冲压工艺论文汇总十篇

序论：好文章的创作是一个不断探索和完善的过程，我们为您推荐十篇冲压工艺论文范例，希望它们能助您一臂之力，提升您的阅读品质，带来更深刻的阅读感受。

篇（1）

2实施项目化教学

在对《冲压工艺与模具设计》课程实施项目化教学的过程中，教师主要起指导作用，由小组的学生自主安排、组织工作，工作中学生独立分析并解决遇到的问题与困难，这极大地调动了学生探索新知识的积极性，他们的学习兴趣有了提高，不但对书中的知识点有了更好的理解与深化，而且学生的沟通合作能力与创新思维同时得到了良好的发展，下面通过引入一个工作任务去说明本门课程实施项目化教学的步骤:

2.1引入教学案例

此零件结构简单且对称、无尖角，这对冲裁加工比较有利。零件中部有一异形孔，孔的最小尺寸为6mm，满足冲裁最小孔径的要求。另外，经计算异形孔距零件外形之间的最小孔边距为5.5mm，满足冲裁件最小孔边距的要求，因而此零件的结构满足冲裁要求。

2.2分析工作任务

任务的目标为设计落料冲孔复合模，要求运用AutoCAD软件绘制模具的零件图与装配图，并且编写出计算说明书。此工件材料为Q235钢，厚度是2mm，生产批量为大批量，工件上有4个尺寸标注了公差要求，从公差表查得其公差要求都属IT13，因而普通冲裁即可达到零件的精度要求，对于未注公差尺寸按IT14精度等级查补。

2.3任务相关知识

为使学生能够圆满地完成任务，他们应先了解与复合模有关的理论知识、落料冲孔复合模的结构设计规范等内容，在此阶段对于有难度的内容，应发挥教师的引导作用，达到学生掌握与任务有关的理论知识的目的，同时摒弃传统教学中按章节讲授的方法。

2.4实施工作任务

首先对工件确定冲裁工艺方案，文中零件为落料冲孔件，提出3种加工方案:①先落料，后冲孔，采用两套单工序模生产;②落料－冲孔复合冲压，采用复合模生产;③冲孔－落料连续冲压，采用级进模生产，通过对3种方案进行分析比较，确定采用方案②。其次进行零件工艺计算，例如刃口尺寸计算、排样计算、冲压力计算等等，最后进行模具零部件结构的确定，绘制模具装配图与模具零件图。此道工序需要学生的沟通与合作，既发展每个人的实践能力与创新能力，又使他们的团队协作精神得到加强。

2.5结果考核评价

“项目化教学法”的考核评价是一种对学生能力、素质综合且全方位的评估，也是对项目化教学实施效果的检验。它是一种过程评价，包含教师点评、小组间相互评价及组内自评三个方面，主要考虑学生在教学过程中所表现出的分析问题与解决问题的能力、专业知识应用能力及思维创新能力等几个方面，教师可通过预先公布评分的要求及注意事项，以期达到学生全身心投入到钻研项目之中的效果。

2.6拓展学生思维

在工作任务已经完成的情况下，教师要求学生进一步、更深层次地去思考与本次工作任务相关的一些问题，这样不仅使学生的思维得到了开发性的拓展，而且他们的工程意识也可得到加强。

3项目化教学效果

3.1提高了学生的学习兴趣

在传统的教法中，教师作为教学的中心控制着整个课堂，学生的学习行为消极被动，造成学生的潜在能力与学习主动性得不到充分发挥，教学效果不良。通过对《冲压工艺与模具设计》课程实施项目化教学，学生会发现一些问题，通过查阅有关资料、与同学共同商讨研究等手段使问题得到解决，他们的潜能与学习兴趣都得到了提高。

3.2提高了学生的综合素质

通过对《冲压工艺与模具设计》课程实施项目化教学，可使学生自我去探索新知识与新技能的能力得到提高，进一步达到理论与实践较好的结合，磨练了他们持之以恒的毅力与恒心。同时，在做项目的过程当中学生还学会了如何与他人沟通与协作，综合素质得到了全面提高。

3.3使学生体验到了成就感

学生在做项目的过程当中不辞辛苦直至最后完成设计，这有效地提高了他们分析问题、解决问题的能力，挖掘出他们的潜能，使学生不但体验到了成功的辛苦，而且也体验到了辛苦当中的乐趣，从而使他们对于取得成就的满足感有了较深的体会。

3.4使学生体会到工作岗位

通过对《冲压工艺与模具设计》课程实施项目化教学可以使学生将理论知识与工作技能更好地融为一体，培养了他们对于日后工作的责任心、细心以及耐心，使学生的工作态度与工程意识在校期间就得到了培训，为日后到工厂去工作打下基础。

篇（2）

DesignoftheStampingDiefortheMagnesiumAZ31

OuterShelloftheNotebookPC

Author:BoFengxia

Tutor:HuangChanging

Abstract

ThestampingprocessfortheoutershellofthenotebookPCisanalyzedandasetofsimplyconstructedformingdieusedonliquid-presswasdesigned.Thearticleintroducesthestructureandworkingprocessofthedieoneachoperationfromthestructureandthefunctionoftheproduct.Andthepointsforattentioninthedesignandmanufactureofthediesarelisted.TheefficiencyofmagnesiumAZ31isanalyzedinsheetmetalformingandthatitcan’tdrawinnormaltemperature.Theproblemisresolvedbyheatingthedieandworkpieceduringdrawing,afterdetailedanalyzingandrelativetechnicaldataconsulting.Theproducthastobetrimmedintwodirections.Afteranalyzingthetechnicoftheproduct,weknow:Ifthetwodirectionsarecarriedoutatonetime,itishardtomakesuretheprecision.Onthecontrary,ifwemakeonedirectionatonetime,itiseasytosatisfythetechnicalrequirementoftheproduct.

Keywords:theoutershellofthenotebookPC,stampingprocess,drawingdie,

trimmingdie

论文构成

(1)选题背景和研究方法和。

(2)冲压工艺规程通过对工件的工艺分析和工艺计算，考虑经济性和可行性的前提下，确定工艺方案。

(3)进行模具设计拉深模设计和修边模设计。

(4)设计总结总结本次设计之后所得到的收获和改进意见。

金属镁及其合金是迄今在工程应用的最轻的结构材料，常规镁合金比铝合金轻30%~50%，比钢铁轻70%以上，应用在工程中可大大减轻结构件质量。同时镁合金具有高的比强度和比刚度，尺寸稳定性高，阻尼减震性好，机械加工方便，尤其易于回收利用，具有环保特性。20世纪80年代以来镁合金的研究得到飞速发展，随着镁合金应用面的不断扩大镁合金的研究和开发也进入了新时代。然而镁合金的研究和发展还很不充分，很多工作还处于摸索阶段，很多有关镁合金性能的研究还没有得到完全发展。对镁合金的成型技术的研究目前主要在金属型铸造，砂型铸造，低压铸造，差压铸造，熔模铸造，压力铸造和技压铸造等方面，对镁合金的冲压工艺研究较少。但是，镁合金冲压方面的应用前景较好，除了可以减轻质量，外观漂亮外，特别是电磁屏蔽能力好。

