《冲压工艺与模具设计》课程教学改革探索与实践

第一篇：《冲压工艺与模具设计》课程教学改革探索与实践

龙源期刊网 http://.cn

《冲压工艺与模具设计》课程教学改革探索与实践

作者：邢昌 冒国兵 余小鲁 张海涛

来源：《科技创新导报》2013年第04期

《冲压工艺与模具设计》是我校材料成型及控制工程专业塑性方向及机械设计制造及其自动化专业模具方向一门重要的专业方向课，该课程主要讲授冲压的基本原理及工艺方法、冲压模具的典型结构和设计方法，涉及到机械制图、机械设计制造、力学、工程材料及热处理等众多知识领域Ⅲ。

第二篇：冲压工艺与模具设计心得

冲压工艺与模具设计

开学以来经过十几周的紧张的学习，在李老师的教导下使我对冲压工艺与模具设计这门课程有了一些了解，十几周学习，收获颇丰，同时也感到肩上的压力很大，很有一种危机感，一种现代化科技的潮流所淘汰、被其他学校所超越的危机感。

在课本的绪论中，我知道了冲压技术的现状与发展趋势。随着工业的发展，工业产品的品种、数量越来越多；对产品质量和外观的要求，更是日趋精美。所以模具设计这一技术，在我国国民经济中的地位也越来越重要。

在学习中，我们一开始学习了冲压工艺类型及变形特点。在这一节中我了解了一些常用的冲压工序和冲压工序的变形特点，同时呢对冲压件的冲压工艺性有一点点的了解。冲压加工的基本工序可以分为分离和成形两类。分离工序包括切断、冲裁、切口、切边。其中冲裁又包括落料和冲孔。变形工序包括弯曲、拉深、成形、缩口、胀形、整形。其中成形包括起伏和翻边。冲裁是落料和冲孔工序的总称。其变形过程分为三个阶段：

1、弹性变形阶段。

2、塑性变形阶段。

3、剪裂分离阶段。凸凹模刃口间隙对冲裁变形区的受力和变形有重要影响，他直接影响冲裁件的质量、模具的寿命和力能消耗。

弯曲是一种使板料在弯矩作用下产生塑性变形、弯成有一定角度形状零件的方法。弯曲变形过程可以分为三个阶段：

1、弹性弯曲阶段。

2、弹塑性弯曲阶段。

3、塑性弯曲阶段。在弯曲成型过程中存在回弹现象，在设计模具时应该考虑并采取措施避免回弹。在拉深变形和翻边变形时，要充分考虑拉深件的形状。因为拉深变形和翻边是的受力情况、变形特点与拉深件的具体形状密切相关。

之后我们学习了拉深变形过程分析，知道了拉深又称拉延，是利用专用模具将平板毛坯制成开口空心零件的一种冲压工艺方法。拉深过程中，毛坯各部分的受力及变形时不同的，并且随之拉深过程的进行而变化。

我对最后一章的冷挤压工艺比较感兴趣，所以就多点自己学到的东西吧。冷挤压顾名思义就是利用金属材料的塑性，在室温条件下，将金属毛坯放入装在压力机上的模具型腔内，在强大的压力和一定的速度作用下，迫使金属毛坯产生塑性流动，通过凸模与凹模之间的间隙或凹模出口，挤出空心零件或断面比毛坯断面小的实心零件。冷挤压工艺可按金属流动方向、金属流动速度及变形温度等进行分类。按金属流动方向分类

1、正挤压。

2、反挤压。

3、复合挤压。

4、减径挤压。

5、径向挤压。

6、墩挤复合法。按温度分还可以分成：

1、冷挤压。

2、温挤压。

3、热挤压。冷挤压加工有许多特点，可以增强金属的塑性变形能力，可以使制品综合质量提高，节约原材料，生产灵活性大、生产效率高，工艺流程简单、设备投资较少。

在风一样流逝的岁月里，十几周如昙花一线，弹指最多可以与一挥间相提并论。但让我们自己学到的东西，那绝对的不是一般可以概括，也不是仅仅的再加上相当二字就可以了得的，绝对的该是可以达到意想不到的可喜的收获方才罢休。慢慢的意识到，不是自己学不到，不是自己没本事，没能力学，而是在于自己敢不敢去学，想不想去学，有没有学习的那股子冲劲。它的着实的参与，让自己不得不把原先的许多的想法抛弃，让自己不得从不一直以来的游手好闲，无所事事中跳跃出来。其实那些只会危害自己，别人是不会对你投以一丁点的好感的，并不是因为别人都没有一视同仁的双眼，而是自己甘愿选择逃避，堕落。让自己深深的认识到，只有选择振作，去做，去思考，去学习，才会真正的有所收获。虽然短暂的实践会渐渐的从自己的学习与生活中远去，褪去，但是它给自己带来的变化是永远抹不掉的。那敲打铁块的声响带给自己的心灵美妙的旋律，时时的会在自己的耳畔响起。它虽然已经结束，但它给自己的对内心的理想，未来的进发并没有停止。它就像是一个警钟，人生路上的一个警钟，时时告诫着自己，提醒着自己，要有所作为，事先就必须有所为，之后才有所成。然而它更像是一个在海中航行的小船的航标，时时指引着自己，向着明天，向着未来不懈的追求。

