面向卓越工程師培養(yǎng)的模具方向畢業(yè)設(shè)計(jì)圖樣規(guī)范化研究

劉瑩　宋滿倉　祝鐵麗

摘? 要：“卓工計(jì)劃”目標(biāo)是培養(yǎng)適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要、具有較強(qiáng)工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的優(yōu)秀工程技術(shù)人才，畢業(yè)設(shè)計(jì)是其培養(yǎng)課程體系結(jié)構(gòu)的最后一個(gè)綜合性實(shí)踐環(huán)節(jié)。針對(duì)近年來指導(dǎo)模具方向畢業(yè)設(shè)計(jì)圖樣存在的質(zhì)量欠佳問題，制定了可推廣的模具方向畢業(yè)設(shè)計(jì)圖樣規(guī)范化設(shè)計(jì)要求，并以半導(dǎo)體收音機(jī)底殼塑件為例，提供了可參考的裝配圖及典型零件圖規(guī)范化設(shè)計(jì)圖樣樣本，滿足新工科和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)下模具及機(jī)械行業(yè)卓越工程師人才培養(yǎng)的新要求。

關(guān)鍵詞：畢業(yè)設(shè)計(jì);注塑模具;工程圖樣;規(guī)范化;卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃

中圖分類號(hào)：G640 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2096-000X（2019）19-0083-03

Abstract： Plan for Educating and Training Outstanding Engineers that stands a goal of training excellent engineering and technical human resources with strong engineering practice ability and innovation ability， and that is to meet the development of the economic and social. In view of the poor quality of the graduation design pattern in the direction of mold orientation in recent years， the standardized design requirements for the graduation design pattern of the mold direction can be developed. The semiconductor radio bottom shell plastic parts are taken as an example to provide a reference assembly drawing and typical. The parts drawing standardizes the design pattern samples to meet the new requirements for talent training of outstanding engineers in the mold and machinery industry under the new engineering and industry standards.

Keywords： graduation design; injection mold; engineering draft; standardizing; plan for educating and training outstanding Engineer

教育部實(shí)施“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”，是以強(qiáng)化學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力為目標(biāo)，培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才[1-3]。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)作為卓越人才培養(yǎng)課程體系結(jié)構(gòu)的最后一個(gè)綜合實(shí)踐環(huán)節(jié)，主要是培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用多學(xué)科的知識(shí)與技能分析與解決復(fù)雜工程技術(shù)和相關(guān)問題的能力[4-8]。模具作為工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備，其設(shè)計(jì)制造過程幾乎囊括了零件設(shè)計(jì)制造的各個(gè)環(huán)節(jié)[9-11]。無論是機(jī)械還是高分子材料成型等相關(guān)專業(yè)，部分本科生會(huì)進(jìn)行模具方向畢業(yè)設(shè)計(jì)。為了適應(yīng)新工科建設(shè)，培養(yǎng)具有卓越工程師能力的工科人才，全面提高本科生創(chuàng)新實(shí)踐能力、提高學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量勢(shì)在必行。

一、目前模具方向畢業(yè)設(shè)計(jì)存在的問題

（一）模具設(shè)計(jì)圖樣質(zhì)量欠佳

與普通的機(jī)械零件設(shè)計(jì)不同，由于每套模具結(jié)構(gòu)不盡相同，除標(biāo)準(zhǔn)模架、標(biāo)準(zhǔn)件外，幾乎沒有可供參考的圖樣;又因其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在圖面表達(dá)、尺寸與公差標(biāo)注方面更為繁雜。因此導(dǎo)致目前學(xué)生設(shè)計(jì)無章可循，造成圖樣質(zhì)量欠佳。

（二）年輕教師模具設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足

模具設(shè)計(jì)是一門經(jīng)驗(yàn)性較強(qiáng)的課程。一些新畢業(yè)教師本身對(duì)模具設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足，迫切需要制定模具設(shè)計(jì)規(guī)范化內(nèi)容，以及可參考的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖樣規(guī)范化樣本，來提高本身的專業(yè)技能，從而提高指導(dǎo)學(xué)生畢設(shè)質(zhì)量的能力。

二、模具方向畢業(yè)設(shè)計(jì)圖樣規(guī)范化要求

結(jié)合近五年所指導(dǎo)模具方向畢業(yè)設(shè)計(jì)圖樣存在的問題，在征求相關(guān)模具企業(yè)意見，并參考行業(yè)有關(guān)模具設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上，本文制定了符合模具行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國家制圖標(biāo)準(zhǔn)的模具畢業(yè)設(shè)計(jì)圖樣規(guī)范化要求，包括模具裝配圖及零件圖的視圖表達(dá)方式和內(nèi)容，典型零件圖的選擇要求，零件圖尺寸公差、幾何公差、表面粗糙度以及材料及熱處理等技術(shù)要求等內(nèi)容。

