模具设计论文

下面小编整理了一些《模具设计论文(精选5篇)》的相关内容，希望能给你带来帮助!摘要：国的模具产业刚刚驶入快速发展阶段，然而其中的不足仍较多。笔者分析了我国模具产业的不足及原因，并就如何改善提出了相关对策。关键词：问题;防止措施;新技术模具作为工业的基本必须的工具，有“工业之母”之称。

第一篇：模具设计论文

套管成形模具设计

摘 要：本文主要分析了一种方形套管类零件的成形加工工艺，以此为例着重介绍了此类套管最后成形闭口工序模具的设计。

关键词：套管；成形模；弯曲；模具；模具结构；芯棒

引言

现代社会，冲压技术突飞猛进，套管类冲压件普遍运用于各行各业，其中又以圆形套管最为常见，其成形加工工艺可用卷管模设计来加以实现。 但随着产品设计不断发展，套管件的截面也在不断变化，其加工工艺需要不断改变，现在我们就以下面的方形套管为例，介绍此类套管的成形加工工艺过程及相关的模具的设计。

1.套管的成形加工工艺及模具的设计

1.1 零件图纸

该零件是某机床插销的套管，产品图纸如下，材料是Q345-2.0。通过分析图纸，我们可以知道，该零件的内部形状及表面质量要求很高，如果制造出现问题，可能导致装配困难，甚至无法装配。

1.2 零件的工藝分析

此类套管的加工是不可能一步到位的，必须进行分步加工，经过仔细分析工艺，可以把加工工序分为四步：落料—弯曲—二次弯曲—三次弯曲（如下图）。

前三步是典型的落料、弯曲工序，模具的设计也是典型的模具设计，弯曲模具设计时，主要注意以下事项即可：

（1）毛坯放置在模具上必须保证有正确可靠的定位。

（2）当采用多道工序弯曲时，各工序尽可能采用同一定位基准。

（3）设计模具结构应注意放入和取出工件的操作要安全、迅速和方便。

（4）弯曲凸 、凹模的定位要准确，结构要牢靠，不允许有相对转动、位移。

（5）结构设计应考虑当压力机滑块到达下极点时，使工件弯曲部分在与模具相接触的工作部分间得到校正。

（6）设计制造弯曲模具时，可以先将凸模圆角半径做成最小允许尺寸，以便试模后根据需要修整放大。

（7）为了尽量减少工件在弯曲过程中的拉长、变薄和划伤等现象，弯曲模具的凹模圆角半径应光滑，凸 、凹模间隙要适当，不宜过小。

相比之下，第四步的三次弯曲就不是一个普通的弯曲工序，具有一定的难度，下面我们也着重讲述这种结构的成形闭口模具的设计。

1.3 模具结构设计

因为这个零件的内部尺寸及形状精度要求很高，如果按照普通的弯曲设计，直接采用凸、凹模的挤压成形加工，极易造成顶部闭合面的下陷或两侧壁的内凹或歪斜的变形，从而无法满足产品的设计要求。而从工艺角度，解决变形的最简单有效的办法是在零件变形前，在零件内部型腔内放置芯棒，使其在零件变形的过程中，对零件内部型腔起到支撑作用。通过此方法能非常好的控制零件的内部型腔的尺寸，从而满足产品设计的要求。但是，在实际操作的过程中，我们会发现，在零件成形后，插在零件内部的芯棒因成形过程中的挤压，与零件的内表面接触非常的紧密，要抽出来不是件容易的事情。对此，为了能得到合格的产品，我们必须找到能同时解决这两个问题的办法。

对这个零件，我们知道芯棒的插入与抽出的方向相对零件来说是同一水平面的，因此在模具的设计过程中，我们可以采用斜楔的结构来控制芯棒的插入与抽出，使其在成形的过程中，通过机床的上下运动带动斜楔运动，从而使斜楔关联的部件做水平方向的左右移动，而达到控制插芯的目的。但是使用单斜楔结构在这种模具中也不方便，因为我们知道只有当芯棒插入零件部分尺寸不小于零件长度时，才能完全起到成形支撑作用，而采用单斜楔结构时，芯棒只能从一边插入或抽出，这样不仅增加了工作行程，而且在成形结束抽芯时，因芯棒与零件内表面接触面积比较大，所需的操作力也比较大，容易造成零件与脱料挡板的过渡挤压，从而造成零件端部的变形，因此我们使用双向斜楔结构，控制芯棒从零件的两端分别插入，这样，不仅行程可以缩短一半，而且抽芯时候，因为芯棒向两边同时作用，不需要增加额外的脱料辅助装置。

另外，我们设计芯棒时，也需要充分考虑芯棒与零件内表面的接触面积问题，面积过大，芯棒在压力作用下容易与零件产生粘结，在抽芯时破坏零件内表面，从而造成零件内腔的质量缺陷。因此设计的芯棒时，除了需要保证强度及内腔尺寸，还应尽可能的减少与零件的接触面积。