本文结合省自然科学基金项目—镁合金深加工研究，主要进行变形镁合金的板材成型性分析设计。

镁合金在常温下的塑性很低，因此不适于常温下冲压成形。镁合金在热态下具有较好的塑性，甚至在一些不利于其他材料成形的应力-应变状态下也可以成形，但变形速度不宜太大。镁合金板材在250℃左右拉深时其拉深比超过铝合金和低碳钢板的常温拉深成形极限。在175℃镁合金板形件拉深的拉深比可达2.0，225℃可达3.0。

本次设计主要是根据镁合金AZ31板材加热时的拉深性能来进行模具设计，镁合金AZ31板材拉深成形时主要工艺参数有拉深力、成形速度、坯料温度、模具预热温度、方式、模具圆角、模具间隙、压边力等，这些因素对坯料的拉深成形结果均有不同程度的影响。

目录

1绪论……………………………….…………………………………………….…1

1.1选题背景及目的…………………………………….……..…………………1

1.2国内外研究状况…………………………………….………………………..1

1.3课题研究方法………………………………….……………………………..2

1.4论文构成………………………………….…………...……………………...2

2冲压工艺规程的编制………………………………….……………………..3

2.1冲压件的工艺分析…………………………………………………………3

2.1.1材料………………………………………………………………….4

2.1.2结构工艺性分析……………………………………………………5

2.2毛坯形状、尺寸的确定……………………………………………………6

2.2.1盒形件的修边余量………………………………….………………6

2.2.2盒形件毛坯尺寸计算……………………………………………….7

2.3排样设计及材料利用率计算……….………………………………….…..8

2.3.1排样方式……………….………………….………………………...8

2.3.2材料利用率计算……….…………………………………………...9

2.4确定工艺方案……………………………………………………………….9

2.4.1基本工序的确定………………………………….…………………9

2.4.2不同工艺方案的比较……………………………………………….9

2.5工艺计算……………………………………………………………………10

2.5.1落料工序…………………………………………………………...10

2.5.2拉深工序…………………………………………………………...11

2.5.3冲孔工序……………………………………………………………12

2.5.4修边工序……………………………………………………………13

2.6冲压工艺过程卡片………………………………………………………...14

3拉深模设计……………………………………….…………………………..17

3.1模具的结构形式……………………………………….………………….17

3.2模具刃口尺寸计算…………………………………….…………………18

3.2.1上下模刃口尺寸计算…………………….……………………….18

3.2.2压力中心计算……………………………………………………..19

3.3零件设计及标准件选择…………………………………………………..19

3.3.1凸模的设计…………………………..……………………………19

3.3.2凹模的设计…………………………………..….………………….21

3.3.3定位板的计………………………………...……………………...21

3.3.4弹性压圈的设计…………………………...………………………21

3.3.5拉深筋的设计……………………………………………………….22

3.3.6上下模座、导柱导套的设计…………………….……………….22

3.3.7出件装置的设计…………………………………………………..22

3.4模具闭合高度的计算……………………………………………………...23

3.5绘制装配图及零件图……………………………….……………………..23

3.6压力机校核………………………………………….……………………..23

4修边模设计……………………………………….…………………………...24

4.1模具的结构形式………………………………………..…………………24

4.2压力中心计算…………………………………….……………………….25

4.3零件设计及标准件选择…………………………….………………………25

4.3.1斜楔和滑块的设计………………………………………………..25

4.3.2滑块返回行程的复位机构………………….…………………….27

4.3.3出件装置的设计……………………………….…………………..27

4.3.4上模座的设计……………………………………………………...28

4.3.5下模座的设计………………………………………………………28

4.3.6压料板的设计………………………………………………………28

4.3.7防磨板的设计…………………………….….…………………….29

4.3.8导板的设计………………………………….………………………29

4.4模具闭合高度的计算…………………………………………………….…29

4.5装配图及零件图的绘制………………………………………………….….30

4.6压力机校核…………………………………………………………………..30

篇（3）

由于冲压工艺具有生产效率高、质量稳定、成本低以及可加工复杂形状等一系列优点，在机械行业的应用非常广泛，占有十分重要的地位[1]。但是冲压模具的设计主要依据工程师长期积累的经验。对于复杂的成形工艺和模具，设计质量难以得到保证;一些关键性的设计参数要在模具制造出来之后，通过反复的调试、修改才能确定。这样就浪费了大量的人力、物力和时问[2-3]。随着有限元技术和计算机技术的发展，数值模拟已逐渐成为工艺分析及优化设计的有效工具。

1. 有限元模型的建立和参数设定

一般汽车覆盖件工艺设计流程具体分析如下: (1) 根据产品图及产品冲压工艺设计，进行详细的车身产品工艺性分析。为了实现拉延或创造良好的拉延条件，必须合理考虑冲压方向、工艺补充部分形状以及压料面形式、拉延筋布置等重要工艺因素。其中包括利用计算机进行的工艺补充面三维设计。(2) 在满足产品使用的前提下，将过剩的质量要求及时反馈给产品设计部门，进行研讨，力争把产品完善到最简单、最合理的工艺要求，以克服产品的过剩质量，减少不必要的工装投入。(3) 利用计算机进行车身产品的冲压工艺性分析，进行图面形状的分析探讨和尺寸公差的分析研究，在充分理解、把握产品使用性能要求的前提下，考虑用户使用和维修，利用塑性加工原理、冲压工艺知识和模具设计结构的有关知识，设计冲压工艺过程图。在设计过程中，同时要分析冲压工艺方案，发现不足之处，进行必要的修正。(4) 模具设计人员按照冲压工艺过程图的基本要求进行模具设计，模具CAD设计包括上、下模座，工作部分零件，导向部件，定位零件和进出料装置等设计。数控编程和模型人员按照冲压工艺过程图和模具图进行数控编程和模型制造，最后按照冲压工艺过程模具图要求进行机械加工和模具装配调试，最终调试出合格的产品。

选用某轿车内部地板零件产品图，此零件是一个比较复杂的中小型车身结构件。由于零件拉延深度深，并且具有局部反拉延，因此成形过程估计会出现问题，为了验证问题所在我们利用CAE软件进行模拟成形计算。对于复杂冲压零件的成形过程，不但同一时刻不同位置的板坯所承受的变形方式和变形程度不同，而且不同时刻同一位置的板坯所承受的变形方式和变形程度也不同;另外，冲压工艺边界条件的设定对变形路径和各部分的变形程度的影响也非常明显。

一般划分网格时，首先建立一个拓扑结构模型。这一步骤是连接分离的型面，使你可以在网格划分的时候得到连续的网格(两个相连的元素在分界线之问共同享用相同的节点)。系统能通过你所定义的公差自动辨认普通表面之问的分界线，以建立我们所说的拓扑模型。建立好拓扑结构以后，应定义网格划分的参数，并进行网格的自动划分。一般情况下要求用户最少确定四个参数，包括最小元素大小，最大元素大小，两个相连的元素之问的法向夹角，网格的弦高。最小元素的大小影响着网格划分中最小元素的尺寸。当模型的型面比较平坦时它最大元素的大小则受最大元素参数的影响。两个相连的元素之问的法向夹角所起的作用是规定了两个相连元素之问的最大法向夹角，即当两个元素的夹角大于用户给定的值时，这两个元素会分裂为更多的元素，故它影响着倒角和小圆角部分的网格密度，它的值越小网格则越密。例如:一般我们在划分模具网格时，它的拉延圆角最好有五行元素，这时调整法向夹角的参数就可以达到目的。弦高的大小则影响着大网格半径表面上的网格密度，它的值越大，则网格越少。在汽车覆盖件模拟中，板料数据一般都是曲线，因此板料的网格划分与模具的划分不一样。 转贴于