第三篇：冲压工艺与模具设计 知识点总结

1，P1，冲压是通过模具对板材施加压力或拉力，使板材塑性成形，有时对板材施加剪切力而使板材分离，从而获得一定尺寸、形状和性能的一种零件加工方法。

冲压工艺可以分成分离工序和成形工序两大类。（判断：表1和表2）

2，P18，硬化定义：随着冷变形程度的增加，金属材料强度和硬度指标都有所提高，但塑性、韧性有所下降。

N称为材料的硬化指数，是表明材料冷变形硬化性能的重要参数。硬化指数n大时，表现在冷变形过程中材料的变形抗力随变形的增加而迅速增大，材料的塑性变形稳定性较好，不易出现局部的集中变形和破坏，有利于提高伸长类变形的成形极限。P30，成形破裂：胀形（a破裂）和扩孔翻边破裂（B破裂）。3，P32（了解）硬化指数n值：材料在塑性变形时的硬化强度。N大，说明该材料的拉伸失稳点到来较晚。

塑性应变比r值：r值反映了板材在板平面方向和板厚方向由于各向异性而引起应变能力不一致的情况，它反映了板材在板平面内承受拉力或压力时抵抗变薄或变厚的能力。

4，P45，冲裁过程的三个阶段：弹性变形阶段，塑性变形阶段，断裂分离阶段。

5，P48，断面的4个特征区：圆角带，光亮带，断裂带，毛刺。

（简答）影响断面质量的因素：1，材料力学性能的影响。材料塑性好，材料被剪切的深度较大，所得断面光亮带所占的比例就大，圆角也大；反之则反。2，模具间隙的影响。间隙过小时，最初形成的滞留裂纹，在凸模继续下压时，产生二次剪切，会在光亮带中部形成高而薄的毛刺；间隙过大时，使光亮带所占比列减小，材料发生较大的塌角，第二次拉裂使得断面的垂直度差，毛刺大而厚，难以去除，使冲裁件断面质量下降。3，模具刃口状态的影响。刃口越锋利，拉力越集中，毛刺越小；刃口磨损后，压缩力增大，毛刺增大。4，断面质量还与模具结构、冲裁件轮廓形状、刃口的摩擦条件等有关。

6，P50，降低冲裁力的方法：阶梯凸模冲裁（缺点：长凸模插入凹模较深，容易磨损，修磨刃口夜间麻烦），斜刃口冲裁，加热冲裁。

7，P52，F卸：从凸模上将零件或废料卸下来所需要得力。

F推：顺着冲裁方向将零件或废料从凹模腔推出的力。

F顶：逆着冲裁方向将零件或废料从凹模腔顶出的力。设h为凹模孔口直臂的高度，t为材料厚度，则工件数：n=h|t。刚性卸料装臵和下出料方式的冲裁模总压力：F总=F冲+F推 弹性和下出料方式的总冲压力：F总=F冲+F卸+F推

弹性和上出料方式的总冲压力：F总=F冲+F卸+F顶（选择）8，P53，冲裁间隙：冲裁模的凸模和凹模刃口之间的间隙。分双边（C）和单边（Z）两种。

间隙的影响：（1）对冲裁件质量的影响。间隙较大时，材料所受的拉伸作用增大，冲裁完毕后材料弹性恢复，冲裁件尺寸向实体方向收缩，使落料件尺寸小于凹模尺寸，而冲孔件的孔径则大于凸模尺寸。当间隙较小时，凸模压入板料接近于挤压状态，材料受凹、凸模挤压力大，压缩变形大，冲裁完毕后，材料的弹性恢复使落料件尺寸增大，而冲孔件的孔径则变小。（2）对模具寿命的影响。间隙减小时，接触压力随之增大，摩擦距离随之增长，摩擦发热严重，因此模具磨损加剧；较大间隙使得孔径在冲裁后因回弹增大，卸料时减少与凸模侧面的磨损。（3）对冲裁力及卸料力的影响。间隙减小时，材料所受的拉应力减小，压应力增大，板料不易产生裂纹，冲裁力增大；反之减小，但继续增大间隙值，凸、凹模刃口产生的裂纹不相重合，会发生二次断裂冲裁力下降变缓。

