螺栓模具设计论文

2022-04-15

[摘要]主要阐述了模具设计与制造专业教学现状，分析和研究产生的原因，提出改进方法，并进行实践。[关键词]教学目标社会需求综合能力改革我国模具行业近些年发展很快，需求模具设计、模具制造、模具销售、模具安装人员的企业很多，但企业往往要求应聘者具有工作经验。以下是小编精心整理的《螺栓模具设计论文(精选3篇)》，仅供参考，大家一起来看看吧。

螺栓模具设计论文篇1：

模具加工虚拟系统开发

摘要：本文利用Visual C++6.0工具进行开发，将模具数控虚拟加工和模具拟实拆装引入系统中，添加有关数控加工、模具拆装、模具结构设计等视频资料，建立了数字化模具设计与制造综合平台。

关键词：虚拟系统虚拟数控加工虚拟模具拆装

模具工业在整个制造业中占据着非常重要的地位，模具设计与制造技术也融合了材料成形/型工艺技术、材料技术、机械制造技术、计算机技术、数控技术等先进技术，是一门技术含量高的综合性技术。模具将日益大型化，精度越来越高，应用CAD/CAM/CAE技术将越来越廣泛，所需的制造设备精度将会越来越高，数控机床将不断更新。本文借助信息技术和多媒体技术，对模具加工虚拟系统进行了设计和开发，使得人们可以在计算机里模拟模具数控的加工和模具的拆装，并通过提供大量有关模具结构的视频，提高人们对模具结构的感性认识，以便更好地进行模具设计。

1 系统总体设计

仿真是利用计算机创建一个可视化的操作环境，其中的每一个可视化仿真物体代表一种仪器或设备，通过操作这些虚拟的仪器或设备，即可达到与真实操作相一致的目的，它是虚拟仿真技术、计算机技术和专业理论知识多方面结合的结晶。本设计将虚拟技术引入模具设计与制造模块中，添加有关模具加工、模具装配，模具结构设计和CAD、CAM等视频资料，建立数字化模具设计与制造综合平台。系统总框图如图1所示，反映了包含的模块和内容。

数控面板编程流程：选择要加工的图形→编程→加工→调用外部程序→判断是否有错误信息，若无错误则播放加工过程，若有错误则修改程序重新加工。

2 数控虚拟加工设计

由于西门子数控系统在我国广泛的应用，数控面板编程界面参考西门子数控面板进行设计（如图2所示），以增加人们对西门子数控面板的认识。

单击开始按钮，程序显示屏将显示程序名，可以进行编程，单击操作键盘按钮，显示屏将显示对应内容。初始状态时加工显示区显示加工中心图形，单击图形显示按钮候，将显示加工对象图形，操作者在明确图形和加工路线后，可根据已有的提示代码，完成数控编程。单击加工按钮后，系统自动判断程序是否正确，若正确则在显示加工过程，若出现错误则提示重新检查和修改程序。

3 模具拆装设计

模具装配是根据模具的结构特点和技术条件，以一定的装配顺序和方法，将符合图纸技术要求的零件，经协调加工，组装成满足使用要求的模具。本模块界面分三个区，控制区、练习区和显示区，如图3所示。

控制区主要实现操作内容，即安装或拆卸，共有五个按钮。当单击安装/拆卸演示按钮后，将在显示区播放模具的安装/拆卸步骤和安装/拆卸过程。练习区中将显示步骤、零件库和练习操作。其中，零件库中有二十个零件供选择：上模板、模柄、止动销钉、导套、上垫板、凸模固定板、橡胶块、弹性卸料板、凸模、卸料板螺栓、导料板、凹模、挡料销、下垫板、凹模螺栓、导柱、凸模定位销、凸模螺栓、下模板、凹模定位销。

4 结论

系统采用Visual C++语言来开发，用Pro/ENGINEER设计产品的三维造型和模具设计，并用Mastercam来实行模具的模拟加工。通过这些技术的应用，完成了数控虚拟加工和模具拟实拆装功能，并添加有关数控加工、模具拆装、模具结构设计等方面的视频资料，建立了数字化模具设计与制造综合平台。

参考文献

[1]李冬.国内模具行业的现状及发展趋势[J].成都航空职业技术学院学报，2005（2）：54-56.

