工作学习中一定要善始善终，只有总结才标志工作阶段性完成或者彻底的终止。通过总结对工作学习进行回顾和分析，从中找出经验和教训，引出规律性认识，以指导今后工作和实践活动。什么样的总结才是有效的呢？
1.1模具结构及工作原理
根据上述确定的工艺方案，设计了如图3所示的落料-冲孔-拉伸复合模。
模具工作过程为：坯料送人，上模下行，落料-拉伸凸凹模6、凹模4及冲孔凸模11、拉伸-冲孔凸凹模13分别与坯料接触完成落料和冲孔，压机滑块继续下行，落下的带孔圆形毛坯随即被落料一拉伸凸凹模6、拉伸-冲孔凸凹模13的相应拉伸工作部位拉成椭圆，随着拉伸完成，压机滑块上升，拉伸好的半成品椭圆盖分别被卸料块12、顶料板14推出各自拉伸工作零件型腔。
图4为设计的零件整形修边复合模结构。
模具置于压力机工作台面上，压机滑块上升，模具开启，上、下模脱离接触，卸料板6通过顶料杆7在压机弹性缓冲器的作用下上升至凹模4型腔中适当位置。此时，将椭圆盖半成品置于凹模4型腔中，完成零件的定位。
当压力机下移，整形凸模or首先进人拉伸好的椭圆盖半成品内腔，随着压机滑块的下行，整形凸模10与凹模4共同作用开始对半成品椭圆盖的外形进行整形，当卸料板6降至极限，椭圆盖外形整形完成，此时，斜楔1左右斜面首先与模具中左右布置的四把小切刀8上的斜面接触，在斜楔11的斜面作用下，小切刀8与凹模4共同作用，将零件端面的废边裁剪成两段，当剪切即将完成时，斜楔n前后斜面随着压机滑块的下行，开始与模具中前后布置的两把大切刀13上的斜面接触，在导向杆14的导向作用下，大切刀13开始沿模具前后方向滑移，与凹模4共同作用对椭圆盖的端面进行前后方向的剪切，直至椭圆盖前后端面需修边的废料被完全裁剪，与零件完全脱离。当压机滑块上升，斜楔11前后斜面首先与模具中前后布置的大切刀13上的斜面脱离接触，大切刀13在弹簧巧弹力作用下沿着导向杆14的导向轨迹得到回复，随着斜楔1左右斜面与模具中左右布置的四把小切刀8上的斜面脱离接触，小切刀8在弹簧9弹力作用下沿大切刀上开设的回复轨道也得到回复。当压机滑块继续上升，整形凸模10离开椭圆盖的内腔，完成切边的椭圆盖在顶料杆7的作用下被卸料板6推出凹模4的型腔。至此，零件的切边工序全部结束。压力机转人下一个工作循环。
1.2设计要点
(1)图3中的落料一拉伸凸凹模6、拉伸一冲孔凸凹模31具有拉伸、落料或冲孔的双重作用，件6外圈为落料凸模，内型腔为拉伸凹模型腔，件31中的外形为拉伸凸模，内孔为冲孔凹模，落料及冲孔部分尺寸分别保证与凹模4、凸模11的单面间隙为。009~0.12mm，拉伸部分保证两零件间的尺寸单面间隙为3.1~3.2mm。
(2)落料-冲孔-拉伸复合模工作时，须保证拉伸在落料及冲孔完成之后进行，以利于材料拉伸时的有序流动。考虑到装饰盖拉伸高度较大，模具中相应的工作零件也较厚，为减少模具材料成本，在其工作零件上设置采用Q253-A制造的垫块5及下垫块16来满足要求。
(3)图4所示模具中，切刀设计成两组，一组为小切刀8，另一组为大切刀13。整个零件切边分两步完成，即：斜楔11的左右两斜面首先单独与4块小切刀8接触，对零件长轴方向需裁剪部分进行修边，同时将废料切成两部分，随后，斜楔1与两组大切刀13的斜面接触，推动大切刀13沿零件前后方向滑动，由于小一切刀8分别安装在两组大切刀13左右的定位滑槽中，因此也同时、同步随同大切刀13共同移动，直至将零件椭圆短轴方向的废边切除。斜楔11、小切刀8及大切刀12斜面间的角度均取305，以保证相互间斜面对称一致。
(4)图4所示模具中，端面切边间隙由凹模4及整形凸模10的高度控制，切刀与凹模保证间隙。009-0.12mm，若间隙太大，易造成切口不平整，若间隙太小，则会造成切刀的卡滞。
(5)在整形修边复合模中，大切刀13的前后滑移通过与整形凸模01滑动联接的导向杆14进行定位、导向，小切刀8安装在大切刀13中，其滑移过程中的导向及回复均依靠大切刀13中开设的滑槽提供，大、小切刀滑移后回复的动力分别由各自弹簧9、巧压缩后储存的弹力提供。
2结束语
手机翻盖通过转轴实现，转轴孔与模具的脱模方向垂直，其成型必须进行侧面抽芯，由于此处位置狭小，结构上受到种种限制，脱模较为困难。合理的侧抽芯机构设计应在使转轴孔可以顺利抽芯脱出并保证塑件成型生产效率的前提下，尽量简化模具结构，降低加工难度，便于日后的注射生产和模具维护脱模［4］。在总结同类产品模具设计经验的基础上，考虑采用斜导柱驱动的定模滑块内侧抽芯机构来成型转轴孔并完成脱模，由2个滑块分别成型相对的转轴孔，中间共用1个楔紧块，如图3所示。开模时，由于橡胶型面分型，楔紧块21由2个M6×12的沉头螺钉固定在面板上，而滑块6、滑块18和压条33、34随A板19往动模侧移动，开模力通过斜导柱4作用在滑块上，迫使滑块6、滑块18分别沿着楔紧块的2个斜面以及压条和模板形成的导滑槽往内往下运动，直到小拉杆23限位A板，从而完成转轴孔的侧抽芯过程。
2搭扣的侧抽芯设计
该手机外壳共有7个内扣，采用斜顶机构成型并脱模。斜顶也叫斜销、斜方，是利用顶针板顶出的垂直运动转换成水平运动以处理制品内部倒扣的机构，主要由斜顶本体和固定部分组成。斜顶角度、针板顶出行程和倒扣水平脱模距离之间的关系如图4所示。斜顶角度和顶针板顶出行程的确定应以保证倒扣水平脱模为依据。模具成型零部件结构如图5所示，其中内凹搭扣的斜顶1如图6所示。由于斜顶较小，斜顶单边开槽单边导滑。手机外壳共有外侧搭扣5个，加上外侧转轴孔均须滑块外侧抽芯机构成型。搭扣的侧抽芯排布如图7所示，共设有3个动模滑块机构。由于扣位尺寸较小，采用滑块镶针成型方便加工和维修，用螺钉将滑块镶针固定在滑块上。
3顶针和模仁设计
手机外壳底面筋位骨位窄细并纵横交错，适合用扁顶针。顶针和斜顶的分布集中于手机外壳边缘处，为了便于型芯模仁的加工、装配与维修，采用镶块式的组合式型芯模仁，如图8所示。这样既能简化加工过程，缩短加工时间，又有利于排气。
4模具整体设计
手机外壳模具整体成型零部件结构如图5所示，2D总装图如图3(a)所示。高温熔体注射入型腔后，经过保压冷却，模具首先在A分型面分模，取出浇注系统废料并完成2个内侧转轴孔定模滑块的侧抽芯，由图3(a)中小拉杆23限制分模距离。接着模具在B分型面分模，完成图5中滑块3、滑块4、滑块5动模滑块的侧抽芯，由图3(a)中固定在面板上的限位板32和限位螺钉31控制分型距离后，顶出机构顶针和斜顶开始动作，完成内扣的侧抽芯并将产品推离型芯完成脱模过程。合模时，顶出机构由复位杆10和弹簧复位。
5结语
为确保模具设计与制造专业人才培养模式具有科学性和实用性，首先组织专业教师对相关模具企业的人才需求情况开展深入调研。通过现场走访、问卷调查，了解企业对模具设计与制造专业岗位能力的要求和对岗位职业技能的要求。在对调研信息进行合理梳理的基础上，形成企业调研报告，制作出模具设计与制造专业职业岗位能力调查分析表，进而制订出模具设计和制造专业人才培养方案。结合企业专家意见和建议，制定出“以学校� 其中n是指学生根据学习层次不同在校通过2～3年时间完成职业核心能力课程、专业基本技能课程和专业核心技能课程的学习；第一个0.5是指第4或5学期，安排学生进行工学交替，在企业中提升专业知识和技能；第二个0.5是指最后一个学期在校外实习基地进行顶岗实习，强化职业技能训练，培养综合职业素质。
二、构建基于典型工作任务的一体化课程体系
通过多层次、多渠道的校企间交流研讨和调研，对模具行业的人才结构现状、行业发展趋势、人才需求状况、职业人才标准、职业能力要求等方面获得充分的认知。聘请企业技术专家参与课程建设，充分利用合作企业工程技术人员的技术优势，参与模具专业课程体系的开发，设置与企业实践相衔接的实训教学模块，构建基于典型工作任务的一体化课程体系，同企业共同制订完成模具设计与制造专业教学模块、教学计划和授课计划。通过清晰的理论教学和实践教学（职业技能训练）两个平行并列体系，我们制定了模具设计与制造专业教学标准，整个教学内容和教学环节的设置充分体现学生综合职业能力的培养。
三、完善一体化教室建设，实现场景教学和岗位教学
根据模具设计与制造专业一体化课程体系的教学要求，进行一体化实训教室的建设，实现各模块教学任务的一体化教学。一体化实训教室建设主要包括：一是建设模具设计及三维造型技术实训教室，保证了Mastercam课程教学、模具设计与制造、数控仿真加工等课程的教学。二是建设精密检测技术实训教室，实现精密测量技术的场景教学。三是建设电加工实训教室，保证电加工教学模块的顺利开展。四是建设金工实训教室，满足铣床加工、磨床加工实训的岗位教学要求。五是建设模具钳工综合技能实训教室，突出学生模具制造能力方面的综合训练能力的培养。
四、外引内培，优化教师队伍结构
对内有计划地安排专业教师参加专业进修和企业实践锻炼，开展与专业教学相关的实训技能专项培训和讲座，组织开展三维设计软件使用与开发、精密检测与逆向工程、电切削加工、模具零件表面抛研加工、激光焊接技术等专项技术培训。对外从企业引进具有专业实践经验的企业工程技术人员、行业专家，从高校引进青年教师，充实教师队伍，优化教师队伍结构。
五、建立形式多样的校企合作模式
按照校企共建、互利互惠、双向互动的原则，对合作企业加以遴选，同优秀企业建立深层次的校企合作关系。成立校企合作委员会，定期召开模具设计与制造专业校企合作年会，通过工学交替、顶岗实习、订单培养、企业冠名班等模式，推动模具设计与制造专业教、学、做的统一。加强对校企合作运行情况的督导与管理，根据学校教学进度与企业用工的要求，制订校企合作管理办法与质量评估方案、校企合作委员会章程、学生下厂顶岗实习管理制度等指导校企合作健康开展。
六、结语
