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粉末冶金模具設計范文第1篇

關鍵詞： 轉向管柱； 粉末冶金； 移動架； 模具設計； 工藝； 材料

中圖分類號： TF 124.32文獻標志碼： A

The Development of Powder Metallurgy Movable Frame

of Automotive Steering Column

PENG Jingguang， CHEN Di

（Shanghai Automotive Powder Metallurgy Co.， Ltd.， Shanghai 200072， China）

Abstract： The movable frame is one of the critical parts of automotive steering column.This paper dealt with the structure，performance，material selection and production process of it.It was complicated in shape with high precision.It hence always failed if it was produced with traditional machining method.In order to achieve massive production，powder metallurgy was used to produce parts of automotive steering column，which could improve the production efficiency and reduce the costs.Therefore，powder metallurgy movable frame with high precision，high strength complicated shape and in accordance with actual conditions could be developed by working out rational technology.

Keywords： steering column； powder metallurgy； movable frame； mold design； technology； material

粉末冶金是一門制造金屬與非金屬粉末和以其為原料，經過壓制、燒結及各種后續處理工藝制取金屬材料和制品的科學技術，是一項以較低的成本制造高性能鐵基粉末冶金制品的技術[1-2].近年來，隨著汽車行業飛速發展，為了降低汽車的生產成本，越來越多的零部件用粉末冶金方法來制備.

轉向管柱是車輛轉向系統中的重要部件.其主要作用是通過接收駕駛員作用在方向盤上的扭矩，將其傳遞到轉向器，從而使方向盤的轉動轉化成齒條的移動，控制車輪按照預期方向運動[3].轉向管柱中的粉末冶金移動架（如圖1所示）是轉向管柱實現前后上下4個方向調整的核心零件，分別和另外2個粉末冶金齒條相配合，實現方向盤的調節功能.同時，轉向管柱的移動架是汽車中的安全件，對密度和性能有一定的要求，且需要熱處理.該產品若采用傳統機加工的方式，幾乎不能加工，形狀非常復雜，且精度要求較高.因此，為了實現大批量生產，使用粉末冶金的方法來制造該零件，解決了目前生產效率低、制造成本高的問題.

1零件的結構和性能特點

粉末冶金移動架，其形狀復雜，在整個轉向柱中起承上啟下的關聯作用，分別與軸向架、徑向架的齒部咬合，使轉向管柱具有多方向的調節作用（如圖2所示）.包括平齒面A、斜齒面B、限位凹面C、帶鍵槽的內孔D，以及限位柱E.尺寸精度方面，其中齒形輪廓度要求0.05 mm，齒面高度差≤0.15 mm，限位柱和限位凹面輪廓度0.1 mm.

2材料和壓機的選擇

2.1材料的選擇

鑒于產品的結構特點、性能以及材料要求（材料牌號：Sint D11，w碳>0.75%，w銅為1%～5%），基礎鐵粉選擇霧化鐵粉，選用硬脂酸鋅為劑.硬脂酸鋅熔點低，稍加熱就能使其熔化成液相來減少粉末的內外摩擦，使其容易成形.

2.2壓機的選擇

根據產品的截面積和密度要求，測算出產品大概需要50 t的壓制壓力來制備.壓制壓力F可按下式計算[4]：

F=kps（1）

式中：p為單位壓力；s為受壓橫截面積；k為安全系數，k=1.15～1.50，取1.20.

根據式（1）計算壓制壓力，則F=1.2×5×8.4=50.4 t.

同時需要上一下三的模具結構，考慮形狀和結構特別復雜，所以選擇使用160 t機械式壓力成形機和上二下三的標準模架.

3工藝流程設計

3.1工藝的制定

根據產品要求，工藝制定如下：混料、壓制、燒結、振動去毛刺、滲碳淬火、清洗和包裝.由于產品精度要求高，在試驗過程中需嚴格控制磕碰傷.

3.2粉末的混合

采用雙錐型自動混料設備，其優點在于無死角、效率高、易清理，非常適合大批量生產[4].混料后粉末泊松比為2.8～3.2，壓縮性大于7.0.由于產品具有很高的硬度要求，為保證成分的穩定性，采用全自動秤料系統.

3.3壓制工藝

圖3為轉向管柱粉末冶金移動架壓制成形過程，分為粉末充填、粉末傳輸、壓制和脫模4個階段.

由于采用上一下三的成形結構，產品每部分充填值都要非常精確，才能保證壓制時每段密度是均勻的.為保證產品上下段密度均勻，成形過程中采用陰模和芯棒同時浮動.脫模時，采用保壓拉下式脫模，并以內下模為基準點，把產品完全從模具中脫出.壓制壓力50 t，壓制效率6件/min，產品高度直接達到成品要求.

3.4燒結工藝

燒結是粉末冶金生產過程中最基本的工序之一.所謂燒結，就是將粉末壓坯在低于其主要成分熔點的溫度下進行加熱，從而提高壓坯強度和各種力學性能的一種過程[2].FeCCu三元體系的燒結為有限多元系固相燒結類[2].采用連續式普通網帶燒結爐進行燒結，燒結溫度為1 120 ℃，燒結時間30 min，采用氨分解和氮氣的還原性保護氣氛，露點為-40 ℃，防止產品氧化并去除表面氧化顆粒.冷卻段采用常規水冷.

3.5振動去毛刺

鑒于產品的使用工況，產品外觀不允許有毛刺和飛邊.移動架形狀又較為復雜，采用盤刷或者噴砂的方式都不可行，所以選用鋼球振動的方式去毛刺，其效率高、去毛刺效果好.去毛刺介質選用鋼球，振動時間為10 min.