间隙增大时，冲裁件光亮带窄，落料件尺寸偏差为负，冲孔件尺寸偏差为正，因而使卸料力、推件力或顶件力减小。间隙继续增大，制作毛刺增大，卸料力、顶件力迅速增大。9，P61

重点

（冲裁模刃口尺寸计算）（1）计算原则：落料模先确定凹模刃口尺寸（以凹模为基准，间隙取在凸模上）；冲孔模先确定凸模刃口尺寸（以凸模为基准，间隙取在凹模上）；选择模具刃口制造公差；保证有合理的间隙值；“入体”原则。（2）计算方法：凸模和凹模分开加工{分开加工与配合加工的区别及其优缺点}、{配合加工计算题}；凸模和凹模配合加工{1，落料：应以凹模为基准件，然后配做凹模2，冲孔} 例2-3 10，P67

重点

排样利用率的计算（一个进距内的材料利用率和一张板料上总的材料利用率公式）

排样：冲裁件在板、条等材料上的布臵方法。材料的利用率：衡量排样经济性、合理性的指标。

冲裁过程中产生的废料分为两种：（1）结构废料（2）工艺废料 排样方法分三种：（1）有废料排样（2）少废料（3）无废料排样 11，P71搭边：排样中相邻两工件之间的余料或工件与条料边缘间的余料。

影响搭边值大小的因素：材料力学性能，材料厚度，工件的形状和尺寸，排样的形式，送料及挡料方式。

12，P78，冲裁工序按工序的组合程度可分为：单工序，复合和级进冲裁。（复合和级进冲裁的区别和利用）

冲裁组合方式的选择根据冲裁件的生产批量、尺寸精度、形状复杂程度、模具成本等多方面考虑（1）生产批量（2）冲裁件的尺寸精度（3）对工件尺寸、形状的适应性（4）模具制造、安装调整和成本（5）操作方便与安全（P94习题2）

13，P96，弯曲：把板料、管材或型材等弯曲成一定的曲率或角度,并得到一定形状零件的冲压工序。

应变中性层：由外区向内区过渡时，其中有一金属纤维层长度不发生变化的金属层。（重点：如何确定中性层）（P98稍稍理解：弯曲时的中性层：如何确定）

14，P101，重点弯曲件毛坯长度的计算：直线部分和弯曲部分3-12公式 r大于0.5t及图3-8 r小于0.5的弯曲件。P103，最小相对弯曲半径Rmin|t：在保证发生弯曲时表面不发生开断的条件下，弯曲件内表面能够弯曲成取小圆角半径与坯料后度的比值。Rmin|t越小，弯曲性能越好。

影响最小弯曲半径的因素：零件的弯曲角a，板材的方向性，板材表面质量与剪切断面质量板材的宽度和厚度

15，P108，弯曲回弹：卸载后弯曲角形状和尺寸发生变化的现象 16，P109，影响弯曲回弹量的因素（1）材料力学性能（2）相对弯曲半径R|t（3）弯曲角a（4）弯曲方式和模具结构（5）摩擦 16，P121，根据应力应变状态的不同，将拉深毛坯分为5个区域：平面凸缘区，凸缘圆角区，筒壁部分，底部圆角区，筒底部分。拉深中主要的破坏形式：起皱和拉裂。

17，P127，起皱：拉伸过程中，毛坯凸缘在切压应力作用下，产生的塑性失稳。起皱原因：凸缘的切向压应力超过板材临界压力应力引起。最大切向压应力产生在凸缘外缘处，起皱首先由此开始。防皱措施：（1）压边圈、拉深筋、拉深槛（2）合理设计零件形状（3）合理设计模具（4）改善冲压条件压边力的平衡润滑（5）合理选材，确定适当板厚、低屈服极限材料，防皱效果好 P128，拉裂的防治措施：根据板材成形性能，采用适当的拉伸比和压力比；增加凸模表面的粗糙度；改善凸缘部分的润滑条件；选用KS|Kb比值小，n值大，r值大的材料。

18，P128毛坯尺寸计算原则：毛坯面积等于工件面积（面积相等原则）P132，拉伸系数：每次拉伸后圆筒形件的直径与拉伸前毛坯（或半成品）的直径之比，即首次：m1=d1|D 拉伸系数是拉伸工作中重要的工艺参数。

极限拉伸系数的影响因素：板料成形性能，毛坯相对厚度t|D，凹凸模间隙及其圆角半径等有关。以下为具体介绍：

（1）板料的内部组织和力学性能

板料塑性好、组织均匀、晶粒大小适当、屈强比小、塑性应变比r值大时，板料的拉深性能好，可以采用较小的极限拉伸系数。（2）毛坯的相对厚度t|D

毛坯的相对厚度t|D小时，容易起皱，防皱压力圈的压力加大，引起的摩擦阻力也大，因此极限拉伸系数相应加大。（3）拉伸模的凸模圆角半径rp和凹模角度半径rd

rd过小时，筒壁部分与底部的过渡区的弯曲变形加大，使危险断面的强度受到削弱，使极限拉伸系数增加。rd过小时，毛坯沿凹模圆角滑动的阻力增加，筒壁的拉应力相应加大，其结果是提高极限拉伸系数值。（4）润滑条件及模具情况

