冲压工艺与模具设计课程大纲

《冲压工艺与模具设计》课程教学大纲一、课程名称（中英文）中文名称：冲压工艺与模具设计英文名称：SheetMetalFormingTeclmologyandDieDesign二、课程编码及性质课程编码：0842091课程性质：选修课三、学时与学分总学时：32学分：2.0四、先修课程机械设计、材料成形工艺、金属学及热处理、材料力学和材料成形原理等五、授课对象本课程面向材料成型及控制工程专业学生开设，也可以供材料科学与工程专业和电子封装技术专业学生选修。六、课程教学目的（对学生知识、能力、素质培养的贡献和作用）本课程是第七学期开设的一门专业模块选修课。其主要教学目的包括：1、掌握金属板料冷冲压的变形性质和成型规律以及冷冲压模具设计的方法；2、把握冲压工艺与模具设计的发展前沿，掌握其发展特点；3、掌握冲压成形的各种方法及其特点，具有根据复杂问题的特性进行独立编制工艺规程和设计冲压模具的能力；4、掌握冲压成形的规律与知识，具备分析和解决冲压生产过程中出现的复杂工程问题的能力。

表1课程目标对毕业要求的支撑关系毕业要求及其指标点本课程目标对毕业要求的支撑关系毕业要求指标点毕业要求1:工程知识能够将数学、臼然科学、工程基础和专业知识用于解决夏杂工程问题。1.1掌握了用于解决材料成型及控制工程复杂问题的数学基础知识。1.2掌握了用于解决材料成型及控制工程复杂问题的物理、化学等自然科学基础知识。1.3掌握了用于解决材料成型及控制工程复杂问题的工程力学基础知识。1.4掌握了用于解决材料成型及控制工程复杂问题的工程检测与控制基础知识。1.5系统掌握了专业知识，能够将所学知识用于解决材料成型及控制工程复杂问题。毕业要求2；问题分析能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析复杂工程问题，以获得有效结论。2.1能够应用工程数学基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析复杂工程问题，以获得有效结论。如：复杂的模具设计。2.2能够应用物理、化学基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析复杂工程问题，获得有效结论。如：物理综合实验。2.3能够应用力学基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析复杂工程问题，获得有效结论。如：工程力学综合实验。2.4能够应用工程科学基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析复杂工程问题，获得有效结论。如：工程控制实验中的建模与分析。毕业要求3：设计/开发解决方案能够设计针对复杂工程时题的解决方案，设计满足特定需求的系统、单元（部件）或工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑法律、健康、安全、文化、社会以及环境等因素。3.1了解机械工程、材料成型及控制工程问题特征，掌握解决复杂工程问题的设计方法。3.2在考虑法律、健康、安全、文化、社会以及环境等制约因素的前提下，能够设计（开发）针对复杂材料成型及控制工程问题的解决方案，具备设计（开发）满足特定材料成型及控制工程需求的系统、单元（部件）或工艺流程的能力。3.3在设计（开发）过程中，具有追求材料成型及控制工程复杂问题创新解决的态度和意识，掌握了基本的创新方法，清楚创新方向及领域。课程目标3、课程目标4毕业要求5研究能够基于科学原理并采用科学方法对复杂工程问题进行研究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。4.1掌握材料热加工成形原理及特点，能够采用科学方法，具备合理设计材料成型及控制工程（模具）复杂实验、开展科学研究的能力。4.2掌握材料成型及控制工程原理及主要工艺，能够采用科学方法，正确构建并实施材料成型及控制工程综合实验，得出正确结果的能力。4.3能正确使用和处理实验数据，通过信息综合处理，具备对复杂的材料成型及控制工程实验结果进行正确分析能力。4.4了解常见的材料成型及控制工程常用设备、实验仪器及实验方法，具备调控设备及仪器参数，进行测控和维护的能力。

