模具自动化毕业论文

模具技术追赶国际水平

近年来，我国模具行业保持较快速发展。根据国家统计局数据显示，2017年，中国模具行业销售收入达亿元，同比增长;预计2018年，中国模具行业销售收入将达到2753亿元左右。

模具行业快速发展下，模具技术在各个领域得到广泛应用，并取得突飞猛进的进步，主要表现在模具集成制造单元与技术的普及、商业互联网向模具及其产业链延伸、3D打印在模具制造中的广泛应用、模具的智能化、轻量化新材料与大型塑料模具的出现与优化、大型级进冲模技术的成熟、模具标准件精细化等。

具体来说，以模具集成制造单元与技术的普及为例，近年来，模具除了具有自动送料、冲压成形、叠片计量、厚度分组、铁芯组合和产品输出、铰链装配连接等功能，又出现了复杂运动结构、模内加热、锻压、局部热(组织)控制、模内焊接、攻丝、局部注射、模内切割、模内检测等工艺组合过程。

再如，3D打印应用生产模具型腔是型腔模具发展的新动向，金属增材-减材组合制造技术是当今3D打印领域的一个重要方向。通过3D逐层增材成形，结合高速铣定层厚轮廓减材精整，实现复杂金属零件的高精度制造。目前，应用领域排名前三的是工业机械、航空航天和汽车，分别占市场份额的、和。

可见，从技术角度来看，我国模具设计加工和制造技术正在赶超国际水平。此外，还可以从专利角度反映出我国模具技术的飞速提升。

根据SooPAT数据统计，2008年以来，我国模具相关专利申请数量稳步上升。2017年全年申请专利数量达22872件，首次超过2万件，创下历史新高;2018年专利申请量有所减少，但仍超过了万件，达到17146件。

不过，企业所拥有的技术专利较为分散。从专利申请人来看，排名前十的专利申请人中，鸿海精密两家公司排在前两位，专利申请量分别为347件、337件，合计占比不到;安徽江淮汽车集团股份有限公司申请数量为309件，位居第三。

模具技术朝向“五化”

未来，模具技术的发展将朝向“五化”，即高精密化、自动化、智能化、新型化、融合化。

随着最近几年的不断学习，我国的模具行业得到了飞速发展，发展了一批专门从事高精度模具制造的公司，意识到尺寸的精度是制造高精密高质量、高科技含量产品最重要的因素。要做高精密模具，不外乎有设备和人才2个重要因素，但目前我国在最精密的领域跟国外还有一定距离。但在国家高度的重视下，不远的将来定会实现超越。

自动化、智能化是提高效率的保障，随着各种配合模具生产的自动化设备(主要是机械手)的普及，以及模具内部标准件的智能化程度提升(主要是热流道)，模具生产的效率越来越高了，而且会朝着更高、更好的境界发展。

模具新型化需要深厚的设计和制造底蕴，这将成为模具企业打造品牌的资源，争取更优质客户的筹码。

融合化即产品研发与模具高度融合。这个趋势也是必然的，这种改变是比流水线代替全能模具师傅更能影响制造业模式的一种改变。简单而言，就是模具设计师和产品研发融合成一个新的岗位，一个能够负责整个产品从外观到机构、再到模具、到模具加工、模具生产、产品组装一系列工作的全新的岗位，成为制造业绝对的核心。

