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桂林電子科技大學畢業(yè)設計用紙
1 模具的歷史發(fā)展
David O.Kazmer.Injection mold design engineering.
Hanser Gardner Publications，2007.
模具的出現(xiàn)可以追溯到幾千年前的陶器和青銅器鑄造，但其大規(guī)模使用卻是隨著現(xiàn)代工業(yè)的掘起而發(fā)展起來的。
19世紀，隨著軍火工業(yè)(槍炮的彈殼)、鐘表工業(yè)、無線電工業(yè)的發(fā)展，沖模得到廣泛使用。二次大戰(zhàn)后，隨著世界經(jīng)濟的飛速發(fā)展，它又成了大量生產(chǎn)家用電器、汽車、電子儀器、照相機、鐘表等零件的最佳方式。從世界范圍看，當時美國的沖壓技術走在前列——許多模具先進技術，如簡易模具、高效率模具、高壽命模具和沖壓自動化技術等，其大多起源于美國；而瑞士的精沖、德國的冷擠壓技術、蘇聯(lián)對塑性加工的研究也處于世界先進行列。50年代，模具行業(yè)工作重點是根據(jù)用戶的要求，制作能滿足產(chǎn)品要求的模具。模具設計多憑經(jīng)驗，參考已有圖紙和感性認識，對所設計模具零件的機能缺乏真切了解。從1955年到1965年，是沖壓工業(yè)的探索和開發(fā)時代——對模具主要零部件的機能和受力狀態(tài)進行了數(shù)學分橋，并把這些知識不斷應用于現(xiàn)場實際，使得沖壓技術在各方面有飛躍的發(fā)展。其結果是總結出了模具的設計原則，并使得壓力機械、沖壓材料、加工方法、模具結構、模具材料、模具制造方法、自動化裝置等領域更新?lián)Q代，并向實用化的方向前進，從而使沖壓加工進入生產(chǎn)優(yōu)良產(chǎn)品的第一階段。
進入70年代，模具進入高速化、機械化、精密化、安全化發(fā)展的第二階段。在這個過程中不斷涌現(xiàn)各種高效率、高壽命、高精度、多功能的自動化模具。其代表是多個工位的級進模和十幾個工位的多工位傳遞模。在此基礎上又發(fā)展出既有連續(xù)沖壓工位又有多滑塊成形工位的壓力機—彎曲機。在此期間，日本站到了世界最前列——其模具加工精度進入了微米級，模具壽命，合金鋼制造的模具達到了幾千萬次，硬質(zhì)合金鋼制造的模具達到了幾億次。在沖壓模具中，每分鐘沖壓次數(shù)，小型壓力機通常為200至300次，最高為1200次至1500次。在此期間，為了適應產(chǎn)品更新快、用期短(如汽車改型、玩具翻新等)的需要，各種經(jīng)濟型模具，如鋅鉻合金模具、聚氨酯橡膠模具、鋼皮沖模等也得到了很大發(fā)展。
從70年代中期至今可以說是計算機輔助設計、輔助制造技術不斷發(fā)展的時代。隨著模具加工精度與復雜性不斷提高，生產(chǎn)周期不斷加快，模具業(yè)對設備和人員素質(zhì)的要求也不斷提高。依靠普通加工設備，憑經(jīng)驗和手藝越來越不能滿足模具生產(chǎn)的需要。90年代以來，機械技術和電子技術緊密結合，發(fā)展了NC機床，如數(shù)控線切割機床、數(shù)控電火花機床、數(shù)控銑床、數(shù)控坐標磨床等。進而出現(xiàn)了采用電子計算機自動編程、控制的CNC機床，提高了數(shù)控機床的使用效率和范圍。近年來又發(fā)展出由一臺計算機以分時的方式直接管理和控制一群數(shù)控機床的NNC系統(tǒng)。
隨著計算機技術的發(fā)展，計算機也逐步進入模具生產(chǎn)的各個領域，包括設計、制造、管理等。國際生產(chǎn)研究協(xié)會預測，到2000年，作為設計和制造之間聯(lián)系手段的圖紙將失去其主要作用。模具自動設計的最根本點是必須確立模具零件標準及設計標準。要擺脫過去以人的思考判斷和實際經(jīng)驗為中心所組成的設計方法，就必須把過去的經(jīng)驗和思考方法，進行系列化、數(shù)值化、數(shù)式化，作為設計準則儲存到計算機中。因為模具構成元件也干差萬別，要搞出一個能適應各種零件的設計軟件幾乎不可能。但是有些產(chǎn)品的零件形狀變化不大，模具結構有一定的規(guī)律，可總結歸納，為自動設計提供軟件。如日本某公司的CDM系統(tǒng)用于級進模設計與制造，其中包括零件圖形輸入、毛坯展開、條料排樣、確定模板尺寸和標準、繪制裝配圖和零件圖、輸出NC程序(為數(shù)控加工中心和線切割編程)等，所用時間由手工的20%、工時減少到35小時；從80年代初日本就將三維的CAD／CAM系統(tǒng)用于汽車覆蓋件模具。目前，在實體件的掃描輸入，圖線和數(shù)據(jù)輸入，幾何造形、顯示、繪圖、標注以及對數(shù)據(jù)的自動編程，產(chǎn)生效控機床控制系統(tǒng)的后置處理文件等方面已達到較高水平；計算機仿真(CAE)技術也取得了一定成果。在高層次上，CAD／CAM／CAE集成的，即數(shù)據(jù)是統(tǒng)一的，可以互相直接傳輸信息．實現(xiàn)網(wǎng)絡化。目前．國外僅有少數(shù)廠家能夠做到。
2 沖壓
沖壓是通過模具使板材產(chǎn)生塑性變形而獲得成品零件的一種成形工藝方法。由于沖壓通常在冷態(tài)下進行，因此也稱冷沖壓。只有當板材厚度超過8-100毫米時，才采用熱沖壓。沖壓加工的原材料一般為板材或帶材，故也稱板材沖壓。某些非金屬板材(如膠木板、云母片、石棉、皮革等)亦可采用沖壓成形工藝進行加工。
