我校 (长江大学) 根据过去服务面向石油工业为主到现在服务面向全社会的发展战略, 结合办学条件, 于2000年申报开设材料成型及控制工程专业, 就业方向为模具和焊接两个方向。2008年本专业被列为长江大学校级重点专业, 为进一步建设好本专业, 在“材料成型与控制工程专业创新实验的研究与实践”的研究中, 开设了《专业创新实习》这一实践教学环节, 开设的时间是四年级下学期, 时间是3周, 学生在此之前已经学完了所有的必修课程, 并在毕业论文 (设计) 之前, 这就为学生的毕业论文 (设计) 打下了良好的基础。对创新实习的内容进行优化, 主要从新型材料的加工, 新型检测技术和模具现代技术等方面进行探讨。本文将主要探讨模具现代技术在创新实习中的应用。
从技术角度来看, 模具技术大致可分为五个发展阶段:手工操作阶段、手工操作加机械化 (普通通用机床与工具) 阶段、数字控制阶段、计算机化阶段和C A D/C A E/CAM信息网络技术一体化阶段。现在模具技术正逐步步入“C A D/C A E/C A M信息网络技术一体化阶段”。本专业学生所学的与模具技术相关的课程有《材料成型工艺基础》、《材料成型计算机模拟》、《冲压工艺及模具设计》、《高分子材料成型工艺及模具设计》、《模具C A D/C A M》、《模具制造学》和《模具C A D/C A M软件实习》。为了使学生的综合素质和动手能力得到培养, 根据本专业的实际情况, 我们将计算机辅助设计 (CAD) 、计算机辅助工程分析 (CAE) 和计算机制造技术 (CAM) 等模具现代设计方法应用于创新实习中, 重点研究冲压模具和塑料注射模的设计、分析和制造技术, 在实验中培养学生创新能力。
模具设计长期以来依靠人的经验和机械制图来完成。而我们在模具设计阶段, 克服了传统的手工绘图, 采用各种软件绘制三维图, 提高了模具设计的效率。它对缩短模具制造周期及提高模具质量有显着的作用。目前在学生中流行的模具设计的三维软件主要有UG、PRO-E、SOLIDWORKS, 总的来说UG的曲面最强大, PROE应用最广, SOLIDWORKS简单易用。本专业学生在模具设计阶段所绘制的图较多的都是采用PRO-E。
通过以上软件绘制出模具图后, 将图形导入到相应的C A E软件, 采用C A E技术对所设计的模具进行分析, 预测工件的几何形状是否满足产品的精度要求, 是否会产生表面缺陷;预测工件的内部质量, 是否会发生破裂等;预测模具的受力和磨损;据此选择适当的材料和工艺及模具参数。
对冲压模具的分析主要采用的软件是D Y N A F O R M和A U T O F O R M。D Y N A F O R M是壳单元, 计算重力、压料速度慢;Mesh功能比较强, 可以在Mesh上作操作, 多用于模具设计后的阶段。A U T O F O R M是膜单元, 速度快, 计算偏差跟弯曲半径紧密相关, 膜单元的致命弱点, 不能受太大的弯曲, 弯曲半径小于20mm时非常敏感, 模面设计功能比较强, 多用于早期的成型性计算。本专业学生在冲压模具分析中主要采用D Y N A F O R M软件。利用D Y N A F O R M软件模拟成形过程, 预测板料成形过程中的破裂, 起皱等, 评估板料的成形性能, 为板料成形工艺及模具设计提供帮助和指导, 显著减少模具设计时间及试模周期, 并对毛坯尺寸进行估算, 合理排样, 提高材料的利用率。学生做的模拟过程, 主要有单动拉延成形, 双动拉延成形, 盒型件的模拟成形, 圆筒型制件的模拟成形等, 并利用BSE模块进行毛坯尺寸的估算和排样, 模拟的过程中学生采用的方法主要是快速设置和自动设置, 对于传动设置一般很少涉及到。
