面向卓越工程师培养的模具方向毕业设计图样规范化研究
摘 要：“卓工计划”目标是培养适应经济社会发展需要、具有较强工程实践能力和创新能力的优秀工程技术人才，毕业设计是其培养课程体系结构的最后一个综合性实践环节。针对近年来指导模具方向毕业设计图样存在的质量欠佳问题，制定了可推广的模具方向毕业设计图样规范化设计要求，并以半导体收音机底壳塑件为例，提供了可参考的装配图及典型零件图规范化设计图样样本，满足新工科和行业标准下模具及机械行业卓越工程师人才培养的新要求。
关键词：毕业设计;注塑模具;工程图样;规范化;卓越工程师培养计划
中图分类号：G640 文献标志码：A 文章编号：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
教育部实施“卓越工程师培养计划”，是以强化学生的工程实践能力和创新能力为目标，培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才[1-3]。本科毕业设计作为卓越人才培养课程体系结构的最后一个综合实践环节，主要是培养学生运用多学科的知识与技能分析与解决复杂工程技术和相关问题的能力[4-8]。模具作为工业生产的重要工艺装备，其设计制造过程几乎囊括了零件设计制造的各个环节[9-11]。无论是机械还是高分子材料成型等相关专业，部分本科生会进行模具方向毕业设计。为了适应新工科建设，培养具有卓越工程师能力的工科人才，全面提高本科生创新实践能力、提高学生毕业设计质量势在必行。
一、目前模具方向毕业设计存在的问题
（一）模具设计图样质量欠佳
与普通的机械零件设计不同，由于每套模具结构不尽相同，除标准模架、标准件外，几乎没有可供参考的图样;又因其结构复杂，在图面表达、尺寸与公差标注方面更为繁杂。因此导致目前學生设计无章可循，造成图样质量欠佳。
（二）年轻教师模具设计经验不足
模具设计是一门经验性较强的课程。一些新毕业教师本身对模具设计经验不足，迫切需要制定模具设计规范化内容，以及可参考的模具结构设计图样规范化样本，来提高本身的专业技能，从而提高指导学生毕设质量的能力。
二、模具方向毕业设计图样规范化要求
结合近五年所指导模具方向毕业设计图样存在的问题，在征求相关模具企业意见，并参考行业有关模具设计要求的基础上，本文制定了符合模具行业标准和国家制图标准的模具毕业设计图样规范化要求，包括模具装配图及零件图的视图表达方式和内容，典型零件图的选择要求，零件图尺寸公差、几何公差、表面粗糙度以及材料及热处理等技术要求等内容。
（一）装配图图面布局及内容
装配图重点表达模具整体结构，采用三视图投影方式（在两个视图能表达完整的时候，可省略第三视图;也可根据需要增加视图）。至少一个视图为模具基本结构剖视图，重点表达模具中各部分结构的装配关系;另有一个视图为布局图，重点表达各部分结构的位置关系。图面布局要合理。
装配图图样应包括以下几个部分：
1. 模架结构（建议选用标准模架）;
2. 成型零部件结构，安装固定方式;
3. 分型面的形式、侧向分型与抽芯机构;
4. 浇注系统、冷却系统、排气系统的结构形式;
5. 脱模机构形式;
6. 合模导向和定位机构、复位机构、连接件;
7. 多分型面的顺序开模机构;
8. 标准件;
9. 零件序号（按顺时针或逆时针顺次排序）、主要零件配合关系尺寸标注、模板及总体尺寸标注;
10. 图框、标题栏、零件明细表（序号、名称、数量、材料、备注等内容）、技术要求等。
（二）零件图图面布局及内容
零件图表达模具中单个零件的形状、大小和特征。按结构和用途分为模板类零件、成型零部件及其他零件。
为更好地表达模具结构，同时满足毕业设计图量要求（以大连理工大学为例，毕业设计类图纸总量要求为四张零号图），建议典型零件图选择如下：
1. 安装模具型腔、型芯的模板类零件图2-4张;
2. 表达模具型腔、型芯主体形状（包括侧抽型芯等）的成型部件零件图2-4张;
3. 根据图样总量要求可选画其他主要模具结构零部件数张。
零件图样具体内容要求如下：
1. 视图表达。零件图的主视图表达，建议与装配图的布局图方向保持一致。采用三视图投影方式，除了表达位置关系的主视图，其余视图建议采用剖视图。
2. 尺寸标注。表达零件图各部分位置关系的尺寸标注在主视图，各部分形状尺寸及尺寸公差、几何公差、表面粗糙度等技术要求内容标注在剖视图;同一套模具的零件图样尺寸基准应取得一致;不同零件的同一尺寸或配合尺寸应该一致。
3. 技术要求。详见下述（三）节零件图样技术要求。
4. 标题栏。零件图的标题栏包括名称、序号（与装配图明细表一致）、材料、数量、图纸比例、设计人姓名、单位等内容。
（三）零件图样技术要求
零件图样的技术要求，是对零件的质量（品质）要求，包括零件的尺寸公差、几何公差、表面粗糙度、材料及热处理等，具体规范化要求如下[12]：
1. 尺寸公差
