《冲压模具设计与制造》教学大纲 0-课程的性质 《冲压模具设计与制造》是模具设计与制造专业的一门主干专业技术课,也是制造类其它专业的一门 重要选修课。它是一门将冲压成形加工原理、冲压设备、冲压工艺、冲模设计与冲模制造有机融合,综合 性和实践性较强的课程。 0二课程的任务和基本要求 本课程的主要任务是分析各类冲压成形的变形规律,认识典型冲压成形工艺方法、模具结构和模具制 造方法与手段,掌握冲压工艺与模具设计方法、冲压模具制造工艺编制方法 通过本课程学习,使学生在下列能力培养方面得到锻炼与提高 能应用冲压变形理论,分析中等复杂冲压件变形特点,制定合理冲压工艺规程的能力。 2.协调冲压设备与模具的关系,选择冲压设备的能力 3.熟悉掌握冲模设计计算方法,具备中等复杂冲模结构选择和设计的能力,所设计的冲模应工作可行 操作方便、便于加工和装配,技术经济性好 4.具备正确选择冲压模具加工方法,制定中等复杂冲模制造工艺和装配工艺的能力 5.初步具备进行多工位级进模设计和制造的能力。 6.初步具备进行分析和处理试模过程中产生的有关技术问题的能力 0三本课程与其它课程的关系 本课程属专业课程。在本课程讲授之前,学生应已修完如下课程:《机械制图及计算机绘图》、《机 械设计基础》、《机械工程材料及热处理》、《机械制造技术》、《数控加工技术》等。 四、本课程的教学内容及重点、难点 (一)教学内容 I、理论教学内容
《冲压模具设计与制造》是模具设计与制造专业的一门主干专业技术课，也是制造类其它专业的一门 重要选修课。它是一门将冲压成形加工原理、冲压设备、冲压工艺、冲模设计与冲模制造有机融合，综合 性和实践性较强的课程。 本课程的主要任务是分析各类冲压成形的变形规律，认识典型冲压成形工艺方法、模具结构和模具制 造方法与手段，掌握冲压工艺与模具设计方法、冲压模具制造工艺编制方法 。 通过本课程学习，使学生在下列能力培养方面得到锻炼与提高： 1．能应用冲压变形理论，分析中等复杂冲压件变形特点，制定合理冲压工艺规程的能力。 2．协调冲压设备与模具的关系，选择冲压设备的能力。 3．熟悉掌握冲模设计计算方法，具备中等复杂冲模结构选择和设计的能力，所设计的冲模应工作可行、 操作方便、便于加工和装配，技术经济性好。 4．具备 正确选择冲压模具加工方法，制定中等复杂冲模制造工艺和装配工艺的能力。 5．初步具备 进行 多工位级进模设计和制造的能力。 6．初步具备 进行 分析和处理试模过程中产生的有关技术问题的能力。 本课程属专业课程。在本课程讲授之前，学生应已修 完 如下课程：《机械制图及计算机绘图》、《机 械设计基础》、《机械工程材料及热处理》、《机械制造技术》、《数控加工技术》等。 （一） 教学内容 Ⅰ、理论教学内容
第1章冲压模具设计与制造基础 1.1冲压成形与模具技术概述 冲压与冲模概念:冲压工序的分类:冷冲模的分类:冷冲模设计与制造的要求:冷冲压现状与发展方 1.2冲压设备及选用 常见冲压设备:冲压设备的选用:模具的安装。 1.3冲压变形理论基础 塑性变形的概念:塑性力学基础:金属塑性变形的一些基本规律:冲压材料及其冲压成形性能。 1.4模具材料选用 冷冲压对模具材料的要求:冲模材料的选用原则:冲模常见材料及热处理要求 1.5模具加工方法与工艺规程编制 模具制造特点:模具零件加工方法:模具零件加工工艺规程的编制 第2章冲裁工艺与冲裁模设计 2.1概述 2.2冲裁变形过程分析 冲裁变形时板材变形区受力情况分析:冲裁变形过程:冲裁件质量及其影响因素 2.3冲裁模间隙 间隙的重要性:冲裁间隙值的确定 2.4凸模与凹模刃口尺寸的确定 凸、凹模刃口尺寸计算原则:凸、凹模刃口尺寸的计算方法 2.5冲裁排样设计 材料的合理利用:排样方法:搭边、条料宽度与导料板间距离的计算:排样图。 2.6冲裁力和压力中心的计算 冲裁力的计算:卸料力、推件力及顶件力的计算:压力机公称压力的确定:降低冲裁力的方法:冲模 压力中心的确定。 2.7冲裁工艺设计 冲裁件的工艺性分析:冲裁工艺方案的确定。 