高职高技模具专业毕业设计模式的探讨
【摘 要】在毕业设计中，我们可以采取将模具设计内容同CAD/CAM/CAE紧密结合在一起，学生通过先进的软件仿真，可以随时发现自己在每一步设计中的不合理处，会找出各种解决方案使设计趋于合理。
【关键词】模具设计；毕业设计；计算机技术；仿真技术
在现代工业生产中，模具工业已成为工业发展的基础，是高新技术产业的重要组成部分，模具己经在我们生活当中起了不可替代的作用，我们的生活用品大部分离不开模具，如电脑，电话机，洗衣机，冰箱，杯子等等，另外汽车、摩托车业是国民经济五大支柱产业之一，一辆汽车各种各样的模具就要用到2万多个。由于新技术、新材料、新工艺的不断发展，促使模具技术不断进步，对模具人才的要求不断提高。根据社会发展对模具专业学生的要求的实际情况，对高职及高技模具专业方向学生的毕业设计情况进行以下探讨。
1.专业学生培养目标
通过一段时间我们对无锡新区及周边的模具企业进行了比较广泛的社会调查，结果表明，用人单位需要的学生要有较高的思想道德素养，良好的沟通与团结协作能力，理论知识扎实，专业技能掌握良好，再学习能力较强，同时需要学生掌握一些常用机械专业外语，有一定的计算机软件应用能力。根据调查结果分析，我们认为把模具专业人才培养的规格定位于：面向各类型企业，培养爱岗敬业，具备机械及各类模具设计与制造基础知识，具有较强的再学习能力和创造能力，能在模具生产第一线从事模具设计制造、技术开发、应用研究和经营销售的应用型工程技术和管理人才。
2.计算机技术在模具中的应用领域
高职高技类模具专业学生毕业设计主要应从事注射模的设计与制造。塑料产品从设计到成型生产是一个十分复杂的过程，它包括塑料制品设计、模具结构设计、模具加工制造和塑件产出等几个重要方面。它需要产品设计师、模具设计师、模具加工工艺师及熟练操作工人协同工作来完成，它是一个设计、修改、再设计的不断优化的过程。传统的手工设计已难以满足市场激烈竞争的需要，而计算机软件技术的运用，取代传统的手工设计方式，取得了显著的经济效益。计算机技术在注射模中的应用主要表现在以下几个方面：
1）塑料制品的设计
基于特征的三维造型软件为设计者提供了方便快捷的设计平台，能根据塑料制品使用要求、塑料性能的要求、成型的工艺特点、模具结构及制造工艺的要求，生产批量及生产成本等各方面的要求，综合考虑塑料的力学、物理、化学性能、从而把制品的质量、体积等各种物理参数一并计算保存，为后续的模具设计和分析打下良好的基础。
2）模具结构设计
根据塑料制品的形状、精度、大小、工艺要求和生产批量，设计软件会提供包括型腔数目及排列方式、浇注系统、成型部件、冷却系统、脱模机构、侧抽芯机构及标准模架等，最后给出全套模具结构设计图。
3）模具开合模运动仿真
注塑模具结构复杂，要求各部件运动自如，互不干涉，且对模具零件的顺序动作以及行程有严格的控制，运用CAD技术可对模具开模、合模以及制品被推出的全过程进行仿真，从而检查出模具结构设计的不合理处，并及时更正，以减少修模时间。
4）注塑过程数值分析
塑料在模具模腔中要经过流动、保压和冷却三个主要阶段，其流动、力学行为和热行为非常复杂，采用CAE方法可以模拟塑料熔体在模腔中的流动与保压过程，其预测结果对改进模具浇注系统及调整注塑工艺参数有着重要的指导意义；同时还可计算模具在注塑过程中最大的变形和应力，以此来检验模具的刚度和强度能否保证模具正常工作；对制品可能发生的翘曲进行预测可使模具设计者在模具制造之前及时采取补救措施；分析模壁的冷却过程，改善制品在冷却过程中的温度分布不均匀性。
5）数控加工
复杂制品的模具成型零件多采用数控加工的方法制造，利用数控编程软件可模拟刀具在三维曲面上的实时加工过程并显示有关曲面的形状数据，以保证加工过程的可靠性，同时还可自动生成数控线切割指令、曲面的三轴、五轴数控铣削刀具轨迹等。
