塑性成形工艺及模具设计课程教案

塑性成形工艺及模具设计课程教案（精选8篇）

篇1：塑性成形工艺及模具设计课程教案

精编资料

自由锻工艺过程设计方法.2,模具形状对金属塑性变形和流动的影响.3,课堂进行一简单锻件的自由锻工艺过程设计.六,所需学时2学时第八次讲课...工艺

《塑性成形工艺及模具设计》课程教案之二《锻造工艺学》辅导教案

关 小 军

材料科学与工程学院 材料加工工程系

第一次讲课

一、讲授内容

第一章

绪论

一、锻造工艺学及其性质

二、锻造生产的特点及其在国民经济中的作用

三、我国锻造生产的历史，现状及发展趋势

四、锻造生产方法的分类及工艺流程

五、课程的任务。

第二章

锻造用原材料及下料方法 第一节

锻造用钢锭及型材

一、钢锭及其冶炼.二、钢锭的结构

三、钢锭的内部缺陷

四、型材及其常见缺陷

第二节

下料方法

一、剪切法

二、锯切法

三、砂轮片切割法

四、折断法

五、气割法

六、其它下料方法

二、难点

1、钢锭和型材的缺陷产生原因及其危害。

2、各种下料方法的原理。

三、基本概念

偏析、夹杂、缩孔、疏松、溅疤、划痕、折迭、粗晶环

四、思考题

1、试阐述镇静钢锭的结构及其主要缺陷的产生部位。

2、钢锭常见缺陷有哪些？它们产生的原因和危害性是什么？

3、常见的型材缺陷有哪些？它们产生的原因和危害性是什么？

4、锻造用型材常采用哪些方法下料？各自有何特点？

5、铸锭作为锻造坯料时如何下料？

五、要求重点掌握的知识点

1、钢锭结构及其常见内部缺陷。

2、型材及其常见缺陷。

3、常用下料方法及其选择原则。

六、所需学时

2小时

第二次讲课

一、讲授内容

第三章

锻造的热规范 第—节

金属的锻前加热

一、加热的目的二、加热方法

第二节

金属加热时产生的缺陷及防止措施

一、氧化

二、脱碳

三、过热

四、过烧

五、裂纹

第三节

锻造温度范围的确定

一、始锻温度的确定

二、终锻温度的确定

第四节

金属的加热规范

一、加热规范制定的原则及方法

二、钢锭的加热规范

三、中、小型钢坯的加热规范

二、难点

1、氧化和脱碳的共性和异性。

2、过热和过烧的相关性及其区别

3、加热过程温度应力、组织应力和残余应力的产生机理及其应力分析。

4、始锻温度和终锻温度正确选择的必要性。

5、加热速度的影响因素及其影响规律。

三、基本概念

加热规范、氧化、脱碳、过热、过烧、过热温度、过烧温度、始锻温度、终锻温度、锻造温度范围、金属加热规范、最大可能的加热温度、允许的加热温度、温度头、均热保温、最小保温时间、最大保温时间