3.6熱處理工藝

熱處理采用鐵基粉末冶金通用的整體滲碳淬火[5]，即在分解氨氣氛下，將燒結的零件加熱到860 ℃，保溫30 min，然后在860 ℃下將零件淬于50 ℃溫油中.最后在150 ℃下回火5 min，達到硬度要求.

3.7清洗包裝

由于零件用于汽車轉向管柱系統，所以對產品清潔度有一定要求.采用高壓油清洗工藝可以符合要求，也具有一定的效率.產品清洗后，采用散裝的方式進行包裝.

4模具的設計

4.1成形模具主要零件的尺寸計算

4.1.1陰模高度

陰模高度應滿足粉末充填和定位的需要.因此，陰模高度一般包括粉末充填的高度、下模沖的定位高度和上模沖壓縮粉末前進入陰模的深度[6]，即

H陰=H粉+h上+h下（2）

下模沖的定位高度h下是根據下模沖與陰模之間的裝配需要而選定的.總的來說，以能滿足下模沖在陰模的定位需要為原則，一般取10～30 mm，本文中取20 mm.上模沖的定位高度h上取0.綜上，陰模高度為：

H陰=65+20+0=85 mm

4.1.2陰模和模沖尺寸確定

由于移動架形狀特別復雜，所以每個模沖的尺寸需要同比例縮放，由材料試驗結果得到，壓制彈性后效為0.15%，燒結變形量為0.25%.根據模具尺寸計算公式如下[6]：

D=D產（1-t-s）（3）

式中：D為模具尺寸；t為壓坯的徑向彈性后效；s為壓坯的徑向燒結收縮率；D產為產品外徑.通過該公式可計算出每個模沖的尺寸.

4.1.3模沖高度的計算

由于采用上一下三的成形結構，上模高度只需采用閉合高度的最小值，通常取100 mm.

外下模計算如下[6-9]：

H外下模=H陰+H法蘭+H脫模（4）

式中：H外下模為外下模高度；H陰為陰模高度；H法蘭為安裝用法蘭高度，通常取15 mm；H脫模為脫模所需要高度，通常取10～20 mm.

根據式（4），H外下模=85+15+10=110 mm.

中下模計算如下[6-9]：

H中下模=H外下模+H法蘭+H脫模+H墊塊（5）

式中：H中下模為中下模高度；H墊塊為外下模墊塊高度.

根據式（5），H中下模=110+15+10+50=185 mm.

內下模計算如下[6-9]：

H內下模=H中下模+H法蘭+H脫模+H墊塊

式中：H內下模為中下模高度.

根據式（5），H內下模=185+15+10+40=250 mm.

4.2模具設計中的注意事項

移動架較為復雜，產品臺階數多，設計過程特別需要注意模具的分型區域.同時，單個模沖的成形面積特別小，模沖又特別長，熱處理硬度需要控制在特別緊的范圍內.在試驗過程中，模具壽命是難點，需要在脫模、圓角過渡等方面特別注意.

通過大量的理論計算和實際生產的細節討論，制定了轉向管柱移動架生產的模具樣式和具體的試驗工藝.通過混料、壓制、燒結和熱處理等一系列工序設計，對移動架的開發進行了詳細的說明.在所有的工作中，模具設計是重點.經過對移動架的設計，可以制造該零件為生產所需.目前該產品已經實現批量生產，取得了較好的經濟效益，解決了機加工高成本和低效率的問題.

參考文獻：

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[5]美國金屬學會.金屬手冊[M].北京：機械工業出版社，1994.

[6]印紅羽，張華誠.粉末冶金模具設計手冊[M].北京：機械工業出版社，2002.

[7]奏萬忠.粉末冶金異形齒輪的開發[J].粉末冶金工業，2007，17（4）：19-21.

粉末冶金模具設計范文第2篇

關鍵詞：凸輪軸信號盤；粉末冶金；尺寸精度

中圖分類號：U466 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2550（2013）04-0058-06

發動機是汽車的動力源，而信號盤相當于控制發動機的開關，其相位角度的設計及精確控制，對發動機各個氣缸的協調工作起著至關重要的作用，信號盤提供信號給轉速傳感器，轉速傳感器再把信號傳遞給ECU，ECU收到該信號就控制發動機噴油及點火。當信號盤旋轉時，磁路中的氣隙就會周期性地發生變化，磁路的磁阻和穿過信號線圈磁頭的磁通量隨之發生周期性變化。根據電磁感應原理，傳感線圈中就會感應產生交變電動勢，而產生的交變電動勢控制著氣缸點火時間及順序，需要信號盤具有精確的相位角度；由于電磁感應式傳感器輸出電壓的峰值隨轉速的大小而變化，在發動機啟動時的低速狀態下，感應電壓很低，也需要信號盤的信號齒具有良好的磁感應性能，以提高信號輸出靈敏度。

1 產品設計

1.1 產品性能設計

凸輪軸信號盤是傳感器的信號轉子，裝配在凸輪軸上，利用其外圓的4個凸齒，在磁場里旋轉過程中產生周期變電動勢，控制發動機點火順序，保證點火正時。主要利用其良好的磁感應性能及精確的相位角度，保證發動機各個氣缸的協調工作，因其產生的信號是通過電流傳遞給ECU，為了削弱磁場對電流的影響，信號盤本身的磁場強度應有嚴格的限制。

1.2 產品結構設計

凸輪軸信號盤產品見圖1。信號盤外圓有4個凸齒，2個68°大凸齒，2個18°小凸齒，2個72°大缺齒，2個22°小缺齒。信號盤每轉過一個凸齒，傳感器中就會產生一個周期變電動勢，并相應地輸出一個交變電壓信號，故凸輪軸旋轉一周會有4個交變信號產生，ECU每接收4個信號，即可知道凸輪軸旋轉了一圈。