该塑件为半透明的壳体状，总体尺寸为Φ60mm×40mm，壁厚2~3mm。其材料为PP，成型性能良好，收缩率较小，流动性能中等。塑件尺寸精度要求一般，表观质量要求较高。水杯盖外表面有两个凸台结构A和B，且B上有一个侧通孔。根据上述综合分析，选择模具的整体结构为一模四腔、点浇口三板模，位于定模一侧的斜导柱抽芯机构成型侧孔，液压驱动的齿轮传动装置实现螺纹型芯旋脱杯盖以及推件板将塑件脱模。
2模具结构设计
2.1浇注系统
浇注系统的设计重点是浇口类型及其尺寸。为了保证较高的表观质量，通常选用点浇口或潜伏式浇口。考虑到水杯盖内部有旋转的螺纹型芯，所以只能选择点浇口。它既实现了浇注系统凝料的自动脱落，还具有易排气和消除熔接痕的优点。将点浇口设置在塑件几何对称平面、且位于A和B凸台中间的位置。浇口尺寸及第一级、第二级分流道尺寸均按经验数据选取，并留有一定的修模余量。
2.2成型零件
综合分析水杯盖的结构，并兼顾模具零件的加工和装配，设计时采用4个独立的整体嵌入式凹模，将其嵌入到定模板中。这样既降低了凹模的材料和加工成本，又保证了一定的强度和刚度，同时也确保塑件表面不会出现拼接缝或夹线痕迹。因为水杯盖有内螺纹，外表面非完全对称，因此模具型芯采用组合式结构，由外螺纹型芯包裹固定型芯组合而成。螺纹型芯进行旋转运动，确保其能够从杯盖上旋出；固定型芯在模具中固定不动，使水杯盖在未被推出前保持静止状态。
2.3侧抽芯机构
针对水杯盖上凸台B处直径4mm、深度12mm的侧孔成型，设计选用常见的斜导柱滑块抽芯机构。为了保证凸台表面光滑且无夹线，侧型芯采用隧道式抽芯结构。细长的侧型芯以独立的镶件与滑块连接，其最前端圆柱部分成型侧孔，而其他部位对塑件表面无任何封胶影响。非成型部分有一段锥面，是为了降低抽芯阻力，防止模仁被拖伤。在模具中，整个侧抽芯机构都在定模一侧。此时模具工作过程相对复杂，在定模和动模分开前，需要在定模一侧先进行一次分型从而完成侧抽芯过程。由于模具采用了点浇口、三板模，侧抽芯过程恰好与点浇口被拉断的过程在第一次分型时一并完成，并没有额外增加开模动作和时间。根据侧孔的深度，在抽芯距确定为15mm后，通过经验和计算确定了斜导柱倾斜角为15°、直径20mm、总长度95mm，以及完成侧抽芯所需第一次分型距离应大于56mm。
2.4自动脱螺纹机构
由于水杯盖螺纹深度较深，强度和精度较高，所以设计采用了自动化的旋转脱模法。其中，设计的细节包括传动装置、螺纹型芯的运动及旋转方向和塑件的止转。为了使螺纹型芯能平缓地旋转，防止水杯盖中的螺纹在旋脱时被拉坏，设计中选用可控的液压力而非快速的开模力来驱动齿条4，将运动传递给同一轴上的小齿轮5和大齿轮3，并由齿轮3与螺纹型芯1的轮齿啮合，带动螺纹型芯后退，最终旋出塑件。为了保证运动平稳，设计了与螺纹型芯1相配的导向元件2，其螺距和旋向应与水杯盖内螺纹相同。由于水杯盖螺纹是右旋，所以螺纹型芯1应顺时针旋转才能旋出水杯盖，而小齿轮5则逆时针旋转，齿条在液压活塞杆的牵引下应向右上角运动。
2.5推出机构
水杯盖表面质量要求较高，所以采用无推出痕迹的推件板进行脱模。为了防止磨损及节省材料，设计了单独的推件镶块，将其嵌入到推件板中用于推出塑件。为了防止推件镶块与螺纹型芯摩擦而磨损，将两者以锥面配合。模具中推件板与复位杆用螺钉连接，确保推件板推出完成后不会滑落，同时也有利于推出机构的平稳复位。
3模具工作原理
注射保压冷却后，在弹簧弹力和开闭器阻力共同作用下，模具先从分型面Ⅰ打开，点浇口被拉断与塑件分离；同时，开模力由斜导柱传至滑块和侧型芯，完成侧孔的抽芯分型运动。模具分开至定距拉杆时，分型面Ⅰ停止移动，但触动了脱凝料板，分型面Ⅱ被打开，促使浇注系统凝料自动从模具上脱落。限位套的位置限定了分型面Ⅱ的分开距离，使其无法继续分开。此时，注射机的开模力迫使开闭器分开，主分型面Ⅲ被分开，从而使包在型芯上的塑件与定模脱离。模具结束所有开模行程后，油缸通过液压力驱动齿条，并由齿轮传动使螺纹型芯旋转后退，与水杯盖中的成型螺纹脱离。接着，注射机顶杆将推出力传至复位杆，带动推件板将塑件从模具中推出。随后，油缸活塞杆回程，驱动齿条和齿轮反向运动，将螺纹型芯旋转复位。此后，模具将进行3个分型面的闭模过程，并先后完成推出机构和抽芯机构的复位。
4结语
改进后的工艺方案：下料模具成形(完成压筋与折弯)拼焊。该方案需三道工序即可完成一个制件的制作，算上工序与工序之间的输送，制作出一个保险杠大概需2h。经分析，得知方案二工序少、辅助工时及制作工时短、效率高，市场对公司该车型需求量大，其余车型经常需使用液压机、折弯机进行成形，采用改进后的方案适合我公司现阶段的自卸汽车批量生产，也符合公司的统筹规划，并且该方案已在生产实践中取得较好的效果。
2.模具结构及特点
本模具为折弯压筋复合模，采用弹性顶料装置和上出料方式。模具结构如图2所示，上模刃口15是折弯工艺的凸模，是压筋工艺的凹模，下模刃口10、14是折弯工艺的凹模，凸模是压筋的凸模，该模具采用导向板进行导向。
3.模具设计
保险杠成形由折弯压筋两个工序制作而成，钢板Q235－A为软材料，在弯曲时应有一定的凸凹模间隙，工件尺寸均为自由公差，按IT12级选择尺寸公差即可，角度按照GB/T15055—2007冲压件未注公差尺寸极限偏差m级选择，可知：角度为90°±45''''。该钢板的允许最小折弯半径rmin=0.5t=1.25(mm)，零件弯曲半径r=15－2.5=12.5(mm)＞1.25mm，故不会弯裂。计算零件的相对弯曲半径r/t=12.5/2.5=5，可知弯曲变形后角度回弹较小，弯曲半径变化也不大，所以可通过在凸模上采取补偿且取较小间隙即可达到要求。保险杠展开尺寸：3102mm×555mm，保险杠下料展开如图3所示。
4.模具主要工作部分零件设计
(1)关于折弯模具部分：为防止回弹，在上模刃口的左右两侧留2t作为折弯直边，从2t点到压筋模处采用斜边结构，两侧1mm高度差斜向上，同理在凸模处采取两侧2t宽度采用直边，从2t点到压筋模处采取斜边结构，即两侧1mm斜向上，此凸模是压筋成形的凸模(见图4)，对于折弯工艺是作为顶料板的作用，中间高、两侧低；上模座两侧各缩进10mm，以防止回弹板料往外侧扩。间隙在最初设计时按大值设计，在调试模具时可通过在折弯凹模处塞铜皮以达到调整折弯模具间隙的目的。(2)关于压筋模具部分：凹模比凸模进入的深度深1mm，以抵消压筋回弹。
5.结语
本文主要是针对模具在板材成型加工领域的应用进行了研究，板材成型并不是片面的只是平面板材，常见的薄壁型材例如管装型材都是属于板材加工的范畴的，板材成型具有十分悠久的发展史，它的发展是同各个行业的制造需求紧密结合在一起的，像汽车、航空以及航天等重要的领域会包括着大量的板材加工零部件，这些行业的不断发展促使的板材成型的技术要不断惊醒提升和改进，随着我国经济的不断发展，对汽车行业的产量要求不断提高，对质量的要求同样也是不可或缺的，同时，在航空航天领域也要保持在国际领先的地位，因此，对板材成型的技术需求愈加强烈，这就促使了这一技术不得不向前创新与发展，传统的板材成型技术在很大程度上已经不能够继续满足这些行业的迫切需求，随着计算机技术的迅猛发展，板材成型技术的发展也寻找到了契机，那就是与计算机技术相互融合产生新的技术，模具的自动化技术因此也就应运而生，在板材成型领域也的确取得了巨大的经济效益。
2模具设计自动化发展趋势
CAD/CAM/CAE等技术是随着计算机技术的发展而逐渐出现的，并且在模具设计与制造行业得到了普遍的应用，随着新世纪的到来，各个国家的经济逐渐融为一体，模具行业作为工业的一个基础支撑行业必然会朝着自动化的方向不断发展，这样才能在全球化的工业领域中起到其自身的重要作用，随着各个国家的工业发展联系更加紧密，模具行业不单单只是局限的某个国家，大多数情况下是需要多国外某些行业提供先进的模具产品，这不仅对模具的设计水平、制造质量以及制造效率提出了更高的要求，而且还推动着模具的自动化的进一步向前发展，只有这样才能够适应不断发展的经济。当前，模具的自动化发展趋势主要可以概括为以下几个主要方面，下面分别进行详细的研究。
2.1模具产品发展将大型化、精密化
随着模具自动化技术的不断发展与进步，模具的产品也出现了两个十分重要的发展方向，也就是模具的大型化发展与精密化发展，所谓大型化发展并不是指单个模具的尺寸逐渐变大，而是指将多个零件的模具集中到一个模具上进行生产，也就是一个模具往往会有多个模具腔，这样就可以提高零件的生产效率，模具的精密化与模具的大型化并不是冲突的，它是与零件的微型化有着一定的关系的，模具的精密化主要是为了提高产品的
2.2模具标准件的应用将日渐广泛
模具的自动化发展的主要目的之一就是为了提高模具的制造效率，传统的模具制造行业对于每个新的产品都要单独设计模具然后再去加工，加工过程中还要对模具的质量进行监测，这样大大降低了效率，模具标准件的出现可以使得一部分模具不用再去重新设计，通过将某些模具的组成部分设计成标准化的模块并制定出相应的国家或行业标准，对于模具的自动化发展具有很大的推动作用。
2.3在模具设计制造中将全面推广CAD/CAM/CAE技术
随着计算机技术的出现并应用到模具领域，模具设计的开始出现自动化的发展趋势，各种先进技术包括CAE、CAD、CAM以及comC都被应用到模具的设计和制造，目前许多的计算机辅助设计的软件在模具的设计过程中可以直接对模具的加工过程生成完成并且可靠的数控加工程序，不仅提高了模具加工的效率，而且提高了模具加工的质量。随着工业的不断发展，CAD/CAM/CAE等相关领域的应用软件成本也开始逐年降低，从而降低了许多中小型企业的门槛，这几项技术作为模具自动化发展技术的里程碑，推动了模具发展质的飞跃。
3模具设计的自动化