四、思考题

1、试说明锻前加热的目的和方法。

2、氧化和脱碳有哪些共性和异性？

3、氧化和脱碳可产生哪些危害？如何防止？

4、过烧和过热有哪些危害? 如何防止？

5、导致裂纹产生的内应力有几种？清阐述它们相应的应力状态。

6、通常圆柱形坯料产生加热裂纹的危险位置在何处？原因何在？如何防止？

7、锻造温度范围的确定原则和基本方法是什么？

8、怎样确定碳钢的始锻和终锻温度？它们受到哪些因素的影响？

9、为什么要制定合理的加热规范？加热规范包括哪些内容？其核心问题是什么？

10、两种不同概念的加热速度实质上反映了什么因素的影响？

11、选择加热速度的原则是什么？提高加热速度的措施有哪些？

12、均热保温的目的是什么？

13、冷锭和热锭的加热规范各有什么特点？为什么？、五、要求重点掌握的知识点

1、锻前加热的目的和方法。

2、加热金属的常见缺陷及其危害。

3、金属加热过程中缺陷的产生原因和防止措施。

4、加热规范的内容、制定原则和方法。

六、所需学时

2学时

第三次讲课

一、讲授内容

第三章

锻造的热规范 第五节

少无氧化加热

一、快速加热

二、介质保护加热

三、少无氧化火焰加热

第六节

金属的锻后冷却

一、锻后冷却常见缺陷产生的原因和防止措施

二、锻件的冷却方法

三、锻件的冷却规范

第七节

锻件的热处理

一、中、小锻件热处理

二、大型锻件热处理

二、难点

1、少无氧化火焰加热法的工作原理。

2、冷却过程温度应力、组织应力和残余应力的产生机理及其应力分析。

3、冷却速度的影响因素及其影响规律。

三、基本概念

冷却规范、白点、网状碳化物

四、思考题

1、少无氧化加热主要有哪几种方法？其中火焰加热法的基本工作原理是什么？

2、金属断后冷却常见缺陷有哪些？各自产生原因是什么？

3、为什么硬钢锻后冷却易产生表面纵向裂纹？

4、金属锻后冷却规范一般包括哪些内容？

5、锻件热处理的目的是什么？

6、中小锻件通常采用哪些热处理？各自作用是什么？

7、通常大锻件采用哪些热处理？各自作用是什么？

五、要求重点掌握的知识点

1、少无氧化加热方法及其工作原理。

2、金属锻后冷却常见缺陷及其危害。

3、金属锻后冷却中缺陷的产生原因和防止措施。

4、冷却规范的内容、制定原则和方法。

5、常用的锻件热处理方法。

六、所需学时

2学时

第四次讲课

一、讲授内容

第四章

自由锻主要工序分析 第—节

概述

一、影响金属塑性变形流动的几个基本因素

二、局部加载时沿加载方向的应力分布规律

三、金属塑性变形的不均匀性

四、塑性变形时金属的流动方向

第二节

镦粗

一、镦粗工序的主要质量问题和变形流动特点

二、镦粗时的注意事项

第三节

拔长

—、矩形截面坯料的拔长

二、圆截面坯料的拔长

三、空心件拔长

二、难点

1．金属塑性变形的基本规律和影响因素。2．在几种变形工序中金属流动规律的分析。

3．镦粗时金属流动特点及其缺陷产生机理（包括圆截面和矩形截面坯料）。4．拔长时金属流动特点及其缺陷产生机理（包括矩形截面、圆截面和空心截面坯料）。

三、基本概念

镦粗、拔长、镦粗比、锻造比、进料比（相对送进量）、相对压缩程度

四、思考题

1、导致金属塑性变形不均匀性的原因是什么？

2、镦粗和拔长各有哪些用途？

3、镦粗工序主要存在哪些质量问题？试分析它们产生的原因及其预防措施。

4、拔长工序主要存在哪些质量问题？试分析它们产生的原因及其预防措施。

5、为什么采用平砧小压缩量拔长圆截面坯料时效率低且质量差？应怎样解决？

6、空心件拔长时孔内壁和端面裂纹产生的原因是什么？应采取哪些措施加以解决？

五、要求重点掌握的知识点

1、金属塑性变形所遵循的基本规律和影响因素。