沖壓廣泛應用于金屬制品各行業(yè)中，尤其在汽車、儀表、軍工、家用電器等工業(yè)中占有極其重要的地位。
沖壓成形需研究工藝、設備和模具三類基本問題。
板材沖壓具有下列特點：
(1)材料利用率高；
(2)可加工薄壁、形狀復雜的零件；
(3)沖壓件在形狀和尺寸精度方面的互換性好；
(4)能獲得質(zhì)量輕而強度高、剛性好的零件；
(5)生產(chǎn)率高，操作簡單，容易實現(xiàn)機械化和自動化；
沖壓模具制造成本高，因此適合于大批量生產(chǎn)。對于小批量、多品種生產(chǎn)常采用簡易沖模，同時引進沖壓加工中心等新型設備，以滿足市場求新求變的需求。
板材沖壓常用的金屬材料有低碳鋼、銅、鋁、鎂合金及高塑性的合金鋼等。如前所述，材料形狀有板材和帶材。
沖壓生產(chǎn)設備有剪床和沖床。剪床是用來將板材剪切成具有一定寬度的條料，以供后續(xù)沖壓工序使用，沖床可用于剪切及成形。
生產(chǎn)實踐中所采用的沖壓成形工藝方法有很多，具有多種形式和名稱，但其塑性變形本質(zhì)是相同的。沖壓成形具有如下幾個非常突出的特點。
(1)垂直于板面方向的單位面積上的壓力，其數(shù)值不大便足以在板面方向上使板材產(chǎn)生塑性變形。由于垂直于板面方向上的單位面積上壓力的數(shù)值遠小于板面方向上的內(nèi)應力，所以大多數(shù)的沖壓變形都可以近似地當作平面應力狀態(tài)來處理，使其變形力學的分析和工藝參數(shù)的計算等工作都得到很大的簡化。
(2)由于沖壓成形用的板材毛坯的相對厚度很小，在壓應力作用下的抗失穩(wěn)能力也很差，所以在沒有抗失穩(wěn)裝置(如壓邊圈等)的條件下，很難在自由狀態(tài)下順利地完成沖壓成形過程。因此，以拉應力作用為主的伸長類沖壓成形過程，多于以壓應力作用為主的壓縮類成形過程。
(3)沖壓成形時，板材毛坯內(nèi)應力的數(shù)值等于或小于材料的屈服應力。在這一點上，沖壓成形與體積成形的差別很大。因此，在沖壓成形時變形區(qū)應力狀態(tài)中的靜水壓力成分對成形極限與變形抗力的影響，已失去其在體積成形時的重要程度，有些情況下，甚至可以完全不予考慮，即使有必要考慮時，其處理方法也不相同。
(4)在沖壓成形時，模具對板材毛坯作用力所形成的約束作用較輕，不像體積成形(如模鍛等)是靠與制件形狀完全相同的型腔對毛坯進行全面接觸而實現(xiàn)的強制成形。在沖壓成形中，大多數(shù)情況下，板材毛坯都有某種程度的自由度，常常是只有一個表面與模具接觸，甚至有時存在板材兩側表面都不與模具接觸的變形部分。在這種情況下，這部分毛坯的變形是靠模具對其相鄰部分施加的外力實現(xiàn)其控制作用的。例如，球面和錐面零件成形時的懸空部分和管坯端部的卷邊成形等都屬這種情況。
由于沖壓成形具有上述一些變形與力學方面的特點，致使沖壓技術也形成了一些與體積成形不同的特點。
(1)由于不需要在板材毛坯的表面施加很大的單位壓力即可使其成形，所以在沖壓技術中關于模具強度與剛度的研究并不十分重要。相反地卻發(fā)展了許多簡易模具技術。由于相同的原因，也促使靠氣體或液體壓力成形的工藝方法得以發(fā)展。
(2)因沖壓成形時的平面應力狀態(tài)或更為單純的應變狀態(tài)(與體積成形相比)，當前對沖壓成形中毛坯的變形、力與電能參數(shù)方面的研究較為深人，有條件運用合理的科學方法進行沖壓加工。借助于電子計算機與先進的測試手段，在對板材性能與沖壓變形參數(shù)進行實時測量與分析的基礎上，實現(xiàn)沖壓過程智能化控制的研究工作也在開展。
(3)人們已經(jīng)認識到?jīng)_壓成形與原材料有十分密切的關系。所以，對板材沖壓性能即成形性與形狀穩(wěn)定性的研究，目前已成為沖壓技術的一個重要內(nèi)容。對板材沖壓性能的研究工作不僅是沖壓技術發(fā)展的需要，而且也促進了鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)技術的發(fā)展，為其提高板材的質(zhì)量提供了一個可靠的基礎與依據(jù)。
3 我國模具工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
由于歷史原因形成的封閉式、“大而全”的企業(yè)特征，我國大部分企業(yè)均設有模具車間，處于本廠的配套地位，自70年代末才有了模具工業(yè)化和生產(chǎn)專業(yè)化這個概念。生產(chǎn)效率不高，經(jīng)濟效益較差。模具行業(yè)的生產(chǎn)小而散亂，跨行業(yè)、投資密集，專業(yè)化、商品化和技術管理水平都比較低。
據(jù)不完全統(tǒng)計，全國現(xiàn)有模具專業(yè)生產(chǎn)廠、產(chǎn)品廠配套的模具車間（分廠）近17000家，約60萬從業(yè)人員，年模具總產(chǎn)值達200億元人民幣。但是，我國模具工業(yè)現(xiàn)有能力只能滿足需求量的60％左右，還不能適應國民經(jīng)濟發(fā)展的需要。目前，國內(nèi)需要的大型、精密、復雜和長壽命的模具還主要依靠進口。據(jù)海關統(tǒng)計，1997年進口模具價值6.3億美元，這還不包括隨設備一起進口的模具；1997年出口模具僅為7800萬美元。目前我國模具工業(yè)的技術水平和制造能力，是我國國民經(jīng)濟建設中的薄弱環(huán)節(jié)和制約經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的瓶頸。