毕业要求及其指标点本课程目标对毕业要求的支撑关系毕业要求指标点毕业要求5：使用现代工具能够针对复杂工程问题，开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，包括对复杂工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性。5.1掌握文献检索、资料查询、现代网络搜索工具的使用方法。5.2了解材料成型及控制工程专业重要资料来源及获取方法。课程目标1、课程目标25.3具备应用各类文献、信息及资料进行复杂材料成型及控制工程实践的能力。5.4掌握复杂材料成型及控制工程问题的预测与模拟方法，理解其局限性。毕业要求6：工程与社会能够基于工程相关背景知识进行合理分析，评价专业工程实践和复杂工程时题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响,并理解应承担的责任。6.1了解与工程相关的国家方针、政策与法律法规，能够评价工程实践对社会、健康、安全、法律以及文化的影响。6.2了解材料成型及控制工程专业特点及其对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，能够正确评价复杂成型及控制工程问题解决方案的优劣。6.3能正确认识材料成型及控制工程各种复杂工艺对于客观世界和社会的影响，理解并能够承担的相应工程和社会责任。课程目标3、课程目标4毕业要求7：环境和可持续发展能够理解和评价针对复杂工程问题的工程实践对环境、社会可持续发展的影响。7.1了解材料成型及控制工程的专业特征、学科前沿和发展趋势，正确认识本专业对于社会发展的重要性。7.2能正确理解和评价材料成型及控制工程复杂问题实施对环境保护及社会可持续发展等的影响。7.3在解决复杂的材料成型及控制工程的实际问题中，能够正确理解并考虑工程实践对环境、社会可持续发展的影响。课程目标3、课程目标4毕业要求8：职业规范具有人文社会科学素养、社会责任感，能够在工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范，履行责任。8.1具有人文社会科学素养，理解世界观、人生观的基本意义及其影响。8.2了解中国国情，理解中国可持续科学发展道路以及个人的做人规范，具有较高的社会责任感。8.3在工程实践中，理解工程师的职业性质、职业责任,具备工程师的职业道德8.4具有健康的体质和良好的心理素质，能较好地履行责任。毕业要求9：个人和团队能够在多学科背里下的团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色。9.1具备较宽广的本学科基础知识和较高的个人素质，能够在多学科背景下，承担个人及团队成员的作用。9.2具备良好的团队协作精神，善于和团队其它成员协作、互补、交往。9.3能够承担团队负责人角色，具备综合团队成员意见和建议，进行合理决策之领导能力。毕业要求10：沟通能够就复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流，包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令。10.1较好地掌握了一门外语，了解不同文化的差异，具有一定的跨文化交流能力。10.2了解本专业领域及其相关行业的国内外的技术现状，具有较强的业务沟通能力与竞争能力。毕业要求及其指标点本课程目标对毕业要求的支撑关系毕业要求指标点并具备一定的国际视野，能够在跨文化背景下进行沟通和交流。