粉末冶金模具设计

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粉末冶金模具设计范文第1篇

关键词： 转向管柱； 粉末冶金； 移动架； 模具设计； 工艺； 材料

中图分类号： TF 124.32文献标志码： 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

粉末冶金是一门制造金属与非金属粉末和以其为原料，经过压制、烧结及各种后续处理工艺制取金属材料和制品的科学技术，是一项以较低的成本制造高性能铁基粉末冶金制品的技术[1-2].近年来，随着汽车行业飞速发展，为了降低汽车的生产成本，越来越多的零部件用粉末冶金方法来制备.

转向管柱是车辆转向系统中的重要部件.其主要作用是通过接收驾驶员作用在方向盘上的扭矩，将其传递到转向器，从而使方向盘的转动转化成齿条的移动，控制车轮按照预期方向运动[3].转向管柱中的粉末冶金移动架（如图1所示）是转向管柱实现前后上下4个方向调整的核心零件，分别和另外2个粉末冶金齿条相配合，实现方向盘的调节功能.同时，转向管柱的移动架是汽车中的安全件，对密度和性能有一定的要求，且需要热处理.该产品若采用传统机加工的方式，几乎不能加工，形状非常复杂，且精度要求较高.因此，为了实现大批量生产，使用粉末冶金的方法来制造该零件，解决了目前生产效率低、制造成本高的问题.

1零件的结构和性能特点

粉末冶金移动架，其形状复杂，在整个转向柱中起承上启下的关联作用，分别与轴向架、径向架的齿部咬合，使转向管柱具有多方向的调节作用（如图2所示）.包括平齿面A、斜齿面B、限位凹面C、带键槽的内孔D，以及限位柱E.尺寸精度方面，其中齿形轮廓度要求0.05 mm，齿面高度差≤0.15 mm，限位柱和限位凹面轮廓度0.1 mm.

2材料和压机的选择

2.1材料的选择

鉴于产品的结构特点、性能以及材料要求（材料牌号：Sint D11，w碳>0.75%，w铜为1%～5%），基础铁粉选择雾化铁粉，选用硬脂酸锌为剂.硬脂酸锌熔点低，稍加热就能使其熔化成液相来减少粉末的内外摩擦，使其容易成形.

2.2压机的选择

根据产品的截面积和密度要求，测算出产品大概需要50 t的压制压力来制备.压制压力F可按下式计算[4]：

F=kps（1）

式中：p为单位压力；s为受压横截面积；k为安全系数，k=1.15～1.50，取1.20.

根据式（1）计算压制压力，则F=1.2×5×8.4=50.4 t.

同时需要上一下三的模具结构，考虑形状和结构特别复杂，所以选择使用160 t机械式压力成形机和上二下三的标准模架.

3工艺流程设计

3.1工艺的制定

根据产品要求，工艺制定如下：混料、压制、烧结、振动去毛刺、渗碳淬火、清洗和包装.由于产品精度要求高，在试验过程中需严格控制磕碰伤.

3.2粉末的混合

采用双锥型自动混料设备，其优点在于无死角、效率高、易清理，非常适合大批量生产[4].混料后粉末泊松比为2.8～3.2，压缩性大于7.0.由于产品具有很高的硬度要求，为保证成分的稳定性，采用全自动秤料系统.

3.3压制工艺

图3为转向管柱粉末冶金移动架压制成形过程，分为粉末充填、粉末传输、压制和脱模4个阶段.

由于采用上一下三的成形结构，产品每部分充填值都要非常精确，才能保证压制时每段密度是均匀的.为保证产品上下段密度均匀，成形过程中采用阴模和芯棒同时浮动.脱模时，采用保压拉下式脱模，并以内下模为基准点，把产品完全从模具中脱出.压制压力50 t，压制效率6件/min，产品高度直接达到成品要求.

3.4烧结工艺

烧结是粉末冶金生产过程中最基本的工序之一.所谓烧结，就是将粉末压坯在低于其主要成分熔点的温度下进行加热，从而提高压坯强度和各种力学性能的一种过程[2].FeCCu三元体系的烧结为有限多元系固相烧结类[2].采用连续式普通网带烧结炉进行烧结，烧结温度为1 120 ℃，烧结时间30 min，采用氨分解和氮气的还原性保护气氛，露点为-40 ℃，防止产品氧化并去除表面氧化颗粒.冷却段采用常规水冷.

3.5振动去毛刺

鉴于产品的使用工况，产品外观不允许有毛刺和飞边.移动架形状又较为复杂，采用盘刷或者喷砂的方式都不可行，所以选用钢球振动的方式去毛刺，其效率高、去毛刺效果好.去毛刺介质选用钢球，振动时间为10 min.

3.6热处理工艺

热处理采用铁基粉末冶金通用的整体渗碳淬火[5]，即在分解氨气氛下，将烧结的零件加热到860 ℃，保温30 min，然后在860 ℃下将零件淬于50 ℃温油中.最后在150 ℃下回火5 min，达到硬度要求.

3.7清洗包装

由于零件用于汽车转向管柱系统，所以对产品清洁度有一定要求.采用高压油清洗工艺可以符合要求，也具有一定的效率.产品清洗后，采用散装的方式进行包装.

