序論：好文章的創(chuàng)作是一個(gè)不斷探索和完善的過(guò)程，我們?yōu)槟扑]十篇沖壓工藝論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來(lái)更深刻的閱讀感受。

篇（1）

2實(shí)施項(xiàng)目化教學(xué)

在對(duì)《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》課程實(shí)施項(xiàng)目化教學(xué)的過(guò)程中，教師主要起指導(dǎo)作用，由小組的學(xué)生自主安排、組織工作，工作中學(xué)生獨(dú)立分析并解決遇到的問(wèn)題與困難，這極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生探索新知識(shí)的積極性，他們的學(xué)習(xí)興趣有了提高，不但對(duì)書(shū)中的知識(shí)點(diǎn)有了更好的理解與深化，而且學(xué)生的溝通合作能力與創(chuàng)新思維同時(shí)得到了良好的發(fā)展，下面通過(guò)引入一個(gè)工作任務(wù)去說(shuō)明本門(mén)課程實(shí)施項(xiàng)目化教學(xué)的步驟:

2.1引入教學(xué)案例

此零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且對(duì)稱、無(wú)尖角，這對(duì)沖裁加工比較有利。零件中部有一異形孔，孔的最小尺寸為6mm，滿足沖裁最小孔徑的要求。另外，經(jīng)計(jì)算異形孔距零件外形之間的最小孔邊距為5.5mm，滿足沖裁件最小孔邊距的要求，因而此零件的結(jié)構(gòu)滿足沖裁要求。

2.2分析工作任務(wù)

任務(wù)的目標(biāo)為設(shè)計(jì)落料沖孔復(fù)合模，要求運(yùn)用AutoCAD軟件繪制模具的零件圖與裝配圖，并且編寫(xiě)出計(jì)算說(shuō)明書(shū)。此工件材料為Q235鋼，厚度是2mm，生產(chǎn)批量為大批量，工件上有4個(gè)尺寸標(biāo)注了公差要求，從公差表查得其公差要求都屬IT13，因而普通沖裁即可達(dá)到零件的精度要求，對(duì)于未注公差尺寸按IT14精度等級(jí)查補(bǔ)。

2.3任務(wù)相關(guān)知識(shí)

為使學(xué)生能夠圓滿地完成任務(wù)，他們應(yīng)先了解與復(fù)合模有關(guān)的理論知識(shí)、落料沖孔復(fù)合模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范等內(nèi)容，在此階段對(duì)于有難度的內(nèi)容，應(yīng)發(fā)揮教師的引導(dǎo)作用，達(dá)到學(xué)生掌握與任務(wù)有關(guān)的理論知識(shí)的目的，同時(shí)摒棄傳統(tǒng)教學(xué)中按章節(jié)講授的方法。

2.4實(shí)施工作任務(wù)

首先對(duì)工件確定沖裁工藝方案，文中零件為落料沖孔件，提出3種加工方案:①先落料，后沖孔，采用兩套單工序模生產(chǎn);②落料－沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn);③沖孔－落料連續(xù)沖壓，采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)，通過(guò)對(duì)3種方案進(jìn)行分析比較，確定采用方案②。其次進(jìn)行零件工藝計(jì)算，例如刃口尺寸計(jì)算、排樣計(jì)算、沖壓力計(jì)算等等，最后進(jìn)行模具零部件結(jié)構(gòu)的確定，繪制模具裝配圖與模具零件圖。此道工序需要學(xué)生的溝通與合作，既發(fā)展每個(gè)人的實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力，又使他們的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神得到加強(qiáng)。

2.5結(jié)果考核評(píng)價(jià)

“項(xiàng)目化教學(xué)法”的考核評(píng)價(jià)是一種對(duì)學(xué)生能力、素質(zhì)綜合且全方位的評(píng)估，也是對(duì)項(xiàng)目化教學(xué)實(shí)施效果的檢驗(yàn)。它是一種過(guò)程評(píng)價(jià)，包含教師點(diǎn)評(píng)、小組間相互評(píng)價(jià)及組內(nèi)自評(píng)三個(gè)方面，主要考慮學(xué)生在教學(xué)過(guò)程中所表現(xiàn)出的分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力、專業(yè)知識(shí)應(yīng)用能力及思維創(chuàng)新能力等幾個(gè)方面，教師可通過(guò)預(yù)先公布評(píng)分的要求及注意事項(xiàng)，以期達(dá)到學(xué)生全身心投入到鉆研項(xiàng)目之中的效果。

2.6拓展學(xué)生思維

在工作任務(wù)已經(jīng)完成的情況下，教師要求學(xué)生進(jìn)一步、更深層次地去思考與本次工作任務(wù)相關(guān)的一些問(wèn)題，這樣不僅使學(xué)生的思維得到了開(kāi)發(fā)性的拓展，而且他們的工程意識(shí)也可得到加強(qiáng)。

3項(xiàng)目化教學(xué)效果

3.1提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

在傳統(tǒng)的教法中，教師作為教學(xué)的中心控制著整個(gè)課堂，學(xué)生的學(xué)習(xí)行為消極被動(dòng)，造成學(xué)生的潛在能力與學(xué)習(xí)主動(dòng)性得不到充分發(fā)揮，教學(xué)效果不良。通過(guò)對(duì)《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》課程實(shí)施項(xiàng)目化教學(xué)，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)一些問(wèn)題，通過(guò)查閱有關(guān)資料、與同學(xué)共同商討研究等手段使問(wèn)題得到解決，他們的潛能與學(xué)習(xí)興趣都得到了提高。

3.2提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)

通過(guò)對(duì)《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》課程實(shí)施項(xiàng)目化教學(xué)，可使學(xué)生自我去探索新知識(shí)與新技能的能力得到提高，進(jìn)一步達(dá)到理論與實(shí)踐較好的結(jié)合，磨練了他們持之以恒的毅力與恒心。同時(shí)，在做項(xiàng)目的過(guò)程當(dāng)中學(xué)生還學(xué)會(huì)了如何與他人溝通與協(xié)作，綜合素質(zhì)得到了全面提高。

3.3使學(xué)生體驗(yàn)到了成就感

學(xué)生在做項(xiàng)目的過(guò)程當(dāng)中不辭辛苦直至最后完成設(shè)計(jì)，這有效地提高了他們分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，挖掘出他們的潛能，使學(xué)生不但體驗(yàn)到了成功的辛苦，而且也體驗(yàn)到了辛苦當(dāng)中的樂(lè)趣，從而使他們對(duì)于取得成就的滿足感有了較深的體會(huì)。

3.4使學(xué)生體會(huì)到工作崗位

通過(guò)對(duì)《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》課程實(shí)施項(xiàng)目化教學(xué)可以使學(xué)生將理論知識(shí)與工作技能更好地融為一體，培養(yǎng)了他們對(duì)于日后工作的責(zé)任心、細(xì)心以及耐心，使學(xué)生的工作態(tài)度與工程意識(shí)在校期間就得到了培訓(xùn)，為日后到工廠去工作打下基礎(chǔ)。

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

論文構(gòu)成

(1)選題背景和研究方法和。

(2)沖壓工藝規(guī)程通過(guò)對(duì)工件的工藝分析和工藝計(jì)算，考慮經(jīng)濟(jì)性和可行性的前提下，確定工藝方案。

(3)進(jìn)行模具設(shè)計(jì)拉深模設(shè)計(jì)和修邊模設(shè)計(jì)。

(4)設(shè)計(jì)總結(jié)總結(jié)本次設(shè)計(jì)之后所得到的收獲和改進(jìn)意見(jiàn)。

金屬鎂及其合金是迄今在工程應(yīng)用的最輕的結(jié)構(gòu)材料，常規(guī)鎂合金比鋁合金輕30%~50%，比鋼鐵輕70%以上，應(yīng)用在工程中可大大減輕結(jié)構(gòu)件質(zhì)量。同時(shí)鎂合金具有高的比強(qiáng)度和比剛度，尺寸穩(wěn)定性高，阻尼減震性好，機(jī)械加工方便，尤其易于回收利用，具有環(huán)保特性。20世紀(jì)80年代以來(lái)鎂合金的研究得到飛速發(fā)展，隨著鎂合金應(yīng)用面的不斷擴(kuò)大鎂合金的研究和開(kāi)發(fā)也進(jìn)入了新時(shí)代。然而鎂合金的研究和發(fā)展還很不充分，很多工作還處于摸索階段，很多有關(guān)鎂合金性能的研究還沒(méi)有得到完全發(fā)展。對(duì)鎂合金的成型技術(shù)的研究目前主要在金屬型鑄造，砂型鑄造，低壓鑄造，差壓鑄造，熔模鑄造，壓力鑄造和技?jí)鸿T造等方面，對(duì)鎂合金的沖壓工藝研究較少。但是，鎂合金沖壓方面的應(yīng)用前景較好，除了可以減輕質(zhì)量，外觀漂亮外，特別是電磁屏蔽能力好。

本文結(jié)合省自然科學(xué)基金項(xiàng)目—鎂合金深加工研究，主要進(jìn)行變形鎂合金的板材成型性分析設(shè)計(jì)。

鎂合金在常溫下的塑性很低，因此不適于常溫下沖壓成形。鎂合金在熱態(tài)下具有較好的塑性，甚至在一些不利于其他材料成形的應(yīng)力-應(yīng)變狀態(tài)下也可以成形，但變形速度不宜太大。鎂合金板材在250℃左右拉深時(shí)其拉深比超過(guò)鋁合金和低碳鋼板的常溫拉深成形極限。在175℃鎂合金板形件拉深的拉深比可達(dá)2.0，225℃可達(dá)3.0。

本次設(shè)計(jì)主要是根據(jù)鎂合金AZ31板材加熱時(shí)的拉深性能來(lái)進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，鎂合金AZ31板材拉深成形時(shí)主要工藝參數(shù)有拉深力、成形速度、坯料溫度、模具預(yù)熱溫度、方式、模具圓角、模具間隙、壓邊力等，這些因素對(duì)坯料的拉深成形結(jié)果均有不同程度的影響。

