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2. 基于注塑模具鋼研磨和拋光工序的自動化表面處理
摘要
本文研究了注塑模具鋼自動研磨與球面拋光加工工序的可能性，這種注塑模具鋼P(yáng)DS5的塑性曲面是在數(shù)控加工中心完成的。這項(xiàng)研究已經(jīng)完成了磨削刀架的設(shè)計(jì)與制造。 最佳表面研磨參數(shù)是在鋼鐵PDS5 的加工中心測定的。對于PDS5注塑模具鋼的最佳球面研磨參數(shù)是以下一系列的組合：研磨材料的磨料為粉紅氧化鋁，進(jìn)給量500毫米/分鐘，磨削深度20微米，磨削轉(zhuǎn)速為18000RPM。用優(yōu)化的參數(shù)進(jìn)行表面研磨，表面粗糙度Ra值可由大約1.60微米改善至0.35微米。 用球拋光工藝和參數(shù)優(yōu)化拋光，可以進(jìn)一步改善表面粗糙度Ra值從0.343微米至0.06微米左右。在模具內(nèi)部曲面的測試部分，用最佳參數(shù)的表面研磨、拋光，曲面表面粗糙度就可以提高約2.15微米到0 0.07微米。
關(guān)鍵詞: 自動化表面處理 拋光 磨削加工 表面粗糙度 田口方法
一、引言
塑膠工程材料由于其重要特點(diǎn),如耐化學(xué)腐蝕性、低密度、易于制造,并已日漸取代金屬部件在工業(yè)中廣泛應(yīng)用。 注塑成型對于塑料制品是一個重要工藝。注塑模具的表面質(zhì)量是設(shè)計(jì)的本質(zhì)要求,因?yàn)樗苯佑绊懥怂苣z產(chǎn)品的外觀和性能。 加工工藝如球面研磨、拋光常用于改善表面光潔度。
研磨工具(輪子)的安裝已廣泛用于傳統(tǒng)模具的制造產(chǎn)業(yè)。自動化表面研磨加工工具的幾何模型將介紹。自動化表面處理的球磨研磨工具將得到示范和開發(fā)。 磨削速度, 磨削深度，進(jìn)給速率和砂輪尺寸、研磨材料特性（如磨料粒度大小）是球形研磨工藝中主要的參數(shù)，如圖1（球面研磨過程示意圖）所示。注塑模具鋼的球面研磨最優(yōu)化參數(shù)目前尚未在文獻(xiàn)得到確切的依據(jù)。
步距
研磨高度
球磨研磨
進(jìn)給速度
工作臺
圖1 球面研磨過程示意圖
進(jìn)給
研磨球
工作臺
研磨深度
研磨表面
近年來 ，已經(jīng)進(jìn)行了一些研究，確定了球面拋光工藝的最優(yōu)參數(shù)(圖2) （球面拋光過程示意圖）。 比如，人們發(fā)現(xiàn), 用碳化鎢球滾壓的方法可以使工件表面的塑性變形減少,從而改善表面粗糙度、表面硬度、抗疲勞強(qiáng)度。 拋光的工藝的過程是由加工中心和車床共同完成的。對表面粗糙度有重大影響的拋光工藝主要參數(shù)，主要是球或滾子材料，拋光力， 進(jìn)給速率,拋光速度,潤滑、拋光率及其他因素等。注塑模具鋼P(yáng)DS5的表面拋光的參數(shù)優(yōu)化，分別結(jié)合了油脂潤滑劑，碳化鎢球,拋光速度200毫米/分鐘,拋光力300牛，40微米的進(jìn)給量。采用最佳參數(shù)進(jìn)行表面研磨和球面拋光的深度為2.5微米。 通過拋光工藝，表面粗糙度可以改善大致為40％至90％。
圖2 球面拋光過程示意圖
此項(xiàng)目研究的目的是，發(fā)展注塑模具鋼的球形研磨和球面拋光工序，這種注塑模具鋼的曲面實(shí)在加工中心完成的。表面光潔度的球研磨與球拋光的自動化流程工序，如圖3所示。 我們開始自行設(shè)計(jì)和制造的球面研磨工具及加工中心的對刀裝置。利用田口正交法，確定了表面球研磨最佳參數(shù)。選擇為田口L18型矩陣實(shí)驗(yàn)相應(yīng)的四個因素和三個層次。 用最佳參數(shù)進(jìn)行表面球研磨則適用于一個曲面表面光潔度要求較高的注塑模具。 為了改善表面粗糙, 利用最佳球面拋光工藝參數(shù)，再進(jìn)行對表層打磨。
PDS試樣的設(shè)計(jì)與制造
選擇最佳矩陣實(shí)驗(yàn)因子
確定最佳參數(shù)
實(shí)施實(shí)驗(yàn)
分析并確定最佳因子
進(jìn)行表面拋光
應(yīng)用最佳參數(shù)加工曲面
測量試樣的表面粗糙度
球研磨和拋光裝置的設(shè)計(jì)與制造
圖3自動球面研磨與拋光工序的流程圖
二、球研磨的設(shè)計(jì)和對準(zhǔn)裝置
實(shí)施過程中可能出現(xiàn)的曲面的球研磨,研磨球的中心應(yīng)和加工中心的Z軸相一致。 球面研磨工具的安裝及調(diào)整裝置的設(shè)計(jì)，如圖4（球面研磨工具及其調(diào)整裝置）所示。電動磨床展開了兩個具有可調(diào)支撐螺絲的刀架。磨床中心正好與具有輔助作用的圓錐槽線配合。 擁有磨床的球接軌,當(dāng)兩個可調(diào)支撐螺絲被收緊時，其后的對準(zhǔn)部件就可以拆除。研磨球中心坐標(biāo)偏差約為5微米, 這是衡量一個數(shù)控坐標(biāo)測量機(jī)性能的重要標(biāo)準(zhǔn)。 機(jī)床的機(jī)械振動力是被螺旋彈簧所吸收。球形研磨球和拋光工具的安裝，如圖5（a. 球面研磨工具的圖片. b.球拋光工具的圖片）所示。為使球面磨削加工和拋光加工的進(jìn)行，主軸通過球鎖機(jī)制而被鎖定。
模柄
彈簧
工具可調(diào)支撐
緊固螺釘
磨球
自動研磨
磨球組件
圖4 球面研磨工具及其調(diào)整裝置