2 工藝方案設計

產品內孔精度等級較高，達到了8級精度，銷孔精度達到7級；產品外圓信號齒角度的精確性關系到裝機后信號的準確性，另外根據產品的使用工況，要求產品具有較低的剩磁強度，較高的齒部密度。產品主要技術要求如表1所示。

根據上述分析，結合供應商實際生產情況，確定此零件的生產應該包含以下主要工序：

（1）成形：保證產品的外形以及密度要求，如相位角度，內孔尺寸；

（2）燒結：保證產品基本性能的要求，如強度、硬度、密度等；

（3）整形：對燒結變形的產品進行外形的校正，同時提高內孔以及信號齒角度的精度；

（4）鉆孔、鉸孔：保證產品銷孔達到要求。

（5）退磁：保證產品有較低的剩磁強度。

3 成形方案設計

3.1 方案設計以及壓機選擇

（1）考慮產品的工藝性能、形狀、精度以及表面的要求，除了定位銷孔處必須采用機械加工外，其余均可以不采用后續機械加工。

（2）通過產品結構分析，零件上端面1個臺階面，下端面2個臺階，整體上構成一個典型的上二下三結構的粉末冶金結構件，在粉末冶金壓坯形狀上定義為Ⅳ型壓坯，Ⅳ型壓坯必須由陰模，一個上模沖、三個下模沖和芯棒組成的模具成形，由于沿壓制方向橫截面有變化的不等高壓坯，要保證其密度的均勻性，必須按相同的壓縮比來計算裝粉高度，同時為了保證外圓凹槽根部的圓角能夠光滑過渡，采用臺階陰模結構取代了1個下模沖。

方案1：成型方案采用上一下二結構，信號盤正面信號齒部（A區）、齒根（B區）、臺階（C區）為一整體模沖，造成ABC區密度分布極不均勻，從其硬度分布可以得到驗證（A區平均硬度32HRB， B區平均硬度52HRB，C區平均硬度70 HRB）。因為ABC區為一整體模沖，在成型時，A區松裝填充不夠，造成成型后密度低，而A區恰好是信號作用區域，磁感應強度和產品的密度值直接相關，密度越高，磁感應強度越高，若密度低，對其磁感應強度及傳遞信號準確度還是不容忽視的。矯頑力和磁導率都對孔隙雜質敏感，孔隙和雜質含量越少，矯頑力場就越小，磁導率就越高，若密度越低，孔隙就越多，對其矯頑力和磁導率影響就越大。故對于粉末冶金信號盤，其信號作用區齒部密度不宜過低。

方案2：成型方案采用上一下二+臺階陰模結構（上一下三結構），信號盤正面信號齒部（A區）、齒根（B區）為一模沖，臺階（C區）為臺階陰模。因為ABC區是分沖結構，在成型時，AB區和C區的松裝填充可調，使得成型后ABC各區密度均勻，從其硬度分布及波動可以得到驗證（A區平均硬度61 HRB， B區平均硬度66 HRB，C區平均硬度64 HRB）。A區的密度相對提高（方案2產品硬度61 HRB大于方案1產品硬度32 HRB），而A區恰好是信號作用區域，故方案2信號盤磁感應強度比方案1產品要好。同時方案2產品整體密度均勻，在裝配過程中不會產生破裂，提高了產品各項性能要求。

（3）通過產品結構計算此產品所需壓制壓力，需130 T的成形壓力。

（4）考慮到壓坯各部分的密度分布的均勻性，壓坯的精度、模沖的個數，以及成型過程中粉末的移動以及供應商成型壓機的特點、模架結構，為充分體現粉末冶金的特點，此次選擇帶用上三下三模架的機械式S-200T壓機。

3.2 模具參數設計

新開發凸輪軸信號盤模具設計主要參數如表2所示。

3.3 成型動作解析

成形動作：裝粉上沖下行陰模強制拉下下浮動沖落在擋塊上臺階陰模落在擋塊上成形終了上缸給保護壓力陰模止擋打開脫陰模下浮動沖擋塊打開脫浮動沖脫芯棒上缸回程機械手夾持脫出產品。

（1）裝粉：因為該零件壁厚較薄，粉末之間會產生拱橋效應，為了使裝粉均勻，必須采用裝粉效果較好的吸入法裝粉。

（3）壓制成形：上沖下行與陰模合縫后，強制拉下陰模，下浮動沖落在擋塊上，上沖與陰模繼續下行直至陰模落在擋塊上，調整陰模和外浮動沖的壓制速率，避免因非同時成形而產生裂紋。

（4）脫模：采用陰模拉下式脫模，即陰模向下運動，逐漸脫出下外沖、下內沖、芯棒。脫模時要注意采用保護脫模，即脫模過程中上模沖給予產品一定的壓力，待下外沖脫出陰模的同時撤去上外沖的保護壓力，上內沖繼續保持壓力，直至下內沖脫出陰模，最后中心缸將芯棒抽回。保護脫模可以避免產品出現掉塊、裂紋等外觀缺陷。

成形裝配示意圖如圖3所示。

4 材質工藝設計

原材料選擇依據：根據凸輪軸信號盤的工作原理、粉末冶金件凸輪軸信號盤的綜合性能及尺寸要求，原材料應該具備以下四個方面的性能：

（1）磁性能好。對于磁性材料，碳的存在降低一定的磁性能，故碳含量應盡量低。同時，磁感應強度和產品的密度值有直接相關，密度越高，磁感應強度越高。矯頑力和磁導率都對燒結條件和間隙雜質敏感，燒結溫度越高和雜質含量越少，矯頑力場就越小，磁導率就越高。燒結溫度越高，時間越長，金相組織平均晶粒尺寸就越大，孔隙越圓滑，磁性能就越好[1]。