（1）型腔类尺寸，计算塑件材料收缩率后、保存小数点后两位的，其公差为±0.01;
（2）对于有位置要求的孔隙，孔间距的公差为±0.01;
（3）型腔、型芯类零件与模板间的配合：回转体选用H7/k6，轴向配合尺寸比较长时可选用H7/f6，反之可选用H7/m6;非回转体配合关系可按孔类D+0.02、轴类d-0.02标注;
（4）浇口套与模板间的配合：H7/k6;
（5）拉料杆、推杆、推管、复位杆与模板间的配合：H7/f6;
（6）其余未注公差按国家标准中的js12执行。
2. 几何公差
（1）型腔件：平行度、垂直度不超过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）回转体：同轴度不超过Φ0.015。
3. 表面粗糙度详见表1。
表1 零件图样表面粗糙度标注
4. 材料及热处理
（1）模板类零件，普遍选用45钢，也可用55钢。为延长使用寿命，可调质至230～270HB;
（2）型腔、型芯类零件，选用NAK80、718、NAK55、40Cr、P20、H13等材料;
（3）导向类零件，选用GCr15、T8A、T10A等材料;
（4）浇注系统零件，如浇口套、拉料杆可选用P20、T8A、T10A等材料;
（5）推出与抽芯机构零件，选用SKH61、T8A、T10A等材料。
三、模具方向毕业设计图样规范化设计样本
本文以半导体收音机底壳塑件为例（如图1所示）进行注塑模具设计。分析模具设计方案，确定最佳模具结构，依据上述模具设计图样规范化要求，绘制满足毕业设计要求的图样。
该塑件为壳体结构，材料为ABS塑料。观察其形状可知，该塑件有着较为复杂的结构，侧壁较薄，局部结构尺寸小，在侧壁共計有4个孔，分布在两侧壁面上，因此需要两个方向的侧向抽芯，模具采用一模一腔设计。
（一）模具结构设计
结合塑件尺寸及侧向抽芯机构尺寸，本文选用龙记标准模架，FAI系列2730模架，其中A、B板厚度根据标准系列选取35，计算模具总厚度为275mm。
ABS材料收缩率在0.4～0.7%，本文取平均收缩率为0.5%，型腔型芯采用镶拼结构;结合塑件特点，采用点浇口三板式模具结构，设置定距分型机构来保证分型面的开模顺序和开模距离;冷却系统采用直通式冷却水道，镶块通冷却水对塑件均匀冷却;利用型腔型芯镶拼以及推杆与镶块缝隙进行排气;侧向圆孔采用滑块弯销侧抽机构实现定模抽芯;推杆和扁推杆实现塑件从模具中均匀推出。
（二）毕业设计规范化设计样本
本文结合前述模具方向毕业设计图样规范化要求，针对半导体收音机底壳塑件，完成其注塑模具装配图规范化设计样本，见图2。
四、结束语
本文面向新工科形势下，社会和企业对卓越工程师的培养要求，制定了可推广的模具方向毕业设计图样规范化设计要求，并以半导体收音机底壳塑件为例，提供了可参考的装配图及典型零件图规范化设计图样样本。以本规范化设计要求和设计样本为指导，学生在进行毕业设计过程中有章可循，设计图面的质量大大提高。本规划化要求亦可向其他模具方向毕业设计高校推广，进一步提高模具行业毕业生的工程实践能力，满足新工科和行业标准下模具及机械行业卓越工程师人才培养的新要求。
参考文献：
[1]林健.面向“卓越工程师”培养的课程体系和教学内容改革[J].高等工程教育研究，2011（5）：1-9.
[2]陆国栋，赵燕，赵春鱼.基于扎根理论的工科人才培养路径研究[J].高等工程教育研究，2018（5）：58-64.
[3]李延斌，高有华，田方，等.面向培养卓越工程师的机械设计基础课程改革[J].实验技术与管理，2012，29（4）：231-233.
[4]武卫莉.提高大学生毕业设计（论文）的教学质量研究[J].实验技术与管理，2012，29（2）：153-155.
[5]严林博.工程教育认证背景下对毕业设计（论文）教学改革的思考[J].教育教学论坛，2018（15）：1-4.
[6]高琪，李位星，廖晓钟.工科专业本科毕业设计全过程考核评价体系研究[J].实验室研究与探索，2013，32（11）：393-397.
[7]安新正，边金明，申彦利.土木工程专业本科生毕业设计模式探索[J].实验技术与管理，2018，35（11）：186-188.
[8]黄冬辉，宣卫红，刘志峰.工程教育专业认证背景下毕业设计教学的探索与实践——以土木工程专业为例[J].教育教学论坛，2018（49）：161-162.
[9]任长春，单以才，舒平生.基于校企协同保障机制的模具专业毕业设计改革和实践[J].模具制造，2015（10）：89-92.
[10]窦小丽，邢晓红.有关模具设计类毕业设计课题的建议[J].科技经济导刊，2016（32）：164.
[11]盘茂森，莫才颂，刘好，等.基于OBE理念塑料成型工艺及模具设计课程建设与改革[J].科技创新与生产力，2018（7）：107-109.
[12]宋满仓.注塑模具设计[M].北京：电子工业出版社，2010.