[2]钱应平，刘小鹏.数字化模具实验室构成系统的研究与开发[J].湖北工学院学报，2004（6）：21-23.

[3]何满才.Pro/ENGINEER模具设计与Mastercam数控加工[M].北京：人民邮电出版社，2005.

作者：董震

螺栓模具设计论文篇2：

模具设计与制造专业教学方案改革探索

[摘要]主要阐述了模具设计与制造专业教学现状，分析和研究产生的原因，提出改进方法，并进行实践。

[关键词]教学目标社会需求综合能力改革

我国模具行业近些年发展很快，需求模具设计、模具制造、模具销售、模具安装人员的企业很多，但企业往往要求应聘者具有工作经验。企业对应聘人员的要求如下：

1．模具设计人员：要求熟悉模具构造及相关制造工艺流程，懂得图纸，熟练使用2D设计软件（AutoCAD或CAXA）和3D设计软件（UG、CATIA或Pro/E），熟悉模具制造，修模工艺，金属材料及其热处理工艺等，熟悉MasterCAM的一些基本操作。

2．模具销售及报价人员：要求熟悉模具构造及相关制造工艺流程，要求CNC加工经验，掌握CNC加工工艺，能准确判断各工序工时，了解2D和3D设计软件，有一定的外语能力。

3．模具钳工：熟悉模具结构，能够看懂2D，3D图纸，具备独立开模能力，可针对产品的不良可作出综合分析，制定修正方案。

4．模具制造工艺员：能够看懂2D、3D图纸，具有模具、模具零件相关工艺编排经验，了解并且掌握模具构造及相关制造工艺流程，熟悉MasterCAM的一些基本操作。

5．模具制造：掌握普通机床操作，或数控机床操作，或电火花成型机操作，或线切割机床操作。

根据社会需求，制定教学目标，拟定教学培养方案，是高职教学教学管理的原则。现在各高职院校依照岗位需求建立的的模具设计与制造专业教学课程体系比较完善，因为信息沟通的便利各院校的专业教学课程体系没有多大差别，但高职院校毕业的模具制造与设计专业的学生就业时往往很难找到称职的工作，原因是模具制造企业大多是私营、民营、合资企业，他们招聘员工要求来之就能工作，或经过短期培训就能上岗，因此需要较高能力的岗位（如模具设计、工艺员、模具调试等），刚毕业的学生较难得到这样的岗位。因此目前要做的就是如何提高学生的能力，让他们具备从事模具设计、模具制造工艺员、模具调试的能力或潜力。为了解决上述问题，在课程体系建设、教学内容改革、教学方法改革、师资培养、考试方法进行了研究和实践。

一、课程体系建设

现在的教学效果存在的问题如下：学完机械制图和机械设计基础，不能设计出符合国家标准的零件图纸；学完《机械制造基础》不能正确进行零件工艺规程制定；学完塑料（或冲压）模具设计和PRO/E（或UG），不能设计整套模具；学完数控机床编程与操作，不能正确选择夹具、刀具和刀具刃磨；学完模具钳工，不能进行模具装配和调试调整和维修。

存在问题的原因是：专业建设中课程设置偏重理论教学，没有实训课程来指导应用，或实训课程的开设并没有以工作过程为导向。

根据上述，制定以工作过程为导向的主干专业课程体系。

第一学期开设《机械制图》、《电工电子》、《电工电子实训》课程；

第二学期开设《公差配合与技术测量》、《制图测绘》（实训）、《AutoCAD》或《CAXA》选修、《机械设计基础》、《金工实习》；

第三学期开设《机械制造基础》、《液压与气动实训》、《数控机床与刀具》、《塑料模具测绘》（实训）、《塑料成型模具设计》、《Pro/E基础教程》或《UG基础教程》选修；

第四学期《冲压模具测绘》（实训）、《冲压模具设计》、《数控加工与编程》、《特种加工技术》、《塑料模具设计》[基于Pro/E（或UG）和AutoCAD（或CAXA）实训]、《数控编程与操作实训》；《基于Pro/或UG数控——加工实训》；