目前，国际上占主流地位的注射模CAD软件有Pro/E、UG、SolidWorks等；注射过程数值分析软件有MoldFlow；数控加工软件有MasterCAM、Cimatron等。应用CAD/CAE/CAM技术从根本上改变了传统的产品开发和模具生产方式，大大提高了产品质量，缩短了产品开发周期，降低了生产成本，强有力地推动了模具行业的发展。据文献统计，国外采用模具CAD/CAE/CAM技术可使设计时间缩短50%，制造时间缩短30%，成本下降10%，塑料原料节省7%，一次试模成功率提高45%～50%。
3.模具专业毕业设计模式
通过毕业设计，学生会用到所学的专业理论知识，机械制图、机制工艺、公差配合与技术测量、模具钳工工艺学、塑料模具制造工艺与设备、模具材料学等等，同时会快速熟练使用计算机各种软件，使各项能力得到了锻炼与提高，在毕业设计中，我们可以采取将模具设计内容同CAD/CAM/CAE紧密结合在一起，为了保证毕业设计的质量，可以成立了一个由多名老师组成的模具设计指导小组，每个老师负责设计流程的一个步骤。根据参加模具设计毕业课题的学生人数，适当分组，在布置毕业设计题目时，不给出具体的塑件制品，如只是告诉学生要做一个手柄，学生根据自己的兴趣，可以确定自己的设计产品：如游戏机操纵手柄、机床操作手柄、起子手柄等等。
1)制品的造型。可直接采用通用的三维造型软件。如采用三维造型软件soldwors或Pro/E、UG设计出塑件的内外结构，并绘出二维图。
2)根据注塑制品采用CAD系统进行模具的概念设计，包括模具结构设计、模具制造工艺规划、模具价格估计等模块，采用基于知识与基于实例相结合的推理方法，推理的结果是注射工艺和模具的初步方案。方案设计包括型腔数目与布置、浇口类型、模架类型、脱模方式和抽芯方式等，使模具各系统的设计达到最佳。
3)在模具初步方案确定后，用CAE软件进行流动、保压、冷却和翘曲分析，以确定合适的浇注系统、冷却系统等。如果分析结果不能满足生产要求，那么可根据老师的要求修改注塑制品的结构或修改模具的设计方案。
4)教师对学生设计方案进行评价，根据评价的结果，或者修改注塑制品的结构，或者修改设计方案。
5)在完成CAE分析和方案评价后，进行模具的详细结构设计，包括型腔、型芯的设计、浇注系统的布置及尺寸、冷却系统的布置及尺寸等。在结构设计过程中，运用注射过程数值分析软件MoldFlow分析按钮受力后的结构强度、刚度及应力等，对结构进行不断修正，学生会发现机械设计、工业产品设计、材料力学、理论力学等课程的知识在这个阶段都有所体现，对以前所学课程也是一个综合应用的过程。
6)模拟模具开模、推件与合模的过程，并进行模具的干涉检查。
7) 模具结构完成后，进行数控加工，采用MasterCAM9.0加工软件，完成模具的虚拟加工过程，并自动编制数控加工的NC代码，利用仿真模块可以查看加工完后工件的合理性，得到的装配模型存入实例库中，供以后的设计参考。
8) 最后要求学生提供详细的设计说明书以及完整的二维、三维图纸。在论文撰写阶段和答辩过程中，采用看图软件，用来截取设计图像并辅助介绍整个设计过程，采用办公软件用来做文字的处理。每位学生在整个设计完成后，做一个总结，提出本设计的创新与特色在何处，考虑设计中存在问题以及相应的解决方法，这样，学生完成了本设计的全过程：塑料制品设计——模具设计——模具加工，学生可以在计算机上看到自己设计、加工出来的最终产品，体会到作为一名合格模具设计技术工人的成功感觉，同时在毕业设计过程中我们也要力争多请企业的设计人员同学生交流，多让学生接触到实际产品的设计、生产过程。
4．结束语
通过这样的毕业设计模式，相信学生既对高职高技五年课程的学习可以做一个总结，同时又掌握了最流行的、同社会实际最靠近的设计、加工方法。相信毕业生一定会受到社会的欢迎。
【参考资料】
《现代模具设计方法》