2.8冲裁模的典型结构 单工序冲裁模:级进模:复合模 2.9冲裁模零部件设计 作零件:定位零件:卸料装置与推件装置:模架及组成零件:连接与固定 2.10冲裁模设计程序 冲裁模设计的一般步骤:冲裁件工艺性分析及冲裁工艺方案的确定:选择模具的结构形式:进行必要 的工艺计算:模具的主要零部件设计:模具闭合高度及压力机有关参数:绘制模具总装图和零件图。 第3章弯曲工艺与弯曲模设计 3.1概述 3.2弯曲变形分析及变形特点 弯曲变形过程:塑性弯曲变形区的应力、应变:变形程度及其表示方法:板料弯曲的变形特点:最 小弯曲半径。 3.3弯曲卸载后的回弹 回弹现象:影响回弹的因素:回弹值的确定:减少回弹的措施
第 1 章 冲压模具设计与制造基础 1.1 冲压成形与模具技术概述 冲压与冲模概念；冲压工序的分类；冷冲模的分类；冷冲模设计与制造的要求；冷冲压现状与发展方 向。 1.2 冲压设备及选用 常见冲压设备；冲压设备的选用；模具的安装。 1.3 冲压变形理论基础 塑性变形的概念；塑性力学基础；金属塑性变形的一些基本规律；冲压材料及其冲压成形性能。 1.4 模具材料选用 冷冲压对模具材料的要求；冲模材料的选用原则；冲模常见材料及热处理要求。 1.5 模具加工方法与工艺规程编制 模具制造特点；模具零件加工方法；模具零件加工工艺规程的编制。 第 2 章 冲裁工艺与冲裁模设计 2.1 概述 2.2 冲裁变形过程分析 冲裁变形时板材变形区受力情况分析；冲裁变形过程；冲裁件质量及其影响因素。 2.3 冲裁模间隙 间隙的重要性；冲裁间隙值的确定。 2.4 凸模与凹模刃口尺寸的确定 凸、凹模刃口尺寸计算原则；凸、凹模刃口尺寸的计算方法。 2.5 冲裁排样设计 材料的合理利用；排样方法；搭边、条料宽度与导料板间距离的计算；排样图。 2.6 冲裁力和压力中心的计算 冲裁力的计算；卸料力、推件力及顶件力的计算；压力机公称压力的确定；降低冲裁力的方法；冲模 压力中心的确定。 2.7 冲裁工艺设计 冲裁件的工艺性分析；冲裁工艺方案的确定。 2.8 冲裁模的典型结构 单工序冲裁模；级进模；复合模。 2.9 冲裁模零部件设计 工作零件；定位零件；卸料装置与推件装置；模架及组成零件；连接与固定零件。 2.10 冲裁模设计程序 冲裁模设计的一般步骤；冲裁件工艺性分析及冲裁工艺方案的确定；选择模具的结构形式；进行必要 的工艺计算；模具的主要零部件设计；模具闭合高度及压力机有关参数；绘制模具总装图和零件图。 第 3 章 弯曲工艺与弯曲模设计 3.1 概述 3.2 弯曲变形分析及变形特点 弯曲变形过程；塑性弯曲变形区的应力、应变； 变形程度及其表示方法 ；板料弯曲的变形特点； 最 小弯曲半径。 3.3 弯曲卸载后的回弹 回弹现象；影响回弹的因素；回弹值的确定；减少回弹的措施
3.4弯曲件坯料尺寸的计算 弯曲中性层位置的确定:弯曲件坯料尺寸的计算 3.5弯曲力的计算 自由弯曲时的弯曲力:校正弯曲时的弯曲力:顶件力或压料力:压力机公称压力的确定 3.6弯曲件的工艺性 弯曲件的精度:弯曲件的材料:弯曲件的结构 3.7弯曲件的工序安排 弯曲件的工序安排原则:典型弯曲件的工序安排。 3.8弯曲模典型结构 单工序弯曲模:级进模:复合模:通用弯曲模 3.9弯曲模结构设计 弯曲模结构设计应注意的问题:弯曲模工作部分尺寸的设计:斜楔滑块机构设计。 第4章拉深工艺与拉深模设计 4.1概述 4.2圆筒形件拉深的变形分析 拉深变形过程:拉深过程中坯料内的应力与应变状态:拉深件的起皱与拉裂 4.3旋转体拉深件坯料尺寸的确定 坯料形状和尺寸确定的依据:简单旋转体拉深件坯料尺寸的确定:复杂旋转体拉深件坯料尺寸的确定 4.4圆筒形件的拉深工艺计算 拉深系数与极限拉深系数:拉深次数与工序件尺寸:圆筒形件拉深的压料力与拉深力 4.5其它形状零件的拉深 有凸缘圆筒形件的拉深:阶梯形件的拉深:曲面形状零件的拉深:盒形件的拉深 4.6拉深件的工艺性 拉深件的公差等级:拉深件的结构工艺性:拉深件的材料。 4.7拉深模的典型结构 首次拉深模:以后各次拉深模:落料拉深复合模。 4.8拉深模工作零件的设计 凸、凹模的圆角半径:拉深模间隙:凸、凹模的结构:凸、凹模工作部分尺寸及公差。 4.9拉深工艺的辅助工序 润滑:热处理:酸洗。 第5章其它成形工艺与模具设计 5.1概述 5.2胀形 胀形的变形特点:平板坯料的起伏成形:空心坯料的胀形 5.3翻边 内孔翻边:外缘翻边:变薄翻边:翻边模结构。 5.4缩口 缩口变形特点及变形程度:缩口工艺计算:缩口模结构。 5.5旋压 普通旋压工艺:变薄旋压工艺。 5.6校形