（2）壓制性和穩定性好，磁性材料，傳遞信號部位密度越高，磁感應強度越高，傳遞信號就越準確。磁性粉末又必須同時具備穩定的粒度分布與粒度組成且化學成分均勻、無偏析、穩定的流速以及穩定的松裝密度等重要特性。由于在混料中可能產生的不均勻，包括比重偏析在內的混合料不均勻性，在燒結中因燒結溫度和保溫時間及壓坯密度不均勻等造成的擴散不充分，則會引起組織不均勻，并使零件性能產生波動。而采用Fe-Cu-C粉末原料，因Fe和Cu的比重相差不大，不容易發生偏析[2]，且Cu相對較軟，能提高壓制性能。

（3）尺寸穩定性，凸輪軸信號盤信號齒角度精度越高，傳遞信號的準確度就越高，其金相組織平均晶粒尺寸越大，孔隙越圓滑，磁性能就越好。但對于粉末冶金件，要使其組織平均晶粒尺寸越大、孔隙越圓滑就需要較高的燒結溫度和較長的燒結時間。而燒結溫度越高，時間越長，尺寸變化又越大[3]，尺寸精度尤其是相位角度就難以保證。同時信號盤需裝配到凸輪軸上，其內孔精度及材料的強度和韌性一定要保證。綜合以上各種因素，選擇添加少量的C及一定比例的銅，既能穩定產品尺寸變化，提高強度、韌性，還能提高密度，降低孔隙率，后續再通過整形對零件的尺寸以及形位公差進行校正。既保證了可靠磁性能，又保證了產品強度、韌性及尺寸要求。

（4）燒結后要滿足產品既定的性能要求：產品密度≥6.4 g/cm3 ，硬度≥40 HRB，抗拉強度≥300 MPa，延伸率≥1%。

根據以上提出的材料性能要求，經過性能試驗對比和燒結綜合參數測定，結合現有的材料標準提供的相關材質達到的性能指標，選取Fe-Cu-C材料。

綜上所述，選取供應商牌號為F1407的鐵粉，其性能參數如表3所示。

5 燒結工藝設計

為保證凸輪軸信號盤在燒結過程中具有理想的金相組織，穩定的尺寸，結合供應商現有設備實際特點，選用德國進口的步移梁式燒結爐，步進梁式燒結爐具有以下優點：

（1）能夠實現高溫燒結，提高燒結溫度可以提高生產效率，實踐中發現提高55℃燒結溫度對致密化程度的影響效果相當于延長燒結時間幾十倍或幾百倍[4]。

（2）在工作過程中可提供連續的、可重復的時間-溫度-氣氛曲線，這在粉末冶金生產中非常重要，當爐子的舟速一定時，各個溫度可控帶設定的溫度以及氣氛組成、氣氛流量已經確定時，則通過該燒結爐的所有壓坯都是在一組相同的工藝參數下燒結的，結果是建立了一條穩定的加熱曲線，這就保證了燒結零件的質量即零件尺寸、性能的均勻一致性[4]。

（3）操作簡單，自動化程度高；輔料消耗和熱損失小，零件受熱均勻；依據所選燒結爐制訂燒結爐工藝，即各區溫度、燒結速度，以及氣氛流量的大小，結合燒結爐的結構、負荷的大小、加熱時間以及保溫時間并結合粉末具體參數變化，確定了以下擺放方式，即采用架燒模式，產品4x4均勻擺放在石墨墊板上，產品間隔10～20 mm，如圖4所示。

6 整形工藝設計

6.1 整形方式的選擇——全整形

為了保證信號盤的端面端跳、齒相位角度、平面度以及內孔精度，必須對燒結后的毛坯進行全整形，即內外徑以及高度方向均產生塑性變形。全整形塑變充分，產品出模后彈性回彈小，制品的內外徑尺寸精度可達到IT6-7級[5]，滿足本產品設計要求。

6.2 整形方案設計

（1）因為產品成形和燒結后，產品下部兩個臺階面的高度可能會和預想的會有差異，所以下沖最好做成分沖，這樣根據燒結后產品上下兩個臺階的高度，可以調節好分沖之間的段差。

（2）理論上整形時應先讓下外模沖和上模沖接觸產品，再讓下內沖接觸產品，這樣可以避免產品在臺階圓角處出現裂紋，實際上整形時壓下量只有0.1 mm左右，在壓機上不易測量，可根據產品出模后的狀態做進一步的調整。

6.3 壓機的選擇

根據產品的形狀以及整形方式，決定了整形壓機必須選擇帶上二下二或上二下三模架的壓機，同時該產品的整形壓力經過計算需要100 T左右，結合供應商的實際情況，選擇帶有上二下三結構模架的315 T液壓機。整形裝配圖如圖5所示。

7 后加工工藝設計

凸輪軸信號盤銷孔精度達到7級，其位置與產品外圓齒開口角度的位置關系精確度關系到裝機后信號的準確性，故其孔徑及孔位置精度的尺寸尤為重要。

（1）在樣件階段采用的是鉆孔、鉸孔方式，鉆孔和絞孔是分開完成的，設計了專用夾具及檢具，保證產品質量。

（2）量產后考慮使用專機加工，設計一套專用夾具，保證在一次裝夾的情況下完成鉆孔、絞孔、檢測、壓裝，提高效率。

8 產品的性能及尺寸測試結果

對于不熱處理的粉末冶金零件，燒結后產品的性能已確定，故產品關鍵尺寸檢測如表6所示。

產品所有關鍵尺寸PPK>1.67，過程能力充分。

9 結論

（1）合理的成形模具分沖設計，使得凸輪軸信號盤各區密度均勻，提高了信號輸出靈敏度。

（2）合理的燒結及全整形工藝設計，有效地提高了信號盤的相位角度、內孔IT8級精度等要求，保證了對發動機各個氣缸工況的精確控制。

參考文獻：

[1] 黃培云.粉末冶金原理[M].北京：冶金工業出版社，1997.