润滑条件良好、凹模工作表面光滑、间隙正常，都能减小摩擦阻力改善金属的流动情况，使极限拉伸系数减小。（5）拉伸方式

采用压边圈拉深时，因不易起皱，极限拉伸系数可取小些。（6）拉伸速度

拉伸速度对极限拉伸系数的影响不大，但速度敏感的金属拉伸速度大时，极限拉伸系数应适当加大。（P137 如何判断能否一次性拉深成功）

19，P160，凹模与凸模圆角半径。凹模圆角半径：过大，则板材在经过凹模圆角部分时的变形阻力以及在间隙内的阻力都要增大，势必引起总的拉深力增大和模具寿命的降低。过小，拉深初始阶段不与模具表面接触的毛坯宽度加大，这部分很容易起皱。凸模圆角半径：过大，会使拉伸初级阶段不与模具表面接触的毛坯宽度加大，也使容易此部分起皱。过小，在后续的拉深工序中毛坯沿压边圈的滑动阻力也要增大，对拉伸过程不利。{Rd：小，阻力大使得抗力增大，危险断面变薄或破裂，刮伤工件；大，过早丧失压边力致起皱。Rp（对冲压效果影响无Rd显著）小，增大弯曲变形，危险断面变薄或开裂，影响表面质量；大，凸模毛坯接触面减小，底部容易变薄，圆角处内皱。20，P177，胀形：在模具的作用下，迫使毛坯厚度减薄和表面积增大，以获取零件几何形状的冲压加工方法。

在凸模力作用下，变形区材料受双向拉应力作用，沿切向和径向产生伸长变形，成形面积的扩大主要是靠毛坯厚度变薄而获得。由于变形区不存在压应力，不会出现失稳起皱现象。

21，P179，胀形工艺分两大类：平板毛坯的局部胀形、圆孔空心毛坯的胀形。

22，P193，（判断）翻边分类

按工艺特点，可分为：内孔翻边、外缘翻边（分为内区翻边和外区翻边）和变薄翻边。按变形性质分为伸长类翻边（特点：变形区材料受拉应力，切向伸长，厚度减薄，易发生破裂，如圆孔翻边和外缘翻边中的内区翻边）、压缩类翻边（特点：变形区材料切向受压缩应力，产生压缩应力，产生压缩变形，厚度增厚，易起皱。如外缘翻边中的外区翻边）以及属于体积成形的变薄翻边等。

23，P194，翻边系数K：圆孔翻边时的变形程度（K=d0|dm d0毛坯上圆孔上的初始直径，dm翻边后的竖边直径）

翻边系数K与竖边边缘厚度变薄量关系可近似表达为t~=t0K12.K越小，当翻边系数减小到使孔的边缘濒于拉裂时，这种极限状态下的翻边系数称为极限翻边系数，用Kl表示。表6-1和6-2.24，P195，影响圆孔翻边成形极限的因素：（1）材料伸长率和硬化成形极限n大，Kl小，成形极限大。（2）口缘如无毛刺和无冷作硬化时，Kl较小，成形极限较大。（3）用球形、锥形和抛物线形凸模翻边时，变形条件比平底凸模优越，Kl较小。在平底凸模中，其相对圆角半径rp|t越大，极限翻边系数越小。（4）板材相对厚度越大，Kl越小，成形极限越大。

25，P219冲模的分类：(1)按工序性质分：落料模、冲口模、切断模、整修模、弯曲模、拉深模，成形模等。(2)按工序组合程度分为：单工序模、级进模、复合模。级进模：一次行程中，在一副模具的不同位臵上完成不同的工序。因此对工件来说，要经过几个工位也即几个行程才能完成。而对模具来说，则每个行程都能冲压出一个制件。所以级进模生产效率相当高。复合模：在一次行程中，一副模具的同一个位臵上，能完成两个以上工序。一次复合模冲压出的制件精度较高，生产率也高。(3)按导向方式分：无导向的开式模、有导向的导板模、导柱模等。(4)按卸料方式分为刚性卸料模、弹性卸料模等。(5)按送料、出件及排除废料方式分为：手动模、半自动模、自动模等。(6)按凸、凹模的材料分为：硬质合金模、锌基合金模、薄板模、钢带模、聚氨酯橡胶模等。26，P221，一套模具根据其复杂程度不同，一般都有数个、数十个甚至更多的零件组成。根据模具零件的作用分为五个类型的零件：（1）工作零件：完成冲压工作的零件（2）定位零件：保证送料事有良好的导向和控制送料的进距（3）卸料、推件零件：保证在冲压工序完毕后将制动和废料排除，以保证下一次冲压工序顺利进行。（4）导向零件：保证上模与下模相对运动时有精确的导向，使凸模、凹模间有均匀的间隙，提高冲压件的质量。（5）安装固定零件：是上述四部分零件联接成“整体”，保证各零件间的相对位臵，并使模具能安装在压力机上。27，P248，压力中心的计算（判断）导正销、压力中心的确认、闭合高度

