模具设计与制造的研究现状及发展趋势大全

第一篇：模具设计与制造的研究现状及发展趋势大全

现在模具制造技术的的发展现状和趋势

08材料（1）班 0806031027 黄成磊

摘要：在现代化的工业生产中，模具展现出其独领风骚的魅力，其设计与制造的水平在不断进步，日趋完善。就模具的设计与制造的研究现状来说，生产的模具不断地实现大型化、精密化，不断地融进高技术等；而其发展趋势可预见到，将向更大型、更精密、更环保、更多技术含量的方向发展。本文从宏观的方向对模具设计与制造进行一次探讨，简述了该行业的研究现状，并就国家“十一五”对模具行业的发展规划分析总结出了模具设计与制造的发展趋势。关键词：模具；设计与制造；研究现状；发展趋势

Recent Condition and Developing Trends of Mold Designing and

Manufacturing Abstract: In modern industrial production, mold show the charm of its leading position, its level of design and manufacture of continuous progress and perfection.In the research of mold design and manufacture , the production of molds continue to achieve large-scale, precision, continuously melt into the high-tech, etc.;and its development trends can be foreseen, will be larger, more sophisticated, more environmentally friendly and more technical content.This paper has a discussion of mold designing and manufacturing from a macro direction, outlining the research status of mold industry and summing up the mold design and manufacturing trends, according to the national "Eleventh Five-Year plan” for the development of mold industry.Key words: mold;design and manufacture;recent condition;developing trends 1背景及研究目的

目前来讲，在我国现代化的工业生产中，模具展现出其独领风骚的魅力。60%～90%汽车、电子信息、电器、航空航天等行业产品，需要模具对组成它们的零件进行成型。现代模具能够成形小到比头发丝还要细小的、应用在微电子元器件上的芯片引脚；也可生产用于水轮发电机组中数米尺寸的定、转子片。采用模具生产制件，不仅能根据产品的要求制造出各种尺寸和形状零件，其尺寸精度和互换性高，而且生产效率高，适合大批量生产。然而，究竟模具设计与制造行业的现状如何，又将如何发展，还是需要经过较多的了解与研究才可得知。2基本概念及主要内容

模具的设计与制造过程，实际上就是模具的生产过程，也就是将原材料转为模具的过程。其主要的流程有：模具结构方案的确定，模具设计，制定工艺流程，组织生产零部件，模具装配，试模与调整，检验与包装等。至于模具设计与制造的主要内容，顾名思义，包含两大方面：模具设计与模具制造。模具设计有塑料模设计、冲压模设计等，而模具制造既包含传统的加工工艺：切削加工、铸造加工等，也包含特种加工等近现代发展起来的新兴加工工艺。其中的特种加工包括电火花加工、电化学加工、超声波加工和激光加工等等。后文将对特种加工作主要介绍。

[2][1]3模具设计与制造的研究现状

3.1模具设计的研究现状

3.1.1设计的模具种类

从模具设计的模具种类来讲，主要是冷冲模设计和型腔模设计。冷冲模设计包括冲裁模设计、弯曲模设计、拉伸模设计、成形模设计和冷挤模设计；型腔模设计包括锻模设计、合金压铸模设计、塑料模设计、粉末冶金模设计和陶瓷设计。下面分别以冲裁模设计和注塑模设计对模具设计作进一步的研究了解。

冲裁模的设计，首先要对冲裁件进行工艺分析，要求尽可能地节省材料、简化工序、使模具加工更简单、模具寿命更长、操作更方便、产品质量更稳定等，然后根据工艺分析确定工艺方案，关键是确定冲裁工序的组合与冲裁工序顺序，再后是进行一系列的相关计算，包括排样设计、工艺力的计算、压力中心的确定等等，接着是冲裁模主要零部件的结构设计，主要解决凸凹模的设计，以及包含定位零件、卸料装置、推件装置、导向零件、固定板和垫板的设计等。

塑料注塑模的设计，注射模的一般设计步骤有：第一步，准备工作，包括研究设计任务书、熟悉塑件及其材料性能、制定成型工艺卡等五步；第二步，结构设计，包括确定型腔个数、确定各种尺寸及脱模方式、绘制结构草图等二十步；第三步，图样审核，包括对塑件性能和质量要求审核、对选用注射机设备的审核、对模具结构的审核及对图样的审核共四步。3.1.2设计的工具

CAD/CAM技术使工程技术人员能借助计算机对产品、模具结构、成形工艺、数控加工及成本等进行设计和优化。它能显著缩短模具设计及制造周期，降低生产成本，提高产品质量。制造出来的模具精度高、一致性强、互换性好。目前CAD/CAM/CAE一体化技术应用于产品的结构设计、性能分析、模具设计，甚至可应用于产品加工的全过程。3.2模具制造的研究现状

[6]

[1]

[4]

[3]模具制造最主要的就是模具加工方法。下面通过了解模具加工方法来认识模具制造的研究现状。

3.2.1实体层面模具加工方法

有铸造加工、切削加工和特种加工三种加工方法。下面主要介绍特种加工。

特种加工亦称“非传统加工”或“现代加工方法”，泛指用电能、热能、光能、电化学能、化学能、声能及特殊机械能等能量达到去除或增加材料的加工方法，从而实现材料被去除、变形、改变性能或被镀覆等。特种加工中比较典型的方法是电火花加工。电火花加工就是在加工过程中，使工具和工件之间不断产生脉冲性的火花放电，放电时局部瞬时产生的高温把金属蚀除下来的加工方法。其原理是基于工件电极和工具电极之间产生脉冲性的火花放电，放电时产生电蚀现象去除多余的金属，达到尺寸加工的目的。

除了电火花加工，特种加工还包括电化学加工、激光加工、超声波加工、电子束加工、等离子弧加工等等。其中简单介绍激光加工和超声波加工。激光加工就是把激光的方向性好和输出功率高的特性应用到材料的加工领域中去。

超声波加工，也称超声加工，是利用工具端面的超声振动，通过磨料悬浮液加工脆硬材料的一种成型方法。

应用方面，电火花加工只能加工金属导电材料，给工件进行穿孔加工、行腔加工和切断加工等；激光加工和超声波加工既能加工金属材料，也能加工非金属材料，激光加工可给工件打孔、切割、焊接、热处理、抛光和修整等，超声波加工可给工件进行型孔、型腔加工，切割加工和焊接加工等。