[2] 韓鳳麟.粉末冶金零件設計與應用必備[M]. 北京：化學工業出版社，2001.

[3] 劉傳習，周作平.粉末冶金工藝學[M]. 北京：科學普及出版社，1985.

粉末冶金模具設計范文第3篇

Abstract： Through the investigation of mold design and manufacturing enterprises in China and the mold design and manufacturing specialty in higher vocational colleges， this paper concludes an enterprises mold manufacturing process and responsibility diagram and a mold specialty teaching execution diagram in higher vocational colleges. This paper aims to analyse the common features of mold manufacturing and specialty teaching， combine production with learning and build a sharing-type repository of higher vocational education mold specialty based on the production process.

關鍵詞： 生產流程；模具專業；高職教育；資源庫

Key words： production process；mold specialty；higher vocational education；repository

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2013）21-0281-03

0 引言

教學資源庫是利用信息化科技手段，對教育教學資源進行整合，最終建成互動化、多媒體化的共享式資源倉庫。教學資源庫為學校教學提供了強有力的支撐，為教師備課、學生自主學習提供了平臺[1]。本文調研我國模具設計與制造企業工廠，總結出企業模具生產線流程和生產崗位職責圖；對高職高專院校模具設計與制造專業調研，總結出高校模具專業開設的專業課程和教學執行現狀教學知識結構框架圖，據此構建以模具生產流程為基礎的高職教育特色模具專業的共享型資源庫。基于模具企業生產流程的模具設計與制造專業建設的研究國內尚屬空白，它以工廠中模具實際的生產流程為主線，將企業生產模具流程各工作部門作為資源庫的一級目錄，分別設置：項目部資源庫、業務部資源庫、設計部資源庫、仿真部資源庫、生產部資源庫、質檢部資源庫；根據企業生產模具工作內容：接受定制模具任務書、企業合同簽訂、模具設計與制圖、設計方案仿真模擬、成型零件加工、模具裝配、安裝設備并試模、出運后處理等相關資料過程添加到各工作部門資源庫；用沖壓模、塑料模、壓鑄模、鍛模、粉末冶金等類別典型模具為項目載體，完整展示企業模具設計與制造全過程，加入精品課程、實訓和課程設計等專業知識豐富完善上述資源庫模塊；同時引入模具行業協會、模具企業參與資源庫建設；突出行業指導和企業參與；加入行業標準，以此規范學生設計和生產，拓展行業知識，隨時了解模具行業前沿動態，基于企業生產流程模具專業教學資源庫構建對整個模具專業教學設計、現代遠距離教育、企業生產具有較高的實用性和指導意義。

1 模具行業生產流程

依據模具行業企業特點，系統搜集模具行業領域動態、行業政策信息、行業發展概況、行業專家信息；行業企業的人力資源基本情況及需求情況分析；知名企業信息、著名企業家信息；典型職業崗位、典型工作任務；新產品、新技術信息；職業資格、行業資格、行業標準、行業規范等。對全國模具設計與制造企業進行了調研，總結了企業模具設計與制造的生產流程、生產部、各部門工作內容、各部門專業人員、崗位職責能力與知識要求、工作內容及最終所提交成交客戶模具和各生產部門的儲存過程資料，現階段我國企業模具生產流程圖如圖1所示。

2 高職院校模具專業教學執行流程

通過對全國高職院校開設模具設計與制造專業課程標準、教學設計整體方案、說課視頻和課件、數字化教材、課程中每個單元教學設計方案、教學課件、實訓指導書、課程的考核辦法；對實訓、內容及學時和開設的順序進行了系統調研，并標示課程、實訓、課程設計、畢業設計占總調研院校開設比例，總結模具設計與制造專業教學執行流程圖如圖2所示。

3 基于生產流程模具專業資源庫構建過程及特點

通過對我國模具設計與制造企業的生產線流程和全國高職高專院校模具設計與制造專業開設的專業課程和教學執行計劃調研，總結出模具企業生產流程和高校模具專業教學進程。分析企業模具生產流程和高職專業模具教學進程的共同點，以企業各部門生產模具的知識能力要求穿插模具專業項目化教學內容，在相對應部門的資源庫下鏈接精品課程和實訓內容。本文據此構建模具行業生產流程為基礎的高職教育特色模具專業的共享型資源庫，模具專業資源庫結構框架圖如圖3所示，此次模具專業資源庫建設，以企業真實模具的設計、生產流程為主線，企業生產部門作為資源庫目錄，如（業務部）接受模具任務簽訂合同（設計部）設計模具繪制圖紙（仿真部）模擬方案出具報告（生產部）加工裝配試模（質檢部）模具質量檢測（業務部）模具后處理；同時將《模具價格估算》、《逆向工程》、《塑料模具設計》、《沖壓模具設計》、《壓鑄模具設計》、《模具CAD/CAM/CAE》、《模具零件的普通加工》、《模具零件的數控加工》、《材料成型設備》等專業精品課程；和塑料模具拆裝實訓、沖壓模具拆裝實訓、模具鉗工與裝配、拆裝（模擬）、電加工實訓等教學實訓環節作為資源庫的支撐材料，讓高職高專院校模具專業開設課程設計題目、內容、方法與企業模具設計生產流程一致，最終構建符合企業和院校實際需要，工學結合，職教統一，企業工作內容與模具專業教學專業課程對應雙體制資源庫。且在主頁面中即時更新模具協會、就業趨勢、模具行業前沿動態、知識論壇、共享資源、崗前培訓、資訊交流、技術資格證書查詢等資訊服務內容。可通過資源庫隨時查詢模具企業各生產環節崗位人員的能力與知識要求和相關項目資源庫資料；教師、學生、企業員工和即將從事模具行業的人員可根據自己在模具企業的所在崗位查詢相關的教學課程資料，也可以在查詢專業課程知識同時找到企業生產的相關案例，隨著市場運行模具行業的發展，各部門資源庫中隨時添加新的典型案例帶動高職院校模具專業教學內容的項目更新，提升模具資源庫的前沿性并實現了遠距離的開放式教育。