模具的闭合高度Ho是指上模在最低的工作位臵时，下模板的底面到上模板的顶面的距离。

如果模具闭合高度实在太小，可以在压床台面上加垫板。

第四篇：艺术设计类“材料与工艺”课程教学改革探索

摘 要：“材料与工艺”是艺术设计类产品设计专业核心课程，让学生从设计应用的角度来认识和掌握材料与工艺的相关知识，在实践过程中体会和理解材料的特性及工艺，加强不同材料在产品设计中的运用。本课程在产品设计专业教学中占有十分重要的地位。但是，目前艺术设计类产品设计专业“材料与工艺”课程教学效果并不尽如人意。本文通过分析课程教学中存在的问题，从教学内容、教学方法和实践教学等方面探讨“材料与工艺”课程教学改革。

关键词：产品设计；“材料与工艺”；课程教学改革

产品设计是一门艺术与技术交叉融合、应用性很强的新型学科。材料与工艺是产品设计的物质基础条件，一款优秀的产品，离不开材料与工艺的合理选择，材料本身不具备形态的要求，只有通过加工才能成为具有一定形态、结构、质感的产品，才能实现自身的价值。因此，“材料与工艺”课程在产品设计教学体系中有着重要的地位。

以延边大学美术学院产品设计专业为例，“材料与工艺”作为本专业的核心必修课程，在本科教学培养方案中设置在第2学期，总学时为64学时，教学对象是艺术类学生。在64学时中需要通过讲授、考察、实践等方式让学生了解各种能够运用到产品当中的材料，培养学生根据不同的设计选择不同的材料和工艺的能力。经过调研和实践，发现当前艺术设计类产品设计专业“材料与工艺”课程在教学实践中存在诸多不足。具体表现为：课程教学授课方式单

一、理论教学讲解枯燥，难以激发学生学习兴趣，课堂教学效果较差；课堂所授知识与学生设计实践活动距离较大，在具体设计实践中难以运用；缺乏相对应材料与工艺实训设施以及与之配套的实践环节，导致基础知识授课完成之后，学生难以巩固所学知识；长久以来的艺术化的形态训练，造成艺术设计类学生在设计实践中，一味追求造型的“新、奇、特”，材料和工艺方面知识的欠缺，导致缺乏材料设计的意识。这些问题导致学生在设计实践中存在选择材料和工艺应用意识薄弱的问题，设计方案对可实现生产的技术要求考虑不足，多停留在概念表达上，缺乏制造、生产的可能性并与生产一线严重脱节，致使设计出的产品不能被生产出来。

本文结合笔者在延边大学美术学院产品设计专业“材料与工艺”课程的教学工作和课程建设中的一些心得体会，从教学内容、教学方法、实践教学等方面，对艺术设计类产品设计专业“材料与工艺”课程进行探讨。精简教学内容，加大教学内容的广度，降低深度

“材料与工艺”课程的主要内容是材料的特性、常见材料及加工工艺、表面处理等。要求学生掌握如何在产品设计中选择适当的材料，如何灵活运用材料的各种性能，充分考虑设计出的产品的结构功能和加工工艺等。对于艺术设计类学生，本课程的教学内容应从广度方面进行讲解，避免从深度上进行探讨，深入浅出才是对艺术设计类学生最有效的教学手段。例如，在授课时，让学生从设计的角度来了解材料工艺，不过多地涉及材料加工的专业理论，点到为止，举一些有针对性的、优秀的产品设计实例，通过讲解分析，让学生更深切地体会到材料和工艺的重要性，进而加深对材料和工艺的理解。避免只重点强调各类材料的工艺加工方式、工艺本身的复杂性、精确性，这样会令课堂变得沉闷，学生不会从中得到设计的启发。教学内容除了对传统材料的讲解之外，还要加大对复合材料、新材料的讲解，特别是能更好体现设计创意的新材料，增强学生的好奇心和兴趣，同时对更多更好的设计创意的产生起着推动作用。转变单一课堂教学模式，采取多样化教学手段，提高学生的学习兴趣