3.1 模具工業(yè)產(chǎn)品結構的現(xiàn)狀
??按照中國模具工業(yè)協(xié)會的劃分，我國模具基本分為10大類，其中，沖壓模和塑料成型模兩大類占主要部分。按產(chǎn)值計算，目前我國沖壓模占50％左右，塑料成形模約占20％，拉絲模（工具）約占10％，而世界上發(fā)達工業(yè)國家和地區(qū)的塑料成形模比例一般占全部模具產(chǎn)值的40％以上。
??我國沖壓模大多為簡單模、單工序模和符合模等，精沖模，精密多工位級進模還為數(shù)不多，模具平均壽命不足100萬次，模具最高壽命達到1億次以上，精度達到3～5um，有50個以上的級進工位，與國際上最高模具壽命6億次，平均模具壽命5000萬次相比，處于80年代中期國際先進水平。
我國的塑料成形模具設計，制作技術起步較晚，整體水平還較低。目前單型腔，簡單型腔的模具達70％以上，仍占主導地位。一模多腔精密復雜的塑料注射模，多色塑料注射模已經(jīng)能初步設計和制造。模具平均壽命約為80萬次左右，主要差距是模具零件變形大、溢邊毛刺大、表面質(zhì)量差、模具型腔沖蝕和腐蝕嚴重、模具排氣不暢和型腔易損等，注射模精度已達到5um以下，最高壽命已突破2000萬次，型腔數(shù)量已超過100腔，達到了80年代中期至90年代初期的國際先進水平。
3.2 模具工業(yè)技術結構現(xiàn)狀
?? 我國模具工業(yè)目前技術水平參差不齊，懸殊較大。從總體上來講，與發(fā)達工業(yè)國家及港臺地區(qū)先進水平相比，還有較大的差距。
在采用CAD/CAM/CAE/CAPP等技術設計與制造模具方面，無論是應用的廣泛性，還是技術水平上都存在很大的差距。在應用CAD技術設計模具方面，僅有約10%的模具在設計中采用了CAD，距拋開繪圖板還有漫長的一段路要走；在應用CAE進行模具方案設計和分析計算方面，也才剛剛起步，大多還處于試用和動畫游戲階段；在應用CAM技術制造模具方面，一是缺乏先進適用的制造裝備，二是現(xiàn)有的工藝設備（包括近10多年來引進的先進設備）或因計算機制式（IBM微機及其兼容機、HP工作站等）不同，或因字節(jié)差異、運算速度差異、抗電磁干擾能力差異等，聯(lián)網(wǎng)率較低，只有5%左右的模具制造設備近年來才開展這項工作；在應用CAPP技術進行工藝規(guī)劃方面，基本上處于空白狀態(tài)，需要進行大量的標準化基礎工作；在模具共性工藝技術，如模具快速成型技術、拋光技術、電鑄成型技術、表面處理技術等方面的CAD/CAM技術應用在我國才剛起步。計算機輔助技術的軟件開發(fā)，尚處于較低水平，需要知識和經(jīng)驗的積累。我國大部分模具廠、車間的模具加工設備陳舊，在役期長、精度差、效率低，至今仍在使用普通的鍛、車、銑、刨、鉆、磨設備加工模具，熱處理加工仍在使用鹽浴、箱式爐，操作憑工人的經(jīng)驗，設備簡陋，能耗高。設備更新速度緩慢，技術改造，技術進步力度不大。雖然近年來也引進了不少先進的模具加工設備，但過于分散，或不配套，利用率一般僅有25%左右，設備的一些先進功能也未能得到充分發(fā)揮。
缺乏技術素質(zhì)較高的模具設計、制造工藝技術人員和技術工人，尤其缺乏知識面寬、知識結構層次高的復合型人才。中國模具行業(yè)中的技術人員，只占從業(yè)人員的8%~12%左右，且技術人員和技術工人的總體技術水平也較低。1980年以前從業(yè)的技術人員和技術工人知識老化，知識結構不能適應現(xiàn)在的需要；而80年代以后從業(yè)的人員，專業(yè)知識、經(jīng)驗匱乏，動手能力差，不安心，不愿學技術。近年來人才外流不僅造成人才數(shù)量與素質(zhì)水平下降，而且人才結構也出現(xiàn)了新的斷層，青黃不接，使得模具設計、制造的技術水平難以提高。
3.3 模具工業(yè)配套材料，標準件結構現(xiàn)狀
?? 近10多年來，特別是“八五”以來，國家有關部委已多次組織有關材料研究所、大專院校和鋼鐵企業(yè)，研究和開發(fā)模具專用系列鋼種、模具專用硬質(zhì)合金及其他模具加工的專用工具、輔助材料等，并有所推廣。但因材料的質(zhì)量不夠穩(wěn)定，缺乏必要的試驗條件和試驗數(shù)據(jù)，規(guī)格品種較少，大型模具和特種模具所需的鋼材及規(guī)格還有缺口。在鋼材供應上，解決用戶的零星用量與鋼廠的批量生產(chǎn)的供需矛盾，尚未得到有效的解決。另外，國外模具鋼材近年來相繼在國內(nèi)建立了銷售網(wǎng)點，但因渠道不暢、技術服務支撐薄弱及價格偏高、外匯結算制度等因素的影響，目前推廣應用不多。
?? 模具加工的輔助材料和專用技術近年來雖有所推廣應用，但未形成成熟的生產(chǎn)技術，大多仍還處于試驗摸索階段，如模具表面涂層技術、模具表面熱處理技術、模具導向副潤滑技術、模具型腔傳感技術及潤滑技術、模具去應力技術、模具抗疲勞及防腐技術等尚未完全形成生產(chǎn)力，走向商品化。一些關鍵、重要的技術也還缺少知識產(chǎn)權的保護。
?? 我國的模具標準件生產(chǎn)，80年代初才形成小規(guī)模生產(chǎn)，模具標準化程度及標準件的使用覆蓋面約占20%，從市場上能配到的也只有約30個品種，且僅限于中小規(guī)格。標準凸凹模、熱流道元件等剛剛開始供應，模架及零件生產(chǎn)供應渠道不暢，精度和質(zhì)量也較差。