模具设计的自动化是一个比较完整的生产模具的过程，通过CAD软件对模具进行设计的周期中，可以不断对所设计的模具进行质量上的改进，找出设计过程中存在的问题并且进行修正，对于实际中应用的模具对其进行信息的完整收集然后将其体现在CAD模型之中，并可以在企业内部进行文件的共享从而几种多名设计人才的智慧对设计的模具进行改进，最后可以生成模具的生产文件，实现整个模具设计到制造的自动化过程。
3.1输入产品模型，生成高质量实体模型
在模具设计与制造的自动化过程中，模具的产品模型输入是最为基础的一个步骤，只有得到十分完整的实体模型才可以保证整个模具设计过程的可靠性，然而当前的状况就是常用的一些造型软件虽然在造型方面具有很好的使用功能，但是在进行数据交互的过程中往往会出现一系列的问题，在进行数据交互过程中最容易出现问题的部分就是曲面部分，很容易出现数据丢失的现象，因此在进行数据交互的过程中就需要对导入的产品模型进行相应的处理过程，处理过程大多数情况是针对的造型公差，当造型间隙相对公差较大的情况下常常采用的造型处理方法有两种，一种方法称为愈合处理，另一种方法是公差处理模型，前一种方法的应用比较受限，并不是所有的情况都可以用该方法进行处理，后一种方法是在实际应用中使用较多并且最终效果也比较好的处理方法，因此常常采用该方法。
3.2完备产品模型
在模具设计与制造的自动化过程中，模具的产品模型的完备是模具厂家需要完成的一个十分重要的步骤，之所以还需要对设计好的模型进行完备是因为许多模型在设计的过程中是不需要将整个模型完整地绘制出来的，有时候仅仅给出模具的一个简单的外观，而内部的结构则需要模具的厂家进行细化，这种情况在汽车行业比较普遍出现，就算设计人员最终给出的产品的模型是完整的，模具厂家也需要完成另一部分工作，那就是将模具进行分离，也就是分为型芯和型腔两个部分，只有这样设计出的模具才能够进行使用，因此，不管设计人员最终给出的产品的模型是不是完整的，该模型都需要进行不得处理，也就是模型的完备。
3.3产生模具
在模具设计与制造的自动化过程中，模具的产生是在产品模型完备以后需要进行的下一个步骤，在模具的产生过程又可以细化为两个部分，一部分就是型芯和型腔的产生，这是模具的主要部分，另一部分就是模架等附件，又可以称之为模具的辅助部分，很多模具设计的人员希望通过实体造型的CAD应用软件来完成这项工作，然后在实际操作中往往是不能够完成的，这是因为模具产生设计过程中应用到最多的就是曲面造型这一功能，而这些现有的应用软件往往很难达到使用的要求。
3.4加工准备
模具加工前的准备是在模具设计与制造的自动化过程最后一个关键步骤，这一步骤同样十分关键，它既涉及到模具的设计，也涉及到模具的制造，整个模具的生产过程并不是单一的切削就可以完成的，有时候还需要特殊的加工方式来进行配合，最常见的就是放电加工，对于需要切削加工的表面需要选择对应的刀具来进行加工，而对于需要放电加工的表面就比较复杂，首先需要对放电加工的部分设计对应的电极模型，这一步骤有时候会占据整个模具设计的大部分时间，而电极模型的设计原理就是对需要进行加工的部分进行求逆的过程。
3.5板材成型模具设计
自动化的模具设计时可以遵循上面阐述的四个步骤，此外还需要得到一些材料的特性参数、与模具相关的边界条件以及速度均方差的计算方法等等。其中，vi是考察截面上i节点处的流动速度，v是所有考察节点的平均速度，n是考察节点总数。
4结论
系统构架采用CATIA平台的CAA技术开发的系统，包括4个功能模块，为了保证系统的功能明确、可扩展性强，采用3层系统结构，如图2所示，依次为物理层、数据层和技术层。物理层：应用CAA提供的各种API接口程序，实现在CAITA平台上系统的开发。数据层：用户提供包括新产品工艺数模、模具模板，模板匹配参数文件以及模具结构设计检查表在内的必需数据，为新产品模具的快速设计做好数据准备。技术层：系统以参数化模板为核心，采用向导式模具自动化设计工具，提供了以模具参数自动更新为核心的包括新产品数模导入、模具参数化设计、标准件定位和模具检查在内的4个功能模块，完整地实现了在已有模板基础上快速进行模具“再设计”的流程。其中，在新产品数模导入模块，应用数模自动替换技术完成工艺数模的替换更新工作，为后续的参数化设计打好基础；参数化设计模块通过参数自动更新技术，利用用户提供的参数文件和交互界面，对各类参数进行快速批量更新；在标准件定位模块，应用动态测量技术，实现标准件的快速定位；在模具检查模块，根据用户提供的模具检查表，在CATIA环境中对模具逐项进行检查，并自动输出审核结果。
2关键技术
2．1新产品数模自动替换
数模自动替换功能基于CATIA的“”(Pub-lication)命令，此命令主要用于参数化装配建模(ParametricAssemblyModeling)［5］，使用命令可以智能地实现组件之间的替换。元素的几何特征可以根据用户需求进行修改变化，但只要名称不改变，其外部引用就会根据元素的变化而重新构建“”与“外部参考”之间的关联关系。命令实现几何元素之间的关联，由的名称和原几何元素所在零件在装配环境下的实例名称共同决定。因此即使将整个Part文档替换，只要保持新Part在装配环境下的实例名称和元素的名称均与原Part一致，那么几何元素之间依然有效关联，并会根据当前几何特征的变化智能地构建出全新的几何特征。基于命令的关联原理，程序实现数模自动替换的过程如图3所示。用户将提供的新产品数模的模具设计必需元素(如板料轮廓线、分模线、曲面等)，按照已导入模板的要求进行，保证元素名称的一致。程序自动获取数模在装配体中的实例名称，赋给替换后的新产品零件。各个外部参考节点根据新的元素几何特征进行相关特征的关联重构，完成模具产品型面的自动替换。对于已更新的型面模型，可以实现各个子节点的重复替换。
2．2参数快速批量更新
2．2．1构建动态交互界面交互界面的动态构建基于用户提供的与模板相匹配的参数文件。参数文件的格式如表1所示，依次为参数所属类别、参数类别表示图片、参数名称及参数所在部件。参数类型和每一类型包含参数的个数由用户自己确定，这种方法不受模具类型的限制，也为初级设计人员提供良好的引导。一套完整的参数化模板拥有庞大的参数信息，用户将模板中的参数进行分类整理，写成与模板匹配的参数文件，程序根据文件驱动生成动态交互界面。即当用户选择不同特征类别时，程序自动在交互界面中显示表示该类别的图片和所包含的所有参数，并根据参数所在部件获取其在特征树上的数值，达到根据类别的不同，智能地动态构造交互界面的目的，方便用户一次性修改某类别的所有参数。例如，用户提供如表1的参数文件，在构建的交互界面中分别选择“特征类别一”和“特征类别二”时，动态参数区分别如图4a和4b。以拉延模为例，可以模具主控参数作为特征类别一，所属2个参数为模具总体高度、总体长度；以导板参数作为特征类别二，所属3个参数为导板长度、宽度、厚度。修改时
2．2．2参数批量修改CATIA中参数化过程的实现基于知识工程顾问模块提供的公式(Formulas)、规则(Rules)等方法，即用一组参数约束该几何图形的结构尺寸和零部件的特征。参数与设计对象的尺寸和特征有对应关系，当赋予不同的参数值时，可通过函数关系公式和尺寸驱动达到新的目标几何形状和特征［6］。具体设计时，用户根据新产品的数模型面特点，通过交互界面，对参数值按类别进行一次性批量修改，利用参数驱动重构原理实现模板相关几何特征的更新。借助CAA中CATIProduct，CATIParmPub-lisher，CATICkeParm等几个主要接口提供的函数，程序将用户在对话框中输入的目标参数值自动更新到模板特征树上相应的参数节点下，参数值及引用到该参数值的外部参数值同步更新，通过相应的函数关系公式完成几何特征重构(见图5)。用户根据需要，完成参数文件中所列出参数的更新，最终完成新产品模具的设计。
2．3动态测量
测量距离时，用户通过交互界面选择几组目标测量面，程序自动获取这几组面所在零件的位置矩阵。一般平面上的标准件，其局部坐标系与全局坐标系一致。对于斜面上的标准件，为了使移动功能更符合实际需要，使其可以沿斜面方向移动，程序将其局部坐标系从位置矩阵给出的坐标系原点O1，平移至标准件表面点W处(用户选择W)，移动时的方向以该局部坐� 移动时，程序根据用户选择的移动方向和设定的移动距离构造移动矩阵，与标准件当前的位置矩阵作CATMathTransformation函数的乘积运算，并以运算结果定位标准件的新位置。例如，将某标准件从其当前位置沿向量(a，b，c)移动iDis个单位，则：移动后位置矩阵=当前位置矩阵×移动矩阵，如式(1):移动过程中，程序时时获取标准件当前位置矩阵，并分别测量几组面当前最小距离显示在屏幕上，以便用户参考。在用户选择测量面之前，可根据经验在交互界面设定每组面之间的最小距离值。移动过程中，程序动态测量几组面的最小距离，如果测量的最小距离小于用户设定的最小距离，则程序自动判断后，以红色显示该距离以示提醒，方便用户对标准件的位置及时做出调整。图7为某型号平衡垫块在移动时的距离显示和相应的部分对话框界面。
3应用实例
利用本系统对某汽车的某覆盖件零件数模(图8a)进行模具设计。首先在新产品数模导入模块，选择合适的模具模板(图8b)，保证该产品与模板中型面零件的元素名称保持一致的前提下，导入该产品数模零件，完成新产品型面替换工作。在参数化设计模块，导入用户提供的与模板参数相匹配的参数文件(如图9a)，用户根据新产品面的特点，在交互界面中选择类别列表中不同的类别，按类别合理修改界面下方参数区动态显示出的参数值，完成模具参数化设计工作。如图9b和9c分别是修改模耳吊座和导板参数时动态显示的交互界面。在调整好的模具主体上对标准件进行重新定位，注意屏幕上红色显示的距离数值(如图7)，移动过程中避免与其他零件的干涉。最后在模具结构设计检查模块，导入用户提供的模具结构设计检查表，在CATIA环境中对模具进行逐项审查，并保存审查记录，程序自动输出审核结果。经过以上4个模块流程，在模具模板上快速完成相似结构数模的模具设计，有效减少设计人员的工作量和设计时间。