3.2.2软件层面的模具加工方法

主要运用CAD/CAM/CAE软件进行模拟加工。其他制造技术有快速原型制造技术、虚拟制造技术、反（逆）求工程技术、有限元仿真及模拟技术等等。快速原型制造技术（RPM）被公认为是继数控（NC）技术之后的一次技术革命，基于快速原型的快速制模技术是现在和未来的一个热点。此外表面成形制模技术、浇铸成型制模技术、冷挤压及超塑性成形制模技术、无模多点成形技术和KEVRON钢带冲裁落料制模术也在蓬勃发展。逆向工程即先对制件（所加工的产品）进行扫描生成多种格式的CAD数据，再在另外的CAD/CAE/CAM软件中进行改型设计，该技术是现代模具制造中最流行的模具制造技术。英国雷尼绍公司专门为模具制造开发生产的扫描系统，就可以成功地应用于模具制造的逆向工程中，它不仅可以改善数控机床的性能，扩大数控机床的功能，而且还能提高数控机床的效率。雷尼绍公司的Retroscan、Renscan200、Cyclone 高速扫描机已被青岛海尔、济南轻骑、国家模具中心等单位开始使用

[10]

[9][8][8]

[8][8][7]

。3.3模具设计与制造的研究现状总述

在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其他各类模具约占11%。在模具生产方面，国内已经能够生产精度达21µ m的精密多T位级进模、新轿车的部分覆盖件模具、48in（约122cm）大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5kg大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，还有照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具等精密塑料模具。

虽然我国模具总量目前已达到相当规模，模具水平也有很大提高，但设计制造水平总体上落后于德、美、日、法、意等工业发达国家许多。国内大型、精密、复杂、长寿命的模具占总量比例不足30%，而国外在50%以上。2004年，模具进出口量之比为3.7﹕1，进出口相抵后的净进口额达13.2亿美元，为世界模具净进口量最大的国家

[11][9]

。所幸的是，近年来，我国模具进出口结构得到持续的改善，模具制造水平不断提升，如下表所示：

尽管情况有所改善，但相对而言，我国模具设计制造水平还是比英国、加拿大、西班牙、葡萄牙、韩国、新加坡等国落后

[11]

。究其原因，主要有以下几个方面的因素：

（1）原材料：国产模具多采用2Cr13和3Cr13，而国外则采用专用模具材料DINI、2316，其综合机械性能、耐磨、耐腐蚀性能及抛光亮度均优于国产材料

[12]。

（2）软件：我国CAD/CAE/CAM软件开发进度和水平低，且CAM/CAE的发展跟不上CAD，其中三维设计的应用尚处在开始阶段，数控加工在模具制造中所占比例仍然较低

（3）设备：我国能提供的比较成套的高精度加工设备与国外装备相比，仍有较大差距。即使国内许多企业已引进国外许多先进设备，但总体的装备水平比国外低很多。由于体制和资金等方面的原因，引进设备不配套，设备与附件不配套现象十分普遍，设备利用率低的问题长期得不到较妥善的解决。

这都导致了我国模具产品水平低于国际水平，生产周期却高于国际水平，从总体上大大落后于国外水平。

4模具设计与制造的发展趋势

根据“十一五”模具行业发展规划，“十一五”期间模具产品发展重点主要有如下几类：

(1)车覆盖件模具 ：属于冲压模具，主要为汽车配套的覆盖件模具。大都是大中型，结构复杂，技术要求高。

(2)精密冲压模具 ：包括多工位级进模和精冲模，精度及寿命要求极高，主要为电子工业、汽车、仪器仪表、电机电器等配套。(3)大型精密塑料模具 ：包括为汽车和家电配套的大型注塑模具，为电子信息产业和机械及包装配套的多层、多腔、多材质、多色精密注塑模等。

(4)主要模具标准件 ：目前国内的较大产量的模具标准件主要是模架、导向件、推杆推管、弹性元件等。这些产品不但国内配套大量需要，出口前景也很好，需大力发展。氮气缸和热流道元件主要依靠进口，应在现有基础上提高水平，形成标准并组织规模化生产。

(5)其他高技术含量的模具 ：占模具总量给8%的压铸模具中，大型薄壁精密压铸技术含量高，难度大。镁合金压铸模具目前虽然刚起步，但发展前景好，有代表性。子午线橡胶轮胎模具也是发展方向，其中活络模技术难度最大。与快速成型技术相结合的一些快速制模技术及相应的快速经济模具具有很好的发展前景。这些高技术含量的模具在“十一五”期间也应重点发展

[11]。

通过国家“十一五”规划对模具行业的相关规划，可总结出模具设计与制造行业的发展趋势：（1）模具设计与制造：向更精密、更高效、复合和多功能方向发展

（2）模具产品：更大型、更精密、更复杂、更绿色及更经济的方向发展，模具产品的技术含量将不断提高，模具制造周期将不断缩短

（3）模具软件：CAD/CAE/CAM正向集成化、三维化、智能化和网络化方向发展，快速原型制造技术和快速经济制模技术及逆向工程技术得到越来越多的重视。

参考文献：

[1] 彭建生.《模具设计与加工速查手册》.机械工业出版社 [2] 彭建生,秦晓刚.《模具技术问答》第二版.机械工业出版社

[3] 党根茂,骆志斌,李集仁.《模具设计与制造》.西安电子科技大学出版社 [4] 林承全，胡绍平.《冲压模具课程设计 指导与范例》.化学工业出版社.2008 [5] 昆山模具网.汽车锁扣盖注塑模具结构图

[6] 乔礼洪.象山同家铸造模具厂.《CAD/ CAM 在铸造模具设计和制造中的应用》 [7] 胡传炘,夏志东.《特种加工手册》.北京工业大学出版社 [8] 张辽远.《现代加工技术》第二版.机械工业出版社.2008 [9] 《我国模具工业发展现状及前景趋势研究》.东北制造网.慧聪五金网 [10] 李和平,肖根福.井冈山学院工学院.《模具技术现状与发展趋势综述》 [11] 2000-2009模具市场评估及2012年综合预测报告