4模具的设计

4.1成形模具主要零件的尺寸计算

4.1.1阴模高度

阴模高度应满足粉末充填和定位的需要.因此，阴模高度一般包括粉末充填的高度、下模冲的定位高度和上模冲压缩粉末前进入阴模的深度[6]，即

H阴=H粉+h上+h下（2）

下模冲的定位高度h下是根据下模冲与阴模之间的装配需要而选定的.总的来说，以能满足下模冲在阴模的定位需要为原则，一般取10～30 mm，本文中取20 mm.上模冲的定位高度h上取0.综上，阴模高度为：

H阴=65+20+0=85 mm

4.1.2阴模和模冲尺寸确定

由于移动架形状特别复杂，所以每个模冲的尺寸需要同比例缩放，由材料试验结果得到，压制弹性后效为0.15%，烧结变形量为0.25%.根据模具尺寸计算公式如下[6]：

D=D产（1-t-s）（3）

式中：D为模具尺寸；t为压坯的径向弹性后效；s为压坯的径向烧结收缩率；D产为产品外径.通过该公式可计算出每个模冲的尺寸.

4.1.3模冲高度的计算

由于采用上一下三的成形结构，上模高度只需采用闭合高度的最小值，通常取100 mm.

外下模计算如下[6-9]：

H外下模=H阴+H法兰+H脱模（4）

式中：H外下模为外下模高度；H阴为阴模高度；H法兰为安装用法兰高度，通常取15 mm；H脱模为脱模所需要高度，通常取10～20 mm.

根据式（4），H外下模=85+15+10=110 mm.

中下模计算如下[6-9]：

H中下模=H外下模+H法兰+H脱模+H垫块（5）

式中：H中下模为中下模高度；H垫块为外下模垫块高度.

根据式（5），H中下模=110+15+10+50=185 mm.

内下模计算如下[6-9]：

H内下模=H中下模+H法兰+H脱模+H垫块

式中：H内下模为中下模高度.

根据式（5），H内下模=185+15+10+40=250 mm.

4.2模具设计中的注意事项

移动架较为复杂，产品台阶数多，设计过程特别需要注意模具的分型区域.同时，单个模冲的成形面积特别小，模冲又特别长，热处理硬度需要控制在特别紧的范围内.在试验过程中，模具寿命是难点，需要在脱模、圆角过渡等方面特别注意.

通过大量的理论计算和实际生产的细节讨论，制定了转向管柱移动架生产的模具样式和具体的试验工艺.通过混料、压制、烧结和热处理等一系列工序设计，对移动架的开发进行了详细的说明.在所有的工作中，模具设计是重点.经过对移动架的设计，可以制造该零件为生产所需.目前该产品已经实现批量生产，取得了较好的经济效益，解决了机加工高成本和低效率的问题.

参考文献：

[1]倪冠曹.汽车用粉末冶金件对铁粉的需求[J].粉末冶金工业，2003，13（2）：26-28.

[2]黄培云.粉末冶金原理[M].北京：冶金工业出版社，1997.

[3]刘海峰，张鹏.转向管柱转动力矩不确定度评定[J].汽车零部件，2011（8）：33-34.

[4]韩风麟.粉末冶金设备实用手册[M].北京：冶金工业出版社，1997.

[5]美国金属学会.金属手册[M].北京：机械工业出版社，1994.

[6]印红羽，张华诚.粉末冶金模具设计手册[M].北京：机械工业出版社，2002.

[7]奏万忠.粉末冶金异形齿轮的开发[J].粉末冶金工业，2007，17（4）：19-21.

粉末冶金模具设计范文第2篇

关键词：凸轮轴信号盘；粉末冶金；尺寸精度

中图分类号：U466 文献标志码：A 文章编号：1005-2550（2013）04-0058-06

发动机是汽车的动力源，而信号盘相当于控制发动机的开关，其相位角度的设计及精确控制，对发动机各个气缸的协调工作起着至关重要的作用，信号盘提供信号给转速传感器，转速传感器再把信号传递给ECU，ECU收到该信号就控制发动机喷油及点火。当信号盘旋转时，磁路中的气隙就会周期性地发生变化，磁路的磁阻和穿过信号线圈磁头的磁通量随之发生周期性变化。根据电磁感应原理，传感线圈中就会感应产生交变电动势，而产生的交变电动势控制着气缸点火时间及顺序，需要信号盘具有精确的相位角度；由于电磁感应式传感器输出电压的峰值随转速的大小而变化，在发动机启动时的低速状态下，感应电压很低，也需要信号盘的信号齿具有良好的磁感应性能，以提高信号输出灵敏度。

1 产品设计

1.1 产品性能设计

凸轮轴信号盘是传感器的信号转子，装配在凸轮轴上，利用其外圆的4个凸齿，在磁场里旋转过程中产生周期变电动势，控制发动机点火顺序，保证点火正时。主要利用其良好的磁感应性能及精确的相位角度，保证发动机各个气缸的协调工作，因其产生的信号是通过电流传递给ECU，为了削弱磁场对电流的影响，信号盘本身的磁场强度应有严格的限制。

1.2 产品结构设计

凸轮轴信号盘产品见图1。信号盘外圆有4个凸齿，2个68°大凸齿，2个18°小凸齿，2个72°大缺齿，2个22°小缺齿。信号盘每转过一个凸齿，传感器中就会产生一个周期变电动势，并相应地输出一个交变电压信号，故凸轮轴旋转一周会有4个交变信号产生，ECU每接收4个信号，即可知道凸轮轴旋转了一圈。