圖5 a. 球面研磨工具的圖片. b.球拋光工具的圖片
三、矩陣實(shí)驗(yàn)的規(guī)劃
3.1田口正交表
利用矩陣實(shí)驗(yàn)田口正交法，可以確定參數(shù)的有影響程度。 為了配合上述球面研磨參數(shù)，該材料磨料的研磨球(直徑10毫米),進(jìn)給速率，研磨深度,在次研究中電氣磨床被假定為四個因素，指定為從A到D（見表1實(shí)驗(yàn)因素和水平）。三個層次的因素涵蓋了不同的范圍特征,并用了數(shù)字1、2、3標(biāo)明。挑選三類磨料,即碳化硅,白色氧化鋁,粉紅氧化鋁來研究. 這三個數(shù)值的大小取決于每個因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果。選定L18型正交矩陣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而研究四——三級因素的球形研磨過程。
表1實(shí)驗(yàn)因素和水平
因素
水平
1
2
3
A.
碳化硅
白色氧化鋁
粉紅氧化鋁
B.
50
100
200
C.研磨深度（μm）
20
50
80
D.
12000
18000
24000
3.2數(shù)據(jù)分析的界定
工程設(shè)計(jì)問題,可以分為較小而好的類型,象征性最好類型,大而好類型，目標(biāo)取向類型等。 信噪比(S/N)的比值，常作為目標(biāo)函數(shù)來優(yōu)化產(chǎn)品或者工藝設(shè)計(jì)。 被加工面的表面粗糙度值經(jīng)過適當(dāng)?shù)亟M合磨削參數(shù)，應(yīng)小于原來的未加工表面。 因此,球面研磨過程屬于工程問題中的小而好類型。這里的信噪比（S/N）,η,按下列公式定義:
η =?10 log 平方等于質(zhì)量特性
=?10 log （1）
這里，
y——不同噪聲條件下所觀察的質(zhì)量特性
n——實(shí)驗(yàn)次數(shù)
從每個L18型正交實(shí)驗(yàn)得到的信噪比（S/N）數(shù)據(jù)，經(jīng)計(jì)算后，運(yùn)用差異分析技術(shù)(變異)和殲比檢驗(yàn)來測定每一個主要的因素。 優(yōu)化小而好類型的工程問題問題更是盡量使η最大而定。各級η選擇的最大化將對最終的η因素有重大影響。 最優(yōu)條件可視研磨球而待定。
四、實(shí)驗(yàn)工作和結(jié)果
這項(xiàng)研究使用的材料是PDS5工具鋼(相當(dāng)于艾西塑膠模具)， 它常用于大型注塑模具產(chǎn)品在國內(nèi)汽車零件領(lǐng)域和國內(nèi)設(shè)備。 該材料的硬度約HRC33(HS46)。 具體好處之一是, 由于其特殊的熱處理前處理，模具可直接用于未經(jīng)進(jìn)一步加工工序而對這一材料進(jìn)行加工。式樣的設(shè)計(jì)和制造,應(yīng)使它們可以安裝在底盤，來測量相應(yīng)的反力。 PDS5試樣的加工完畢后，裝在大底盤上在三坐標(biāo)加工中心進(jìn)行了銑削，這種加工中心是由鋼鐵公司所生產(chǎn)(中壓型三號),配備了FANUC-18M公司的數(shù)控控制器(0.99型)。用hommelwerket4000設(shè)備來測量前機(jī)加工前表面的粗糙度,使其可達(dá)到1.6微米。 圖6試驗(yàn)顯示了球面磨削加工工藝的設(shè)置。 一個由Renishaw公司生產(chǎn)的視頻觸摸觸發(fā)探頭，安裝在加工中心上，來測量和確定和原始式樣的協(xié)調(diào)。 數(shù)控代碼所需要的磨球路徑由PowerMILL軟件產(chǎn)。這些代碼經(jīng)過RS232串口界面，可以傳送到裝有控制器的數(shù)控加工中心上。
加工中心
數(shù)控機(jī)床
電腦
圖6
完成了L18型矩陣實(shí)驗(yàn)后，表2 （PDS5試樣光滑表層的粗糙度）總結(jié)了光滑表面的粗糙度RA值，計(jì)算了每一個L18型矩陣實(shí)驗(yàn)的信噪比（S/N）,從而用于方程（1）。通過表2提供的各個數(shù)值，可以得到四種不同程度因素的平均信噪比（S/N），在圖7中已用圖表顯示。
表2 PDS5試樣光滑表層的粗糙度
實(shí)驗(yàn)
序號
A
B
C
D
S/N(η(dB))
Mean
1
1
1
1
1
0.35
0.35
0.35
9.119
0.350
2
1
2
2
2
0.37
0.36
0.38
8.634
0.370
3
1
3
3
3
0.41
0.44
0.40
7.597
0.417
4
2
1
2
3
0.63
0.65
0.64
3.876
0.640
5
2
2
3
1
0.73
0.77
0.78
2.380
0.760
6
2
3
1
2
0.45
0.42
0.39
7.530
0.420
7
3
1
3
2
0.34
0.31
0.32
9.801
0.323
8
3
2
1
3
0.27
0.25
0.28
11.471
0.267
9
3
3
2
1
0.32
0.32
0.32
9.897
0.320
10
1
1
2
2
0.35
0.39
0.40
8.390
0.380
11
1
2
3
3
0.41
0.50
0.43
6.968
0.447
12
1
3
1
1
0.40
0.39
0.42
7.883
0.403
13
2
1
1
3
0.33
