn)行熱處理。
4結(jié)語
當(dāng)前實(shí)踐教學(xué)面臨的問題模具設(shè)計(jì)是實(shí)踐性和工程性較強(qiáng)的專業(yè)課程，模具設(shè)計(jì)專業(yè)培養(yǎng)的是具有一定的模具設(shè)計(jì)能力和較強(qiáng)的模具制造能力以及能夠滿足現(xiàn)代模具企業(yè)生產(chǎn)一線需要的技術(shù)應(yīng)用型專門人才。因此，模具設(shè)計(jì)專業(yè)的學(xué)生除了掌握相應(yīng)層次的文化基礎(chǔ)知識與相應(yīng)的專業(yè)技術(shù)理論以外，還需具有較強(qiáng)的技術(shù)應(yīng)用能力、現(xiàn)場操作技能。而實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)應(yīng)用型模具設(shè)計(jì)人才“應(yīng)用”能力最為基礎(chǔ)也是最為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。然而目前相當(dāng)一部分高校在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中不同程度地存在以下的一些問題，制約著應(yīng)用型模具設(shè)計(jì)人才的培養(yǎng)。
1實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容不能完全滿足社會需求
金工實(shí)習(xí)是高校模具設(shè)計(jì)類專業(yè)重要的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，它是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動手能力的必修技術(shù)基礎(chǔ)課程。通過金工實(shí)習(xí)，學(xué)生可以熟練掌握機(jī)械零件加工的主要工藝過程和方法，熟悉常用設(shè)備和工具的使用方法，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。但是大多高校金工實(shí)習(xí)內(nèi)容主要集中在機(jī)械加工的車、銑、刨、磨、鉗等傳統(tǒng)訓(xùn)練方面，忽視現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)訓(xùn)練如以數(shù)控加工技術(shù)、特種加工技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)等為核心的模具制造實(shí)踐和以模具制工藝設(shè)計(jì)為主線的現(xiàn)代工程實(shí)踐的培養(yǎng)，跟不上目前國內(nèi)模具制造技術(shù)發(fā)展的水平。
2實(shí)踐教學(xué)方法不能體現(xiàn)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)需求
相當(dāng)部分高校在進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)過程中，指導(dǎo)教師往往采用簡單的課堂教學(xué)來實(shí)現(xiàn)。指導(dǎo)老師講解實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?nèi)容和步驟，根據(jù)操作過程演示實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，采取驗(yàn)證式的實(shí)驗(yàn)方法，實(shí)驗(yàn)驟教條化。雖然有時(shí)學(xué)生分成小組進(jìn)行試驗(yàn)，往往也是驗(yàn)證式的。這種教學(xué)方法還會受到實(shí)驗(yàn)室空間和時(shí)間的限制，消減了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性、靈活性，難以達(dá)到培養(yǎng)應(yīng)用型人才的要求?，F(xiàn)場實(shí)習(xí)是模具設(shè)計(jì)專業(yè)重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，通過現(xiàn)場實(shí)習(xí)，學(xué)生可以更好地鞏固所學(xué)的專業(yè)知識，擴(kuò)大專業(yè)知識面，培養(yǎng)一定的解決工程實(shí)際問題的基本能力和社會實(shí)踐能力。但部分教師以及大多數(shù)學(xué)生認(rèn)為，現(xiàn)場實(shí)習(xí)僅僅是課堂教學(xué)的補(bǔ)充，沒有意識到現(xiàn)場實(shí)習(xí)的重要性。往往是一個(gè)或兩個(gè)指導(dǎo)老師帶著許多學(xué)生走馬觀花地參觀生產(chǎn)現(xiàn)場，未能給學(xué)生介紹與課堂所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識相對的生產(chǎn)實(shí)際，也未能真正參與到企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際中去，因而對生產(chǎn)實(shí)習(xí)的積極性不高，實(shí)習(xí)效果可想而知。