2 工艺方案设计

产品内孔精度等级较高，达到了8级精度，销孔精度达到7级；产品外圆信号齿角度的精确性关系到装机后信号的准确性，另外根据产品的使用工况，要求产品具有较低的剩磁强度，较高的齿部密度。产品主要技术要求如表1所示。

根据上述分析，结合供应商实际生产情况，确定此零件的生产应该包含以下主要工序：

（1）成形：保证产品的外形以及密度要求，如相位角度，內孔尺寸；

（2）烧结：保证产品基本性能的要求，如强度、硬度、密度等；

（3）整形：对烧结变形的产品进行外形的校正，同时提高内孔以及信号齿角度的精度；

（4）钻孔、铰孔：保证产品销孔达到要求。

（5）退磁：保证产品有较低的剩磁强度。

3 成形方案设计

3.1 方案设计以及压机选择

（1）考虑产品的工艺性能、形状、精度以及表面的要求，除了定位销孔处必须采用机械加工外，其余均可以不采用后续机械加工。

（2）通过产品结构分析，零件上端面1个台阶面，下端面2个台阶，整体上构成一个典型的上二下三结构的粉末冶金结构件，在粉末冶金压坯形状上定义为Ⅳ型压坯，Ⅳ型压坯必须由阴模，一个上模冲、三个下模冲和芯棒组成的模具成形，由于沿压制方向横截面有变化的不等高压坯，要保证其密度的均匀性，必须按相同的压缩比来计算装粉高度，同时为了保证外圆凹槽根部的圆角能够光滑过渡，采用台阶阴模结构取代了1个下模冲。

方案1：成型方案采用上一下二结构，信号盘正面信号齿部（A区）、齿根（B区）、台阶（C区）为一整体模冲，造成ABC区密度分布极不均匀，从其硬度分布可以得到验证（A区平均硬度32HRB， B区平均硬度52HRB，C区平均硬度70 HRB）。因为ABC区为一整体模冲，在成型时，A区松装填充不够，造成成型后密度低，而A区恰好是信号作用区域，磁感应强度和产品的密度值直接相关，密度越高，磁感应强度越高，若密度低，对其磁感应强度及传递信号准确度还是不容忽视的。矫顽力和磁导率都对孔隙杂质敏感，孔隙和杂质含量越少，矫顽力场就越小，磁导率就越高，若密度越低，孔隙就越多，对其矫顽力和磁导率影响就越大。故对于粉末冶金信号盘，其信号作用区齿部密度不宜过低。

方案2：成型方案采用上一下二+台阶阴模结构（上一下三结构），信号盘正面信号齿部（A区）、齿根（B区）为一模冲，台阶（C区）为台阶阴模。因为ABC区是分冲结构，在成型时，AB区和C区的松装填充可调，使得成型后ABC各区密度均匀，从其硬度分布及波动可以得到验证（A区平均硬度61 HRB， B区平均硬度66 HRB，C区平均硬度64 HRB）。A区的密度相对提高（方案2产品硬度61 HRB大于方案1产品硬度32 HRB），而A区恰好是信号作用区域，故方案2信号盘磁感应强度比方案1产品要好。同时方案2产品整体密度均匀，在装配过程中不会产生破裂，提高了产品各项性能要求。

（3）通过产品结构计算此产品所需压制压力，需130 T的成形压力。

（4）考虑到压坯各部分的密度分布的均匀性，压坯的精度、模冲的个数，以及成型过程中粉末的移动以及供应商成型压机的特点、模架结构，为充分体现粉末冶金的特点，此次选择带用上三下三模架的机械式S-200T压机。

3.2 模具参数设计

新开发凸轮轴信号盘模具设计主要参数如表2所示。

3.3 成型动作解析

成形动作：装粉上冲下行阴模强制拉下下浮动冲落在挡块上台阶阴模落在挡块上成形终了上缸给保护压力阴模止挡打开脱阴模下浮动冲挡块打开脱浮动冲脱芯棒上缸回程机械手夹持脱出产品。

（1）装粉：因为该零件壁厚较薄，粉末之间会产生拱桥效应，为了使装粉均匀，必须采用装粉效果较好的吸入法装粉。

（3）压制成形：上冲下行与阴模合缝后，强制拉下阴模，下浮动冲落在挡块上，上冲与阴模继续下行直至阴模落在挡块上，调整阴模和外浮动冲的压制速率，避免因非同时成形而产生裂纹。

（4）脱模：采用阴模拉下式脱模，即阴模向下运动，逐渐脱出下外冲、下内冲、芯棒。脱模时要注意采用保护脱模，即脱模过程中上模冲给予产品一定的压力，待下外冲脱出阴模的同时撤去上外冲的保护压力，上内冲继续保持压力，直至下内冲脱出阴模，最后中心缸将芯棒抽回。保护脱模可以避免产品出现掉块、裂纹等外观缺陷。

成形装配示意图如图3所示。

4 材质工艺设计

原材料选择依据：根据凸轮轴信号盘的工作原理、粉末冶金件凸轮轴信号盘的综合性能及尺寸要求，原材料应该具备以下四个方面的性能：

（1）磁性能好。对于磁性材料，碳的存在降低一定的磁性能，故碳含量应尽量低。同时，磁感应强度和产品的密度值有直接相关，密度越高，磁感应强度越高。矫顽力和磁导率都对烧结条件和间隙杂质敏感，烧结温度越高和杂质含量越少，矫顽力场就越小，磁导率就越高。烧结温度越高，时间越长，金相组织平均晶粒尺寸就越大，孔隙越圆滑，磁性能就越好[1]。