3.4 模具工業(yè)產(chǎn)業(yè)組織結構現(xiàn)狀
?? 我國的模具工業(yè)相對較落后，至今仍不能稱其為一個獨立的行業(yè)。我國目前的模具生產(chǎn)企業(yè)可劃分為四大類：專業(yè)模具廠，專業(yè)生產(chǎn)外供模具；產(chǎn)品廠的模具分廠或車間，以供給本產(chǎn)品廠所需的模具為主要任務；三資企業(yè)的模具分廠，其組織模式與專業(yè)模具廠相類似，以小而專為主；鄉(xiāng)鎮(zhèn)模具企業(yè)，與專業(yè)模具廠相類似。其中以第一類數(shù)量最多，模具產(chǎn)量約占總產(chǎn)量的70%以上。我國的模具行業(yè)管理體制分散。目前有19個大行業(yè)部門制造和使用模具，沒有統(tǒng)一管理的部門。僅靠中國模具工業(yè)協(xié)會統(tǒng)籌規(guī)劃，集中攻關，跨行業(yè)，跨部門管理困難很多。
?? 模具適宜于中小型企業(yè)組織生產(chǎn)，而我國技術改造投資向大中型企業(yè)傾斜時，中小型模具企業(yè)的投資得不到保證。包括產(chǎn)品廠的模具車間、分廠在內(nèi)，技術改造后不能很快收回其投資，甚至負債累累，影響發(fā)展。雖然大多數(shù)產(chǎn)品廠的模具車間、分廠技術力量強，設備條件較好，生產(chǎn)的模具水平也較高，但設備利用率低。
?? 我國模具價格長期以來同其價值不協(xié)調(diào)，造成模具行業(yè)“自身經(jīng)濟效益小，社會效益大”的現(xiàn)象。“干模具的不如干模具標準件的，干標準件的不如干模具帶件生產(chǎn)的。干帶件生產(chǎn)的不如用模具加工產(chǎn)品的”之類不正?，F(xiàn)象存在。
4 工程
工程這門科學，是運用科學，數(shù)學，經(jīng)濟，社會和實用知識的總稱，常用于設計和建造建筑物，機器，設備，系統(tǒng)等等，可以穩(wěn)定地實現(xiàn)對社會的需求提供解決方案的專業(yè)。
美國工程師專業(yè)發(fā)展理事會（ECPD，ABET的前身）定義了“工程”為：朗顯示對應的拉丁字符的拼音
創(chuàng)造性地運用科學原理，設計或開發(fā)的結構，機器，儀器或生產(chǎn)工藝，或單獨或聯(lián)合的利用他們的產(chǎn)品，或建造或操作其設計，或預測其具體的操作條件下的行為，作為全方位的預定功能，是安全操作和經(jīng)濟學的生命和財產(chǎn)。
4.1 歷史
在維基詞典中查找工程，工程的概念已經(jīng)存在，解釋為制造，如滑輪，杠桿和車輪等等古代人類發(fā)明的。這些發(fā)明每一方都與現(xiàn)代的工程定義相一致，利用基本力學原理，開發(fā)有用的工具和對象
長期的工程技術本身有一個更近詞源，工程師。而它本身的歷史可以追溯到1325年，當一個engine'er（字面上看，一個經(jīng)營發(fā)動機）原指“軍用發(fā)動機的構造”，現(xiàn)在已經(jīng)過時了，一個“發(fā)動機”指的是一個軍事機器，也就是說，在戰(zhàn)爭中使用的機械武器（例如，一個投石器）。過時的用法有存活至今例外，其中值得注意的是軍事工程兵，例如，美國陸軍工程兵。
這個“engine'er”本身更老的起源是，最終從拉丁語派生ingenium（約1250），意思是“生的素質(zhì)，特別是精神力量”后來，隨著橋梁和建筑技術學科成熟的平民建筑設計，土木工程一詞進入，以此來區(qū)分在這些非專業(yè)的軍事工程建設，并參與了這些詞庫舊的軍事工程學科。
4.2 古代時代
在亞歷山大燈塔，埃及金字塔，巴比倫的空中花園，雅典衛(wèi)城帕特農(nóng)神廟和希臘，羅馬渡槽，威盛阿皮亞和羅馬斗獸場，特奧蒂瓦坎的城市和瑪雅，印加和阿茲特克帝國， 中國的長城，其中許多東西能作為一個獨立的聰明才智和古代民事和軍事工程師技能的證明。
最早的土木工程師的美稱，是印和闐。左塞爾作為法老的官員之一，他可能在公元前約2630至2611年于薩卡拉設計和監(jiān)督建造階梯金字塔。他可能也已為第一位的建筑工程師。
古希臘的發(fā)展無論在民用和軍事領域，都使用了安提凱希拉機制，第一個已知的機械計算機，與阿基米德的機械的發(fā)明是早期機械工程的例子。阿基米德的發(fā)明以及安提凱希拉機制的若干規(guī)定以及差行星齒輪傳動裝置或更復雜的知識，兩機理論的主要原則，幫助設計了工業(yè)革命的齒輪火車，今天仍然被廣泛地應用于不同領域，如機器人和汽車工程。
中國，希臘和羅馬軍隊，如火炮是由希臘人圍繞公元前4世紀發(fā)明，中世紀弩和投石車、投石機的復雜的軍事機器的發(fā)明和設計制造。
4.3文藝復興時代
第一個電氣工程師被認為是1600年的Magnete，對“電”的出版創(chuàng)始人威廉吉爾伯特。 第一臺蒸汽發(fā)動機，由機械工程師托馬斯薩弗里發(fā)明于1698年。此裝置的研制牽扯到了在未來幾十年的工業(yè)革命，大規(guī)模生產(chǎn)的開始。
隨著工程師這種職業(yè)的地位不斷上升，在十八世紀，這個詞的意義變得更加狹窄，其中應用到數(shù)學和科學應用到這些目標的領域。同樣，軍事和民用工程機械工業(yè)也作為已知的領域融入到了工程。