目錄

1緒論……………………………….…………………………………………….…1

1.1選題背景及目的…………………………………….……..…………………1

1.2國(guó)內(nèi)外研究狀況…………………………………….………………………..1

1.3課題研究方法………………………………….……………………………..2

1.4論文構(gòu)成………………………………….…………...……………………...2

2沖壓工藝規(guī)程的編制………………………………….……………………..3

2.1沖壓件的工藝分析…………………………………………………………3

2.1.1材料………………………………………………………………….4

2.1.2結(jié)構(gòu)工藝性分析……………………………………………………5

2.2毛坯形狀、尺寸的確定……………………………………………………6

2.2.1盒形件的修邊余量………………………………….………………6

2.2.2盒形件毛坯尺寸計(jì)算……………………………………………….7

2.3排樣設(shè)計(jì)及材料利用率計(jì)算……….………………………………….…..8

2.3.1排樣方式……………….………………….………………………...8

2.3.2材料利用率計(jì)算……….…………………………………………...9

2.4確定工藝方案……………………………………………………………….9

2.4.1基本工序的確定………………………………….…………………9

2.4.2不同工藝方案的比較……………………………………………….9

2.5工藝計(jì)算……………………………………………………………………10

2.5.1落料工序…………………………………………………………...10

2.5.2拉深工序…………………………………………………………...11

2.5.3沖孔工序……………………………………………………………12

2.5.4修邊工序……………………………………………………………13

2.6沖壓工藝過(guò)程卡片………………………………………………………...14

3拉深模設(shè)計(jì)……………………………………….…………………………..17

3.1模具的結(jié)構(gòu)形式……………………………………….………………….17

3.2模具刃口尺寸計(jì)算…………………………………….…………………18

3.2.1上下模刃口尺寸計(jì)算…………………….……………………….18

3.2.2壓力中心計(jì)算……………………………………………………..19

3.3零件設(shè)計(jì)及標(biāo)準(zhǔn)件選擇…………………………………………………..19

3.3.1凸模的設(shè)計(jì)…………………………..……………………………19

3.3.2凹模的設(shè)計(jì)…………………………………..….………………….21

3.3.3定位板的計(jì)………………………………...……………………...21

3.3.4彈性壓圈的設(shè)計(jì)…………………………...………………………21

3.3.5拉深筋的設(shè)計(jì)……………………………………………………….22

3.3.6上下模座、導(dǎo)柱導(dǎo)套的設(shè)計(jì)…………………….……………….22

3.3.7出件裝置的設(shè)計(jì)…………………………………………………..22

3.4模具閉合高度的計(jì)算……………………………………………………...23

3.5繪制裝配圖及零件圖……………………………….……………………..23

3.6壓力機(jī)校核………………………………………….……………………..23

4修邊模設(shè)計(jì)……………………………………….…………………………...24

4.1模具的結(jié)構(gòu)形式………………………………………..…………………24

4.2壓力中心計(jì)算…………………………………….……………………….25

4.3零件設(shè)計(jì)及標(biāo)準(zhǔn)件選擇…………………………….………………………25

4.3.1斜楔和滑塊的設(shè)計(jì)………………………………………………..25

4.3.2滑塊返回行程的復(fù)位機(jī)構(gòu)………………….…………………….27

4.3.3出件裝置的設(shè)計(jì)……………………………….…………………..27

4.3.4上模座的設(shè)計(jì)……………………………………………………...28

4.3.5下模座的設(shè)計(jì)………………………………………………………28

4.3.6壓料板的設(shè)計(jì)………………………………………………………28

4.3.7防磨板的設(shè)計(jì)…………………………….….…………………….29

4.3.8導(dǎo)板的設(shè)計(jì)………………………………….………………………29

4.4模具閉合高度的計(jì)算…………………………………………………….…29

4.5裝配圖及零件圖的繪制………………………………………………….….30

4.6壓力機(jī)校核…………………………………………………………………..30

篇（3）

    由于沖壓工藝具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量穩(wěn)定、成本低以及可加工復(fù)雜形狀等一系列優(yōu)點(diǎn),在機(jī)械行業(yè)的應(yīng)用非常廣泛,占有十分重要的地位[1]。但是沖壓模具的設(shè)計(jì)主要依據(jù)工程師長(zhǎng)期積累的經(jīng)驗(yàn)。對(duì)于復(fù)雜的成形工藝和模具,設(shè)計(jì)質(zhì)量難以得到保證;一些關(guān)鍵性的設(shè)計(jì)參數(shù)要在模具制造出來(lái)之后,通過(guò)反復(fù)的調(diào)試、修改才能確定。這樣就浪費(fèi)了大量的人力、物力和時(shí)問(wèn)[2-3]。隨著有限元技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,數(shù)值模擬已逐漸成為工藝分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)的有效工具。

    1. 有限元模型的建立和參數(shù)設(shè)定

    一般汽車覆蓋件工藝設(shè)計(jì)流程具體分析如下: (1) 根據(jù)產(chǎn)品圖及產(chǎn)品沖壓工藝設(shè)計(jì),進(jìn)行詳細(xì)的車身產(chǎn)品工藝性分析。為了實(shí)現(xiàn)拉延或創(chuàng)造良好的拉延條件,必須合理考慮沖壓方向、工藝補(bǔ)充部分形狀以及壓料面形式、拉延筋布置等重要工藝因素。其中包括利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行的工藝補(bǔ)充面三維設(shè)計(jì)。(2) 在滿足產(chǎn)品使用的前提下,將過(guò)剩的質(zhì)量要求及時(shí)反饋給產(chǎn)品設(shè)計(jì)部門(mén),進(jìn)行研討,力爭(zhēng)把產(chǎn)品完善到最簡(jiǎn)單、最合理的工藝要求,以克服產(chǎn)品的過(guò)剩質(zhì)量,減少不必要的工裝投入。(3) 利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行車身產(chǎn)品的沖壓工藝性分析,進(jìn)行圖面形狀的分析探討和尺寸公差的分析研究,在充分理解、把握產(chǎn)品使用性能要求的前提下,考慮用戶使用和維修,利用塑性加工原理、沖壓工藝知識(shí)和模具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的有關(guān)知識(shí),設(shè)計(jì)沖壓工藝過(guò)程圖。在設(shè)計(jì)過(guò)程中,同時(shí)要分析沖壓工藝方案,發(fā)現(xiàn)不足之處,進(jìn)行必要的修正。(4) 模具設(shè)計(jì)人員按照沖壓工藝過(guò)程圖的基本要求進(jìn)行模具設(shè)計(jì),模具CAD設(shè)計(jì)包括上、下模座,工作部分零件,導(dǎo)向部件,定位零件和進(jìn)出料裝置等設(shè)計(jì)。數(shù)控編程和模型人員按照沖壓工藝過(guò)程圖和模具圖進(jìn)行數(shù)控編程和模型制造,最后按照沖壓工藝過(guò)程模具圖要求進(jìn)行機(jī)械加工和模具裝配調(diào)試,最終調(diào)試出合格的產(chǎn)品。

    選用某轎車內(nèi)部地板零件產(chǎn)品圖,此零件是一個(gè)比較復(fù)雜的中小型車身結(jié)構(gòu)件。由于零件拉延深度深,并且具有局部反拉延,因此成形過(guò)程估計(jì)會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題,為了驗(yàn)證問(wèn)題所在我們利用CAE軟件進(jìn)行模擬成形計(jì)算。對(duì)于復(fù)雜沖壓零件的成形過(guò)程,不但同一時(shí)刻不同位置的板坯所承受的變形方式和變形程度不同,而且不同時(shí)刻同一位置的板坯所承受的變形方式和變形程度也不同;另外,沖壓工藝邊界條件的設(shè)定對(duì)變形路徑和各部分的變形程度的影響也非常明顯。

    一般劃分網(wǎng)格時(shí),首先建立一個(gè)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模型。這一步驟是連接分離的型面,使你可以在網(wǎng)格劃分的時(shí)候得到連續(xù)的網(wǎng)格(兩個(gè)相連的元素在分界線之問(wèn)共同享用相同的節(jié)點(diǎn))。系統(tǒng)能通過(guò)你所定義的公差自動(dòng)辨認(rèn)普通表面之問(wèn)的分界線,以建立我們所說(shuō)的拓?fù)淠Ｐ?。建立好拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以后,應(yīng)定義網(wǎng)格劃分的參數(shù),并進(jìn)行網(wǎng)格的自動(dòng)劃分。一般情況下要求用戶最少確定四個(gè)參數(shù),包括最小元素大小,最大元素大小,兩個(gè)相連的元素之問(wèn)的法向夾角,網(wǎng)格的弦高。最小元素的大小影響著網(wǎng)格劃分中最小元素的尺寸。當(dāng)模型的型面比較平坦時(shí)它最大元素的大小則受最大元素參數(shù)的影響。兩個(gè)相連的元素之問(wèn)的法向夾角所起的作用是規(guī)定了兩個(gè)相連元素之問(wèn)的最大法向夾角,即當(dāng)兩個(gè)元素的夾角大于用戶給定的值時(shí),這兩個(gè)元素會(huì)分裂為更多的元素,故它影響著倒角和小圓角部分的網(wǎng)格密度,它的值越小網(wǎng)格則越密。例如:一般我們?cè)趧澐帜＞呔W(wǎng)格時(shí),它的拉延圓角最好有五行元素,這時(shí)調(diào)整法向夾角的參數(shù)就可以達(dá)到目的。弦高的大小則影響著大網(wǎng)格半徑表面上的網(wǎng)格密度,它的值越大,則網(wǎng)格越少。在汽車覆蓋件模擬中,板料數(shù)據(jù)一般都是曲線,因此板料的網(wǎng)格劃分與模具的劃分不一樣。

    根據(jù)實(shí)際需要確定板料特性,應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系=537(0.0102+)0.23MPa,法向各項(xiàng)異性系數(shù)為1.8。其他參數(shù)如下:揚(yáng)氏模量2.07E+5 MPa;屈服極限210 MPa;泊松比0.28;板材厚度0.8mm;板料質(zhì)量密度7.83E-9;r0=1.87, r45=1.27,r90=2.17。由于摩擦系數(shù)必須有實(shí)驗(yàn)得出,特別是幾種常用材料在工業(yè)生產(chǎn)中的實(shí)際摩擦系數(shù)。考慮到汽車覆蓋件生產(chǎn)廠家和模具生產(chǎn)廠家的實(shí)際,一般不考慮使用油,在拉延前要使用清潔防銹油清理兼。因此我們必須通過(guò)試驗(yàn)來(lái)得出在幾種不同條件下的摩擦系數(shù),例如干摩擦和加清潔防銹油后的摩擦。還有就是拉延筋的拉延阻力在不同形狀拉延筋情況下的取值。測(cè)定為此我們?cè)O(shè)計(jì)了覆蓋件模具的摩擦系數(shù)和實(shí)際拉延筋拉延阻力的測(cè)定的試驗(yàn),詳細(xì)試驗(yàn)結(jié)果在第六章中。摩擦系數(shù)根據(jù)測(cè)量結(jié)果給定0.175 ,拉延筋選取單圓筋,拉延阻力為0.178KN/mm。

