【新编】冷冲压工艺与模具设计培训课程
《冷挤压成型工艺及模具设计》课程大纲
《冷挤压成型工艺及模具设计》课程教学大纲一、课程名称（中英文）中文名称：冷挤压成型工艺及模具设计英文名称：Cold Extrusion Processes and Die Design二、课程编码及性质课程编码：0817761课程性质：选修课三、学时与学分总学时：24学分：1.5四、先修课程机械设计、材料成形工艺、金属学及热处理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般选修课，其教学目的主要包括：1、掌握金属材料冷挤压的变形性质和成型规律，以及冷挤压模具设计的方法；2、掌握冷挤压成型工艺及模具设计的特点及国内外发展概况，查找并掌握冷挤压技术及模具设计发展前沿的新技术的特性；3、掌握挤压成形的各种方法，能独立编制工艺规程和设计冷挤压模具，分析和解决冷挤压生产问题，具有今后从事冷挤压成型工艺和复杂模具开发与设计的能力。
表1 课程目标对毕业要求的支撑关系七、教学重点与难点：教学重点：1）本课程以介绍冷挤压成型工艺与模具为主体、以讲述两者的设计为重点；2）在全面了解与掌握挤压成形的材料原理及力学原理的基础上，重点学习冷挤压加工工序和模具的设计；3）重点学习的章节内容包括：第2章“挤压基本原理”（6学时）、第5章“冷挤压加工工序设计”（4学时）、第6章“冷挤压模具设计”（6学时）。
教学难点：1）冷挤压成型工艺及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，培养学生对冷挤压成型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，要求掌握冷挤压成型工艺的变形特点、应用范围、质量控制方法等，具备合理设计冷挤压成型工艺和复杂模具的实践能力。
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），讲授冷挤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。
冲压工艺及模具设计课程设计
汽车制造：车身、底盘、发动机等零部件 的制造
电子设备：手机、电脑等电子产品的制 造
家电制造：冰箱、洗衣机、空调等家电 产品的制造
医疗器械：医疗设备、器械等医疗产品 的制造
航空航天：飞机、火箭等航空航天产品的 制造
建筑行业：建筑构件、门窗等建筑产品 的制造
模具设计的基本原则
模具设计的基本要求
安全性：保证模具在使用过程中的安全性，避免因模具设计不当导致的安全事故。 精度：保证模具的精度，以满足产品的质量要求。 耐用性：保证模具的耐用性，以提高生产效率和降低生产成本。 经济性：在保证模具质量的前提下，尽量降低模具的设计和制造成本。
添加标题
冲压设备：压力机，用于提供冲压所需的压力 和速度
冲压工艺的分类和特点
冲压工艺的分类：冷冲压、热冲压、粉末冲压等
冷冲压的特点：生产效率高、成本低、质量稳定
热冲压的特点：可加工复杂形状的零件，提高材料的强度和韧性 粉末冲压的特点：可加工特殊材料，如陶瓷、金属粉末等，提高材料的 性能和精度。冲压工Biblioteka 的应用范围模具设计的步骤和方法
确定模具设计 设计模具结构： 设计模具零件： 设计模具装配 设计模具加工
要求：根据产 根据产品要求 根据模具结构 图：根据模具 工艺：根据模
品要求确定模 设计模具结构， 设计模具零件， 零件设计模具 具装配图设计
具设计参数， 包括型腔、型 包括模具材料、 装配图，包括 模具加工工艺，