4结语
1.1制件分析
卡箍制件要求成形加工后表面平整、光滑、无皱折、无压痕及划伤等现象。在该制件的制造过程中，成形工序是工艺流程中的重要工序，正确的成形工艺方法、模具结构设计合理与否是加工出合格制件、提高生产效率的关键。该卡箍制件结构分析无特殊的装配和使用要求。弯曲件外形简单，精度要求不高，工件厚度1mm，定位较为容易，且定位精度易保证，该类似结构的制件较多，材料不同，有不锈钢、高温合金、铝合金、20钢、铜合金等，根据不同环境选择不同材料的卡箍制件，以下选择其中的一种规格来进行分析。冲压技术要求：材料：LY12-M；材料厚度：1mm；生产批量：大批量；未注公差：按GB/T1804-m级确定。
1.2工艺存在的问题
原工艺流程为：落料、手工整形、成形（弯曲）。存在的问题：由于操作工人手工整形时手工控制，半成品制件无法达到一致性，造成预弯时尺寸和外观不一致，压痕、划伤，表面不平整、不光滑、圆度差等质量问题，并且工作效率很低，给后续工序带来很大困难，造成最后一道成形工序后的制件外观不一致，稳定性不好、质量差、安全性较差。目前简易弯曲模具如图2所示，要想解决目前存在的这些问题，必须摸索更合理、高效率、高质量的成形工艺方法，设计合理的模具结构，提高加工质量和效益。
2工艺优化
成形方法和模具设计必须着重考虑。通过该工件的工艺性分析可知，卡箍是典型的弯曲件。针对上述存在的问题，提出初步的改进方案，确定用2次成形单工序来代替一次成形来完成。将工艺流程初步改为：落料、预成形（第一次成形）、成形（第二次成形）。
3模具结构改进
根据工艺初步方案，确定为二次成形，即预成形和成形，每次成形由模具来保证。
3.1预弯模装配图结构
自动完成制件的预成形，结构如图4所示。模具工作过程：毛坯件放在凹模2上，用定位板13定位，上下模分别设置压料杆6和顶料杆15，可避免弯曲过程中毛坯件窜动。当上模下压时，压料杆和顶料杆起定位作用，毛坯逐渐受力向下弯曲，直到凸模、坯料和凹模三者完全压合，弯曲过程结束。当上模回升时，弹簧回复，顶料杆顶出工序件。
3.2二次成形模（卷圆模）装配图结构
完成成形工序，考虑要卸模和取件方便，用连杆机构来完成这个动作。卡箍卷圆模的工作过程：预成形件放在凹模1上，用定位销6和定位块7定位，当上模下压时，连杆机构带动推件块以凸模本身作为滑动轨迹向后移动，凸模逐渐向下压工序件，直到凸模、坯料和凹模完全压合，弯曲过程结束。当上模回升时，连杆机构的带动推件块向前移动，从而推出工件。
4结束语
该制件成形的难点为ϕ120mm的大圆，该圆在卷圆成形时回弹较大。制件按照传统工艺预弯、卷圆成形后会出现较大的回弹，回弹后圆筒开口处间距增大20～30mm，而且圆筒呈椭圆形，虽经反复调整，修研模具，效果不理想，尺寸稳定性差，难以冲压出合格的制件。经分析，预弯成形是该制件卷圆成形的关键，把预弯形状由3段不同大小的圆弧组合而成，其中中部的圆弧同卷圆件成形方向相反，以控制卷圆件的回弹量，同时还应在卷圆成形工序上采取改变圆弧直径大小的措施来减小制件成形的回弹，最后用整形工序对卷圆后的制件进行整形。
2工序图设计
根据以上分析，成形该制件需7副模具，分别为1副冲孔、切断模，5副弯曲模和1副整形模来完成。箍圈成形工序如图2所示，具体工序为：①板料冲孔、切断；②板料两端第1次弯曲；③板料两端第2次弯曲；④板料两端头部卷圆；⑤板料两端波浪形弯曲；⑥卷圆；⑦整形。
3模具设计需注意的问题
（1）该制件有多处弯曲，毛坯展开长度按理论计算结果会与实际长度尺寸相差较大，为此，先按理论计算毛坯的展开长度并采用线切割加工制出毛坯，再在弯曲模进行试制，根据试制结果再调整毛坯的展开长度。（2）板料两端头部卷圆工序中，在凹模的两端头部必须加工出与制件头部相同的圆弧，否则难以卷成制件相同的圆弧，影响制件的质量。（3）板料两端波浪形弯曲工序中，如按通常的设计方式用3个相等的圆弧连接一波浪形的弯曲，反弹也会很大。根据经验，取中间的圆弧R=70mm，两边的圆弧R=52mm。弯曲成形后，靠近开口的圆弧会比制件略小，然后在整形工序整形出与制件要求的圆弧尺寸。
4模具结构设计
4.1板料两端第1次弯曲模结构设计
板料两端第1次弯曲模结构如图3所示。（1）为确保弯曲凸、凹模位置精度，在上、下模座上设置有ϕ16mm的滑动导柱、导套进行导向。（2）板料两端第1次弯曲时，两端头部的形状对称，直接利用凸模与凹模刚性成形，模具结构简单。（3）为方便模具调整、维修，凸、凹模采用镶拼式结构。把凸模和凹模各分为3块，并用螺钉固定，其螺纹孔为盲孔，可防止制件在冲压过程中产生压痕，影响制件的外观质量。
4.2板料两端第2次弯曲模结构设计
板料两端第2次弯曲模结构。（1）板料两端第2次弯曲时，凸、凹模的相关尺寸直接影响头部卷圆的尺寸，要合理控制弯曲凸、凹模的间隙，以免弯曲后的回弹较大，在后一工序难以卷圆。因该制件为SUS430不锈钢，设计时，在凹模的侧面加一挡块19，能平衡制件弯曲过程对凹模产生的侧向力。（2）制件的板料较厚（t=2.0mm），为保证制件成形质量，模具采用3个ϕ80mm的橡胶12进行弹性压料，橡胶安装在下模座8的底部。（3）模具工作过程为：将上工序冲压出的制件放入模具内，挡料块6对制件进行定位。上模下行，对制件进行弯曲成形。上模上行，弯曲成形后的制件随凸模一起上行，制件从凸模的侧面取出。
4.3板料两端头部卷圆模结构设计
（1）该模具结构较复杂，为保证上、下模的位置精度，在上、下模座上设置ϕ38mm的滚动导柱、导套导向。（2）为保证上、下模有足够的弹簧压缩行程，上模设计上托板1和垫块6，下模设计下托板14和垫块13。（3）为平衡弯曲凸模2、8在卷圆过程中产生的侧向力，分别在弯曲凸模2、8后侧相对应的下模上设置有挡块20。在成形时凸模的头部先对板料两端进行导向，再卷圆成形。（4）模具中压料板5较狭窄，为保证压料板的强度，不能在其内部设置小导柱，为保证压料板滑动过程中的顺畅，在压料板的侧面设计4块压料板挡块7，压料板在压料板挡块内滑动。该结构稳定性好，可以代替小导柱导向。（5）模具工作过程为：将上工序冲压出的制件放入模具内，用浮动导料销18对制件进行粗定位。上模下行，压料板压住制件，上模继续下行，弯曲凸模2、8头部的导向部分对制件进行导向，浮动导料销在凸模下行的同时随之下行。上模继续下行，开始对板料两端进行卷圆成形。
4.4板料两端波浪形弯曲模结构设计
（1）板料两端波浪形弯曲形状简单，但弯曲模结构复杂。为便于加工，弯曲凹模采用分体结构，为平衡凹模在弯曲成形过程中产生的侧向力，在凹模的左、右侧面设置凹模挡块14。（2）凸模7、19固定在凸模固定板11上，中间的凸模5采用滑动结构。模具工作过程为：上模下行，中间的凸模5利用橡胶2的压力对制件进行预成形，上模继续下行，成形制件两边的弧形，直到上、下限位柱接触后，制件波浪弯曲过程结束。
4.5卷圆模结构设计
（1）卷圆模结构简单，上、下模靠卷圆芯棒固定座3的头部进入导向块7和导向块8内导向，无需再设置导柱、导套导向。（2）为提高卷圆芯棒10的强度，在卷圆芯棒的上方加工出一缺口，镶入支撑块11，支撑块的上方与上模座1连接，侧面与芯棒固定座连接，支撑块同时也起到隔离卷圆件开口处的作用。（3）用卷圆芯棒作凸模，把上工序冲压出的制件（见2（e））反向放置在卷圆凹模5上，并用挡料块4定位。上模下行，卷圆芯棒先接触前一工序件的中间圆弧R70mm的顶部，上模继续下行，对制件进行卷圆。上模上行，已经卷圆的制件随卷圆芯棒一起上行，制件从卷圆芯棒侧面取出。
4.6整形模结构设计
该工序为制件卷圆后调整圆弧的回弹，整形模结构复杂，对模具的各零部件制造精度要求高。（1）上、下模靠凸模5、19的头部分别进入导向块8、17内导向，无需再设置导柱、导套导向。（2）模具的芯棒18固定在芯棒固定座7上，而芯棒固定座在下模导向块12、14内滑动。（3）把上工序卷圆的制件套入芯棒中，芯棒的凸出部分对制件起定位作用，以防止制件旋转影响整形质量。上模下行，顶杆4在弹簧的压力下首先使芯棒固定座及芯棒一起下行，直到制件的圆弧底部接触到凹模9的圆弧后，凸模5、19对制件进行整形，整形后的制件从芯棒侧面取出。该整形模能很好地控制制件的回弹。
5结束语
随着科学技术的快速进步，在生产模具的过程中广泛应用CAD/CAM技术，通常情况下在以市场调查的基础上进行周密研究，然后进行生产决策，之后生产计划下达开始操作手段，紧接着开发设计模具的工作人员使用模CAD工作站，对模具设计中的分析、造型、计算以及绘制工程图等工作进行完成，而且评价产品性能在设计阶段就可以进行，设计者从繁重的绘图中可以得到解脱，可以在创造性的工作上应用更多的时间。
2CAM过程
2.1集成制造CAD/CAM技术
建立单一的图形数据库是模具CAD/CAM系统的集成重点，在CAD、CAM各单元间获得自动转换与传递数据，使CAM阶段能对CAD阶段的三维图形完全吸收，降低了中间建模的误差和时间；利用计算机反复优化和修改温度在模具工作中的分布情况，以及在模具中的模具结构、性能以及塑料液体流动、加工精度情况等，在正式生产前查找问题、发现问题，使制模时间大大减少，模具加工精度大大提高。模具集成制造运行图见图1，采用CAD/CAM软件具备详细设计、基础设计、概念设计等功能，面向的对象是参数化造型和统一数据库，它提供了一个良好的平台发展模具的集成制造技术。
2.2模具高速加工应用CAD/CAM
