基于数字化技术的塑料模具设计课程教学改革探索

随着智能制造水平的提升,以信息化手段驱动技术创新,以数字化技术赋能智能制造,数字化技术成为职业本科教育体系下专业基础课程体系构建的切入点。作为塑料工业生产过程中不可缺少的工艺装备,塑料模具与数字化技术的紧密结合可有效地优化塑料制品的产品开发、模具结构、工艺参数等各个环节,对于企业缩短设计周期、强化产品品质、降低成本投入有着至关重要的作用。该文依据行业与专业的发展方向,从塑料模具设计课程的现状着手,分析职业本科教育体系下对该课程的要求,从CAD/CAM/CAE的应用,增材制造数字化应用四个方面进行课程改革,结合实际办学情况,为完善现代职业教育体系,探索适合经济社会发展和技术技能的数字化设计与制造技术专业人才培养奠定基础。经过实践教学验证,学生对塑料模具设计的理论知识掌握得到有效提升,实践技能水平得到充分锻炼,并在很大程度上对数字化技术进行有效融合,达到了职教本科教育体系对该课程专业人才的新标准、高要求。

动画技术在塑料模具虚拟装配中的应用

塑料是人类社会中随处可见的物品,从人们日常生活的衣食住行到事关国家经济、军事发展的航空航天与国防,塑料产品或零部件的应用十分广泛。在竞争日益激烈的市场环境下,不同行业对塑料产品的质量要求愈发严格,对塑料产品结构、造型以及生产工艺进行创新与优化,提升塑料产业的产能成为现代社会塑料行业发展的必然趋势。

新工科背景下塑料模具设计实践课程教学改革研究

新工科专业建设对模具行业人才培养提出了新的更高要求,通过对高校模具人才培养环节的核心课程——“塑料成型模具设计”现存问题的分析,从明确教学目标、优化教学内容、强化实践操作、校企协同育人等方面,指出课程实践教学模式的改革途径,提出“虚实一体化”和“校企协同化”二维一体的教学理念和方法,改革中注重课程内容与实践及实际生产环节的互联互动、相互促进,以满足模具行业对创新型应用人才的知识和素养需求。

铜对4Cr16Mo塑料模具钢切削性能的影响

将4Cr16MoCu、4Cr16Mo和SDP136钢在1030℃保温4 h,冷却至室温后回火两次,第一次为540℃×4 h,4Cr16MoCu钢的第二次回火工艺为590℃×3 h,4Cr16Mo和SDP136钢为565℃×3 h,使其硬度达到35~36 HRC。采用扫描电子显微镜检测钢的显微组织,采用数控车床进行切削性能试验。分别采用SY-3F型应变式三维测力传感器、红外测温仪、TR200粗糙度测量仪和超景深显微镜测定切削力、刀尖温度、工件粗糙度和磨损刀具的形貌。结果表明:在相同的切削条件下,铜的添加能延长刀具的使用寿命;切削4Cr16MoCu钢的刀具温度比切削4Cr16Mo钢的刀具温度低50℃,切削试验的前、中期4Cr16Mo钢的切削力比4Cr16MoCu钢大43~94 N,但后期4Cr16MoCu钢的切削力上升至839 N,比SDP136钢大211 N。

钼元素对2Cr13型高氮耐蚀塑料模具钢组织与性能的影响

在2Cr13型高氮耐蚀塑料模具钢中添加质量分数0.5%的钼元素,研究了钼元素对淬火和回火后该钢显微组织、力学性能及耐腐蚀性能的影响。结果表明:钼的添加缩小了试验钢的奥氏体相区,淬火后的残余奥氏体体积分数为8.49%,低于不含钼试验钢(9.05%);钼的添加使得回火态试验钢的强度、硬度以及冲击吸收能量均得到提高,其中屈服强度提高了12%。盐雾腐蚀试验后回火态试验钢主要发生点蚀,含钼试验钢表面的点蚀坑数量较少,尺寸较小,其腐蚀速率为0.0721 g·m^(-2)·h^(-1),远小于不含钼试验钢(0.1612 g·m^(-2)·h^(-1));含钼试验钢的极化曲线中存在明显的钝化区,而不含钼试验钢不存在钝化区。含钼试验钢的耐腐蚀性能优于不含钼试验钢。