4.4 現(xiàn)代時代
國際空間站是一個由多學科組成的現(xiàn)代工程技術。
電氣工程可以在1800年追溯到亞歷山德羅伏，邁克爾法拉第，格奧爾格歐姆的實驗，他人和電動機發(fā)明的實驗起源于1872年。詹姆斯麥克斯韋和赫茲于19世紀的作品引擴寬了電子領域。在真空管和晶體管的發(fā)明，后來進一步加速了電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展到這樣的程度，目前電氣和電子工程師數(shù)量超過任何其他工程專業(yè)的同類。
托馬斯薩弗里和蘇格蘭工程師瓦特的發(fā)明提升了現(xiàn)代機械工程。在工業(yè)革命的發(fā)源地英國和海外發(fā)展的專業(yè)機器和他們的維修工具導致機械工程的快速增長。
化學工程，像它的對手機械工程一樣在十九世紀工業(yè)革命時期發(fā)展。由1880年的化學品的大規(guī)模生產(chǎn)的需要以及工業(yè)革命生產(chǎn)要求的新材料，新工藝，人民創(chuàng)建了一個新的行業(yè)，致力于大規(guī)模開發(fā)化學品?；瘜W工程師的角色是設計這些化學工廠和建造。
航空航天工程是一個更現(xiàn)代化的工程，擴展了包括航天器設計，使其達到高度。它的起源可以追溯到大約在世紀之交的航空先驅，19世紀末至20初。早期航空的工程知識，主要是一些概念和其他部門的工程技術經(jīng)驗的引進。
1863年在耶魯大學應用科學工程中的第一個博士在美國獲得前往威拉德吉布斯的機會，他也是第二批博士在美國進修。僅僅十年后，萊特兄弟成功的飛行，20世紀20年代通過第一次世界大戰(zhàn)軍用飛機的發(fā)展，航空工業(yè)獲得廣泛發(fā)展。同時，提供基本的背景研究，科學實驗相結合，理論物理仍在繼續(xù)。 1990年，隨著計算機技術的興起，師艾倫設計了第一個電腦工程。
4.5 工程主要分公司
工程，就像其他科學，是一個廣泛的學科，通常分為幾個子學科。這些不同學科的關注自己工作領域的工程。最初的工程師將在一個特定的學科培訓在整個工程師的生涯中，工程師有可能成為多學科。歷史上工程的主要分支分類如下：
航天工程 - 飛機，航天器和相關主題的設計。
化學工程 - 化工原理開發(fā)及大規(guī)模的化學過程，以及設計新的特殊材料和燃料。
土木工程 - 設計以及公共和私人工程，如基礎設施（道路，鐵路，供水和水處理等），橋梁和建筑物的建設。
電氣工程 - 一個非常廣泛的領域，可能包括設計和各種電器及電子系統(tǒng)，如電子線路，發(fā)電機，電動機，電磁/機電設備，電子器件，電子電路，光纖，光電器件，計算機系統(tǒng)，研究，電信和電子產(chǎn)品。
機械工程 - 以物理，機械系統(tǒng)設計，如發(fā)動機，壓縮機，動力系統(tǒng)，運動鏈，真空技術，設備和振動隔離設備的工程。
有時新專業(yè)與傳統(tǒng)領域相結合，形成新的分支。一個新的或新興的應用領域通常會暫時被定義為一個置換或對現(xiàn)有學科的一個子集，往往有灰色地帶時，以一個給定的子場變大或突出到足以作為一個新的“分支分類”。出現(xiàn)這樣的一個關鍵指標是重點大學時開始在新的領域建立部門和方案。
對于其中的每個領域存在著相當多的重疊，尤其是在物理、化學和數(shù)學科學應用到了自己的學科領域。
4.6 方法
例如渦輪的設計需要從許多領域的工程師合作，因為系統(tǒng)是受機械，電磁和化學過程。葉片，轉子和定子以及蒸汽循環(huán)都需要精心設計和優(yōu)化。
工程師運用物理學和數(shù)學科學領域找到合適的解決問題的方法并作出舉措改善現(xiàn)狀。比以往任何時候，工程師們現(xiàn)在要求為他們設計項目有關的科學知識更豐富，因此，他們在整個職業(yè)生涯的不斷學習新知識。
工程師設計選擇不同的解決方案，如果有多個選項存在的利弊權衡的，必須選擇出最符合要求的那一個，工程師的重要而獨特的任務就是將其識別，理解和解釋上的設計，以便產(chǎn)生一個成功的設計。但它通常是不夠的，建立一個在技術上成功的產(chǎn)品，還必須滿足進一步的要求并克服限制。限制可能包括可用資源有限，有想象力或技術的限制，為今后的修改和補充的靈活性，以及諸如成本，安全性，市場化，生產(chǎn)能力和可維護性要求的其他因素。通過了解的限制，工程師導出了在其中一個可行的物體或系統(tǒng)。
4.7 問題解決
工程師利用他們的科學，數(shù)學和相應的經(jīng)驗知識，以尋找合適的解決方案的一個問題。工程被認為是應用數(shù)學和科學的一個分支。建立適當?shù)臄?shù)學模型的一個問題讓他們?nèi)シ治鏊?，并測試可能的解決方案。
一個問題通常存在多種合理的解決方案，因此工程師必須評估其優(yōu)劣，選擇不同的設計選擇最佳的解決方案能滿足其需求。收集大量專利統(tǒng)計數(shù)據(jù)，以“低層次”工程設計的核心，而在更高層次上做出最好的設計，消除矛盾，找出導致了問題的核心。
工程師一般嘗試預測他們的設計有多好并發(fā)揮自己的所有能力后全面生產(chǎn)。他們使用包括：原型，比例模型，模擬，破壞性試驗，無損檢測，壓力試驗。測試確保產(chǎn)品將達到預期效果。
作為專業(yè)工程師要有認真對待設計產(chǎn)品的責任，并完成生產(chǎn)預期的設計，以免造成意外傷害殃及市場。因此通常需要校核，包括工程師在其設計的安全系數(shù)，工程師的設計需要更大的安全系數(shù)，以減少意外的失敗的風險。