[12] 陈婧媛.哈尔滨理工大学.《模具行业设计制造技术现状与趋势》

[13] 特种加工.网站文章.佚名

第二篇：分析模具设计与制造的发展趋势

分析模具设计与制造的发展趋势目前，逆向工程技術已成為世界各國消化、吸收國外提高前輩技術的重要途徑。當前，困惑逆向工程的主要題目是特征識別題目，從海內外的研究現狀來看，基本上都是采用人機交互的方式對數據進行修復或手工處理的方式對原始的丈量數據進行修補之後再進行特征識別，大大地延長了產品的制造周期。為此，本文研究了一種自動識別特征的方法，與現有的方法比擬，大大地進步了特征識別的自動化程度，縮短了產品的制造周期。

現代意義上的逆向工程(亦稱反求技術)，實際上是根據已有零件或產品原型來構造零件或產品的三維實體模型。逆向工程的基本思惟是對已有的外來產品，通過各種丈量途徑(如坐標丈量機測得的原始數據，通過對產品進行斷層掃描或切片，再采用產業CT掃描、掃描儀掃描或數字照相等方法來獲得零件的斷層圖象)得到產品的數據信息，接著，對這些圖象或數據進行一系列處理之後再進行特征識別，然後，利用這些已識別出的特征信息，借助商品化的幾何造型軟件進行實體造型形成零件的三維實體模型，再通過對重構的實體模型進行改進，在此基礎上構造和設計出機能更好的新產品。

2)模具向高精度大型和超小型方向發展。另外，將采用計算器控制和機械手操縱的快速換模裝置和快速試模裝置技術也會得到發展和進步。跟著零件微型化及精度要求的進步，有些模具的加工精度在1um以內，這就要求發展超精加工，減少鉗工等手工操縱量。

(4)跟著熱流道技術的發展，熱流道模具在塑料模具中的比例將逐步進步。

(3)多功能復合模具將進一步發展。塑料件的精度分尺寸精度、幾何精度和外觀精度(即光澤、色調等)3種，為了能夠達到這些精度，將繼承研究高壓打針成型工藝與模具以及打針壓縮成型工藝與模具。現在是多品種小批量出產的時代，21世紀這種出產方式佔產業出產的比例將達75%以上。氣輔模具在我國已泛起，並取得良好效果。10年前，精密模具的精度一般為5um，現在已達到2—3um，不久將上市1um的精密模具。

(6)模具尺度件的應用將日益廣泛。

綜上所述，模具行業的發展遠景很好，各位有志於模具業的同仁，讓我們一起學習為國家的模具發展貢獻自己的氣力。模具要求剛性好、耐壓高，特別是精密模具的型腔應淬火，澆口密封性要好，模溫應正確控制。

(1)模具設計由經驗設計階段向理論計算和計算器輔助設計方向發展，CAD/CAM/CAE技術廣泛用於制模業，使模具結構更趨科學公道，大大進步了模具加工模具加工精度，縮短了模具設計加工周期，減少了產品開發時間。模具尺度化及模具尺度件的應用能極大的影響模具制造周期。為了適應用戶對模具制造的短交貨期、高精度、低本錢的迫切要求，模具必定會有如下發展趨勢：

。中、低熔點合金模具、噴涂成型模具、電鑄模、精鑄模、層迭模、陶瓷吸塑模、環氧樹脂模及光造型等快速經濟模具將進一步發展，快換模架和快換凸模等也將日益發展。

(8)跟著液晶及車輛和電機等產品向輕量化發展，壓鑄模的比例將不斷上昇，同時對壓鑄模的壽命和復雜程度將提出越來越高的要求。

(5)跟著塑料成型工藝的精益求精與發展，氣輔模具及適應高壓打針成型等工藝的模具將隨之發展。例如，研制各種超塑性材料來制作模具，用環氧(E)、聚酯(P)或其中填充金屬(M)，玻璃(G)等增強物制作簡易模具，用E、P、P-M、E-G、E-G-M、P-G-M來制作模具,這些模具的主要特點是制造工藝簡朴、精度易控制、收縮率小、價格便宜、壽命較高，還可以用水泥和塑料制作汽車籠蓋件模具，這類模具在美、日等國家已有應用，但還需要改進進步，擴大應用范圍。

(10)模具技術含量將不斷進步，中、高檔模具比例不斷增大。一方面是制品使用周期短，另一方面花腔變化頻繁，要求模具出產周期愈短愈好，因此，開發快速經濟模具越來越引起人們正視。氣體輔助成型技術已比較成熟，它能改善塑件的內在和外觀質量，具有打針壓力低、制品變形小和易於成型壁厚差異較大的制品等長處，而且可以節約原料及進步制件出產率，從而大幅度降低本錢。使用模具尺度件不僅能縮短模具制造周期，而且能進步模具質量和降低本錢，因此，模具尺度件的應用必將日益廣泛，如塑料、沖壓模胚、頂針、司筒、螺絲和彈簧等都與形成尺度件。多色和多材質塑料成型模具也將有較快發展，這種模具縮短了產品的出產周期和裝配周期，今後在不同領域將得到發展和應用。因為采用熱流道技術的模具可以進步制件的出產率和質量，並能大幅度節約制件的原材料，因此，熱流道技術在國外發展很快，已經十分普遍。

(9)跟著以塑代鋼、以塑代木的進一步發展，塑料模的比例將不斷進步，同時，因為機械零件的復雜程度和精密的不斷進步，對塑料模的要求也將越來越高。在打針成型中，影響成型精度的最大因素是成型收縮，高壓打針成型可減小樹脂收縮率，增加塑料尺寸的不亂性。

當前整個產業出產的發展特點是產品品種多、更新快、市場競爭激烈。

(7)快速經濟模具的遠景十分廣闊。

根據展方統計，2009年共有30多個國家的500多家參展商參展，展覽面積超過30000平方米。2011年韓國國際模具及相關設備博覽會的各項工作已經開啟，北海展覽作為全球模具展在中國的合作伙伴，我們期待為中國模具企業走向國際化提供專業的參考信息，並將為更多的中國模具企業提供專業化服務。該展從1981年開始舉辦，在首爾國際博覽會議中央（KINTEX）每年舉辦一屆，至今已有30年的歷史。展會同期還將舉辦『模具與零部件貿易論壇』、『采購洽商會』、『亞洲模具聯合會(FADMA)年會』等商務流動。該展是目前全球規模最大、最具權勢巨子性的模具展之一。