可参考下面的结构进行设计。

在解决了零件内部成形支撑的问题之后，我们开始探讨零件最后闭口成形部分的设计问题。按照传统的成形加工工艺：把需要加工的零件放在凹模型腔上，不断下压凸模，使零件不断地挤入凹模中，直至完成整个形程，我们发现在这个成形过程中，待加工零件的垂直高度不是一成不变的，它会随着凸模的下压，不断下降，一直到与凹模下表面接触为止，但我们前面说了需要用斜楔控制芯棒的高度，其在成形加工过程中是保持不变的，因此如果采用传统结构设计该零件的成形加工，零件将无法达到产品设计的要求。那么我们应该采用什么样的结构设计，来使得待加工零件在成形过程中高度方向保持不变，而又能达到闭口成形的目的？

让我们看一下这个图的结构：

其工作原理为：不工作时由于弹顶板受力上升，通过顶杆带动活动凹模块绕轴向上旋转并在限位处停止，此时把零件放入其中，其张开表面两边正好与活动凹模块相接触。在凸模下压过程中，凸模接触活动凹模块并带动其绕轴向下运动，使其不断挤压零件侧壁向中间竖起，同时凸模不断下压零件顶面，使其向下运动，当行程结束时正好完成成形闭口过程。我们可以发现在整个成形过程中，零件下底面始终与凹模接触，在高度方向上保持不变，正好能有斜楔结构同时作用而不产生影响。

这种设计能解决我们所有的难题，现在，我们按照这些思路来设计模具。

1.4 模具结构示意图

根据以上的模具结构分析，完成的模具结构示意图如下：

该模具工作过程简述为：

（1）起模后，将待加工零件放入，此时斜楔处于最上点，使滑块带动中间的芯棒处于最远端，让开中间的位置；同时活动凹模块在下方顶杆的作用下处于张开状态，其张开角度与零件张开角度匹配。

（2）在上模下压过程中，斜楔不断下降，使滑块带动中间芯棒不断想中间运动，慢慢插入零件内腔；同时活动凹模块在凸模作用下，绕轴向下运动，不断挤压零件侧壁使其向中间竖起，凸模则不断下压零件顶面，使其向下翻折。

（3）行程到位后，此时斜楔处于最下点，使滑块带动芯棒处于最近端，几乎完全插入零件内腔（设计时芯棒间留有1mm间距不接触），可以完全起到支撑作用；此时的活动凹模块及凸模则正好处于下死点，其相互尖的接触均处于刚性接触状态，活动凹模块及凸模的内侧面与下方的凹模上平面则正好形成 一满足产品设计要求的封闭正方形，而零件此时亦成形到位。

（4）上模上移时，斜楔带动滑块使其上的芯棒想两边运动，使芯棒抽出零件，而活动凹模块亦绕轴向上运动，使中间零件处于松开状态，便于取出。至此一个工作行程结束。

2.结论

该模具的设计很好地解决了方形套管的闭口成形的工艺性问题，经过生产实践验证，该模具结构设计合理，工作平稳可靠，生产出的产品完全符合质量要求，取得了很好的效果。

同时，也希望通过本文的介绍，在弯曲工艺设计，及非圆型套管类零件的成形设计方面给大家一些帮助。

参考文献：

[1]董兰，田富祥.双下斜楔弯曲模设计.《模具制造》，2005年第二期

[2]张鼎承.冲模设计手册.机械工业出版社，1988

[3]王孝培主编.冲压手册 第二版.机械工业出版社，1999

作者：钟小刚

第二篇：弯管模具设计分析

摘 要：管材的冷弯成型，应用范围越来越广泛，而相应的弯管质量也要求越来越高，为保证弯管质量，必须设计合理的弯管模具，文章论述了弯管过程中的模具设计及相应的工艺参数。

关键词：弯管;模具结构;轮模;夹模;导模;防皱板

金属管材的弯曲在现代工业领域应用十分广泛，主要用于汽车、机械、环保、化工、民用等行业。笔者从事汽车零部件的制造行业多年，主要研究发动机上的EGR及排气管方面的零件产品制造，多为不锈钢焊管(如AISI 304)的弯管、成型产品。文章根据实际工作经验，分析弯管模具设计的几个要点。

1 模具结构及动作概述

如图1所示，为一套弯管模具的标准结构，主要有轮模、夹模、导模、芯棒、防皱板等五部分组成，工作时其动作过程为：芯棒进芯，夹模夹紧管材随轮模一起转动，导模压紧管材随着管材的弯曲而跟随，而防皱板固定不动，当弯管角度达到设定角度后，芯棒退出，导模、夹模松开、复位，完成整个动作，文章将围绕这五个部件的设计进行论述。

2 模具设计

2.1 轮模

轮模是整个弯管模具设计的核心，设计时一般先从它开始。产品管材外径D，壁厚δ，弯曲半径R(设计三要素)确定后，在设计轮模弯曲半径时必须考虑管材的反弹，从而确定模具的弯曲半径R'：