根据实际需要确定板料特性，应力应变关系=537(0.0102+)0.23MPa，法向各项异性系数为1.8。其他参数如下:扬氏模量2.07E+5 MPa;屈服极限210 MPa;泊松比0.28;板材厚度0.8mm;板料质量密度7.83E-9;r0=1.87， r45=1.27，r90=2.17。由于摩擦系数必须有实验得出，特别是几种常用材料在工业生产中的实际摩擦系数。考虑到汽车覆盖件生产厂家和模具生产厂家的实际，一般不考虑使用油，在拉延前要使用清洁防锈油清理兼。因此我们必须通过试验来得出在几种不同条件下的摩擦系数，例如干摩擦和加清洁防锈油后的摩擦。还有就是拉延筋的拉延阻力在不同形状拉延筋情况下的取值。测定为此我们设计了覆盖件模具的摩擦系数和实际拉延筋拉延阻力的测定的试验，详细试验结果在第六章中。摩擦系数根据测量结果给定0.175 ，拉延筋选取单圆筋，拉延阻力为0.178KN/mm。

2. 汽车覆盖件冲压的有限元模拟结果分析

经过计算后，板料的FLD如图2所示。在FLD图中，红色表示破裂，粉红色表示起皱，而在应变云图中红色表示正应变，深蓝表示副应变。从FLD图中我们可以看出四处破裂，分别是大鼓包处，凹坑底部，最下方的小鼓包处，右上方的直壁处。通过主应变和次应变云图可以看出在突起的鼓包顶端处为双向拉应变发生破裂，并目_从板料轮廓的变化发现在有拉延筋的地方板料儿乎没有流动，形成过度胀形，凹坑底部破裂处也同样出现胀形过度问题。而模具拉延直壁处的破裂却是不同形式的，该处的主应变为拉应变，次应变为压应变，为明显的拉深破裂状态。之所以只有这个直壁角破裂是因为这个角离大鼓包最近，并且通过成形过程的模拟我们发现这个直角壁首先成形，从而在凹坑成形前破裂。其它四个角由于拉延高度低并且没有复杂的凸凹变形，都有足够的板料流动量，板料的流动情况良好，所以没有破裂。

3. 汽车覆盖件冲压工艺改进方案

在去掉拉延筋，变化压边力后还是无法缓解，于是决定改变模型，我们把拉延直壁消除降低了模具拉延高度;把型面中那一个接近大直角型面过渡改为一个小缓坡，减缓了陡峭程度;由于模具进料困难，所以去掉拉延筋，然后设定压边力为400KN，摩擦系数为0.12，进行模拟后如图4所示。可以看出与未改前的情况有很大的不同，破裂情况明显改善，尤其是右上角直壁处的破裂变得很小，这是由于降低了它的拉延高度。

4. 结论

世界上每年的钢材有半数以上被轧制成板料和管料。金属板、管的成形和加工在航空、航天、汽车、船舶及许多民用工业中都占有相当重的比例。因此，提高相应的成形技术和制造水平是一个具有普遍意义的大课题。因此，文章在汽车覆盖件数值模拟和试验研究的基础上，采用有限元的数值模拟及试验研究的方法，对汽车覆盖件拉延过程中的成形进行了数值模拟和试验研究。

参考文献

篇（4）

中图分类号：TG38文献标识码：A文章编号：1006-0278(2012)03-124-01

一、引言

本论文是以冲压工艺学基本理论为依据，通过对各种冲压工艺基本运动的分析，提出了对冲压模具设计的要求。首先阐述冲压过程中，机械运动的基本概念，然后逐项分析了冲裁、弯曲、拉深工艺的基本运动机理，指出模具设计中应着重控制到的内容，并介绍了在模具设计中对机械运动灵活运用的方法和一些实例。最后总结了根据具体情况进行产品工艺运动分析的方法，并强调在模具设计中，对机械运动的控制和灵活运用对提高设计水平和保证冲压件品质的重要意义。

二、冲压过程中机械运动的概述

冷冲压就是将各种不同规格的板料或坯料，利用模具和冲压设备（压力机，又名冲床）对其施加压力，使之产生变形或分离，获得一定形状、尺寸和性能的零件。一般生产都是采用立式冲床，因而决定了冲压过程的主运动是上下运动，另外，还有模具与板料和模具中各结构件之间的各种相互运动。机械运动可分为滑动、转动和滚动等三种基本运动形式，在冲压过程中都存在，但是各种运动形式的特点不同，对冲压的影响也各不相同。

冲压过程的主运动是上下运动，但是在模具中设计斜楔结构、转销结构、滚轴结构和旋切结构等，可以相应把主运动转化为水平运动、模具中的转动和模具中的滚动。在模具设计中这些特殊结构是比较复杂和困难，成本也较高，但是为了达到产品的形状、尺寸要求，却不失为一种有效的解决方法。

三、冲裁模具中机械运动的控制和运用

冲裁工艺的基本运动是卸料板先与板料接触并压牢，凸模下降至与板料接触并继续下降进入凹模，凸、凹模及板料产生相对运动导致板料分离，然后凸、凹模分开，卸料板把工件或废料从凸模上推落，完成冲裁运动。卸料板的运动是非常关键的，为了保证冲裁的质量，必须控制卸料板的运动，一定要让它先于凸模与板料接触，并且压料力要足够，否则冲裁件切断面质量差，尺寸精度低，平面度不良，甚至模具寿命减少。

按通常的方法设计落料冲孔模具，往往冲压后工件与废料边难以分开。在不影响工件质量的前提下，可以采用在凸凹模卸料板上增加一些凸出的限位块，以使落料冲孔运动完成后，凹模卸料板先把工件从凹模中推出，然后凸凹模卸料板再把废料也从凸凹模上推落，这样一来，工件与废料也就自然分开了。

对于一些有局部凸起的较大的冲压件，可以在落料冲孔模的凹模卸料板上增加压型凸模，同时施加足够的弹簧力，以保证卸料板上压型凸模与板料接触时先使材料变形达到压型目的，再继续落料冲孔运动，往有些冲孔模具的冲孔数量很多，需要很大冲压力，对冲压生产不利，甚至无足够吨位的冲床，有一个简单的方法，是采用不同长度的2～4批冲头，在冲压时让冲孔运动分时进行，可以有效地减小冲裁力。

四、弯曲模具中机械运动的控制和运用

弯曲工艺的基本运动是卸料板先与板料接触并压死，凸模下降至与板料接触，并继续下降进入凹模，凸、凹模及板料产生相对运动，导致板料变形折弯，然后凸、凹模分开，弯曲凹模上的顶杆（或滑块）把弯曲边推出，完成弯曲运动。卸料板及顶杆的运动是非常关键的，为了保证弯曲的质量或生产效率，必须首先控制卸料板的运动，让它先于凸模与板料接触，并且压料力一定要足够，否则弯曲件尺寸精度差，平面度不良；其次，应确保顶杆力足够，以使它顺利地把弯曲件推出，否则弯曲件变形，生产效率低。对于精度要求较高的弯曲件，应特别注意一点，最好在弯曲运动中，要有一个运动死点，即所有相关结构件能够碰死。