4 結束語

論文從企業模具生產流程出發，對模具設計與制造專業教學資源庫進行系統研究，構建了基于企業生產流程模具專業教學資源庫的建設，目標是通過校企合作、院校之間的合作，充分整合模具企業和院校之間的優勢資源，把資源庫建成具企業模具生產實操特色、滿足不同用戶需求的開放型共享型模具設計與制造專業教學資源庫，提高我國高等職業教育專業人才培養質量和社會服務能力，且為全國高職院校專業教學模式教學方法和職教改革的基本走勢提供一定的參考。

參考文獻：

[1]姜大源.世界職教課程改革的基本走勢及啟示[J].職業技術，2008.

粉末冶金模具設計范文第4篇

關鍵詞:成形技術;制模技術;銑削技術

一、精密成形技術

精密成形技術對于提高產品精度、縮短產品交貨期、減少切削加工和降低生產成本均有著重要意義。近10年來,精密鑄造技術、精密壓力加工技術與精密焊接技術突飛猛進。

在精密鑄造方面,熔模精密鑄造、陶瓷型精密鑄造、金屬型鑄造和消失模鑄造等技術得到了重點發展,鑄件質量大大提高。例如采用消失模的鑄件,壁厚公差可達±0.15mm,表面粗糙度可達Ra25μm。在精密壓力加工方面,精沖技術、超塑成形技術、冷擠壓技術、成形軋制、無飛邊熱模鍛技術、溫鍛技術、多向模鍛技術發展很快。例如700mm汽輪機葉片精密輥鍛和精整復合工藝已成功應用于生產,楔橫軋技術在汽車、拖拉機精密軸類鍛件的生產中顯示出極佳的經濟性。除傳統的鍛造工藝外,近年來半固態金屬成形技術也日趨成熟,引起工業界的普遍關注。

此外,在粉末冶金和塑料加工方面,金屬粉末超塑性成形、粉末注射成形、粉末噴射和噴涂成形以及塑料注射成形中氣體輔助技術和熱流道技術的成功應用,大大擴充了現代精密塑性加工的應用范圍。

精密成形技術發展速度之快、應用之廣,使國際機械加工技術協會有充足的理由認為,在21世紀之初,精密成形與磨削加工相結合的加工方式,將取代大部分中、小零件的切削加工,在2010年左右,精密成形的精度將會進一步提高,成形公差可望達到當今的磨削精度,實現工業界夢寐以求的"凈成形"(無余量的完全零件形狀)的奮斗目標。

二、快速成型與快速制模技術

快速成型技術(RP)是快速原型與制造技術的簡稱,其成型原理為:先由幾何造型軟件生成產品的三維模型,然后按一定厚度分層,獲得各個截面的平面信息,經數據處理后,數控系統有序地連續加工出每個薄層并使它們粘接成型。快速成型主要有激光立體光刻(SLA)、分層實體制造(LOM)、選擇性激光燒結 (SLS)和熔融沉積制造(FDM)等方法。

快速成型技術對于模具的快速制造產生了重要的影響和推動作用。用于小批量生產的塑料模具和冷沖壓模具可以依照由快速成型方法所獲得的產品實體直接用硅橡膠、環氧樹脂或金屬材料制造。用于大批量生產的各種模具也可由快速成型和鑄造技術相結合的方法制造。快速制模技術由于具有制造周期短、成本低、綜合經濟效益高等優點,十分適合新產品開發和小批量多品種的生產方式,近10年來發展非常迅速。除了快速成型在快速制模中應用外,電弧噴涂成形技術、實型鑄造制模技術、氮氣彈簧在沖壓模具中的應用、鋅基合金制模技術、低熔點合金制模技術、銅基合金制模技術、電鑄技術在注塑模具中的應用、環氧樹脂制模技術、無模多點成形技術、疊層鋼板制模技術等快速制模的新工藝、新方法和新設備層出不窮,顯示出強大的生命力和顯著的經濟效益。

三、高速銑削和電火花銑削技術

電火花銑削加工技術(又稱為電火花創成加工技術)是電火花加工技術的重大發展,這是一種替代傳統的用成型電極加工模具型腔的新技術。

伴隨著高速切削電火花加工技術的進步,模具加工過程的檢測手段和模具表面處理技術也取得了很大進展。現代三坐標測量機除了能高精度地測量復雜曲面的數據外,其良好的溫度補償裝置、可靠的抗振保護能力、嚴密的除塵措施以及簡便的操作步驟使得現場自動化檢測成為可能。

在模具表面處理方面,拋光技術的進步也十分突出。現代超聲拋光設備能使模具表面拋光至Ra0.05～0.025μm,達到鏡面拋光的要求。模具表面耐磨、耐腐蝕和花紋處理技術也有長足的進步。