展會周期：兩年一屆

展會地點：韓國首爾

中國（總）代辦代理:北海展覽

主辦單位：韓國模具產業合作社(KODMIC)

展會時間:2011年3月 16 – 20日。

展品范圍：

博覽會概況：『韓國國際模具及相關設備博覽會（INTERMOLD KOREA）』是由韓國模具產業合作社(KODMIC)舉辦的專業模具博覽會。

模具及模具制品，模具尺度件；加工中央，數控銑床、鏜床、車床、鑽床等模具加工各類金切機床；各類電加工機床，雕刻機；三坐標丈量機及其它丈量設備等；壓鑄機，各類壓力機床及試模設備；塑料機械及橡膠機械；具材料、冶金制品；模具CAD、CAM、CAE；各類模具出產用的輔料、輔助設備、包括拋光、研磨、裝配夾具等；工具、刃具，以及與模具相關的其它產品。

我們的服務：攤位申請、攤位設計與搭建、展品運輸、申請邀請函、簽證輔導及預約、展會現場廣告宣傳、訂購機票、國外接待、展後考察。

第三篇：模具制造现状及发展趋势

现代模具制造现状及可能的发展趋势 模具制造技术迅速发展，已成为现代制造技术的重要组成部分。现代模具制造技术正朝着加快信息驱动、提高制造柔性、敏捷化制造及系统化集成的方向发展。具体表现在模具的CAD/CAM技术，模具的激光快速成型技术，模具的精密成形技术，模具的超精密加工技术，模具在设计中采用有限元法、边界元法进行流动、冷却、传热过程的动态模拟技术，模具的CIMS技术，已在开发的模具DNM技术以及数控技术等先进制造技术方面。现从以下三个方面看现代模具制造的现状及发展趋势。

（1）模具材料及表面处理技术

模具工业要上水平，材料应用是关键。因选材和用材不当，致使模具过早失效，大约占失效模具的45%以上。,因此，选用优质钢材和应用表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。在模具材料方面新型冷作模具钢有65Nb、O12A1、CG-2等；模具钢品种规格多样化、产品精细化、制品化，尽量缩短供货时间亦是重要发展趋势。

在模具表面处理方面，其主要趋势是：由渗入单一元素向多元素共渗、复合渗发展；由一般扩散向CVD、PVD、PCVD、离子渗入、离子注入等方向发展；可采用的镀膜有：TiC、TiN、CrN、Cr7C3、W2C等，同时热处理手段由大气热处理向真空热处理发展。另外，目前对激光强化、辉光离子氮化技术、镜面抛光的模具表面工程技术也受到广泛的关注。冶炼时要求采用真空脱气、氩气保护铸锭、垂直连铸连轧、柔锻等一系列先进工艺，使镜面模具钢具内部缺陷少、杂质粒度细、弥散程度高、金属晶粒度细、均匀度好等一系列优点，以达到抛光至镜面的模具钢的要求。

（2）设计制造技术

当代模具的设计与制造广泛采用计算机辅助设计与制造（CAD/CAM），设计过程程序化和自动化，使用程序、模具拟成形过程、采用交互式设计方法，发挥人和计算机的各自特长。设计与制造之间的直接传输便于设计中的反复修正改变。模具设计与加工方法的发展主要有以下几方面 ：

① 模具软件功能集成化

模具软件功能的集成化要求软件的功能模块比较齐全，同时各功能模块采用同一数据模型，以实现信息的综合管理与共享，从而支持模具设计、制造、装配、检验、测试及生产管理的全过程，达到实现最佳效益的目的。集成化软件较高的软件还包括：UG、CATIA和Pro/E等。而新一代模具CAD/CAM软件技术，新一代模具软件以立体的思想、直观的感觉来设计模具结构，所生成的三维结构信息能方便地用于模具可制造性评价和数控加工，这就要求模具软件在三维参数化特征造型、成型过程模拟、数控加工过程仿真及信息交流和组织与管理方面达到相当完善的程度并有较高集成化水平。

② 快速原型法和快速制模技术（RPM/RMT）

该技术是一项集激光、材料、信息及控制等技术于一体的先进制造技术，其突出特点就是能直接根据产品的CAD数据快捷地制造出具有一定结构和功能的原型甚至产品，而不需要任何工装夹具，而迭加形成三维实体。RPM技术与RMT技术的结合，将是传统快速制模技术进一步深入发展的方向。RPM技术与陶瓷型精密铸造相结合。为模具型腔精铸成型提供了新途径。应用RPM/RMT技术从模具的概念设计到制造完成，仅为传统加工方法所

需时间的1/3和成本的1/4左右，因而具有广阔的发展前景。

③ 高速铣削技术

高速铣削是目前切削技术中应用最多的一种工艺技术，是一种以高主轴转速、快速进给、较小的切削深度和间距为加工特征的高效、高精度数控加工方式。高速铣削具有工件温度低、切削力小、加工平稳、质量好、效率高（为普遍铣削加工的5~10倍）及可加工硬质材料（＜60 HRC）等诸多优点，高速铣削机床（HSM）一般主要用于大、中型模具加工，如汽车覆盖件模具、变速箱体压铸模、大型注塑模等曲面加工，其曲面加工精度可达0.01mm。因而在模具加工中日益受到重视。

（3）专业化生产及标准化

专业化生产是现代工业生产的重要特征之一，国外工业先进的国家模具专业化生产已达75%以上。这种专业化小模具厂易于管理，反应灵活，易于提高产品质量和经济效率，有较强的竞争力。标准化是实现模具专业化生产的基本前提，能系统提高整个模具行业技术水平和经济效益的重要手段，是机械制造业向深层次发展必由之路。

第四篇：模具设计与制造毕业设计

惠州经济职业技术学院

毕 业 设

计

课题名称 肥皂盒盖塑料模具设计

学生姓名： 苏 文 振 学

号： 110801010

4专

业：

模具设计与制造

班

级： 11数控1班

指导教师：

张 老 师

二0 一四 年 六 月

肥皂盒盖塑料模具设计

一、前言

近年来，我国塑料模具发展迅速。目前，塑料模具在整个模具行业中所占比重约为30%，在模具进出口中的比重高达50～70%。随着中国机械、汽车、家电、电子信息和建筑建材等国民经济支柱产业的快速发展，这一比例还将持续提高。塑料模具是塑料成型加工的重要工艺装备，又称为塑料工业的“效益放大器”，因此在各类模具中的地位也越来越突出。