Salomon于60多年前提出高速加工的概念，并进一步研究了高速加工技术。刀具直径与主轴速度对高速加工产生很大作用，刀具寿命、所切削的材料及加工工艺等对还高速加工也会产生一定的影响。通常来讲，达40000r/min以上主轴速度可加工小型模具细节结构，而称12000r/min以上的主轴加工速度为高速加工，通常可加工大型汽车覆盖件模具。高速加工相比于传统模具的加工方式，其优点为：模具加工工序简化；模具表面的质量加强；模具加工的速度提高；利于模具修复。因高速加工与传统加工存在区别，高速加工的加工工艺要求比较特殊，所有的工艺过程都包含于数控加工的数控指令，所以，应用CAM系统在高速加工的系统中对其相应的特殊要求必须满足：具有全程自动刀柄干涉检查和自动防过切处理能力；CAM系统的计算编程速度必须很快；优化处理进给率功能；模具高速加工改变编程方式与要求编程人员；具有丰富的、与高速加工要求符合的加工策略。
2.3生产过程管理应用CAD/CAM
基本由个人计算机和小型计算机终端组成CAD/CAM系统的应用网络，在整个生产过程中FMS管理系统软件可实施跟踪管理。如外购件的采购状况、流转零件状况、加工进度、加工品质、收货状况等都能够掌握。通过对这种软件的应用可以节省劳动力，帮助进行适当的外购物品时机选择。完善的材料清单生成，就是在库存管理中使所有加工状况信息全部进入。然后以加工工艺路线为依据实施加工。停工待料的时间、机床运转时间的数据及操作人员加工工时都可以通过该系统逐日提供。这样不仅能够减少机床空耗的时间，还能计算出实际的生产成本，以此实现生产成本减少的目的。
2.4模具检测应用CAD/CAM
可移动式三坐标测量仪在传统模具加工中的作用与三坐标测量仪在配合CAD/CAM系统进行检验中的作用有很大区别。CAD/CAM系统测量空间在3250×2090×1370mm中，三标测量仪的任何一点都为0.015mm精度定位，可达40t测量塑料模或冲模的零件质量。测量仪的测量精度如何保持最好的效果，应将它放在一个独立的机房中，与外界环境隔绝，保持室温20℃。为了避免振动影响测量结果，安装三坐标测量仪应在质量为100t的由气垫支承的混凝土底座上。三坐标测量仪作为一种工具，不仅可以最终检验模具品质，也可以在加工过程实施检测，也就是中间检验各道加工工序，从而掌握所需的几何形状如何更精确地加工。在对模具实施检验的过程中，零件的各部位需以较密的轨迹进行检测。通常情况下检验每一副模具需两次，在冲压加工之前一次、之后一次。检验的过程中，上、下模型腔的对合状况应通过理论计算厚度方式测量，从而了解CAD设计数据精度的具体情况。
2.5提高模具精度应用CAD/CAM
引入CAD/CAM系统实施模具制造，对于冲压模具来讲，提高了加工精度，而主模型和靠模不必再使用。如公差加工具有很严的要求，且磨削主要型腔面后需要的模具需手工抛光，具有良好效果的是用CAD数据加工，远胜于靠模和主模型的效果，其根本差距就是加强了控制尺寸。一般情况下模具的主要型腔表面是用CAD数据精确地加工出来的，然后把主要型腔面与其他零件一起配合加工。现阶段模具工程师可以利用各种CAD/CAM软件生成comC机床的刀具轨迹和实施模具设计，并且还能够提供用于模具的热性能分析和铸造品质改进的有限元分析。
3结语
1、成形工艺分析
十字轴是典型的枝杈类锻件，图 1 所示为十字轴零件图。由图可见，十字轴中心为球台，适合水平分模，球台均布 4 个轴颈，完全对称，适合采用双向等速复动成形技术。零件的材料为 40Cr，其抗拉强度与屈服强度比相应的碳素钢高 20%，在常温下零件成形比较困难，尤其是零件的边角部分不易完整成形，采用温挤压成形技术可降低成形阻力，有利于零件一次精密成形。
2、成形工艺方案
2.1毛坯制备
根据挤压过程体积不变的原理，由零件尺寸计算毛坯的体积，考虑制备毛坯过程中的下料误差尧后续镦粗和加热等因素，实际毛坯体积需增加约 3%，通过计算所得毛坯体积V =4223mm3。用剪切模切一段准10mm的实心棒料，由于剪断所得的坯料端面比较粗糙，端面与中心轴线不能保持垂直，有一定的斜度，因此坯料在剪切后，需用镦平模将坯料端面压平后再进行挤压，最终获得坯料规格为准11.6mm伊40mm。
2.2表面处理及
为了减小挤压时坯料与模壁的摩擦阻力，本文采用了水基石墨剂(成分院石墨尧二硫化鉬尧滑石粉尧纤维素和水)，该剂特点是院在中高温下不分解，热稳定性好，有良好的性能，对模具有良好的隔热和冷却效果[4]。温挤压成形前将坯料作喷砂或抛丸等处理，清理锈迹尧污垢等。然后加热至200℃ 左右，出炉浸入水基石墨剂中，快速捣匀，取出沥干，当坯料表面均布一层黑炭色的薄膜时，待坯料晾干即可进行加热尧挤压成形加工[5]。
2.3坯料加热成形
温度是温挤压工艺能否顺利进行的关键因素。40Cr 的温塑性变形温度通常在 600～800℃ 之间，高于 800℃时金属的氧化变得十分剧烈，生成的氧化皮对于模具的磨损尧工件的尺寸精度和表面粗糙度值都有很大的影响，而低于 600℃时金属的抗拉强度显著增大，金属的流动性不佳，不利于塑性成形。本文将温挤压温度定在 750℃依30℃，在这温度范围内 40Cr 的变形抗力约为常温下的 18%，而氧化极微。毛坯加热采用连续式中频感应加热炉，该炉加热速度快尧氧化烧损少尧热效率高尧炉温可控，易于实现自动化。加热过程中为使炉内温度均匀，加速热量传递，炉内带有强制空气循环装置[6-7]。
3、挤压过程的数值模拟及分析
本文在分析十字轴结构特点的基础上，基于Deform-3D 有限元模拟软件，建立温挤压成形工艺过程的有限元模型，分析了成形过程中材料的形状变化尧挤压应力尧模具载荷等结果从而优化设计方案，并据此设计出合理的模具，以达到减少工艺试验次数，降低生产成本的目的。
3.1几何模型建立及数值模拟参数设置
利用三维造型软件 CATIA 实现汽车万向节十字轴的参数化建模及模具的三维造型，然后输出STL 格式文件并导入有限元软件中建立有限元模型[8]。坯料的四面体单元网格总数约为 50000 个，材料为AISI-5140(40Cr)，多次模拟试验中，坯料的初始温度分别采用 720尧750尧780℃。凸模与凹模材料均设置为 4Cr5MoSiV1(AISI-H13)，它是一种热作模具钢，具有良好的热稳定性，高的疲劳抗力和良好的韧性，广泛用作温热挤压的模具材料。坯料与模具间的摩擦类型选用剪切摩擦，由于是温挤压，摩擦系数设为0.25，热传导率设为 8N/(s窑mm窑℃)。本文采用的是双向等速复动成形技术，上下凸模挤压速度均为 10mm/s，增量步时间设为 0.002s，模拟步数为 725 步。
3.2温挤压成形过程与载荷行程分析
通过多次数值模拟试验，不断调整参数尧改进三维造型模具，最终得到了符合设计的数字化锻件，其模拟成形效果如图 2 所示，整个成形过程的挤压力变化如图 3 所示。十字轴的温挤压成形过程主要分为四个阶段，每个成形阶段的特点为院①镦粗变形阶段院坯料在模具中受两端冲头同时挤压发生镦粗变形，镦粗的坯料填满了与凹模筒壁的间隙，金属与凹模大面积的接触产生了较大的摩擦力。同时，坯料中段的金属发生径向流动。如图 4(a)所示，当圆柱体坯料侧面部分鼓成较为完整的球体时此阶段结束。如图 3 所示，这个阶段挤压力增长较快，但数值不大。②轴肩成形阶段院随着冲头继续挤压，坯料侧面的金属流入轴颈腔内，但该部分金属没有与凹模接触，阻力较小，金属流动均匀且稳定。如图 4(b)所示，当金属基本充满大轴颈型腔形成四个轴肩时此阶段结束。如图 3 所示，这个阶段挤压力增长缓慢。③ 轴颈充填阶段院轴肩成形后，凸模继续将金属向小轴颈型腔挤入，大量金属与凹模壁接触，产生巨大的摩擦阻力，且小轴颈型腔口较小，金属流动阻力增大。如图 4(c)所示，当小轴颈型腔基本充满时此阶段结束。如图 3 所示，这个阶段挤压力迅速增大。④充满余腔阶段院如图 4(d)所示，凸模行程即将结束，此时的坯料对模具的张模力达到最大，且金属与模具的摩擦力达到最大，边角成形比较困难。在此阶段挤压力急剧上升，最终达到最大值。
3.3结果分析与优化
通过对模拟实验所获得的结果分析，对成形工艺方案提出以下几点补充与改进院(1) 十字轴温挤压温度由 初定的 750℃ 改为780℃，挤压力由 392kN 降为 364kN，成形阻力降低，金属流动性更好，成形效果更佳。(2) 在模具升温后，根据计算，4Cr5MoSiV1 的强度无法满足40Cr钢在温挤压过程中凸模的受力情况，所以凸模材料采用高速钢 W9Mo3Cr4V。凹模尧顶杆与压力板等承受的载荷较小，均可采用4Cr5MoSiV1，而上下模板可采用强度尧硬度更小的40Cr。(3) 由图 3 可见，载荷在成形过程中不断增加，因此凹模应设计成组合式结构，使其受力合理分布。在凹模加工时，在轴肩与筒壁连接处设计R1的过渡圆角，降低金属的流动阻力，减小对凹模的磨损，提高凹模的使用寿命。(4) 凸模的轴向承载力即为十字轴的成形挤压力，由图 3 所示，最大挤压力约为 364kN，实验室提供的型号为 THP32-315F 的 3150kN 四柱液压机可作为成形加工设备。液压机只需承担挤压力，张模力由模具的锁模机构承担。
4、模具设计与工作过程
本文设计的模具如图 5 所示，采用浮动的上凹模与浮动的下凹模对合结构，用钩子锁模。上下凹模工作部分均采用了组合式，模具闭模高度为 340mm，模具外形尺寸满足所选设备装模尺寸。模具工作的简要过程为院将坯料放在下凹模与下冲头形成沉孔内，坯料靠孔腔壁自然定位。上模随压力机滑块下行，下模的导柱导入浮动上模板上的导套，上凹模与下凹模对合，形成封闭模腔，同时钩子在小弹簧作用下向内转一个角度，钩住垫块，将上尧下凹模锁住。上模继续下行，带动下凹模尧浮动下模板和钩子一起向下浮动，大弹簧被压缩，上冲头将沉孔内的坯料挤入型腔。当上模达到下死点时，变形金属充满型腔，挤压结束。上模抬起，在开始阶段钩子尚未打开，浮动下模板尧下凹模和钩子随上模上浮，当钩子尾部被挡板挡住时，随着浮动下模板继续上浮，钩子被打开，上尧下凹模分开，浮动上模板和浮动下模板上升至各自的极限位置。十字轴留在上凹模或下凹模中，由上顶杆或下顶杆顶出。需要注意的是院温挤压前，需对凸模和凹模工作部分采用喷灯进行预热，预热温度约 300℃，温挤压过程中，模具温度将达到 500～600℃，连续工作时硬度急剧下降，可能导致加工过程不能继续，在温挤压过程中需采用喷雾装置将冷却液喷向凸凹模工作部分进行冷却，使温度降低。