（2）压制性和稳定性好，磁性材料，传递信号部位密度越高，磁感应强度越高，传递信号就越准确。磁性粉末又必须同时具备稳定的粒度分布与粒度组成且化学成分均匀、无偏析、稳定的流速以及稳定的松装密度等重要特性。由于在混料中可能产生的不均匀，包括比重偏析在内的混合料不均匀性，在烧结中因烧结温度和保温时间及压坯密度不均匀等造成的扩散不充分，则会引起组织不均匀，并使零件性能产生波动。而采用Fe-Cu-C粉末原料，因Fe和Cu的比重相差不大，不容易发生偏析[2]，且Cu相对较软，能提高压制性能。

（3）尺寸稳定性，凸轮轴信号盘信号齿角度精度越高，传递信号的准确度就越高，其金相组织平均晶粒尺寸越大，孔隙越圆滑，磁性能就越好。但对于粉末冶金件，要使其组织平均晶粒尺寸越大、孔隙越圆滑就需要较高的烧结温度和较长的烧结时间。而烧结温度越高，时间越长，尺寸变化又越大[3]，尺寸精度尤其是相位角度就难以保证。同时信号盘需装配到凸轮轴上，其内孔精度及材料的强度和韧性一定要保证。综合以上各种因素，选择添加少量的C及一定比例的铜，既能稳定产品尺寸变化，提高强度、韧性，还能提高密度，降低孔隙率，后续再通过整形对零件的尺寸以及形位公差进行校正。既保证了可靠磁性能，又保证了产品强度、韧性及尺寸要求。

（4）烧结后要满足产品既定的性能要求：产品密度≥6.4 g/cm3 ，硬度≥40 HRB，抗拉强度≥300 MPa，延伸率≥1%。

根据以上提出的材料性能要求，经过性能试验对比和烧结综合参数测定，结合现有的材料标准提供的相关材质达到的性能指标，选取Fe-Cu-C材料。

综上所述，选取供应商牌号为F1407的铁粉，其性能参数如表3所示。

5 烧结工艺设计

为保证凸轮轴信号盘在烧结过程中具有理想的金相组织，稳定的尺寸，结合供应商现有设备实际特点，选用德国进口的步移梁式烧结炉，步进梁式烧结炉具有以下优点：

（1）能够实现高温烧结，提高烧结温度可以提高生产效率，实践中发现提高55℃烧结温度对致密化程度的影响效果相当于延长烧结时间几十倍或几百倍[4]。

（2）在工作过程中可提供连续的、可重复的时间-温度-气氛曲线，这在粉末冶金生产中非常重要，当炉子的舟速一定时，各个温度可控带设定的温度以及气氛组成、气氛流量已经确定时，则通过该烧结炉的所有压坯都是在一组相同的工艺参数下烧结的，结果是建立了一条稳定的加热曲线，这就保证了烧结零件的质量即零件尺寸、性能的均匀一致性[4]。

（3）操作简单，自动化程度高；辅料消耗和热损失小，零件受热均匀；依据所选烧结炉制订烧结炉工艺，即各区温度、烧结速度，以及气氛流量的大小，结合烧结炉的结构、负荷的大小、加热时间以及保温时间并结合粉末具体参数变化，确定了以下摆放方式，即采用架烧模式，产品4x4均匀摆放在石墨垫板上，产品间隔10～20 mm，如图4所示。

6 整形工艺设计

6.1 整形方式的选择——全整形

为了保证信号盘的端面端跳、齿相位角度、平面度以及内孔精度，必须对烧结后的毛坯进行全整形，即内外径以及高度方向均产生塑性变形。全整形塑变充分，产品出模后弹性回弹小，制品的内外径尺寸精度可达到IT6-7级[5]，满足本产品设计要求。

6.2 整形方案设计

（1）因为产品成形和烧结后，产品下部两个台阶面的高度可能会和预想的会有差异，所以下冲最好做成分冲，这样根据烧结后产品上下两个台阶的高度，可以调节好分冲之间的段差。

（2）理论上整形时应先让下外模冲和上模冲接触产品，再让下内冲接触产品，这样可以避免产品在台阶圆角处出现裂纹，实际上整形时压下量只有0.1 mm左右，在压机上不易测量，可根据产品出模后的状态做进一步的调整。

6.3 压机的选择

根据产品的形状以及整形方式，决定了整形压机必须选择带上二下二或上二下三模架的压机，同时该产品的整形压力经过计算需要100 T左右，结合供应商的实际情况，选择带有上二下三结构模架的315 T液压机。整形装配图如图5所示。

7 后加工工艺设计

凸轮轴信号盘销孔精度达到7级，其位置与产品外圆齿开口角度的位置关系精确度关系到装机后信号的准确性，故其孔径及孔位置精度的尺寸尤为重要。

（1）在样件阶段采用的是钻孔、铰孔方式，钻孔和绞孔是分开完成的，设计了专用夹具及检具，保证产品质量。

（2）量产后考虑使用专机加工，设计一套专用夹具，保证在一次装夹的情况下完成钻孔、绞孔、检测、压装，提高效率。

8 产品的性能及尺寸测试结果

对于不热处理的粉末冶金零件，烧结后产品的性能已确定，故产品关键尺寸检测如表6所示。

产品所有关键尺寸PPK>1.67，过程能力充分。

9 结论

（1）合理的成形模具分冲设计，使得凸轮轴信号盘各区密度均匀，提高了信号输出灵敏度。

（2）合理的烧结及全整形工艺设计，有效地提高了信号盘的相位角度、内孔IT8级精度等要求，保证了对发动机各个气缸工况的精确控制。

参考文献：

[1] 黄培云.粉末冶金原理[M].北京：冶金工业出版社，1997.