——以上数据及分析均来自于前瞻产业研究院《中国模具行业发展前景预测与投资战略规划分析报告》。

模具专业学生毕业设计模式的实践与探讨深圳大学工程技术学院(广东深圳 51806O) 程 蓉 李积彬 王贤坤 王红志[摘要] 以深圳大学99级模具专业学生的毕业设计模式的改革为例，探讨了计算机技术在模具专业学生毕业设计中的应用范围、步骤及结果，明确指出了模具设计理论同先进设计方法相结合在模具专业学生毕业设计教学环节的重要性和必然性。关键词 模具设计 毕业设计 计算机技术1 引言模具是一种技术密集、资金密集型产品，在我国国民经济巾的地位也非常重要。模具工业已被我国正式确定为基础产业，并在“十五”中列为重点扶持产业。由于新技术、新材料、新工艺的不断发展，促使模具技术不断进步，对人才的知识、能力、素质的要求也在不断提高。根据社会发展对模具专业学生的新要求以教学生的实际情况，探圳大学工程技术学院对99级模具设计方向学生的毕业设计的进行了较大的改节，并取得了较好的效果。2 模具专业学生培养目标深圳大学模具设计专业隶属于深圳大学工程技术学院机械制造及其自动化专业，主要是从事注射模的设计与制造。为了明确本方向的培养目标，我们对珠江三角洲，特别是深圳周边地区模具企业进行了比较广泛的社会调查，调查结果表明，用人单位要求毕业生有较高的思想品质和道德修养，爱岗敬业和较好的与人协调共事能力，要求毕业生基础理论扎实，着重基本技能的掌握和再学习能力，要求毕业生熟练掌握外语，有一定的计算机软件应用和开发能力。根据调查结果分析，我们把模具专业人才培养的规格定位于：面向各类型企业，培养爱岗敬业，具备机械及各类模具设计与制造基础知识，具有较强的再学习能力和创造能力，能在模具生产第一线从事模具设计制造、技术开发、应用研究和经营销售的应用型工程技术和管理人才。据此把拓宽专业口径，课程体系合理，教学内容优化、实验研究能力强，社会适应面宽，作为本方向教学的基本指导思想，将模具设计理论、实践与及计算机应用融合为一体。3 计算机技术在注射模中的应用领域塑料产品从设计到成型生产是一个十分复杂的过程，它包括塑料制品设计、模具结构设计、模具加工制造和塑件生产等几个工要方面。它需要产品设计师．模具设计师、模具加工工艺师及熟练操作工人协同努力来完成，它是一个设计、修改、再设计的反复迭代、不断优化的过程。传统的手工设计已越来越难以满足市场激烈竞争的需要。计算机技术的运用，正在各方面取代传统的手工设计方式，并取得了显著的经济效益。计算机技术在注射模中的应用主要表现在以下几个方面：(1)塑料制品的设计：基于特征的三维造型软件为设计者提供了方便的设计平台，而且制品的质量、体积等各种物理参数为后续的模具设计和分析打下了良妤的基础。(2)结构分析：利用有限元分析软件可以对制品的强度、应力等进行分析，改善制品的结构设计。(3)模具结构设计：根据塑料制品的形状、精度、大小、工艺要求和生产批量，模具设计软件会提供相应的设计步骤、参数选择．计算公式以及标准模架等，最后给出全套模几结构设计图。(4)模具开合模运动仿真：运用CAD技术可对模具开模、合模以及制品被推出的全过程进行仿真，从而检查出模具结构设计的不合理处，并及时更正，以减少修模时间。(5)注射过程数值分析：采用CAE方法可以模拟塑料熔体在模腔中的流动与保压过程，其结果对改进模具浇注系统及调整注塑工艺参数有着重要的指导意义，同时还可检验模具的刚度和强度、制品的翘曲性、模壁的冷却过程等。(6)数控加工：利用数控编程软件可模拟刀具在三维曲面上的实时加工过程并显示有关曲面的形状数据，同时还可自动生成数控线切割指令、曲面的三轴，五轴数控铣削刀具轨迹等。目前，国际上占主流地位的注射模CAD软件有Pro/E、I-DEAS、UGⅡ、SolidWorks等；结构分析软件有MSC、Analysis等；注射过程数值分析软件有MoldFlow等；数控加工软件有MasterCAM、Cimatron等。4 模具专业毕业设计模式模具专业的学生要求综合知识和实践能力较强，它既是学生大学四年所学的机械制图、工程材料、公差配合与技术测量、塑料成型工艺与设备等技术基础课、专业课的综合应用，又需要学生了解大量的实践经验。