四、CAD/CAM技術

在CAD/CAM技術日新月異的今天,工業部門已不滿足于僅僅將計算機作為繪圖和數控編程的工具,工程技術人員迫切地希望在同一軟件環境下,既能自動繪圖,又能有設計、計算、分析和加工的能力,于是模具CAD/CAE/CAM集成化系統便應運而生。在各類塑性加工工藝中,塑料注射成形工藝計算機集成系統的應用最為突出。世界著名的CAD/CAM系統,如CADDS5,Pro和UGⅡ等,均實現了CAD/CAM系統與塑料注射過程模擬、模具結構設計和模具型腔數控加工的初步集成并取得了顯著的經濟和社會效益。為了適應國際發展潮流,華中理工大學模具技術國家重點實驗室正在開發新一代塑料注射模軟件。所謂新一代注塑模軟件,是指利用計算機集成制造技術(CIM)開發的注塑模集成制造系統(CIMS),這種高度集成的系統能支持模具設計與制造的全過程,具有智能化、集成化、面向裝配和模具可制造性評價等特點。

應該指出的是,在CIMS基礎上發展起來的虛擬技術將在21世紀的塑性加工領域發揮作用。所謂虛擬技術,是指以CAD/CAM支持的仿真技術為前提,對設計、加工、裝配、試模等工序建立相關聯的數學模型,配置必要的硬件(如頭盔、手套或者信號反饋裝置等)和軟件(如圖形加速軟件、虛擬現實模型語言等),形成虛擬的環境、虛擬的過程、虛擬的產品和虛擬的企業。

在虛擬技術的支持下,從用戶訂貨,產品創意、設計到零部件生產、裝配、銷售以及售后服務等全過程的各個環節都可以分別由處在不同地域的企業進行互利合作。通過國際互聯網、局域網和企業內部網實現模具的異地設計和異地制造,提高企業快速響應市場的能力。

五、結束語

粉末冶金模具設計范文第5篇

關鍵詞：高職教育； 模具專業；改革

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：A 文章編號：1002-4107（2012）11-0030-02

隨著我國經濟的快速發展，模具行業已經成為現代工業發展的支柱。據統計，75%的粗加工工業產品零件、50%的精加工零件由模具成型；家用電器行業的80%零件、機電行業的70%以上零件也都要靠模具加工，因此，模具又稱為“工業之母”。模具職業教育主要培養高科技人才和高素質的勞動者，承擔著為社會培養有扎實的理論基礎和熟練操作技能型人才的任務，然而我國現在的模具職業教育中面臨著很多問題和矛盾：一方面是企業非常需要人才，另一方面是模具專業學生找不到自己的位置，就業不理想，這就需要教育機構和用人單位共同思考，聯合解決。

一、模具專業教育存在的問題

（一）模具專業的培養目標明確

教育機構應根據模具發展動態和企業用人要求來確定模具專業培養目標，但是由于模具行業對新技術的過度保密，使得教育機構不能及時掌握這些信息，因此培養出來的人才觀念不新，技術落后，需要經過一定階段的工作實踐和培訓后才能適應工作。一般的模具設計學習需要2―3年，而一名可以獨立設計模具的優秀設計師要有10年左右的從業經驗，對于剛入行的初學者是枯燥和艱苦的，常常半途而廢，導致技術人才嚴重不足。

（二）模具的種類多，教育難度大

模具行業設計的產品種類較多，工藝特點又不盡相同。如熱鍛模、塑料成型模、冷沖模、壓鑄模以及其他如粉末冶金模、橡膠、玻璃等模具，所涉及的行業有汽車制造業、電子與通信業、橡膠行業、鑄造行業、塑料行業等。因此，在制定教學培養方案時，應根據模具行業人才規格需求的變化動態，設置專門化教育和動態設置模塊式課程。

（三）缺少適合院校模具專業建設與發展的場地

有些高職院校沒有適合模具專業建設與發展的場地，沒有制定出一個切實可行的模具實習教學大綱。大部分教學方案難以進行試驗。即使是試驗也只是淺嘗輒止，不能深入。學生難以理解，這樣難以激發學生的興趣愛好，限制學生的動手能力和處理問題的能力。一個學校一個專業要辦出精品、辦出特色，才能在激烈的市場競爭中處于不敗之地。

（四）缺少一支適應院校模具專業高速發展的師資隊伍

有些院校模具專業課的教師水平較低，不能勝任模具設計和制造的教學。有些院校機械制圖裝配圖的知識還沒有學就已開設模具設計課程，而看懂裝配圖是理解模具結構圖的基礎，這就造成學生學習困難；有些院校可作為模具專業主干課程的冷沖模設計和塑料模設計安排的課時偏少，模具技術難以掌握。模具設計能力差，模具圖出不來，模具工藝不熟悉，導致模具制造不出來，教學質量難以保證。

（五）模具專業的學生在模具崗位上就業低

從學生的就業情況看，專業對口就業屈指可數。就業的方向主要是國內經濟發達的東部地區，這些地方工資水平高，勞保待遇好。例如上海：現有模具企業1500多家，從業人員7萬多人，年產值105億元[1]。我們的就業目標是上海、江蘇、浙江、福建、廣東、山東的廠家。要正確處理好招生、教學質量與就業的關系，沒有好的教學質量，將不會得到企業的認可，就不會有好的就業質量。沒有好的就業質量反過來對招生數量和生源質量將產生巨大的反作用。

（六）產教結合的力度不夠

模具實習教學成本太高（如慢走絲線切割教學），必須要產教結合，這是模具專業健康、可持續發展的必由之路，也是讓學校走進企業、讓企業進入校園的一條捷徑。如實現真正的產教結合，我們的加工速度，加工水平還達不到企業的要求，模具加工水平有待提高。