3缺乏綜合性實(shí)踐的平臺
生產(chǎn)企業(yè)對應(yīng)用型模具設(shè)計(jì)人才的要求不僅只是具備模具設(shè)計(jì)與制造的基本技能，更重要的是具有綜合實(shí)踐能力與項(xiàng)目實(shí)施能力。但目前相當(dāng)部分高校的模具設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)，大多采用校內(nèi)教學(xué)（實(shí)驗(yàn)）輔助生產(chǎn)現(xiàn)場參觀的方式進(jìn)行，缺乏綜合性實(shí)踐的平臺，學(xué)生自主參與性較差，與生產(chǎn)企業(yè)以項(xiàng)目或工程管理的方式差別較大，難以培養(yǎng)更重要的是具有綜合實(shí)踐能力與項(xiàng)目實(shí)施能力。
二應(yīng)用型人才培養(yǎng)的實(shí)踐教學(xué)改革
1實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容改革
（1）金工實(shí)習(xí)改革。金工實(shí)了掌握機(jī)加工中的車銑刨磨鉗等傳統(tǒng)訓(xùn)練方面，增加模具企業(yè)中常用的現(xiàn)代加工設(shè)備如數(shù)控電火花成形、數(shù)控電火花線切割、數(shù)控銑削設(shè)備的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，給定特定的模具零件，安排學(xué)生操作數(shù)控機(jī)床、線切割、電火花機(jī)床等設(shè)備對零件進(jìn)行加工，訓(xùn)練學(xué)生對現(xiàn)代加工設(shè)備的實(shí)際操作能力和數(shù)控編程能力，促進(jìn)學(xué)生對模具的特種加工方法的了解。
（2）增加數(shù)字化設(shè)計(jì)加工內(nèi)容。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，各種模具設(shè)計(jì)軟件不斷出現(xiàn)。在傳統(tǒng)模設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用數(shù)字化設(shè)計(jì)工具，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化制圖、模具數(shù)字化設(shè)計(jì)、模具數(shù)字化分析仿真、模具生產(chǎn)管理以及模具的數(shù)控加工，從而提高模具設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短模具設(shè)計(jì)周期，已經(jīng)形成趨勢。這就要求畢業(yè)生必須具有很強(qiáng)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力以適應(yīng)就業(yè)的要求。因此，在課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)上增加模具數(shù)字化設(shè)計(jì)的內(nèi)容，采用先進(jìn)的三維設(shè)計(jì)軟件如Pro/E、UG等進(jìn)行模具三維數(shù)字化設(shè)計(jì)，利用模具分析軟件如MoldFlow、DYNAFORM等對零件進(jìn)行有限元分析，根據(jù)分析結(jié)果來檢查模具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的合理性，在設(shè)計(jì)階段消除易出現(xiàn)的錯(cuò)誤，利用CAM技術(shù)模擬模具的加工過程。在實(shí)踐環(huán)節(jié)中增加這些內(nèi)容，目的是加強(qiáng)學(xué)生模具數(shù)字化設(shè)計(jì)分析和加工的能力，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。
2實(shí)踐教學(xué)方法