2、镦粗、拔长工序的金属受力分析。

2、镦粗、拔长工序的金属变形和流动特点。

3、镦粗、拔长时常见金属缺陷、产生机理及其预防措施。

六、所需学时

3学时

第五次讲课

一、讲授内容

第四章

自由锻主要工序分析

第四节

冲孔

一、冲孔的受力变形分析

二、冲孔的质量分析

第五节

扩孔

一、冲子

二、芯轴

三、辗压

第六节 弯曲

第七节 其它工序（补充内容）

一、错移

二、扭转

二、难点

1、冲孔时受力、变形和缺陷产生原因的分析。

2、扩孔时受力、变形和缺陷产生原因的分析。

3、弯曲时受力、变形和缺陷产生原因的分析。

三、基本概念

冲孔、走样、扩孔、弯曲

四、思考题

1、试阐述开式冲孔时金属变形和流动特点并画出相应的应力、应变图。

2、冲孔时易出现哪些质量问题？应采取什么措施解决？

3、试阐述冲子扩孔时金属变形和流动特点并画出相应的应力、应变图。

4、芯轴扩孔时金属主要沿切向流动的原因是什么？此时锻件尺寸变化特点是什么？应怎样防止壁厚不均？

5、辗压扩孔的工艺特点是什么？生产时易产生哪些质量缺陷？怎样防止？

6、弯曲时坯料易产生哪些缺陷？它们产生的原因是什么？

五、要求重点掌握的知识点

1、冲孔、扩孔、弯曲工序的应力、应变分析。

2、冲孔、扩孔、弯曲工序的金属变形和流动特点。

3、冲孔、扩孔、弯曲工序中常见的加工缺陷种类、产生原因及其预防措施。

六、所需学时

2学时

第六次讲课

一、讲授内容

第五章 自由锻工艺

第—节 自由锻件的分类

第二节 自由锻件变形方案的确定 第三节 自由锻工艺过程的制定

一、锻件图的制定

二、确定坯料的重量和尺寸

三、确定变形工艺和锻造比

四、确定锻造设备吨位

第四节

大型锻件锻造的特点（自学）—、钢锭冶金质量对锻件的影响

二、大型钢锭的加热特点

三、热锻变形对金属组织和性能的影响

四、大锻件变形工艺分析

二、难点

自由锻件变形方案的确定

三、基本概念

机械加工余量、锻造余块、试样余块、锻件工称尺寸、锻造比

四、思考题

1、自由锻工艺的特点及其主要用途是什么？不同材料自由锻面临的主要问题是什么？为什么？

2、试述自由锻件的分类及其采用的基本工序。

3、自由锻工艺过程的制定包括哪些内容？

4、锻造比对锻件组织和力学性能有哪些影响？其选择与锻件大小有何关系？

5、确定自由锻设备吨位有几种方法？为什么水压机锻造所依据的变形力能参数不同？

五、要求重点掌握的知识点

1、常见自由锻件的分类。

2、自由锻件变形方案的选择原则和实际应用。

3、考虑机械加工余量、锻造公差、锻造余块、试样余块等影响所绘制的锻件图。

4、坯料重量的计算方法。

5、变形工艺特别是工序顺序、工序尺寸、锻造比等的确定。

6、设备吨位的计算公式。

六、所需学时 1学时

第七次讲课与课堂练习

一、讲授内容

第五章 第三节

五、自由锻工艺过程制定举例 第六章

模锻成形工序分析

第一节 概述

二、难点

1、如何掌握自由锻工艺过程设计方法

3、所选择的自由锻过程中各工序尺寸的确定。

三、思考题

模具形状对金属变形和流动的主要影响表现在哪些方面？

五、要求重点掌握的知识点

1、自由锻工艺过程设计方法。

2、模具形状对金属塑性变形和流动的影响。

3、课堂进行一简单锻件的自由锻工艺过程设计。

六、所需学时

2学时

第八次讲课

一、讲授内容

第六章 模锻成形工序分析 第二节

开式模锻

一、开式模锻各阶段的应力应变分析

二、开式模锻时影响金属成形的主要因素 第三节

闭式模锻

一、闭式模锻的变形过程分析

二、坯料体积和模膛体积变化对锻件尺寸的影响

三、打击能量和模压力对成形质量的影响

四、各类锻压设备闭式模锻的特点

二、难点

1、开式模锻的应力应变分析。