淬回火工艺对N-Mo合金化Cr13型耐蚀塑料模具钢组织与力学性能的影响

对N-Mo合金化Cr13型耐蚀塑料模具钢进行925~1150℃保温0.5 h的油淬处理,再分别进行150~300℃保温2 h或者350~600℃保温1 h的回火处理,研究了淬回火工艺对该钢组织与力学性能的影响。结果表明:试验钢淬火后的组织主要为淬火马氏体,随着淬火温度的升高,晶粒长大,第二相逐渐固溶进基体,试验钢的硬度先增大后降低,当淬火温度为1050℃时,硬度达到峰值,为57.7 HRC,此时第二相基本固溶进基体,残余奥氏体体积分数仅为8.49%。随着回火温度的升高,试验钢组织由回火马氏体向索氏体转变,第二相逐渐析出并长大;硬度呈先降低后升高再迅速降低的趋势,冲击吸收能量随回火温度的变化规律与回火硬度的变化规律相反,抗拉强度的变化规律与硬度的变化规律一致,屈服强度呈先增大后降低的趋势,并在回火温度为480℃时达到最大值,为1445 MPa;在200℃以上温度回火后试验钢的塑性均保持在一个较好的水平。试验钢获得优异综合性能的热处理工艺为1050℃×0.5 h淬火+200~300℃×2 h回火,此时组织为回火马氏体,硬度为48~53 HRC,抗拉强度为1752~2050 MPa,屈服强度为1171~1223 MPa,冲击吸收能量为41~51 J,断面收缩率为42%~51%,断后伸长率为17.1%~17.7%。

塑料模具注塑中数学建模的运用分析

塑料产品是现今社会中随处可见的物品,在生产此类产品时,需经过设计、铸模及注塑和印花组装成品等步骤。其中,注塑是塑料产品加工过程中的关键,也是使塑料原料成型并将其制成各种特定造型的环节,主要通过注塑机与模具来实现,制作方法分为注塑成型模压法和压铸法两种。在注塑工艺的处理过程中,很多因素都会影响产品的质量,如温度、压力及速度、冷却时间等,每一步骤的操作都会影响塑件的硬度、表面光滑度及尺寸参数等。

高硫塑料模具钢中硫稳定性控制基础研究

基于高硫塑料模具钢典型缺陷检测和MnS析出行为研究,结合热力学计算和工业试验探索了高硫塑料模具钢精炼过程硫稳定性控制手段。结果表明,MnS夹杂是裂纹产生的原因之一。MnS在1708 K开始析出,且优先发生位错形核。MnS发生晶界形核的最快沉淀析出温度为1573 K,并在铸坯加热过程明显长大。综合高硫塑料模具钢精炼顶渣物化性质、硫容量和硫分配比的理论研究,确定最优精炼顶渣成分范围:1.55≤(w(CaO)/w(SiO_(2)))≤1.7、24%≤w(Al 2O 3)≤28%、1.4≤(w(CaO)/w(Al 2O 3))≤2.3、7%≤w(MgO)≤9%和2.5%≤∑w(FeO+MnO)≤4.0%。精炼顶渣成分与精炼工艺优化后,VD出站到中包钢中硫平均降低质量分数由108×10-6减少至30×10-6,平均Al s损由24.9×10-6减少至14.2×10-6,实现了模具钢中硫稳定性和VD至中包Al s损的大幅度改善。

汽车保险杠塑料模具设计

为了防止汽车保险杠变形,对其结构进行了分析,其成型模具采用热流道浇注系统。对于产品两端向内翻边的结构,设计了“油缸+滑块”的脱模机构;对于产品侧面的4个小孔,为了消除产品上产生的滑块轮廓线,采用定模滑块机构脱模;为了降低动模型芯的高度,将产品的两端伸入到动模板中,在动模板中成型;根据定、动模的结构,设计了多种冷却水路;车灯装配位为一个封闭区域,空气不能通过排气槽排到模具以外,在定模板的车灯分型面位置开设排气孔,通过排气孔将空气排出;为了防止顶杆破坏产品,对于产品内表面起伏较大的位置,采用顶块结构;为了方便拆装顶杆,取消顶杆固定板,用螺栓将沿轴线方向顶杆固定在推板上。

高速铁路桥梁墩柱新型塑料模具的优化设计及应用

针对高速铁路桥梁墩柱钢模具自身质量大、拼装和拆卸困难,以及户外易生锈等问题,本文设计制造了新型塑料桥梁墩柱模具。根据新型塑料模具的结构特征、受力规律和墩柱施工工艺,对新型塑料模具结构进行有限元分析,确定了模具主要材料、抱箍配置结构、组装工艺和新型塑料模具结构。结合钢模具的施工工艺和新型塑料模具结构特征,确定新型塑料模具现场拼装和拆卸方法、桥梁墩柱施工工艺和该模具的墩柱质量验收标准。仿真计算结果表明:新型塑料模具的模板、箍带和螺栓满足强度要求。现场应用结果表明:在保证桥梁墩柱施工质量的基础上,该模具自重小,能够降低拼装和拆卸难度、维护难度,提升了桥梁墩柱成品外观质量和桥梁墩柱施工效率。在降低桥梁墩柱施工难度和施工总成本的同时,实现了高铁建设施工节能降耗和绿色环保。

