模具專業(yè)畢業(yè)設計模式的實踐與探討程蓉李積彬王賢坤王紅志摘要：以深圳大學99級模具專業(yè)學生的畢業(yè)設計模式的改革為例，探討了計算機技術在模具專業(yè)學生畢業(yè)設計中的應用范圍、步驟及結果，明確指出了模具設計理論同先進設計方法相結合在模具專業(yè)學生畢業(yè)設計教學環(huán)節(jié)的重要性和必然性。
　　關鍵詞：模具設計畢業(yè)設計計算機技術

　　1引言

　　模具是一種技術密集、資金密集型產(chǎn)品，在我國國民經(jīng)濟巾的地位也非常重要。模具工業(yè)已被我國正式確定為基礎產(chǎn)業(yè)，并在“十五”中列為重點扶持產(chǎn)業(yè)。由于新技術、新材料、新工藝的不斷發(fā)展，促使模具技術不斷進步，對人才的知識、能力、素質(zhì)的要求也在不斷提高。

　　根據(jù)社會發(fā)展對模具專業(yè)學生的新要求以教學生的實際情況，探圳大學工程技術學院對99級模具設計方向學生的畢業(yè)設計的進行了較大的改節(jié)，并取得了較好的效果。

　　2模具專業(yè)學生培養(yǎng)目標

　　深圳大學模具設計專業(yè)隸屬于深圳大學工程技術學院機械制造及其自動化專業(yè)，主要是從事注射模的設計與制造。為了明確本方向的培養(yǎng)目標，我們對珠江三角洲，特別是深圳周邊地區(qū)模具企業(yè)進行了比較廣泛的社會調(diào)查，調(diào)查結果表明，用人單位要求畢業(yè)生有較高的思想品質(zhì)和道德修養(yǎng)，愛崗敬業(yè)和較好的與人協(xié)調(diào)共事能力，要求畢業(yè)生基礎理論扎實，著重基本技能的掌握和再學習能力，要求畢業(yè)生熟練掌握外語，有一定的計算機軟件應用和開發(fā)能力。

　　根據(jù)調(diào)查結果分析，我們把模具專業(yè)人才培養(yǎng)的規(guī)格定位于：面向各類型企業(yè)，培養(yǎng)愛崗敬業(yè)，具備機械及各類模具設計與制造基礎知識，具有較強的再學習能力和創(chuàng)造能力，能在模具生產(chǎn)第一線從事模具設計制造、技術開發(fā)、應用研究和經(jīng)營銷售的應用型工程技術和管理人才。據(jù)此把拓寬專業(yè)口徑，課程體系合理，教學內(nèi)容優(yōu)化、實驗研究能力強，社會適應面寬，作為本方向教學的基本指導思想，將模具設計理論、實踐與及計算機應用融合為一體。

　　3計算機技術在注射模中的應用領域

　　塑料產(chǎn)品從設計到成型生產(chǎn)是一個十分復雜的過程，它包括塑料制品設計、模具結構設計、模具加工制造和塑件生產(chǎn)等幾個工要方面。它需要產(chǎn)品設計師．模具設計師、模具加工工藝師及熟練操作工人協(xié)同努力來完成，它是一個設計、修改、再設計的反復迭代、不斷優(yōu)化的過程。傳統(tǒng)的手工設計已越來越難以滿足市場激烈競爭的需要。計算機技術的運用，正在各方面取代傳統(tǒng)的手工設計方式，并取得了顯著的經(jīng)濟效益。計算機技術在注射模中的應用主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

　　(1)塑料制品的設計：基于特征的三維造型軟件為設計者提供了方便的設計平臺，而且制品的質(zhì)量、體積等各種物理參數(shù)為后續(xù)的模具設計和分析打下了良妤的基礎。

　　(2)結構分析：利用有限元分析軟件可以對制品的強度、應力等進行分析，改善制品的結構設計。

　　(3)模具結構設計：根據(jù)塑料制品的形狀、精度、大小、工藝要求和生產(chǎn)批量，模具設計軟件會提供相應的設計步驟、參數(shù)選擇．計算公式以及標準模架等，最后給出全套模幾結構設計圖。

　　(4)模具開合模運動仿真：運用CAD技術可對模具開模、合模以及制品被推出的全過程進行仿真，從而檢查出模具結構設計的不合理處，并及時更正，以減少修模時間。

　　(5)注射過程數(shù)值分析：采用CAE方法可以模擬塑料熔體在模腔中的流動與保壓過程，其結果對改進模具澆注系統(tǒng)及調(diào)整注塑工藝參數(shù)有著重要的指導意義，同時還可檢驗模具的剛度和強度、制品的翹曲性、模壁的冷卻過程等。

　　(6)數(shù)控加工：利用數(shù)控編程軟件可模擬刀具在三維曲面上的實時加工過程并顯示有關曲面的形狀數(shù)據(jù)，同時還可自動生成數(shù)控線切割指令、曲面的三軸，五軸數(shù)控銑削刀具軌跡等。

　　目前，國際上占主流地位的注射模CAD軟件有Pro/E、I-DEAS、UGⅡ、SolidWorks等；結構分析軟件有MSC、Analysis等；注射過程數(shù)值分析軟件有MoldFlow等；數(shù)控加工軟件有MasterCAM、Cimatron等。

　　4模具專業(yè)畢業(yè)設計模式

　　模具專業(yè)的學生要求綜合知識和實踐能力較強，它既是學生大學四年所學的機械制圖、工程材料、公差配合與技術測量、塑料成型工藝與設備等技術基礎課、專業(yè)課的綜合應用，又需要學生了解大量的實踐經(jīng)驗。