目前，Rx=1为行业技术的最高水平，由于成本高、难度大，一般设计均不考虑。

轮模型腔直径按管材外径D设计，管材壁厚、外径决定了管材的强度，直接影响夹模的夹持长度，轮模夹持长度与夹模配合，在后面的夹模设计将进行论述。

轮模由于频繁受夹模的夹紧冲击及管材的弯曲力，因此要求整体韧性好，有良好的抗冲击能力，且型腔表面耐磨，目前一般采用调质+氮化的热处理工艺，型腔表面硬度可达HRC55～HRC60。

2.2 夹模

夹模设计的主要尺寸为长度尺寸，它主要取决于产品两个弯曲之间的直段长度，夹模长尺寸过小，不能夹紧管材，弯管时管材易打滑，操作外观，弯曲部分出坑，不满足产品要求。反之，尺寸过大，容易将前一个弯夹扁、变形，这在工艺上是不充许的。因此，长尺寸要选择合适。通常按(2～3)D设计，如果产品直段长度<(2～3)D，可考虑使用仿形模具结构设计，增加夹持稳定性。对于只有一个弯曲的产品可考虑在夹紧时增加支撑手柄，提高夹持稳定性。

夹模型腔直径按管材外径D设计，为保证夹持稳定、不打滑，型腔直径一般按下差设计(与之配合夹持的轮模直段型腔尺寸设计相同)，通过设备调整夹模的夹紧程度，达到最佳状态，从而保证弯管稳定夹持，且满足外观要求。

为保证夹模夹紧过程管材外表面不被夹伤，型腔的棱角必须有R角设计。夹模一般淬火处理到HRC50左右，从而提高耐磨性和使用寿命。

2.3 芯棒

芯棒的形状是多种多样的，主要是起支撑作用，从而控制弯曲部分管材的变形及质量，使用何种形状的芯棒，主要取决于产品的设计及管材规格及设计结构。图2为芯棒的常用结构形状。

直芯棒结构简单，加工、使用方便，主要用于管材壁厚较厚，弯曲半径较大，弯曲变形要求不高的产品。球头直芯棒在上料操作时更加方便，目前已基本取代了图2(a)直芯棒的结构。弧形直芯棒在加工方面较球头直芯棒要复杂一些，但由于其弧形在弯曲过程中起到了一定的支撑作用，因此弯曲部分变形较小，在弯管质量方面有所提高。

联接式芯棒主要是多个球形珠子联接在一起，在管材弯曲过程中，可保持对材料的支撑作用，因此弯曲变形较小，弯管较为饱满，质量很高。而硬联接芯棒主要是用几个钢性连接片和销将珠子连接起来，结构较为简单，加工难度适中，使用寿命较长，目前被广泛应用于弯管的批量生产中。软联接芯棒虽然加工较为简单，但联接结构稳定性及强度均较差，极少使用。万向联接芯棒，使用效果最好，但加工难度高，使用成本也较高，目前，国内很少使用，而国外使用较为普遍。

联接式芯棒中，珠子个数的多少，取决于管材的弯曲角度和弯曲半径，目的是获得理想的弯曲饱满程度。珠子数量过多，阻力大，弯曲过程中容易断裂，影响生产效率。珠子数量过少，弯曲变形大，饱满程度不好，质量不满足要求。

一般芯棒大多淬火处理到HRC50左右，来抵抗管材的弯曲磨损，从而提高使用寿命。如果硬度过高，则会降低芯棒的韧性，容易发生断裂。

芯棒直径尺寸很关键，一般它要比管材的理论内径小0.1～0.4 mm，以保证管材的顺利插入和弯管质量。其中，间隙的大小完全取决于产品设计，不同设计，不同管材，其设计间隙都是不一样，需要在实践中去领悟。

2.4 导模

在弯管过程中，导模主要是压紧管材，并辅推动管材弯曲，导模运动速度理论上应和管材转动的线速度一致，在实际调试、生产时，可通过设备调节而改变导模辅推速度，直到调试出最理想产品为止。

导模压紧力大小目前一般由经验确定，压紧力过大管材减薄量明显，甚至断裂，压紧力过小，易起皱。调试时通过设备调整将导模压紧力到合适状态。

导模长度尺寸过大，在数控弯管机尾料弯管送料时干涉或浪费管材长度，这在工艺上都是不充许的。通常，长度尺寸是由展开的弧长和经验计算出来的。一般按弯曲弧长的展开长度再加上3倍的管材直径。

型腔棱边倒角设计R角过渡，解决合模夹痕，提高管件外观质量。导模淬火处理到HRC50左右，保证型腔耐磨并提高使用寿命。

2.5 防皱板

管材壁厚和外径的比值即t/D≤0.055时，设计弯管防皱板，使管子在轮模的切点处建立一个直线区，防止管子在弯曲变形时起皱。

防皱板一方面起着对管子的支撑、防皱作用，同时管材相对防皱板型腔滑动，因此要求防皱板耐磨、表面光滑、材料磨擦系数小。目前常用的材料是铝青铜(QAl9-4)，采用加工中心加工，配合曲面精度高及型腔表面光滑，是防皱板的加工关键点。