[2] 韩凤麟.粉末冶金零件设计与应用必备[M]. 北京：化学工业出版社，2001.

[3] 刘传习，周作平.粉末冶金工艺学[M]. 北京：科学普及出版社，1985.

粉末冶金模具设计范文第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.

关键词： 生产流程；模具专业；高职教育；资源库

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

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）21-0281-03

0 引言

教学资源库是利用信息化科技手段，对教育教学资源进行整合，最终建成互动化、多媒体化的共享式资源仓库。教学资源库为学校教学提供了强有力的支撑，为教师备课、学生自主学习提供了平台[1]。本文调研我国模具设计与制造企业工厂，总结出企业模具生产线流程和生产岗位职责图；对高职高专院校模具设计与制造专业调研，总结出高校模具专业开设的专业课程和教学执行现状教学知识结构框架图，据此构建以模具生产流程为基础的高职教育特色模具专业的共享型资源库。基于模具企业生产流程的模具设计与制造专业建设的研究国内尚属空白，它以工厂中模具实际的生产流程为主线，将企业生产模具流程各工作部门作为资源库的一级目录，分别设置：项目部资源库、业务部资源库、设计部资源库、仿真部资源库、生产部资源库、质检部资源库；根据企业生产模具工作内容：接受定制模具任务书、企业合同签订、模具设计与制图、设计方案仿真模拟、成型零件加工、模具装配、安装设备并试模、出运后处理等相关资料过程添加到各工作部门资源库；用冲压模、塑料模、压铸模、锻模、粉末冶金等类别典型模具为项目载体，完整展示企业模具设计与制造全过程，加入精品课程、实训和课程设计等专业知识丰富完善上述资源库模块；同时引入模具行业协会、模具企业参与资源库建设；突出行业指导和企业参与；加入行业标准，以此规范学生设计和生产，拓展行业知识，随时了解模具行业前沿动态，基于企业生产流程模具专业教学资源库构建对整个模具专业教学设计、现代远距离教育、企业生产具有较高的实用性和指导意义。

1 模具行业生产流程

依据模具行业企业特点，系统搜集模具行业领域动态、行业政策信息、行业发展概况、行业专家信息；行业企业的人力资源基本情况及需求情况分析；知名企业信息、著名企业家信息；典型职业岗位、典型工作任务；新产品、新技术信息；职业资格、行业资格、行业标准、行业规范等。对全国模具设计与制造企业进行了调研，总结了企业模具设计与制造的生产流程、生产部、各部门工作内容、各部门专业人员、岗位职责能力与知识要求、工作内容及最终所提交成交客户模具和各生产部门的储存过程资料，现阶段我国企业模具生产流程图如图1所示。

2 高职院校模具专业教学执行流程

通过对全国高职院校开设模具设计与制造专业课程标准、教学设计整体方案、说课视频和课件、数字化教材、课程中每个单元教学设计方案、教学课件、实训指导书、课程的考核办法；对实训、内容及学时和开设的顺序进行了系统调研，并标示课程、实训、课程设计、毕业设计占总调研院校开设比例，总结模具设计与制造专业教学执行流程图如图2所示。

3 基于生产流程模具专业资源库构建过程及特点

通过对我国模具设计与制造企业的生产线流程和全国高职高专院校模具设计与制造专业开设的专业课程和教学执行计划调研，总结出模具企业生产流程和高校模具专业教学进程。分析企业模具生产流程和高职专业模具教学进程的共同点，以企业各部门生产模具的知识能力要求穿插模具专业项目化教学内容，在相对应部门的资源库下链接精品课程和实训内容。本文据此构建模具行业生产流程为基础的高职教育特色模具专业的共享型资源库，模具专业资源库结构框架图如图3所示，此次模具专业资源库建设，以企业真实模具的设计、生产流程为主线，企业生产部门作为资源库目录，如（业务部）接受模具任务签订合同（设计部）设计模具绘制图纸（仿真部）模拟方案出具报告（生产部）加工装配试模（质检部）模具质量检测（业务部）模具后处理；同时将《模具价格估算》、《逆向工程》、《塑料模具设计》、《冲压模具设计》、《压铸模具设计》、《模具CAD/CAM/CAE》、《模具零件的普通加工》、《模具零件的数控加工》、《材料成型设备》等专业精品课程；和塑料模具拆装实训、冲压模具拆装实训、模具钳工与装配、拆装（模拟）、电加工实训等教学实训环节作为资源库的支撑材料，让高职高专院校模具专业开设课程设计题目、内容、方法与企业模具设计生产流程一致，最终构建符合企业和院校实际需要，工学结合，职教统一，企业工作内容与模具专业教学专业课程对应双体制资源库。且在主页面中即时更新模具协会、就业趋势、模具行业前沿动态、知识论坛、共享资源、岗前培训、资讯交流、技术资格证书查询等资讯服务内容。可通过资源库随时查询模具企业各生产环节岗位人员的能力与知识要求和相关项目资源库资料；教师、学生、企业员工和即将从事模具行业的人员可根据自己在模具企业的所在岗位查询相关的教学课程资料，也可以在查询专业课程知识同时找到企业生产的相关案例，随着市场运行模具行业的发展，各部门资源库中随时添加新的典型案例带动高职院校模具专业教学内容的项目更新，提升模具资源库的前沿性并实现了远距离的开放式教育。