第五学期《模具制造技术》、《模具价格估算》、《冲压模具设计》[基于Pro/E（或UG）和AutoCAD（或CAXA）实训]、《模具制造实训》、《模具钳工模块》；

第六学期《岗前实习》、《毕业设计》。

二、教学内容改革

机械行业是干到老学到老，因此不能说我们开设的课程中某些内容没有用，但我们按照现有的教科书内容，按照教学任务，把所有的内容都灌输给学生，后果是什么呢？学生接受消化不了，怎么办？按照教育部颁布的精神，高职教育理论知识传授应该以够用为度，注重技能培养，因此各主干课程应该调整教学内容。

举例：《机械制造基础课程》。

《机械制造基础》是工科高职院校最重要的一门专业技术基础课，教学目的是不仅使学生掌握常用工程材料选择、毛坯与零件成型方法确定，并在切削加工质量控制等方面获得必要的基础知识，更重要的是培养学生在工程材料和工艺设计方面具有解决实际问题的能力。是工科学生素质培养、能力提高、衔接社会，加强通识，实现宽口径专业教育的重要教学环节之一。机械制造基础课程重要性从上述可知，但在实际教学中，教学目的不能很好实现。学生普遍反映《机械制造基础》课程的内容多，涉及范围广，听课如同听天书。究其主要原因是教学内容不合理。本课程内容较多，包括“工程材料”、“机械制造工艺学”、“金属切削原理与刀具”、“金属切削机床”等知识。在较少的教学时数内，应侧重于培养的学生能达到合理选择材料和毛坯生产方法、合理设计零件的结构、对中等复杂零件可制定机械加工工艺过程、使学生初步掌握机械加工制造过程的基本理论、基本方法、实验技能、操作技能，注重培养学生发现和解决问题的能力。因此在此教学目的的基础上应调整教学内容和试验内容。

其他课程同样有这样的问题，但理论知识传授应该以够用为度的够用为度的“度”是什么呢？应该是用人单位的要求，如《机械制造基础》中工程材料部分的内容，用人单位要求应聘人员掌握“金属材料选择及其热处理工艺”，因此在《机械制造基础》课程中就不需要讲述“晶体结构、晶体缺陷、铁碳相图”等内容，集中时间讲述常用金属材料的选择和热处理工艺应用，因为学生应该掌握的不是更多的难懂的原理而是应用。

三、教学方法改革

机械专业的主干课程所讲述的内容具有不形象、不具体的特点，在生活中很少见到，比较抽象，因此在讲授时，学生难以消化、理解和吸收，学生越听越糊涂，导致教学效果不理想。因此应采用恰当的方法和手段，使学生在明确学习目的的基础上，提高学生学习兴趣，通过通俗易懂的讲解，降低学习难度，以获得好的教学效果。

具体教学方法改革方法如下：

（一）理论结合实践，边理论边实践

举例：《冲压模具设计与制造》和《塑料模具设计》两门课程。

原来教学内容主要在课堂上进行，学生对模具结构没有感性认识，对整个冲压件（或塑件）的生产过程完全陌生，对冲压件（或塑件）的质量没有一个感性判断，在这样的情况下，讲授理论知识，学生很难听懂，效果较差。

在进行实践教学时，实践与理论脱节，因为理论没有学好，那时实践操作又没有理论的指导，学生实践操作时很盲目，实践的效果产很差，同时不能加深对理论的进一步理解。

总之，原有的教学方式和内容不能做到理论与实践相辅相成。为了改善原有的状况，真正达到高职教育的目标，目标是“使学生具备必要理论知识，熟练掌握主干技术，侧重实际应用，侧重相关知识的综合运用，重视实务知识的学习，强化职业技能的训练。”《冲压模具设计与制造》和《塑料模具设计》课程的教学内容、教学步骤作以下改革。

改进后的教学步骤：

先理论教学（基础知识）——后实践教学（拆装和测绘）——再理论教学（模具结构）——再实践教学（设计与调试）。

另外例子：《金工实习》与《机械制造基础》合为一门课程，达到同上的目的。

（二）工作过程情景教学法

依然采用《机械制造基础》为例。

在《机械制造基础》教学过程中，学生往往很迷茫，不知道本课程的作用，学习的知识也不知道如何与生产实践接轨，更不知道如何应用，因此学习兴趣不高，学习效果较差。为了改变以上现象，采取了更具特色的“工作过程情景教学法”。具体方案如下。