模具制造： 根据模具设 计图纸，进 行模具制造 和装配
模具调试： 对模具进行 调试，确保 冲压件的质 量和精度
工艺优化： 根据冲压件 的质量和精 度要求，对 冲压工艺和 模具进行优 化和改进
进行模拟分析和优化设计
《冲压工艺与模具设计》课程标准
《冲压工艺与模具设计》课程标准一、课程名称：冲压工艺与模具设计二、课程性质、学分、学时本课程是模具设计与制造专业的一门核心专业课程。
它是一门将冲压成形加工原理、冲压设备、冲压工艺、冲模设计有机融合，综合性和实践性较强的课程。
通过学习本门课程使学生掌握冲压工艺的基本知识，掌握冷冲模基本类型和结构，使学生能熟练地设计一般冷冲压模。
本课程共120学时4学分，适用于中职模具设计与制造专业层次教学使用。
三、课程设计思路本课程是一门重要的专业课，在开设本课程前，必须学完机械制图、CAD、金属材料、工程力学、公差配合与技术测量、机械设计、机械制造基础等专业基础课程。
本课程以模具设计与制造专业的职业能力培养为重点，基于工作过程进行教学内容设计，开发学习情景，将课堂延伸到一线工作岗位，“教、学、做”相结合，实施工学交替的“任务驱动”式教学，选择突出学生主作用的教学方法与教学手段，突出考核多元化，教师学生共同参与考核，重在过程考核。
同时分析冲压模具设计与制造职业岗位任职要求，将职业岗位工作任务融入教学内容。
四、课程教学目标通过本课程的学习，1、学会各冲压工艺的实施过程、加工特点和应用场合。
2、学会冲压模具各组成零件结构以及设计冲压模具。
3、学会设计冲压零件的工艺过程。
五、课程学习内容与项目学习目标六、课程考核办法本课程成绩由三部分组成：课程平时表现10%，课程中段考试30%，课程起码考试60%。
七、课程建议1、教学建议：建议学习过程多应用模具模型展现和应用多媒体教学手段来提高学生的直观认识，教学效果采用校内教师、师生互评相结合方式进行。
校内教师评价由督导处、教务处和同行教师来完成，主要评价任课教师的教学态度是否严谨负责，教学目标是否明确、切合实际，教学内容是否准确、教学方法是否适当；师生互评是课程评价的基础，通过师生互评可以提高教学质量。
2、教材建议：建议使用人民邮电出版社出版，欧阳波仪编著的《冲压工艺与模具结构》进行教学。
冷冲压工艺及模具设计课程实验指导书
《冷冲压工艺与模具设计》课程实验指导书一模具安装与冲裁间隙实验二典型结构模具拆装三最小弯曲半径测定和弯曲件回弹四拉深变形金属流动实验五最小拉深系数测定及拉深件起皱、拉裂实验六模具装配及试模实验一模具安装与冲裁间隙实验一实验目的1．了解模具安装过程。
2．了解间隙大小、凸凹模刃口状态对冲裁件断面质量的影响。
3．了解间隙大小对冲裁件尺寸精度的影响。
二实验内容⒈ 在压力机上安装与调整模具，是一件很重要的工作，它直接影响到冲件质量和安全生产。
因此，安装和调整冲模不但要熟悉压力机和模具的结构性能，而且要严格执行安全操作制度。
冲模安装的一般注意事项有：检查压力机上的打料装置，将其暂时调整到最高位置，以免在调整压力机闭合高度时被压弯；检查模具的闭合高度与压力机的闭合高度是否合理；检查下模顶杆和上模打料杆是否符合压力机的打料装置的要求(大型压力机则应检查气垫装置)；模具安装前应将上下模板和滑块底面的油污揩拭干净，并检查有无遗物，防止影响正确安装和发生意外事故。
⒉ 冲裁间隙是指冲裁模中凸、凹模刃口尺寸的差值。
间隙值对冲裁件质量、冲裁力和模具寿命都有很大的影响，是冲裁工艺与冲裁模设计中的一个重要的工艺参数。
间隙大小合适，则可得到好的断面质量；同样，刃口锐利，也可得到好的断面质量；间隙大小合适，得到的冲裁件尺寸精度高，即零件的实际尺寸和冲模工作部分的尺寸之间的偏差小。
