高職模具專業案例教學實踐范文
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摘要通過對具有先進技術和新工藝的《一次性綠色環保用品的制造方法》中餐具——碗的成型工藝和模具的分析、解剖和討論，讓學生更好、更快地了解和掌握生產實踐中的新知識、新技術，培養學生吸納新技術和開拓創新能力，縮短學生與社會需要的差距。
高職教育現在我國越來越受到重視，他填補了高等教育和義務教育中間的實用技術人才教育斷層現象，是國民教育的梯隊建設的必要的補充。其中，高職模具專業更是得到了極大的發展，為社會輸送了大量的實用性模具技術人才，但是，我們在實用人才的培養過程中，過多地重視書本知識的教育，而忽視了實踐性教學和社會新知識的吸納，使得我們培養出的人才難以適應社會的需要。
因此，我們在模具專業教學過程中，不僅要求學生具備和掌握模具專業應具備的冷沖壓和塑料模塑工藝及其模具設計等基礎知識，并盡量要求學生充分地運用課堂上所學的基礎知識，吸納新知識、新技術，解決生產中的實際問題，培養學生的運用基礎知識能力和開發、創新能力。因此，在教學時，我將《一次性綠色環保用品的制造方法》的生產工藝和模具作為典型教案，帶進課堂。由于該方法申請了國家發明專利和獲多項實用新型專利，其成果應用獲省級鑒定，產品在國內、外有銷售，將它帶進課堂與學生一起進行工藝和模具設計的分析、解剖和討論，一起到企業參觀學習，可以讓學生們從實踐中學習，吸納新知識、新技術，培養和提高老師、學生的能力。
一、現實產品和材料分析
該產品為可完全降解的一次性綠色環保用品——稻谷殼制一次性環保碗。從產品圖1可知，該產品的厚度為1mm，厚度小，邊口平整無毛刺，外形圓滑無變形，美觀漂亮。顏色為金黃色即稻谷殼本色。
雖然產品的結構并不復雜，但因為所用材料主要為稻谷殼等植物纖維粉，即將粗粉經過細磨成100目左右，按一定比例摻以粘結劑、輔助劑等材料后，通過專用設備加工成質地均勻、結構緊密、表面光滑、有一定柔軟度和韌性的片；該片經實驗測得含水量為12~18％，拉抻率只有0.5~0.8％，在受擠壓的同時，材料有微量的流動，可粘合，而干燥后收縮率為3.1~4.9％；因此成型時要采用特殊的冷沖壓縮工藝和創新的模具設計，從而可加工生產得該綠色環保產品。
圖1產品樣品圖
二、實例模具成型工藝分析和模具設計
通過以上分析我們不難看出，該產品的成型有別于傳統的冷沖壓成型以及塑料的壓縮模塑成型，因此，其成型技術和模具設計是該技術具有先進性和創新性的關鍵之一。
（一）成型工藝分析。首先，該綠色環保碗由片材加工而成，很自然可以考慮采用沖壓成型工藝，但是，該材料具有一定的收縮率和流動性，而拉伸率很小，因此僅單方面從沖壓考慮并不能解決所有問題，材料的特性決定，還要結合其他成型工藝如塑料壓縮模塑工藝等來考慮，尋找一種新的解決問題的方法，實踐證明也如此。
所以，保留了沖壓成型工藝中落料、沖壓、切邊等基本工序，同時還采用了預拉抻、壓縮、保壓等工序，因而很好地解決了材料的拉伸率小，有收縮性和流動性的特點。
雖然材料中含有一定的水，但沒有采用加熱的方法除去，一是保持產品的金黃色，二是降低成本。
所以，該成型方法稱為冷沖壓縮模塑，其工藝為落料、預拉伸、成型、切邊、壓縮整形、脫模等。
（二）模具設計
1、模具結構如圖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與料片接觸，將料片進行預拉伸送進型腔，凹模上行到一定的位置時，落料圈2與托料刀圈6偶合，實行落料；凹模繼續上升，碗坯料在凸模芯和托料刀圈的作用下均勻地進入型腔，當凸模4與凹模即將接觸偶合時，切刀圈3將與凹模偶合，進行切邊，與此同時凸、凹模在高壓下對碗坯料進行擠壓成型，坯料此時在凸模、凹模、切刀圈形成的一個密閉型腔內，由于強大的外力作用，坯料有拉伸，有重疊，有流動，在這一時間里要進行保壓，從而獲得質量好的碗。