    2. 汽車覆蓋件沖壓的有限元模擬結(jié)果分析

    經(jīng)過(guò)計(jì)算后,板料的FLD如圖2所示。在FLD圖中,紅色表示破裂,粉紅色表示起皺,而在應(yīng)變?cè)茍D中紅色表示正應(yīng)變,深藍(lán)表示副應(yīng)變。從FLD圖中我們可以看出四處破裂,分別是大鼓包處,凹坑底部,最下方的小鼓包處,右上方的直壁處。通過(guò)主應(yīng)變和次應(yīng)變?cè)茍D可以看出在突起的鼓包頂端處為雙向拉應(yīng)變發(fā)生破裂,并目_從板料輪廓的變化發(fā)現(xiàn)在有拉延筋的地方板料兒乎沒(méi)有流動(dòng),形成過(guò)度脹形,凹坑底部破裂處也同樣出現(xiàn)脹形過(guò)度問(wèn)題。而模具拉延直壁處的破裂卻是不同形式的,該處的主應(yīng)變?yōu)槔瓚?yīng)變,次應(yīng)變?yōu)閴簯?yīng)變,為明顯的拉深破裂狀態(tài)。之所以只有這個(gè)直壁角破裂是因?yàn)檫@個(gè)角離大鼓包最近,并且通過(guò)成形過(guò)程的模擬我們發(fā)現(xiàn)這個(gè)直角壁首先成形,從而在凹坑成形前破裂。其它四個(gè)角由于拉延高度低并且沒(méi)有復(fù)雜的凸凹變形,都有足夠的板料流動(dòng)量,板料的流動(dòng)情況良好,所以沒(méi)有破裂。

    3. 汽車覆蓋件沖壓工藝改進(jìn)方案

    在去掉拉延筋,變化壓邊力后還是無(wú)法緩解,于是決定改變模型,我們把拉延直壁消除降低了模具拉延高度;把型面中那一個(gè)接近大直角型面過(guò)渡改為一個(gè)小緩坡,減緩了陡峭程度;由于模具進(jìn)料困難,所以去掉拉延筋,然后設(shè)定壓邊力為400KN,摩擦系數(shù)為0.12,進(jìn)行模擬后如圖4所示?？梢钥闯雠c未改前的情況有很大的不同,破裂情況明顯改善,尤其是右上角直壁處的破裂變得很小,這是由于降低了它的拉延高度。

    4. 結(jié)論

    世界上每年的鋼材有半數(shù)以上被軋制成板料和管料。金屬板、管的成形和加工在航空、航天、汽車、船舶及許多民用工業(yè)中都占有相當(dāng)重的比例。因此,提高相應(yīng)的成形技術(shù)和制造水平是一個(gè)具有普遍意義的大課題。因此,文章在汽車覆蓋件數(shù)值模擬和試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,采用有限元的數(shù)值模擬及試驗(yàn)研究的方法,對(duì)汽車覆蓋件拉延過(guò)程中的成形進(jìn)行了數(shù)值模擬和試驗(yàn)研究。

    參考文獻(xiàn)

篇（4）

中圖分類號(hào)：TG38文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-0278(2012)03-124-01

一、引言

本論文是以沖壓工藝學(xué)基本理論為依據(jù)，通過(guò)對(duì)各種沖壓工藝基本運(yùn)動(dòng)的分析，提出了對(duì)沖壓模具設(shè)計(jì)的要求。首先闡述沖壓過(guò)程中，機(jī)械運(yùn)動(dòng)的基本概念，然后逐項(xiàng)分析了沖裁、彎曲、拉深工藝的基本運(yùn)動(dòng)機(jī)理，指出模具設(shè)計(jì)中應(yīng)著重控制到的內(nèi)容，并介紹了在模具設(shè)計(jì)中對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)靈活運(yùn)用的方法和一些實(shí)例。最后總結(jié)了根據(jù)具體情況進(jìn)行產(chǎn)品工藝運(yùn)動(dòng)分析的方法，并強(qiáng)調(diào)在模具設(shè)計(jì)中，對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的控制和靈活運(yùn)用對(duì)提高設(shè)計(jì)水平和保證沖壓件品質(zhì)的重要意義。

二、沖壓過(guò)程中機(jī)械運(yùn)動(dòng)的概述

冷沖壓就是將各種不同規(guī)格的板料或坯料，利用模具和沖壓設(shè)備（壓力機(jī)，又名沖床）對(duì)其施加壓力，使之產(chǎn)生變形或分離，獲得一定形狀、尺寸和性能的零件。一般生產(chǎn)都是采用立式?jīng)_床，因而決定了沖壓過(guò)程的主運(yùn)動(dòng)是上下運(yùn)動(dòng)，另外，還有模具與板料和模具中各結(jié)構(gòu)件之間的各種相互運(yùn)動(dòng)。機(jī)械運(yùn)動(dòng)可分為滑動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)和滾動(dòng)等三種基本運(yùn)動(dòng)形式，在沖壓過(guò)程中都存在，但是各種運(yùn)動(dòng)形式的特點(diǎn)不同，對(duì)沖壓的影響也各不相同。

沖壓過(guò)程的主運(yùn)動(dòng)是上下運(yùn)動(dòng)，但是在模具中設(shè)計(jì)斜楔結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)銷結(jié)構(gòu)、滾軸結(jié)構(gòu)和旋切結(jié)構(gòu)等，可以相應(yīng)把主運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為水平運(yùn)動(dòng)、模具中的轉(zhuǎn)動(dòng)和模具中的滾動(dòng)。在模具設(shè)計(jì)中這些特殊結(jié)構(gòu)是比較復(fù)雜和困難，成本也較高，但是為了達(dá)到產(chǎn)品的形狀、尺寸要求，卻不失為一種有效的解決方法。

三、沖裁模具中機(jī)械運(yùn)動(dòng)的控制和運(yùn)用

沖裁工藝的基本運(yùn)動(dòng)是卸料板先與板料接觸并壓牢，凸模下降至與板料接觸并繼續(xù)下降進(jìn)入凹模，凸、凹模及板料產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致板料分離，然后凸、凹模分開(kāi)，卸料板把工件或廢料從凸模上推落，完成沖裁運(yùn)動(dòng)。卸料板的運(yùn)動(dòng)是非常關(guān)鍵的，為了保證沖裁的質(zhì)量，必須控制卸料板的運(yùn)動(dòng)，一定要讓它先于凸模與板料接觸，并且壓料力要足夠，否則沖裁件切斷面質(zhì)量差，尺寸精度低，平面度不良，甚至模具壽命減少。

按通常的方法設(shè)計(jì)落料沖孔模具，往往沖壓后工件與廢料邊難以分開(kāi)。在不影響工件質(zhì)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塊，以使落料沖孔運(yùn)動(dòng)完成后，凹模卸料板先把工件從凹模中推出，然后凸凹模卸料板再把廢料也從凸凹模上推落，這樣一來(lái)，工件與廢料也就自然分開(kāi)了。

對(duì)于一些有局部凸起的較大的沖壓件，可以在落料沖孔模的凹模卸料板上增加壓型凸模，同時(shí)施加足夠的彈簧力，以保證卸料板上壓型凸模與板料接觸時(shí)先使材料變形達(dá)到壓型目的，再繼續(xù)落料沖孔運(yùn)動(dòng)，往有些沖孔模具的沖孔數(shù)量很多，需要很大沖壓力，對(duì)沖壓生產(chǎn)不利，甚至無(wú)足夠噸位的沖床，有一個(gè)簡(jiǎn)單的方法，是采用不同長(zhǎng)度的2～4批沖頭，在沖壓時(shí)讓沖孔運(yùn)動(dòng)分時(shí)進(jìn)行，可以有效地減小沖裁力。

四、彎曲模具中機(jī)械運(yùn)動(dòng)的控制和運(yùn)用

彎曲工藝的基本運(yùn)動(dòng)是卸料板先與板料接觸并壓死，凸模下降至與板料接觸，并繼續(xù)下降進(jìn)入凹模，凸、凹模及板料產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致板料變形折彎，然后凸、凹模分開(kāi)，彎曲凹模上的頂桿（或滑塊）把彎曲邊推出，完成彎曲運(yùn)動(dòng)。卸料板及頂桿的運(yùn)動(dòng)是非常關(guān)鍵的，為了保證彎曲的質(zhì)量或生產(chǎn)效率，必須首先控制卸料板的運(yùn)動(dòng)，讓它先于凸模與板料接觸，并且壓料力一定要足夠，否則彎曲件尺寸精度差，平面度不良；其次，應(yīng)確保頂桿力足夠，以使它順利地把彎曲件推出，否則彎曲件變形，生產(chǎn)效率低。對(duì)于精度要求較高的彎曲件，應(yīng)特別注意一點(diǎn)，最好在彎曲運(yùn)動(dòng)中，要有一個(gè)運(yùn)動(dòng)死點(diǎn)，即所有相關(guān)結(jié)構(gòu)件能夠碰死。

有些工件彎曲形狀較奇特，或彎曲后不能按正常方式從凹模上脫落，這時(shí)，往往需要用到斜楔結(jié)構(gòu)或轉(zhuǎn)銷結(jié)構(gòu)，例如，采用斜楔結(jié)構(gòu)，可以完成小于90度或回鉤式彎曲，采用轉(zhuǎn)銷結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)圓筒件一次成型。

值得一提的是，對(duì)于有些外殼件，如電腦軟驅(qū)外殼，因其彎曲邊較長(zhǎng)，彎頭與板料間的滑動(dòng)，在彎曲時(shí)，很容易擦出毛屑，材料鍍鋅層脫落，頻繁拋光彎曲沖頭效果也不理想。通常的做法是把彎曲沖頭鍍鈦，提高其光潔度和耐磨性；或者在彎曲沖頭R角處嵌入滾軸，把彎頭與板料的彎曲滑動(dòng)轉(zhuǎn)化為滾動(dòng)，由于滾動(dòng)比滑動(dòng)的摩擦力小得多，所以不容易擦傷工件。