5、结论
该合页片属铰链式弯曲件，经分析：L/d=90/2.2=40.9＞30,属细长制件，由于制件细长、材料薄、刚度差，如果采用传统的铰链加工方法分预弯和卷圆两道工序弯曲，则在卷圆弯曲过程中当板料受到挤压和弯曲作用时，极易因弯曲和振动而失稳，致使制件不易达到理想的形状精度和表面质量；还会因弯曲、圆度和直线度误差，以及表面划伤等瑕疵而报废；或者由于失稳，致成形失败。其次铰链卷圆件的回跳在所难免，要满足卷圆内径公差要求较为困难。所以，该制件的工艺性不好，加工难度大，在成形方法和工装设计中必须着重考虑。
2传统的铰链加工方法存在的问题
资料介绍，对于r=（0.6~3.5）t的铰链件，常用推卷的方法弯曲成形。弯曲成形一般分为两道工序，首先将毛坯头部预压弯，然后再卷圆。立式结构较简单，便于制模和弯曲成形，但此工艺方法和模具只适用于材料较厚且长度较短的铰链件。对本合页片由于材料较薄，长径比大于30，显然不适合。卧式模具结构是利用斜楔对凹模作用，使其产生水平运动而完成卷圆过程，有压料装置，弯曲件质量较好。但由于卷圆内径有公差要求，弯曲件的质量还是不够理想，还需增加一副整形模才能达到要求。而且图2c模具结构较复杂，模具制造成本高，周期长，对于小批量的合页片生产，经济性不好。从上述模具结构可以看出，该类模具比较适合加工小型铰链件。制件则相当困难，甚至不可能进行。因此，必须考虑其他工艺方法，设计新结构的模具来解决这些问题。经过多次摸索，终于找到了解决问题的方法：即在预弯成形后，卷圆弯曲之前增加一道U形弯曲工序，从而使推卷成形变得容易，同时也使模具的结构设计得到简化。优化后的冲压工艺流程为：下料→落料→去毛刺→制标→头部预弯→头部U形弯曲→卷圆成形。
3模具结构及工作过程
模具工作过程：卷圆模置于液压机（Y41-10T）工作台上，将模柄4固定在液压机上滑块上。工作时，液压机上滑块上升，模具开启，压块3与上模6脱离接触，将经U形弯曲后的坯件由端面从上模与下模右侧面的缝隙中插入下模7的型槽内，放入芯棒1，开动液压机上滑块下行，使轴向压块3向下传力给上模6，从而使坯件受限并卷圆弯曲成形。成形后，液压机上滑块回升，弹簧2将上模6顶起，用手将制件从芯棒1上取出，完成一个冲压过程。一个批次加工完后，将芯棒1插入下模7存放芯棒的孔内，以备下次使用。
4结束语
首先根据经验，在砂芯上布好射嘴及排气塞，然后进行射砂及固化的模拟，图1是首次射砂模拟的结果，从结果可见，部分位置存在紊流，中间隔板位置，砂流明显分开，砂芯射不满。由于模拟结果不理想，于是对射砂嘴和排气塞进行优化，增加部分排气塞，射砂嘴的直径调整，经过多次调整及模拟后得到了合格的结果，优化后的模拟结果如图2所示，图中长圆柱为射砂嘴位置，短圆柱为排气塞位置，模拟结果显示，中间隔板位置砂流交叉融合，填充完整，其它位置砂芯完整。
2芯盒模具设计及制造
芯盒模具的结构与射芯机有关[4]，不同的企业都会根据其不同的射芯机建立相应的标准虚拟三维模架。本设计首先根据射砂模拟结果，布好射砂嘴、排气塞及顶芯杆等；然后设计分形面；最后调出标准三维模架[4]，将砂芯根据要求装配入模架中，通过布尔运算得出三维的模具型腔，并详细设计出定位销、导向销、导向套、压板、回位导杆等各种零件。设计好的模具如图3所示。模具设计好后，根据图纸制订加工工艺，根据三维模型编NC程序，然后开始模具制造，制造完成的模具如图4所示。
3制芯效果
模具设计前没有经过MAGMA软件的射砂模拟，所试制出的砂芯经常出现不饱满，砂芯断裂等缺陷（图5所示）。通过MAGMA软件的射砂模拟，根据射砂模拟结果，布置好射砂嘴、排气塞及顶芯杆等。然后制造模具，开始制芯，把芯盒模具装到相应的射芯机上，调试好模具，开始射砂，第一轮试制就能射出合格的砂芯，图6是首轮试制出的砂芯，砂芯饱满紧实，质量很好，符合要求。
4结论
MAGMA软件射砂模块的模拟结果与实际相符，利用MAGMA软件射砂模块的模拟结果来辅助模具设计，可以明显提高模具设计的效率，且设计的模具结构更合理，减少模具调试时间，避免因为设计不合理而造成模具的多次整改，降低成本的同时也缩短了模具开发周期。
作者：谢武斌 罗超庆 黄耀光 汤宏群 单位：1.广西玉柴机器股份有限公司 2.广西大学材料学院 3.百色学院 4.广西生态型铝产业协同创新中心
参考文献：
[1]崔怡，吴浚郊，李文珍。芯盒结构对射砂过程的影响[J].特种铸造及有色合金，2000（3）：4-6.
[2]迈格码（苏州）软件科技有限公司。2012年度用户大会光盘[EB/OL]，2012.
熔模铸造是一种优异的工艺技术，采用熔模铸造生产阀块的毛坯，可以有效保证毛坯的制造精度，并减少阀块的机械加工量。在Pro/E的模具设计模块中，根据阀块毛坯的结构特点采用装配法和分型面法相结合，进行阀块的熔模模具结构设计。
1.1蜡模相关数据的确定
该阀块毛坯表面粗糙度的最大值为3.2，考虑到中温蜡的铸件表面粗糙度可达到2.0左右，充分满足非加工表面粗糙度要求，故选用中温蜡作为蜡模原料。铸件的收缩率由合金收缩率、模料收缩率和型壳膨胀率综合决定，最终确定铸件的综合收缩率为1%。
1.2蜡模的模具CAD
在Pro/E的模具模块中进行模具设计，最关键的工作是设计合理的分型面。分型面的位置和结构的合理性，不仅对毛坯的制造效率和精度有影响，而且也关系到模具操作的方便性和模具零件的结构工艺性以及经济性。本文中阀块模具的分型面方案和结构设计过程是：首先复制阀块毛坯的上顶孔面并延伸到模具顶面形成第一个分型面，构造出模具的型芯；再利用双侧拉伸创建第二个分型面将模具整体一分为二，构造出模具的上下模型腔。分型面设计完成后，在Pro/E中进行开模检测，没有干涉。另外，为方便脱模和便于型腔的加工，下模设计了顶杆，并将型腔中加工难度大的部分设计了活块和型芯。从制造的工艺性和生产率的角度考虑，将下模型芯与顶料机构的顶杆设计为一体，使铸件能够完好的取出。
2上、下模型腔的CAM刀路设计及仿真
2.1文件格式转换
将Pro/E造型完成的上、下模实体另存为IGES格式。由于IGES文件是Pro/E和MasterCAM的通用文件，所以在MasterCAM中可以IGES格式的模具零件实体进行仿真加工。在加工中一些小的圆角加工效果不是很理想，所以将切削用量适当调整，并且对刀具参数、加工方式进行改进。加工困难的部位需要多次精铣，以保证加工精度。
2.2CAM编程及仿真
在MasterCAM里建立加工任务，选择以外形环状铣削加工方式，先选择Φ10的平铣刀粗铣内型腔，再换Φ5的球头铣刀精铣内型腔，调整切削参数开始加工仿真并生成数控代码。
3结论
1）本文的阀块零件在液压系统中需求量大，材料昂贵，毛坯制造精度要求高，采用熔模铸造其毛坯可有效保证其批量和精度的要求。采用Pro/E软件的三维造型功能快速准确地建立了阀块的毛坯数模，并在其模具模块中结合熔模铸造工艺设计了阀块毛坯的熔模铸造模具，经开模检测，模具结构合理。
2）在MaseterCAM软件中对模具的上、下模型腔进行数控加工刀路设计，经加工仿真显示刀路轨迹合理，导入到CIMCO软件，为传给数控机床进行实际加工做准备。
高职教育中大力倡导的工学结合的人才培养就是要将工作和学习有机地结合起来，开展基于生产、实务、流程的学习和实践活动，实现学校和企业的深度融合，培养符合现代社会需要的技术技能型人才。高职项目教学模式立足岗位要求，基于职业岗位工作任务的相关性构建课程体系，教学内容以行动化的学习� 项目教学作为一种新的高职教育课程模式，在把握高职教育本质内涵，体现高职教育特色和符合国情等方面，正是体现了“工学结合”的思想精髓，代表了中国高职教育课程改革的发展方向，值得探索和推广。项目教学是一种开放的学习策略，它鼓励以学习者为主的有意义的学习活动，学习者对开放式的问题寻求解答，依据搜寻、发现来积累规则，提出方案和计划，搜集和分析信息，从其中理出头绪并制作产品以解决问题。项目教学的推广程度很大程度上代表着高职教学的教学水平。
2模具相关企业需求与人才能力评估调研
几个月前，为了更详细地了解企业对学生的评价及需求，我们对学校周边相关企业进行了走访或问卷调查，发出8份问卷，走访了9家单位，经分析整理，罗列出了用人单位对我院模具专业毕业生的思想品德、专业知识、业务能力和工作业绩等方面的总体评价和要求。从用人单位对模具专业毕业生能力评价可以看出：毕业生的学习能力和实际工作能力比较强，这与专业开展以工作过程为导向的课程改革密切相关，课堂改变了原有的理论知识灌输的模式，让学生成为课堂的主人，注重实践，注重学生学会发现问题、分析问题、解决问题的自主学习能力，让学生在实践中主动获取专业知识，这样的满意度调查结果也证明了教学改革取得的明显成效。另一方面，调研结果也暴露出了一些不足之处，突出的一点是学生的基础知识不够扎实，知识面相对狭窄。经过专业组的讨论与分析，原因很多，其中之一是我们对项目教学法认识的还不够，把握和运用的还不好，导致在某些时候只是重视了项目教学法的形式，忽略了其内涵。针对这样的情况，我们专业组进行了深入地专项交流讨论，以邓小平的一句话作为讨论结果：不管黑猫白猫，抓住老鼠就是好猫；在目前的形式下，不管什么方法，必须让学生学的愉快，学有长进，但始终要坚持走项目教学的路线。接下来，我将以本校模具专业的《型腔模具设计》课程的教学改革为例，来简单表达一下我对项目教学及教学方法的想法。