對不合格產(chǎn)品的研究被稱為法醫(yī)工程，并能通過幫助評估它的實際情況而設計的產(chǎn)品設計師。例如橋梁工程，在橋梁坍塌后，應當仔細分析，找出橋梁坍塌的原因以及造成災害的損失。
4.8 電腦使用
航天飛機在周圍的高速空氣中重返大氣層進行流量計算機模擬。解決方案要求的流量建模的流體流動與傳熱方程的綜合影響進行計算。這樣的計算只能依靠計算機的使用。
如同所有的現(xiàn)代科學技術，計算機和軟件發(fā)揮著越來越重要的作用。以及典型的商業(yè)應用軟件也有計算機輔助申請數(shù)目（計算機輔助技術），專門用于工程。計算機可用于生成基本物理過程，可以用數(shù)值方法解決模式。
行業(yè)最廣泛使用的工具之一，是計算機輔助設計（CAD）軟件使工程師創(chuàng)建三維模型，二維圖紙，繪制設計原理圖。民航處聯(lián)同數(shù)字樣機（DMU）的和CAE如有限元分析方法或分析元素軟件允許工程師創(chuàng)建的外觀設計，可以無需進行昂貴且費時的物理原型的分析模型。
這些讓產(chǎn)品和組件為缺陷檢查;評估適應和組裝，研究人體工程學，并分析系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)的特征，如壓力，溫度，電磁輻射的電流和電壓，數(shù)字邏輯電平，流體流動和運動學。所有這些訪問和信息的發(fā)布是普遍組織了產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理軟件的使用。也有許多工具支持，如電腦輔助制造（CAM）軟件工程任務的具體產(chǎn)生數(shù)控加工指令;生產(chǎn)工程制造流程管理軟件的EDA印刷電路板（PCB）和電子工程師電路原理圖;維修申請維修管理，民用工程AEC軟件。 近年來，利用計算機軟件來輔助品開發(fā)已集體來被視為產(chǎn)品生命周期管理（PLM）而聞名。
4.9社會背景
工程是一大課題，合作范圍從小型個人項目到大型國家企業(yè)。幾乎所有工程項目都依賴于一些融資機構類別：一個公司，一個投資者的集合，或者一個政府。工程的最低限度是由少數(shù)種類的限制等問題是無償開放式設計，工程和工程。
由于工程其本身的性質(zhì)，必然與社會和人的行為相接觸。每個工程設計產(chǎn)品都將影響到社會。工程設計是一個非常強大的工具，使環(huán)境，社會和經(jīng)濟變化，它的應用帶來了很大的責任。許多工程協(xié)會建立了工作守則和道德守則，以指導廣大成員，并告知公眾。
工程項目可能會受到爭議。從不同的工程學科的例子包括核武器的發(fā)展，三峽大壩的設計和運動型多用途車的使用和石油開采。對此，一些西方工程公司已制定嚴重的企業(yè)和社會責任政策。
工程是人類發(fā)展的主要驅動力。撒哈拉以南的非洲地區(qū)，許多國家僅有非常小的工程能力，這導致很多重要基礎設施無法發(fā)展，僅靠外來援助。對千年發(fā)展目標的實現(xiàn)需要很多足夠的工程成就，發(fā)展基礎設施能力和可持續(xù)的技術發(fā)展。所有海外發(fā)展和救濟的非政府組織作出的工程設計中，工程師大量使用適用于災害和開發(fā)方案的解決方案。一個慈善機構的目標是將良好的工程更好的服務于人類。
編號：
畢業(yè)設計(論文)外文翻譯
（譯文）
學 院： 國防生學院
專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化
學生姓名： 杜 東 駿
學 號： 1000110102
指導教師單位： 機電工程學院
姓 名： 曹泰山
職 稱： 講 師
2014年 3 月 9 日
編號：
畢業(yè)設計(論文)開題報告
題 目： 側抽芯計算器外殼注塑模設計
院 （系）： 國防生學院
專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化
學生姓名： 杜東駿
學 號： 1000110102
指導教師單位： 機電工程學院
姓 名： 曹 泰 山
職 稱： 講 師
題目類型：¨理論研究 ¨實驗研究 t工程設計 ¨工程技術研究 ¨軟件開發(fā)
2013年12月23日
1．畢業(yè)設計的主要內(nèi)容、重點和難點等
畢業(yè)設計的主要內(nèi)容：
近年來，中國塑料模具發(fā)展速度相當快。注塑模市場得到了很大的發(fā)展，市場競爭也越發(fā)激烈。為了做到高質(zhì)高效低成本來提高市場占有率,注塑模具的開發(fā)、設計與加工結合CAD/CAE/CAM技術具有重大意義。模具生產(chǎn)技術水平的高低已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志。此次設計主要是圍繞側抽芯計算器外殼的注塑模設計展開的，其主要內(nèi)容如下：
1、參觀調(diào)研，查閱資料。到模具制造相關企業(yè)調(diào)研，了解模具設計、生產(chǎn)、制造及加工情況。結合本次畢設課題，查閱模具相關資料；
2、 撰寫開題報告；
3、通過對產(chǎn)品的性能分析，完成相關的模具結構與零件設計；
4、設計的模具結構要求完整、合理；
5、合理選擇尺寸、公差、表面粗糙度和制件材料，繪制的產(chǎn)品圖樣完整；