三实验用设备、工具和材料1．设备：25T曲柄冲床。
2．工具：冲裁模一套千分尺放大镜钢皮尺固定模具的工具等。
3．材料：A3钢板t＝3(mm)四实验步骤1．冲裁模的安装（１）根据冲模的闭合高度调整压力机滑块的高度，使滑块在下极点时其底平面与工作台面之间的距离大于冲模的闭合高度。
（２）先将滑块升到上极点，冲模放在压力机工作台面规定位置，再将滑块停在下极点，然后调节滑块的高度，使其底平面与上模座上平面接触。
带有模柄的冲模，应使模柄进入模柄孔，并通过滑块上的压块和螺钉将模柄固定住。
《冷冲压工艺与模具设计》第6章冷挤压工艺与模具设计
6.3.1 冷挤压的应力与应变状态
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6.3.2 冷挤压的变形程度
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6.3.2 冷挤压的变形程度
2. 冷挤压的极限变形程度 极限变形程度是指冷挤压时，在模具强度允许的条件下一次挤压所能达
(4) 冷挤压时材料在冷态下发生塑性变形，应选用组织致密和杂质少的材料，避免加工过程过多的 中间退火；冷挤压件一般都不进行精加工，所以必须选用精度高的坯料；在冷挤压加工前，毛坯常进行 软化退火和表面磷化等润滑处理。
(5) 冷挤压的适用范围广，既可挤压塑性良好的铜、铝等材料，又可挤压采用锻造等方法较难加工 的一些金属(因金属处于强烈的三向压应力状态，能充分提高金属坯料的塑性)；既可以生产截面形状简 单的管、棒等型材，又可生产截面极其复杂的或具有深孔、薄壁以及变截面的零件。
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第6章 冷挤压工艺与模具设计简介
案例导入： 下列各图所示零件的工作负荷很大，要求有极高的强度和韧
性，用切削工艺加工会将材料中的纤维组织切断，对材料的 强度和韧性有一定的影响，而且材料利用率较低，改用冷冲 压工艺加工，可以直接制造出高精度的零件或切削量很小的 零件毛坯，在材料的内部还能形成更高强度的纤维组织，大 大提高材料的综合性能，而且能够最大限度地节约原材料和 能源。冷冲压加工是一种少切削或无切削而使金属成形的塑 性加工工艺。
(1) 在冷态下挤压成形，挤压件质量好，精度高，表面粗糙度值小，一般尺寸精度可以达到 IT8~IT9，表面粗糙度可达Ra3.2~0.4μm；冷挤压后材料产生冷作硬化，零件内部的纤维组织连续， 基本沿零件外形分布而不被切断，零件的强度远高于原材料的强度；合理的冷挤压工艺还可使零件表面 形成压应力，从而提高疲劳强度；但冷挤压零件的塑性、冲击韧性变差，而且零件的残余应力大，容易 引起零件变形和耐腐蚀性的降低(产生应力腐蚀)。
冲压工艺与模具设计课程设计
冲压工艺与模具设计课程设计冲压工艺与模具设计课程设计一、课程介绍冲压工艺与模具设计是一门专业的工程课程，旨在培养学生熟悉冲压工艺和模具的设计，制作及使用，具有较强的技术素养，能够胜任相应的专业技术工作岗位。
课程主要内容有：冲压工艺基础、冲压工艺设计、冲压模具设计、冲压机械组装、冲压操作及调试等。
二、教学目标1. 掌握冲压工艺的基础知识；2. 学会掌握冲压工艺设计；3. 学会掌握冲压模具设计；4. 掌握冲压机械组装、操作及调试；5. 培养学生抱着系统的、较强的理论与实践能力，具有较强的技术素养，能够胜任相关技术工作岗位。
三、教学内容1. 冲压工艺基础（1）原理：冲压原理、冲压件分类、制造工艺要求；（2）信息技术：计算机辅助设计、自动化控制技术。