10.3能够应用现代工具撰写报告、设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令，就复杂的专业工程问题进行有效沟通和交流。毕业要求11:项目管理理解并掌握工程管理原理与经济决策方法，并能在多学科环境中应用。11.1了解机械及材料工程管理和经济决策的基本知识，理解并掌握工程管理原理与经济决策方法。11.2具备应用工程管理和经济决策知识实践的工作能力，具有一定的组织、管理及领导能力，能够较好地通过口头或书面方式表达自己的想法。113具有较强的综合归纳能力，能在多学科环境中加于应用。毕业要求12：终身学习具有臼主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展的能力。12.1对终身学习的重要性，有臼觉的意识和正确的认识。12.2能够采用合适的方法，自我学习、提高的能力。12.3能够适应社会进步与发展，与时代同步。七、教学重点与难点教学重点：1）冲压制件的种类众多，成形方法各异，本课程以介绍冲压工艺与模具为主体、以讲述两者如何设计为重点；2）在全面了解与掌握冲压成形的材料原理及力学原理的基础上，重点学习冲裁、弯曲、拉深等典型冲压成形工艺及其模具的设计；3）重点学习的章节内容包括：第3章“冲裁”（8学时）、第4章“弯曲”（4学时）、第5章“拉深”（6学时）、第6章“其他冲压成形工艺”（6学时）。教学难点：1）冲压工艺与模具设计是实践性极强的课程之一，本课程将密切结合学生的生产实习、课程设计、实验课等实践环节，培养学生对冲压成形工艺及模具的认识及设计能力，提高授课质量与效果。2）通过本课程学习，要求掌握各种典型冲压成形工艺的变形特点、应用范围、质量控制方法等，具备合理设计冲压工艺及模具的实践能力。八、教学方法与手段教学方法：（1）采用现代化教学方法（含PPT演示，工艺动画，视频资料等），讲授各类冲压工艺的变形特点及应用领域，以提高教学效果及效率；（2）采用课堂教学与学生PPT汇报、交流讨论等方式，进行课堂互动，吸引学生的注意力、激发学生的学习热情，提高学生的学习效果。教学手段：（1）以常见的、典型冲压工艺为讲解对象，深入分析成形工艺变形特点及模具结构特点，使学生具备设计满足特定冲压需求的工艺和模具的能力；（2）结合本专业生产实习单位的冲压工艺及模具设计实际，有的放矢地做好课堂教学中的展示教学（借助图片、影像等手段）；再结合必要的实验教学与实践环节,加深学生对冲压成形工艺与模具的理解与掌握,提高授课质量与效果。九、教学内容与学时安排（1）总体安排教学内容与学时的总体安排，如表2所示。表2基本教学内容与学时安排序号课程内容课堂（学习、讨论）学时课外（准备、复试、实践）学时1冲压成形的特点与基本规律202冲压用原材料与板材冲压性能203冲裁804方曲405拉深606其他冲压成形工艺607大型覆盖件的成形工艺及模具设计208多工位精密级进模设计20（2）具体内容各章节的具体内容如下：第1章冲压成形的特点与基本规律（2）冲压成形的特点冲压成形的毛坯的分析3冲压变形的分类冲压成形趋向性及其控制冲压变形中的应力冲压成形中的破坏冲压成形的起皱冲压成形的研究方法第2章冲压用原材料与板材冲压性能(2)冲压用原材料2板材冲压性能及其鉴定方法2.3板材的硬化特性与冲压性能的关系第3章冲裁(8)冲裁过程冲裁间隙3冲裁毛刺4精密冲载3.5冲裁力6冲裁工艺与模具设计实例第4章弯曲(4)1弯曲变形的特点弯矩的计算弯曲变形时的弹复4模具压弯5拉弯4.6弯曲工艺及模具设计实例第5章拉深(6)拉深变形过程分析圆筒形件拉深的力学分析3盒形件的拉深4拉深工艺及模具设计实例第6章其他冲压成形工艺（6）1曲面成形机理球面形状零件的成形浅圆锥形件的一次成形深圆锥形件的成形5平面翻边曲面翻边曲面形状零件成形工艺及模具设计实例第7章大型覆盖件的成形工艺及模具设计（2）概述覆盖件的结构特征与成形特点3覆盖件冲压成形设计工艺覆盖件成形模具的典型结构和主要零件的设计第8章多工位精密级进模设计（2）多工位精密级进模的排样设计多工位精密级进模主要零部件的设计3多工位精密级进模的安全保护多工位精密级进模自动送料装置多工位精密级进模的典型结构（3）各章节的课后思考题（作业）及讨论要求思考题（课后作业〉：第1章思考题：1、冲压成形的特点有哪些？