2.6 弯曲力矩

理论上讲，在进行任何一套弯管模具设计时，首先应该计算产品的弯曲力矩，从而确定弯管机的能力是否满足要求。

而实际上，管材弯曲时的弯矩、不仅取决于管材的性能、断面形状及尺寸、弯曲半径等参数，同时还与弯曲方法、使用的模具结构等有很大的关系。因此，目前还不可能将诸多因素都用计算公式表示出来，在生产实践中，目前主要还是依靠经验做出估算。由于弯管机设备能力一定，有最大弯曲力矩、最大弯管规格的限制，只需了解设备能力，在设计模具前加以考虑，防止因设备能力不足而导致模具设计的浪费，而不需要进行弯曲力矩的详细计算。

弯管机的弯管能力一般说明书中都有说明，在设计中必须考虑。

3 结 语

弯管模具设计的最终目标是以最低的成本、稳定的批量生产来满足产品要求，满足客户交付要求。这需要在工作中持续研究、不断改进模具设计、逐步提高弯管工艺水平，从而制造出高质量的弯管产品。

参考文献：

[1] 蒋怡.钣金冲压工艺手册[M].北京：国防工业出版社，1989.

[2] 章燕谟.锅炉制造工艺学[M].北京：机械工业出版社，1990.

[3] 梁炳文.实用钣金工艺图集[M].北京：机械工业出版社，1994.

作者：蒋燕刚　何绍川　杨艳芳

第三篇：浅析模具设计与制造问题

摘 要：国的模具产业刚刚驶入快速发展阶段，然而其中的不足仍较多。笔者分析了我国模具产业的不足及原因，并就如何改善提出了相关对策。

关键词：问题;防止措施;新技术

模具作为工业的基本必须的工具，有“工业之母”之称。百分之七十五的粗制作的的工业部件、百分之五十的精制作的部件使用模具制作的，几乎全部的塑料产品也利用模具制作。我国的模具产业刚刚驶入快速发展阶段，然而其中的不足仍较多。在很多方面和起步较早、发展良好的国家比较还存在不小的差距。例如精密零部件的模具制作在行业中的比例仍然不高，部分简短的模具工艺使用仍不普及。尤其是在大批量、精密与长久使用的模具工艺上还有着较大差距。

一、模具设计与制造存在的问题

(一)管理水平不高。因为现在制造工业里模具系统的具体使用基本通过人工来进行，而没形成健全的管理系统实施控制，致使企业较难衡量模具制作花费的时间与成本，更不好把握模具设计导致的品质高低，嫩亿精确计算模具生产过程中的实际成本与制作效率，因而无法及时对模具进行维修和检测模具的使用状态。再者，因为模具生产管理的不健全，使得企业在制作、维护模具上占用了过多的时间与成本，继而造成了企业生产成本的提高、出场日期延长等情况。

(二)标准化水平较低。模具是专门用于塑形的工业零件，即使非常个性化，但也属于工业范畴，因此标准化水平十分关键。我国模具标准化的管理入手时间较短，所以模具标准化比生产滞后许多，更滞后于国籍上很多工业水平较高的国家。某些模具工业先进国家，比如美国、日本、德国，模具标准化至今已有百年的进程，模具准则的提出、模具标准件的制作和配备，已有着健全的系统。但我国模具标准化的起步，仅仅在“全国模具标准化技术委员会”建立之后的一九八三年才进行。现在我国已经存在两万多家模具制作企业，模具制作有了长足进步，然而和工业生产的需求相比，还不够现实的需要。

(三)相关人才不足。目前全球正实行着影响深远的产业调整，有的模具生产慢慢往发展中国家迁移，我国正在变成全球模具大国，但当前我国模具工业人才不足已经成为关键的障碍。按劳动部门的统计，现在企业对模具人才的需求量逐渐提高，在北京、福建、深圳等地区，模具方面的人才、模具维护人才等正是社会需求最旺盛的人才之一。模具产业作为要在实践中积攒经验的产业，当前的工作者能够一直学习并且

二、模具制造过程中存在的缺陷及防止措施

(一)锻造加工。由于市场的需要，高碳、高合金钢等生产材料被广泛用于制造模具。但这类钢不同程度的存在成分偏析、碳化物粗大不均匀、组织不均匀等缺陷。选用高碳、高合金钢制造模具，必须采用合理的锻造工艺来成形模块毛坯，这样一方面可使钢材达到模块毛坯的尺寸和规格，一方面可改善钢的组织和性能。另外高碳、高合金的模具钢导热性较差，加热速度不能太快，且加热要均匀，在锻造温度范围内，应采用合理的锻造比。