參考文獻(xiàn)：

篇（5）

1.引言

本論文是以沖壓工藝學(xué)基本理論為依據(jù)，通過(guò)對(duì)各種沖壓工藝基本運(yùn)動(dòng)的分析，提出了對(duì)沖壓模具設(shè)計(jì)的要求。首先闡述沖壓過(guò)程中，機(jī)械運(yùn)動(dòng)的基本概念，然后逐項(xiàng)分析了沖裁、彎曲、拉深工藝的基本運(yùn)動(dòng)機(jī)理，指出模具設(shè)計(jì)中應(yīng)著重控制到的內(nèi)容，并介紹了在模具設(shè)計(jì)中對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)靈活運(yùn)用的方法和一些實(shí)例。最后總結(jié)了根據(jù)具體情況進(jìn)行產(chǎn)品工藝運(yùn)動(dòng)分析的方法，并強(qiáng)調(diào)在模具設(shè)計(jì)中，對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的控制和靈活運(yùn)用對(duì)提高設(shè)計(jì)水平和保證沖壓件品質(zhì)的重要意義。

2.沖壓過(guò)程中機(jī)械運(yùn)動(dòng)的概述 中國(guó)塑料模具網(wǎng)

冷沖壓就是將各種不同規(guī)格的板料或坯料，利用模具和沖壓設(shè)備（壓力機(jī)，又名沖床）對(duì)其施加壓力，使之產(chǎn)生變形或分離，獲得一定形狀、尺寸和性能的零件。一般生產(chǎn)都是采用立式?jīng)_床，因而決定了沖壓過(guò)程的主運(yùn)動(dòng)是上下運(yùn)動(dòng)，另外，還有模具與板料和模具中各結(jié)構(gòu)件之間的各種相互運(yùn)動(dòng)。

機(jī)械運(yùn)動(dòng)可分為滑動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)和滾動(dòng)等三種基本運(yùn)動(dòng)形式，在沖壓過(guò)程中都存在，但是各種運(yùn)動(dòng)形式的特點(diǎn)不同，對(duì)沖壓的影響也各不相同。

既然沖壓過(guò)程存在如此多樣的運(yùn)動(dòng)，在沖壓模具設(shè)計(jì)中就應(yīng)該對(duì)各種運(yùn)動(dòng)進(jìn)行嚴(yán)格控制，以達(dá)到模具設(shè)計(jì)的要求；同時(shí)，在設(shè)計(jì)中還應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體情況，靈活運(yùn)用各種機(jī)械運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到產(chǎn)品的要求。

沖壓過(guò)程的主運(yùn)動(dòng)是上下運(yùn)動(dòng)，但是在模具中設(shè)計(jì)斜楔結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)銷結(jié)構(gòu)、滾軸結(jié)構(gòu)和旋切結(jié)構(gòu)等，可以相應(yīng)把主運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為水平運(yùn)動(dòng)、模具中的轉(zhuǎn)動(dòng)和模具中的滾動(dòng)。在模具設(shè)計(jì)中這些特殊結(jié)構(gòu)是比較復(fù)雜和困難，成本也較高，但是為了達(dá)到產(chǎn)品的形狀、尺寸要求，卻不失為一種有效的解決方法。

3.沖裁模具中機(jī)械運(yùn)動(dòng)的控制和運(yùn)用

沖裁工藝的基本運(yùn)動(dòng)是卸料板先與板料接觸并壓牢，凸模下降至與板料接觸并繼續(xù)下降進(jìn)入凹模，凸、凹模及板料產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致板料分離，然后凸、凹模分開(kāi)，卸料板把工件或廢料從凸模上推落，完成沖裁運(yùn)動(dòng)。卸料板的運(yùn)動(dòng)是非常關(guān)鍵的，為了保證沖裁的質(zhì)量，必須控制卸料板的運(yùn)動(dòng)，一定要讓它先于凸模與板料接觸，并且壓料力要足夠，否則沖裁件切斷面質(zhì)量差，尺寸精度低，平面度不良，甚至模具壽命減少。

按通常的方法設(shè)計(jì)落料沖孔模具，往往沖壓后工件與廢料邊難以分開(kāi)。在不影響工件質(zhì)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塊，以使落料沖孔運(yùn)動(dòng)完成后，凹模卸料板先把工件從凹模中推出，然后凸凹模卸料板再把廢料也從凸凹模上推落，這樣一來(lái)，工件與廢料也就自然分開(kāi)了。

對(duì)于一些有局部凸起的較大的沖壓件，可以在落料沖孔模的凹模卸料板上增加壓型凸模，同時(shí)施加足夠的彈簧力，以保證卸料板上壓型凸模與板料接觸時(shí)先使材料變形達(dá)到壓型目的，再繼續(xù)落料沖孔運(yùn)動(dòng)，往往可以減少一個(gè)工步的模具，降低成本。

有些沖孔模具的沖孔數(shù)量很多，需要很大沖壓力，對(duì)沖壓生產(chǎn)不利，甚至無(wú)足夠噸位的沖床，有一個(gè)簡(jiǎn)單的方法，是采用不同長(zhǎng)度的2～4批沖頭，在沖壓時(shí)讓沖孔運(yùn)動(dòng)分時(shí)進(jìn)行，可以有效地減小沖裁力。

對(duì)那些在彎曲面上有位置精度要求高的孔（例如對(duì)側(cè)彎曲上兩孔的同心度等）的沖壓件，如果先沖孔再?gòu)澢呛茈y達(dá)到孔位要求的，必須設(shè)計(jì)斜楔結(jié)構(gòu)，在彎曲后再?zèng)_孔，利用水平方向的沖孔運(yùn)動(dòng)可以達(dá)到目的。對(duì)那些翻邊、拉深高度要求較嚴(yán)需要做修邊工序的，也可以采用類似的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

4.彎曲模具中機(jī)械運(yùn)動(dòng)的控制和運(yùn)用

篇（6）

1.沖壓過(guò)程中機(jī)械運(yùn)動(dòng)的概述

冷沖壓就是將各種不同規(guī)格的板料或坯料，利用模具和沖壓設(shè)備（壓力機(jī)，又名沖床）對(duì)其施加壓力，使之產(chǎn)生變形或分離，獲得一定形狀、尺寸和性能的零件。一般生產(chǎn)都是采用立式?jīng)_床，因而決定了沖壓過(guò)程的主運(yùn)動(dòng)是上下運(yùn)動(dòng)，另外，還有模具與板料和模具中各結(jié)構(gòu)件之間的各種相互運(yùn)動(dòng)。

機(jī)械運(yùn)動(dòng)可分為滑動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)和滾動(dòng)等三種基本運(yùn)動(dòng)形式，在沖壓過(guò)程中都存在，但是各種運(yùn)動(dòng)形式的特點(diǎn)不同，對(duì)沖壓的影響也各不相同。

既然沖壓過(guò)程存在如此多樣的運(yùn)動(dòng)，在沖壓模具設(shè)計(jì)中就應(yīng)該對(duì)各種運(yùn)動(dòng)進(jìn)行嚴(yán)格控制，以達(dá)到模具設(shè)計(jì)的要求；同時(shí)，在設(shè)計(jì)中還應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體情況，靈活運(yùn)用各種機(jī)械運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到產(chǎn)品的要求。

沖壓過(guò)程的主運(yùn)動(dòng)是上下運(yùn)動(dòng)，但是在模具中設(shè)計(jì)斜楔結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)銷結(jié)構(gòu)、滾軸結(jié)構(gòu)和旋切結(jié)構(gòu)等，可以相應(yīng)把主運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為水平運(yùn)動(dòng)、模具中的轉(zhuǎn)動(dòng)和模具中的滾動(dòng)。在模具設(shè)計(jì)中這些特殊結(jié)構(gòu)是比較復(fù)雜和困難，成本也較高，但是為了達(dá)到產(chǎn)品的形狀、尺寸要求，卻不失為一種有效的解決方法。

2.沖裁模具中機(jī)械運(yùn)動(dòng)的控制和運(yùn)用

沖裁工藝的基本運(yùn)動(dòng)是卸料板先與板料接觸并壓牢，凸模下降至與板料接觸并繼續(xù)下降進(jìn)入凹模，凸、凹模及板料產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致板料分離，然后凸、凹模分開(kāi)，卸料板把工件或廢料從凸模上推落，完成沖裁運(yùn)動(dòng)。卸料板的運(yùn)動(dòng)是非常關(guān)鍵的，為了保證沖裁的質(zhì)量，必須控制卸料板的運(yùn)動(dòng)，一定要讓它先于凸模與板料接觸，并且壓料力要足夠，否則沖裁件切斷面質(zhì)量差，尺寸精度低，平面度不良，甚至模具壽命減少。

按通常的方法設(shè)計(jì)落料沖孔模具，往往沖壓后工件與廢料邊難以分開(kāi)。在不影響工件質(zhì)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塊，以使落料沖孔運(yùn)動(dòng)完成后，凹模卸料板先把工件從凹模中推出，然后凸凹模卸料板再把廢料也從凸凹模上推落，這樣一來(lái)，工件與廢料也就自然分開(kāi)了。

對(duì)于一些有局部凸起的較大的沖壓件，可以在落料沖孔模的凹模卸料板上增加壓型凸模，同時(shí)施加足夠的彈簧力，以保證卸料板上壓型凸模與板料接觸時(shí)先使材料變形達(dá)到壓型目的，再繼續(xù)落料沖孔運(yùn)動(dòng)，往往可以減少一個(gè)工步的模具，降低成本。

有些沖孔模具的沖孔數(shù)量很多，需要很大沖壓力，對(duì)沖壓生產(chǎn)不利，甚至無(wú)足夠噸位的沖床，有一個(gè)簡(jiǎn)單的方法，是采用不同長(zhǎng)度的2～4批沖頭，在沖壓時(shí)讓沖孔運(yùn)動(dòng)分時(shí)進(jìn)行，可以有效地減小沖裁力。

3.彎曲模具中機(jī)械運(yùn)動(dòng)的控制和運(yùn)用

彎曲工藝的基本運(yùn)動(dòng)是卸料板先與板料接觸并壓死，凸模下降至與板料接觸，并繼續(xù)下降進(jìn)入凹模，凸、凹模及板料產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致板料變形折彎，然后凸、凹模分開(kāi)，彎曲凹模上的頂桿（或滑塊）把彎曲邊推出，完成彎曲運(yùn)動(dòng)。卸料板及頂桿的運(yùn)動(dòng)是非常關(guān)鍵的，為了保證彎曲的質(zhì)量或生產(chǎn)效率，必須首先控制卸料板的運(yùn)動(dòng)，讓它先于凸模與板料接觸，并且壓料力一定要足夠，否則彎曲件尺寸精度差，平面度不良；其次，應(yīng)確保頂桿力足夠，以使它順利地把彎曲件推出，否則彎曲件變形，生產(chǎn)效率低。對(duì)于精度要求較高的彎曲件，應(yīng)特別注意一點(diǎn)，最好在彎曲運(yùn)動(dòng)中，要有一個(gè)運(yùn)動(dòng)死點(diǎn)，即所有相關(guān)結(jié)構(gòu)件能夠碰死。