我们生活中常见的肥皂盒使用非常普遍，市场上肥皂盒形状各异，家家户户、各式宾馆几乎都要用到。此次设计是对肥皂盒盖进行的注射模设计，设计时首先选择了塑件材料和注塑机；利用pro/E软件进行了实体造型；确定了型腔数量、浇注系统；对成型零件型芯和型腔进行了详细的计算；选用了模架、模具材料,最后用CAD软件绘装配图。由于实际经验和理论技术有限，设计的错误和不足之处，希望各位老师批评指正。

二、塑件及塑件材料 注射机

2.1塑件及塑件材料

该塑件整体结构较简单，表面要求没有凹陷，无毛刺，内部无缩孔，表面质量光滑，比较容易实现。塑件材料为PS，PS具有良好的耐化学腐蚀、耐热、耐光以及良好的电绝缘性能，加工流动性好，材料价格便宜。

图1 2

2.2注塑机的选择

由于PS的密度为1.05克/立方厘米；根据绘图软件可得塑件质量为13.457克，体积为12.816立方厘米，所以选用国产的注射机XS-Z-60卧式注塑机；查表可知该注射机的注射量为60立方厘米，注射压力为122MPa，锁模力为50X10^4N，注射方式为柱塞式。

三、注射模设计

3.1注射模型腔的设计 3.1.1模腔数量的确定

根据该零件的要求，确定最大注射量、锁模力、产品的精度要求、经济性，决定采用一模两腔的模具。

3.1.2型腔布置的确定

如图2所示，型腔在模具分型面上以平衡式布置，从主流道到各型腔浇口分流道长度、截面形状与尺寸均相同，可实现各型腔均匀进料和同时充满型腔的目的从而使成型的塑件内在质量均一稳定，力学性能一致。

图2 图3

3.2浇注系统的设计

普通浇注系统由主流道、分流道、浇口、冷料穴等四部分组成。如图3：

（1）主流道设计 主流道垂直于分型面，设计在模具的浇口套中，为了让主流道凝料能顺利从浇口套中拔出，主流道设计成圆锥形，锥角а为2°~5°，流道的表面粗糙度Rα≤0.8um。浇口套的形式采用浇口套与定位圈设计成整体式的形式，用螺钉固定在定模座板上。

（2）分流道设计 分流道的截面形式采用半圆，可以减小热量散失和压力损耗，分流道长度取10m，采用平衡式布置，表面粗糙度Ra取1.6um。这可增加对外层塑料熔体的流动阻力，使外层塑料冷却皮层固定，形成绝热层。

（3）浇口的设计 形式采用侧浇口，开设在分型面上，塑料熔体从外侧充填模具型腔，其截面形式为矩形，由于浇口截面小，去除浇口较容易，且不留明显痕迹。

（4）冷料穴的设计

冷料穴的作用是容纳浇注系统流道中料流的前锋冷料，以免这些冷料进入型腔，既影响熔体填充的速度，又影响成型塑件的质量。采用兼有拉料作用的冷料穴。

3.3脱模方式的确定

由于开模后，塑件留在动模一侧，内腔顶面是曲面，不能采用推杆和推管推出机构，所以采用推件板推出机构；在动模部分一定要设置导柱，用于对推件板的支承与导向。

3.4 排气形式的确定

该模具可以利用固定型芯的端部与模板的配合进行排气，其配合间隙为0.04um。

3.5注射模成型零件工作尺寸的计算 3.5.1 型腔的设计

如图4

凹模的径向尺寸计算公式

z(LM)(LsLsScp0.75*)0

凹模的浓度尺寸计算公式

z

(HM)(HsHsScp23)0

式中，LS为塑件外形公称尺寸，HS为深度公称尺寸，SCP为塑件的平均收缩率，δZ为模具制造公差，Δ为塑件公差,通常凹、凸模的制造公差取塑件公差的1/6~1/3；查表可知，PS的收缩率为0.6-0.8%，取平均收缩率0.7％；所以其径向尺寸为：

0.10.1 L1[6060*0.0070.75*0.6]059.080mm

0.110.11L2[8080*0.0070.75*0.66]080.0750mm 0.070.07行腔深度H1[1818*0.00723*0.4]017.860mm

3.5.2型芯的设计

图5 凸模部分采用整体嵌入式，单个型芯用铣削加工。凸模的径向尺寸计算公式

（lm）(lslsScp0.75*)0z

凸模的高度尺寸计算公式

（hM）(hshsScp23)0z

式中，lS为塑件内形公称尺寸，hS为深度公称尺寸，SCP为塑件的平均收缩率，δ

Z为模具制造公差，Δ为塑件公差,通常凹、凸模的制造公差取塑件公差的1/6~1/3；查表可知，PS的收缩率为0.6-0.8%，取平均收缩率0.7％；所以其径向尺寸

0l1[7676*0.070.75*0.6]081.770.10.1mm 0l2[5656*0.070.75*0.66]00.159.920.1mm 0型芯高度为h[1818*0.0723*0.4]00.0719.530.07mm

3.6标准模架的选用

根据浇注系统的设计，采用点浇口模架。

根据设计计算出的型芯和型腔的尺寸确定选择的模架定模座板的厚度为20mm，推件板的厚度为15mm，凸模固定板的厚度为30mm，垫块的厚度为50mm，推

杆固定板的厚度为15mm，动模座板的厚度为20mm。

3.7其它零部件的选择

导柱为￠16×60mm；螺钉为M6、M10；浇口套的尺寸为￠40mm，长15mm主流道衬套为￠16mm,长度为43mm，小端直径为3mm，锥角为3°。

3.8冷却系统设计

模具的冷却就是将熔融状态的塑料传给模具的热量尽可能迅速地带走，以便塑件冷却定型得最佳的塑件质量。

模具的冷却方法有水冷却、空气冷却和油冷却等；本套模具采用水冷，冷却装置用管道式冷却。管道式泠却是在模具或模板上钻孔或铣槽后，在孔或槽内嵌入铜管；采用直通式冷却通道，这方式加工简便。