3《型腔模具设计》课程的教学思考
社会在不断发展，人才需求问题不断涌现，作为教学工作者，不可避免地要努力更新教学内容、探索新的教学方法。这些年来，教育部规划教材、高职高专指定教材等更多地采用了项目模块，学习目标、工作任务、知识目标、能力目标等都非常的清晰。项目教学看似使得教学更简单化，学生看完教材便能完成任务，但如果不能很好地基于项目进行拓展学习便达不到技术技能型人才的标准。笔者是一名高职教师，走访过很多企业，对企业招人难、学生择业难的现象深有感触。对于模具专业设计类课程的实际情况，我将存在的问题归纳如下：（1）企业岗位对学生的岗位技能综合性要求较高；生产的快速性与灵活性使得给与初步入企业一线的学生的适应时间大大缩短；同时企业需要员工具备有独立工作能力和一定的开拓精神，这使得模具专业设计课程的传统教学方法跟不上企业的发展需求。（2）模具种类很多，比如冲压模、塑料模、压铸模等，如果都设置课程，课时会比较紧张，而企业需要的是“专一通百”的能力。学生要有好的学习方法，能触类旁通。（3）单纯的项目引入和教学内容的改革无法使学生的技能符合职业的需求。
4《型腔模具设计》课程的教学思路
为了适应社会需求，我们课程组邀请了相关企业专家参与了我们的课程建设讨论，最终对本课程的课程设置思路、教学方法、教学内容达成了共识。课程设置与设计思路：以多个核心岗位为支撑，以成形工艺分析和模具设计这个工作过程为课程目标，通过多种工艺的学习与比较，让学生获得必须的知识和技能。课程内容：型腔类模具的模具结构和成型工艺。教学方法：多启发学生去归纳和比较，多激励学生去发现问题，努力解释现象。为方便学生更好地学习与接受，我们也进行了教学设计的更新，大体上是：从模具共性（模架）认识到特性（成型件）设计；从结构认识到工艺分析；从看懂案例到模仿设计；从草图绘制到尺寸设计等等。高职高专的模具教材非常多，但能够符合我们的教学设计和思路的教材我们没有发现，所以我们自己着手开发了《型腔模具设计》的校本教材。《型腔模具设计》校本教材共分为5个项目。第一个项目从模架及其工作原理入手，让学生认识并熟悉型腔模具；第二、第三、第四、第五个项目都是模具设计实例，在实例之后附有跟本项目相关的基础理论知识。在校本教材的最后整理了一些较为典型的型腔模具图，供学生模仿设计时分析和参考。通过型腔模具的教学过程，学生对各类型腔模具都有了一定的基础，再加上以前学习过冲压模具的相关知识，在毕业设计教学实施前，学生不仅积累了许多模具类知识的学习方法，同时也基本具备了能根据不同零件的用途选择不同成形方法的能力。在型腔模具的教学过程中，我们有“项目教学”，如注塑模具设计；有“专题讲解”，如挤压工艺与模具；有“知识讲授”，如模架认识与分类。在“项目教学”的过程中，又有专项的内容讲授，如其他塑料成型工艺、推出机构的分类等等。不管采用什么方法，我们的思路非常清晰，目的非常明确，就是让模具专业的学生能更多地掌握模具知识的学习方法，让学生的材料成形视野更开阔。学生的反馈是一种鼓励，学生所出的成果是实证。我们从学生的反馈中了解实际情况，不断改进，目前的课程教学满意度还是非常令人欣慰的。每次，学生上交漂亮的模具图和工艺说明书时，总能看见他们灿烂的笑容。
5小结
CAE软件实现了计算机与设计人员相互作用，计算机技术发挥其高效率的特长，设计人员发挥其灵活性特点，这样就使模具的制作流程更加灵活，并且提高了模具的生产效率。CAE软件采用计算机技术把设计方案优化，使模具在制作过程中结构合理，工艺参数精确。CAE软件可以提高企业的生产率，节省时间。CAE软件实现了设计计算的自动化和图样绘制的精确化，这样就大大节省了设计人员的时间，而且使设计的精确度提高。CAE的使用使设计到制作的时间减少，从而降低了劳动力和材料的成本。计算机的运转提高了绘图的效率，计算机进行设计的优化时考虑到原材料的使用问题，确保原材料得到充分利用，节省了企业成本，提高了企业的经济效益。
2散热器罩的工艺分析
2．1覆盖件冲压工艺的主要特征
在进行覆盖件的冲压过程中，尽量运用一道工序就可以完成任务，使覆盖件的轮廓清晰，如果覆盖件在两次工艺才成形的话，会导致成形不完整的问题，使覆盖件的质量降低。当覆盖件的形状确定后，尽可能使覆盖件表面平滑均匀，使各个部位的变形程度能够达成统一，在不同的工序完成时，能够确保各个工序能够相互调整，使工序的状态良好。覆盖件上的孔是在各个工艺完成后再制作，以免在孔的形成过程中产生畸变问题。当覆盖件成型以后，就可以进行翻遍等工作，先确定好工料的形状和尺寸，然后对成形的工艺进行分析，对模具的结构进行分析，然后分析在模具成形过程中需要的零部件。
2．2散热器罩冲压工艺分析
2．2.1结构工艺介绍
散热器罩在形状设计的过程中是对称的，在覆盖件的制作中，在水平面上形成X和Y两个方向，这两个方向在制作的过程中设计的深度是不一样的，这就导致了在设计覆盖件的时候，确定形状会存在很多的问题，按照覆盖件制作的特� 散热器罩是沿着Y方向对称的，而且其顶部形成一个较为平缓的面，在冲压的时候可以运用正装的方式，这样就不会出现凸模的死角，使模具的形状可以顺利地形成，X边的深度比较大，在制作的过程中需要进行压边操作。
2．2.2冲压方案的确定
在进行冲压的过程中，一般都会经过成形、修边这两个步骤，在成形的过程中，在X�
3散热器罩拉伸成形的CAE分析
3．1CAE仿真分析的功能
在对汽车的覆盖件进行设计时，运用CAE软件，实现了软件的制作的仿真，在运用CAE软件进行仿真的过程中，首先要运用三维建模的方法，建立一个曲面的模型，然后将零部件的模型放到仿真软件中，分析二者是否可以匹配。按照冲压设备在设计中拉伸的效果，从而对接触的方式进行确定。在模具冲压的过程中，可以在参考力学模型的基础上，运用有限元的相关知识，建立有限元的模型，加入零部件的曲面模型中没有确定补充面，这时，就要运用CAE软件进行模型表面的设计，从而能够运用软件自动生成补充面。在CAE软件中，由于网格的自动划分功能并不能很好地实现求解器的需求，当网格被划分完成后，就可以运用CAE对网格进行检测，将那些不合格的网格检查出来。通过对模具的类型进行分析，从而建立分析模型。通过对零部件的分析，从而能够计算出毛坯的尺寸，运用CAE软件对毛坯的尺寸进行进一步的计算，从而确定毛坯的形状，运用CAE软件分析毛坯的主要轮廓，从而能够制作出毛坯的主要模型。在对拉伸筋进行定义的过程中，可以分析出金属的流动状况，能够在制作模具的时候防止起皱问题的发生，从而能够制作出更加平整的模具，运用拉伸筋能够将成形的数据进行模拟和分析，运用拉伸筋建立几何模型，这种方法在计算数据时精确度比较高，但是，这种方法在建立拉伸筋模型时需要耗费很多时间，而且在建立拉伸筋模型的过程中容易出错。也可以运用建立等效的拉伸筋模型的方法，这种方法能够按照尺寸建立出等效的模型，比较灵活，能够对数据进行准确地分析，被广泛地应用。
3．2散热器罩的CAE仿真分析
在散热器罩的CAE仿真分析的过程中，在对单元进行划分的时候一定要格外注意，一般都是运用四边形单元，而且要根据模型，设计合理的划分方法，在对自动的网格进行划分后，其中四边形单元占单元总数的大部分。在分析冲压方向的时候，一般都会运用CAE来确定，确保没有死区的产生，而且尽量可以使拉伸的深度减小。为了能够使拉伸成形更加得成功，就必须要对模具的工艺进行完善，要对补充面进行设计，并且要分析压料面的问题，在对压料面进行设计的时候，不能出现凹凸不平的问题，要使压料面保持平整，而且要尽量简化压料面制作的流程。对压料面的工艺进行完善，要确定好压料面的拉伸方向和位置，从而能够使压料面的各个部位都能够均匀分布。在进行压边设计后，确定了拉伸筋的结构后，运用CAE的分析，对模具的起皱问题进行考量，模具的内部如果出现了起皱的问题，可以发现，模具出现起皱的部分几乎都在模具的中心部分，在模具的中间部分，在压边的过程中由于受力不足，而且，在拉伸筋设计的环节存在一定的问题，因此，在解决这种问题的时候，可以运用强化压边力度，或者是增加拉伸筋的数量，对拉伸筋的位置进行调整，将拉伸筋调整到模具的中间部位，也可以通过使用润滑剂，从而能够减小摩擦系数。在对模具进行计算的过程中，一般来说，模具的厚度在0.8毫米的时候，能够形成一个较大的节点，这时不会发生模具起皱的问题，而且不会影响模具的美观度，也不会出现模具出现局部开裂，给汽车带来安全隐患的问题。
4结语
模具毕业论文
本文的主要围绕两方面内容：
提出一个基于模板的统计翻译模型以及相应的训练和翻译算法；
根据这种算法模型实现一个汉英机器翻译系统。
首先，我们将提出一个基于模板的统计机器翻译算法。这种算法是传统的基于转换的方法和统计机器翻译方法的有效结合。克服了现有的统计机器翻译方法忽视语言结构的缺点，同时又继承了其数学推导严密，模型一致性好的优点。
然后，在我们已有工作的基础上，我们将根据以上算法，提出一个完整汉英机器翻译系统及其测试系统的实现方案。
本文第一章是对已有的各种基于语料库的机器翻译方法以及机器翻译评测方法的一个综述，第二章结合我们已有的工作，提出我们自己的研究思路——基于深层结构的统计机器翻译方法，第三章给出一个具体的汉英机器翻译系统的实现方案，第四章是总结。
综述
机器翻译方法概述
和自然语言处理的其他技术一样，机器翻译方法也主要分为两类：人工编写规则的方法和从语料库中学习知识(规则或参数)的方法。从目前的趋势看，从语料库中学习知识的方法已经占到了主流。当然从语料库中学习知识并不排斥人类语言学知识的应用，不过这种语言学知识的应用一般不再表现为直接为某个系统手工编写规则，而更多的是通过语料库标注，词典建设等大规模语言工程的方式体现出来，应该说，这是一种计算机研究者和语言学研究者互相合作的一种更为有效的方式。