有些工件弯曲形状较奇特，或弯曲后不能按正常方式从凹模上脱落，这时，往往需要用到斜楔结构或转销结构，例如，采用斜楔结构，可以完成小于90度或回钩式弯曲，采用转销结构可以实现圆筒件一次成型。

值得一提的是，对于有些外壳件，如电脑软驱外壳，因其弯曲边较长，弯头与板料间的滑动，在弯曲时，很容易擦出毛屑，材料镀锌层脱落，频繁抛光弯曲冲头效果也不理想。通常的做法是把弯曲冲头镀钛，提高其光洁度和耐磨性；或者在弯曲冲头R角处嵌入滚轴，把弯头与板料的弯曲滑动转化为滚动，由于滚动比滑动的摩擦力小得多，所以不容易擦伤工件。

参考文献：

篇（5）

1.引言

本论文是以冲压工艺学基本理论为依据，通过对各种冲压工艺基本运动的分析，提出了对冲压模具设计的要求。首先阐述冲压过程中，机械运动的基本概念，然后逐项分析了冲裁、弯曲、拉深工艺的基本运动机理，指出模具设计中应着重控制到的内容，并介绍了在模具设计中对机械运动灵活运用的方法和一些实例。最后总结了根据具体情况进行产品工艺运动分析的方法，并强调在模具设计中，对机械运动的控制和灵活运用对提高设计水平和保证冲压件品质的重要意义。

2.冲压过程中机械运动的概述 中国塑料模具网

冷冲压就是将各种不同规格的板料或坯料，利用模具和冲压设备（压力机，又名冲床）对其施加压力，使之产生变形或分离，获得一定形状、尺寸和性能的零件。一般生产都是采用立式冲床，因而决定了冲压过程的主运动是上下运动，另外，还有模具与板料和模具中各结构件之间的各种相互运动。

机械运动可分为滑动、转动和滚动等三种基本运动形式，在冲压过程中都存在，但是各种运动形式的特点不同，对冲压的影响也各不相同。

既然冲压过程存在如此多样的运动，在冲压模具设计中就应该对各种运动进行严格控制，以达到模具设计的要求；同时，在设计中还应当根据具体情况，灵活运用各种机械运动，以达到产品的要求。

冲压过程的主运动是上下运动，但是在模具中设计斜楔结构、转销结构、滚轴结构和旋切结构等，可以相应把主运动转化为水平运动、模具中的转动和模具中的滚动。在模具设计中这些特殊结构是比较复杂和困难，成本也较高，但是为了达到产品的形状、尺寸要求，却不失为一种有效的解决方法。

3.冲裁模具中机械运动的控制和运用

冲裁工艺的基本运动是卸料板先与板料接触并压牢，凸模下降至与板料接触并继续下降进入凹模，凸、凹模及板料产生相对运动导致板料分离，然后凸、凹模分开，卸料板把工件或废料从凸模上推落，完成冲裁运动。卸料板的运动是非常关键的，为了保证冲裁的质量，必须控制卸料板的运动，一定要让它先于凸模与板料接触，并且压料力要足够，否则冲裁件切断面质量差，尺寸精度低，平面度不良，甚至模具寿命减少。

按通常的方法设计落料冲孔模具，往往冲压后工件与废料边难以分开。在不影响工件质量的前提下，可以采用在凸凹模卸料板上增加一些凸出的限位块，以使落料冲孔运动完成后，凹模卸料板先把工件从凹模中推出，然后凸凹模卸料板再把废料也从凸凹模上推落，这样一来，工件与废料也就自然分开了。

对于一些有局部凸起的较大的冲压件，可以在落料冲孔模的凹模卸料板上增加压型凸模，同时施加足够的弹簧力，以保证卸料板上压型凸模与板料接触时先使材料变形达到压型目的，再继续落料冲孔运动，往往可以减少一个工步的模具，降低成本。

有些冲孔模具的冲孔数量很多，需要很大冲压力，对冲压生产不利，甚至无足够吨位的冲床，有一个简单的方法，是采用不同长度的2～4批冲头，在冲压时让冲孔运动分时进行，可以有效地减小冲裁力。

对那些在弯曲面上有位置精度要求高的孔（例如对侧弯曲上两孔的同心度等）的冲压件，如果先冲孔再弯曲是很难达到孔位要求的，必须设计斜楔结构，在弯曲后再冲孔，利用水平方向的冲孔运动可以达到目的。对那些翻边、拉深高度要求较严需要做修边工序的，也可以采用类似的结构设计。

4.弯曲模具中机械运动的控制和运用

篇（6）

1.冲压过程中机械运动的概述

冷冲压就是将各种不同规格的板料或坯料，利用模具和冲压设备（压力机，又名冲床）对其施加压力，使之产生变形或分离，获得一定形状、尺寸和性能的零件。一般生产都是采用立式冲床，因而决定了冲压过程的主运动是上下运动，另外，还有模具与板料和模具中各结构件之间的各种相互运动。

机械运动可分为滑动、转动和滚动等三种基本运动形式，在冲压过程中都存在，但是各种运动形式的特点不同，对冲压的影响也各不相同。

既然冲压过程存在如此多样的运动，在冲压模具设计中就应该对各种运动进行严格控制，以达到模具设计的要求；同时，在设计中还应当根据具体情况，灵活运用各种机械运动，以达到产品的要求。

冲压过程的主运动是上下运动，但是在模具中设计斜楔结构、转销结构、滚轴结构和旋切结构等，可以相应把主运动转化为水平运动、模具中的转动和模具中的滚动。在模具设计中这些特殊结构是比较复杂和困难，成本也较高，但是为了达到产品的形状、尺寸要求，却不失为一种有效的解决方法。

2.冲裁模具中机械运动的控制和运用

冲裁工艺的基本运动是卸料板先与板料接触并压牢，凸模下降至与板料接触并继续下降进入凹模，凸、凹模及板料产生相对运动导致板料分离，然后凸、凹模分开，卸料板把工件或废料从凸模上推落，完成冲裁运动。卸料板的运动是非常关键的，为了保证冲裁的质量，必须控制卸料板的运动，一定要让它先于凸模与板料接触，并且压料力要足够，否则冲裁件切断面质量差，尺寸精度低，平面度不良，甚至模具寿命减少。

按通常的方法设计落料冲孔模具，往往冲压后工件与废料边难以分开。在不影响工件质量的前提下，可以采用在凸凹模卸料板上增加一些凸出的限位块，以使落料冲孔运动完成后，凹模卸料板先把工件从凹模中推出，然后凸凹模卸料板再把废料也从凸凹模上推落，这样一来，工件与废料也就自然分开了。

对于一些有局部凸起的较大的冲压件，可以在落料冲孔模的凹模卸料板上增加压型凸模，同时施加足够的弹簧力，以保证卸料板上压型凸模与板料接触时先使材料变形达到压型目的，再继续落料冲孔运动，往往可以减少一个工步的模具，降低成本。

有些冲孔模具的冲孔数量很多，需要很大冲压力，对冲压生产不利，甚至无足够吨位的冲床，有一个简单的方法，是采用不同长度的2～4批冲头，在冲压时让冲孔运动分时进行，可以有效地减小冲裁力。