4 结束语

论文从企业模具生产流程出发，对模具设计与制造专业教学资源库进行系统研究，构建了基于企业生产流程模具专业教学资源库的建设，目标是通过校企合作、院校之间的合作，充分整合模具企业和院校之间的优势资源，把资源库建成具企业模具生产实操特色、满足不同用户需求的开放型共享型模具设计与制造专业教学资源库，提高我国高等职业教育专业人才培养质量和社会服务能力，且为全国高职院校专业教学模式教学方法和职教改革的基本走势提供一定的参考。

参考文献：

[1]姜大源.世界职教课程改革的基本走势及启示[J].职业技术，2008.

粉末冶金模具设计范文第4篇

关键词:成形技术;制模技术;铣削技术

一、精密成形技术

精密成形技术对于提高产品精度、缩短产品交货期、减少切削加工和降低生产成本均有着重要意义。近10年来,精密铸造技术、精密压力加工技术与精密焊接技术突飞猛进。

在精密铸造方面,熔模精密铸造、陶瓷型精密铸造、金属型铸造和消失模铸造等技术得到了重点发展,铸件质量大大提高。例如采用消失模的铸件,壁厚公差可达±0.15mm,表面粗糙度可达Ra25μm。在精密压力加工方面,精冲技术、超塑成形技术、冷挤压技术、成形轧制、无飞边热模锻技术、温锻技术、多向模锻技术发展很快。例如700mm汽轮机叶片精密辊锻和精整复合工艺已成功应用于生产,楔横轧技术在汽车、拖拉机精密轴类锻件的生产中显示出极佳的经济性。除传统的锻造工艺外,近年来半固态金属成形技术也日趋成熟,引起工业界的普遍关注。

此外,在粉末冶金和塑料加工方面,金属粉末超塑性成形、粉末注射成形、粉末喷射和喷涂成形以及塑料注射成形中气体辅助技术和热流道技术的成功应用,大大扩充了现代精密塑性加工的应用范围。

精密成形技术发展速度之快、应用之广,使国际机械加工技术协会有充足的理由认为,在21世纪之初,精密成形与磨削加工相结合的加工方式,将取代大部分中、小零件的切削加工,在2010年左右,精密成形的精度将会进一步提高,成形公差可望达到当今的磨削精度,实现工业界梦寐以求的"净成形"(无余量的完全零件形状)的奋斗目标。

二、快速成型与快速制模技术

快速成型技术(RP)是快速原型与制造技术的简称,其成型原理为:先由几何造型软件生成产品的三维模型,然后按一定厚度分层,获得各个截面的平面信息,经数据处理后,数控系统有序地连续加工出每个薄层并使它们粘接成型。快速成型主要有激光立体光刻(SLA)、分层实体制造(LOM)、选择性激光烧结 (SLS)和熔融沉积制造(FDM)等方法。

快速成型技术对于模具的快速制造产生了重要的影响和推动作用。用于小批量生产的塑料模具和冷冲压模具可以依照由快速成型方法所获得的产品实体直接用硅橡胶、环氧树脂或金属材料制造。用于大批量生产的各种模具也可由快速成型和铸造技术相结合的方法制造。快速制模技术由于具有制造周期短、成本低、综合经济效益高等优点,十分适合新产品开发和小批量多品种的生产方式,近10年来发展非常迅速。除了快速成型在快速制模中应用外,电弧喷涂成形技术、实型铸造制模技术、氮气弹簧在冲压模具中的应用、锌基合金制模技术、低熔点合金制模技术、铜基合金制模技术、电铸技术在注塑模具中的应用、环氧树脂制模技术、无模多点成形技术、叠层钢板制模技术等快速制模的新工艺、新方法和新设备层出不穷,显示出强大的生命力和显著的经济效益。

三、高速铣削和电火花铣削技术

电火花铣削加工技术(又称为电火花创成加工技术)是电火花加工技术的重大发展,这是一种替代传统的用成型电极加工模具型腔的新技术。

伴随着高速切削电火花加工技术的进步,模具加工过程的检测手段和模具表面处理技术也取得了很大进展。现代三坐标测量机除了能高精度地测量复杂曲面的数据外,其良好的温度补偿装置、可靠的抗振保护能力、严密的除尘措施以及简便的操作步骤使得现场自动化检测成为可能。

在模具表面处理方面,抛光技术的进步也十分突出。现代超声抛光设备能使模具表面抛光至Ra0.05～0.025μm,达到镜面抛光的要求。模具表面耐磨、耐腐蚀和花纹处理技术也有长足的进步。

