基于沖件加工過程的《冷沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)》教學(xué)方法

劉孝光，潘培道，胡昌軍

（池州學(xué)院 機(jī)電工程系，安徽 池州 247000）

基于沖件加工過程的《冷沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)》教學(xué)方法

劉孝光，潘培道，胡昌軍

（池州學(xué)院 機(jī)電工程系，安徽 池州 247000）

結(jié)合《冷沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)》課程的教學(xué)目標(biāo)，針對一般教學(xué)講授順序存在的問題，結(jié)合高級技術(shù)應(yīng)用性人才的培養(yǎng)目的，提出了“明確課程教學(xué)目標(biāo)、重視專業(yè)教育；突出加工工藝、強(qiáng)化模具整體與局部關(guān)系，優(yōu)化講授順序”的教學(xué)方法。

冷沖壓模具；沖件加工過程 ；教學(xué)方法

“冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)”課程以掌握冷沖模典型結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)方法為最終目的，該門課程的內(nèi)容一般包括：沖裁、彎曲、拉深、成形、冷擠壓等，冷沖壓工藝中的沖裁工藝是較基本、常見的斷裂分離工序，相較與彎曲、拉深、成形、冷擠壓等變形工序而言，其工藝過程相對簡單，模具結(jié)構(gòu)及其沖壓動作更易理解，沖裁工藝的學(xué)習(xí)有利于學(xué)生從整體上把握沖壓順序、模具各部件相關(guān)動作及裝配關(guān)系、導(dǎo)向及定距、卸料及取件方式等一系列核心問題，因此，冷沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)一般按照“沖裁工藝及模具設(shè)計(jì)、彎曲工藝及模具設(shè)計(jì)、拉深工藝及模具設(shè)計(jì)、典型成形工藝及模具設(shè)計(jì)”的順序進(jìn)行教學(xué)。

據(jù)我們多年的教學(xué)了解，許多學(xué)校采用的教材一般具有以下共同特點(diǎn)：第一章為緒論，第二章為冷沖壓變形基礎(chǔ)，然后各章分別為沖裁工藝與模具設(shè)計(jì)、彎曲工藝與模具設(shè)計(jì)、拉深工藝與模具設(shè)計(jì)等，工藝過程中的一些重要參數(shù)如沖壓力、模具間隙、刃口尺寸等往往以經(jīng)驗(yàn)公式給出，實(shí)踐性強(qiáng)于理論性，注重實(shí)際應(yīng)用。

現(xiàn)有的冷沖壓模具設(shè)計(jì)教材雖然基本內(nèi)容來自于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，也符合先基礎(chǔ)、后專業(yè)，先理論、后實(shí)踐的常規(guī)教學(xué)順序，但教學(xué)過程涉及模具類型較多，信息量大，真正讓學(xué)生從事課業(yè)活動(模具設(shè)計(jì))時，就顯得各種教材并不方便實(shí)用，主要原因在于按教材進(jìn)行的一般教學(xué)順序脫離整套模具，只注重各組成部件的相關(guān)知識，以講清基本概念、原理為主，忽視沖壓模具整體與局部之間的功能關(guān)系，對沖壓件加工過程重視不夠。

我們結(jié)合教學(xué)中存在的問題，提出了“明確課程教學(xué)目標(biāo)、重視專業(yè)教育；突出加工工藝、強(qiáng)化模具整體與局部關(guān)系，優(yōu)化講授順序”的具體設(shè)想，并進(jìn)行了具體實(shí)施，教學(xué)效果良好。

1 明確課程教學(xué)目標(biāo)，重視專業(yè)教育

冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)涉及從加工工件的沖壓工藝性到模具設(shè)計(jì)制造、安裝調(diào)試及維護(hù)的整個流程的各個環(huán)節(jié)，課程體系以應(yīng)用為主，因此課程教學(xué)目標(biāo)應(yīng)立足于專業(yè)實(shí)踐應(yīng)用，除了讓學(xué)生及早了解所從事的工作崗位及崗位群的要求外，還應(yīng)該讓他們對本專業(yè)的前景、技術(shù)發(fā)展方向有所了解，以此作為教學(xué)工作的出發(fā)點(diǎn)和指南，有助于學(xué)生明確學(xué)習(xí)方向。

鑒于實(shí)際應(yīng)用為主的課程體系，我們在教學(xué)中將“冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)”課程教學(xué)目標(biāo)總的分為主要目標(biāo)（應(yīng)用能力培養(yǎng)目標(biāo)）和輔助基礎(chǔ)目標(biāo)（了解基礎(chǔ)知識目標(biāo)）兩部分。

輔助基礎(chǔ)知識目標(biāo)：理解冷沖壓變形的基本概念和金屬變形的基本理論；了解沖壓技術(shù)、沖壓裝備、沖壓新工藝、沖壓新模具及沖壓模具材料應(yīng)用的發(fā)展方向；

應(yīng)用能力培養(yǎng)目標(biāo)（主要目標(biāo)）為：沖裁模的沖裁工藝參數(shù)的選擇 （主要是查閱各種設(shè)計(jì)參數(shù)、選用模具零件國家標(biāo)準(zhǔn)的基本功）；沖裁模結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及基本設(shè)計(jì)方法，初步具備中等復(fù)雜程度沖裁工件的結(jié)構(gòu)工藝性的分析能力（主要是沖裁工藝排樣圖的設(shè)計(jì)，包括沖裁工序的組合程度選擇、多工序沖裁的沖裁順序安排、導(dǎo)向、定位、取件方式等），在此基礎(chǔ)上，熟悉彎曲模和拉深模的功能部件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其基本設(shè)計(jì)方法。