改革課程實(shí)驗(yàn)是實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中的重要一環(huán)，往往由于實(shí)驗(yàn)室的時(shí)間和空間限制，實(shí)驗(yàn)大多采取驗(yàn)證式或演示實(shí)驗(yàn)，這種教學(xué)方式很難達(dá)到培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目的。對于模具設(shè)計(jì)的課程實(shí)驗(yàn)，采用案例法（企業(yè)案例）教學(xué)，比如模具拆裝實(shí)驗(yàn)，選擇企業(yè)生產(chǎn)報(bào)廢的但能反映模具新技術(shù)的典型模具，如自動脫螺紋模具或二次分型模具等，通過模具拆裝過程的訓(xùn)練，學(xué)生掌握模具拆裝的具體操作步驟和注意事項(xiàng)，提高動手拆裝模具的能力，加深對模具設(shè)計(jì)參數(shù)的理解，而且學(xué)生也能從另一側(cè)面了解生產(chǎn)企業(yè)模具的拆裝過程。對于注射生產(chǎn)實(shí)習(xí)，學(xué)生親手去安裝和調(diào)試課堂所講的企業(yè)案例模具，選擇合理的工藝參數(shù)進(jìn)行塑件的生產(chǎn)。通過對塑件的生產(chǎn)，以及對注射成型參數(shù)的調(diào)試，幫助學(xué)生進(jìn)一步了解工藝參數(shù)，并且根據(jù)各種成型情況來調(diào)整參數(shù)，這種教學(xué)方法極大地激發(fā)學(xué)生的興趣和創(chuàng)新意識。
3增設(shè)綜合性和創(chuàng)新性實(shí)踐
目前實(shí)踐中的金工實(shí)習(xí)、現(xiàn)場實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)、各門專業(yè)課程的實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)大多以單獨(dú)考核的方式進(jìn)行，缺乏將所有實(shí)踐結(jié)合在一起的綜合性實(shí)踐，學(xué)生的自主參與性較差。為了培養(yǎng)學(xué)生的具有綜合實(shí)踐能力與項(xiàng)目實(shí)施能力，在所有的理論知識和單項(xiàng)的實(shí)踐內(nèi)容完成后，增設(shè)綜合性和創(chuàng)新性實(shí)踐，采取類似生產(chǎn)企業(yè)的項(xiàng)目或工程管理的方式進(jìn)行。學(xué)生根據(jù)自己的學(xué)習(xí)情況與能力，選擇與自己能力相符的企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際的實(shí)例題目（真題真做），一人一題，避免了小組中的敷衍了事，蒙混過關(guān)，甚至有自覺性差的同學(xué)偷懶抄襲的情況出現(xiàn)。讓學(xué)生有足夠的時(shí)間去查閱收集設(shè)計(jì)參考資料，自主思考，獨(dú)立設(shè)計(jì)，優(yōu)化方案。將模具設(shè)計(jì)（三維和二維的數(shù)字化設(shè)計(jì)能力）、模擬分析（CAE分析能力）、模具各個(gè)零件（主要是成型零件）的加工（機(jī)加工、數(shù)控加工熱處理等動手實(shí)訓(xùn)能力）、模具各零件的組裝（模具裝配能力），最后將組裝好的模具在壓力機(jī)或注塑機(jī)上試模（初步的試模和調(diào)整能力）等一系列過程融為一體，并且學(xué)生對各個(gè)環(huán)節(jié)的實(shí)際管理能力也得到提高。通過綜合性實(shí)踐的訓(xùn)練能夠較好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與潛能，促進(jìn)學(xué)生獨(dú)立思考、自主設(shè)計(jì)，培養(yǎng)了學(xué)生的設(shè)計(jì)和分析能力、工藝技能和工程管理能力。由于題目主要來源于企業(yè)實(shí)際產(chǎn)品，學(xué)生通過綜合性的實(shí)踐訓(xùn)練能更好地適應(yīng)企業(yè)的需求。
三結(jié)束語
從幾類膠塞的結(jié)構(gòu)及用途可以看出，膠塞生產(chǎn)具有批量大、尺寸要求嚴(yán)格及有潔凈和生物安全性要求的特點(diǎn)，針對這幾個(gè)特點(diǎn)，在膠塞模具設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮以下幾點(diǎn)：（1）膠塞屬于大批量生產(chǎn)的模型制品，因?yàn)槎嗲荒＞呱a(chǎn)效率高且能滿足生產(chǎn)需求，所以，模具設(shè)計(jì)時(shí)必須是多腔模具，設(shè)計(jì)模具時(shí)盡量占滿整個(gè)熱板。模具型腔之間的間距一般與產(chǎn)品尺寸保持+3.5～4mm，型腔呈交錯(cuò)排列。（2）膠塞尺寸要求嚴(yán)格，模具型腔及模具大板必須采用精密的加工技術(shù)才能滿足尺寸精度要求。模具型腔芯（簡稱模芯）與模具大板分別加工，然后鑲嵌在一起。（3）膠塞有潔凈和生物安全要求，硫化完成后的膠片，不宜采用撕邊和冷凍除邊工藝，否則剩余膠絲和膠粉末會因清洗困難而影響生物安全性。目前，通常采用連片硫化生產(chǎn)（分模邊厚度0.6～1.2mm）進(jìn)而采用冷沖切工藝，一次性切除分模邊，不留膠絲毛刺。（4）膠塞為含膠率高的純膠制品，所用膠料鹵化丁基膠及其他膠種必須采用抽真空平板硫化機(jī)或注射抽真空硫化機(jī)來生產(chǎn)，對硫化設(shè)備要求高，且必須為抽真空設(shè)備。