见图1所示，这是一个减速箱的三维装配图和三维装配图的拆解图，告诉学生本课程的教学目标就是掌握这样的一个减速箱制造过程、保证减速箱精度和降低成本的方法。这类减速箱是我们校高职学生进行《制图测绘》课程时测绘的对象，学生对它的结构比较了解。

1-上盖 2-输出轴左轴承端盖 3-输入轴 4-注油孔 5-输出轴轴承 6-输出轴右轴承端盖 7-输入轴右轴承端盖 8-输入轴轴承 9-底座 10-放油孔 11-输入轴左轴承端盖 12-小齿轮13-大齿轮 14-输出轴 15-螺母 16-垫圈 17-螺栓

图1减速箱的三维图

此减速箱共有近20种零件组成，每种零件选用的材料也各不相同，包括HT200、HT150、40Cr、45、Q235、工程塑料等；这些零件毛坯的成型方法也各不相同，包括铸造、圆钢（型材）、锻造、冲压；零件的形状也各不相同，其机械加工方法包括车床、铣床、镗床、磨床、刨床、压力机等，工序中还包括热处理，此减速机应具备较高的精度，因此减速箱具有代表性，掌握了此减速机的制造过程和制造方法，就基本掌握了一般设备的制造过程和制造方法。

在以上教学方法的基础上，一些通用的方法依然采用，如通过多媒体播放动画或图片，使理论教学形象化、具体化，不再抽象；任务教学法，调动学生学习的主动性，完成一定学习任务，学生有一定的成就感，同时锻炼了学生的自我学习的能力；竞赛法，在实习教学过程中，制定相应的实操竞赛内容，创造一个良好氛围，提高学生学习的积极性；鼓励学生创新，鼓励学生自己设计产品，并在实习过程中加工制造。

（三）职业技能的强化

模具设计与制造专业的毕业生可以从事的岗位很多，如模具设计、模具制造、模具销售、模具安装等，为了保证模具设计与制造专业的毕业生具有某些方面的技能，适应社会，鼓励学生学习和考取模具工程师、模具钳工、制造工程师、2D软件、3D软件应用等资格证书中的一种到两种，当然多则不限，使每位学生根据自己的能力和爱好，能各有所长。

四、考试内容和方法的改革

存在的问题：现在的一大部分学生在考试前靠记忆来获得一定的分数，通过各课程的考核，这些现象助长了学生厌学的风气。考试内容和方式是一个指挥棒，为做到分数与能力一致，指导教学内容和提高学生学习方法和兴趣，考试内容和方法的改革如下：

（一）建立与工作过程一致的考试内容

如《冲压模具设计与制造》课程，考核时以冲压模具结构组成、各组成部分的配合、各组成零件的设计和冲压工艺计算为考核的主要内容。

（二）重视能力的考核

如《冲压模具设计与制造》课程试题具有少或无概念、少记忆，多成型分析、多工艺计算、多结构设计的特点。

（三）考试方式多样化

在做到试题体现能力考核的基础上，可以采用开卷、操作、答辩的方式来考核。

五、师资的培养

在教学过程中，教师的教学水平对教学质量起关键作用。高职院校的教师应具备的能力如下：

1．对高职教育的正确认识；2．对教学目标的充分理解；3．对学生将要工作的岗位有足够的认识；4．具备较强的理论水平和解决实际问题的能力。

我们通过以下方法来提高师资水平：

1．从各企业聘任有实践经验的工程师或高级工程师授课，来提高教师水平的实践能力；2．引进高素质的研究生，提高教师队伍的学术水平；3．建立教师教学效果评价体系，教师之间互相听课、交流和沟通，教研室进行教研活动，研究和探讨教学规律、教学经验和实践经验；4．派年轻的教师到企业锻炼，使教师对实践岗位有充分的认识，提高他们的实践能力；5．举办教师技能大赛，鼓励教师参加校级和省级技能大赛；6．教师到实训车间学习锻炼。

六、结束语

模具设计与制造专业的教学经过改革，课程设置更符合岗位需求，教学内容更加实用，教学方法符合学生的思维和学习习惯，师资水平得到了提高，教学效果显著提高。

参考文献：

[1]尤芳怡，面向创新能力培养的模具专业课程教学改革[J].现代企业教育，2007:1.