在课堂教学中采用启发式教育，用提问、问答或讨论的方法，调动学生的积极思维能力。引进具体设计案例，如金属电镀、金属成型等工艺，组织学生观看录像，用生动的视频给学生演示，加深学生对内容的理解，提高学习兴趣。每章节的理论教学讲授结束之后，让学生根据研究课题内容，课外通过大量阅读参考文献和市场调查，做好充分准备。然后组织学生进行课堂讨论，经过充分辩论将问题彻底搞清，有效地调动学习积极性，激发学生的学习潜能。通过课题研究的方式，巩固学生对基础知识的掌握。

多媒体教学是本课程主要的教学方式，用照片、图表、视频等形象化语言来表达抽象的内容。课件配以大量的实例图片以及视频，根据实例提出问题和学生进行讨论，培养其主观学习能力。例如，在讲影响材料感觉特性的相关因素时，展示塑料饰品和金属饰品两张对比图片，以学习小组的方式进行讨论和研究，阐述两种不同材质饰品的视觉感和触觉感，从而加深对各种材料感觉特性的印象。加强实践环节，理论联系实际，注重创新实践能力培养

实践是本课程一个重要的教学环节。“材料与工艺”总学时64学时，其中实验学时为32学时。若以纯课堂讲授的方式进行教学，课堂教学会变得枯燥，达不到理想的教学效果。实践环节设置要有针对性，与课程理论有相应的联系。我们将现有的实验室资源充分利用起来，在有限的条件下做到资源利用最大化。例如，讲授产品表面处理基本原理和特点后，根据主题学生进行创新设计，并制作产品，用蚀刻工艺刻出纹理后，再用表面处理给予产品色彩，从实践中提高学生的动手能力。另外，还让学生收集塑料瓶、玻璃瓶、木头下脚料等，从环保二次回收利用的设计角度出发，通过不同材料、不同性质、不同的工艺方式制作各类产品，如木头与树脂的结合，把木头塞入树脂里头，使木头少了狂野与自然，多了一份典雅细腻的质感，将这些小小的木头树脂做成项链、耳环与戒指等饰品。

通过实践过程，使学生巩固所学理论知识，增加感性认识，在实际操作过程中体会和理解材料的特性及其工艺原理，加强材料在产品设计中的运用，培养学生的实践技能和创新能力。改进课程考核方式，细化考核内容

本课程主要采用以下方式对学生进行考核：第一，课程考勤、实践课程的表现。第二，平时作业。包括市场考察、汇报讨论、材料创新制作等内容。第三，平时考试（笔试考试）。每章节结束之后，采用开卷形式，进行平时考试。第四，课程结束后的综合考核。根据主题，学生运用各种材料进行创新设计，赋予材料新用途。第一、第二、第三部分占学生总成绩的50%，即平时成绩，第四部分的考核占总成绩的50%。

通过上述考核方式，不但能测试出学生平时的理论学习水平，而且与实践操作相结合的方式更能体现学生实际能力的高低，全方位地对学生进行能力测评。

结语

在进行产品设计时，艺术设计类学生不单要从美学层面上考虑，还要考虑设计的合理性和可行性，这很大程度上都与材料有关。“材料与工艺”课程既涉及材料加工专业理论又延伸至设计领域，如何将设计与材料串联起来，让学生了解材料的特性、加工性能，掌握材料在产品设计中的应用，培养其研究、创造、创新能力，课程教学是十分关键的环节。

本文结合我校实际，在教学内容、教学方法、实践教学等方面进行了系统的总结，积极探索行之有效、符合时代发展要求的艺术设计类产品设计专业“材料与工艺”课程教学模式，并取得了较好的成就。但如何更好地进行“材料与工艺”的课程建设和改革，还需要不断地探索和实践。

第五篇：冲压工艺及模具设计六

第六章 冲压工艺规程

内容简介:

掌握冲压工艺过程设计步骤、一般冲压工艺方案的确定以及相应的模具结构设计。

章节内容:

6.1 冲压工艺过程设计步骤 6.2 冲压工艺方案的确定 6.3 冲压工艺过程设计实例

学习目的与要求：

1.了解冲压工艺过程设计步骤； 2.了解冲压工艺方案的确定方法。

重点内容： 冲压工艺方案的确定

难点内容：

冲压工艺方案的确定以及相应的模具结构设计。

主要参考书：

[1] 王同海.实用冲压设计技术.北京：机械工业出版社，2000 [2] 冯炳尧.模具设计与制造简明手册.上海：上海科学技术出版社，2000

复习思考题：

6-1 简述冲压工艺过程设计的一般流程？ 6-2 分析图6.1零件的工艺性？

6-3 详细分析图6.9汽车空调前端盖的冲压工艺设计过程？

例题与解答：

[1]冲压工艺设计过程应用举例

电子教材

6.1 冲压工艺过程设计步骤 冲压工艺过程是冲压件各加工工序的总和。加工工序不仅包括冲压所用到的冲压加工基本工序，而且包括基本工序之前的准备工序、基本工序之间的辅助工序和基本工序之后的后续工序。工艺过程设计的任务就是根据生产条件，对这些工序的先后次序做出合理安排（协调组合），其基本要求是技术上可行、经济上合算，还要考虑操作方便与安全。冲压工艺过程的优劣，决定了冲压件的质量和成本，所以，冲压工艺过程设计是一项十分重要的工作。