0.34
0.31
9.712
0.327
14
2
2
2
1
0.48
0.50
0.47
6.312
0.483
15
2
3
3
2
0.57
0.61
0.53
4.868
0.570
16
3
1
3
1
0.59
0.55
0.54
5.030
0.560
17
3
2
1
2
0.36
0.36
0.35
8.954
0.357
18
3
3
2
3
0.57
0.53
0.53
5.293
0.543
控制因素
信噪比
圖7 控制影響因素
球面研磨工藝的目標(biāo)，就是通過確定每一種因子的最佳優(yōu)化程度值，來使試樣光滑表層的表面粗糙度值達(dá)到最小。因?yàn)? log是一個減函數(shù)，我們應(yīng)當(dāng)使信噪比（S/N）達(dá)到最大。因此，我們能夠確定每一種因子的最優(yōu)程度使得η的值達(dá)到最大。因此基于這個點(diǎn)陣式實(shí)驗(yàn)的最優(yōu)轉(zhuǎn)速應(yīng)該是18000RPM，如表3（優(yōu)化組合球面研磨參數(shù)）所示。
表3 優(yōu)化組合球面研磨參數(shù)
因素
水平
白色氧化鋁
50mm/min
20μm
18000rpm
從田口矩陣實(shí)驗(yàn)獲得的球面研磨優(yōu)化參數(shù)，適用于曲面光滑的模具，從而改善表面的粗糙度。選擇香水瓶為一個測試載體。對于被測物體的模具數(shù)控加工中心，由PowerMILL軟件來模擬測試。經(jīng)過精銑，通過使用從田口矩陣實(shí)驗(yàn)獲得的球面研磨優(yōu)化參數(shù)，模具表面進(jìn)一步光滑。緊接著,使用打磨拋光的最佳參數(shù)，來對光滑曲面進(jìn)行拋光工藝，進(jìn)一步改善了被測物體的表面粗糙度。(見圖 9)。模具內(nèi)部的表面粗糙度用hommelwerket4000設(shè)備來測量。模具內(nèi)部的表面粗糙度RA的平均值為2.15微米，光滑表面粗糙度RA的平均值為0.45微米，拋光表面粗糙度RA的平均值為0.07微米。被測物體的光滑表面的粗糙度改善了：(2.15-0.45)/2.15=79.1％，拋光表面的粗糙度改善了：(2.15-0.07)/2.15=96.7％。
拋光表面
Ra=0.07μm
內(nèi)部表面
Ra=2.15μm
光滑表面
Ra=0.45μm
圖8 被測物體表面粗糙度
五、結(jié)論
在這項(xiàng)工作中,對注塑模具的曲面進(jìn)行了自動球面研磨與球面拋光加工，并將其工藝最佳參數(shù)成功地運(yùn)用到加工中心上。 設(shè)計(jì)和制造了球面研磨裝置(及其對準(zhǔn)組件)。通過實(shí)施田口L18型矩陣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，確定了球面研磨的最佳參數(shù)。對于PDS5注塑模具鋼的最佳球面研磨參數(shù)是以下一系列的組合：材料的磨料為粉紅氧化鋁，進(jìn)給量料500毫米/分鐘，磨削深度20微米，轉(zhuǎn)速為18000RPM。通過使用最佳球面研磨參數(shù)，試樣的表面粗糙度Ra值從約1.6微米提高到0.35微米。應(yīng)用最優(yōu)化表面磨削參數(shù)和最佳拋光參數(shù)，來加工模具的內(nèi)部光滑曲面，可使模具內(nèi)部的光滑表面改善79.1％，拋光表面改善96.7％。
鳴謝
作者感謝中國國家科學(xué)理事會對本次研究的支持, NSC 89-2212-E-011-059。
原文： Chao-Chang A. Chen · Wen-Tu Li ， Based on the injection mold steel grinding and polishing processes automated surface treatment ， Shiou FJ, Chen CH (2003) Determination of optimal ball-burnishingparameters for plastic injection molding steel. Int J Adv Manuf Technol
1. 模具熱處理及其導(dǎo)向平行設(shè)計(jì)
摘要：
在一系列方式中，傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)方法存在許多缺點(diǎn)。眾所周知,熱處理對模具起著非常重要的作用。為了克服模具熱處理工藝存在的缺點(diǎn)，一種新的模具熱處理工藝并行設(shè)計(jì)方法已經(jīng)被開發(fā)出來了。熱處理CAD/CAE技術(shù)是集成了并行環(huán)境和有關(guān)模型而建立的。這些調(diào)查研究可以顯著提高效率，降低成本，并保證產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到R和D級。
關(guān)鍵詞：模具設(shè)計(jì)；熱處理；模具
傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)主要是依照自身實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)或依照部分實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，而不是制造工藝。在設(shè)計(jì)完成之前，模具方案通常要被一次又一次的改進(jìn)，于是有些缺點(diǎn)便出現(xiàn)，例如開發(fā)時期長，成本高和實(shí)際效果不明顯。由于對精確性、使用壽命、開發(fā)期和費(fèi)用的嚴(yán)格要求，先進(jìn)的模具要求設(shè)計(jì)和制造得十分完善。因此越來越先進(jìn)的技術(shù)和創(chuàng)新方法被應(yīng)用其中，例如并行工程、敏捷制造業(yè)、虛擬制造業(yè)同合作設(shè)計(jì)等。模具的熱處理與模具設(shè)計(jì)，制造和裝配同樣重要。因?yàn)樗鼘δ＞叩闹圃煅b配和使用壽命又及其重要的影響。模具設(shè)計(jì)與制造發(fā)展十分迅速，但是熱處理發(fā)展卻嚴(yán)重滯后它們。隨著模具工業(yè)的發(fā)展，熱處理必須保證模具有良好的制造裝配和磨損耐熱性能。不切實(shí)際的熱處理將導(dǎo)致模具材料過硬或過軟，同時影響模具裝配性能。傳統(tǒng)的熱處理工藝是按照設(shè)計(jì)師提出的方法和特性制作出來的。這樣會使模具設(shè)計(jì)師和熱處理工藝師意見產(chǎn)生分歧，而模具設(shè)計(jì)師卻不能充分地了解熱處理工藝和材料的性能，相反熱處理工藝師卻很少了解模具的使用環(huán)境和設(shè)計(jì)思路。這些分歧將在很大程度上影響模具的發(fā)展。因此，如果把熱處理工藝設(shè)計(jì)放在設(shè)計(jì)階段之前，則縮短開發(fā)周期，減少花費(fèi)和保證質(zhì)量等目標(biāo)將會被考慮，而且從串行到并行的發(fā)展模式也將會實(shí)現(xiàn)。并行工程是以計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)作為載體，在開始以后，每個階段和因素都被看作如制造、熱處理、性能等等，以避免出現(xiàn)錯誤。并行模式已經(jīng)摒除了串行模式的缺陷，由此帶來了一場對串行模式的革命。在當(dāng)前的工作中，熱處理被集成到了模具開發(fā)的并行環(huán)境中，同時也正在進(jìn)行這種系統(tǒng)性和深入性究。
1.熱處理下的并行環(huán)境
并行模式與串行模式存在根本的不同（見圖1）。對于串行模式，設(shè)計(jì)者大多考慮的是模具的結(jié)構(gòu)與功能，但很難考慮相關(guān)的工藝，以致前者的錯誤很容易蔓延到后面。與此同時，設(shè)計(jì)本門很少與裝配，預(yù)算會計(jì)和銷售部門溝通。這些問題當(dāng)然會影響模具的開發(fā)進(jìn)度和市場前景。然而在并行模式中，不但以上部門關(guān)系聯(lián)系密切，所有參加模具開發(fā)的部門都與買家有密切的交流。這有助于協(xié)調(diào)各部門消除矛盾，提高工作效率，同時降低成本。
(a)
(b)
(a)串行模式 （b）并行模式
圖1.基于摸具開發(fā)的串行工程與并行工程系統(tǒng)框架示意圖
并行環(huán)境下的熱處理工藝不是在方案和工件確定以后，而是在模具設(shè)計(jì)的時候制定出來的。這樣的話，將有利于優(yōu)化熱處理工藝，充分利用材料。
2.模具熱處理CAD/CAE一體化
從圖2中可以看出，熱處理工藝的設(shè)計(jì)與模擬是一體化模式的核心。在信息輸入產(chǎn)品模塊中后，經(jīng)熱處理工藝過程產(chǎn)生的熱處理CAD和熱處理CAE模塊將對于零件圖，熱處理以后模擬溫度場的微觀結(jié)構(gòu)分析和可能出現(xiàn)的缺陷（例如過熱，燒傷）自動劃分網(wǎng)絡(luò)，如果優(yōu)化是根據(jù)立體視覺技術(shù)的結(jié)果重新出現(xiàn)，則這項(xiàng)熱處理工藝已經(jīng)被審核。
而且工具與夾具的CAD和CAE也集成于這種系統(tǒng)中
圖2.并行工程熱處理CAD/CAE一體化系統(tǒng)框架示意圖
以并行工程為基礎(chǔ)的集成模式可以與其它類似模式共享信息。這樣使熱處理工藝得到優(yōu)化，并確保改工藝準(zhǔn)確。
2.1采用三維模型和立體視覺技術(shù)的熱處理
在形成模具的基礎(chǔ)上，材料，結(jié)構(gòu)和尺寸的問題能通過熱處理三維模型盡快發(fā)現(xiàn)出來。在熱處理過程中，模具加熱條件和相變條件是切合實(shí)際的，因?yàn)橥ㄟ^計(jì)算相變熱力、相變動力、相應(yīng)力、熱應(yīng)力、傳熱速度、流體動力等已經(jīng)取得重要突破。例如，能進(jìn)行局部復(fù)雜表面和不對稱模具的三維熱傳導(dǎo)模型計(jì)算，和能進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的MARC軟件模型。計(jì)算機(jī)能夠在任何時間提交溫度，微觀結(jié)構(gòu)和應(yīng)力的信息，并通過連接溫度場微觀結(jié)構(gòu)領(lǐng)域和力場來顯示三維形式的全部改變過程。如果再加上這種特性，則各部分性能都能通過計(jì)算機(jī)預(yù)見。
2.2熱處理工藝設(shè)計(jì)