3.弯曲模具中机械运动的控制和运用

弯曲工艺的基本运动是卸料板先与板料接触并压死，凸模下降至与板料接触，并继续下降进入凹模，凸、凹模及板料产生相对运动，导致板料变形折弯，然后凸、凹模分开，弯曲凹模上的顶杆（或滑块）把弯曲边推出，完成弯曲运动。卸料板及顶杆的运动是非常关键的，为了保证弯曲的质量或生产效率，必须首先控制卸料板的运动，让它先于凸模与板料接触，并且压料力一定要足够，否则弯曲件尺寸精度差，平面度不良；其次，应确保顶杆力足够，以使它顺利地把弯曲件推出，否则弯曲件变形，生产效率低。对于精度要求较高的弯曲件，应特别注意一点，最好在弯曲运动中，要有一个运动死点，即所有相关结构件能够碰死。

有些工件弯曲形状较奇特，或弯曲后不能按正常方式从凹模上脱落，这时，往往需要用到斜楔结构或转销结构，例如，采用斜楔结构，可以完成小于90度或回钩式弯曲，采用转销结构可以实现圆筒件一次成型。

值得一提的是，对于有些外壳件，如电脑软驱外壳，因其弯曲边较长，弯头与板料间的滑动，在弯曲时，很容易擦出毛屑，材料镀锌层脱落，频繁抛光弯曲冲头效果也不理想。通常的做法是把弯曲冲头镀钛，提高其光洁度和耐磨性；或者在弯曲冲头R角处嵌入滚轴，把弯头与板料的弯曲滑动转化为滚动，由于滚动比滑动的摩擦力小得多，所以不容易擦伤工件。

4.拉深模具中机械运动的控制和运用

拉深工艺的基本运动是，卸料板先与板料接触并压牢，凸模下降至与板料接触，并继续下降，进入凹模，凸、凹模及板料产生相对运动，导致板料体积成形，然后凸、凹模分开，凹模滑块把工件推出，完成拉深运动。卸料板和滑块的运动非常关键，为了保证拉深件的质量，必须控制卸料板的运动，让它先于凸模与板料接触，并且压料力要足够，否则拉深件容易起皱，甚至裂开；其次应确保凹模滑块压力足够，以保证拉深件底面的平面度。拉深复合模设计合理，可以很好地控制结构件的运动过程，达到多工序组合的目的。例如典型的落料拉深切边冲孔复合模具的设计。

篇（7）

产品分析：汽车连杆油封盖如图1所示,材料为08Al,料厚1.5mm。零件尺寸精度高,为保证密封,内表面要求光亮平整,为方便装配,端口内外均倒角。对于倒角国内厂家大都采用金属切削加工成形,生产效率和经济效益低,不利于降低生产成本。本设计采用冲压成形。

图1汽车连杆油封盖

2工艺分析及计算

2.1冲压工艺分析

(1)制件材料塑性较好

对拉伸、成形比较合适。

(2)对于制件端口倒角,从工艺上首次提出利用冲压成形。如果坯件端口平齐,端口倒角可以利用冲模镦角成形,但由于板料具有方向性和凸、凹模之间的间隙不均等原因,拉伸后的工件顶端一般都不平齐,为保证端口平齐需要增加修边工序。

镦角采用冷镦挤压成形,而工件端口内外都需镦角,如在同一道工序上实现则出件困难,需分成两道镦角工序。

(3)从制件形状看,属阶梯形拉伸件。阶梯形件的拉伸与圆筒形件的拉伸基本相同,其主要考虑的问题是阶梯件是否可以一次拉成。

毛坯尺寸计算采用一种新的方法,按拉伸件体积不变原则,毛坯直径D按如下公式计算:

式中:T———材料体积

t———材料厚度。

按图1可计算得:D=70.9mm,毛坯相对厚度为t/D×100=(1.5/70.9)×100=2.1,按小阶梯直径得拉伸系数为m=(24+1.5)/70.9=0.36,查表得相应筒形件极限拉伸系数为0.50,前者小于后者,可以判断不能一次拉伸成形。

小阶梯直径与大阶梯直径之比d2/d1=24/49=0.49,接近极限拉伸系数0.5,按阶梯形件的多次拉伸原则,先拉出小阶梯法兰件。考虑到直接在壁部修边会使模具结构复杂,成本高,不易操作,在小阶梯法兰件上修边,然后将法兰翻边拉伸大台阶,以保证端口平齐。

(4)制件尺寸精度、同轴度要求高,内表面要求光亮平整,且圆角R0.5、

篇（8）

中图分类号：F407文献标识码： A

一．前言

随着计算机在制造型企业中的应用，通过计算机进行工艺的辅助设计已成为可能。CAPP 技术的应用为提高工艺文件的质量，缩短生产准备周期，提高信息处理能力和企业各部门间信息的交流能力，并为广大工艺人员从繁琐、重复的劳动中解放出来提供一条切实可行的途径。应用 CAPP 技术将缩短设计周期，对修改和变更设计能快速做出响应；工艺人员的经验能够得到充分的积累和继承，减小编制工艺文件的工作量和产生错误的可能性。应用计算机辅助工艺设计的必要性已被越来越多的企业所认识。

二．汽车覆盖件模具结构特征及加工工艺

1、汽车覆盖件模具结构特征

由于汽车覆盖件模具结构的多样性和复杂性，不同部位的加工面和加工方式均不相同。针对汽车覆盖件模具加工工艺性的区别，汽车覆盖件模具可以分为不同的结构特征，不同的结构特征常有其特定的相似加工方法、走刀路线、工艺流程和工艺参数。对于大中型汽车覆盖件模具来说，由于常见的冲压件冲压工艺主要有拉深、修边、翻边、整形等几种冲压工序，则相应的模具类型也主要以拉延模、修边模、整形模等几种主要类型及其复合模具为主。这些大中型模具中，同一类模具的结构大同小异，而同一种结构特征的加工工艺大致相似。

2、结构特征加工工艺性

在制定该类型面结构特征加工工艺时，主要考虑如下： 在完成模具的定位和夹紧后，首先要对工件进行试加工，以检测毛坯各加工部位的切削余量是否均匀。因为大型模具型面毛坯体积均较大且以铸件为主，加工余量常不够均匀，直接对模具型面进行整个表面粗加工，会使刀具载荷变化较大，引起机床振动。检测后，对模具型面毛坯进行粗加工。之后，进行清角加工，习惯上把这道工序称为粗清角加工。主要是为了去除粗加工后毛坯角落处刀具未能加工到的材料，保证在半精加工过程中，加工量比较均匀，有利于提高半精加工的速度，达到提高效率的目的。而半精加工则是把前道工序加工后的残留加工变得平滑，同时去除拐角处的多余材料，在工件加工面上留下一层比较均匀的余量，为精加工做准备。半精加工后仍需进行清角加工，称为半精清角加工，主要是为去除半精加工后刀具未能加工到的残留余量，为精加工做准备；精加工的目的是按照零件的设计要求，达到较好的表面质量和轮廓精度，是实现模具型面最终形状最关键的一步。最后，对于某些型面曲率半径小于精加工刀具半径的地方，还需进行清角加工，去除精加工后刀具未能加工到的残留余量，使模具型面的表面质量和轮廓精度符合设计要求。