圖2落料——預拉伸——切邊成型復合模
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、支撐桿8、凹模9、下模板10、碗坯
2、模具結構特點。
A、設計有凸模芯起預拉伸的作用，解決了材料沒有好的拉伸性能的缺陷；
B、設計有托料刀圈可以便于料片更好地、均勻地進入型腔；
C、落料圈與托料刀圈、切刀圈與凹模的配合，一次復合了落料、切邊、整形工序；
D、落料圈與托料刀圈、切刀圈與凹模的配合同時起了定位導向的作用，簡化了模具的結構；
E、采用冷沖壓、壓縮一次成型，簡化工序流程，減少能耗，降低了成本；
三、模具實例教學的重點和難點
在模具實例中，由于使用新材料植物纖維——稻谷殼作為產品的原材料，加上產品開發和經濟效益的需要，新產品的工藝設計和模具設計采用了不同于冷沖壓工藝和塑料成型工藝，而是結合它們的特點開發了一種新的冷沖壓縮模塑成型工藝方法：落料、預拉伸、成型、切邊、壓縮整形、脫模等，并根據其工藝特點設計了一種新型模具。這也是此教學案例的教學中的重點和難點。
在這個產品成型過程中，模具一個工作循環的工作壓力、行程和產品成型工序與工作時間變化圖如下：
t0——成型起始(合模)t1——落料t2——切邊
t3——保壓t4——保壓結束（開模時間）
t5——成型結束（取件起始）Hmax為最大開模高度
t0-t1模具進行合模，壓力小，合模速度快；
t1落料，模具的落料圈與托料刀圈偶合；
t1-t2預拉伸，凸模芯先接觸并帶動料片均勻送進型腔；
t2切邊，切刀圈與凹模偶合；
t3成型保壓；t4開模卸壓；
t2-t3料片冷擠壓，碗初步成型，這時模具的位移量小，s是t非線性函數；沖壓力迅速上升，升至最大值后進入保壓時間；
t3-t4這段時間碗坯成型工藝最復雜，因材料有流動、粘合性、塑性，碗坯在高壓下冷擠壓、修整、校平，進行壓縮整形和定型；
t5成型結束時間；
由此看出，這套模具將碗成型工藝全部一次復合完成，模具結構簡單，新穎有創新，操作方便，在實踐中得到檢驗，很實用。
四、知識創新點
（一）工藝創新。由于開發新材料，為了適應材料的特性，創新開發一種新的冷沖壓縮模塑成型工藝方法：落料、預拉伸、成型、切邊、壓縮整形、脫模等工藝一次復合成型；
（二）模具創新
A、設計凸模芯起預拉伸的作用，解決了材料拉伸性能不好的特點；
B、設計有托料刀圈可以便于料片更好地、均勻地進入型腔；
C、落料圈與托料刀圈、切刀圈與凹模的配合，一次復合了落料、切邊、整形工藝，減少工藝流程，縮短成型時間；
D、落料圈與托料刀圈、切刀圈與凹模的配合起定位導向的作用，減去定位、導向零件的設計和加工，簡化了模具的結構；
E、采用冷沖壓、壓縮一次成型，簡化工藝流程，減少能耗，降低了成本；
五、結束語
通過對一次性綠色環保用品的制造方法的生產工藝和模具設計的分析、解剖和討論，帶學生們下企業參觀學習，增加感性認識，讓學生們在生產實踐中吸納新知識、新技術，提高了他們開拓創新能力，從而逐步縮小他們與社會需要之間的差距，提高就業的競爭力，以達高職教育之目的。
參考文獻
1.葛立,吳靜.綠色環保碗成型工藝的研究及模具設計.模具技術,2003；4
2.翁其金.冷沖壓與塑料成型.機械工業出版社,1997
3.李學鋒.塑料模設計及制造.機械工業出版社,2006
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