有些工件彎曲形狀較奇特，或彎曲后不能按正常方式從凹模上脫落，這時(shí)，往往需要用到斜楔結(jié)構(gòu)或轉(zhuǎn)銷結(jié)構(gòu)，例如，采用斜楔結(jié)構(gòu)，可以完成小于90度或回鉤式彎曲，采用轉(zhuǎn)銷結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)圓筒件一次成型。

值得一提的是，對(duì)于有些外殼件，如電腦軟驅(qū)外殼，因其彎曲邊較長(zhǎng)，彎頭與板料間的滑動(dòng)，在彎曲時(shí)，很容易擦出毛屑，材料鍍鋅層脫落，頻繁拋光彎曲沖頭效果也不理想。通常的做法是把彎曲沖頭鍍鈦，提高其光潔度和耐磨性；或者在彎曲沖頭R角處嵌入滾軸，把彎頭與板料的彎曲滑動(dòng)轉(zhuǎn)化為滾動(dòng)，由于滾動(dòng)比滑動(dòng)的摩擦力小得多，所以不容易擦傷工件。

4.拉深模具中機(jī)械運(yùn)動(dòng)的控制和運(yùn)用

拉深工藝的基本運(yùn)動(dòng)是，卸料板先與板料接觸并壓牢，凸模下降至與板料接觸，并繼續(xù)下降，進(jìn)入凹模，凸、凹模及板料產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致板料體積成形，然后凸、凹模分開(kāi)，凹模滑塊把工件推出，完成拉深運(yùn)動(dòng)。卸料板和滑塊的運(yùn)動(dòng)非常關(guān)鍵，為了保證拉深件的質(zhì)量，必須控制卸料板的運(yùn)動(dòng)，讓它先于凸模與板料接觸，并且壓料力要足夠，否則拉深件容易起皺，甚至裂開(kāi)；其次應(yīng)確保凹模滑塊壓力足夠，以保證拉深件底面的平面度。拉深復(fù)合模設(shè)計(jì)合理，可以很好地控制結(jié)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，達(dá)到多工序組合的目的。例如典型的落料拉深切邊沖孔復(fù)合模具的設(shè)計(jì)。

篇（7）

產(chǎn)品分析：汽車連桿油封蓋如圖1所示,材料為08Al,料厚1.5mm。零件尺寸精度高,為保證密封,內(nèi)表面要求光亮平整,為方便裝配,端口內(nèi)外均倒角。對(duì)于倒角國(guó)內(nèi)廠家大都采用金屬切削加工成形,生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益低,不利于降低生產(chǎn)成本。本設(shè)計(jì)采用沖壓成形。

圖1汽車連桿油封蓋

2工藝分析及計(jì)算

2.1沖壓工藝分析

(1)制件材料塑性較好

對(duì)拉伸、成形比較合適。

(2)對(duì)于制件端口倒角,從工藝上首次提出利用沖壓成形。如果坯件端口平齊,端口倒角可以利用沖模鐓角成形,但由于板料具有方向性和凸、凹模之間的間隙不均等原因,拉伸后的工件頂端一般都不平齊,為保證端口平齊需要增加修邊工序。

鐓角采用冷鐓擠壓成形,而工件端口內(nèi)外都需鐓角,如在同一道工序上實(shí)現(xiàn)則出件困難,需分成兩道鐓角工序。

(3)從制件形狀看,屬階梯形拉伸件。階梯形件的拉伸與圓筒形件的拉伸基本相同,其主要考慮的問(wèn)題是階梯件是否可以一次拉成。

毛坯尺寸計(jì)算采用一種新的方法,按拉伸件體積不變?cè)瓌t,毛坯直徑D按如下公式計(jì)算:

式中:T———材料體積

t———材料厚度。

按圖1可計(jì)算得:D=70.9mm,毛坯相對(duì)厚度為t/D×100=(1.5/70.9)×100=2.1,按小階梯直徑得拉伸系數(shù)為m=(24+1.5)/70.9=0.36,查表得相應(yīng)筒形件極限拉伸系數(shù)為0.50,前者小于后者,可以判斷不能一次拉伸成形。

小階梯直徑與大階梯直徑之比d2/d1=24/49=0.49,接近極限拉伸系數(shù)0.5,按階梯形件的多次拉伸原則,先拉出小階梯法蘭件。考慮到直接在壁部修邊會(huì)使模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜,成本高,不易操作,在小階梯法蘭件上修邊,然后將法蘭翻邊拉伸大臺(tái)階,以保證端口平齊。

(4)制件尺寸精度、同軸度要求高,內(nèi)表面要求光亮平整,且圓角R0.5、

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中圖分類號(hào)：F407文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

一．前言

隨著計(jì)算機(jī)在制造型企業(yè)中的應(yīng)用，通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行工藝的輔助設(shè)計(jì)已成為可能。CAPP 技術(shù)的應(yīng)用為提高工藝文件的質(zhì)量，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，提高信息處理能力和企業(yè)各部門(mén)間信息的交流能力，并為廣大工藝人員從繁瑣、重復(fù)的勞動(dòng)中解放出來(lái)提供一條切實(shí)可行的途徑。應(yīng)用 CAPP 技術(shù)將縮短設(shè)計(jì)周期，對(duì)修改和變更設(shè)計(jì)能快速做出響應(yīng)；工藝人員的經(jīng)驗(yàn)?zāi)軌虻玫匠浞值姆e累和繼承，減小編制工藝文件的工作量和產(chǎn)生錯(cuò)誤的可能性。應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)的必要性已被越來(lái)越多的企業(yè)所認(rèn)識(shí)。

二．汽車覆蓋件模具結(jié)構(gòu)特征及加工工藝

1、汽車覆蓋件模具結(jié)構(gòu)特征

由于汽車覆蓋件模具結(jié)構(gòu)的多樣性和復(fù)雜性，不同部位的加工面和加工方式均不相同。針對(duì)汽車覆蓋件模具加工工藝性的區(qū)別，汽車覆蓋件模具可以分為不同的結(jié)構(gòu)特征，不同的結(jié)構(gòu)特征常有其特定的相似加工方法、走刀路線、工藝流程和工藝參數(shù)。對(duì)于大中型汽車覆蓋件模具來(lái)說(shuō)，由于常見(jiàn)的沖壓件沖壓工藝主要有拉深、修邊、翻邊、整形等幾種沖壓工序，則相應(yīng)的模具類型也主要以拉延模、修邊模、整形模等幾種主要類型及其復(fù)合模具為主。這些大中型模具中，同一類模具的結(jié)構(gòu)大同小異，而同一種結(jié)構(gòu)特征的加工工藝大致相似。

2、結(jié)構(gòu)特征加工工藝性

在制定該類型面結(jié)構(gòu)特征加工工藝時(shí)，主要考慮如下： 在完成模具的定位和夾緊后，首先要對(duì)工件進(jìn)行試加工，以檢測(cè)毛坯各加工部位的切削余量是否均勻。因?yàn)榇笮湍＞咝兔婷黧w積均較大且以鑄件為主，加工余量常不夠均勻，直接對(duì)模具型面進(jìn)行整個(gè)表面粗加工，會(huì)使刀具載荷變化較大，引起機(jī)床振動(dòng)。檢測(cè)后，對(duì)模具型面毛坯進(jìn)行粗加工。之后，進(jìn)行清角加工，習(xí)慣上把這道工序稱為粗清角加工。主要是為了去除粗加工后毛坯角落處刀具未能加工到的材料，保證在半精加工過(guò)程中，加工量比較均勻，有利于提高半精加工的速度，達(dá)到提高效率的目的。而半精加工則是把前道工序加工后的殘留加工變得平滑，同時(shí)去除拐角處的多余材料，在工件加工面上留下一層比較均勻的余量，為精加工做準(zhǔn)備。半精加工后仍需進(jìn)行清角加工，稱為半精清角加工，主要是為去除半精加工后刀具未能加工到的殘留余量，為精加工做準(zhǔn)備；精加工的目的是按照零件的設(shè)計(jì)要求，達(dá)到較好的表面質(zhì)量和輪廓精度，是實(shí)現(xiàn)模具型面最終形狀最關(guān)鍵的一步。最后，對(duì)于某些型面曲率半徑小于精加工刀具半徑的地方，還需進(jìn)行清角加工，去除精加工后刀具未能加工到的殘留余量，使模具型面的表面質(zhì)量和輪廓精度符合設(shè)計(jì)要求。

三．汽車覆蓋件模具加工工藝模板的開(kāi)發(fā)

為了實(shí)施工藝模版的開(kāi)發(fā)，以 PowerMILL 軟件為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，利用其方便的工藝模版開(kāi)發(fā)接口，可以靈活、快捷地開(kāi)發(fā)出汽車覆蓋件模具加工工藝模版 工藝模版的開(kāi)發(fā)，根據(jù)每種結(jié)構(gòu)特征的加工工藝性，首先確定它們的加工工藝流程，根據(jù)每一步加工工藝的特點(diǎn)，結(jié)合 PowerMILL 軟件豐富的加工策略，找到與之相匹配的加工策略，并定義合理的加工工藝參數(shù)，以模版形式保存在 PowerMILL 軟件的加工策略中。把每種結(jié)構(gòu)特征合理的工藝流程所對(duì)應(yīng)的加工策略和工藝參數(shù)以上述方式保存在相同的工藝模版中，即可完成汽車覆蓋件模具加工工藝模的開(kāi)發(fā)。 由于每種汽車覆蓋件模具結(jié)構(gòu)特征的工藝模版開(kāi)發(fā)過(guò)程相同，現(xiàn)以上節(jié)所提及的拉延模模具型面加工工藝模版的開(kāi)發(fā)為例，來(lái)詳述工藝模版的開(kāi)發(fā)。 首先，根據(jù)拉延模模具型面加工工藝的特點(diǎn)，在 PowerMILL 軟件環(huán)境中，定義每一步工藝流程的加工策略及其合理的工藝參數(shù)。然后，將每一步的加工策略與工藝參數(shù)以模版的形式保存在 PowerMILL 軟件加工策略的同一個(gè)模版目錄中，即可完成汽車覆蓋件拉延模模具型面加工工藝模版的開(kāi)發(fā)。為汽車覆蓋件拉延模模具型面每一步工藝流程對(duì)應(yīng)的加工策略及加工工藝參數(shù)情況。