（5）由于膠塞尺寸的嚴(yán)格性，化膠塞的面壓大于普通的橡膠制品，一般在100kg/cm2以上（普通橡膠制品為50kg/cm2左右）。（6）硫化模具除采用多腔設(shè)計(jì)外，由于沖切工藝的限制，多腔排布需要再分割沖切分區(qū)。（7）硫化前的半成品采用薄膠片進(jìn)行整模具覆蓋，對半成品尺寸及重量要求嚴(yán)格（長寬尺寸誤差±1mm，厚度誤差±0.1mm，重量誤差±5g）。（8）由于采用連片生產(chǎn)，半成品膠片精度高，一般只在模具大板周邊設(shè)計(jì)溢膠槽。（9）膠料的收縮率通常根據(jù)膠種不同、含膠率不同、配方不同、硫化條件不同，將根據(jù)實(shí)驗(yàn)實(shí)際測定后確定，經(jīng)驗(yàn)值一般在1.8%～2.8%之間。（10）模具定位通常采用4個(gè)定位銷定位，模具固定在硫化機(jī)熱板上，硫化機(jī)采用大開檔結(jié)構(gòu)，便于放入和取出膠片。（11）為了提高效率，硫化機(jī)熱板盡量采用大臺面、大噸位的平板硫化機(jī)。硫化模具尺寸變大，模具加工困難也相應(yīng)增大。目前我公司的膠塞模具尺寸達(dá)到1300mm×600mm×100mm的模腔數(shù)量多達(dá)2352腔/模。
2膠塞模具的結(jié)構(gòu)組成及加工方法
根據(jù)以上膠塞模具的特點(diǎn)進(jìn)而可以設(shè)計(jì)出膠塞模具的結(jié)構(gòu)，通常膠塞模具均采用二開模、多腔鑲芯技術(shù)。模具由上模具大板、上模芯、下模具大板、下模芯、定位銷及定位套組成。
2.1上模具大板與下模具大板上模具大板的典型結(jié)構(gòu)如圖8所示，下模具大板的典型結(jié)構(gòu)如圖9所示。上模具大板與下模具大板的主要功用是固定和連接上模芯與下模芯，它們與上下模芯之間通常采用H6/k5配合。上模具大板通常設(shè)分區(qū)線，目的是便于硫化后分片和沖切。下模具大板內(nèi)腔設(shè)預(yù)留分模邊，分模邊的厚薄將根據(jù)膠料硫化時(shí)的流動特性來確定，通常為0.5～1mm。下模具大板周邊設(shè)溢膠槽，滿足半成品重量誤差需求，生產(chǎn)合格產(chǎn)品。上模具大板與下模具大板將根據(jù)不同直徑形狀及厚度的產(chǎn)品，選用不同排布形式與厚度，排布形式有直排型和交錯(cuò)排列型，在同樣模板面積上，交錯(cuò)排列型的生產(chǎn)效率比直排型提高7.5%，因此只要結(jié)構(gòu)允許，應(yīng)盡量采用交錯(cuò)排列形式。上下模具大板的加工通常采用坐標(biāo)鏜床或加工中心一次完成上下模具大板坐標(biāo)孔的加工。
2.2上模芯與下模芯上模芯典型結(jié)構(gòu)如圖10所示，下模芯結(jié)構(gòu)如圖11所示。上下模芯是膠塞硫化成型最關(guān)鍵的部件，它的加工質(zhì)量直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量。膠塞模具是多腔模具，模芯數(shù)量巨大，目前我公司腔數(shù)最多的可達(dá)2352腔/模，因此模芯的一致性要求很高，對于簡單型腔的產(chǎn)品，一般采用數(shù)控車床生產(chǎn)，而對于復(fù)雜型腔的產(chǎn)品除采用數(shù)控車床加工外，還必須輔以電火花等加工方法來完成其加工，還有個(gè)別型腔復(fù)雜的產(chǎn)品采用鑲嵌法生產(chǎn)，但質(zhì)量和一致性很難保證。
2.3定位銷與定位套定位銷與定位套的結(jié)構(gòu)如圖12所示，由于多腔模具的特殊性，通常1套模具一般只有4對定位銷與定位套對上下模具進(jìn)行定位，上下大板的定位套與定位銷孔通常在坐標(biāo)鏜床或加工中心與模芯孔一次加工完成，定位銷、定位套與大板采用H7/n6配合，銷與套之間采用H7/g6配合。
3膠塞模具裝配與使用過程的常見問題與處理方法
膠塞模具零件加工完成后，就可進(jìn)行模具裝配工作，膠塞模具的裝配有其特殊性，主要應(yīng)注意以下幾個(gè)方面的問題。
3.1模具大板與模芯的裝配精度問題由于膠塞模具是多腔鑲芯模具，模芯與大板裝配配合精度要一致，盡管圖紙標(biāo)注尺寸是一致的，但實(shí)際加工過程會出現(xiàn)一些偏差，這些偏差就會造成模板與模芯配合尺寸不一致。配合過緊會使得模板變形，進(jìn)而影響硫化產(chǎn)品的精度；配合過松會導(dǎo)致模芯與模板之間積膠，進(jìn)而使硫化產(chǎn)品產(chǎn)生毛邊。為了解決模板變形問題，一般采用加厚模具大板的辦法來解決，但過厚的模板會給更換模具和抽真空帶來困難。
3.2模芯加工的一致性問題模芯內(nèi)腔加工的不一致會造成膠塞產(chǎn)品不一致，而不一致的膠塞會造成藥品自動分裝生產(chǎn)線運(yùn)轉(zhuǎn)不暢，導(dǎo)致膠塞大批退貨。因此，膠塞模芯內(nèi)腔尺寸的一致性是膠塞模具最關(guān)鍵的一環(huán)。通常通過模芯加工后的尺寸檢查和硫化膠塞產(chǎn)品尺寸檢查環(huán)節(jié)來控制產(chǎn)品尺寸。