40Cr13塑料模具钢连续冷却相变行为

连续冷却相变行为对制定钢的热处理工艺具有重要指导意义,采用热膨胀法开展了40Cr13模具钢不同冷却速率(0.5~20℃/s)连续冷却相变曲线的测定,利用扫描电镜和显微硬度仪分别对不同冷速下相变后的材料组织形貌和维氏硬度进行检测分析,在高温共聚焦激光显微镜(HTCLSM)下对其相变行为进行原位观察,结果表明,40Cr13模具钢的临界转变点Ac_1为836℃,Ac_(3)为903℃;在0.5~20℃/s的冷却速率范围内均出现马氏体相变,随着冷速增加,钢中碳化物的分布更加均匀。当冷速由0.5℃/s增大到3℃/s时,样品平均硬度值由417HV提高到550 HV,随着冷速继续增加,样品平均硬度值最终稳定在560~580 HV。对冷却速率(v)和维氏硬度(H_(v))进行拟合,拟合公式为H_(v)=564.49-(185.78)/(exp(v-1.88))。当冷却速率为3℃/s时,HTCLSM下观察到马氏体开始转变温度为214.5℃,随着温度降低马氏体数量增加,马氏体板条沿不同方向生长,且同方向的板条厚度减小。

塑料模具材料及其热处理

塑料是重要的工程材料,经过一定的温度、压力塑制成形,因此对加工各种塑料制品的模具材料要求很严格,经过精湛的热处理能提高模具的使用寿命。阐述了模具失效的主要形式,提出了提高模具寿命的具体措施。

热流道板用含硫耐蚀塑料模具钢调质工艺及组织研究

分析了1.2085模具钢的特性,对不同调质工艺的1.2085模具钢的显微组织及硬度进行了对比分析。结果表明,1.2085大规格扁钢采用重新加热喷水冷却+两次回火工艺生产,1.2085小规格扁钢采用轧后空冷+两次回火或重新加热空冷+两次回火工艺生产,其硬度和金相组织可满足作为热流道板模具的使用要求。

基于PBL教学模式的《塑料模具设计及加工》课程设计与教改策略

介绍和探讨了如何在高分子材料专业的塑料模具设计及加工课程中采用问题驱动型学习(PBL)教学模式,以促进学生的深层次学习和综合应用能力的提高。通过对PBL教学模式的相关教改措施的讨论,展示了如何在现有课程框架中进行改革,以提高学生的学习体验和教育质量。还提供了一些评估方法,以评估PBL教学模式的教学效果并进行相关改进,这一教育创新有潜力提升学生的实际应用能力,PBL教学模式在塑料模具设计及加工课程中的应用是一项具有前景和潜力的教育改革。

塑料模具钢应用分析

阐述了模具钢材的分类,重点介绍了塑料模具钢用材分析及几种常用塑料模具钢的特性(切削性、焊接性、抛光性、机械性等)、应用及热处理要求。

模流分析CAE技术在塑料模具设计和制造中的应用

模流分析CAE技术以数字信号技术为核心,以计算机软件为载体,能为塑料模具的设计及加工过程提供决策信息,保证整体加工形式的完整性。文章对模流分析CAE软件技术的发展进行了分析,并对其在塑料模具设计和制造中的应用进行了研究。

陶瓷成形用多孔塑料模具的研究进展

微孔塑料模具替代传统的石膏模具,是当今陶瓷成形用模具的重大突破和发展方向。笔者着重介绍了微孔塑料模具的几种制备方法和各种制备方法的优缺点,介绍了其在工业应用中的情况,并阐明了其发展趋势。

基于数值模拟的718塑料模具钢大模块淬火新工艺设计

通过对新型 718塑料模具钢大模块淬火过程进行计算机数值模拟 ,结合金相组织与硬度测试制订了一种淬火的新工艺 ,即高温 930℃完全奥氏体化后直接空冷。该工艺能使整个模块均获得贝氏体组织 ,保证模块硬度在 2 9～ 35 HRC的范围内 ,而且同一截面硬度差值小于 3HRC。此外 ,淬火冷却过程中表面与心部的温差较小 ,明显减小了淬火裂纹产生的可能性。

大截面非调质预硬型塑料模具钢组织对硬度均匀性的影响

采用光学显微镜,扫描电镜和透射电镜观察了截面尺寸为460mm×800mm的非调质预硬型塑料模具钢(NQP钢)模块心部和表层的组织,结果表明,心部组织较表层粗大,表层存在变形带特征,但精细结构均为位错密度较高的贝氏体铁素体板条和板条间不连续的碳化物或残余奥氏体组成,心部贝氏体铁素体板条稍宽于表层。结合NQP钢连续冷却时的相变特点,分析其截面硬度波动在±1.5HRC内的原因在于其有较好的贝氏体淬透性,模块整个截面上都得到了均匀的贝氏体组织,贝氏体板条宽度和位错密度的差异使得其表层硬度稍高于心部。

热处理对718塑料模具钢加工性能的影响

对 718塑料模具钢经过不同工艺热处理后的加工性能进行了研究 ,分析了影响其加工性能的主要因素。采用TEM和Thermo Calc软件对 718塑料模具钢组织中的碳化物类型及其在钢中的溶解过程进行了试验研究和模拟计算 ,指出正火后高温回火对小截面该钢模块具有一定的实用性。