6、認真分析制件圖，確定模具型腔、模具結構、分型面和進料口形式，計算含收縮率的相關尺寸和模具的強度和剛度；
7、 翻譯專業(yè)外語文獻。
8、 撰寫畢業(yè)設計（論文）說明書；
9、 繪制模具總裝圖、零件圖；
畢業(yè)設計的重點難點：
1、模具側向分型與抽芯機構的設計
2、塑件的合理性設計及結構工藝性分析；
3、材料選擇，收縮率計算。模具強度及剛度分析；
4、塑件壁厚成型工藝考慮及保證塑件的外觀要求；
5、模具型腔數(shù)的確定，模具結構、分型面和進料口形式的選擇；
6、保證塑件成型時無變形，注出的制件表面光滑，無氣泡和其它缺陷，無飛邊或少飛邊。
7、繪制模具總裝圖、零件圖及尺寸標注。
2．準備情況（查閱的文獻資料及調(diào)研情況、現(xiàn)有設備、實驗條件等）
模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的重要基礎工業(yè)之一。模具是工業(yè)生產(chǎn)中的基礎工藝裝備，是一種高附加值的高精密集型產(chǎn)品，也是高新技術產(chǎn)業(yè)化的重要領域，其技術水平的高低已經(jīng)成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要標志
專家預測，大型、精密、設計合理的注塑模具將受到市場普遍歡迎。通過調(diào)研及查閱資料,對側抽芯計算機外殼注塑模設計方案有了初步的構思。
調(diào)研情況
1.模具技術的現(xiàn)狀
20世紀80年代以來，國民經(jīng)濟的高速發(fā)展對模具工業(yè)提出了越來越高的要求，同時為模具的發(fā)展提供了巨大的動力。這些年來，中國模具發(fā)展十分迅速，模具工業(yè)一直以15% 左右的增長速度快速發(fā)展。振興和發(fā)展中國的模具工業(yè)，日益受到人們的重視和關注?！澳＞呤枪I(yè)生產(chǎn)的基礎工藝裝備”已經(jīng)取得了共識。目前，中國有17000多個模具生產(chǎn)廠點，從業(yè)人數(shù)約50多萬。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，其他各類模具約占11%。近年來，中國模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了變化。除了國有專業(yè)廠家外，還有集體企業(yè)、合資企業(yè)、獨資企業(yè)和私營企業(yè)，他們都得到了迅速的發(fā)展。許多模具企業(yè)十分重視技術發(fā)展。加大了用于技術進步的投入力度，將技術進步作為企業(yè)發(fā)展的重要動力。此外，許多研究機構和大專院校也開展了模具技術的研究與開發(fā)。
中國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個多世紀，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn)48in（約122cm）大屏幕彩電塑殼注射模具、6.5kg大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。經(jīng)過多年的努力，在模具CAD/ CAE/CAM技術、模具的電加工和數(shù)控加工技術、快速成型與快速制模技術、新型模具材料[1]等方面取得了顯著進步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設計制造周期等方面作出了貢獻。
進入21世紀，在經(jīng)濟全球化的新形勢下，隨著資本、技術和勞動力市場的重新整合，中國裝備制造業(yè)在加入WTO以后，將成為世界裝備制造業(yè)的基地。而在現(xiàn)代制造業(yè)中，無論哪一行業(yè)的工程裝備，都越來越多地采用由模具工業(yè)提供的產(chǎn)品。為了適應用戶對模具制造的高精度、短交貨期、低成本的迫切要求，模具工業(yè)正廣泛應用現(xiàn)代先進制造技術來加速模具工業(yè)的技術進步，這是各行各業(yè)對模具這一基礎工藝裝備的迫切需求。
2.側抽芯塑料計算機外殼注塑模設計的流程：
(1)思考與創(chuàng)新：繪制草圖，確定其外觀形式；
(2)實踐操作：通過Pro-e軟件畫出他的三維模型；
(3)用Pro-e做出內(nèi)部的結構，實現(xiàn)外觀要求；
(4)將Pro-e做的圖導入AutoCAD中；
(5)修改結構圖。
3.注射模具的設計過程
(1)對塑料零件的材料、形狀和功能進行分析
(2)確定型腔的數(shù)目
確定型腔的數(shù)目條件有：最大注射量、鎖模力、產(chǎn)品的精度要求和經(jīng)濟性等。
(3)選擇分型面
分型面的選擇應以模具結構簡單、分型容易，且不破壞已成型的塑件為原則。
(4)型腔的布置方案
型腔的布置應采用平衡式排列，以保證各型腔平衡進料。型腔的布置還要注意與冷卻管道、推桿布置的協(xié)調(diào)問題。
(5)確定澆注系統(tǒng)
澆注系統(tǒng)包括主流道、分流道、澆口和冷料穴。澆注系統(tǒng)的設計應根據(jù)模具的類型、型腔的數(shù)目及布置方式、塑件的原料及尺寸等確定。
(6)確定脫模方式