3.3預(yù)留分模邊與最終硫化產(chǎn)品分模邊的關(guān)系由于多腔膠塞模具設(shè)計(jì)屬于半開放模具，盡管半成品尺寸及重量控制嚴(yán)格，但最終硫化的膠片還會出現(xiàn)多余膠料溢出現(xiàn)象，正是這些膠料的溢出造成了預(yù)留分模邊與最終硫化產(chǎn)品分模邊存在差異，這些因素在模具設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮，按經(jīng)驗(yàn)值一般在0.15～0.20mm之間。
3.4預(yù)留分模邊內(nèi)槽尺寸與模芯最小距離的問題在多腔模具的邊緣經(jīng)常會出現(xiàn)硫化后的膠塞變形或尺寸不合格的問題，造成這種問題的主要原因是分模邊內(nèi)槽邊緣與模芯距離過近造成，適當(dāng)加大該尺寸就能解決這個(gè)問題，因此膠塞模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)特別注意這個(gè)問題。
3.5硫化機(jī)面壓與熱板精度的影響由于膠塞尺寸的嚴(yán)格性，硫化機(jī)面壓必須足夠大，才能硫化出合格產(chǎn)品，面壓一般在100kg/cm2以上比較合適，低于此數(shù)據(jù)會造成合格率降低、膠塞厚度不均等問題。熱板精度低的硫化機(jī)，不僅不能生產(chǎn)出合格的膠塞產(chǎn)品，還會對模具造成永久傷害，嚴(yán)重者會造成模具報(bào)廢。因此，膠塞生產(chǎn)盡量采用高精度、高壓力的硫化機(jī)。
3.6形狀復(fù)雜的非回轉(zhuǎn)體產(chǎn)品上下模芯定位及對正問題由于多腔膠塞模具的模芯外形一般為回轉(zhuǎn)圓柱體，當(dāng)膠塞本身結(jié)構(gòu)為回轉(zhuǎn)體時(shí)，上下模芯可以隨意安裝，而對于形狀復(fù)雜的非回轉(zhuǎn)體膠塞來說，上下模芯必須按一定的方向排列固定，才能生產(chǎn)出合格的膠塞產(chǎn)品，這種情況下，一般要對加工模芯做好定位，否則會給后期裝配和生產(chǎn)帶來很多困難。
3.7溢膠槽、定位銷、定位套、模具與熱板固定螺孔尺寸的位置干涉問題膠塞多腔模具的設(shè)計(jì)原則是盡量讓模具占滿整個(gè)熱板，但必須留足溢膠槽、定位銷、定位套、模具與熱板固定螺孔的位置，這些功能部件必須獨(dú)立，不得互相干涉，否則會導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，甚至?xí)斐赡＞邎?bào)廢。
3.8膠塞偏心問題多腔模具最容易出現(xiàn)和最難解決的問題就是產(chǎn)品偏心，一般加工精度和裝配方法都會影響產(chǎn)品的同心度，這兩點(diǎn)尤其要注意。
4結(jié)語
首先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在砂芯上布好射嘴及排氣塞，然后進(jìn)行射砂及固化的模擬，圖1是首次射砂模擬的結(jié)果，從結(jié)果可見，部分位置存在紊流，中間隔板位置，砂流明顯分開，砂芯射不滿。由于模擬結(jié)果不理想，于是對射砂嘴和排氣塞進(jìn)行優(yōu)化，增加部分排氣塞，射砂嘴的直徑調(diào)整，經(jīng)過多次調(diào)整及模擬后得到了合格的結(jié)果，優(yōu)化后的模擬結(jié)果如圖2所示，圖中長圓柱為射砂嘴位置，短圓柱為排氣塞位置，模擬結(jié)果顯示，中間隔板位置砂流交叉融合，填充完整，其它位置砂芯完整。
2芯盒模具設(shè)計(jì)及制造
芯盒模具的結(jié)構(gòu)與射芯機(jī)有關(guān)[4]，不同的企業(yè)都會根據(jù)其不同的射芯機(jī)建立相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)虛擬三維模架。本設(shè)計(jì)首先根據(jù)射砂模擬結(jié)果，布好射砂嘴、排氣塞及頂芯桿等；然后設(shè)計(jì)分形面；最后調(diào)出標(biāo)準(zhǔn)三維模架[4]，將砂芯根據(jù)要求裝配入模架中，通過布爾運(yùn)算得出三維的模具型腔，并詳細(xì)設(shè)計(jì)出定位銷、導(dǎo)向銷、導(dǎo)向套、壓板、回位導(dǎo)桿等各種零件。設(shè)計(jì)好的模具如圖3所示。模具設(shè)計(jì)好后，根據(jù)圖紙制訂加工工藝，根據(jù)三維模型編NC程序，然后開始模具制造，制造完成的模具如圖4所示。
3制芯效果
模具設(shè)計(jì)前沒有經(jīng)過MAGMA軟件的射砂模擬，所試制出的砂芯經(jīng)常出現(xiàn)不飽滿，砂芯斷裂等缺陷（圖5所示）。通過MAGMA軟件的射砂模擬，根據(jù)射砂模擬結(jié)果，布置好射砂嘴、排氣塞及頂芯桿等。然后制造模具，開始制芯，把芯盒模具裝到相應(yīng)的射芯機(jī)上，調(diào)試好模具，開始射砂，第一輪試制就能射出合格的砂芯，圖6是首輪試制出的砂芯，砂芯飽滿緊實(shí)，質(zhì)量很好，符合要求。
4結(jié)論