（一）裝配圖圖面布局及內(nèi)容

裝配圖重點(diǎn)表達(dá)模具整體結(jié)構(gòu)，采用三視圖投影方式（在兩個(gè)視圖能表達(dá)完整的時(shí)候，可省略第三視圖;也可根據(jù)需要增加視圖）。至少一個(gè)視圖為模具基本結(jié)構(gòu)剖視圖，重點(diǎn)表達(dá)模具中各部分結(jié)構(gòu)的裝配關(guān)系;另有一個(gè)視圖為布局圖，重點(diǎn)表達(dá)各部分結(jié)構(gòu)的位置關(guān)系。圖面布局要合理。

裝配圖圖樣應(yīng)包括以下幾個(gè)部分：

1. 模架結(jié)構(gòu)（建議選用標(biāo)準(zhǔn)模架）;

2. 成型零部件結(jié)構(gòu)，安裝固定方式;

3. 分型面的形式、側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu);

4. 澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式;

5. 脫模機(jī)構(gòu)形式;

6. 合模導(dǎo)向和定位機(jī)構(gòu)、復(fù)位機(jī)構(gòu)、連接件;

7. 多分型面的順序開模機(jī)構(gòu);

8. 標(biāo)準(zhǔn)件;

9. 零件序號(hào)（按順時(shí)針或逆時(shí)針順次排序）、主要零件配合關(guān)系尺寸標(biāo)注、模板及總體尺寸標(biāo)注;

10. 圖框、標(biāo)題欄、零件明細(xì)表（序號(hào)、名稱、數(shù)量、材料、備注等內(nèi)容）、技術(shù)要求等。

（二）零件圖圖面布局及內(nèi)容

零件圖表達(dá)模具中單個(gè)零件的形狀、大小和特征。按結(jié)構(gòu)和用途分為模板類零件、成型零部件及其他零件。

為更好地表達(dá)模具結(jié)構(gòu)，同時(shí)滿足畢業(yè)設(shè)計(jì)圖量要求（以大連理工大學(xué)為例，畢業(yè)設(shè)計(jì)類圖紙總量要求為四張零號(hào)圖），建議典型零件圖選擇如下：

1. 安裝模具型腔、型芯的模板類零件圖2-4張;

2. 表達(dá)模具型腔、型芯主體形狀（包括側(cè)抽型芯等）的成型部件零件圖2-4張;

3. 根據(jù)圖樣總量要求可選畫其他主要模具結(jié)構(gòu)零部件數(shù)張。

零件圖樣具體內(nèi)容要求如下：

1. 視圖表達(dá)。零件圖的主視圖表達(dá)，建議與裝配圖的布局圖方向保持一致。采用三視圖投影方式，除了表達(dá)位置關(guān)系的主視圖，其余視圖建議采用剖視圖。

2. 尺寸標(biāo)注。表達(dá)零件圖各部分位置關(guān)系的尺寸標(biāo)注在主視圖，各部分形狀尺寸及尺寸公差、幾何公差、表面粗糙度等技術(shù)要求內(nèi)容標(biāo)注在剖視圖;同一套模具的零件圖樣尺寸基準(zhǔn)應(yīng)取得一致;不同零件的同一尺寸或配合尺寸應(yīng)該一致。

3. 技術(shù)要求。詳見下述（三）節(jié)零件圖樣技術(shù)要求。

4. 標(biāo)題欄。零件圖的標(biāo)題欄包括名稱、序號(hào)（與裝配圖明細(xì)表一致）、材料、數(shù)量、圖紙比例、設(shè)計(jì)人姓名、單位等內(nèi)容。

（三）零件圖樣技術(shù)要求

零件圖樣的技術(shù)要求，是對(duì)零件的質(zhì)量（品質(zhì)）要求，包括零件的尺寸公差、幾何公差、表面粗糙度、材料及熱處理等，具體規(guī)范化要求如下[12]：

1. 尺寸公差

（1）型腔類尺寸，計(jì)算塑件材料收縮率后、保存小數(shù)點(diǎn)后兩位的，其公差為±0.01;

（2）對(duì)于有位置要求的孔隙，孔間距的公差為±0.01;

（3）型腔、型芯類零件與模板間的配合：回轉(zhuǎn)體選用H7/k6，軸向配合尺寸比較長時(shí)可選用H7/f6，反之可選用H7/m6;非回轉(zhuǎn)體配合關(guān)系可按孔類D+0.02、軸類d-0.02標(biāo)注;