3.4 弯曲件坯料尺寸的计算 弯曲中性层位置的确定；弯曲件坯料尺寸的计算。 3.5 弯曲力的计算 自由弯曲时的弯曲力；校正弯曲时的弯曲力；顶件力或压料力；压力机公称压力的确定。 3.6 弯曲件的工艺性 弯曲件的精度；弯曲件的材料；弯曲件的结构。 3.7 弯曲件的工序安排 弯曲件的工序安排原则；典型弯曲件的工序安排。 3.8 弯曲模典型结构 单工序弯曲模；级进模；复合模；通用弯曲模。 3.9 弯曲模结构设计 弯曲模结构设计应注意的问题；弯曲模工作部分尺寸的设计；斜楔滑块机构设计。 第 4 章 拉深工艺与拉深模设计 4.1 概述 4.2 圆筒形件 拉深的变形分析 拉深变形过程；拉深过程中坯料内的应力与应变状态；拉深件的起皱与拉裂。 4.3 旋转体拉深件坯料尺寸的确定 坯料形状和尺寸确定的依据；简单旋转体拉深件坯料尺寸的确定；复杂旋转体拉深件坯料尺寸的确定。 4.4 圆筒形件的拉深工艺计算 拉深系数与极限拉深系数；拉深次数与工序件尺寸； 圆筒形件拉深的压料力与拉深力。 4.5 其它形状零件的拉深 有凸缘圆筒形件的拉深； 阶梯形件的拉深 ； 曲面形状零件的拉深 ； 盒形件的拉深。 4.6 拉深件的工艺性 拉深件的公差等级；拉深件的结构工艺性； 拉深件的材料。 4.7 拉深模的典型结构 首次拉深模；以后各次拉深模；落料拉深复合模。 4.8 拉深模工作零件的设计 凸、凹模的圆角半径 ； 拉深模间隙 ； 凸、凹模的结构 ； 凸、凹模工作部分尺寸及公差。 4.9 拉深工艺的辅助工序 润滑；热处理；酸洗。 第 5 章 其它成形工艺与模具设计 5.1 概述 5.2 胀形 胀形的变形特点；平板坯料的起伏成形；空心坯料的胀形。 5.3 翻边 内孔翻边； 外缘翻边 ； 变薄翻边 ； 翻边模结构。 5.4 缩口 缩口变形特点及变形程度； 缩口工艺计算 ；缩口模结构。 5.5 旋压 普通旋压工艺； 变薄旋压工艺。 5.6 校形
校形的特点及应用:平板零件的校平:空间形状零件的整形 第6章多工位级进模的设计 6.1概述 6.2多工位级进模的排样设计 排样设计应遵循的原则:载体和搭口的设计:排样图中各冲压成形工位的设计要点:条料的定位精 度:排样设计后的检查 6.3多工位级进模的典型结构 丝架级进弯曲模:双筒制件级进拉深模 6.4多工位级进模主要零部件的设计 凸模:凹模:带料的导正定位:带料的导向和托料装置:卸料装置的设计:限位装置:加工方向的转 换机构:成形凸模的微量调节机构:级进模模架 6.5多工位级进模自动送料及安全检测装置 自动送料装置:安全检测装置 第7章典型冲压模具零件制造与装配 7.1概述 7.2冲裁模零件制造与装配 冲裁模凸、凹模技术要求及加工特点:凸、凹模加工:其它模具零件的加工:冲裁模的装配:冲裁模 的调试 7.3成形模零件制造与装配特点 成形模凸、凹模技术要求及加工特点:凸、凹模加工:成形模的装配与调试 7.4多工位级进模零件制造与装配特点 多工位级进模加工特点:多工位级进模装配特点 第8章冲压模具设计与制造实例 8.1概述 冲压工艺设计:冲模设计:冲模制造。 8.2冲压模具设计与制造实例 Ⅱ、实践教学环节 1.实验 实验1:模具安装与冲裁间隙实验 实验2:典型结构模具拆装 实验3:最小弯曲半径测定和弯曲件回弹 实验4:拉深变形金属流动实验: 实验5:最小拉深系数测定及拉深件起皱、拉裂实验 实验6:线切割加工模具实验。 实验7:模具装配及试模: 2.冲压模具设计与制造实训 中等偏复杂冲压零件的冲压工艺编制、冲模设计、冲模制造、装配及安装调试,时间为3周,进行单 独考核。 (二)教学重点 重点是冲裁、弯曲、拉深工艺设计、模具设计与制造