四．?dāng)?shù)控加工工藝方案

1、金屬模具

大中型模具型面的數(shù)控加工，模具表面所留的加工余量較大，所以型面分粗加工、半精加工、精加工3道工序完成。為了提高編程效率，粗加工和半精加工一般采用多曲面連續(xù)加工刀具運(yùn)動(dòng)軌跡的生成方法，精加工可根據(jù)實(shí)際加工要求，采用單曲面刀具運(yùn)動(dòng)軌跡的生成方法或多曲面連續(xù)加工刀具運(yùn)動(dòng)軌跡的生成方法。

2、主模型

汽車主模型的數(shù)控加工，由于采用了可加工塑料作為原料，使這種主模型具有變形小、便于保存、切削加工性能好等特點(diǎn)。為了確保主模型的加工質(zhì)量，主模型一般采用粗、精加工兩道工序完成。

3、泡沫塑料模型

由于泡沫塑料模型精度要求低，而且泡沫材質(zhì)松軟，泡沫塑料模型可采用一次成形的加工方法。

五．?dāng)?shù)控加工工藝參數(shù)的設(shè)定

為了生成加工所需的刀具運(yùn)動(dòng)軌跡，必須首先弄清楚與此有關(guān)的一些概念，并在此基礎(chǔ)上，合理地確定加工工藝參數(shù)。

1、刀具

在數(shù)控編程中，刀具各部分的幾何參數(shù)可用兩個(gè)選項(xiàng)來(lái)設(shè)定。第一選項(xiàng)用來(lái)確定刀體類型，包括圓柱形和圓錐形刀具;第二個(gè)選項(xiàng)用來(lái)確定刀頭類型，包括平頭、球形和圓角。定義刀具幾何形狀的參數(shù)包括如下幾項(xiàng)：

(1)刀錐角度：用于定義圓錐刀具的刀具軸線與刀具斜側(cè)刃的夾角，用角度表示。當(dāng)角度為零時(shí)，就表示圓柱銑刀。

(2)刀具半徑：對(duì)圓柱銑刀而言，指刀具圓柱形工作截面的半徑;對(duì)圓錐銑刀而言，指圓錐刀體部分與刀頭相接處的圓的半徑。

(3)圓角半徑：對(duì)具有球頭的圓角頭的刀具來(lái)說(shuō)，它是指球的半徑或圓角半徑。

(4)刀具高度：用來(lái)表示刀具切削部分的高度值。在生成刀具運(yùn)動(dòng)軌跡的編程中，刀具選擇合理與否，關(guān)系到零件的加工精度、效率及刀具的使用壽命。刀具應(yīng)根據(jù)被加工零件的幾何形狀特性、材料的機(jī)械加工性能、切削余量、現(xiàn)存刀具的規(guī)格等進(jìn)行綜合考慮。

2、切削容差

對(duì)曲面的三軸數(shù)控加工而言，刀具的運(yùn)動(dòng)是通過(guò)對(duì)3個(gè)坐標(biāo)軸進(jìn)行線性插補(bǔ)來(lái)完成的，這意味著，刀具運(yùn)動(dòng)軌跡是由相應(yīng)的直線段組成。為了確保被加工零件的加工精度，必須根據(jù)實(shí)際加工要求，由編程人員給定合理的加工容差值。該值表示實(shí)際切削軌跡偏離理論軌跡的量。有下列3種定義容差的方式可供編程人員選用:

(1)指定內(nèi)容差值，它表示可被接受的表面切過(guò)量。

(2)指定外容差值，它表示由誤差所產(chǎn)生的剩余材料被留在零件表面上作余量。

(3)同時(shí)指定內(nèi)、外容差值。

3、切削間距

在數(shù)控編程中，切削間距的選擇是非常重要的，它關(guān)系到被加工零件的精度和加工費(fèi)用。切削間距小，則加工精度高，鉗工的研修工作量小，但所需加工時(shí)間長(zhǎng);切削間距大，則加工精度低，鉗工的研修工作量大，研修后模具型面失真性較大，難以保證模具的加工精度，但所需加工時(shí)間短。由此可見(jiàn)，切削間距必須根據(jù)加工精度要求及占用數(shù)控機(jī)床的機(jī)時(shí)來(lái)綜合考慮。對(duì)于手工勞動(dòng)費(fèi)用昂貴的發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)說(shuō)，切削間距可以選得很小。例如采用直徑為20mm的刀具進(jìn)行模具表面的數(shù)控加工，間距可選為0.5mm，甚至更小一些，此時(shí)留在模具表面的手工研修量?jī)H0.005mm左右，只需對(duì)模具表面稍加拋光即可。但其數(shù)控加工的時(shí)間很長(zhǎng)，這對(duì)數(shù)控加工費(fèi)用相對(duì)較昂貴的我國(guó)來(lái)說(shuō)，顯然是不合理的。因此，切削間距必須根據(jù)國(guó)情和廠情來(lái)合理地選擇。

六．結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)，模具制造業(yè)在我國(guó)迅速發(fā)展，汽車模具制造需求量也隨之增加，所以，汽車模具制作是汽車制造的重要階段，希望通過(guò)這篇論文的講解，給汽車生產(chǎn)商和制造商有所幫助。

篇（9）

中圖分類號(hào)：TG386 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2014）34-0034-02

1.緒論

在金屬薄板成形中，建模與仿真可用于許多的領(lǐng)域，例如，預(yù)測(cè)測(cè)量流、分析應(yīng)力、應(yīng)變分布與溫度分布、確定成形力、預(yù)測(cè)潛在的缺陷與失效根源、改善零件品質(zhì)與復(fù)雜性，以及降低制造費(fèi)用。現(xiàn)今，常常將建模與仿真作為集成制造環(huán)境中，產(chǎn)品和過(guò)程設(shè)計(jì)的整體部分。在決定整個(gè)制造費(fèi)用的早期階段做出重大決策時(shí)，雖然設(shè)計(jì)費(fèi)用通常僅在總生產(chǎn)費(fèi)用的5%與15%之間，但設(shè)計(jì)階段中采用建模與仿真，卻是至關(guān)重要的。因此，金屬薄板成形的新近研究均側(cè)重于應(yīng)用建模和過(guò)程仿真。在仿真中，應(yīng)考慮若干參數(shù)和影響因素。材料特性和組成律以及摩擦條件具有顯著重要性，而且，為了在金屬薄板成形中節(jié)約成本，提升可靠進(jìn)行，建模與仿真時(shí)還應(yīng)考慮幾何表示法和計(jì)算時(shí)間。

2.仿真方法及其主要特征

金屬薄板成形中采用的有限元仿真，正在迅猛發(fā)展。早期的沖壓件數(shù)字仿真僅利用計(jì)算機(jī)了解如何改善成形過(guò)程，主要側(cè)重于嘗試不同的方法。中期，已推廣了相當(dāng)多的有限元法成功，可達(dá)到足以用于解決普通的復(fù)雜工業(yè)問(wèn)題。今天，已獲得了若干用于成形仿真的商業(yè)編碼軟件。近來(lái)，除利用諸如MARC、COSMOS或ABAQUS之類通用軟件之外，還更廣泛和更經(jīng)常采用專門(mén)針對(duì)金屬薄板成形的專用軟件。在這些專用軟件中，PAM-STAMP、AutoFORM、DYNA3D、ITS-3D、OPTRIS、FAST FORM3D是主要工具。

關(guān)于幾何復(fù)雜性，就金屬薄板成形工藝而言，在有些情況下，可按二維軸對(duì)稱問(wèn)題予以仿真，但在大多數(shù)情況下，要求三維解。由于零部件在成形過(guò)程中，通常會(huì)經(jīng)歷不小的塑性變形，隨著仿真繼續(xù)進(jìn)行，網(wǎng)格的變形也十分顯著，因此，必須重新劃分網(wǎng)格，并在舊網(wǎng)格與新網(wǎng)格之間內(nèi)插數(shù)據(jù)，以獲得精確的結(jié)果。該特點(diǎn)使仿真軟件不可或缺的自動(dòng)及自適應(yīng)重劃網(wǎng)格能力，成為其內(nèi)置技術(shù)。目前，在金屬薄板成形中所用到商業(yè)軟件包內(nèi)，包括了該內(nèi)置技術(shù)。在這方面，自動(dòng)重劃網(wǎng)格應(yīng)完成以下兩個(gè)基本任務(wù)：（1） 確定符合零件幾何特點(diǎn)和復(fù)雜性的最佳網(wǎng)格密度分布；（2） 按照該點(diǎn)以前獲得的變形生成新網(wǎng)格。

3.有限元仿真在沖壓工藝中的預(yù)期作用

設(shè)計(jì)和制造復(fù)雜金屬薄板件通常非常耗時(shí)費(fèi)錢。傳統(tǒng)制造方式是通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法或根據(jù)設(shè)計(jì)人員的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，確定各種零件的可成形性，這樣做也會(huì)導(dǎo)致可成形性的問(wèn)題。當(dāng)引入新材料或制造一款全新零件時(shí)，設(shè)計(jì)人員沒(méi)有任何經(jīng)驗(yàn)可資依賴。對(duì)于這些零件，要基于工裝設(shè)計(jì)工程師的經(jīng)驗(yàn)，制造其原型模具。在加工出合格的優(yōu)質(zhì)零件之前，需測(cè)試原型模具和零件。這樣做，需要進(jìn)行大量變更和調(diào)整，以提供硬模具，同樣，在生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)成品之前，硬模具應(yīng)經(jīng)歷包括次要（或在許多情況下為主要）調(diào)整的一系列試驗(yàn)。這種方法在沖制實(shí)踐中，會(huì)導(dǎo)致研制周期長(zhǎng)且研制期費(fèi)用高。

大多數(shù)工業(yè)企業(yè)迫切希望縮短新制造沖壓成套模具的時(shí)間，以便在后來(lái)節(jié)約費(fèi)用和資源，有限元仿真就能滿足這些要去，達(dá)到預(yù)期目的。在不同的設(shè)計(jì)和制造階段，均可有效進(jìn)行仿真，用以支持決策。在設(shè)計(jì)階段需要進(jìn)行首次仿真。該階段的仿真旨在大致估計(jì)可成形還是不可成形待制造零件。如果答案為“不能”，則必須修改設(shè)計(jì)。但是，在此階段，尚未用CAD系統(tǒng)充分描述零件的幾何形狀，且無(wú)工裝資料，因而，不可能進(jìn)行完整仿真。所謂的一步仿真法特別適合這些用途，這是因?yàn)楫a(chǎn)品分析不需要聯(lián)編程序、補(bǔ)充約定，乃至許多工藝參數(shù)和條件。一步有限元法仿真還易于使用和快速提供結(jié)果，從而讓產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員在正確的時(shí)間進(jìn)行必要變更。