MAGMA軟件射砂模塊的模擬結(jié)果與實(shí)際相符，利用MAGMA軟件射砂模塊的模擬結(jié)果來輔助模具設(shè)計(jì)，可以明顯提高模具設(shè)計(jì)的效率，且設(shè)計(jì)的模具結(jié)構(gòu)更合理，減少模具調(diào)試時(shí)間，避免因?yàn)樵O(shè)計(jì)不合理而造成模具的多次整改，降低成本的同時(shí)也縮短了模具開發(fā)周期。
作者:謝武斌 羅超慶 黃耀光 湯宏群 單位:1.廣西玉柴機(jī)器股份有限公司 2.廣西大學(xué)材料學(xué)院 3.百色學(xué)院 4.廣西生態(tài)型鋁產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心
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該合頁片屬鉸鏈?zhǔn)綇澢?，?jīng)分析：L/d=90/2.2=40.9＞30,屬細(xì)長制件，由于制件細(xì)長、材料薄、剛度差，如果采用傳統(tǒng)的鉸鏈加工方法分預(yù)彎和卷圓兩道工序彎曲，則在卷圓彎曲過程中當(dāng)板料受到擠壓和彎曲作用時(shí)，極易因彎曲和振動而失穩(wěn)，致使制件不易達(dá)到理想的形狀精度和表面質(zhì)量；還會因彎曲、圓度和直線度誤差，以及表面劃傷等瑕疵而報(bào)廢；或者由于失穩(wěn)，致成形失敗。其次鉸鏈卷圓件的回跳在所難免，要滿足卷圓內(nèi)徑公差要求較為困難。所以，該制件的工藝性不好，加工難度大，在成形方法和工裝設(shè)計(jì)中必須著重考慮。
2傳統(tǒng)的鉸鏈加工方法存在的問題
資料介紹，對于r=（0.6~3.5）t的鉸鏈件，常用推卷的方法彎曲成形。彎曲成形一般分為兩道工序，首先將毛坯頭部預(yù)壓彎，然后再卷圓。立式結(jié)構(gòu)較簡單，便于制模和彎曲成形，但此工藝方法和模具只適用于材料較厚且長度較短的鉸鏈件。對本合頁片由于材料較薄，長徑比大于30，顯然不適合。臥式模具結(jié)構(gòu)是利用斜楔對凹模作用，使其產(chǎn)生水平運(yùn)動而完成卷圓過程，有壓料裝置，彎曲件質(zhì)量較好。但由于卷圓內(nèi)徑有公差要求，彎曲件的質(zhì)量還是不夠理想，還需增加一副整形模才能達(dá)到要求。而且圖2c模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，模具制造成本高，周期長，對于小批量的合頁片生產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)性不好。從上述模具結(jié)構(gòu)可以看出，該類模具比較適合加工小型鉸鏈件。制件則相當(dāng)困難，甚至不可能進(jìn)行。因此，必須考慮其他工藝方法，設(shè)計(jì)新結(jié)構(gòu)的模具來解決這些問題。經(jīng)過多次摸索，終于找到了解決問題的方法：即在預(yù)彎成形后，卷圓彎曲之前增加一道U形彎曲工序，從而使推卷成形變得容易，同時(shí)也使模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得到簡化。優(yōu)化后的沖壓工藝流程為：下料→落料→去毛刺→制標(biāo)→頭部預(yù)彎→頭部U形彎曲→卷圓成形。
3模具結(jié)構(gòu)及工作過程
模具工作過程：卷圓模置于液壓機(jī)（Y41-10T）工作臺上，將模柄4固定在液壓機(jī)上滑塊上。工作時(shí)，液壓機(jī)上滑塊上升，模具開啟，壓塊3與上模6脫離接觸，將經(jīng)U形彎曲后的坯件由端面從上模與下模右側(cè)面的縫隙中插入下模7的型槽內(nèi)，放入芯棒1，開動液壓機(jī)上滑塊下行，使軸向壓塊3向下傳力給上模6，從而使坯件受限并卷圓彎曲成形。成形后，液壓機(jī)上滑塊回升，彈簧2將上模6頂起，用手將制件從芯棒1上取出，完成一個(gè)沖壓過程。一個(gè)批次加工完后，將芯棒1插入下模7存放芯棒的孔內(nèi)，以備下次使用。
4結(jié)束語
隨著手機(jī)行業(yè)發(fā)展的變遷，中國早已成為世界手機(jī)塑料制件的生產(chǎn)基地。盡管我國的注塑模設(shè)計(jì)在近幾年得到了快速的發(fā)展，但是我國注塑模具在設(shè)計(jì)制造水平等方面要比德、美、日、法等工業(yè)發(fā)達(dá)國家還是要落后許多，主要表現(xiàn)在以下的幾個(gè)方面。
（1）供給和需求不平衡
當(dāng)今國內(nèi)自配率不足，可以看到低檔模具供過于求，中高檔模具自配率不足60%。盡管中國模具工業(yè)發(fā)展迅速，但與需求相比，供不應(yīng)求的問題還是比較突出的，其主要缺口集中于精密、長壽命、大型、復(fù)雜模具領(lǐng)域。因?yàn)樵谀＞邏勖⒕?、制造周期及生產(chǎn)能力等各個(gè)方面，我國與國際平均水平和發(fā)達(dá)國家仍有較大差距，因此，每年需要大量進(jìn)口模具。
（2）人才與科技發(fā)展不相適應(yīng)