由于對強(qiáng)度和硬度，表面粗糙度和模具熱處理變形的特殊要求，淬火介質(zhì)的種類、淬火溫度、回火溫度和時間等參數(shù)特性必須經(jīng)過適當(dāng)?shù)倪x擇，以及是否使用表面淬火或化學(xué)熱處理，這種特性必須準(zhǔn)確的制定下來。自從計(jì)算機(jī)技術(shù)在最近幾十年迅速的發(fā)展，難以進(jìn)行大型計(jì)算已經(jīng)成為過去。通過模擬和仔細(xì)考慮熱處理特性，熱處理后的成本和所須時間，這些都并不難優(yōu)化熱處理工藝。
2.3熱處理數(shù)據(jù)庫
熱處理數(shù)據(jù)庫在圖3中描述。數(shù)據(jù)庫是制定熱處理工藝的基礎(chǔ)。一般來說，熱處理數(shù)據(jù)庫分為材料數(shù)據(jù)庫和工藝數(shù)據(jù)庫。通過材料和工藝來預(yù)測特性已成為一種必然的趨勢。盡管很難建立一個特性數(shù)據(jù)庫，但通過一系列的測試來建立數(shù)據(jù)庫是必要的。材料數(shù)據(jù)庫包括材料牌號、化學(xué)成分、性能和國內(nèi)外同級別目錄表。工藝數(shù)據(jù)庫包括熱處理標(biāo)準(zhǔn)、種類、保溫時間和冷卻溫度?；跀?shù)據(jù)庫，熱處理工藝可以通過推理規(guī)則創(chuàng)造出來
。
圖3.熱處理數(shù)據(jù)庫
2.4熱處理工具和設(shè)備
在熱處理工藝確定以后，工具及設(shè)備CAD/CAE系統(tǒng)傳送設(shè)計(jì)和制造的數(shù)值信息來控制裝置。通過快速模具成型，可靠的工具和夾具都能被確定。整個程序通過網(wǎng)絡(luò)傳送，不存在任何人為干擾。
3.關(guān)鍵技術(shù)
3.1溫度，微觀結(jié)構(gòu)，應(yīng)力和特性的聯(lián)系
熱處理程序是一個溫度，微觀結(jié)構(gòu)和應(yīng)力互相作用的程序。三方面都能影響材料特性（見圖4）。在加熱和冷卻期間，當(dāng)微觀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變時熱應(yīng)力和相變遲早會出現(xiàn)。微觀結(jié)構(gòu)溫度相變和溫度－微觀結(jié)構(gòu)－應(yīng)力特性相互影響。對相互作用的四個因素的調(diào)查已經(jīng)取得很大的發(fā)展，但普通的數(shù)學(xué)模型還沒有建立。許多模型能很好的滿足測試結(jié)果，但不能投入到實(shí)踐當(dāng)中。大部分模型的難點(diǎn)是用分析的方法處理的，同時數(shù)值方法也運(yùn)用了，導(dǎo)致存在不準(zhǔn)確的計(jì)算
。
圖4.熱處理工藝圖解
即使如此，把經(jīng)驗(yàn)方法與定性分析相比較，通過計(jì)算機(jī)來進(jìn)行熱處理模擬取得了很大的進(jìn)展。
3.2模型的建立和融合
在模具的開發(fā)過程中，涉及到設(shè)計(jì)、制造、熱處理、裝配、維修等。它們應(yīng)該有自己的數(shù)據(jù)庫和模型。它們通過事物的內(nèi)在聯(lián)系建立模型，互相串聯(lián)起來，盡管建立和運(yùn)用動態(tài)推理機(jī)制，但其目的在于完成優(yōu)化設(shè)計(jì)。產(chǎn)品模型和其它模型的聯(lián)系已被建立。如果細(xì)小組織模型發(fā)生改變，則產(chǎn)品模型也將改變。事實(shí)上，它屬于數(shù)據(jù)庫與模具之間的聯(lián)系。當(dāng)熱處理模型集成到系統(tǒng)以后，它已不再是一個孤立的單位，而是一個部分，同時在系統(tǒng)中接近其它模型。在搜查后，熱處理數(shù)據(jù)庫的計(jì)算和推理能力，熱處理程序都被幾何模型，模具制造模型和預(yù)算所限制，這是通行的。如果這種限制不服從，系統(tǒng)會發(fā)出解釋性的警告。
所用設(shè)計(jì)的細(xì)小組織都是通過互連網(wǎng)連接的。
3.3各部分之間的管理和協(xié)調(diào)
復(fù)雜的模具需要其中各項(xiàng)目組之間密切合作。因?yàn)榭紤]到模具的開發(fā)，各部分都存在缺點(diǎn)，它必須得到管理和協(xié)調(diào)。首先，各項(xiàng)目組應(yīng)該確定其本身的控制條件和資源要求，同時了解不同環(huán)境下的工作程序，以避免發(fā)生沖突。其次，要提出開發(fā)計(jì)劃和建立監(jiān)控機(jī)制。如果開發(fā)受到限制則可逐步排除。
敏捷管理和協(xié)調(diào)有助于交流信息，提高效率和減少材料。同時這有利于激發(fā)人的創(chuàng)造力，消除阻礙和制定出最好的方法。
4.總結(jié)
⑴熱處理CAD/CAE技術(shù)已被集成到模具并行設(shè)計(jì)中去，同時熱處理已被制成圖表，這有利于提高效率，較易發(fā)現(xiàn)問題并解決問題。
⑵模型的開發(fā)已在同一個平臺運(yùn)行。在這個平臺中，當(dāng)熱處理工藝制定出來后，設(shè)計(jì)人員可獲得相關(guān)信息和轉(zhuǎn)讓部分信息到其它設(shè)計(jì)部門。
⑶制定出正確的開發(fā)計(jì)劃并按時調(diào)整可以極大縮短開發(fā)周期和降低成本。
原文： 李雄、張鴻冰、阮雪榆、羅中華、張艷，模具熱處理及其導(dǎo)向平行設(shè)計(jì)[J]， 鋼鐵研究學(xué)報(bào)英文版，2006，13（1）:40-43，74
附表3
選題表
題目
名稱