二、改革模具專業教育的新方案

（一）合理確定模具專業培養方案

深入企業調研，摸清企業對人才的要求，在教學目標上有一個合理定位。能夠培養出全能型的模具人才，企業是歡迎的，但這又是不切實際的，一是三年時間太短，二是全能往往是什么都不能。每一種機床都是一個工種，都有專人負責，而模具的核心技能就是設計、裝配、調試、維修。2005年東部地區模具制造大賽要求全能型的人才參加競賽，江蘇、上海除學校外所有的大中型企業選不出一個人參加比賽，從這一側面說明企業在人才規格上的要求的差別[3]。

（二）加強學生動手能力的培養

由于傳統教學方式的影響和辦學條件的限制，高職教育培養出來的人才普遍存在著動手能力差、進入工作角色慢的現象，要改變這種狀況，就要加強學生能力的培養，這要從教學計劃改革、教學方式改革、教學設施質量提高等方面入手，改變只注重理論教學、忽視實踐教學的傳統教學方式，在教學計劃和課程教學大綱中適當提高實踐教學的比例，強化實踐教學的考核力度。創建一個適合模具專業建設與發展的場地，加大模具設備的投入。要滿足現有模具人數的實習，必須配套實訓設備。在課程理論教學后，要組織學生進行“真刀真槍”的實訓，對學生嚴格要求，改變過去走馬觀花式的實驗，鼓勵學生動手實踐，培養他們自己發現問題、分析問題、解決問題的能力。

（三）加強實習教學，全面提高學生的職業能力與創新能力

根據培養目標，加大實驗、實習設施及校內實習基地建設資金的投入，或租用企業的閑置設備、場地，為實習教學提供一個良好的先決條件。模具專業實踐能力的培養分兩個階段進行：一是針對學生基本功的培養，要求學生完成一副沖裁模工作零件的設計，經教師審核后，全部采用鉗工加工方法完成制作；二是綜合能力的培養，要求學生必須完成三大典型零件（沖裁、彎曲、拉深）模具結構的設計，同時完成模具拆裝加工、安裝調試。通過這一過程的訓練，培養學生的動手、分析問題的能力。畢業生要掌握模具CAD/CAM等先進技術、熟練的模具加工工藝編制技能、數控編程及操作技能等，繪出模具總裝圖及各非標準件零件圖，并制定出合理的零件制造工藝及模具裝配工藝。對于非工作零件，要求學生用普通的車、銑、刨、磨等機床加工；對于要求較高的工作零件，則要求學生能夠通過Mastercam軟件預先造型并編制出數控加工程序或線切割加工程序，在數控加工中心進行加工[2]。只有經過系統、規范的實習訓練，才能確保學生的職業能力、應變能力及創新能力的提高，使畢業生順利地完成從學校到企業的過渡。

（四）教學方法革新，轉變教學觀念

使用多媒體教室及各類仿真軟件，改變傳統的教學方法，實現學習內容、方法及目標與現代化教育技術的有效結合，將素質教育融入知識傳授與技能培養的全過程，逐步從以教師為主的灌輸式教育，轉向以學生為主體的能力培養式教育，因而在現代教學當中得到廣泛的采用[3]。這就要求各專業課教師綜合考慮各種因素和所具備的條件，對于不同的教學內容、教學要求，采取靈活多樣的教學方式，合理地將各種成分進行優化組合，才有可能收到良好的教學效果。比如，在上沖壓模具設計這門課程時，對基本理論及模具工作零件的有關設計計算內容采用的是借助實物教具，進行由淺入深的教學；對模具結構、工作原理等內容采用的是多媒體課件教學；而對模具裝配、安裝調整，則采用的是讓學生觀看企業現場錄像的教學方式，并增加模具拆裝、測繪部分內容。最后通過布置作業的形式，讓學生利用泡沫板制作一些典型模具，不僅使課堂變得生動有趣，又充分調動學生的主觀能動性，學習效果有了顯著提高。

（五）加強校企合作

長期以來，學校與企業各行其是，不相往來。這就導致學校不知道企業的需要、企業不關心學校，培養不出企業需要的人才。要改變這種現狀，就要加強企業與學校的聯系。“產學合作教育”是產業部門為學校擔供現場教學和學生實習的基地，學校為產業優先培養學生，共同研究和攻克專業技術難關，實現優勢互補、互惠互利、共同發展[4]。這一形式有效打破了教育的自我封閉，強化了對學生崗位適應能力和綜合素質的培養，加快了應用型人才培養的步伐。這對企業的可持續發展和學校的傳統教育既是一個機遇，又是一種挑戰，企業和學校在分享經濟快速發展的同時，應該改變傳統觀念，相互合作。學校應該注重學生的知識結構、動手能力等綜合素質的培養，而企業應大膽起用新人，給新員工一個良好的發展空間，只有這樣，學校的優質教育和企業的快速發展才能有效地結合起來。

通過理論教學和模具陳列室直觀教學， 學生具有一定的基礎理論知識和專業知識。然而， 只有經過真正的設計環節的鍛煉， 才會使學生具有模具設計能力和創新能力。尤其是畢業設計， 在企業這個新的環境中， 學生受到良好的現場指導， 必定會提高其知識的綜合運用能力、創新能力、CAD 三維設計能力， 切實提高學生的素質和能力， 使他們在社會大市場的風云中更具競爭力。

參考文獻：

[1]賴華清.高職模具專業的教學改革[J].武漢船舶職業技術學院學報，2006，（4）.

[2]李靜.模具CAD/CAM一體化教學改革[J].企業家天地下半月刊：理論版，2009，（8）.