(二)切削加工。模具的切削加工应严格保证尺寸过渡处的圆角半径，圆弧与直线相接处应光滑。如果模具的切削加工质量较差，就可能在以下3 个方面造成模具损：(1)由于切削加工不恰当，造成的尖锐转角或圆角半径过小，会导致模具在工作时产生严重的应用力集中。(2)切削加工后的表面太粗糙，就有可能存在刀痕、裂口、切口等缺陷，它们既是应力集中点，又是裂纹、疲劳裂纹或热疲劳裂纹的萌生地。(3)切削加工没能完全、均匀地切除模具毛坯在轧制或锻造时产生的脱碳层，就可能在模具热处理时产生不均匀的硬化层，导致耐磨性下降。

(三)磨削加工。模具在淬火、回火后一般要进行磨削加工，以降低表面粗糙度值。由于磨削速度过大、砂轮粒度过细或冷却条件较差等因素的影响，引起的模具表层局部过热，造成局部显微组织变化，或引起表面软化、硬度降低，或产生较高的残余拉应力等现象，都会降低模具的使用寿命选择适当的磨削工艺参数减少局部发热，磨削后在可能的条件下进行去应力处理，就可有效地防止磨削裂纹的产生。防止磨削过热和磨削裂纹的措施较多，例如：采用切削力强的粗颗粒砂轮或粘结性较差的砂轮;减少模具的磨削进给量;选用合适的冷却剂;磨削加工后250～300 ℃的回火消除磨削应力等。

(四)电火花加工。应用电火花工艺加工模具时，放电区的电流密度很大，产生大量的热，模具被加工区域的温度高达10000℃左右，由于温度高，热影响区的金相组织必将发生变化，模具层由于高温而发生熔化，然后急冷，很快凝固，形成再凝固层。在显微镜下可看到，再凝固层呈白亮色，内部有较多显微裂纹。为了延长模具寿命可以采用以下措施：调整电火花加工参数用电解法或机械研磨法研磨电火花加工后的表面，除去异常层中的白亮层，尤其是要除去显微裂纹;在电火花加工后安排一次低温回火，使异常层稳定化，阻止显微裂纹扩展。根据上文中所述方法可缩短开发周期和有效地防止模具制造缺陷，提高模具制造质量、降低生产成本。有所作为的不多。因为开始的学习就非常单调无趣，所以很多初学者往往不能坚持到底。另外，中国一贯的教育模式，对模具人才的关注与教育投入仍然不够。某些院校即使在近几年时间里成立了模具专业，然而因为受软硬件设施限制，毕业了的学生们实际的工作能力不足。而社会里许多的的模具制作专业，因为缺乏健全的行业准则，导致学生们的实际能力不能完全适应需要。

三、新技术在模具制造中的应用

(一)快速原型制造(RP)技术。RP技术在模具制造领域的应用主要是制作模具设计制造过程中所用的母模，有时也用于直接制造模具。RP技术可分为直接快速模具与间接快速模具技术。如SL、LOM、SLS、SDM。其优点是制造环节简单，能够较充分地发挥其技术优势;对于那些需要复杂形状的内流道冷却模具与零件，采用直接RT(由RP直接制造出使用模具的技术称为直接RT技术)有着其他方法不能替代的独特优势。间接快速模具制造，通过快速原型技术与传统的模具翻制技术相结合制造模具。一方面可以较好地控制模具的精度、表面质量、机械性能与使用寿命，另一方面也可以满足经济性的要求。如基于喷射的成型技术，如FCM、3DP、快速精密铸造模具等。RP各成形工艺都是基于离散-叠加原理而实现快速加工原型或零件。

(二)虚拟制造技术(VMT)。虚拟制造是采用计算机仿真与虚拟现实技术，在计算机上实现产品的设计、工艺规划、加工制造、性能分析、品质检验以及企业各级过程的管理与控制等的产品制造全过程，是一种通过计算机虚拟模型来模拟生产各场景和预估产品功能、性能及加工性等各方面可能存在的问题，从而提高人们的预测和决策水平。虚拟制造技术是以三维建模和仿真技术为基础，以虚拟现实技术为支撑的全新的技术

(三)反求工程技术RE。随着检测技术的发展，将现代测量技术不断融入模具产品设计中，进一步推动了模具制造产品快速制造的能力。反求工程是以设计方法学为指导，以现代化设计理论、方法、技术为基础，运用各种专业人员的工程设计经验、知识和创新思维，对已有产品进行解剖、深化和再创造。反求工程是通过对存在实物模型或零件进行测量，然后根据数据进行重构设计

四、结语

目前我国机械设计水平已经取得了一定的成就，产品在功能、外表与人性化、绿色环保设计上也有了相当高的水平。市场竞争形势不断的深化，对产品多样化、高性能化的需求也越来越高。我们要加大对模具设计制造的技术研究，进一步提高模具设计加工的技术含量，争取达到更高的模具设计制造水平，让中国制造走出国门，走向世界。

作者：潘森

第四篇：浅探高职院校模具专业学生模具设计能力的培养

[摘 要]高职院校模具专业学生模具设计能力的培养需要参照企业内真实的模具设计、制作过程，从了解模具信息和模具设计流程、多种设计方案的优选到模具设计完成后的制作验证等多个环节对学生进行综合训练，拓宽设计思路，掌握分析和解决问题的方法，由此提升模具设计能力。