滑蓋手機(jī)底殼的注塑模設(shè)計(jì)
指導(dǎo)
教師
題目類型
本專業(yè)模具設(shè)計(jì)與制造方向的常規(guī)設(shè)計(jì)
項(xiàng)
目
意
義
畢業(yè)設(shè)計(jì)是整個教學(xué)環(huán)節(jié)的重要組成部分，是全面考核學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的知識解決實(shí)際問題的能力。通過設(shè)計(jì)，可以使學(xué)生所學(xué)的基本理論、基本知識和基本技能在總結(jié)提高的基礎(chǔ)上加以綜合應(yīng)用。同時也培養(yǎng)了學(xué)生分析問題、全面解決問題的能力。要求學(xué)生獨(dú)立完成設(shè)計(jì)內(nèi)容，熟練運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助軟件“Pro/E和MasterCAM”設(shè)計(jì)一套“滑蓋手機(jī)底”注塑模并進(jìn)行仿真和模型加工。并發(fā)揮自己有創(chuàng)見的設(shè)計(jì)思想。搞好本次設(shè)計(jì)，可以達(dá)到如下方面目的：
1、樹立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握工程設(shè)計(jì)的基本方法，加強(qiáng)對設(shè)計(jì)規(guī)范，設(shè)計(jì)規(guī)定，技術(shù)文件的理解和應(yīng)用，提高查閱科技資料的能力，以便今后熟練的開展工作。
2、培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)作風(fēng)。辯證地綜合有關(guān)資料，判定合理的設(shè)計(jì)方案。
3、運(yùn)用所學(xué)的知識，獨(dú)立解決設(shè)計(jì)中碰到的各種問題，通過設(shè)計(jì)、計(jì)算、繪圖、制表、技術(shù)數(shù)據(jù)處理、撰寫技術(shù)報(bào)告等專業(yè)技能的訓(xùn)練，逐步掌握解決本專業(yè)工程技術(shù)文件及技術(shù)問題的處理方法和手段。
主
要
內(nèi)
容
及
要
求
設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括設(shè)計(jì)計(jì)算說明與繪圖兩部分。設(shè)計(jì)計(jì)算及說明部分包括如下：
1、緒論：（1）設(shè)計(jì)任務(wù)、設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)特點(diǎn)；（2）本模具裝置的簡單工作流程（3）模具裝置的功能和作用；主要設(shè)計(jì)參數(shù)的確定及說明。
2、模具材料的選擇論證。
3、結(jié)構(gòu)型式選擇及論證：（1）分型面及動、定模板結(jié)構(gòu)型式的選擇；（2）冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式的確定；（3）澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式的確定；（4）模具型腔、型心結(jié)構(gòu)的確定；（5）脫模機(jī)構(gòu)形式的確定；（6）注塑機(jī)的選擇；（7）抽芯機(jī)構(gòu)的確定；（8）排氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的確定。
4、有關(guān)工藝參數(shù)的計(jì)算：（1）一次注塑所需的塑料總體積的計(jì)算：（2）塑件質(zhì)量的計(jì)算；（3）注塑成型工藝參數(shù)的選擇；（4）成型零件工作尺寸的計(jì)算；（5）注塑量的校核；（6）模具閉合高度的校核；（7）模具安裝部分的校核；（8）模具開模行程的校核（9）頂出部分的校核。
5、制造及加工工藝：制訂模具加工工藝路線、CAM仿真加工及模型制作。
6、設(shè)計(jì)圖紙總量折合A0圖紙2張以上(計(jì)算機(jī)繪圖)
7、說明書一律用計(jì)算機(jī)打印，書寫格式和打印紙張統(tǒng)—按學(xué)校規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)要求。
需
要
人
數(shù)
（人）
學(xué)生名單（由學(xué)生簽名）:
院(系)意見:
簽 章：
年 月 日
任 務(wù) 書
院（系）： 專業(yè)：
班 級： 學(xué)生： 學(xué)號：
一、畢業(yè)論文課題 滑蓋手機(jī)底殼的注塑模設(shè)計(jì)
二、畢業(yè)論文工作自 20xx 年 3 月 12 日起至 20xx 年 6 月 15 日止
三、畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行地點(diǎn) 學(xué)校
四、畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容要求
(一) 設(shè)計(jì)之原始數(shù)據(jù)：
原始資料：滑蓋手機(jī)底殼實(shí)物一個
(二) 設(shè)計(jì)計(jì)算及說明部分內(nèi)容：