[2]李伟萍，模具设计与制造专业教学中学生综合能力的培养[J].职教论坛，2004:6.

[3]李和平、李久明、陈京平，高职高专模具专业主干课程的教学改革与实践[J].井冈山学院学报（自然科学），2006:8.

作者简介：

马光全，黑龙江农业经济职业学院机电系，高级工程师、副教授。

作者：马光全　魏　炜

螺栓模具设计论文篇3：

基于 NX三维软件的垫片普通冲裁模具设计

在普通冲裁模具设计过程中，利用 NX三维软件级进模设计模块（PDW）可快速完成冲裁工艺排样和仿真，快速、准确地计算出材料利用率、冲压力和压力中心，快速添加模架、螺钉、销钉及弹簧等标准件，快速完成凸模、凹模及漏料孔设计；利用 NX三维软件的参数化建模知识创建的符合我国国家标准的标准件库，通过替换与装配可快速完成上、下模板等标准件的更新与添加。基于 NX三维软件的普通冲裁模具设计应用真正体现了模具设计的快速、高效，达到了事半功倍的效果。

传统普通冲裁模具通常采用三维 CAD软件进行总装图及零件图的设计，或者采用三维软件对模具的每个零件进行三维建模，最后逐个零件装配的方法。以上方法通常效率低，成本高，不能适应当前模具设计要求。本文结合大量冲压模具设计及 NX三维软件应用的经验，利用 NX三维软件级进模设计模块（PDW）及参数化创建冲模标准件库的知识进行普通冲裁模具设计。

图 1零件为垫片冲压件，材料为 08钢，料厚 1mm，批量生产。下面就以此件冲孔落料级进模设计为例介绍基于 NX三维软件的普通冲裁模具设计的方法。

一、工艺设计

1.工艺分析

图 1垫片冲压件包括落料、冲孔两道基本工序，由于产品需要批量生产，为提高生产效率通常采用级进模或复合模冲裁，又因为如果采用复合模凸凹模的壁厚小于允许的最小壁厚，所以图 1垫片冲压件通常采用冲孔、落料级进冲压。

2.工艺排样及仿真

首先利用 NX三维软件的钣金模块或建模模块完成图 1垫片冲压件的三维造型设计，为利用 NX三维软件级进模设计模块（PDW）进行模具设计做准备。点击【开始】→【所有应用模块】→【级进模向导】，弹出“级进模向导”工具条，如图 2所示。点击【初始化项目】→【确定】完成模具设计项目新建（要求编辑材料数据库，将 08钢抗剪强度 shear_strength修改为 300MPa）。

图 1垫片冲压件

图 2 “级进模向导”工具条

点击【毛坯生成器】弹出“毛坯生成器”对话框，点选“选择毛坯体”，选择初始化后零件表面为固定表面，点击【确定】完成毛坯创建。

点击【毛坯布局】弹出“毛坯布局”对话框如图 3所示，按图 3进行设置，点击【确定】完成毛坯布局如图 4所示，由此设置了排样的宽度和级进的步距，计算出材料利用率为 55.13%。

图 3 “毛坯布局”对话框

图 4毛坯布局

点击【废料设计】弹出“废料设计”对话框如图 5所示，在“方法”中选择“孔边界”，点击【应用】完成冲孔废料设计，为冲孔凸模、凹模等相关设计做准备；在“方法”中选择“封闭曲线”，工位号为“3”，废料类型选择“冲裁”，选择图 4中间毛坯的外轮廓曲线，点击【应用】完成落料废料设计，为落料凸模、凹模等相关设计做准备；在“方法”中选择“更改类型”，选择以创建的冲孔废料，废料类型选择“导正孔”，点击【确定】完成冲孔废料类型更改，为导正销设计做准备。废料设计如图 6所示。

图 5 “废料设计”对话框

图 6废料设计

点击【条料排样】，设置工位号为 3，鼠标右键点击“条料排样定义”，点击“创建”后进入草图环境适当修改完成如图 7所示工艺排样，第一工位冲孔，第二工位为空工位，目的为增加凹模壁厚，提高模具寿命，第三工位为落料。鼠标右键点击“条料排样定义”，点击“仿真冲裁”完成如图 8所示工艺仿真。