三．汽车覆盖件模具加工工艺模板的开发

为了实施工艺模版的开发，以 PowerMILL 软件为开发平台，利用其方便的工艺模版开发接口，可以灵活、快捷地开发出汽车覆盖件模具加工工艺模版 工艺模版的开发，根据每种结构特征的加工工艺性，首先确定它们的加工工艺流程，根据每一步加工工艺的特点，结合 PowerMILL 软件丰富的加工策略，找到与之相匹配的加工策略，并定义合理的加工工艺参数，以模版形式保存在 PowerMILL 软件的加工策略中。把每种结构特征合理的工艺流程所对应的加工策略和工艺参数以上述方式保存在相同的工艺模版中，即可完成汽车覆盖件模具加工工艺模的开发。 由于每种汽车覆盖件模具结构特征的工艺模版开发过程相同，现以上节所提及的拉延模模具型面加工工艺模版的开发为例，来详述工艺模版的开发。 首先，根据拉延模模具型面加工工艺的特点，在 PowerMILL 软件环境中，定义每一步工艺流程的加工策略及其合理的工艺参数。然后，将每一步的加工策略与工艺参数以模版的形式保存在 PowerMILL 软件加工策略的同一个模版目录中，即可完成汽车覆盖件拉延模模具型面加工工艺模版的开发。为汽车覆盖件拉延模模具型面每一步工艺流程对应的加工策略及加工工艺参数情况。

四．数控加工工艺方案

1、金属模具

大中型模具型面的数控加工，模具表面所留的加工余量较大，所以型面分粗加工、半精加工、精加工3道工序完成。为了提高编程效率，粗加工和半精加工一般采用多曲面连续加工刀具运动轨迹的生成方法，精加工可根据实际加工要求，采用单曲面刀具运动轨迹的生成方法或多曲面连续加工刀具运动轨迹的生成方法。

2、主模型

汽车主模型的数控加工，由于采用了可加工塑料作为原料，使这种主模型具有变形小、便于保存、切削加工性能好等特点。为了确保主模型的加工质量，主模型一般采用粗、精加工两道工序完成。

3、泡沫塑料模型

由于泡沫塑料模型精度要求低，而且泡沫材质松软，泡沫塑料模型可采用一次成形的加工方法。

五．数控加工工艺参数的设定

为了生成加工所需的刀具运动轨迹，必须首先弄清楚与此有关的一些概念，并在此基础上，合理地确定加工工艺参数。

1、刀具

在数控编程中，刀具各部分的几何参数可用两个选项来设定。第一选项用来确定刀体类型，包括圆柱形和圆锥形刀具;第二个选项用来确定刀头类型，包括平头、球形和圆角。定义刀具几何形状的参数包括如下几项：

(1)刀锥角度：用于定义圆锥刀具的刀具轴线与刀具斜侧刃的夹角，用角度表示。当角度为零时，就表示圆柱铣刀。

(2)刀具半径：对圆柱铣刀而言，指刀具圆柱形工作截面的半径;对圆锥铣刀而言，指圆锥刀体部分与刀头相接处的圆的半径。

(3)圆角半径：对具有球头的圆角头的刀具来说，它是指球的半径或圆角半径。

(4)刀具高度：用来表示刀具切削部分的高度值。在生成刀具运动轨迹的编程中，刀具选择合理与否，关系到零件的加工精度、效率及刀具的使用寿命。刀具应根据被加工零件的几何形状特性、材料的机械加工性能、切削余量、现存刀具的规格等进行综合考虑。

2、切削容差

对曲面的三轴数控加工而言，刀具的运动是通过对3个坐标轴进行线性插补来完成的，这意味着，刀具运动轨迹是由相应的直线段组成。为了确保被加工零件的加工精度，必须根据实际加工要求，由编程人员给定合理的加工容差值。该值表示实际切削轨迹偏离理论轨迹的量。有下列3种定义容差的方式可供编程人员选用:

(1)指定内容差值，它表示可被接受的表面切过量。

(2)指定外容差值，它表示由误差所产生的剩余材料被留在零件表面上作余量。

(3)同时指定内、外容差值。

3、切削间距

在数控编程中，切削间距的选择是非常重要的，它关系到被加工零件的精度和加工费用。切削间距小，则加工精度高，钳工的研修工作量小，但所需加工时间长;切削间距大，则加工精度低，钳工的研修工作量大，研修后模具型面失真性较大，难以保证模具的加工精度，但所需加工时间短。由此可见，切削间距必须根据加工精度要求及占用数控机床的机时来综合考虑。对于手工劳动费用昂贵的发达国家来说，切削间距可以选得很小。例如采用直径为20mm的刀具进行模具表面的数控加工，间距可选为0.5mm，甚至更小一些，此时留在模具表面的手工研修量仅0.005mm左右，只需对模具表面稍加抛光即可。但其数控加工的时间很长，这对数控加工费用相对较昂贵的我国来说，显然是不合理的。因此，切削间距必须根据国情和厂情来合理地选择。

六．结束语

近年来，模具制造业在我国迅速发展，汽车模具制造需求量也随之增加，所以，汽车模具制作是汽车制造的重要阶段，希望通过这篇论文的讲解，给汽车生产商和制造商有所帮助。

篇（9）

中图分类号：TG386 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）34-0034-02

1.绪论

在金属薄板成形中，建模与仿真可用于许多的领域，例如，预测测量流、分析应力、应变分布与温度分布、确定成形力、预测潜在的缺陷与失效根源、改善零件品质与复杂性，以及降低制造费用。现今，常常将建模与仿真作为集成制造环境中，产品和过程设计的整体部分。在决定整个制造费用的早期阶段做出重大决策时，虽然设计费用通常仅在总生产费用的5%与15%之间，但设计阶段中采用建模与仿真，却是至关重要的。因此，金属薄板成形的新近研究均侧重于应用建模和过程仿真。在仿真中，应考虑若干参数和影响因素。材料特性和组成律以及摩擦条件具有显著重要性，而且，为了在金属薄板成形中节约成本，提升可靠进行，建模与仿真时还应考虑几何表示法和计算时间。

2.仿真方法及其主要特征

金属薄板成形中采用的有限元仿真，正在迅猛发展。早期的冲压件数字仿真仅利用计算机了解如何改善成形过程，主要侧重于尝试不同的方法。中期，已推广了相当多的有限元法成功，可达到足以用于解决普通的复杂工业问题。今天，已获得了若干用于成形仿真的商业编码软件。近来，除利用诸如MARC、COSMOS或ABAQUS之类通用软件之外，还更广泛和更经常采用专门针对金属薄板成形的专用软件。在这些专用软件中，PAM-STAMP、AutoFORM、DYNA3D、ITS-3D、OPTRIS、FAST FORM3D是主要工具。

关于几何复杂性，就金属薄板成形工艺而言，在有些情况下，可按二维轴对称问题予以仿真，但在大多数情况下，要求三维解。由于零部件在成形过程中，通常会经历不小的塑性变形，随着仿真继续进行，网格的变形也十分显著，因此，必须重新划分网格，并在旧网格与新网格之间内插数据，以获得精确的结果。该特点使仿真软件不可或缺的自动及自适应重划网格能力，成为其内置技术。目前，在金属薄板成形中所用到商业软件包内，包括了该内置技术。在这方面，自动重划网格应完成以下两个基本任务：（1） 确定符合零件几何特点和复杂性的最佳网格密度分布；（2） 按照该点以前获得的变形生成新网格。