2、闭式模锻的变形过程分析。

三、基本概念

开式模锻、闭式模锻、飞边槽

四、思考题

1、试分析开式模锻三变形阶段的应力应变状态及其成形特点。

2、开式模锻时影响金属成形主要有哪些因素？

3、飞边槽由几部分组成？它们各自的作用是什么？

4、桥口阻力与哪些因素有关？怎样依据模膛充满的难易程度或设备类型来确定桥口尺寸？

5、闭式模锻的优点是什么？它的正常生产条件及其用途是怎样的？

6、试述闭式模锻三变形阶段的变形情况。

7、闭式模锻模壁受力情况与锻件尺寸关系有何关系？

8、闭式模锻时坯料和体积的变化反映在锻件的哪些尺寸上？影响它们变化的因素有哪些？

五、要求重点掌握的知识点

1、开式模锻各阶段的应力应变图及其分析。

2、模膛尺寸和形状对金属成形的影响。

3、飞边槽的作用、类型及其选择。

4、终锻前坯料尺寸和形状对金属成形的影响。

5、坯料自身性质不均对金属成形的影响。

6、设备工作速度对金属成形的影响。

7、闭式模锻的变形过程分析。

8、坯料体积、模膛体积、打击能量和模压力变化对闭式模锻成形质量的影响。

六、所需学时

2学时

第九次讲课

一、讲授内容

第六章

模锻成形工序分析 第四节 挤压

一、挤压的应力应变分析

二、挤压时筒内金属的变形流动

三、关于“死区”的应力应变分析

四、挤压时常见缺陷的分析

五、径向挤压 第五节

顶镦

一、顶镦

二、电热镦粗

三、在带有导向的模具中镦粗

二、难点

1、挤压的应力应变分析

2、挤压筒内金属的变形流动特点、规律及其影响因素。

3、关于“死区”的应力应变分析及其对成形质量的不良影响。

4、常见挤压缺陷及其预防措施。

5、径向挤压的变形分析及其张力计算。

6、两种顶镦情况模具设计原则。

三、基本概念

挤压、正挤压、反挤压、挤压比、径向挤压、张模力、顶镦

四、思考题

1、试进行挤压过程的应力-应变分析并阐明轴向应力突变的原因。

2、平底凹模正挤压时金属在挤压筒内的流动主要有哪三种情形？为什么？

3、平底凹模正挤压时Α区最小主应力σ3的数值受到哪三种因素的影响？它们的影响规律是怎样的？

4、试讨论在各种不同的具体条件下平底凹模内正挤时所出现的金属变形和流动情况。

5、“死区”产生的原因是什么？一般“死区”存在哪两种变形情况？

6、“死区”容易产生哪些缺陷？怎样防止？

7、挤压时常存在哪些缺陷？可采取什么措施防止？

8、径向挤压变形过程的主要特征是什么？张模力与何因素有关？

9、挤压缩孔产生的原因是什么？挤压制品裂纹的产生与哪些因素有关？

五、要求重点掌握的知识点

1、挤压的应力应变分析

2、挤压筒内金属的变形流动特点、规律及其影响因素。

3、“死区”产生原因、应力应变分析及其对成形质量的不良影响。

4、常见挤压缺陷的形成原因及其预防措施。

5、径向挤压的用途、变形分析及其张模力计算。

6、顶镦用途及其模具设计原则。

六、所需学时

2学时

第十次讲课

一、讲授内容

第七章 模锻工艺

第一节 常用模锻设备及其工艺特点（自学）

一、模锻锤

二、热模锻压力机

三、螺旋压力机

四、平锻机

第二节 模锻工艺及模锻件分类

一、长轴类锻件

二、短轴类(圆饼类)锻件

三、顶镦类锻件

四、复合类型锻件

第三节 模锻件图设计

一、锤上模锻锻件图设计

二、热模锻压力机上模锻件图设计特点

三、螺旋压力机上模锻件图设计特点

四、平锻机上模锻件图设计特点

二、难点

1、鉴于《塑性成形设备》课程的讲授在本课程之后，因此，“常用模锻设备及其工艺特点”的知识理解较为困难，建议作为一般了解的知识由学生自学。

2、不同模锻设备上模锻件图的设计特点比较。

3、分模面和冲孔连皮的确定。

4、顶镦的三规则。

三、基本概念