1.計(jì)算內(nèi)容與方案確定：
（1）成形零件設(shè)計(jì)：動、定模型腔尺寸的計(jì)算和布置。
（2）注塑機(jī)的選擇
（3）結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算：頂出機(jī)構(gòu)、抽芯機(jī)構(gòu)、冷卻、澆注、排氣系統(tǒng)等尺寸的計(jì)算與布置。
（4）強(qiáng)度設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計(jì)：各部件的強(qiáng)度校核。
2. 設(shè)計(jì)內(nèi)容：
（1）Pro/E環(huán)境下進(jìn)行產(chǎn)品的模具設(shè)計(jì)；
（2）注射模裝配圖一張以上（0#計(jì)算機(jī)圖）；
（3）各組成零件的零件圖（1#或2#計(jì)算機(jī)圖）；
（4）編寫設(shè)計(jì)（論文）說明書（不少于2.0萬字，全部用計(jì)算機(jī)輸出）；
（5）綜述文獻(xiàn)（要求書寫一篇6000～8000字的與畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容相關(guān)的綜述文章）
(三) 主要參考資料
1、《塑料注射模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊》，航空工業(yè)出版社。
2、模具實(shí)用技術(shù)叢書編委會《塑料模具設(shè)計(jì)制造與應(yīng)用實(shí)例》，機(jī)械工業(yè)出版社 2002.7
3、伍先明確、王群等，《塑料模具設(shè)計(jì)指》導(dǎo)，國防工業(yè)出版社。2006.5
4、鄒繼強(qiáng),《塑料模具設(shè)計(jì)參考資料匯編》 清華大學(xué)出版社2005.9
5、模具實(shí)用技術(shù)叢書編委會《模具材料與使用壽命》，機(jī)械工業(yè)出版社 2000.4
6、《材料力學(xué)》，高等教育出版社。
7、顏智偉,《塑料模具設(shè)計(jì)與機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)》,國防工業(yè)出版社,2005.8
8、《塑料模具設(shè)計(jì)手冊》編寫組, 《塑料模具設(shè)計(jì)手冊》
9、阮鋒等，Pro/ENGINEER2001模具設(shè)計(jì)與制造實(shí)用教程，機(jī)械工業(yè)出版社。
10、《Pro/ENGINEER Wildfire模具設(shè)計(jì)實(shí)例教程精解》，機(jī)械工業(yè)出版社。
11、《實(shí)戰(zhàn)Pro/ENGINEER2001模具設(shè)計(jì)》，中國鐵道出版社。
12、何滿才 《模具設(shè)計(jì)與加工MasterCAM9.0實(shí)例詳解》，人民郵電出版社。2006.0
(四)附屬專題
1、專題外文翻譯
檢索與閱讀與設(shè)計(jì)題目相關(guān)的外文資料，并書面翻譯4篇（并不少于5000字）的外文資料。
指導(dǎo)教師
接受論文任務(wù)開始執(zhí)行日期 20xx 年 3 月 12 日
學(xué)生簽名
學(xué)號：
畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
滑蓋手機(jī)底殼的注塑模設(shè)計(jì)
The Injection Mold Design Of Slide Phone Pan
學(xué)院 專業(yè) 班級
學(xué)生 指導(dǎo)教師（職稱）
完成時間 20xx 年 03 月 12 日至 20xx 年 06 月 15 日
開題報(bào)告
題目
滑蓋手機(jī)底殼的注塑模設(shè)計(jì)
The Injection Mold Design Of Slide Phone Pan
院 （系）
專業(yè)
年級
學(xué)號
姓名
指導(dǎo)教師
20xx年 3 月 12日
畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告
題目
滑蓋手機(jī)底殼的注塑模設(shè)計(jì)
時間
本課題的目的意義
（含國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀分析）
畢業(yè)設(shè)計(jì)是整個教學(xué)環(huán)節(jié)的重要組成部分，是全面考核學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的知識解決實(shí)際問題的能力。通過設(shè)計(jì)，可以使學(xué)生所學(xué)的基本理論、基本知識和基本技能在總結(jié)提高的基礎(chǔ)上加以綜合應(yīng)用。同時也培養(yǎng)了學(xué)生分析問題、全面解決問題的能力。要求學(xué)生獨(dú)立完成設(shè)計(jì)內(nèi)容，熟練運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助軟件“Pro/E和MasterCAM”設(shè)計(jì)一套“滑蓋手機(jī)底”注塑模并進(jìn)行仿真和模型加工。并發(fā)揮自己有創(chuàng)見的設(shè)計(jì)思想。搞好本次設(shè)計(jì)，可以達(dá)到如下方面目的：