3.有限元仿真在冲压工艺中的预期作用

设计和制造复杂金属薄板件通常非常耗时费钱。传统制造方式是通过实验方法或根据设计人员的实践经验，确定各种零件的可成形性，这样做也会导致可成形性的问题。当引入新材料或制造一款全新零件时，设计人员没有任何经验可资依赖。对于这些零件，要基于工装设计工程师的经验，制造其原型模具。在加工出合格的优质零件之前，需测试原型模具和零件。这样做，需要进行大量变更和调整，以提供硬模具，同样，在生产出优质成品之前，硬模具应经历包括次要（或在许多情况下为主要）调整的一系列试验。这种方法在冲制实践中，会导致研制周期长且研制期费用高。

大多数工业企业迫切希望缩短新制造冲压成套模具的时间，以便在后来节约费用和资源，有限元仿真就能满足这些要去，达到预期目的。在不同的设计和制造阶段，均可有效进行仿真，用以支持决策。在设计阶段需要进行首次仿真。该阶段的仿真旨在大致估计可成形还是不可成形待制造零件。如果答案为“不能”，则必须修改设计。但是，在此阶段，尚未用CAD系统充分描述零件的几何形状，且无工装资料，因而，不可能进行完整仿真。所谓的一步仿真法特别适合这些用途，这是因为产品分析不需要联编程序、补充约定，乃至许多工艺参数和条件。一步有限元法仿真还易于使用和快速提供结果，从而让产品设计人员在正确的时间进行必要变更。

当已设计产品，并确认其“可成形”时，开发循环便进入了需要更精确仿真的过程和模具设计阶段。在此阶段，必须确定冲制步骤（工步）数，例如，第一次拉伸、第二次拉伸、修整、折边，以及设计各冲制工步所用模具的几何形状。在该阶段，通过CAD表面描述对模具几何形状建模，便可依照仿真结果修改模具数据。整合CAD和仿真系统，在有限的生产工装设计时间内，充分获得最佳冲制工步和模具几何形状，是至关重要的。此类分析需要考虑联编程序、补充约定和工艺条件等因素，而有限元仿真适用于必要变更，乃至优化工艺参数，可以确保工艺的可行性以及产品质量的合格率。

有限元仿真在过程控制和过程优化中，也起到了十分重要的作用。例如，许多研究论文均涉及了在伸拉工艺中通过控制压边力，进行过程优化。利用过程仿真，以及通过控制压边力所做过程优化的结果，可提供进一步设计更主动成形工艺的可能性，从而提高产品质量和增强工艺稳健性。

在试验阶段，为了找到解决避免成形缺陷的方案，也需要进行仿真。为了探究缺陷的起始和发展机理，应进行一系列系统性仿真，所获信息应有效地用于下一新模型的制造。不断加强有限元仿真的功能，使之足以预测所有成形缺陷，提供最佳冲制模具和条件，则完全可以从设计与制作程序中取消原型工装，且试验和修改次数可显著减少。从而可大大缩短该过程。这是工业上金属薄板成形中最理想的有限元仿真方案。

4.金属薄板成形仿真的新要求和新近发展

传统的冲压仿真的应用，主要集中于应变预测和推广冲压件的相关技能，是通过“单纯应用”有限元仿真，帮助了用户降低费用和缩短各种零部件的研制期。在现今，也还有无数这方面的实例。仿真不仅能够利用上述方法预测后续问题的费用，而且还容许减少实际测试。

4.1 零件几何形状

如前所述，根据几何复杂性，在有些情况下可按二维仿真金属薄板成形，而在大多数情况下，则需要解三维轴对称的问题。为了进行有效仿真，常可能（及在某些情况下必须）忽略对金属流没有显著影响的所有次要几何特点。不过，在某些特殊问题中，如液压成形，或在许多伸拉工艺中，应考虑尺寸影响。在既定工业中，零件件设计已发生急剧变化。零件几何形状明显受到美学设计的影响。大多数传统形状已为具有混合扫掠曲线和锐角的未来派设计所取代。因而，须引入具有更广泛派生品种和延伸定制化的模型。由于零件几何形状对于任何进一步的设计与仿真具有基准作用，所以，还需要更复杂的零件几何描述。

4.2 工件材料与模具材料

未来精确预测材料流和成形载荷，必须利用可靠数据。在大多数仿真中，均认为模具是刚性的，因而忽略了模具变形和应力。但是，在许多情况下，尤其是在某些薄板成形过程中，相对不大的模具弹性变形，可影响模具―工件接触面处的接触应力分布。因此，只要条件需要，就必须考虑模具的弹性变形。

随着我国高效节能等需求日渐增加，制造厂家必须评估并采用用于结构件的新材料。基于这些需求，已开发了新铝合金和新钢种，例如，超高强钢和双向钢，以及TRIP （相变诱导塑性）钢，可增加先前利用传统钢种的可能约束。采用这些新材料就必须研究材料的特性，利用这些新材料的主要优点是，有助于减轻重量等。对于拟有效制造的零部件，这些新材料需要更高的精确度和参数化程度，以满足成形仿真的需求。保持零件材料历史和参数（例如，应变率、硬化等）溯源的可定制模型，已成为基本要求。

模具与工件之间接触面处的摩擦（及此处的适当传热条件），可显著影响材料流和生产零部件所需的成形载荷。因此，对于大多数金属薄板成形操作而言，从可靠仿真的观点来看，可靠的接触面条件和参数非常重要。

4.3 制造过程

在最近数年里，已发明和引进了加速生产的新设备及新成形机。同样，在最近十年间，成功引入了若干新创新的成形方法，例如，成形修正坯料等的液压成形。这些新研究的目的始终是为了减少零部件数，而同时优化成形工步数。从可行性阶段到最终确认，对于聚集材料供应商和设备供应商而言，仿真都是必不可少的。新设备已改善了生产过程本身，于是又产生了新的问题，坯料传送、定位和坯料修整以及废料处置（图1）。

根据焊接技术的发展，可看到仿真新要求的另一个实例。随着利用激光焊接的增多，要求更复杂的合模方式和极小的翻边公差。该技术对公差控制的确有极大影响，从而，仿真转变为成形阶段零件的回跳问题。过程中的这种演变，再次说明必须提高冲制仿真期间的精度和更加严格的控制。

4.4 协作环境方面的不断改进

前面的章节已阐明了成形过程发展的一些实例，根据新设计，改善了材料、更新了设备和先进工艺。因而，成形仿真已变得并不完善。侧重点已从初始目标（可成形性分析）转移到了全面质量的控制和整合。成形仿真必须适应这些新要求。这些要求中的最重要之处在于：

（i）提供围绕从早期可行性到最终确认每一步过程中的可伸缩革新环境；

（ii）提高评估新工艺和新材料及其特性，以及精确预测回弹性能与表面质量问题的整个模型参数化精度；

（iii）无缝传送与管理仿真数据，保持过程中每阶段溯源零件历史，以便核查产品性能和稳健性，也检查其一致性；

（iv）在可定制的延伸协作环境中，优化开发可利用的计算机资源。

5.结束语

篇（10）

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2013）16-0076-02

创新教育是一种全新的教育理念，主要是树立以学生为中心的观念，通过调动学生的学习积极性，教给学生创造性的思维方式，培养学生的创新精神和创造能力。“材料加工过程中的物理场”是材料加工专业的学科基础理论课，该课程理论性强，且涉及的学科基础理论课程多，曾经是该专业本科生和硕士研究生比较头疼的课程之一。但由于该专业在产品开发及工艺设计阶段普遍采用计算机仿真技术，该课程作为计算机仿真的理论基础对提高仿真的技术水平具有重要的价值，开展该课程的教学和研究又是非常必要的。下面就推进该课程的教学改革，提高培养工程应用创新人才的质量谈一些体会。