2. 冲压工艺设计（1）工艺设计：材料分析、构型设计、加工工艺设计；（2）冲压工艺数据设计：冲压参数设计、加工参数设计、冲压缺口设计；（3）工艺过程设计：冲压过程设计、冲压加工组合设计。
3. 冲压模具设计（1）模具结构特性及原理：模具种类、模具结构特性、模具加工技术；（2）模具外形设计：模具尺寸设计、模具外形设计、模具开模方式设计；（3）模具细部设计：模具夹具设计、模具油道设计、模具放料口设计。
4. 冲压机械组装、操作及调试（1）机械组装：机床部件安装、工作台安装、冲程控制装置安装；（2）机械操作：调整冲程、挤压调节、调整冲头；（3）机械调试：机械功能调试、挤压参数调试、冲头快速调试。
四、教学安排本课程为2学期，每周3个小时，36学时。
主要采取实验操作和讨论报告的方式，在实验中锻炼学生的实践能力，在讨论中增强学生的专业综合能力。
五、教学考核及格考核和综合考核：成绩由实验操作50%、讨论报告50%组成。
冷冲压工艺与模具设计
第四章 模具设计CAD
正装式复合模
▪ 冲孔废料由上模向下推出，落在 下模表面，需要及时清除，操作 不如倒装式复合模方便，且不太 安全。在冲裁过程中，板料被凸 凹模与下模的弹性顶件器压紧， 故冲出的制件较平整，尺寸精度 也高，适合于薄料冲裁。
▪ 本模具结构紧凑，也较简单。凹 模2被螺钉紧固后，凸模5通过凸 模固定板3也被紧固，这样易保证 同轴度。靠弹性卸料板6卸料。冲 孔废料由推杆8推出，上模通过模 柄9固定在压力机滑块上。
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▪ 该模具采用后侧导柱模架，条料 由右向左送入，操作方便，安装 调试也简便。
凸凹模 落料凹模
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冲孔凸模
第五章 课堂小结
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第五章 课堂小结
重点与难点 冷冲压特点、冲压基本工序和内容、模具的分类
作业 列举常用的模具设计软件，并简述其用途和功能。 冲裁模的基本组成部分。 从日常生活中找到一个冲压件，并简述其工艺过程（1-3个工艺）。 学习方法 学习时不但要注意系统学好本学科的基础理论知识，而且要密切联系生产实 际，认真参加实验、实训、课程设计等实践性教学环节，同时还要注意沟通与基 础学科和相关学科知识间的联系，培养综合运用知识分析解决实际问题的能力。
生产条件； 生产批量等
综合分析
分析比较 确定
各因素影响
冲压工艺方案
产品质量 生产效率 模具寿命
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2.3 冲压工艺方案的确定
“冲压工艺与模具设计”课程设计
“冲压工艺与模具设计”课程设计指导书陈召国2010.11.22于湖南文理学院一、课程设计的目的本课程设计是在学生学完“冲压工艺与模具设计”理论课并进行了生产实习之后进行的一个重要教学环节。
是学生运用所学理论，联系实际，提高工程技术能力和培养严谨细致作风的一次重要机会。
通过本次设计要达到以下目的：1、巩固与扩充“冲压工艺与模具设计”以及有关技术基础课程所学的内容，掌握制订冲压工艺规程和设计冲压模具的方法。
2、培养综合运用本专业所学课程的知识，解决生产中实际问题的工程技术能力（包括：设计、计算、绘图、技术分析与决策、文献检索以及撰写技术论文的能力）。
3、养成严肃、认真、细致地从事技术工作的优良作风。