四、CAD/CAM技术

在CAD/CAM技术日新月异的今天,工业部门已不满足于仅仅将计算机作为绘图和数控编程的工具,工程技术人员迫切地希望在同一软件环境下,既能自动绘图,又能有设计、计算、分析和加工的能力,于是模具CAD/CAE/CAM集成化系统便应运而生。在各类塑性加工工艺中,塑料注射成形工艺计算机集成系统的应用最为突出。世界著名的CAD/CAM系统,如CADDS5,Pro和UGⅡ等,均实现了CAD/CAM系统与塑料注射过程模拟、模具结构设计和模具型腔数控加工的初步集成并取得了显著的经济和社会效益。为了适应国际发展潮流,华中理工大学模具技术国家重点实验室正在开发新一代塑料注射模软件。所谓新一代注塑模软件,是指利用计算机集成制造技术(CIM)开发的注塑模集成制造系统(CIMS),这种高度集成的系统能支持模具设计与制造的全过程,具有智能化、集成化、面向装配和模具可制造性评价等特点。

应该指出的是,在CIMS基础上发展起来的虚拟技术将在21世纪的塑性加工领域发挥作用。所谓虚拟技术,是指以CAD/CAM支持的仿真技术为前提,对设计、加工、装配、试模等工序建立相关联的数学模型,配置必要的硬件(如头盔、手套或者信号反馈装置等)和软件(如图形加速软件、虚拟现实模型语言等),形成虚拟的环境、虚拟的过程、虚拟的产品和虚拟的企业。

在虚拟技术的支持下,从用户订货,产品创意、设计到零部件生产、装配、销售以及售后服务等全过程的各个环节都可以分别由处在不同地域的企业进行互利合作。通过国际互联网、局域网和企业内部网实现模具的异地设计和异地制造,提高企业快速响应市场的能力。

五、结束语

粉末冶金模具设计范文第5篇

关键词：高职教育； 模具专业；改革

中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2012）11-0030-02

随着我国经济的快速发展，模具行业已经成为现代工业发展的支柱。据统计，75%的粗加工工业产品零件、50%的精加工零件由模具成型；家用电器行业的80%零件、机电行业的70%以上零件也都要靠模具加工，因此，模具又称为“工业之母”。模具职业教育主要培养高科技人才和高素质的劳动者，承担着为社会培养有扎实的理论基础和熟练操作技能型人才的任务，然而我国现在的模具职业教育中面临着很多问题和矛盾：一方面是企业非常需要人才，另一方面是模具专业学生找不到自己的位置，就业不理想，这就需要教育机构和用人单位共同思考，联合解决。

一、模具专业教育存在的问题

（一）模具专业的培养目标明确

教育机构应根据模具发展动态和企业用人要求来确定模具专业培养目标，但是由于模具行业对新技术的过度保密，使得教育机构不能及时掌握这些信息，因此培养出来的人才观念不新，技术落后，需要经过一定阶段的工作实践和培训后才能适应工作。一般的模具设计学习需要2―3年，而一名可以独立设计模具的优秀设计师要有10年左右的从业经验，对于刚入行的初学者是枯燥和艰苦的，常常半途而废，导致技术人才严重不足。

（二）模具的种类多，教育难度大

模具行业设计的产品种类较多，工艺特点又不尽相同。如热锻模、塑料成型模、冷冲模、压铸模以及其他如粉末冶金模、橡胶、玻璃等模具，所涉及的行业有汽车制造业、电子与通信业、橡胶行业、铸造行业、塑料行业等。因此，在制定教学培养方案时，应根据模具行业人才规格需求的变化动态，设置专门化教育和动态设置模块式课程。

（三）缺少适合院校模具专业建设与发展的场地

有些高职院校没有适合模具专业建设与发展的场地，没有制定出一个切实可行的模具实习教学大纲。大部分教学方案难以进行试验。即使是试验也只是浅尝辄止，不能深入。学生难以理解，这样难以激发学生的兴趣爱好，限制学生的动手能力和处理问题的能力。一个学校一个专业要办出精品、办出特色，才能在激烈的市场竞争中处于不败之地。

（四）缺少一支适应院校模具专业高速发展的师资队伍

有些院校模具专业课的教师水平较低，不能胜任模具设计和制造的教学。有些院校机械制图装配图的知识还没有学就已开设模具设计课程，而看懂装配图是理解模具结构图的基础，这就造成学生学习困难；有些院校可作为模具专业主干课程的冷冲模设计和塑料模设计安排的课时偏少，模具技术难以掌握。模具设计能力差，模具图出不来，模具工艺不熟悉，导致模具制造不出来，教学质量难以保证。

（五）模具专业的学生在模具岗位上就业低

从学生的就业情况看，专业对口就业屈指可数。就业的方向主要是国内经济发达的东部地区，这些地方工资水平高，劳保待遇好。例如上海：现有模具企业1500多家，从业人员7万多人，年产值105亿元[1]。我们的就业目标是上海、江苏、浙江、福建、广东、山东的厂家。要正确处理好招生、教学质量与就业的关系，没有好的教学质量，将不会得到企业的认可，就不会有好的就业质量。没有好的就业质量反过来对招生数量和生源质量将产生巨大的反作用。

（六）产教结合的力度不够

模具实习教学成本太高（如慢走丝线切割教学），必须要产教结合，这是模具专业健康、可持续发展的必由之路，也是让学校走进企业、让企业进入校园的一条捷径。如实现真正的产教结合，我们的加工速度，加工水平还达不到企业的要求，模具加工水平有待提高。