模具行業(yè)不同于其他的一般行業(yè)，是一種技術(shù)密集，資金密集的產(chǎn)業(yè)之一。盡管我國在模具設(shè)計(jì)中已經(jīng)使用CAE模擬分析，但是我國人才的發(fā)展速度跟不上行業(yè)的發(fā)展速度，現(xiàn)在缺乏各種能把握運(yùn)用新技術(shù)或者高級模具鉗工等高技術(shù)人才。同時(shí)，由于基礎(chǔ)差、投入少，缺乏一種長期可持續(xù)發(fā)展的觀念導(dǎo)致我國模具產(chǎn)品及其生產(chǎn)工藝，工具（硬件和軟件），裝備的設(shè)計(jì)，研發(fā)（包括軟件二次開發(fā)）和自主創(chuàng)新能力的薄弱。跟發(fā)達(dá)國家比起來，我國模具CAD/CAE/CAM的技術(shù)水平還很低，主要表現(xiàn)在軟件開發(fā)的進(jìn)度和水平低，CAE/CAM發(fā)展跟不上CAD，整體應(yīng)用水平低，缺乏CAD/CAE/CAM知識的集成。
（3）標(biāo)準(zhǔn)化的程度低
長期以來，我國的注塑模設(shè)計(jì)受到了“大而全”、“小而全”的影響，模具行業(yè)的觀念落后，難以完成較大規(guī)模的模具成套訂單，與國際水平相差很遠(yuǎn)。雖然有的企業(yè)引起了國外的先進(jìn)加工設(shè)備，但是總的裝備水平與國外企業(yè)相比，依然是望塵莫及，設(shè)備控制率和CAD/CAM應(yīng)用覆蓋率要比國外的企業(yè)低很多，CAE、CAPP的普及率就更加低了。另外，模具標(biāo)準(zhǔn)化水平低，沒有針對同一領(lǐng)域的產(chǎn)品建立針對的數(shù)據(jù)庫，標(biāo)準(zhǔn)件的品種規(guī)格少且應(yīng)用水平低，高品質(zhì)的都依賴進(jìn)口，設(shè)計(jì)現(xiàn)狀如下表所示。這些都影響和制約著我國模具發(fā)展和質(zhì)量的提高。
（4）材料等相關(guān)技術(shù)落后
模具材料性能、質(zhì)量和品種往往會影響模具質(zhì)量、壽命及成本，國產(chǎn)模具鋼與國外進(jìn)口鋼相比，無論是質(zhì)量還是品種規(guī)格，都有較大差距。塑料、板材、設(shè)備等性能差，也直接影響模具水平的提高。
（5）企業(yè)管理落后與技術(shù)的進(jìn)步
我國模具企業(yè)的管理落后主要體現(xiàn)在生產(chǎn)組織方式及信息化采用等方面。以模具為核心的產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)的協(xié)同發(fā)展不足，尤其是材料的發(fā)展明顯滯后，國內(nèi)模具材料在品種、質(zhì)量和數(shù)量上都不能滿足模具生產(chǎn)的需要，高檔模具和出口模具的材料基本上都是靠進(jìn)口的。模具上游的各種裝備（機(jī)床、工夾量刃具、檢測、熱處理和處理設(shè)備等）和生產(chǎn)手段（軟件、輔料、損耗件等）以及下游的成形材料（各種塑料、橡膠、板材、金屬與非金屬及復(fù)合材料等）和成形裝備（橡塑成形設(shè)備、沖壓設(shè)備、鑄鍛設(shè)備等），甚至包括影響模具發(fā)展的物流及金融等產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)大都分屬于各有關(guān)行業(yè)，大都聯(lián)系不夠密切，配合不夠默契，協(xié)同程度較差，這就造成了對模具工業(yè)發(fā)展的制約。
2影響我國手機(jī)注塑模模具設(shè)計(jì)效率的因素
（1）模具設(shè)計(jì)工程師流動較大
在當(dāng)前的模具行業(yè)中，模具設(shè)計(jì)人員的流動是非常大的，每個(gè)公司的設(shè)計(jì)思路又不盡相同，這就直接會影響到模具設(shè)計(jì)的效率。因?yàn)樵谀＞咴O(shè)計(jì)人員流動的過程會使得模具設(shè)計(jì)人員的素質(zhì)總體偏低，因此在控制模具設(shè)計(jì)效率的問題上會缺乏準(zhǔn)確性。此外，人員的經(jīng)常變動必將使得模具設(shè)計(jì)的完成水平處于良莠不齊的狀態(tài)，這就必將影響到模具設(shè)計(jì)的效率。
（2）模具設(shè)計(jì)師的主動性不夠。
因?yàn)槟＞咴O(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)師對工作的熱情不夠，每天都只是按要求完成任務(wù)，所以也就很難創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)出高質(zhì)量的模具。同時(shí)，熱情的不夠也會使設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)過于固定而缺乏一定的變通和創(chuàng)新，必將嚴(yán)重影響到模具設(shè)計(jì)的效率以及質(zhì)量。
（3）設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)水平普遍不高