二、课程设计的内容与要求要求独立地编制出给定零件的冲压工艺规程，设计出指定的冲压模具。
具体要求是：1、设计冲压工艺过程卡1份；2、设计模具装配图1张、零件图3张（手工画图）；3、编写课程设计说明书1份。
三、制订冲压工艺规程和设计模具的一般步骤详见“教科书第十章”P187-P1991、设计前的准备工作；2、分析冲压件的工艺性；3、确定冲压工艺方案；4、初步确定各工序模具的结构型式；5、进行必要的工艺计算；6、选择冲压设备；7、填写冲压工艺过程卡；8、绘制模具装配图（本次只绘制指定工序模具装配图）；9、绘制模具零件图（本次只绘制指定零件图）；10、撰写设计计算说明书。
四、实例：设计罩壳零件的冲压工艺规程和指定冲压模具（一）作好必要的资料准备 工件图：如上图；原材料及尺寸规格：08钢板2000×1000×1.5； 生产批量：大批量；设备情况、械具制造条件及水平（参照中型企业）； 各种技术标准、设计手册及有关资料。
（二）分析冲压件的工艺性 1、本零件形状简单而规则。
2、工件最小孔尺寸为3.5φ 查表1－1冲孔的最小尺寸，硬钢：3.595.15.13.13.1min ≤=⨯==t d ，可行。
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3）连杆和滑块体通过保险块连接，可预防因冲压过程中意外 的负荷过载而导致设备或模具的损坏。
1.2.2 曲柄压力机的主要结构类型
1、按床身结构分 分为开式压力机和闭式压力机两种。
开式压力机 床身前、左和右三个方向是敞开的，操 作和安装模具很方便，便于自动送料。但由于床身呈C字 型，刚性较差。当冲压力较大时，床身易变形，影响模具 寿命，因此只适用于中、小型压力机。
闭式压力机 床身两侧封闭，只能前后送料，操作不 如开式的方便。但机床刚性较好，能承受较大的冲压力， 适用于一般要求的大、中型压力机和精度要求较高的轻型 压力机。
2、模具设计制造现代化 大力开展模具CAD/CAM技术的研究和应用，已有许多成熟的模 具CAD/CAM一体化软件应用于模具的设计及制造，使设计者尽 可能将时间和精力用于创新开发。
3、冷冲压生产的机械化和自动化 大力推进冲压工艺中的送料、冲压、取件甚至装配等生产环
节的机械化和自动化研究和应用，使生产率得到极大的提高。
冷冲压工艺及模具设计
第一章 冲压加工概述与冲压设备
1.1 冲压加工概述 1.1.1 冷冲压的概念
冷冲压是在常温下利用冲模在冲压设备上对材料（板 料）施加压力，使其产生分离或变形，以获得所需要的零 件形状和尺寸。冷冲压工艺建立在金属塑性变形的基础上 ，是一种先进的金属加工方法。 1.1.2 冷冲压工序的分类 1.1.2.1 分离工序
分离工序是将冲压件或毛坯沿一定的轮廓进行断裂分 离加工，以获得所需要的零件形状和尺寸，又称为冲裁工 序。
分离工序种类：落料、冲孔、切断、切边、剖切、切
舌等。
1.1.2.2 成形工序 成形工序是在材料不发生破坏的前提下使毛坯发生塑
性变形，以获得所需要的零件形状和尺寸。 成形工序种类：弯曲、拉深、翻边、胀形、起伏成形
随着国民经济的发展，对由金属薄板制成的冲压产品的需求 量将会越来越大，因此，学习、研究和发展冷冲压技术，对我国 制造业的发展和民族振兴具有极大的意义。
1.1.4 冷冲压工艺的发展 1、工艺分析计算方法现代化
采用有限变形的弹塑性有限元等先进的算法，对复杂成形件 的成形过程进行应力应变分析和计算机仿真模拟，以预测某一工 艺方案对零件成形的可行性及可能发生的问题。从根本上改变了 传统的依赖经验和反复试验及修改，才能转入批量生产的模式。