對于應(yīng)用能力的培養(yǎng)，我們在實(shí)際教學(xué)中以沖件加工工藝過程為主線，將基礎(chǔ)知識、專業(yè)入門、專業(yè)綜合應(yīng)用三大部分有機(jī)結(jié)合起來。

2 基于沖件加工過程，強(qiáng)化模具整體與局部關(guān)系，優(yōu)化講授順序

2.1 著眼于沖壓件工藝性，明確沖壓加工過程

沖壓模具是沖壓生產(chǎn)必不可少的工藝裝備，決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。沖壓模具設(shè)計(jì)與制造包括沖壓工藝設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)與模具制造三大基本工作（參見圖1所示的“沖壓產(chǎn)品生產(chǎn)流程”）。

圖1 沖壓產(chǎn)品生產(chǎn)流程

沖壓模具是一種工藝裝備在于其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)取決于沖壓件形狀、尺寸、精度、批量等，即沖壓件加工工藝性。沖壓件加工工藝決定了模具的工作過程、沖壓工序組合及沖壓順序安排、模具各部件相關(guān)動作及裝配關(guān)系、導(dǎo)向及定距、卸料及取件方式等一系列核心問題。以沖壓加工中最基本、最常見的沖裁模具設(shè)計(jì)為例，程序化的設(shè)計(jì)流程如圖2。從圖中可知沖壓工藝的核心地位。

沖壓模具同時也是一種特殊工藝裝備，其特殊性，在于沖壓模具與沖壓件有“一模一樣”的關(guān)系，一般來說，沖模沒有通用性。結(jié)構(gòu)、形狀相同的工件，如果形狀精度、尺寸精度、生產(chǎn)批量不同，其加工工藝就會有較大區(qū)別，從而導(dǎo)致沖壓模具整體結(jié)構(gòu)、局部輔助功能結(jié)構(gòu)的完全不同，可以認(rèn)為沖壓工藝是沖模設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和依據(jù)，沖模設(shè)計(jì)的目的就是為了保證沖壓工藝的順利實(shí)現(xiàn)，突出加工工藝的合理性、重要性符合教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)。

2.2 強(qiáng)化模具整體與局部關(guān)系，合理確定模具結(jié)構(gòu)形式

如前所述，事實(shí)上沖壓模具整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（主要指工序組合程度、沖壓順序安排）必須以沖壓工藝為基礎(chǔ)，為保證沖壓工藝的順利實(shí)現(xiàn)、合理控制沖件質(zhì)量而服務(wù)。模具局部結(jié)構(gòu)（例如：卸料、出件方式；導(dǎo)向、定距裝置；刃口結(jié)構(gòu)形式等）主要是為了保證沖壓加工過程中整體預(yù)期功能動作的實(shí)現(xiàn)，因此這里要強(qiáng)調(diào)的是，沖模的主要部件和零件的設(shè)計(jì)與選用必須緊緊圍繞模具整體功能（沖壓動作）、沖壓加工工藝過程而展開。

在以往的“冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)”課程教學(xué)中，難以體現(xiàn)整體與局部的關(guān)系。例如沖裁模具的設(shè)計(jì)內(nèi)容，傳統(tǒng)教學(xué)一般著重講述沖模的主要部件和零件的設(shè)計(jì)與選用，整個教學(xué)順序脫離整套模具，忽視了模具主要部件和零件在整體中的地位、作用，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中往往不能做到以整體看局部、把局部置于整體之中，學(xué)習(xí)起來很被動，導(dǎo)致長期以來教、學(xué)脫離，不利于學(xué)生從整體思路上把握設(shè)計(jì)關(guān)鍵。

圖2 沖裁模具程序化設(shè)計(jì)流程

針對這種情況，我們在實(shí)際教學(xué)中打破原有的教學(xué)順序，把模具典型結(jié)構(gòu)分析作為模具設(shè)計(jì)教學(xué)的第一步（參見圖2），按照冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)一般步驟，先整體后局部、局部置于整體的方法講授課程，對于工作零件、定位零件、卸料裝置、模架及其它支承零件等，注重講明它們在整體中起什么樣的作用，在模具結(jié)構(gòu)中屬于哪一部分，局部設(shè)計(jì)及選用如何圍繞整體進(jìn)行，如何實(shí)現(xiàn)從整體到局部密切聯(lián)系加工過程，為保證加工過程而服務(wù)。在講述過程中借助pro/E三維軟件展示各部分基本結(jié)構(gòu)、沖壓加工中的所起功能、作用，教學(xué)實(shí)踐表明，這種基于沖件加工過程，強(qiáng)化模具整體與局部關(guān)系，優(yōu)化講授順序的教學(xué)方法，使學(xué)生學(xué)習(xí)思路清晰，聽課由原來的被動變成了主動，學(xué)生更容易掌握，教學(xué)效果也得到有效提高。

[1]成虹.沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)[M].北京:高等教育出版社,2002.

[2]朱正才.《冷沖模設(shè)計(jì)》課程教學(xué)方法改進(jìn)研究[J].九江職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2010(1):37-38.

[3]唐秀蘭.基于工作過程的模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建與實(shí)施[J].職業(yè)技術(shù)教育,2010(11):61-63.

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1674-1102(2011)03-0142-02

2011-02-22

安徽省高等學(xué)校省級教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程項(xiàng)目（2008jyxm441）。

劉孝光（1974－），男，吉林農(nóng)安人，池州學(xué)院機(jī)電工程系講師，碩士，主要從事機(jī)械設(shè)計(jì)及制造、過程控制裝備的教學(xué)與研究。

[責(zé)任編輯：束仁龍]