分模面、锻件形状复杂系数、模锻斜度、冲孔连皮

四、思考题

1、简述各类模锻件所采用的主要变形工布。

2、模锻件的冷、热锻件图的作用各是什么？其锻件图设计内容与自由锻件相比有何不同？

3、锤上模锻选择分模位置的最基本原则是什么？

4、为什么模锻件的正偏差大于负偏差？它的机械加工余量和公差怎样选择和确定？

5、模锻斜度和圆角半径的作用是什么？为什么它们应选择合适值？

6、锤上模锻时有几种形式的冲孔连皮？为什么要选择厚度合适的冲孔连皮？

7、试比较各类模锻设备上模锻件图设计特点。

五、要求重点掌握的知识点

1、模锻工艺和模锻件的分类原则及其主要类别。

2、模锻件图设计的主要内容和方法。

3、各类模锻设备上模锻件图设计特点，特别是分模面、机械加工和锻造公差、模锻斜度等的选择原则。

4、冲孔连皮的作用、类型及其选择。

5、顶镦三规则的正确应用。

六、所需学时

3学时

第十一次讲课

一、讲授内容

第七章 模锻工艺

第四节 模锻工艺过程制定的内容和模锻工艺方案选择

一、模锻工艺过程制定的内容

二、模锻工艺方案选择 第五节 模锻变形工步的确定

一、长轴类锻件制坯工步选择

二、难点

1、计算毛坯的设计、简化和计算毛坯图绘制。

2、金属流动繁重系数及其在制坯工步选择中的作用。

三、基本概念

模锻工艺过程、计算毛坯图、金属流动繁重系数

四、思考题

1、模锻工艺过程主要有哪些工序组成？它的制定包括哪些内容且较自由锻工艺过程相比有什么变化？

2、模锻工艺方案选择主要涉及哪些方面？基本原则是什么？

3、试述计算毛坯图的内容及其在制坯工步中的作用。

4、长轴类锻件通常采用的主要制坯工步有哪些？如何确定？

5、金属流动繁重系数是如何反映制坯工作量的大小？它在制坯工步选择中有何作用？

五、要求重点掌握的知识点

1、模锻工艺过程与自由锻工艺过程的异同点。

2、计算毛坯的有关计算及其相应图的绘制。

3、复杂计算毛坯的简化。

4、应用金属流动繁重系数选择长轴类锻件的制坯工步。

六、所需学时：

2学时

第十二次讲课

一、讲授内容

第七章 模锻工艺

第五节 模锻变形工步的确定

二、短轴类锻件制坯工步选择

三、顶镦类锻件变形工步确定

二、难点

1、短轴类锻件的制坯工步选择原则。

2、确定粗大部分杆类锻件变形工步的有关计算和原则。

3、在聚集工步设计时有关注意事项。

三、基本概念

成形镦粗（预成性）、滚压、局部镦粗（聚集）、顶镦规则

四、思考题

1、短轴类锻件通常采用的主要制坯工步有哪些？经坯料镦粗后的制坯尺寸确定原则是什么？

2、在热模锻压力机上可采用何种短轴类锻件制坯工步？原因何在？

3、顶镦类锻件通常采用的主要制坯工步有哪些？

4、试比较分别在凸模内或凹模内聚集的优缺点。

5、为什么要确定冲孔芯料的合理厚度？正确的设计原则是什么？

6、试比较在透孔和不透孔锻件中分别采用平冲头和尖冲头进行冲孔成形的优缺点。

五、要求重点掌握的知识点

1、短轴类锻件主要制坯工步。

2、短轴类锻件坯料镦粗后的制坯尺寸确定原则。

3、在热模锻压力机上和螺旋压力机上短轴类锻件制坯工步的特点。

4、顶镦类锻件主要制坯工步。

5、不同模式聚集工步的特点。

6、冲孔芯料的设计原则、冲孔成形工步以及冲头的选择。

7、几种不同情况的管类锻件局部顶镦变形。

六、所需学时：

2学时

第十三次讲课

一、讲授内容

第七章 模锻工艺

第六节 坯料尺寸的确定

一、长轴类锻件

二、短轴类锻件

三、顶镦类锻件

第七节 设备吨位的确定

一、模锻锤吨位的确定

二、热模锻压力机吨位的确定

三、螺旋压力机吨位的确定

四、平锻机吨位的确定

二、难点

1、不同类型锻件的坯料制定方法。

2、顶镦类锻件计算毛坯图及坯料直径确定原则。

三、思考题

