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高职模具专业案例教学实践

摘要  通过对具有先进技术和新工艺的《一次性绿色环保用品的制造方法》中餐具——碗的成型工艺和模具的分析、解剖和讨论，让学生更好、更快地了解和掌握生产实践中的新知识、新技术，培养学生吸纳新技术和开拓创新能力，缩短学生与社会需要的差距。??

关键词  高职  模具设计  教学实践

高职教育现在我国越来越受到重视，他填补了高等教育和义务教育中间的实用技术人才教育断层现象，是国民教育的梯队建设的必要的补充。其中，高职模具专业更是得到了极大的发展，为社会输送了大量的实用性模具技术人才，但是，我们在实用人才的培养过程中，过多地重视书本知识的教育，而忽视了实践性教学和社会新知识的吸纳，使得我们培养出的人才难以适应社会的需要。??

因此，我们在模具专业教学过程中，不仅要求学生具备和掌握模具专业应具备的冷冲压和塑料模塑工艺及其模具设计等基础知识，并尽量要求学生充分地运用课堂上所学的基础知识，吸纳新知识、新技术，解决生产中的实际问题，培养学生的运用基础知识能力和开发、创新能力。因此，在教学时，我将《一次性绿色环保用品的制造方法》的生产工艺和模具作为典型教案，带进课堂。

一、现实产品和材料分析??

该产品为可完全降解的一次性绿色环保用品——稻谷壳制一次性环保碗。从产品图1可知，该产品的厚度为1mm，厚度小，边口平整无毛刺，外形圆滑无变形，美观漂亮。颜色为金黄色即稻谷壳本色。??

虽然产品的结构并不复杂，但因为所用材料主要为稻谷壳等植物纤维粉，即将粗粉经过细磨成100目左右，按一定比例掺以粘结剂、辅助剂等材料后，通过专用设备加工成质地均匀、结构紧密、表面光滑、有一定柔软度和韧性的片；该片经实验测得含水量为12~18％，拉抻率只有0.5~0.8％，在受挤压的同时，材料有微量的流动，可粘合，而干燥后收缩率为3.1~4.9％；因此成型时要采用特殊的冷冲压缩工艺和创新的模具设计，从而可加工生产得该绿色环保产品。??

图1  产品样品图

二、实例模具成型工艺分析和模具设计??

通过以上分析我们不难看出，该产品的成型有别于传统的冷冲压成型以及塑料的压缩模塑成型，因此，其成型技术和模具设计是该技术具有先进性和创新性的关键之一。??

（一）成型工艺分析。首先，该绿色环保碗由片材加工而成，很自然可以考虑采用冲压成型工艺，但是，该材料具有一定的收缩率和流动性，而拉伸率很小，因此仅单方面从冲压考虑并不能解决所有问题，材料的特性决定，还要结合其他成型工艺如塑料压缩模塑工艺等来考虑，寻找一种新的解决问题的方法，实践证明也如此。??

所以，保留了冲压成型工艺中落料、冲压、切边等基本工序，同时还采用了预拉抻、压缩、保压等工序，因而很好地解决了材料的拉伸率小，有收缩性和流动性的特点。??

虽然材料中含有一定的水，但没有采用加热的方法除去，一是保持产品的金黄色，二是降低成本。??

所以，该成型方法称为冷冲压缩模塑，其工艺为落料、预拉伸、成型、切边、压缩整形、脱模等。??

（二）模具设计??

1、模具结构如图2，其工作原理是：片料送至托料刀圈6上，凹模8上行，凸模芯5因重力作用下垂最先与料片接触，将料片进行预拉伸送进型腔，凹模上行到一定的位置时，落料圈2与托料刀圈6偶合，实行落料；凹模继续上升，碗坯料在凸模芯和托料刀圈的作用下均匀地进入型腔，当凸模4与凹模即将接触偶合时，切刀圈3将与凹模偶合，进行切边，与此同时凸、凹模在高压下对碗坯料进行挤压成型，坯料此时在凸模、凹模、切刀圈形成的一个密闭型腔内，由于强大的外力作用，坯料有拉伸，有重叠，有流动，在这一时间里要进行保压，从而获得质量好的碗。??