脫模方式的設計應根據(jù)塑件留在模具的部分而同。由于注射機的推出頂桿在動模部分，所以，脫模推出機構一般都設計在模具的動模部分。因此，應設計成使塑件能留在動模部分。設計中，除了將較長的型芯安排在動模部分以外，還常設計拉料桿，強制塑件留在動模部分。但也有些塑件的結構要求塑件在分型時，留在定模部分，在定模一側設計出推出裝置。推出機構的設計也應根據(jù)塑件的不同結構設計出不同的形式，有推桿、推管和推板等結構。
(7)確定調(diào)溫系統(tǒng)結構
模具的調(diào)溫系統(tǒng)主要由塑料種類決定。模具的大小、塑件的物理性能、外觀和尺寸精度都對模具的調(diào)溫系統(tǒng)有影響。
(8)確定凹模和型心的固定方式
當凹?；蛐托牟捎描倝K結構時，應合理地劃分鐵塊并同時考慮鑲塊的強度、可加工性及安裝固定。
(9)確定排氣尺寸
一般注射模的排氣可以利用模具分型面和推桿與模具的間隙；而對于大型和高速成型的注射模，必須設計相應的排氣裝置。
(10)確定注射模的主要尺寸
根據(jù)相應的公式，計算成型零件的工作尺寸，以及決定模具型腔的側壁厚度、動模板的厚度、拼塊式型腔的型腔板的厚度及注射模的閉合高度。
(11)選用標準模架
根據(jù)設計、計算的注射模的主要尺寸，來選用注視模的標準模架，并盡量選擇標準模具零件。
(12)繪制模具的結構草圖
在以上工作的基礎上，繪制注射模的完整的結構草圖，繪制模具結構圖是模具設計十分重要的工作，其步驟為先畫俯視圖（順序為：畫模架、型腔、冷卻管道、支撐柱、推出機構），再畫出主視圖。
(13)校核模具與注射機有關尺寸
對所使用的注射機的參數(shù)進行校核：包括最大注射量、注射壓力、鎖模力及模具的安裝部分的尺寸、開模行程和推出機構的校核。
(14)注射模結構設計的審查
對根據(jù)上述有關注視模結構設計的各項要求設計出來的注射模，應進行注射模結構設計的初步審查，同時，也有必要對提出的要求加以確認和修改。
(15)繪制模具的裝配圖
裝配圖是模具裝配的主要依據(jù)，因此應清楚地表明注視模的各個零件的裝配關系、必要的尺寸（如外形尺寸、定位圈直徑、安裝尺寸、活動零件的極限尺寸等）、序號、明細表、標題欄及技術要求。
(16)繪制模具的零件圖
由模具裝配圖拆繪零件圖的順序為：先內(nèi)后外，先復雜后簡單，先成型零件后結構零件。
(17)復核設計圖樣
注射模具設計的最后是審核所設計的注射模，應多關注零件的加工、性能。
已查閱的文獻資料
[1] 屈華昌.塑料成型工藝與模具設計[M].北京：高等教育出版社，2007.
[2] 宋長發(fā).工程制圖[M].北京:國防工業(yè)出版社,20011.
[3] 任仲貴. CAD/CAM原理[M]. 北京：清華大學出版社,1991.
[4] 王明強. 計算機輔助設計技術[M]. 北京：科學出版社，2002.
[5] 許鶴峰.注射模具設計要點與圖例[M].北京：化學工業(yè)出版社，1999.
[6] 李名堯.模具CAD/CAM[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004.
[7] 潘寶權.模具制造工藝[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004.
[8] 張維合.注塑模具設計實用教程[M].北京：化學工業(yè)出版社，2007.
[9] 李學鋒. 塑料模設計及制造[M].北京：機械工業(yè)出版社，2002.
[10].Y. Zhang, W. Hu and Y. Rong et al. Graph-based set-up planning and tolerance decomposition for computer-aided fixture design. International Journal of Production Research [J], 2001, 39(14): 3109-3126.
現(xiàn)有設備及實驗條件：計算機一臺，使用軟件為Pro/Engineer5.0及Auto CAD2008、Moldflow insight，以上實驗條件可滿足本次畢業(yè)設計的要求。
3、實施方案、進度實施計劃及預期提交的畢業(yè)設計資料
一、2013年12月9日至2013年12月22日，理解消化畢設任務書要求并收集、分析、消化資料文獻，根據(jù)畢設內(nèi)容完成并交開題報告；
二、2014年1月6日至2014年1月13日，開展調(diào)研，了解塑件結構，對原材料進行分析，考慮塑件的成型工藝性、模具的總體結構的形式，并完成部分英文摘要翻譯。
三、2014年3月4日至2013年3月31日，查閱資料，熟悉注射模的結構及有關計算，擬定模具的方案設計、總體設計及主要零件設計，擬定成型工藝過程，查閱有關手冊確定適宜的工藝參數(shù)，注射機的選擇及確定注射設備及型號規(guī)格；
四、2014年4月1日至2014年4月6日，完成設計計算任務，總體結構的設計和完成總裝配圖及零件圖的設計；
五、2014年4月7日至2014年4月21日，完成設計，圖紙繪制任務，工藝規(guī)程說明書的編寫；
六、2014年4月22日至2014年5月4日，完善設計并完成論文的撰寫；
七、2014年5月5日至2014年5月9日，修改并打印畢業(yè)論文及整理相關資料，交指導老師評閱，準備論文答辯。
指導教師意見
指導教師（簽字）：
2013年12月 日
開題小組意見
開題小組組長（簽字）：
2014年1 月 日
院（系、部）意見
主管院長（系、部主任）簽字：
2014年1月 日