2、冲压成形趋向性及其控制方法？3、论述典型拉深过程的应力分布状况？4、冲压成形中的破坏形式有哪些？其产生原因是什么？第2章思考题：1、影响金属塑性和变形抗力的因素有哪些?2、说明屈服条件的含义，并写出其条件公式。3、什么是材料的力学性能？材料的力学性能主要有哪些？4、什么是加工硬化现象？它对冲压工艺有何影响？5、什么是板厚方向性系数？它对冲压工艺有何影响？6、什么是板平面各向异性指数△Y?它对冲压工艺有何影响？7、如何判定冲压材料的冲压成形性能的好坏？第3章思考题：1、什么是冲裁工序？它在生产中有何作用？2、冲裁的变形过程是怎样的？3、普通冲裁件的断面具有怎样的特征？这些断面特征乂是如何形成的?4、什么是冲裁间隙？冲裁间隙对冲裁质量有哪些影响？5、冲裁模的凸模、凹模采用分开加工有什么特点？6、如何确定分开加工时凸模、凹模的刃口尺寸？7、如何确定配合加工时凸模、凹模的刃口尺寸？8、降低冲裁力的措施有哪些？9、什么是冲模的压力中心？确定模具的压力中心有何意义？10、什么叫搭边？搭边有什么作用？11、怎样确定冲裁模的工序组合方式？12、怎样选择凸模材料？13、什么条件下选择侧刃对条料定位？14、什么情况下采用双侧刃定位？15、凸模垫板的作用是什么？如何正确的设计垫板？16、常用的卸料装置有哪几种？在使用上有何区别？17、卸料板型孔与凸模的关系是怎样的？18、什么是顺装复合模与倒装复合模？19、什么是带齿圈压板的精冲法？20、什么是齿圈压板？精冲模中的齿圈压板有何作用？21、精冲工艺对压力机有哪些特殊要求？第4章思考题:1、弯曲变形的过程是怎样的？2、弯曲变形有何特点？3、什么是最小相对弯曲半径？4、影响最小相对弯曲半径的因素有哪些？5、影响板料弯曲回弹的主要因素是什么？6、弯曲工艺对弯曲毛坯有什么特殊要求？7、弯曲模的设计要点是什么？8、常用弯曲模的凹模结构形式有哪些？9、如何设计U形件弯模的结构？第5章思考题：1、拉深变形的特点？2、拉深的基本过程是怎样的？3、拉深过程中材料的应力与应变状态是怎样的？4、什么是拉深的危险断面？它在拉深过程中的应力与应变状态如何？5、什么情况下会产生拉裂？6、试述产生起皱的原因是什么？7、影响拉深时坯料起皱的主要因素是什么？防止起皱的方法有哪些？8、什么是拉深系数？拉深系数对拉深有何影响？9、影响拉深系数的因素有哪些？10、为什么有些拉深件必须经过多次拉深？11、采用压边圈的条件是什么？12、盒形件拉深时有何特点？13、拉深过程中工件热处理的目的是什么？14、拉深过程中润滑的目的是什么？如何合理润滑？15、拉深过程中工件为什么要进行酸洗？酸洗的工艺过程是怎样的？第6章思考题：1、什么是胀形工艺？有何特点？2、胀形的方法有哪儿种？3、什么是孔的翻边系数K?影响孔极限翻边系数大小的因素有哪些?4、什么是缩口？缩口有何特点？5、什么是校形？校形的作用是什么？6、校形工艺的特点是什么？7、什么是局部起伏成形？有何特点？第7章思考题：1、汽车上的哪些件是覆盖件？2、覆盖件的成形工序有哪些？3、大型覆盖件零件有何特点？4、大型覆盖件零件的拉深有何特点？5、汽车覆盖件拉深模具有何特点？6、如何确定大型覆盖件模具的拉深方向？7、什么是拉深筋？8、覆盖件模具中拉深槛（拉深筋）的作用是什么？9、大型覆盖件中的工艺切口的作用是什么？10、如何冲裁工艺切口？11、工艺切口的布置原则是什么？第8章思考题：1、在哪些冲压生产中必须采用精密级进模？2、对精密模具中的易损零件有什么要求？3、精密级进模的排样设计有何意义？4、什么叫载体？5、精密级进模对模座有什么要求？6、凹模结构有哪些类型？7、螺孔和销孔与刃口之间的距离一般怎样确定？8、条料定位装置有哪几种？9、导正销的安装位置如何确定？10、导正销的使用有那些要求？11、精密级进模结构设计有哪些基本要求？12、精密级进模结构设计有哪些要点？讨论（思考题及作业）