2）一般不适于单件、小批量零件生； 3）工作环境有待改善提高。 1.1.3.2 冷冲压工艺的应用 冷冲压工艺具有许多突出的优点，在机械制造、电子 电器等各行各业中都得到了广泛的应用，尤其在汽车、拖 拉机、电机、电器、仪器、仪表、电子产品和日用品的生 产中占据十分重要的地位，有的产品其冲压件的数量约占 工件总数的70～80%以上。
4、按滑块数目分 可分为单动、双动和三动压力机 。
5、按传动方式分 可分为上传动和下传动压力机。
6、按工作台结构分 可分为可倾式、固定式和升降 台式。
1.2.3 曲柄压力机工作部分的结构及调整
1.2.3.1 压力机工作部分的结构
J23-40B压力机工作部分的结构如左图所示：
1）连杆滑块机构 由曲轴、连杆、调节螺杆、 滑块组成，是压力机完成工作的主要机构。其中 滑块用来安装上模。
2、按滑块行程是否可调分 分为曲轴压力机和偏心压力机两 种。
曲轴压力机 压力机行程较大且不能调节，但曲轴受 力结构合理，负荷均匀，可制造大行程和大吨位压力机。
偏心压力机 压力机行程较小且能适当调节，但由于
偏心轴受力结构的关系，因此只适用于中、小型压力机。
3、按连杆的数目分 可分为单点、双点和四点压力 机。
、缩口、扩口、旋压、校形等。
1.1.2.3 冲压工艺方案 冲压工艺方案是在分析冲压件工艺性的基础上，确定
冲压工序性质、工序数目、工序顺序、工序组合及其它辅 助工序，即确定冲压件的工艺路线。正确的工艺路线对于 冲压件质量、生产效率、模具设计制造和经济成本具有重 大意义。
1.1.3 冷冲压工艺的特点及应用 1.1.3.1 冷冲压工艺的特点 1、优点：1）冷冲压是金属薄板成形的重要工艺方法； 2）冷冲压件质量稳定、互换性好； 3）材料利用率高、成本较低； 4）工艺操作简单、生产率高； 5）适合于成批、大量零件生产。 2、缺点：1）模具结构复杂、生产成本较高；
3、操纵系统 由空气分配系统、制动器、离合器和电气控制 箱等组成。压力机的工作是通过操纵机构进行控制的。
4、支承部件 包括床身、工作台、拉紧螺栓等部分。床身是 压力机的基础，保证设备所要求的精度、强度和刚度。床 身上固定有工作台，用于安装冲模的下模。
5、辅助系统 包括气路系统和润滑系统。
6、附属装置 包括过载保护、气垫、滑块平衡装置、移动工 作台、快速换模和监控装置等。
2）工作台 是压力机的工作平台，用来安装下 模
3）工作空间 位于滑块下底面和工作台上表面 之间，是安装模具和进行工作的主要空间。
4）打料机构 由横杆和止动杆组成。Hale Waihona Puke 冲压的 辅助机构，和模具配合进行工作。
1.2.3.2 连杆滑块结构的调整 连杆滑块机构剖面如下图所示：
1）连杆由连杆体和调节螺杆组成，通过调整调节螺杆可改变 连杆的长度，进而改变压力机的工作空间。
1.2 冲压设备
1.2.1 曲柄压力机的基本组成
1、工作机构 即为曲柄连杆机构，由曲轴、连杆、滑块组成 ，是压力机完成工作的主要机构。冲模的上模固定在滑块 上。
2、传动系统 包括电动机、带轮传动和齿轮传动等机构，其 作用是将电动机的运动和能量按照一定要求传给工作机构 。其中带轮又称飞轮，能够使压力机在整个工作周期里负 荷均匀，能量得以充分利用。
4、适应多品种、小批量的市场需求 研究和发展新的成形工艺、简易模具、通用组合模具、数
控冲压设备和冲压柔性制造系统，使冲压工艺适应产品更新换代 快和生产批量小的现代市场的特点。
5、不断改进板料的冲压成形性能
实践证明，研制和生产高性能的冲压钢板比改进冲压 工艺和模具结构更具有现实意义。随着现代冲压技术的发 展，成形钢板的工艺性能和表面质量将会成为制约冲压工 艺进步的瓶颈。