通过毕业设计，应使学生在下述基本能力上得到培养和锻炼：①塑料制品的设计及成型工艺的选择；②一般塑料制品成型模具的设计能力；③塑料制品的质量分析及工艺改进、塑料模具结构改进设计的能力；④了解模具设计的常用商业软件以及同实际设计的结合，以往的毕业设计严格来说只能算是模具设计这门课的课程设计；老师指定一个塑料产品，有时甚至连产品模型图都交给学生，学生按照谍本上的模具设计步骤一步步做下去，由于没有实践经验，学校也不可能将学生的设计变成实际产品，因此，设计的合不合理，学生不知道，即使有经验的老师指不出不合理处，学生也没有感性认识，只能是纸上谈兵。学生踏人社会，从事实际产品设计，往往会发现无从下手，即使设计出来也是废纸一张，通常都要通过1到2年的时间才能入门。因此，学生常会感叹：在学校什么也没学到这不能不说是我们教育的失败。为了改变这种状况，在99级的毕业设计中，我们采取将模具设计内容同CAD/CAM/CAE紧密结合在一起，学生通过先进的软件仿真，可以随时发现自己在每一步设计中的不合理处，会找出各种解决方案让设计趋于合理，同时掌握了最先进的设计，加上及分析技术，提高了学生的学习兴趣和创新能力，使毕业设计真正成为了学生实际工作前的一次全过程模拟。设计流程如图1所示。为了保证毕业设计的质量，我们专门成立了一个 由4名老帅组成的模具设计指导小组，每个老师负责设计流程的一个步骤。此次参加模具设计毕业课题的学生共15人，我们分成5组，每组3人。首先在布置毕业设计题目时，不给出具体的塑件制品，只是告诉学生要做一个开关按钮，学生根据自己的兴趣，确定自己的设计产品：游戏机手柄按钮、眼镜盒开关按钮、电灯墙壁开关按钮以及鼠标按钮等。通过市场调研、查阅大量的文献资料，确定自己塑件的外形及内部结构。采用三维造型软件Pro/E设计出塑件的内外结构，用AutoCAD绘出二维图，在结构设计过程中，运用结构分析软件MSCPatran分析按钮受力后的结构强度、刚度及应力等，对结构进行不断修正，学生会发现机械设计、工业产品设计、材料力学、理论力学等课程的知识在这个阶段都有所体现，对以前所学课程也是一个综合应用的过程。图2为某学牛设计的游戏机按钮装配图及爆炸图，图3为按钮对角两点受力时的最大变形和最大应力图。塑料制品设计完成后，进行模具结构设计，采用的是Prom/E下的模具设计模块对产品建立工件进行分型、分割、抽取得到型芯、型腔文件；通过专家模座系统EMX(Pro/E,系统外挂程序之一)建立标准模座零件及滑块、斜销等其它附件。这个过程实际上并没有结束，它要同后续的注塑过程数值分析紧密联系起来，所采用的注射流动分析软件是MoldFlow，根据熔体在浇注系统和型腔中的流动过程的动态图，改进模具浇注系统、调整注射工艺参数，使模具各系统的设计达到最佳。图4为分析出的最佳浇注位置以及采用圆形排列的流道方式进行注塑，最后注塑出来的结果。图5为按钮模具的装配图及爆炸图。模具结构完成后，进行数控加工，我们采用的是加工软件，完成模具的虚拟加工过程，并自动编制数控加工的NC代码，利用仿真模块可以查看加工完后工件的合理性。最后学生要提供详细的设计说明书以及完整的二维、三维图纸。在论文撰写阶段和答辩过程中，学生还采用了ACDSee图像软件，用来截取设计图像并辅助介绍整个设计过程；采用Office软件用来做文字的处理，写出分析报告。每位学生在整个设计完成后，都必须对自己的没计 过程及结果做一个总结，提出本设计的创新与特色在何处。例如在建模部分或流道设计部分，同时也要考虑设计中存在问题以及相应的解决方法，从大多数学生的总结来看，学生迫切体会到了实践经验的欠缺，因此，在下一届学生的毕业设计中我们力争多请企业的设计人员同学生交流，多让学生接触到实际的设计、生产过程，至此，学生完成了一个项目的全过程：塑料制品设计--模具设汁--模具加工．学生可以在计算机上看到自己设计、加工出来的最终产品，体会到成功的感觉。5 结束语通过对此次毕业设计模式的改革，学生既对大学四年课程的学习做了—个总结，同时又掌握了最流行的、同社会实际最靠近的设计、加工方法。因此，本届模具专业方向的毕业生受到了社会的欢迎，深圳某大型台资公司模具部一次意愿接受本校的毕业生5名．取得了很好的社会效益。参考文献1 曾攀 重视传统课程的教改培养高素质人才，北京学位与研究生教育,2000,(1)2 周华民 现代模具设计方法、注射模部分、现代模具设计方法讲义,19883 曾晓红 游戏机手柄方向按钮注射模设计，深圳大学毕业设计论文集,2003

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