一、因材施教，抓好教材建设是推进课程教学改革的突破口

“材料加工过程中的物理场”是材料成形计算机仿真的基础理论课程，教学目标是让学生学习材料成形的数值分析理论基础，预先需要开设的课程有高等数学、线性代数、材料力学、弹性力学理论基础及金属塑性成形原理等，是一门教学起点高、理论性很强的课程。虽然国内已经有不少通用数值分析理论书籍及材料成形数值分析教材，但多数教材太注重自身理论体系的严密性和完整性，不太注重学生的知识基础及认知规律，因而往往起点太高并不适合作为我校本科生及硕士研究生的教材。鉴于此，我们结合当前应用型大学材料加工工程专业本科及硕士研究生教育专业知识背景的实际情况，并着眼于未来市场对工程创新人才的需要，编写了《材料成形的数值分析理论基础及软件应用讲义》供内部使用，作为推进该课程教学改革的突破口，取得了良好效果。在课程教材建设的过程中，主要基于以下思考：

1.教材内容及课程设置一定要符合学生的认知规律。

对于本科生，考虑到对预先开设的理论课程的要求，该课程应设置在专业基础课讲授完成以后为好。在教材内容上，要做到循序渐进、由浅入深、量体裁衣、因材施教。

2.教材内容总体把握分为两大部分，即线性有限元分析理论基础和非线性有限元及其在金属塑性加工中的应用。

第一部分侧重于基本概念、基本知识、基本理论的学习，第二部分在线性有限元分析理论的基础上，侧重于金属塑性加工非线性有限元理论体系的构建，并理论联系实际落实到应用实例。

3.在具体章节内容的安排上，不追求理论体系的严密性和完整性，但要符合学生的认知规律，由浅入深、循序渐进、量体裁衣，并在一定程度上注重知识的系统性。

譬如，第一章绪论主要介绍了工程上常用的几种数值分析方法及其适用的应用领域，有限元法作为最重要的一种数值分析方法做了详细介绍，并介绍了工程上常用的通用有限元分析软件及材料成形专用有限元分析软件。使学生对开设该课程的背景有一个直观的认识，该课程离现实并不遥远，对于将来的工程应用或理论研究都具有重要价值。

考虑到我校材料加工专业及多数高校工程专业在本科课程中并未开设弹性力学理论课程，而弹性力学的基础理论及变分原理又是学习数值分析理论必须要掌握的内容，因此在教材的第二章对弹性力学的基本方程及变分原理做了系统介绍。第三章介绍了杆梁系结构有限元分析的一般过程，以杆单元分析为主，并简要介绍梁单元的概念。杆单元是有限元分析中最简单的一种单元，但杆系结构的有限元分析却能反映有限元分析的一般流程和有限元法最本质的东西，并且学生容易接受，所以本章安排了一个一般杆系结构的有限元分析实例，使学生对有限元分析的整个过程有一个清晰的认识。第四章介绍了连续体结构有限元分析的基础理论，重点介绍二维平面问题、轴对称问题及三维连续体问题单元模型的构造方法，并简要介绍板壳单元的基本理论。第五章介绍等参元的概念及计算、二维及三维连续体等参元的构造方法、三维一般壳体单元的构造方法，并介绍数值积分的概念及计算方法。

金属的塑性成形主要是通过锻造、挤压、拉拔、轧制、冲压等工艺把金属加工成所需零件形状的一种方法，反映金属塑性加工的有限元法主要是指刚（粘）塑性有限元理论及大变形弹塑性有限元理论。所以第二部分针对锻造、挤压等工艺着重介绍指刚（粘）塑性有限元理论体系及应用，而针对冲压工艺着重介绍大变形弹塑性有限元理论体系及应用。

4.教材力求语言精辟、通俗易懂，并把知识的系统性和应用性相结合。

教材在编写过程中，要注意把握知识理论的逻辑性，并用精辟和通俗易懂的语言叙述出来。由于该课程最后要体现为金属塑性加工数值仿真的基础理论课，在第一部分线性有限元理论内容的设置上，要注意把握知识的系统性和应用性的结合，譬如轴对称体单元及三维一般壳单元等理论知识的介绍。

5.教材建设要在实践中不断充实、完善和提高。

针对每次的教学实践，都应该和学生和有关专家及时进行沟通交流，了解哪些地方需要补充，哪些地方需要改进，力求教材在教学实践中不断完善和提高，更好地为我校和其他高等院校工程专业提供服务。

二、更新教育理念，改革课堂教学方式是推进课程教学改革的重要内容

1.积极推进主动式学习方式，发挥学生学习的创造性。

在研究生该课程的课堂教学中，针对非线性有限元理论的学习，由于该部分内容多且理论深度较深，总学时有限，以前采用灌输式的教学方式并没有取得好的教学效果。我们采用了以下教学改革方式，结合笔者在非线性有限元理论以往丰富的研究经验，首先从总体上概括性地分别向学生讲授刚塑性及大变形弹塑性有限元理论体系，然后针对每一部分分别推荐有效的参考资料，并布置若干研究专题。学生在分组获得一个研究专题后，到图书馆或通过网络主动查阅资料，首先对每一部分进行系统学习，然后针对自己的研究专题深入研究，撰写研究论文和PPT。在以后的课堂教学中，各个同学分别用PPT讲解自己的研究内容，并在课堂交流中和老师、同学一起讨论，共同促进研究专题的学习。

2.采用多媒体教学方式，改进课堂教学效果。

事实证明，采用多媒体教学并和板书方式相结合，能够做到言简意赅，重点突出，科学知识的逻辑性和结果的形象性相结合，改进了教学效果，提高了工作效率。

三、加强课堂实践教学，是推进课程教学改革的重要环节

理论学习和软件应用相结合，一方面可以加深对理论学习抽象概念和严密知识的理解，对金属塑性成形仿真过程有一个比较直观的认识，是课堂教学知识性和趣味性一个比较好的结合；另一方面，软件应用本身不单纯是对学生一门操作技能的训练，更重要的是通过实践教学对学生创新能力的一种培养。我们采取了以下方式加强了课堂实践教学：

1.优选出一种金属塑性加工仿真软件，拿出一定的学时上机讲授该软件的具体操作方法。

2.精选出一个金属塑性加工实例，应用该软件向学生讲授实例的建模、运算和后处理整个操作过程。结合已经学习的仿真基础理论知识，详细讲授实例建模过程中一些技术参数、工艺参数的设置方法，并学会运用理论知识查阅软件理论手册，让学生真正理解理论知识和软件应用相结合，并终生受益。

3.让学生独立操作一个工程实例，作为培养其工程创新能力的一个训练和该课程的一个考核指标。

四、改革课程评价指标，是推进课程教学改革的保障

课程教学效果科学的评价指标，不但是对课程教学效果的检验，而且是对推进课程教学改革的一个保障。由于该课程是由理论知识讲授、师生互动学习及课堂实践教学有机结合的整体，因此该课程的科学评价指标应反映这三方面的实际教学效果。学生该课程的最终考核成绩是由三方面综合确定的：一是理论考核笔试成绩，二是平时作业及专题研究论文成绩，三是工程实例仿真研究成绩。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 王祖源，严导淦.工科物理课程改革与教材建设[J].中国大学教学，2011，（12）：36-38.