基于沖件加工過程的《冷沖壓工藝及模具設計》教學方法

劉孝光，潘培道，胡昌軍

（池州學院 機電工程系，安徽 池州 247000）

基于沖件加工過程的《冷沖壓工藝及模具設計》教學方法

劉孝光，潘培道，胡昌軍

（池州學院 機電工程系，安徽 池州 247000）

結合《冷沖壓工藝及模具設計》課程的教學目標，針對一般教學講授順序存在的問題，結合高級技術應用性人才的培養(yǎng)目的，提出了“明確課程教學目標、重視專業(yè)教育；突出加工工藝、強化模具整體與局部關系，優(yōu)化講授順序”的教學方法。

冷沖壓模具；沖件加工過程 ；教學方法

“冷沖壓工藝與模具設計”課程以掌握冷沖模典型結構和設計方法為最終目的，該門課程的內容一般包括：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，模具結構及其沖壓動作更易理解，沖裁工藝的學習有利于學生從整體上把握沖壓順序、模具各部件相關動作及裝配關系、導向及定距、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計一般按照“沖裁工藝及模具設計、彎曲工藝及模具設計、拉深工藝及模具設計、典型成形工藝及模具設計”的順序進行教學。

據(jù)我們多年的教學了解，許多學校采用的教材一般具有以下共同特點：第一章為緒論，第二章為冷沖壓變形基礎，然后各章分別為沖裁工藝與模具設計、彎曲工藝與模具設計、拉深工藝與模具設計等，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)驗公式給出，實踐性強于理論性，注重實際應用。

現(xiàn)有的冷沖壓模具設計教材雖然基本內容來自于實踐經(jīng)驗的總結，也符合先基礎、后專業(yè)，先理論、后實踐的常規(guī)教學順序，但教學過程涉及模具類型較多，信息量大，真正讓學生從事課業(yè)活動(模具設計)時，就顯得各種教材并不方便實用，主要原因在于按教材進行的一般教學順序脫離整套模具，只注重各組成部件的相關知識，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系，對沖壓件加工過程重視不夠。

我們結合教學中存在的問題，提出了“明確課程教學目標、重視專業(yè)教育；突出加工工藝、強化模具整體與局部關系，優(yōu)化講授順序”的具體設想，并進行了具體實施，教學效果良好。

1 明確課程教學目標，重視專業(yè)教育

冷沖壓工藝與模具設計涉及從加工工件的沖壓工藝性到模具設計制造、安裝調試及維護的整個流程的各個環(huán)節(jié)，課程體系以應用為主，因此課程教學目標應立足于專業(yè)實踐應用，除了讓學生及早了解所從事的工作崗位及崗位群的要求外，還應該讓他們對本專業(yè)的前景、技術發(fā)展方向有所了解，以此作為教學工作的出發(fā)點和指南，有助于學生明確學習方向。

鑒于實際應用為主的課程體系，我們在教學中將“冷沖壓工藝與模具設計”課程教學目標總的分為主要目標（應用能力培養(yǎng)目標）和輔助基礎目標（了解基礎知識目標）兩部分。

輔助基礎知識目標：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、沖壓裝備、沖壓新工藝、沖壓新模具及沖壓模具材料應用的發(fā)展方向；

應用能力培養(yǎng)目標（主要目標）為：沖裁模的沖裁工藝參數(shù)的選擇 （主要是查閱各種設計參數(shù)、選用模具零件國家標準的基本功）；沖裁模結構特點及基本設計方法，初步具備中等復雜程度沖裁工件的結構工藝性的分析能力（主要是沖裁工藝排樣圖的設計，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、導向、定位、取件方式等），在此基礎上，熟悉彎曲模和拉深模的功能部件結構特點及其基本設計方法。

對于應用能力的培養(yǎng)，我們在實際教學中以沖件加工工藝過程為主線，將基礎知識、專業(yè)入門、專業(yè)綜合應用三大部分有機結合起來。

2 基于沖件加工過程，強化模具整體與局部關系，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必不可少的工藝裝備，決定著產品的質量、效益和新產品的開發(fā)能力。沖壓模具設計與制造包括沖壓工藝設計、模具設計與模具制造三大基本工作（參見圖1所示的“沖壓產品生產流程”）。

圖1 沖壓產品生產流程

沖壓模具是一種工藝裝備在于其結構設計取決于沖壓件形狀、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、模具各部件相關動作及裝配關系、導向及定距、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計為例，程序化的設計流程如圖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”的關系，一般來說，沖模沒有通用性。結構、形狀相同的工件，如果形狀精度、尺寸精度、生產批量不同，其加工工藝就會有較大區(qū)別，從而導致沖壓模具整體結構、局部輔助功能結構的完全不同，可以認為沖壓工藝是沖模設計的基礎和依據(jù)，沖模設計的目的就是為了保證沖壓工藝的順利實現(xiàn)，突出加工工藝的合理性、重要性符合教學培養(yǎng)目標。

2.2 強化模具整體與局部關系，合理確定模具結構形式

如前所述，事實上沖壓模具整體結構設計（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，為保證沖壓工藝的順利實現(xiàn)、合理控制沖件質量而服務。模具局部結構（例如：卸料、出件方式；導向、定距裝置；刃口結構形式等）主要是為了保證沖壓加工過程中整體預期功能動作的實現(xiàn)，因此這里要強調的是，沖模的主要部件和零件的設計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計”課程教學中，難以體現(xiàn)整體與局部的關系。例如沖裁模具的設計內容，傳統(tǒng)教學一般著重講述沖模的主要部件和零件的設計與選用，整個教學順序脫離整套模具，忽視了模具主要部件和零件在整體中的地位、作用，學生在學習過程中往往不能做到以整體看局部、把局部置于整體之中，學習起來很被動，導致長期以來教、學脫離，不利于學生從整體思路上把握設計關鍵。

圖2 沖裁模具程序化設計流程

針對這種情況，我們在實際教學中打破原有的教學順序，把模具典型結構分析作為模具設計教學的第一步（參見圖2），按照冷沖壓工藝與模具設計一般步驟，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，在模具結構中屬于哪一部分，局部設計及選用如何圍繞整體進行，如何實現(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。在講述過程中借助pro/E三維軟件展示各部分基本結構、沖壓加工中的所起功能、作用，教學實踐表明，這種基于沖件加工過程，強化模具整體與局部關系，優(yōu)化講授順序的教學方法，使學生學習思路清晰，聽課由原來的被動變成了主動，學生更容易掌握，教學效果也得到有效提高。

[1]成虹.沖壓工藝與模具設計[M].北京:高等教育出版社,2002.

[2]朱正才.《冷沖模設計》課程教學方法改進研究[J].九江職業(yè)技術學院學報,2010(1):37-38.

[3]唐秀蘭.基于工作過程的模具設計與制造專業(yè)實踐教學體系構建與實施[J].職業(yè)技術教育,2010(11):61-63.

G 642

A

1674-1102(2011)03-0142-02

2011-02-22

安徽省高等學校省級教學質量與教學改革工程項目（2008jyxm441）。

劉孝光（1974－），男，吉林農安人，池州學院機電工程系講師，碩士，主要從事機械設計及制造、過程控制裝備的教學與研究。

[責任編輯：束仁龍]