图2  落料——预拉伸——切边成型复合模??

1、上模板  2、落料圈  3、切刀圈  4、凸模  5、凸模圈??

6、托料刀圈  7、支撑杆  8、凹模  9、下模板  10、碗坯

2、模具结构特点。??

A、设计有凸模芯起预拉伸的作用，解决了材料没有好的拉伸性能的缺陷；??

B、设计有托料刀圈可以便于料片更好地、均匀地进入型腔；??

C、落料圈与托料刀圈、切刀圈与凹模的配合，一次复合了落料、切边、整形工序；??

D、落料圈与托料刀圈、切刀圈与凹模的配合同时起了定位导向的作用，简化了模具的结构；??

E、采用冷冲压、压缩一次成型，简化工序流程，减少能耗，降低了成本；??

三、模具实例教学的重点和难点??

在模具实例中，由于使用新材料植物纤维——稻谷壳作为产品的原材料，加上产品开发和经济效益的需要，新产品的工艺设计和模具设计采用了不同于冷冲压工艺和塑料成型工艺，而是结合它们的特点开发了一种新的冷冲压缩模塑成型工艺方法：落料、预拉伸、成型、切边、压缩整形、脱模等，并根据其工艺特点设计了一种新型模具。这也是此教学案例的教学中的重点和难点。??

在这个产品成型过程中，模具一个工作循环的工作压力、行程和产品成型工序与工作时间变化图如下：??

t??0——成型起始(合模)  t??1——落料  t??2——切边??

t??3——保压  t??4——保压结束（开模时间）??

t??5——成型结束（取件起始）  Hmax为最大开模高度??

t??0-t??1  模具进行合模，压力小，合模速度快；??

t??1  落料，模具的落料圈与托料刀圈偶合；??

t??1-t??2  预拉伸，凸模芯先接触并带动料片均匀送进型腔；??

t??2  切边，切刀圈与凹模偶合；??

t??3  成型保压；  t??4  开模卸压；??

t??2-t??3  料片冷挤压，碗初步成型，这时模具的位移量小，s是t非线性函数；冲压力迅速上升，升至最大值后进入保压时间；??

t??3-t??4  这段时间碗坯成型工艺最复杂，因材料有流动、粘合性、塑性，碗坯在高压下冷挤压、修整、校平，进行压缩整形和定型；??

t??5  成型结束时间；??

由此看出，这套模具将碗成型工艺全部一次复合完成，模具结构简单，新颖有创新，操作方便，在实践中得到检验，很实用。??

四、知识创新点??

（一）工艺创新。由于开发新材料，为了适应材料的特性，创新开发一种新的冷冲压缩模塑成型工艺方法：落料、预拉伸、成型、切边、压缩整形、脱模等工艺一次复合成型；??

（二）模具创新??

A、设计凸模芯起预拉伸的作用，解决了材料拉伸性能不好的特点；??

B、设计有托料刀圈可以便于料片更好地、均匀地进入型腔；??

C、落料圈与托料刀圈、切刀圈与凹模的配合，一次复合了落料、切边、整形工艺，减少工艺流程，缩短成型时间；??

D、落料圈与托料刀圈、切刀圈与凹模的配合起定位导向的作用，减去定位、导向零件的设计和加工，简化了模具的结构；??

E、采用冷冲压、压缩一次成型，简化工艺流程，减少能耗，降低了成本；??

五、结束语??

通过对一次性绿色环保用品的制造方法的生产工艺和模具设计的分析、解剖和讨论，带学生们下企业参观学习，增加感性认识，让学生们在生产实践中吸纳新知识、新技术，提高了他们开拓创新能力，从而逐步缩小他们与社会需要之间的差距，提高就业的竞争力，以达高职教育之目的。??

参考文献

1.葛立,吴静.绿色环保碗成型工艺的研究及模具设计.模具技术,2003；4??

2.翁其金.冷冲压与塑料成型.机械工业出版社,1997??

3.李学锋.塑料模设计及制造.机械工业出版社,2006