[关键词]模具 设计能力 培养方法

[

高职院校模具设计与制造专业学生模具设计能力的培养除相关课程中专业理论知识基础学习外，还必须经过设计应用训练内化与升华的过程。一般分为四个部分，一是通过模具课程设计培养学生模具设计的基本应用能力;二是通过模具制作实训提升模具设计的理性分析能力;三是学习计算机应用软件，应用计算机软件进行模具设计，进一步提高模具的计算机辅助设计能力;四是通过毕业设计，强化模具设计的综合应用能力。模具设计能力的培养是一个从简到繁、由易到难，循序渐进的系统化进程，需经过由理论基础到应用训练对知识和技能的综合职业能力培养的过程。

一、模具设计能力的培养方法

注射模与冲压模是当前高职模具专业中两大主要模具设计与制造相关知识与技能培养的方向，其模具设计能力的培养在方法和过程上有一定的相似性，这里主要针对注射模课程设计与课程教学相融合进行模具设计能力的培养与大家探讨。

为了适应高职模具专业对模具设计能力注重工学结合、理实一体、与企业无缝对接的培养特色，我们将注射模课程设计训练和与之对应的专业核心课程《塑料成型工艺与模具设计》糅合在一起，以集中专周的形式展开教学，它们是在进行了相关的基础课程学习、并在校内企业或校外企业进行了模具认识实习和专业实习的基础上开设的。

在学习过程中，将塑料成型设备、成型工艺、模具结构与模具设计融合在一起，先进行注射模具的拆装、测绘，在学生了解注射模具的基本结构、特点的前提下，按照设计顺序进行讲授、讨论，同期开始设计训练，在完成课程基本内容学习的同时完成注射模课程设计工作。

二、模具设计能力的培养过程

模具设计采用分组进行，原则上按优化组合，每小组3～5人，指定组长。在教学之初，向每个小组分发课程设计题目，并提供可以借阅的模具结构图册和模具国家标准作为自主学习的参考。

(一)开展模具拆绘，认知模具结构组成

在课程设计前期介绍基本模具结构组成后，即开展模具拆绘的训练活动。通过对典型模具结构的拆装和测绘，了解模具结构组成及其各部件间的工作关系，从而建立起对模具总体结构及其工作原理等的综合认知。

(二)了解学习计划，理清设计脉络

课程基本内容的学习和设计训练是按照设计顺序进行的，教师讲授内容和学生自主训练内容计划如下表。据此，可让学生了解模具设计总体过程，理清设计脉络，把握学习重点。

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在教学与训练的过程中，强调各自的模具设计方案不能像模具成型产品那样是一模一样的，每个人的设计方案应该有自己的特点，有别于其他同学的设计方案。同时指出，任何一个塑料零件的模具结构并不是只有唯一的一种方案，只要所设计的模具结构合理、工作可靠，根据设计方案，能够制造出模具，最终能够成型合格的零件就行。所以，在教学过程中，特别要注意引导学生集思广益，发散思维，分析不同的结构，做出不同的方案，逐步培养和提高学生的设计能力。

(三)探讨优选设计方案，培养设计分析能力

在学习过程中，学生应自主完成训练内容，对设计方案进行充分准备，在此基础上，各小组在组长的组织下，指导教师参与，全组成员一起分析、讨论各种不同的设计方案，总结各种设计方案的优缺点，优化出几种可行的方案。在讨论过程中，指导教师可适时进行讲评。应根据学习内容分阶段地多次进行讨论。

例如，对于如图1所示多用工作灯前盖为方形塑件，所用材料为ABS，要求编制该塑件的成型工艺并设计模具结构。

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图1 塑件

对于这个塑件，首先要分析所用材料ABS的使用性能和成型性能，然后分析塑件的结构特点、尺寸精度和表面质量要求，确定型腔数目、型腔布局和模具结构。

对于这个塑件，其内侧凸台的成型是难点，可能的成型方案有很多，如斜导柱内侧抽芯、斜滑块内侧抽芯、斜导杆内侧抽芯、活动镶件等结构形式。同时，型腔数目可设计成一模一件或一模多件。还有浇口形式，可选择侧浇口、潜伏式浇口、点浇口或轮辐浇口。塑件的推出方式，可设计成推杆推出、推件板推出或活动镶件推出等形式。基于这样的分析，组合起来就有很多种不同的设计方案，因此要进一步讨论分析并从这些方案中选择可行的、易于制造模具、易于成型塑件、易于保证塑件质量、易于控制模具制造成本的最佳方案。