注塑模具塑料成形过程的各种模拟分析 (注塑成形, 包括塑料充模、保压、冷却、翘曲、收缩、纤维取向等模拟分析) 、热传导和冷却过程的分析、凝固及结构应力分析等。对塑料注塑模的分析主要有充模流动模拟软件和冷却模拟软件。注射模流动模拟软件能在模具制造之前预测塑料熔体在型腔内的流动行为, 因而能提高模具设计质量、降低模具成本、缩短模具制造时间。注射成形周期中的80%的时间用于冷却, 注射模冷却系统的设置直接影响到注射制件的生产效率和质量。对注塑模的分析主要采用的软件是Moldflow (Moldflow Plastic Advisers (塑件顾问系列) 、Moldflow Plastic Insight (MPI) 、Moldflow Plastic Xpert (MPX-Moldflow注塑专家) ) 和3D TIMON。目前学生所用的主要是M o l d f l o w软件但3 D TIMON是真实三维塑料模流分析软件, 具有很大的发展前景, 是全世界第一套以实体网格进行翘曲变形的软件, 由3D TIMON塑料模流分析软件使用者可预测塑料射出成形时塑料的流动、保压、冷却以及产品的变形等问题。
不同类型的模具有不同的加工方法, 同类模具也可以用不同加工技术去完成。模具加工的工作主要集中在模具型面加工、表面加工和装配, 加工方法主要有精密铸造、金属切削加工、电火花加工、电化学加工、激光及其它高能波束加工, 以及集两种以上加工方法为一体的复合加工等。数控和计算机技术的不断发展, 使它们在许多模具加工方法中得到广泛的应用。模具加工技术向以下几方面发展:高速铣削技术、电火花加工技术、快速原型制造 (RPM) 和快速制模 (RT) 技术、超精密加工、微细加工和复合加工技术、模具自动加工系统等。我们根据本专业的实际情况, 在创新实验中开设了模具的快速成型及快速制模技术等相关课程。
将快速成形技术应用于模具制造, 即基于快速成形技术的快速制模技术又分为直接快速制模技术和间接快速制模技术。直接快速制模技术是指利用不同类型的快速原型技术直接制造出模具本身, 然后进行一些必要的后处理和机加工以获得模具所求的机械性能、尺寸精度和表面粗糙度;间接快速制模技术是通过RPM技术与传统的模具翻制技术相结合制造模具, 其特点是一方面可以较好地控制模具的精度、表面质量、力学性能与使用寿命;另一方面也可以满足经济性的要求。在我们的创新实验中, 主要是采用三维印刷成型技术 (Three Dimensional Printing 3DP) , 即用喷头选择性喷射粘结剂使粉末材料粘结成形的三维打印技术。具体使用的设备是美国Z Corporation公司的Z510型三维快速成型机, 用微机控制一个连续喷墨印刷头, 依据分层软件逐层选择性地在粉末层上沉积液体粘结材料, 最终由顺序印刷的二维层堆积成一个三维实体, 经过烧结浸渗, 得到最终的模具。
以C A D为基础的模具设计、以C A E为基础的计算机模具仿真技术以及以快速制模技术为基础的模具制造等模具现代技术应用于创新实习, 提高了材料成型及控制工程专业学生的创新能力和工程实践能力, 部分成果经过教学实践的检验, 取得了良好的效果。通过实践创新实习开阔了学生的思维, 提高了学生的动手能力, 激发了学生的工作热情以及创新能力。
摘要：本文结合长江大学材料成型及控制工程专业的办学特色及发展方向, 系统的介绍了模具现代技术在学生进行创新实习过程中的具体应用。具体包括计算机辅助设计技术、计算机软件对模具进行分析、模拟及仿真的技术以及模具的快速成型技术在实习过程中的应用。分析了这些新技术对学生创新能力的锻炼和培养效果。
关键词：模具现代技术,创新实习,模拟,仿真,快速成型
推荐阅读：
现代教育技术在中职数控教学中的应用论文09-08
现代教育技术在《自然》课中的运用07-27
浅谈现代教育技术在诗歌教学中的07-04
微课在现代成人高等教育教学中的应用的论文06-12
模具实习总结07-17
模具专业毕业实习报告09-10
从人本主义教育看现代教育技术的应用09-22
模具制造技术专业教学总结09-23