基于语料库的机器翻译方法主要有：基于实例的机器翻译方法，基于统计的机器翻译方法，混合(Hybrid)的方法。这几种方法各有特点。其中，统计机器翻译方法由于其数学推导严密，模型一致性好，可以自动学习，鲁棒性强等优点，越来越受到人们的重视。本文中提出的机器翻译方法就是统计机器翻译方法中的一种。
根据我所查阅的文献，我把基于统计的机器翻译方法大体上分为以下三类：第一类是基于平行概率语法的统计机器翻译方法，其基本思想是，用一个双语平行的概率语法模型，同时生成两种语言的句子，在对源语言句子进行理解的同时，就可以得到对应的目标语言句子。这种方法的主要代表有Alshawi的HeadTransducer模型和吴德恺的ITG(InversionTransductionGrammars)模型以及Takeda的Pattern-basedCFGforMT.第二类是基于信源信道模型的统计机器翻译方法，这种方法是由IBM公司的PeterBrown等人在1990年代初提出的，后来很多人都在这种方法的基础上做了很多改进工作，这也是目前最有影响的统计机器翻译方法，一般说的统计机器翻译方法都是指的这一类方法。第三类是德国Och等人最近提出基于最大熵的统计机器翻译方法，这种方法是比信源信道模型更一般化的一种模型。
机器翻译的范式
机器翻译经过50多年的发展，产生了很多种不同的范式(Paradigm),大致归纳起来，可以分为以下几类，如下图所示：
直接翻译方法：早期的不经过句法分析直接进行词语翻译和词序调整的方法；
基于转换的方法：基于某种深层表示形式进行转换的方法，典型的转换方法要求独立分析，独立生成；注意，这里的深层表示既可以是句法表示，也可以是语义表示；
基于中间语言的方法：利用某种独立于语言的中间表示形式(称为中间语言)实现两种语言之间的翻译。
基于平行概率语法的统计机器翻译方法
这一类方法的基本思想是，用一个双语平行的概率语法模型，即两套相互对应的带概率的规则体系，同时生成两种语言的句子，在对源语言句子进行理解的同时，就可以得到对应的目标语言句子的生成过程。
这一类方法有几个共同的特点：有明确的规则形式；源语言规则和目标语言规则一一对应；源语言与目标语言共享一套概率语法模型，对于两种语言的转换过程不使用概率模型进行描述。
以下我们分别介绍这一类方法的有代表性的几种形式。
Alshawi的基于加权中心词转录机的统计机器翻译方法
有限状态转录机(Finite-StateTransducer)和有限状态识别器(Finite-StateRecognizer)是有限状态自动机(Finite-StateAutomata)的两种基本形式。其主要区别在于有限状态转录机在识别的过程中同时可以产生一个输出，其每一条边上面同时有输入符号和输出符号两个标记，而有限状态识别器只能识别，不能输出，其每一条边上只有一个输入符号标记。
中心词转录机(HeadTransducer)是对有限状态转录机的一种改进。对于中心词转录机，识别的过程不是自左向右进行，而是从中心词开始向两边执行。所以在每条边上，除了输入输出信息外，还有语序调整的信息，用两个整数表示。下图是一个能够将任意a,b组成的串逆向输出的一个HT的示意图：
基于加权中心词转录机(WeightedHeadTransducer)的统计机器翻译方法是由AT&T实验室的Alshawi等人提出的，用于AT&T的语音机器翻译系统。该系统由语音识别，机器翻译，语音合成三部分组成。其中机器翻译系统的总体工作流程如下图所示：
在加权中心词转录机模型中，中心词转录机是唯一的知识表示方法，所有的机器翻译知识，包括词典，都表示为一个带概率的HeadTransducer的集合。知识获取的过程是全自动的，从语料库中训练得到，但获取的结果(就是中心词转录机)很直观，可以由人进行调整。中心词转录机的表示是完全基于词的，不采用任何词法，句法或语义标记。
整个知识获取的过程实际上就是一个双语语料库结构对齐的过程。句子的结构用依存树表示(但依存关系不作任何标记).他们经过一番公式推导，把一个完整的双语语料库的分析树构造并对齐的过程转化成了一个数学问题的求解过程。这个过程可用一个算法高效实现。得到对齐的依存树后，很容易就训练出一组带概率的中心词转录机，也就得到了一个机器翻译系统。不过要说明的是，通过这种纯统计方法得到的依存树，与语言学意义上的依存树并不符合，而且相差甚远。
这种方法的主要特点是：1.训练可以全自动进行，效率很高，由一个双语句子对齐的语料库可以很快训练出一个机器翻译系统；2.不使用任何人为定义的语言学标记(如词性，短语类，语义类等等),无需任何语言学知识；3.训练得到的参数包含了句子的深层结构信息，这一点比IBM的统计语言模型更好。
这种方法比较适合于语音翻译这种领域比较受限，词汇集较小的场合。
吴德恺的ITG模型
InversionTransductionGrammar(ITG)是香港科技大学吴德恺(DekaiWu)提出的一种供机器翻译使用的语法形式[Wu1997].
这种语法的特点是，源语言和目标语言共用一套规则系统。
具体来说，ITG规则有三种形式：
A[BC]
A
Ax/y
其中A,B,C都是非终结符，x,y是终结符。而且B,C,x,y都可以是空(用e表示).
对于源语言来说，这三条规则产生的串分别是：
BCBCx
对于目标语言来说，这三条规则产生的串分别是：
BCCBy
可以看到，第三条规则主要用于产生两种语言的词语，第一条规则和第二条规则的区别在于，前者产生两个串语序相同，后者产生的串语序相反。例如，两个互为翻译的汉语和英语句子分别是：
比赛星期三开始。
ThegamewillstartonWednesday.
采用ITG分析后得到的句法树就是：
其中，VP结点上的红色标记表示该结点对应的汉语句子中两个子结点的顺序需要交换。
通过双语对齐的语料库对这种形式的规则进行训练就可以直接用来做机器翻译。
吕雅娟[Lü2001,2002]基于ITG模型实现一个小规模(2000个例句)的英汉机器翻译系统，取得了较好的实验结果。这个系统利用的英语的单语分析器和英汉双语词对齐的结果来获取ITG.系统结构如下图所示：
Takeda的Pattern-basedCFGforMT
[Takeda96]提出了基于模式的机器翻译上下文无关语法(Pattern-basedCFGforMT).该模型对于翻译模板定义如下：
每个翻译模板由一个源语言上下文无关规则和一个目标语言上下文无关规则(这两个规则称为翻译模板的骨架),以及对这两个规则的中心词约束和链接约束构成；
中心词约束：对于上下文无关语法规则中右部(子结点)的每个非终结符，可以指定其中心词；对于规则左部(父结点)的非终结符，可以直接指定其中心词，也可以通过使用相同的序号规定其中心词等于其右部的某个非终结符的中心词；
链接约束：源语言骨架和目标语言骨架的非终结符子结点通过使用相同的序号建立对应关系，具有对应关系的非终结符互为翻译。
举例来说，一个汉英机器翻译模板可以表示如下：
S:2NP:1岁：MP:2了
————————————
S:beNP:1beyear:NP:2old
可以看到，这种规则比上下文无关规则表达上更为细腻。例如上述模板中如果去掉中心词约束，考虑一般的情况，显然这两条规则不能互为翻译。与实例相比，这个模板又具有更强的表达能力，因为这两个句子的主语(NP:1)和具体的岁数值都是可替换的。
该文还证明了这种模板的识别能力等价于CFG,提出了使用这种模板进行翻译的算法，讨论了如何将属性运算引入翻译模板当中，并研究了如何从实例库中提取翻译模板的算法。该文作者在小规模范围内进行了实验，取得了较好的效果。
基于信源信道模型的统计机器翻译方法
基于信源信道模型的统计机器翻译方法源于Weaver在1947年提出的把翻译看成是一种解码的过程。其正式的数学框架是由IBM公司的Brown等人建立的[Brown1990,1993].这一类方法的影响非常大，甚至成了统计机器翻译方法的同义词。不过在本文中，我们只把它作为统计机器翻译方法中的一类。
IBM的统计机器翻译方法
基本原理
基于信源信道模型的统计机器翻译方法的基本思想是，把机器翻译看成是一个信息传输的过程，用一种信源信道模型对机器翻译进行解释。假设一段源语言文本S,经过某一噪声信道后变成目标语言T,也就是说，假设目标语言文本T是由一段源语言文本S经过某种奇怪的编码得到的，那么翻译的目标就是要将T还原成S,这也就是就是一个解码的过程。
有两个容易混淆的术语在这里需要解释一下。一般谈到机器翻译时，我们都称被翻译的文本语言是源语言，要翻译到的文本语言是目标语言。而在基于信源信道模型的统计机器翻译方法中，源语言和目标语言是相对于噪声信道而言的，噪声信道的输入端是源语言，噪声信道的输出端是目标语言，翻译的过程被理解为"已知目标语言，猜测源语言"的解码过程。这与传统的说法刚好相反。
根据Bayes公式可推导得到：
这个公式在Brown等人的文� P(T|S)是由源语言文本S翻译成目标语言文本T的概率，称为翻译模型。语言模型只与源语言相关，与目标语言无关，反映的是一个句子在源语言中出现的可能性，实际上就是该句子在句法语义等方面的合理程度；翻译模型与源语言和目标语言都有关系，反映的是两个句子互为翻译的可能性。
也许有人会问，为什么不直接使用P(S|T),而要使用P(S)P(T|S)这样一个更加复杂的公式来估计译文的概率呢其原因在于，如果直接使用P(S|T)来选择合适的S,那么得到的S很可能是不符合译文语法的(ill-formed),而语言模型P(S)就可以保证得到的译文尽可能的符合语法。
这样，机器翻译问题被分解为三个问题：
1.语言模型Pr(s)的参数估计；