由于每个人考虑问题的侧重点不一样，选择的方案就会不一样。例如，在讨论内侧凸台的成型方案时，有同学建议采用活动镶件的结构形式，其他同学提出如何脱模、如何取出活动镶件的问题。有同学考虑斜导柱内侧抽芯的结构形式，其他同学又提出内侧抽芯时侧型芯滑块是否有足够的运动空间的疑问。有同学提出斜滑块内侧抽芯时，其他同学则提出，斜滑块推出行程和斜滑块倾斜角度相互协调的问题，还有两个斜滑块在推出时是否会发生干涉以及如何解决的问题。另外塑件的推出方式和模具的复位方式也是需要考虑的问题。由此，可逐步推演出各类具体实施的设计方案，让学生拓展思维去探求分析和解决问题的方案，最后小组成员每人选择一种可行的方案进行计算和设计。

(四)结合模具制作，评价模具设计方案

在完成塑料模课程基本内容学习和注射模课程设计工作后，我们安排6周的时间分组进行模具制作实训，各小组成员与模具设计小组相同。所要制作的模具图样是从各小组成员的课程设计中选取、并经指导老师审定的。根据模具制作过程中出现的问题，对原先的设计方案进行分析、评价，总结经验教训，以进一步提高模具设计能力。

几年来，我们对模具专业学生按照以上过程展开教学实践，最后每个同学都完成了课程设计任务，从平常的学习过程和最后交上来的课程设计分析，尽管仍有个别学生并不是自己独立完成的，但总体来讲，绝大部分学生所完成的设计方案是各不相同的，都有自己的特点、思想和解决方法。这充分说明，这种模具设计能力培养方法切实可行并且取得了较好的效果。

三、结束语

以上课程学习中对模具设计能力的培养，从认知模具结构、收集模具信息，到了解学习训练计划以熟悉模具设计的流程，再通过各种形式的讨论活动对模具部件结构展开各种实现方式的分析，以逐步推演出优化的设计方案，在此基础上自主进行模具的计算和设计，最后结合模具制作过程中出现的问题，对设计方案的合理性和可行性进行评价，并由此改进自己的设计方案。这一过程充分体现了工学结合、学做一体的高职课程教学特色，既参照了企业进行模具设计的实施进程，让学生对模具设计能力要求有全方位的理解，同时通过对多种方案讨论的优选分析及制作结果的验证评价，拓宽了设计思路，找到了解决问题的办法，极大地提升了学生自主设计能力。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 张信群.高职院校模具设计与制造专业课程体系研究[J].模具工业，2012，(4)：61-65.

[2] 韩森和等.基于工作过程的高职模具专业课程体系[J].职教论坛，2012，(2)：48-49.

[3] 蒋继宏等.注塑模具典型结构100例[M].北京：中国轻工业出版社，2000：100-101.

[4] 王正才.高职模具专业工学结合实训模式的探讨[J].中国职业技术教育，2006，(33).

[5] 杨冬生.高职模具设计与制造专业教学改革的实践[J].职教论坛，2006，(4).

[责任编辑：雷 艳]

作者：欧阳德祥

第五篇：脱扣板级进模具设计分析

摘 要：本次设计的零件为板料冲裁弯曲件—脱扣板，脱扣板选用的材料10钢及3 mm厚度保证了制件的强度和刚度。该零件外形简单，利于合理排样、减少废料。此材料具有良好的塑性及较高的弹性，冲裁性较好，可以冲裁加工。文章首先对零件进行了工艺性分析，有冲裁、冲孔、拉凸包、弯曲、落料等一系列工序，各工位有相互的尺寸关系，采用普通的单工序模或复合模都是难以达到要求，故选用多工位级进模具的生产方案，可提高材料的利用率及制件精度。

关键词：级进模;冲裁;弯曲;排样

1 加工工艺性分析

冲裁件的工艺性是指从冲压工艺方面来衡量设计是否合理。在满足工件使用要求的条件下，能以最简单最经济的方法将工件冲制出来，就说明该件的冲压工艺性好，否则，该件的工艺性就差。当然工艺性的好坏是相对的，它直接受到工厂的冲压技术水平和设备条件等因素的影响。以上要求是确定冲压件的结构，形状，尺寸等对冲裁件工艺的实应性的主要因素，根据这一要求对该零件进行工艺分析。冲裁件零件图，如图1所示;冲裁件展开图，如图2所示。

图1 零件图 图2 展开图

本制件为脱扣板，材料为10钢，厚度为3 mm。零件尺寸公差要求较严格，特别要保证折弯部分尺寸。由于该件外形相对简单，形状规则，生产批量大，适于冲裁加工。

工件有两处弯曲，一处起凸包。主要工序有冲孔、冲裁、弯曲、落料。若采用单工序模具，虽然结构简单，容易制造，价格低廉，但加工精度和生产效率低，不适合用于大批量生产的零件。复合模要在一副模具中完成几道冲压工序，该工件有冲裁、冲孔、弯曲、拉凸包等多道工序，在一套复合模中无法同时完成，同样需要多套模具。虽然级进模结构复杂，价格也较昂贵，但是级进模有自动送料和自动出件等装置，适于制件的大批量生产，生产率高，冲制件质量可靠、稳定，可以完成冲裁、冲孔、弯曲、侧冲、切边等多道工序，生产效率高，模具寿命长，可有效保证工件尺寸精度要求。通过对上述三种方案的比较，最终确定采用级进模成型方案。