當(dāng)已設(shè)計(jì)產(chǎn)品，并確認(rèn)其“可成形”時(shí)，開(kāi)發(fā)循環(huán)便進(jìn)入了需要更精確仿真的過(guò)程和模具設(shè)計(jì)階段。在此階段，必須確定沖制步驟（工步）數(shù)，例如，第一次拉伸、第二次拉伸、修整、折邊，以及設(shè)計(jì)各沖制工步所用模具的幾何形狀。在該階段，通過(guò)CAD表面描述對(duì)模具幾何形狀建模，便可依照仿真結(jié)果修改模具數(shù)據(jù)。整合CAD和仿真系統(tǒng)，在有限的生產(chǎn)工裝設(shè)計(jì)時(shí)間內(nèi)，充分獲得最佳沖制工步和模具幾何形狀，是至關(guān)重要的。此類分析需要考慮聯(lián)編程序、補(bǔ)充約定和工藝條件等因素，而有限元仿真適用于必要變更，乃至優(yōu)化工藝參數(shù)，可以確保工藝的可行性以及產(chǎn)品質(zhì)量的合格率。

有限元仿真在過(guò)程控制和過(guò)程優(yōu)化中，也起到了十分重要的作用。例如，許多研究論文均涉及了在伸拉工藝中通過(guò)控制壓邊力，進(jìn)行過(guò)程優(yōu)化。利用過(guò)程仿真，以及通過(guò)控制壓邊力所做過(guò)程優(yōu)化的結(jié)果，可提供進(jìn)一步設(shè)計(jì)更主動(dòng)成形工藝的可能性，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量和增強(qiáng)工藝穩(wěn)健性。

在試驗(yàn)階段，為了找到解決避免成形缺陷的方案，也需要進(jìn)行仿真。為了探究缺陷的起始和發(fā)展機(jī)理，應(yīng)進(jìn)行一系列系統(tǒng)性仿真，所獲信息應(yīng)有效地用于下一新模型的制造。不斷加強(qiáng)有限元仿真的功能，使之足以預(yù)測(cè)所有成形缺陷，提供最佳沖制模具和條件，則完全可以從設(shè)計(jì)與制作程序中取消原型工裝，且試驗(yàn)和修改次數(shù)可顯著減少。從而可大大縮短該過(guò)程。這是工業(yè)上金屬薄板成形中最理想的有限元仿真方案。

4.金屬薄板成形仿真的新要求和新近發(fā)展

傳統(tǒng)的沖壓仿真的應(yīng)用，主要集中于應(yīng)變預(yù)測(cè)和推廣沖壓件的相關(guān)技能，是通過(guò)“單純應(yīng)用”有限元仿真，幫助了用戶降低費(fèi)用和縮短各種零部件的研制期。在現(xiàn)今，也還有無(wú)數(shù)這方面的實(shí)例。仿真不僅能夠利用上述方法預(yù)測(cè)后續(xù)問(wèn)題的費(fèi)用，而且還容許減少實(shí)際測(cè)試。

4.1 零件幾何形狀

如前所述，根據(jù)幾何復(fù)雜性，在有些情況下可按二維仿真金屬薄板成形，而在大多數(shù)情況下，則需要解三維軸對(duì)稱的問(wèn)題。為了進(jìn)行有效仿真，?？赡埽霸谀承┣闆r下必須）忽略對(duì)金屬流沒(méi)有顯著影響的所有次要幾何特點(diǎn)。不過(guò)，在某些特殊問(wèn)題中，如液壓成形，或在許多伸拉工藝中，應(yīng)考慮尺寸影響。在既定工業(yè)中，零件件設(shè)計(jì)已發(fā)生急劇變化。零件幾何形狀明顯受到美學(xué)設(shè)計(jì)的影響。大多數(shù)傳統(tǒng)形狀已為具有混合掃掠曲線和銳角的未來(lái)派設(shè)計(jì)所取代。因而，須引入具有更廣泛派生品種和延伸定制化的模型。由于零件幾何形狀對(duì)于任何進(jìn)一步的設(shè)計(jì)與仿真具有基準(zhǔn)作用，所以，還需要更復(fù)雜的零件幾何描述。

4.2 工件材料與模具材料

未來(lái)精確預(yù)測(cè)材料流和成形載荷，必須利用可靠數(shù)據(jù)。在大多數(shù)仿真中，均認(rèn)為模具是剛性的，因而忽略了模具變形和應(yīng)力。但是，在許多情況下，尤其是在某些薄板成形過(guò)程中，相對(duì)不大的模具彈性變形，可影響模具―工件接觸面處的接觸應(yīng)力分布。因此，只要條件需要，就必須考慮模具的彈性變形。

隨著我國(guó)高效節(jié)能等需求日漸增加，制造廠家必須評(píng)估并采用用于結(jié)構(gòu)件的新材料?；谶@些需求，已開(kāi)發(fā)了新鋁合金和新鋼種，例如，超高強(qiáng)鋼和雙向鋼，以及TRIP （相變誘導(dǎo)塑性）鋼，可增加先前利用傳統(tǒng)鋼種的可能約束。采用這些新材料就必須研究材料的特性，利用這些新材料的主要優(yōu)點(diǎn)是，有助于減輕重量等。對(duì)于擬有效制造的零部件，這些新材料需要更高的精確度和參數(shù)化程度，以滿足成形仿真的需求。保持零件材料歷史和參數(shù)（例如，應(yīng)變率、硬化等）溯源的可定制模型，已成為基本要求。

模具與工件之間接觸面處的摩擦（及此處的適當(dāng)傳熱條件），可顯著影響材料流和生產(chǎn)零部件所需的成形載荷。因此，對(duì)于大多數(shù)金屬薄板成形操作而言，從可靠仿真的觀點(diǎn)來(lái)看，可靠的接觸面條件和參數(shù)非常重要。

4.3 制造過(guò)程

在最近數(shù)年里，已發(fā)明和引進(jìn)了加速生產(chǎn)的新設(shè)備及新成形機(jī)。同樣，在最近十年間，成功引入了若干新創(chuàng)新的成形方法，例如，成形修正坯料等的液壓成形。這些新研究的目的始終是為了減少零部件數(shù)，而同時(shí)優(yōu)化成形工步數(shù)。從可行性階段到最終確認(rèn)，對(duì)于聚集材料供應(yīng)商和設(shè)備供應(yīng)商而言，仿真都是必不可少的。新設(shè)備已改善了生產(chǎn)過(guò)程本身，于是又產(chǎn)生了新的問(wèn)題，坯料傳送、定位和坯料修整以及廢料處置（圖1）。

根據(jù)焊接技術(shù)的發(fā)展，可看到仿真新要求的另一個(gè)實(shí)例。隨著利用激光焊接的增多，要求更復(fù)雜的合模方式和極小的翻邊公差。該技術(shù)對(duì)公差控制的確有極大影響，從而，仿真轉(zhuǎn)變?yōu)槌尚坞A段零件的回跳問(wèn)題。過(guò)程中的這種演變，再次說(shuō)明必須提高沖制仿真期間的精度和更加嚴(yán)格的控制。

4.4 協(xié)作環(huán)境方面的不斷改進(jìn)

前面的章節(jié)已闡明了成形過(guò)程發(fā)展的一些實(shí)例，根據(jù)新設(shè)計(jì)，改善了材料、更新了設(shè)備和先進(jìn)工藝。因而，成形仿真已變得并不完善。側(cè)重點(diǎn)已從初始目標(biāo)（可成形性分析）轉(zhuǎn)移到了全面質(zhì)量的控制和整合。成形仿真必須適應(yīng)這些新要求。這些要求中的最重要之處在于：

（i）提供圍繞從早期可行性到最終確認(rèn)每一步過(guò)程中的可伸縮革新環(huán)境；

（ii）提高評(píng)估新工藝和新材料及其特性，以及精確預(yù)測(cè)回彈性能與表面質(zhì)量問(wèn)題的整個(gè)模型參數(shù)化精度；

（iii）無(wú)縫傳送與管理仿真數(shù)據(jù)，保持過(guò)程中每階段溯源零件歷史，以便核查產(chǎn)品性能和穩(wěn)健性，也檢查其一致性；

（iv）在可定制的延伸協(xié)作環(huán)境中，優(yōu)化開(kāi)發(fā)可利用的計(jì)算機(jī)資源。

5.結(jié)束語(yǔ)

篇（10）

[中圖分類號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2013）16-0076-02

創(chuàng)新教育是一種全新的教育理念，主要是樹(shù)立以學(xué)生為中心的觀念，通過(guò)調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，教給學(xué)生創(chuàng)造性的思維方式，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力。“材料加工過(guò)程中的物理場(chǎng)”是材料加工專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)理論課，該課程理論性強(qiáng)，且涉及的學(xué)科基礎(chǔ)理論課程多，曾經(jīng)是該專業(yè)本科生和碩士研究生比較頭疼的課程之一。但由于該專業(yè)在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)及工藝設(shè)計(jì)階段普遍采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，該課程作為計(jì)算機(jī)仿真的理論基礎(chǔ)對(duì)提高仿真的技術(shù)水平具有重要的價(jià)值，開(kāi)展該課程的教學(xué)和研究又是非常必要的。下面就推進(jìn)該課程的教學(xué)改革，提高培養(yǎng)工程應(yīng)用創(chuàng)新人才的質(zhì)量談一些體會(huì)。

一、因材施教，抓好教材建設(shè)是推進(jìn)課程教學(xué)改革的突破口

“材料加工過(guò)程中的物理場(chǎng)”是材料成形計(jì)算機(jī)仿真的基礎(chǔ)理論課程，教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生學(xué)習(xí)材料成形的數(shù)值分析理論基礎(chǔ)，預(yù)先需要開(kāi)設(shè)的課程有高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、材料力學(xué)、彈性力學(xué)理論基礎(chǔ)及金屬塑性成形原理等，是一門(mén)教學(xué)起點(diǎn)高、理論性很強(qiáng)的課程。雖然國(guó)內(nèi)已經(jīng)有不少通用數(shù)值分析理論書(shū)籍及材料成形數(shù)值分析教材，但多數(shù)教材太注重自身理論體系的嚴(yán)密性和完整性，不太注重學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)及認(rèn)知規(guī)律，因而往往起點(diǎn)太高并不適合作為我校本科生及碩士研究生的教材。鑒于此，我們結(jié)合當(dāng)前應(yīng)用型大學(xué)材料加工工程專業(yè)本科及碩士研究生教育專業(yè)知識(shí)背景的實(shí)際情況，并著眼于未來(lái)市場(chǎng)對(duì)工程創(chuàng)新人才的需要，編寫(xiě)了《材料成形的數(shù)值分析理論基礎(chǔ)及軟件應(yīng)用講義》供內(nèi)部使用，作為推進(jìn)該課程教學(xué)改革的突破口，取得了良好效果。在課程教材建設(shè)的過(guò)程中，主要基于以下思考：