1．分析冲压件零件图

产品零件图是制订冲压工艺方案和模具设计的重要依据，制订冲压工艺方案要从产品的零件图入手。分析零件图包括技术和经济两个方面：

⑴冲压加工的经济性分析根据冲压件的生产纲领，分析产品成本，阐明采用冲压生产可以取得的经济效益。

⑵冲压件的工艺性分析冲压件的工艺性是指该零件冲压加工的难易程度。技术方面，主要分析该零件的形状特点，尺寸大小，精度要求和材料性能等因素是否符合冲压工艺的要求。如果发现冲压工艺性差，则需要对冲压件产品提出修改意见，经产品设计者同意后方可修改。

2．制定冲压工艺方案

⑴在分析了冲压件的工艺性之后，通常在对工序性质、工序数目、工序顺序及组合方式的分析基础上，制定几种不同的冲压工艺方案。

⑵从产品质量、生产效率、设备占用情况、模具制造的难易程度和模具寿命高低、工艺成本、操作方便和安全程度等方面，进行综合分析、比较，确定适合于工厂具体生产条件的最经济合理的工艺方案。

3．确定冲压并设计各工序的工艺方案

1>依据所确定的零件成形的总体方案，确定并设计各道冲压工序的工艺方案。

2>确定冲压工序的工艺方案的内容。

⑴确定完成本工序成形的加工方法；

⑵确定本工序的主要工艺参数；

⑶根据各冲压工序的成形极限，进行必要的成形工艺计算；

⑷确定各工序的成形力，计算本工序的材料、能源、工时的消耗定额等；

⑸计算并确定每个工序件的形状和尺寸，绘出各工序图。4．完成工艺计算

5．选择模具类型与结构形式

工艺方案确定后，选择模具类型时，需综合考虑生产批量、设备、模具制造等情况，选用简易模、单工序模、复合模或连续模。一般来说，简易模（聚氨酯橡胶模、低熔点合金模、锌基合金模、板模、钢带冲模等）寿命低，成本低，通常使用于试制、小批量生产。对于大批量、精度要求较高的冲压件，应应用复合模或连续模。当冲压件尺寸较大时，为便于制造模具和简化模具结构，应采用单工序模具。当冲压件尺寸小且性质复杂时，为便于操作，常用复合模或连续模。6．选择冲压设备

主要有：曲柄压力机、螺旋压力机、多工位压力机、冲压液压机、高速压力机、精密冲裁压力机、冲模回转头压力机。曲柄压力机：最常用，有开式、闭式压力机，单动和双动压力机。螺旋压力机：大型零件的冲压。使用于校平、压印等。多工位压力机：能够在同一工作台上，按顺序完成多道工序，每个行程产生一个零件。精密冲裁压力机：能冲出具有光洁、平直断面的工件（Ra0.8~3.2）。7．编写工艺卡

6.2 冲压工艺方案的确定

6．2．1 工序性质的确定

通常，在确定工序性质时，可以从以下三个方面考虑： 在一般情况下，可以从零件图上直观地确定出工序。平板件冲压加工时，常采用剪裁、落料、冲孔等工序； 当工件平直度要求高时，需在最后采用校平工序进行精整；

当工件的断面质量和尺寸精度要求高时，需在最后增加修整工序，或用精密冲裁工艺； 弯曲件冲压时，常采用剪裁、落料、弯曲工序；若弯曲件上有孔，还需增加冲孔工序；当弯曲件弯曲半径小于允许值时，常需在弯曲后增加一道整形工序；

拉深件冲压时，常采用剪裁、落料、拉深、切边工序；当拉深件径向尺寸精度较高或圆角半径较小时，需在拉深后增加一道精整或整形工序。

在某些情况下，需进行必要的分析比较后，才能准确地确定出工序性质。有时，为了改善冲压变形条件或方便定位，往往需要增加一些辅助工序。

6．2．2 工序数目确定 1．冲压件的形状、尺寸要求 2．工序合并情况

料薄、尺寸小的冲压件，宜通过工序合并，用级进工序进行冲压；形位精度高的冲压件，宜通过工序合并，用复合工序加工相关尺寸，反之宜采用单工序分散冲压。工序合并与否，还需要考虑冲压设备能力、模具制造能力、模具造价及使用的可靠性。3．冲压件的尺寸精度及形位公差要求