1、试比较模锻坯料尺寸与自由锻坯料尺寸确定的异同点。

2、试阐述长轴类模锻件坯料尺寸确定的一般步骤。

3、试阐述短轴类模锻件坯料尺寸确定的一般步骤。

4、试阐述顶镦类锻件的坯料选择原则及其机理。

5、带孔锻件坯料直径确定的原则是什么？

6、模锻设备吨位有哪几种方法？

四、要求重点掌握的知识点

1、长轴类、短轴类和顶镦类模锻件坯料尺寸确定的一般步骤。

2、顶镦类锻件计算毛坯图。

3、带孔锻件坯料直径确定原则。

4、各类模锻设备吨位计算公式的正确使用。

五、所需学时：

2学时

第十四次讲课

一、讲授内容

第八章 锻模设计

第—节 锤用锻模

一、模锻模膛设计

二、制坯模膛设计

三、锻模结构设计

二、难点

1、预锻模膛、终锻模膛的结构及其设计。

2、终锻时锻件缺陷产生原因的分析。

三、基本概念

终锻模膛、预锻模膛、钳口、折迭

四、思考题

1、锻模设计包括哪些内容？常用的模锻工步有哪些？

2、终锻模膛设计包括哪些主要内容？

3、热锻件图与锻件图有何差异？绘制时应注意哪些问题？

4、试述飞边槽的组成及其常见结构型式。

5、试述钳口的作用及其常见结构型式。

6、预锻模膛的采用原因及其作用什么？它所引起的不利影响是什么？

7、终锻时产生折迭和充不满的原因分别是什么？应采取什么措施加以抑制？

8、为什么锤上模锻高肋件时要采用预锻？设计该模膛的主要出发点是什么？通常在设计中应采取哪些方法？

9、什么情况下终锻和预锻模膛的设计基本相同？此时两者之间还存在哪些差异？

五、要求重点掌握的知识点

1、锻模设计的内容和常用的模锻工步。

2、终锻模膛和预锻模膛设计的内容和方法。

3、热锻件图绘制。

4、飞边槽和钳口的选择。

5、终锻时锻件缺陷产生的原因和防止措施。

6、采用预锻模膛的必要性及其设计原则。

六、所需学时：

2学时

第十五次讲课

一、讲授内容

第八章 锻模设计

第—节 锤用锻模

二、制坯模膛设计

三、锻模结构设计

二、难点

1、滚压模膛的设计原则和公式。

2、拔长模膛的设计原则和公式。

3、模膛的布排要点。

4、平衡锁扣及其对应的模膛中心位置确定。

5、错移力的平衡和导向。

三、基本概念

滚压工步、成形工步、锁扣、锻模中心、模膛中心、模块中心、错移力

四、思考题

1、制坯工步主要采用哪几种模膛？这些模膛的作用是什么？

2、滚压模膛有几种结构形式？它们的设计原则如何？

3、拔长模膛有几种分类原则？其设计内容及其相应方法是什么？

4、弯曲模膛和成形模膛的设计要点分别是什么？

5、试述镦粗台和压扁台的作用、设计方法及其在模块上的位置。

6、试述切断模膛在模块上的位置和设计方法。

7、锻模结构设计应着重解决哪些问题？什么情况下锻模中心和模膛中心重合？

8、终锻和预锻模膛布排设计的中心任务是什么？

9、锻模中心和模膛中心不重合时会产生哪些不良后果？

10、为什么要确定带平衡锁扣模膛的中心位置？一般中心位置有几种情况？

11、错移力产生的原因是什么？应从哪两方面考虑减小它的不良影响？

12、欲减小错移力的影响模具结构设计中主要采用哪些方法？

13、模具的主要破坏形式有哪些？各自产生的原因是怎样的？

14、试比较平衡锁扣和导向锁扣的异同点。

五、要求重点掌握的知识点

1、模锻时常用的制坯工步及其确定原则。

2、制坯工步采用的模膛及其作用。

3、各种制坯模膛的结构类型、设计内容、设计原则和相关公式。

4、锻模结构设计的目的和任务。

5、终锻和预锻模膛布排设计的中心任务。

7、各种制坯模膛在模快上的位置选择。

8、锻模中心和模膛中心的重合问题。

9、平衡锁扣的类型及其在锻模结构中的作用。

10、错移力产生的原因、危害及其消除措施。

11、模具破坏的主要形式及其产生原因。