3.9脱模机构的设计

脱模机构的设计原则：

（1）脱模机构运动的动力一般来自注射机的推出机构，故脱模机构一般设置在注射模的动模内。

（2）脱模机构应使塑件在顶出过程中不会变形损坏。

（3）脱模机构应能保证塑件在开模过程中留在设置有顶出机构的动模内。（4）脱模机构应尽量简单可靠，有合适的推出距离。（5）若塑件需留在定模内，脱模机构应设置在定模内。

由于该塑件的支承面很小，不允许留推杆残痕，所以采用推件板推出机构。3.10模具总装图

通过以上设计，可得到如图所示的模具总装图。模具支承零部件主要由定模座板、动模座板、垫块组成；成型部分由型芯嵌件、型腔组成；浇注系统由主流道、分流道、浇口、冷料穴组成；推出机构由推件板、复位杆、推杆固定板、推板、拉料杆组成。装配图见附件：

四、结语

此次设计是对肥皂盒盖进行的注射模设计，利用pro/E软件进行了实体造型，对塑件结构进行了分析，并且选择了塑件材料和注塑机。明确了设计思路，并对成型零件进行了详细的计算和校核，合理选用模架、模具材料。最后用CAD绘制了一套模具装配图。本设计通过对肥皂盒盖的注射模设计，巩固和深化了所学知识，在设计过程中，通过查阅大量资料、手册，结合教材上的知识对注塑模具的

组成结构有了一定的认识，拓宽了视野，丰富了知识，为将来独立完成模具设计积累了一定的经验。本文所设计的肥皂盒，考虑到方便制作,结构简单，外形美观实用。掌握模具设计和制造技能是模具专业毕业生的必备素质。本次实训的任务是肥皂盒塑料模具的设计。

五、致谢

在此，感谢学校，感谢老师们在这三年里对我的谆谆教导，让我充实的度过了这几年的大学生活，你们的教诲将是我最宝贵的财富。最后，感谢我们的指导老师对我们毕业设计的细心指导和耐心帮助。我们学到了很多，不仅课本上的，更多得是实际的动手操作，在此真挚的感谢。

六、参考文献

[1]李会来主编.《塑料成型工艺与模具设计》.北京国防科技大学出版社,2001 [2]吕思科 周宪珠主编.《机械制图》.北京理工大学出版社,2010 [3] 徐慧民 贾颖莲主编《模具制造工艺》.北京理工大学出版社,2010 [4]程芳 杜伟主编《机械工程材料及热处理》.北京理工大学出版社,2008 [5]王立新主编.《公差配合与技术测量》.吉林大学出版社,2010 7

第五篇：模具设计与制造_毕业论文

内容摘要

要了解模具整个的机械运动原理。对模具钳工的工作中起很大作用，效率也会提高。在调试的过程中会遇到很多困难，不管是什么问题都是需要模具钳工来解决的，为了高效调试模具，有一些办法，用一些快捷实用的方法来替代原有的方法，从而使得调试过程效率提高。不仅是调试的过程，模具装配调试的过程都需要我们灵活的动脑，想办法如何的解决问题。

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第一章

模具钳工的工作内容

1.1冷模的机械运动

在冲压过程中，机械运动贯穿始终。各种冲压工艺的实现都要有它本身的基本运动原理，这种基本运动原理都和模具工序工艺密切相关。不同的模具结构设计和力学设计说直接点就是为了满足它特定的运动要求。设计好的模具能否完成严格的冲压工艺所需要的那个运动，会直接影响生产出来的制件的品质，所以在磨具设计中应该对机械运动进行控制。同时为了达到制件所要求那个尺寸精度。也不能单单局限于工艺的基本运动模式，应该不断地发展和创新。在模具设计中对机械运动灵活运用。了解并且内心明白整个过程和原理，这只是模具钳工的基本，不管是磨具方面什么岗位都必须做到，我在实习的过程中职位是模具钳工，下面就是我的岗位的介绍和遇到的问题和困难及其通过自己动脑筋的解决方法

1.2模具钳工的工作内容

模具钳工识图能力测量能力引言随着科学技术的发展，各个专业的基础知识结构和专业知识结构都在不断地发生变化，同样作为模具专业的学生，必须跟得上科学技术的发展，必须具备以下几种能力：识图、绘图和空间想象能力；分析问题和解决问题的能力；测量能力、掌握精度定义和实质的能力。一般来说，模具专业的学生进入企业之后大部分都从事模具钳工的工作。模具的设计加工过程介绍从设计图纸送达钳工手中，由钳工安排各零件的加工工序直至机械加工结束后将模具的各种零件装配起来，并通过试模对制件加以确认，最后整副模具完成。在这段时间中，零件的流转离不开钳工，并且有许多工作都要用手工完成。要通过试模，才能发现差错和进行调整、修整等，这些都是无法预测的问题。根据模具制造的传统见解，这些钳加工、装配、调整以及修整等问题都是模具制造中的重点，而机械加工不过是它们的前道工序。三种应该具备的能力近年来，数控机床的应用，使得机械加工的比重有了很大的提高，天津轻工职业技术学院毕业论文

减轻了钳工的工作量，但模具钳工的装配、调试和修整工作,机床是无法替代的。

因此，作为模具专业学生除了应具备良好的专业知识和钳工技能外，在平时的学习中还应该注重以下三方面能力的培养：

1．识图、绘图和空间想象的能力。模具产品制件的多样性体现在形状上较一般机械零件更为复杂，不规则曲面、斜面、异形孔、筋和细小沟槽等经常出现，使得模具图纸相应复杂。作为模具钳工，拿到设计图纸时，应首先读图，从线到面，从面到体，对模具结构、成型零部件应有一个完整清晰的认识，深刻理解设计意图以及各零件的作用和要求，只有这样才能正确安排各零件的加工工艺，完成第一步模具零件加工。因此模具钳工的读图能力是第一要求。另外，在加工过程中，钳工经常要就加工中出现的问题与机加工人员、设计人员进行沟通协调，为了把自己的意图表达得直观清楚，往往需正确草绘一些轴测图来加以说明，这就需要有立体空间概念和绘制立体图的能力。