1.教材內(nèi)容及課程設(shè)置一定要符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。

對(duì)于本科生，考慮到對(duì)預(yù)先開(kāi)設(shè)的理論課程的要求，該課程應(yīng)設(shè)置在專業(yè)基礎(chǔ)課講授完成以后為好。在教材內(nèi)容上，要做到循序漸進(jìn)、由淺入深、量體裁衣、因材施教。

2.教材內(nèi)容總體把握分為兩大部分，即線性有限元分析理論基礎(chǔ)和非線性有限元及其在金屬塑性加工中的應(yīng)用。

第一部分側(cè)重于基本概念、基本知識(shí)、基本理論的學(xué)習(xí)，第二部分在線性有限元分析理論的基礎(chǔ)上，側(cè)重于金屬塑性加工非線性有限元理論體系的構(gòu)建，并理論聯(lián)系實(shí)際落實(shí)到應(yīng)用實(shí)例。

3.在具體章節(jié)內(nèi)容的安排上，不追求理論體系的嚴(yán)密性和完整性，但要符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，由淺入深、循序漸進(jìn)、量體裁衣，并在一定程度上注重知識(shí)的系統(tǒng)性。

譬如，第一章緒論主要介紹了工程上常用的幾種數(shù)值分析方法及其適用的應(yīng)用領(lǐng)域，有限元法作為最重要的一種數(shù)值分析方法做了詳細(xì)介紹，并介紹了工程上常用的通用有限元分析軟件及材料成形專用有限元分析軟件。使學(xué)生對(duì)開(kāi)設(shè)該課程的背景有一個(gè)直觀的認(rèn)識(shí)，該課程離現(xiàn)實(shí)并不遙遠(yuǎn)，對(duì)于將來(lái)的工程應(yīng)用或理論研究都具有重要價(jià)值。

考慮到我校材料加工專業(yè)及多數(shù)高校工程專業(yè)在本科課程中并未開(kāi)設(shè)彈性力學(xué)理論課程，而彈性力學(xué)的基礎(chǔ)理論及變分原理又是學(xué)習(xí)數(shù)值分析理論必須要掌握的內(nèi)容，因此在教材的第二章對(duì)彈性力學(xué)的基本方程及變分原理做了系統(tǒng)介紹。第三章介紹了桿梁系結(jié)構(gòu)有限元分析的一般過(guò)程，以桿單元分析為主，并簡(jiǎn)要介紹梁?jiǎn)卧母拍?。桿單元是有限元分析中最簡(jiǎn)單的一種單元，但桿系結(jié)構(gòu)的有限元分析卻能反映有限元分析的一般流程和有限元法最本質(zhì)的東西，并且學(xué)生容易接受，所以本章安排了一個(gè)一般桿系結(jié)構(gòu)的有限元分析實(shí)例，使學(xué)生對(duì)有限元分析的整個(gè)過(guò)程有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)。第四章介紹了連續(xù)體結(jié)構(gòu)有限元分析的基礎(chǔ)理論，重點(diǎn)介紹二維平面問(wèn)題、軸對(duì)稱問(wèn)題及三維連續(xù)體問(wèn)題單元模型的構(gòu)造方法，并簡(jiǎn)要介紹板殼單元的基本理論。第五章介紹等參元的概念及計(jì)算、二維及三維連續(xù)體等參元的構(gòu)造方法、三維一般殼體單元的構(gòu)造方法，并介紹數(shù)值積分的概念及計(jì)算方法。

金屬的塑性成形主要是通過(guò)鍛造、擠壓、拉拔、軋制、沖壓等工藝把金屬加工成所需零件形狀的一種方法，反映金屬塑性加工的有限元法主要是指剛（粘）塑性有限元理論及大變形彈塑性有限元理論。所以第二部分針對(duì)鍛造、擠壓等工藝著重介紹指剛（粘）塑性有限元理論體系及應(yīng)用，而針對(duì)沖壓工藝著重介紹大變形彈塑性有限元理論體系及應(yīng)用。

4.教材力求語(yǔ)言精辟、通俗易懂，并把知識(shí)的系統(tǒng)性和應(yīng)用性相結(jié)合。

教材在編寫(xiě)過(guò)程中，要注意把握知識(shí)理論的邏輯性，并用精辟和通俗易懂的語(yǔ)言敘述出來(lái)。由于該課程最后要體現(xiàn)為金屬塑性加工數(shù)值仿真的基礎(chǔ)理論課，在第一部分線性有限元理論內(nèi)容的設(shè)置上，要注意把握知識(shí)的系統(tǒng)性和應(yīng)用性的結(jié)合，譬如軸對(duì)稱體單元及三維一般殼單元等理論知識(shí)的介紹。

5.教材建設(shè)要在實(shí)踐中不斷充實(shí)、完善和提高。

針對(duì)每次的教學(xué)實(shí)踐，都應(yīng)該和學(xué)生和有關(guān)專家及時(shí)進(jìn)行溝通交流，了解哪些地方需要補(bǔ)充，哪些地方需要改進(jìn)，力求教材在教學(xué)實(shí)踐中不斷完善和提高，更好地為我校和其他高等院校工程專業(yè)提供服務(wù)。

二、更新教育理念，改革課堂教學(xué)方式是推進(jìn)課程教學(xué)改革的重要內(nèi)容

1.積極推進(jìn)主動(dòng)式學(xué)習(xí)方式，發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的創(chuàng)造性。

在研究生該課程的課堂教學(xué)中，針對(duì)非線性有限元理論的學(xué)習(xí)，由于該部分內(nèi)容多且理論深度較深，總學(xué)時(shí)有限，以前采用灌輸式的教學(xué)方式并沒(méi)有取得好的教學(xué)效果。我們采用了以下教學(xué)改革方式，結(jié)合筆者在非線性有限元理論以往豐富的研究經(jīng)驗(yàn)，首先從總體上概括性地分別向?qū)W生講授剛塑性及大變形彈塑性有限元理論體系，然后針對(duì)每一部分分別推薦有效的參考資料，并布置若干研究專題。學(xué)生在分組獲得一個(gè)研究專題后，到圖書(shū)館或通過(guò)網(wǎng)絡(luò)主動(dòng)查閱資料，首先對(duì)每一部分進(jìn)行系統(tǒng)學(xué)習(xí)，然后針對(duì)自己的研究專題深入研究，撰寫(xiě)研究論文和PPT。在以后的課堂教學(xué)中，各個(gè)同學(xué)分別用PPT講解自己的研究?jī)?nèi)容，并在課堂交流中和老師、同學(xué)一起討論，共同促進(jìn)研究專題的學(xué)習(xí)。

2.采用多媒體教學(xué)方式，改進(jìn)課堂教學(xué)效果。

事實(shí)證明，采用多媒體教學(xué)并和板書(shū)方式相結(jié)合，能夠做到言簡(jiǎn)意賅，重點(diǎn)突出，科學(xué)知識(shí)的邏輯性和結(jié)果的形象性相結(jié)合，改進(jìn)了教學(xué)效果，提高了工作效率。

三、加強(qiáng)課堂實(shí)踐教學(xué)，是推進(jìn)課程教學(xué)改革的重要環(huán)節(jié)

理論學(xué)習(xí)和軟件應(yīng)用相結(jié)合，一方面可以加深對(duì)理論學(xué)習(xí)抽象概念和嚴(yán)密知識(shí)的理解，對(duì)金屬塑性成形仿真過(guò)程有一個(gè)比較直觀的認(rèn)識(shí)，是課堂教學(xué)知識(shí)性和趣味性一個(gè)比較好的結(jié)合；另一方面，軟件應(yīng)用本身不單純是對(duì)學(xué)生一門(mén)操作技能的訓(xùn)練，更重要的是通過(guò)實(shí)踐教學(xué)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的一種培養(yǎng)。我們采取了以下方式加強(qiáng)了課堂實(shí)踐教學(xué)：

1.優(yōu)選出一種金屬塑性加工仿真軟件，拿出一定的學(xué)時(shí)上機(jī)講授該軟件的具體操作方法。

2.精選出一個(gè)金屬塑性加工實(shí)例，應(yīng)用該軟件向?qū)W生講授實(shí)例的建模、運(yùn)算和后處理整個(gè)操作過(guò)程。結(jié)合已經(jīng)學(xué)習(xí)的仿真基礎(chǔ)理論知識(shí)，詳細(xì)講授實(shí)例建模過(guò)程中一些技術(shù)參數(shù)、工藝參數(shù)的設(shè)置方法，并學(xué)會(huì)運(yùn)用理論知識(shí)查閱軟件理論手冊(cè)，讓學(xué)生真正理解理論知識(shí)和軟件應(yīng)用相結(jié)合，并終生受益。

3.讓學(xué)生獨(dú)立操作一個(gè)工程實(shí)例，作為培養(yǎng)其工程創(chuàng)新能力的一個(gè)訓(xùn)練和該課程的一個(gè)考核指標(biāo)。

四、改革課程評(píng)價(jià)指標(biāo)，是推進(jìn)課程教學(xué)改革的保障

課程教學(xué)效果科學(xué)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，不但是對(duì)課程教學(xué)效果的檢驗(yàn)，而且是對(duì)推進(jìn)課程教學(xué)改革的一個(gè)保障。由于該課程是由理論知識(shí)講授、師生互動(dòng)學(xué)習(xí)及課堂實(shí)踐教學(xué)有機(jī)結(jié)合的整體，因此該課程的科學(xué)評(píng)價(jià)指標(biāo)應(yīng)反映這三方面的實(shí)際教學(xué)效果。學(xué)生該課程的最終考核成績(jī)是由三方面綜合確定的：一是理論考核筆試成績(jī)，二是平時(shí)作業(yè)及專題研究論文成績(jī)，三是工程實(shí)例仿真研究成績(jī)。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 王祖源，嚴(yán)導(dǎo)淦.工科物理課程改革與教材建設(shè)[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2011，（12）：36-38.