12、基于强度考虑的锻模有关尺寸设计。

13、模块尺寸设计。

六、所需学时

3学时

第十六次讲课

一、讲授内容

第八章 锻模设计

第二节 热模锻压力机用锻模

一、模膛设计特点

二、锻模结构特点

第三节 螺旋压力机用锻模

一、锻模设计特点

二、锻模结构特点

第四节平锻机用锻模（自学）

一、平锻模的固定及固定空间

二、平锻模结构设计特点

三、模膛设计

二、难点

1、热模锻压力机预锻模膛的设计要点。

2、热模锻压力机的锻模闭合高度。

3、螺旋压力机锻模设计特点。

三、基本概念

模具闭合高度、压力机最小闭合高度

四、思考题

1、热模锻压力机要采用哪些变形工步？其预锻和终端模膛设计与锤上模锻相比有哪些特点？

2、热模锻压力机的锻模结构有什么特点？

3、螺旋压力机的锻模设计与锤上模锻相比有哪些特点？其锻模模块有哪几种紧固形式？

4、螺旋压力机锻模的导向装置有几种类型？各自用途如何？

5、平锻机模具分为哪三个部分？它由几个分模面？其结构设计特点如何？

6、平锻机模具固定空间最重要的参数是什么？依据何在？

五、要求重点掌握的知识点

1、热模锻压力机采用的变形工步及其锻模设计特点。

2、热模锻压力机的锻模结构特点。

3、螺旋压力机采用的变形工步及其锻模设计特点。

4、螺旋压力机的锻模结构特点。

六、所需学时

2学时

第十七次讲课

一、讲授内容

第八章 锻模设计

第五节 自由锻锤上模锻与胎模锻锻模

一、胎模锻锻模

二、固定模模锻锻模 第六节 锻模材料

一、锤锻模用材料

二、摩擦压力机锻模用材料

三、热模锻压力机锻模用材料

四、平锻机锻模用材料 五，液压机锻模用材料 第七节 锻模设计实例

一、锻件图设计

二、计算锻件的主要参数

三、锻锤吨位的确定

四、确定飞边槽的型式和尺寸 五，终锻模膛设计

六、预锻模膛设计

七、绘制计算毛坯图

八、制坯工步选择

九、确定坯料尺寸

十、制坯模膛设计

十一、锻模结构设计

十二、连杆模锻工艺流程

二、难点

1、热锻模具材料的基本性能。

2、模膛设计时考虑实际生产经验对有关设计计算尺寸的修改和形状的简化。

三、思考题

1、胎模锻与自由镦相比有哪些优点？其锻模按用途分为哪三大类？

2、固定胎模锻在模锻时上、下模块为什么易错移？应采取哪些措施加以防止？

3、热锻模具材料应具备哪些基本性能？

4、各类锻压设备可共同采用哪两种热锻模具材料？其道理是什么？

四、要求重点掌握的知识点

1、胎模锻特点、种类及其用途。

2、固定胎模结构及其安装。

3、热锻模具材料的基本性能。

4、常用热锻模具材料及其选用原则。

5、初步了解和掌握锻模及其工艺设计的全过程。

五、所需学时

2学时

第十八次讲课

一、讲授内容

第九章 模锻的后续工序

第一节 切边、冲孔及其模具设计

一、切边和冲孔的基本方式及模具类型

二、切边模

三、冲孔模和切边冲孔复合模 四，切边力和冲孔力的计算

第二节 精压和校正的应用及模具设计

一、精压

二、校正

第三节 模锻件的表面清理

二、难点

1、切边模和冲孔模中凸凹模的作用特点。

2、切边模模具闭合高度及其与凸模高度的关系。

3、切边冲孔复合模设计。

三、基本概念

简单模、连续模、复合模、精压、切边模具闭合高度、压力机最大封闭高度、压力机最小封闭高度

四、思考题

1、试比较切边模和冲孔模中凸、凹模的作用。

2、试比较热切（冲）和冷切（冲）两种工作方式的特点。

3、切边模有哪几部分组成？它有几种类型？

4、切边凹模有哪几种刃口？它们各自用途是怎样的？

5、为什么要合理确定切边模凸、凹模之间的间隙？

6、切边模具闭合高度及其凸模高度怎样确定？

7、精压工序的目的是什么？试阐述它的分类和变形特点。