弯曲件弯曲角度公差要求较高时，需增加校正弯曲；有凸缘拉深件底部与凸缘有平面度要求时，要增加整形工序。

拉深件的口部、翻边件的边缘等都难以直接做到规则而平齐，因而一般情况下，拉深件、翻边件等最后都有一道修边工序。若对周边口部没有较高要求时，修边工序可省略。4．操作安全与方便方面的要求

工人操作是否安全、方便也是在确定工艺方案时要考虑的一个十分重要的问题。例如，对于一些形状复杂、需要进行多道工序冲压的小型件，如果用单工序模分步冲压，需要用手钳放置或取出坯料/工序件/制件，多次进出危险区域，很不安全。还可能出现定位困难。为此，有时即使批量不大，也采用比较安全的级进模进行冲压。图6.5所示为一实例。

6.2.3工序顺序的安排

工序顺序是指冲压加工过程中各道工序进行的先后次序。冲压工序的顺序应根据工件的形状、尺寸精度要求、工序的性质以及材料变形的规律进行安排。一般遵循以下原则：

1.对于带孔或有缺口的冲压件，选用单工序模时，通常先落料再冲孔或缺口。选用连续模时，则落料安排为最后工序。

2.如果工件上存在位置靠近、大小不一的两个孔，则应先冲大孔后冲小孔，以免大孔冲裁时的材料变形引起小孔的形变。

3.对于带孔的弯曲件，在一般情况下，可以先冲孔后弯曲，以简化模具结构。当孔位于弯曲变形区或接近变形区，以及孔与基准面有较要求时，则应先弯曲后冲孔。

4.对于带孔的拉深件，一般先拉深后冲孔。当孔的位置在工件底部、且孔的尺寸精度要求不高时，可以先冲孔再拉深。5.多角弯曲件应从材料变形影响和弯曲时材料的偏移趋势安排弯曲的顺序，一般应先弯外角后弯内角。

6.对于复杂的旋转体拉深件，一般先拉深大尺寸的外形，后拉深小尺寸的内形。对于复杂的非旋转体拉深尺寸的应先拉深小尺寸的内形，后拉深大尺寸的外部形状。7.整形工序、校平工序、切边工序，应安排在基本成形以后。6.2.4工序件/半成品形状与尺寸

正确地确定冲压工序间半成品形状与尺寸可以提高冲压件的质量和精度，确定时应注意下述几点：

1.对某些工序的半成品尺寸，应根据该道工序的极限变形参数计算求得。如多次拉深时各道工序的半成品直径、拉深件底部的翻边前预冲孔直径等，都应根据各自的极限拉深系数或极限翻边系数计算确定。图 6.2.4 所示工件出气阀罩盖的冲压过程。该冲压件需分六道工序进行，第一道工序为落料拉深，该道工序的拉深后半成品直径 φ 22 毫米是根据极限拉深参数计算出来的结果。

2.确定半成品尺寸时，应保证已成形的部分在以后各道工序中不再产生任何变动，而待成形部分必须留有恰当的材料余量，以保证以后各道工序中形成工件相应部分的需要。例如图 6.2.4 中第二道工序为再次拉深，拉深直径为 φ 16.5毫米，该成形部分的形状尺寸与工件相应部分相同，所以在以后各道工序中必须保持不变。假如第二道工序中拉深底部为平底，而第三道工序成形凹坑直径为φ5.8毫米，拉深系数（m=5.8/16.5=0.35）过小，周边材料不能对成形部分进行补充，导致第三道工序无法正常成形。因此，只有按面积相等的计算原则储存必需的待成形材料，把半成品工件的底部拉深成球形，才能保证第三道工序凹坑成形的顺利进行。

材料：H62 厚度：0.3mm

1－落料、拉深 2－再拉深 3－成形 4－冲孔.切边 5－内孔、外缘翻边 6－折边

图6.2.4 出气阀罩盖的冲压过程

图6.2.5 曲面零件拉深时的半成品形状

3.半成品的过渡形状，应具有较强的抗失稳能力。如图 6.2.5 所示第一道拉深后的半成品形状，其底部不是一般的平底形状，而做成外凸的曲面。在第二道工序反拉深时，当半成品的曲面和凸模曲面逐渐贴合时，半成品底部所形成的曲面形状具有较高的抗失稳失稳能力，从而有利于第二道拉深工序。

4.半成品的过渡形状与尺寸时应考虑其对工件质量的影响。如多次拉深工序中，凸模的圆角半径或宽凸缘边工件多次拉深时的凸模与凹模圆角半径都不宜过小，否则会在成形后的零件表面残留下经圆角部位弯曲变薄的痕迹使表面质量下降。

6.3 冲压工艺过程设计实例