2．分析问题、解决问题的能力。模具的装配调整、修整是钳工的主要工作，由于模具是单件生产，在实际生产会遇到各种各样的问题需要钳工来处理。例如：由于零件加工误差的积累，在装配时分型面处会出现间隙，钳工应对其进行分析，正确合理地修整；又如：试模后，制件出现飞边、尺寸超差、充填不足等现象，钳工应对其进行分析，找到症节所在然后再加以修整……这些都需要模具钳工具备较强的分析判断能力。在平时的教学中，应该让教学更加贴近生产，学生在经过一定量的专业基础训练后，每个人都能设计、制造、装配模具，最终通过试模，达到产品要求，独立完成模具的制造全过程，让每一位学生都能看到生产的结果和零件、产品的质量情况，从而提高学生独立解决问题的能力。

3．测量能力、掌握精度定义和实质的能力。在机械生产中产品的质量取决于精度，而操作者测量水平的高低和精度概念的确立，对模具加工装配质量至关重要。在模具制造中零件的形状多种多样，一个零件往往要经过多道工序才能完成，对每一位操作者来说，零件的定位、装夹、基准的统一和测量的方法等因素的正确与否，将直接影响零件的加工质量。操作人员往往因上述原因造成工件缺陷甚至报废。对学生来说，除了掌握基本量具的使用外，更重要的是掌握测量过程本身所具有的实

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质，即一方面要掌握几何、尺寸精度的定义和本质，并同时能够说明先进的机构和测量技术本身在这些仪器中是如何实现的。学生应该学会四种机械“技术”的测量，即几何精度（以平面为主）、长度标准（如块规、标准量块、精密尺）、圆分度、圆度。另外，学生的装夹、校准工件的操作能力也应提高，学生应该在理论上掌握夹具定位原理，并且每一位学生都要通过机加工操作提高这方面的实际操作能力。当今模具生产中的那种简单重复的手工劳动都已经由机床加工所代替,然而模具钳工在整个模具制造链中,是一种知识性的复杂劳动,必须应用许多基础理论知识去分析判断,才能胜任。学生应该在扎实的理论知识基础上加强自身的分析问题和解决问题的能力培养。同时还要加强生产实践，力求产学结合，在生产中遇到的问题要比课本上的问题多得多。学生们直接参与生产劳动不仅可以为他们提供许多解决问题的机会，同时也可以使他们学到许多书本以外的经验。

总之，作为模具钳工专业的学生，必须加强自身识图、绘图和空间想象能力、分析问题和解决问题能力、测量能力的培养。只有这样才能够满足当今模具工业的需求，才能够在模具工业发挥自己的特长。我可以很客观的说，通过实习过程，模具钳工的条件我都具备了。

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第二章

模具调试中遇到的问题和如何解决

工作中有很多要动脑筋和创新的时候，在实习的时候模具在调试的阶段，是个级进模，前前后后调了无数次，每一次调一个工序的时候都会牵动后面工序精度尺寸，企业规模不是很大设备不完善，加工不是很到位导致了调试困难，这个时候模具钳工的压力很大。汽车模具要求不是很精细，一般都是精密模具在数控的时候要求就会很高，从数控机床下来基本都不用调试就可以了，汽车模具不用那么精密所以在加工过程中都不会那么放在心上，会有很大差距。比如说在冲孔的工序，数控因为那一序是冲孔所以就为了方便不好好干活，很多都没有铣到位，弄得我为这个冲孔序光扶型就干了两天，另外还有清根，整个弄得差不多了以后上油压机进行下一步的调试，落料的工序没什么问题，对一对冲头就好了，在拉伸和整形的时候，不是角度不对就是型的尺寸不对，只能一点一点根据实际用工具修理模具的凸凹模为了节省时间，有时候力道会大了，要是把模具的镶块拆下来去补就会很浪费时间，那时候我想到了一个可以很快的解决问题的方法，就是在亏的地方用胶带或者金属垫片沾上，记好这样的方法可以很快的解决。还有个头疼的事，工序比较多调完了一序下一次在压件的时候又不合格了，其实呢原因很简单，油压机年头较长压力不到位，台面也不稳不平，压力不均匀。这个没办法了，只能尽我所能去调试了，以后发模会派个人和模具一起走，到对方工厂调试完。汽车模具工厂里的模具钳工天天除了装配修理调试就没有别的了，在中间有很多需要动脑的地方。

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第三章

模具拆装

3.1配块

一般来说，模具的镶块来了以后，通过我们钳工用磨床来把镶块的尺寸加工到刚好能和模具本体配合进去，之后再把镶块在模具上装好，要把接触面都清理干净，保证结合面能够贴死，包括地面和挡墙的面，最后还需要用塞尺测量一下结合面的间隙保证结合面的间隙在4道以内，如果说用力向结合面推镶块，间隙过大的话，用红色的色儿涂抹到镶块结合面，撞击以后本体和镶块的结合面会在个别的地方沾到红色，接着用缴向打本体有红色的地方，再用色儿涂抹到镶块 要薄薄一层 撞击以后再看 本体的沾色情况 反复这个程序，达到色儿均匀 整个结合面都有色儿，这个镶块就算是配合完成。在修理过程中关键要注意的就是只能用工具打结合面的一个，另一个作为基准，要把结合面打平，干活就要干的漂亮。

3.2划线，打眼

把配好的镶块都拿出来，按照图纸把所需要的眼都找出来，找个平面把镶块放上划线，平面上划线能保证眼的准确，按照图纸把所需要的，在镶块上用专门划线的尺把眼的位置都标出来，用圆圈表示螺丝眼，用三角表示销子眼。一般镶块的眼有螺丝眼和销子眼，螺丝眼一般情况都将是沉孔20mm，过孔14mm。销子要不是12mm要不就是10mm。打眼都用的摇臂钻床，试用简单，效率还高，沉孔和过孔是分开打的，把一批镶块的沉孔打完，换钻头再把过孔打完。过程就这样，销子孔简单多了，直接用小点的钻头打透，再用合适的缴刀转一下。中间会出现的问题就是划线时候基准面要找正确，打眼时候要认真一定要打正，切记，试用钻床打眼时候不能戴手套，不然很容易呗钻头挂上导致整个手连同胳膊被缴进去，后果很严重，切记。