二、改革模具专业教育的新方案

（一）合理确定模具专业培养方案

深入企业调研，摸清企业对人才的要求，在教学目标上有一个合理定位。能够培养出全能型的模具人才，企业是欢迎的，但这又是不切实际的，一是三年时间太短，二是全能往往是什么都不能。每一种机床都是一个工种，都有专人负责，而模具的核心技能就是设计、装配、调试、维修。2005年东部地区模具制造大赛要求全能型的人才参加竞赛，江苏、上海除学校外所有的大中型企业选不出一个人参加比赛，从这一侧面说明企业在人才规格上的要求的差别[3]。

（二）加强学生动手能力的培养

由于传统教学方式的影响和办学条件的限制，高职教育培养出来的人才普遍存在着动手能力差、进入工作角色慢的现象，要改变这种状况，就要加强学生能力的培养，这要从教学计划改革、教学方式改革、教学设施质量提高等方面入手，改变只注重理论教学、忽视实践教学的传统教学方式，在教学计划和课程教学大纲中适当提高实践教学的比例，强化实践教学的考核力度。创建一个适合模具专业建设与发展的场地，加大模具设备的投入。要满足现有模具人数的实习，必须配套实训设备。在课程理论教学后，要组织学生进行“真刀真枪”的实训，对学生严格要求，改变过去走马观花式的实验，鼓励学生动手实践，培养他们自己发现问题、分析问题、解决问题的能力。

（三）加强实习教学，全面提高学生的职业能力与创新能力

根据培养目标，加大实验、实习设施及校内实习基地建设资金的投入，或租用企业的闲置设备、场地，为实习教学提供一个良好的先决条件。模具专业实践能力的培养分两个阶段进行：一是针对学生基本功的培养，要求学生完成一副冲裁模工作零件的设计，经教师审核后，全部采用钳工加工方法完成制作；二是综合能力的培养，要求学生必须完成三大典型零件（冲裁、弯曲、拉深）模具结构的设计，同时完成模具拆装加工、安装调试。通过这一过程的训练，培养学生的动手、分析问题的能力。毕业生要掌握模具CAD/CAM等先进技术、熟练的模具加工工艺编制技能、数控编程及操作技能等，绘出模具总装图及各非标准件零件图，并制定出合理的零件制造工艺及模具装配工艺。对于非工作零件，要求学生用普通的车、铣、刨、磨等机床加工；对于要求较高的工作零件，则要求学生能够通过Mastercam软件预先造型并编制出数控加工程序或线切割加工程序，在数控加工中心进行加工[2]。只有经过系统、规范的实习训练，才能确保学生的职业能力、应变能力及创新能力的提高，使毕业生顺利地完成从学校到企业的过渡。

（四）教学方法革新，转变教学观念

使用多媒体教室及各类仿真软件，改变传统的教学方法，实现学习内容、方法及目标与现代化教育技术的有效结合，将素质教育融入知识传授与技能培养的全过程，逐步从以教师为主的灌输式教育，转向以学生为主体的能力培养式教育，因而在现代教学当中得到广泛的采用[3]。这就要求各专业课教师综合考虑各种因素和所具备的条件，对于不同的教学内容、教学要求，采取灵活多样的教学方式，合理地将各种成分进行优化组合，才有可能收到良好的教学效果。比如，在上冲压模具设计这门课程时，对基本理论及模具工作零件的有关设计计算内容采用的是借助实物教具，进行由浅入深的教学；对模具结构、工作原理等内容采用的是多媒体课件教学；而对模具装配、安装调整，则采用的是让学生观看企业现场录像的教学方式，并增加模具拆装、测绘部分内容。最后通过布置作业的形式，让学生利用泡沫板制作一些典型模具，不仅使课堂变得生动有趣，又充分调动学生的主观能动性，学习效果有了显著提高。

（五）加强校企合作

长期以来，学校与企业各行其是，不相往来。这就导致学校不知道企业的需要、企业不关心学校，培养不出企业需要的人才。要改变这种现状，就要加强企业与学校的联系。“产学合作教育”是产业部门为学校担供现场教学和学生实习的基地，学校为产业优先培养学生，共同研究和攻克专业技术难关，实现优势互补、互惠互利、共同发展[4]。这一形式有效打破了教育的自我封闭，强化了对学生岗位适应能力和综合素质的培养，加快了应用型人才培养的步伐。这对企业的可持续发展和学校的传统教育既是一个机遇，又是一种挑战，企业和学校在分享经济快速发展的同时，应该改变传统观念，相互合作。学校应该注重学生的知识结构、动手能力等综合素质的培养，而企业应大胆起用新人，给新员工一个良好的发展空间，只有这样，学校的优质教育和企业的快速发展才能有效地结合起来。

通过理论教学和模具陈列室直观教学， 学生具有一定的基础理论知识和专业知识。然而， 只有经过真正的设计环节的锻炼， 才会使学生具有模具设计能力和创新能力。尤其是毕业设计， 在企业这个新的环境中， 学生受到良好的现场指导， 必定会提高其知识的综合运用能力、创新能力、CAD 三维设计能力， 切实提高学生的素质和能力， 使他们在社会大市场的风云中更具竞争力。

参考文献：

[1]赖华清.高职模具专业的教学改革[J].武汉船舶职业技术学院学报，2006，（4）.

[2]李静.模具CAD/CAM一体化教学改革[J].企业家天地下半月刊：理论版，2009，（8）.