（4）澆口套與模板間的配合：H7/k6;

（5）拉料桿、推桿、推管、復(fù)位桿與模板間的配合：H7/f6;

（6）其余未注公差按國家標(biāo)準(zhǔn)中的js12執(zhí)行。

2. 幾何公差

（1）型腔件：平行度、垂直度不超過0.01/100mm;

（2）模板件：小于300mm×300mm，其平行度、垂直度不大于0.02;大于300mm×300mm，其平行度、垂直度不大于0.025;

（3）回轉(zhuǎn)體：同軸度不超過Φ0.015。

3. 表面粗糙度詳見表1。

表1 零件圖樣表面粗糙度標(biāo)注

4. 材料及熱處理

（1）模板類零件，普遍選用45鋼，也可用55鋼。為延長使用壽命，可調(diào)質(zhì)至230～270HB;

（2）型腔、型芯類零件，選用NAK80、718、NAK55、40Cr、P20、H13等材料;

（3）導(dǎo)向類零件，選用GCr15、T8A、T10A等材料;

（4）澆注系統(tǒng)零件，如澆口套、拉料桿可選用P20、T8A、T10A等材料;

（5）推出與抽芯機(jī)構(gòu)零件，選用SKH61、T8A、T10A等材料。

三、模具方向畢業(yè)設(shè)計(jì)圖樣規(guī)范化設(shè)計(jì)樣本

本文以半導(dǎo)體收音機(jī)底殼塑件為例（如圖1所示）進(jìn)行注塑模具設(shè)計(jì)。分析模具設(shè)計(jì)方案，確定最佳模具結(jié)構(gòu)，依據(jù)上述模具設(shè)計(jì)圖樣規(guī)范化要求，繪制滿足畢業(yè)設(shè)計(jì)要求的圖樣。

該塑件為殼體結(jié)構(gòu)，材料為ABS塑料。觀察其形狀可知，該塑件有著較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，側(cè)壁較薄，局部結(jié)構(gòu)尺寸小，在側(cè)壁共計(jì)有4個(gè)孔，分布在兩側(cè)壁面上，因此需要兩個(gè)方向的側(cè)向抽芯，模具采用一模一腔設(shè)計(jì)。

（一）模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

結(jié)合塑件尺寸及側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)尺寸，本文選用龍記標(biāo)準(zhǔn)模架，F(xiàn)AI系列2730模架，其中A、B板厚度根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)系列選取35，計(jì)算模具總厚度為275mm。

ABS材料收縮率在0.4～0.7%，本文取平均收縮率為0.5%，型腔型芯采用鑲拼結(jié)構(gòu);結(jié)合塑件特點(diǎn)，采用點(diǎn)澆口三板式模具結(jié)構(gòu)，設(shè)置定距分型機(jī)構(gòu)來保證分型面的開模順序和開模距離;冷卻系統(tǒng)采用直通式冷卻水道，鑲塊通冷卻水對(duì)塑件均勻冷卻;利用型腔型芯鑲拼以及推桿與鑲塊縫隙進(jìn)行排氣;側(cè)向圓孔采用滑塊彎銷側(cè)抽機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)定模抽芯;推桿和扁推桿實(shí)現(xiàn)塑件從模具中均勻推出。

（二）畢業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范化設(shè)計(jì)樣本

本文結(jié)合前述模具方向畢業(yè)設(shè)計(jì)圖樣規(guī)范化要求，針對(duì)半導(dǎo)體收音機(jī)底殼塑件，完成其注塑模具裝配圖規(guī)范化設(shè)計(jì)樣本，見圖2。

四、結(jié)束語

本文面向新工科形勢(shì)下，社會(huì)和企業(yè)對(duì)卓越工程師的培養(yǎng)要求，制定了可推廣的模具方向畢業(yè)設(shè)計(jì)圖樣規(guī)范化設(shè)計(jì)要求，并以半導(dǎo)體收音機(jī)底殼塑件為例，提供了可參考的裝配圖及典型零件圖規(guī)范化設(shè)計(jì)圖樣樣本。以本規(guī)范化設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)樣本為指導(dǎo)，學(xué)生在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中有章可循，設(shè)計(jì)圖面的質(zhì)量大大提高。本規(guī)劃化要求亦可向其他模具方向畢業(yè)設(shè)計(jì)高校推廣，進(jìn)一步提高模具行業(yè)畢業(yè)生的工程實(shí)踐能力，滿足新工科和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)下模具及機(jī)械行業(yè)卓越工程師人才培養(yǎng)的新要求。

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