校形的特点及应用；平板零件的校平；空间形状零件的整形。 第 6 章 多工位级进模的设计 6.1 概述 6.2 多工位级进模的排样设计 排样设计应遵循的原则；载体和搭口的设计； 排样图中各冲压成形工位的设计要点 ；条料的定位精 度；排样设计后的检查。 6.3 多工位级进模的典型结构 丝架级进弯曲模；双筒制件级进拉深模。 6.4 多工位级进模主要零部件的设计 凸模；凹模；带料的导正定位；带料的导向和托料装置；卸料装置的设计；限位装置；加工方向的转 换机构；成形凸模的微量调节机构；级进模模架。 6.5 多工位级进模自动送料及安全检测装置 自动送料装置；安全检测装置。 第 7 章 典型冲压模具零件制造与装配 7.1 概述 7.2 冲裁模零件制造与装配 冲裁模凸、凹模技术要求及加工特点；凸、凹模加工；其它模具零件的加工；冲裁模的装配；冲裁模 的调试。 7.3 成形模零件制造与装配特点 成形模凸、凹模技术要求及加工特点；凸、凹模加工；成形模的装配与调试。 7.4 多工位级进模零件制造与装配特点 多工位级进模加工特点；多工位级进模装配特点。 第 8 章 冲压模具设计与制造实例 8.1 概述 冲压工艺设计；冲模设计；冲模制造。 8.2 冲压模具设计与制造实例 Ⅱ、实践教学环节 1．实验 实验 1：模具安装与冲裁间隙实验； 实验 2：典型结构模具拆装； 实验 3：最小弯曲半径测定和弯曲件回弹； 实验 4：拉深变形金属流动实验； 实验 5：最小拉深系数测定及拉深件起皱、拉裂实验； 实验 6：线切割加工模具实验。 实验 7：模具装配及试模； 2．冲压模具设计与制造实训 中等偏复杂冲压零件的冲压工艺编制、冲模设计、冲模制造、装配及安装调试，时间为 3 周，进行单 独考核。 （二）教学重点 重点是冲裁、弯曲、拉深工艺设计、模具设计与制造
(三)教学难点 难点在冲裁模设计、多工位级进模设计与制造 0五课时分配 教学内容 教学时数 总学时授课实验应用机动 冲压模具设计与制造基础 10 裁工艺与冲裁模设计 26 4 弯曲工艺与弯曲模设计 10 4_拉深工艺与拉深模设计 14 5其它成形工艺与模具设计 6多工位级进模的设计 典型冲压模具零件制造与装配 4682 824642 4 8冲压模具设计与制造实例 合计 806812 注:在下学期安排三周的冲压模具设计与制造实训。 六、大纲实施说明 1.教学方法 (1)注重理论联系实际,应用案例,突出实用 (2)将冲压成形工艺、模具设计与模具制造有机融合 3)灌输现代制造企业先进的设计、制造和管理理念(如并行工程、敏捷制造等)。 2.教学手段 注重现场教学,大力采用计算机辅助教学手段,应用各类媒体(如图片、动画、录像等),处理好 课程重点和难点的教学。 0七参考文献 1.刘建超、张宝忠主编.冲压模具设计与制造.北京:高等教育出版社,2004年 2.王孝培主编.冲压手册.北京:机械工业出版社,1990年 3.冲模设计手册编写组编著.冲模设计手册.北京:机械工业出版社,2000年 4.模具实用技术丛书编委会.冲模设计应用实例.北京:机械工业出版社,1994
（三）教学难点 难点在冲裁模设计、 多工位级进模设计与制造。 注：在下学期安排三周的冲压模具设计与制造实训。 1．教学方法 （1）注重理论联系实际，应用案例，突出实用； （2）将冲压成形工艺、模具设计与模具制造有机融合； （3）灌输现代制造企业先进 的 设计、制造和管理理念（如并行工程、敏捷制造等）。 2．教学手段 注重现场教学，大力采用计算机辅助教学手段，应用各类媒体（如图片、动画、录 像 等），处理好 课程重点和难点的教学。 1．刘建超、张宝忠主编．冲压模具设计与制造．北京：高等教育出版社，2004 年 2．王孝培主编．冲压手册．北京：机械工业出版社，1990 年 3．冲模设计手册编写组编著．冲模设计手册．北京：机械工业出版社，2000 年 4．模具实用技术丛书编委会．冲模设计应用实例．北京：机械工业出版社，1994