　　通過畢業(yè)設計，應使學生在下述基本能力上得到培養(yǎng)和鍛煉：①塑料制品的設計及成型工藝的選擇；②一般塑料制品成型模具的設計能力；③塑料制品的質(zhì)量分析及工藝改進、塑料模具結構改進設計的能力；④了解模具設計的常用商業(yè)軟件以及同實際設計的結合，

　　以往的畢業(yè)設計嚴格來說只能算是模具設計這門課的課程設計；老師指定一個塑料產(chǎn)品，有時甚至連產(chǎn)品模型圖都交給學生，學生按照諜本上的模具設計步驟一步步做下去，由于沒有實踐經(jīng)驗，學校也不可能將學生的設計變成實際產(chǎn)品，因此，設計的合不合理，學生不知道，即使有經(jīng)驗的老師指不出不合理處，學生也沒有感性認識，只能是紙上談兵。學生踏人社會，從事實際產(chǎn)品設計，往往會發(fā)現(xiàn)無從下手，即使設計出來也是廢紙一張，通常都要通過1到2年的時間才能入門。因此，學生常會感嘆：在學校什么也沒學到這不能不說是我們教育的失敗。

　　為了改變這種狀況，在99級的畢業(yè)設計中，我們采取將模具設計內(nèi)容同CAD/CAM/CAE緊密結合在一起，學生通過先進的軟件仿真，可以隨時發(fā)現(xiàn)自己在每一步設計中的不合理處，會找出各種解決方案讓設計趨于合理，同時掌握了最先進的設計，加上及分析技術，提高了學生的學習興趣和創(chuàng)新能力，使畢業(yè)設計真正成為了學生實際工作前的一次全過程模擬。設計流程如圖1所示。

 

 

　　為了保證畢業(yè)設計的質(zhì)量，我們專門成立了一個由4名老帥組成的模具設計指導小組，每個老師負責設計流程的一個步驟。此次參加模具設計畢業(yè)課題的學生共15人，我們分成5組，每組3人。

　　首先在布置畢業(yè)設計題目時，不給出具體的塑件制品，只是告訴學生要做一個開關按鈕，學生根據(jù)自己的興趣，確定自己的設計產(chǎn)品：游戲機手柄按鈕、眼鏡盒開關按鈕、電燈墻壁開關按鈕以及鼠標按鈕等。通過市場調(diào)研、查閱大量的文獻資料，確定自己塑件的外形及內(nèi)部結構。采用三維造型軟件Pro/E設計出塑件的內(nèi)外結構，用AutoCAD繪出二維圖，在結構設計過程中，運用結構分析軟件MSCPatran分析按鈕受力后的結構強度、剛度及應力等，對結構進行不斷修正，學生會發(fā)現(xiàn)機械設計、工業(yè)產(chǎn)品設計、材料力學、理論力學等課程的知識在這個階段都有所體現(xiàn)，對以前所學課程也是一個綜合應用的過程。圖2為某學牛設計的游戲機按鈕裝配圖及爆炸圖，圖3為按鈕對角兩點受力時的最大變形和最大應力圖。

 

 

 

　　塑料制品設計完成后，進行模具結構設計，采用的是Prom/E下的模具設計模塊對產(chǎn)品建立工件進行分型、分割、抽取得到型芯、型腔文件；通過專家模座系統(tǒng)EMX(Pro/E,系統(tǒng)外掛程序之一)建立標準模座零件及滑塊、斜銷等其它附件。這個過程實際上并沒有結束，它要同后續(xù)的注塑過程數(shù)值分析緊密聯(lián)系起來，所采用的注射流動分析軟件是MoldFlow，根據(jù)熔體在澆注系統(tǒng)和型腔中的流動過程的動態(tài)圖，改進模具澆注系統(tǒng)、調(diào)整注射工藝參數(shù)，使模具各系統(tǒng)的設計達到最佳。圖4為分析出的最佳澆注位置以及采用圓形排列的流道方式進行注塑，最后注塑出來的結果。圖5為按鈕模具的裝配圖及爆炸圖。

 

 

　　模具結構完成后，進行數(shù)控加工，我們采用的是MasterCAM8.0加工軟件，完成模具的虛擬加工過程，并自動編制數(shù)控加工的NC代碼，利用仿真模塊可以查看加工完后工件的合理性。

　　最后學生要提供詳細的設計說明書以及完整的二維、三維圖紙。在論文撰寫階段和答辯過程中，學生還采用了ACDSee圖像軟件，用來截取設計圖像并輔助介紹整個設計過程；采用Office軟件用來做文字的處理，寫出分析報告。

　　每位學生在整個設計完成后，都必須對自己的沒計過程及結果做一個總結，提出本設計的創(chuàng)新與特色在何處。例如在建模部分或流道設計部分，同時也要考慮設計中存在問題以及相應的解決方法，從大多數(shù)學生的總結來看，學生迫切體會到了實踐經(jīng)驗的欠缺，因此，在下一屆學生的畢業(yè)設計中我們力爭多請企業(yè)的設計人員同學生交流，多讓學生接觸到實際的設計、生產(chǎn)過程，

　　至此，學生完成了一個項目的全過程：塑料制品設計--模具設汁--模具加工．學生可以在計算機上看到自己設計、加工出來的最終產(chǎn)品，體會到成功的感覺。

 

 

　　5結束語

　　通過對此次畢業(yè)設計模式的改革，學生既對大學四年課程的學習做了—個總結，同時又掌握了最流行的、同社會實際最靠近的設計、加工方法。因此，本屆模具專業(yè)方向的畢業(yè)生受到了社會的歡迎，深圳某大型臺資公司模具部一次意愿接受本校的畢業(yè)生5名．取得了很好的社會效益。