1、樹立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握工程設(shè)計(jì)的基本方法，加強(qiáng)對設(shè)計(jì)規(guī)范，設(shè)計(jì)規(guī)定，技術(shù)文件的理解和應(yīng)用，提高查閱科技資料的能力，以便今后熟練的開展工作。
2、培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)作風(fēng)。辯證地綜合有關(guān)資料，判定合理的設(shè)計(jì)方案。
3、運(yùn)用所學(xué)的知識，獨(dú)立解決設(shè)計(jì)中碰到的各種問題，通過設(shè)計(jì)、計(jì)算、繪圖、制表、技術(shù)數(shù)據(jù)處理、撰寫技術(shù)報(bào)告等專業(yè)技能的訓(xùn)練，逐步掌握解決本專業(yè)工程技術(shù)文件及技術(shù)問題的處理方法和手段。
設(shè)計(jì)(論文)的基本條件
及設(shè)計(jì)(論文)依據(jù)
1、《塑料注射模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊》，航空工業(yè)出版社。
2、模具實(shí)用技術(shù)叢書編委會《塑料模具設(shè)計(jì)制造與應(yīng)用實(shí)例》，機(jī)械工業(yè)出版社 2002.7
3、伍先明確、王群等，《塑料模具設(shè)計(jì)指》導(dǎo)，國防工業(yè)出版社。2006.5
4、鄒繼強(qiáng),《塑料模具設(shè)計(jì)參考資料匯編》 清華大學(xué)出版社2005.9
5、模具實(shí)用技術(shù)叢書編委會《模具材料與使用壽命》，機(jī)械工業(yè)出版社 2000.4
6、《材料力學(xué)》，高等教育出版社。
7、顏智偉,《塑料模具設(shè)計(jì)與機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)》,國防工業(yè)出版社,2005.8
8、《塑料模具設(shè)計(jì)手冊》編寫組, 《塑料模具設(shè)計(jì)手冊》
9、阮鋒等，Pro/ENGINEER2001模具設(shè)計(jì)與制造實(shí)用教程，機(jī)械工業(yè)出版社。
10、《Pro/ENGINEER Wildfire模具設(shè)計(jì)實(shí)例教程精解》，機(jī)械工業(yè)出版社。
11、《實(shí)戰(zhàn)Pro/ENGINEER2001模具設(shè)計(jì)》，中國鐵道出版社。
12、何滿才 《模具設(shè)計(jì)與加工MasterCAM9.0實(shí)例詳解》，人民郵電出版社。2006.0
本課題的主要內(nèi)容、
重點(diǎn)解決的問題
主要內(nèi)容：
一、分析產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，初步確定模具結(jié)構(gòu)
二、模具結(jié)構(gòu)型式選擇及論證
1.對產(chǎn)品詳細(xì)的分析；2.對產(chǎn)品進(jìn)行模具設(shè)計(jì)；
三、有關(guān)工藝參數(shù)的計(jì)算，設(shè)計(jì)圖紙，制造及加工工藝，說明書等
重點(diǎn)解決的問題：
1、 Pro/E環(huán)境下設(shè)計(jì)對象的模具設(shè)計(jì)
2、 模具結(jié)構(gòu)型式選擇及論證
本課題欲達(dá)到的目的
或預(yù)期研究的結(jié)果
通過這次的設(shè)計(jì)，希望能使我們更好的掌握本專業(yè)的專業(yè)知識和技術(shù)，能更清楚模具設(shè)計(jì)要求和技巧，更明確模具加工與設(shè)計(jì)。同時也希望我們能更好的把書本的知識和實(shí)際操作融合在一起。為即將面臨的工作打下牢固的基礎(chǔ)。
計(jì) 劃 進(jìn) 度
時 間
工 作 內(nèi) 容
備 注
22/3～26/3
查閱、收集國內(nèi)外與課題有關(guān)文獻(xiàn)資料15篇以上，并寫出6000～8000字的文獻(xiàn)綜述。
29/3～2/4
寫出設(shè)計(jì)開題報(bào)告與導(dǎo)師進(jìn)行設(shè)計(jì)思想交流。
5/4～9/4
檢索與閱讀與設(shè)計(jì)題目相關(guān)的外文資料，并書面翻譯3000～5000漢字（附外文原文及出處）的外文資料；準(zhǔn)備與本設(shè)計(jì)所用的工具書
12/4～16/4
畫出設(shè)計(jì)零件的2D及3D圖。初步確定設(shè)計(jì)方案，畫出草圖。
19/4～23/4
分析確定設(shè)計(jì)的最佳方案。
26/4～30/4
繪制模具總裝配圖和主要零件圖。編寫設(shè)計(jì)（論文）說明書
3/5～28/5
31/5～4/6
修改與完善、打印、裝訂、裝袋
7/6～10/6
答辯前準(zhǔn)備，答辯
指
導(dǎo)
教
師
意
見
指導(dǎo)教師簽名：
年 月 日
專
業(yè)
教
研
室
意
見
教研室主任簽名：
年 月 日
4