3.3对冲头

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打完眼以后会把镶块都用螺丝上紧，再把模具交给数控部门，去把模具仿形，完成后，把模具的冲头都安好，用布条把冲头都捆上手拉着布条到安全的距离，这时候冲头要插进凹模，在把模具和到底，松开布条，让冲头落下，这时候冲头的一部分还会留在凹模里面，把冲头地面和模具本体面都清理干净，把螺丝装上，不能太近，冲头附近用灯泡照着，看凹模的反面，能看到冲头边缘一圈光线，会不均匀，用东西敲击冲头让冲头的位置达到光线均匀。之后冲头螺丝上紧，反复的过程完成所有冲头。

3.4打眼（冲头的销子眼）

把模具打开，放到摇臂钻床，按照冲头位置的销子孔，在本体上打出销子眼，还是一样，要用缴刀转过以后，打进销子，冲头完成了。中间需要注意的是冲头对完以后，模具打开一点放一小张薄料冲一下看看效果如何，看冲完的料也可以看出来冲头对的好与不好。

3.5清根，研模，扶型

清根就是模具中型上面的凹角会有刀痕，是数控加工留下的。需要模具钳工用工具把凹角往里杀，为了就是模具的上模和下模和模的时候，角不干涉。研模是把模具上模和下模中间有料的地方研到受力均匀，让整个面都受力，压出来的制件才会合格。扶型工艺只是在冲孔那一序出现，让冲孔的空附近都贴死以后再把空冲出来，保证空不变形，另外的地方也要做到不干涉，亏了也无所谓，只要空附近贴死就行。这些过程想要很快完成，只能是多干，有把握了，才能越干越快，没有捷径的。

3.6淬火，TD 淬火和TD都是为了提高镶块的硬度来使模具耐久提高。在加工完以后要注意镶块变形，这会影响到制件的合格与不合格

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3.7定位销

定位销从名字就能得知是定位用的，限制料的位置，定位销调试的时候需要距离料2mm左右的空当，这样可以使料很容易的放下去。调试时候最需要注意的就是上模对应定位销的位置要做出空当，防止合模时候定位销顶在本体上不能合模。

3.8滑料板

滑料板是在模具有废料时，让废料通过滑料板滑下，防止废料过多不能生产，制作时要把角度放大，让废料很容易滑落，通过螺丝固定在模具本体上。

3.9 刷漆

在模具完成所有的调试工作以后，最后一步就是刷漆了，模具发往地区的不同决定模具颜色，只刷模具未加工的地方，这道工艺完成就能把模具发出去了。

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第四章

冲压设备

冲压机采用一体化的特殊铸铁合金，高刚性及抗震性。滑块以长型导路设计，配备滑块平衡装置，确保运转精密与稳定。可搭配任何的自动化生产需求，提高生产效率降低成本。

4.1重心平衡

传动中心与机器整体的中心趋于一致，确保冲压的精确、稳定。采用两支滑块平衡器，确保机器保持平衡运转。

稳定的高精密：曲轴、齿轮、齿轮轴等摩擦等部位均经硬化热处理后再研磨加工，有极高的耐磨性和平衡性，性能稳定。

加工自动化,省力化：可搭配任何的自动送料机构，进行自动化生产、降低成本，提高效率。

4.2 冲压机原理

是通过电动机驱动飞轮，并通过离合器，传动齿轮带动曲柄连杆机构使滑块上下运动，带动拉伸模具对钢板成型。所谓的双动就是指压力机有两个滑块，分为内滑块和外滑块，内滑块带动模具的凸模或凹模，外滑块带动模具上的压边圈，在拉伸时压边圈首先动作压住钢板边缘，内滑块再动作进行拉伸。

冲压机广泛应用精密电子、通讯、电脑、家用电器、汽车零部件、马达定转子等小型精密零件的冲压加工。适合于大量生产的精密电子、五金零件。

4.3冲压机特点

冲压件与铸件、锻件相比，具有薄、匀、轻、强的特点。冲压可制出其他方法难于制造的带有加强筋、肋、起伏或翻边的工件，以提高其刚性。由于采用精密模具，工件精度可达微米级，且重复精度高、规格一致，可以冲压出孔

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窝、凸台等。冷冲压件一般不再经切削加工，或仅需要少量的切削加工。热冲压件精度和表面状态低于冷冲压件，但仍优于铸件、锻件，切削加工量少。

冲压是高效的生产方法，采用复合模，尤其是多工位级进模，可在一台压力机（单工位或多工位的）上完成多道冲压工序，实现由带料开卷、矫平、冲裁到成形、精整的全自动生产。生产效率高，劳动条件好，生产成本低，一般每分钟可生产数百件

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第五章

安全事项

在工作中，安全是最重要的，作为一名合格的员工，要遵守车间安全守则，这是保护他人和自身安全的准则。

1使用工具时要注意安全，以免伤到自己或他人。2除打眼外，任何工作都戴手套，3在使用机床时要确认机床是否运转正常

4在使用机床调试或生产时，要确认机床里是否有人或危及到他人，确认安全后才能开启设备开始工作。

5使用机床不得分神，以免控制的设备伤人。6模具上下机床时要确定一下压板，以免将模具毁坏

7人进入设备是必须先将设备上的紧急停止按下，以防生命受到威胁

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致

谢

本论文在郭青老师的悉心指导和严格要求下业已完成，从课题选择、方案论证到具体设计和调试，无不凝聚着老师的心血和汗水，在三年的专科学习和生活期间，也始终感受着导师的精心指导和无私的关怀，我受益匪浅。在此向郭老师表示深深的感谢和崇高的敬意。不积跬步何以至千里，本论文能够顺利的完成，也归功于各位任课老师的认真负责，使我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现。正是有了他们的悉心帮助和支持，才使我的毕业论文工作顺利完成，在此向天津轻工职业技术学院，机械工程系的全体老师表示由衷的谢意。感谢他们辛勤栽培！

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参考文献

[1] 王孝培主编.冲压手册.北京：机械工业出版社，1990 [2] 许林成，赵治华，王浩．包装机械原理与设计．上海：上海科学技术出版社，1988，84~119．

[3] 李硕本主编.冲压工艺学.北京：机械工艺出版社1982 [4] 关志华．压电式振动给料机的研究 ． 硕士学位论文，天津大学，1999． [5] 中国机械工程学会锻压学会编.锻压手册 第二册.北京：机械工业出版社1993 [6] 模具实用技术丛书编委会.冲压设计用用实例.北京：机械工业出版社，1994