3.计算冲压力及压力中心

为选择冲压设备和计算压力中心，点击图 2中的【冲压力计算】弹出“冲压力计算”对话框如图 9所示，选择冲孔、落料工艺，点击“计算”，系统自动计算出总的冲压力为55515.4N，卸料力为 2643.6N，压力中心坐标为（36.6，0，0），如图 10所示。

图 7条料排样

图 8工艺仿真

图 9 “冲压力计算”对话框

图 10压力中心

二、模具设计

1.添加模架

点击图 2中的【模架】弹出“模架管理”对话框，设置目录：UNIVERSALSIMP。板数量：Type_2。到模架边缘的距离：-23.4。

详细信息：PL=120，PW=100，TBP_h=6，PB_h=0，BP_h=12.5，GP_h=6，BBP_h=0，GAP2=20，其它默认设置，点击【确定】完成模架添加。

2.凸模、凹模及漏料孔设计

点击图 2中的【冲模设计设置】弹出“冲模设计设置”对话框，设置如下，其他默认设置，点击【确定】完成“冲模设计设置”。

PUNCH PENETRATION=0.5mm

PUNCH BP CLEARANCE =0.1mm

DIE PUNCH CLEARANCE =0.05mm

SLUG HOLDOFFSET2=2mm。

图 11模架

点击图 2中的【冲模镶块设计】弹出“冲模镶块设计”对话框如图 12所示，依次选择【凸模镶块】→【落料废料】→【凸模和凹模间隙：恒定】→【偏置侧：凸模侧】→【创建用户定义凸模】，完成落料凸模设计。同上依次选择【凸模镶块】→【冲孔废料】→【凸模和凹模间隙：恒定】→【偏置侧：凹模侧】→【标准凸模】，弹出“标准件（凸模）管理”对话框，详细信息设置为：D=13mm、B=30mm，其他默认设置，依次完成 2个冲孔凸模设计。凸模设计结果如图 13所示。

图12 “冲裁镶块设计”对话框

图 13凸模、凹模型腔废料孔设计

如图 12所示，在“冲模镶块设计”对话框中依次选择【凹模型腔废料孔】 →【落料废料】 →【落料型腔 H=6mm】 →【凸模和凹模间隙：恒定】→【偏置侧：凸模侧】→【创建凹模型腔废料孔】，完成落凹模型腔废料孔设计。同理完成2个冲孔凹模型腔废料孔设计。凹模型腔废料孔设计结果如图 13所示。

点击图 2中的【腔体设计】弹出“腔体”对话框，选则“减去材料”模式，依次选取凸模固定板（pp板）、卸料板（bp板）、凹模板（dp板）和下模板（xmb）为目标体，依次选取上面设计的落料冲孔凸模、凹模型腔废料孔组件为刀具体，点击【确定】完成凸模固定板孔、卸料板孔、凹模孔、漏料孔的设计。

3.标准件设计

点击图 2中的【标准件】弹出“标准件管理”对话框，分别选择 Screw（螺栓）、Dowel pin（销钉）和 Spring（弹簧）标准件，按设计要求设置标准件参数，选择放置方法参考有关设计资料完成如图 14所示的标准件设计。

图14 标准件设计

4.定位零件设计

定位零件包括始用挡料销 2个、固定挡料销 1个、导正销 2个，以上定位零件属于标准件，可利用 NX三维软件的参数化建模功能创建其三维模型库，利用 NX三维软件的装配功能添加模具相应位置，通过【腔体设计】等完成定位零件安装孔、槽的设计。定位零件设计如图 15所示。

图 15定位零件设计

至此，基于 NX三维软件的垫片普通冲裁模具设计基本完成，完整的 3D设计图如图 16所示。另外，点击图 2级进模设计工具条中【物料清单】、【图样自动化】可自动创建模具二维工程总装图、零件图及各个模板上的孔表及模具零部件清单（BOM表），为实际生产提供材料，具体方法可参考有关资料，此处不再赘述。

图 16 模具三维转配总图