在當(dāng)前的模具設(shè)計(jì)崗位上，很多的設(shè)計(jì)師是通過?？圃盒ｉT培訓(xùn)出來的，對軟件的操作非常熟悉，但是對設(shè)計(jì)的思想理論沒有自己的把握和見解。因?yàn)椋捎谒麄儗δ＞咴O(shè)計(jì)核心技術(shù)的不熟練也將導(dǎo)致模具設(shè)計(jì)的時(shí)間過長，而且設(shè)計(jì)的方案也可能會有各種各樣的問題，這就有可能在主管檢查過后還要進(jìn)行不斷的修改，從而嚴(yán)重影響到模具設(shè)計(jì)的總體效率。
（4）公司模具設(shè)計(jì)沒有標(biāo)準(zhǔn)化
如今，由于快速發(fā)展的手機(jī)市場導(dǎo)致手機(jī)生產(chǎn)商對產(chǎn)品需求的多樣性不斷的增加，因此模具的更新?lián)Q代也在不斷的加快。各個(gè)手機(jī)制造商和模具設(shè)計(jì)公司承擔(dān)著繁重的模具設(shè)計(jì)任務(wù)，對于手機(jī)這一類產(chǎn)品經(jīng)常有很多相似的結(jié)構(gòu)，但因公司沒有把類似產(chǎn)品進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化分類建庫，在設(shè)計(jì)過程中有很多重復(fù)的而且緩慢的人工設(shè)計(jì)部分耗時(shí)太多，耗時(shí)結(jié)構(gòu)如表1所示。這也使得設(shè)計(jì)師在模具設(shè)計(jì)的過程中不得不做很多重復(fù)性的工作，降低了模具設(shè)計(jì)效率。
（5）設(shè)計(jì)軟件的不足
現(xiàn)在公司進(jìn)行模具設(shè)計(jì)的輔助軟件大部分用的是SiemensPLMSoftware公司出品的UG，盡管該軟件已經(jīng)做到非常完善了，但是在公司具體的應(yīng)用過程中依然有很多的不足，工程師在設(shè)計(jì)的過程中有很多設(shè)計(jì)要經(jīng)過繁瑣的操作而不是一蹴而就的快捷，這就導(dǎo)致模具設(shè)計(jì)的效率不得不有所降低。
3提高我國手機(jī)注塑模設(shè)計(jì)開發(fā)效率的探討
隨著科技的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，模具早已經(jīng)是制造業(yè)的重要工藝裝備。在競爭激烈的手機(jī)市場中，誰能提高自己的生產(chǎn)設(shè)計(jì)效率，誰就能第一時(shí)間的占領(lǐng)市場，因此手機(jī)模具的設(shè)計(jì)速度是所有公司追逐的目標(biāo)。我國模具技術(shù)已經(jīng)得到了很大的發(fā)展，但總體來說與國際先進(jìn)水平相比尚有10年以上的差距，設(shè)計(jì)的速度也比先進(jìn)國家也慢了很多。由于模具技術(shù)的落后必將使得手機(jī)的生產(chǎn)和上市受到影響，所以我國手機(jī)注塑模具設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展是手機(jī)模具行業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。注塑模具種類繁多，不同種類的技術(shù)要求也是不一樣的，經(jīng)過調(diào)查總結(jié)，我國注塑模具模未來必將朝著下列方向不斷發(fā)展進(jìn)步。
（1）手機(jī)注塑模模具設(shè)計(jì)特點(diǎn)
隨著電子行業(yè)的快速發(fā)展，手機(jī)已經(jīng)成為一個(gè)快消品。因此其在當(dāng)今市場更新?lián)Q代的速度非?？?，產(chǎn)品的快速更換對模具行業(yè)的發(fā)展也是一個(gè)很大的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。因此手機(jī)注塑模就進(jìn)入了多品種小批量生產(chǎn)時(shí)代，人們要求模具的生產(chǎn)周期越短越好，由此可以看出快速經(jīng)濟(jì)模具將有廣闊的發(fā)展前景。
（2）熱流道、氣輔模具技術(shù)的發(fā)展
今天的模具行業(yè)里面采用熱流道技術(shù)無疑是提高塑料制件生產(chǎn)率和質(zhì)量有效途徑，而且相比于傳統(tǒng)模具，熱流道還能大幅度節(jié)約原材料。熱流道技術(shù)在國外的塑料模具中占了50%，有的國家已經(jīng)達(dá)到了80%以上，都得到了良好的效果。另外，氣體輔助注射成型也具有很大的優(yōu)點(diǎn)，如：注射壓力低，制品翹曲變形小，表面的質(zhì)量較好且易于注塑出壁厚跨度比較大的制件。所以它不但可以降低成本，最重要的是可以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，手機(jī)外殼模具采用熱流道或者氣輔模具，將可以在低成本的情況下得到高質(zhì)量的產(chǎn)品。
（3）提高手機(jī)注塑模模具設(shè)計(jì)的效率方法