2 冲裁设计与工艺计算

2.1 工位布置

对于本制件而言，主要问题在于浮料装置的设计、弯曲方向的选择、弯曲工序的工位设计。通过对零件图的分析，可知：应先冲孔后弯曲，又由于制件厚度大(达3 mm)，孔边距较小，需先冲外形后冲孔，以防止孔发生变形，影响加工精度;拉包工位应安排在冲裁工序之前，否则会引起制件变形，产生较大的尺寸误差，若拉凸包方向选为向下，会导致无法设置浮顶器，因此拉凸包方向只能选为向下;在弯曲工位后必须在卸料板和凹模上开让位槽，以保证顺利送料。

综上，具体工位安排顺序为：冲孔——拉凸包——冲裁——冲孔——弯曲——校正弯曲——切边落料。

2.2 排样设计

对于冲裁—弯曲的多工位级进模排样一般都是先冲孔，再切掉弯曲部位周边的废料，然后进行弯曲，接着切去余下的废料并落料，切除废料时，应注意保证条料的刚性和零件在条料上的稳定性。对于靠近弯曲带的孔和侧面有位置精度要求的侧壁孔，则应安排在弯曲后再冲孔。对于复杂的弯曲件，为了保证弯曲角度，可以分成几次进行弯曲，有利于控制回弹。

该冲裁件材料近似方形，若采用横排排样形式，由于制件有双向弯曲，且要拉凸包，会使模具布局复杂化，不能保证顺利送料，所以不予采用;若采用直排排样方式，因为制件双向弯曲，只能采用中间载体拍样形式，该排样形式能够满足制件成形的技术要求。经比较，决定采用直排排样。

排样图共有11个工位，如图3所示。

图3 排样图

第一工位：冲导正销孔;冲Φ6孔。

第二工位：拉凸包。

第三﹑四工位：冲工件外形。

第五工位：冲2×Φ7孔;冲M6螺纹底孔。

第六工位：导正让位。

第七工位：双向弯曲。

第八工位：导正让位

第九工位：校正弯曲。

第十﹑十一工位：中间载体冲裁，废料从孔中漏出，工件脱离载体，从模具右侧滑出。

3 模具结构特点及主要零部件设计

3.1 模具结构特点

模具结构特点有以下三方面：

①采用两侧浮料导料销加中间浮料销设计，既能满足前几工步的导料要求，又能保证切边后条料的浮料高度;

②上下模上设计四个内导柱，可有效保证模具配合间隙，模具不易因间隙偏而损坏刃口，同时保证了加工零件的精度;

③采用两次折弯工艺，能有效保证折弯后工件尺寸精度，防止折弯回弹。

3.2 模具主要零部件设计

3.2.1 模架及导向零件设计

模架及导向零件设计包括：模架是由上模座、下模座、模柄及导向装置组成，对模架的基本要求有以下几方面：

①应有足够的强度与刚度;

②应有足够的精度;

③上下模之间的导向应精确。

模架的导向装置是指在上下模座上安装了主要由导柱﹑导套等零件所组成的导向副，有了它，上下模相对运动时，对应位置始终沿着一个正确的方向运动，从而达到精密冲压的目的。

由于该工件所需冲裁力较大，精度要求高，大批量生产，所以模架选用铸铁四导柱模架，材质HT250;导柱选用大连盘起的级进模用滚动导向组件，可有效保证冲裁精度，延长模具寿命。

3.2.2 模柄设计

模柄设计：模柄即模具安装柄，用于模具在冲床上的装卡。多用于小型模具，由于小型模具的可用于安装卡紧的空间有限而设计的，大型模具由于其自重受力原因无法仅仅靠中部一点卡紧保证精度，需要在周边均布卡点，以均匀受力。

常用的模柄有旋入式﹑压入式﹑带凸缘式和浮动式。经比较，结合本公司实际生产设备特点，决定采用压入式模柄加四角卡扣装夹方式，既能保证模柄垂直度要求，长期使用后模柄稳定可靠，又能保证模具装夹稳定、不会松动，适合应用于级进模中。

3.2.3 卸料弹簧和卸料螺钉

卸料弹簧和卸料螺钉选用：根据模具安装位置和空间结构，选用强力弹簧个数为12个，经校核，选定卸料弹簧规格为“Φ40×80”，与卸料弹簧相配合，选定卸料螺钉规格为“内六角卸料螺钉 M20×120 JB/T 7650.6”。模具主视图，如图4所示;模具俯视图，如图5所示。

参考文献：

[1] 刘心治.冷冲压工艺及模具设计[J].重庆大学出版社，1995，(4).

[2] 肖祥芷.中国模具工程大典：第四卷[M].北京：电子工业出版社，2007.

[3] 姜奎华.冲压工艺与模具设计[M].北京：机械工业出版社，1998.

[4] 高军.冲压模具标准件选用与设计指南[M].北京：化学工业出版社， 2007.

作者：李振坤