8、校正工序的目的是什么？试阐述它的分类和用途。

9、试阐述表面清理工序的目的和方法。

五、要求重点掌握的知识点

1、切边模和冲孔模的组成部分及其作用和设计方法。

2、精压工序的目的、分类和变形特点。

3、校正工序的目的、分类和确定原则。

4、表面清理工序的目的和方法。

六、所需学时

2学时

参考资料：

1、吕 炎.《锻造工艺学》.机械工业出版社, 1995年

2、张志文.《锻造工艺学》.机械工业出版社, 1983年

3、汪大年.《塑性成性原理》.机械工业出版社, 1987年

4、李培武, 杨文成.《塑性成形设备》.机械工业出版社, 1994年

5、崔忠圻.《金属学与热处理》.机械工业出版社, 1994年 所需总学时： 38学时

所授课程的重点、难点、要点、基本概念、基本要求和有关教学参考资料、辅助资料，课程进度和学时分配等等。

篇2：塑性成形工艺及模具设计课程教案

伸长类变形:当作用于毛坯变形区的拉应力的绝对值最大时,在这个方向上的变形是伸长变形,这种冲压变形为伸长类变形。(胀形、圆孔翻边、扩口、拉形等)压缩类变形:当作用于毛坯变形区内的压应力的绝对值最大时,在这个方向上的变形是压缩变形,这种冲压变形为压缩类变形。(筒形件拉深、缩口等。)拉深系数及拉深比:拉深系数(反映切向变形程度的大小)是拉深后零件的直径与拉深前毛坯的直径之比。它反映了毛坯外边缘在拉伸后切向压缩变形的大小。拉深系数的倒数称为拉深比,也可作为拉深变形程度的参数。冲裁变形过程:弹性变形阶段;塑性变形阶段;断裂分离阶段。锻造温度范围:从始锻温度到终锻温度之间的温度区间。加热规范:指金属毛坯从装炉开始到出炉结束的整个过程中，炉温和料温随时间变化的规定。厚向异性指数:是评定板料压缩类成形性能的一个重要参数，r值是板料试件单向拉伸试验中宽度应变εb与厚度应变εt之比,即r=εb/εt平面方向性系数的定义、意义:板料由于冶炼、轧制的原因,在板平面不同方向上的板料性能有差别,板料的这种特性被称为板平面方向性。在圆筒形零件拉深中,由于板料的板平面方向性导致拉深件口部形成凸起的耳朵现象,因而,板平面方向性也称为凸耳参数。△r越小,板料的各向性能越均匀;△r越大,则板料的各向异性越严重。所以,在冲压生产中应尽量用低△r值的板料,以保证冲压成形的顺利实施,提高冲压产品质量。

计算毛坯的定义及做法:计算毛坯是指根据平面应变假设进行计算并修正所得的具有圆形截面的中间坯料。做法:一般根据冷锻件图作计算毛坯图,首先从锻件图上选取若干具有代表性的截面,计算出轴向各横截面积,然后在坐标纸上绘制计算毛坯截面图。详细见P33 排样、搭边的定义:冲裁件在条料,带料或板料上的布置方法叫排样;排样时冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料叫搭边。搭边的作用：补偿了定位误差和剪板误差，确保冲出合格件；增加条料刚度，方便调料送进，提高劳动效率；避免冲裁时调料边缘的毛刺被拉入模具，从而提高模具的寿命。

锻模中心:锻模燕尾中心线与键槽中心线的交点,它位于锤杆的轴心线上。模膛中心:锻造时模膛承受锻件反作用力的合力作用点。模块中心:对角线的交点

压力中心:冲压力合力的作用点,应该通过压力机滑块的中心线。

飞边槽的作用:

1、造成足够大的横向金属流动阻力,促使模膛充满。

2、容纳坯料上的多余金属,起补偿与调节作用。

3、对锤类设备有缓冲作用。

锻造工步根据作用的分类及具体内容(第一类制坯工步,第二类制坯工步的内容):1.制坯工步与制坯模膛、其主要作用是重新分配坯料体积或改变坯料轴线形状,使坯料沿轴线的截面面积与锻件大致相适应。它包括镦粗、压扁、拔长、卡压、成形、弯曲等工步或模膛。2模锻工步与模锻模膛、其主要作用是使坯料按照所用模膛的形状形成锻件或基本形成锻件,这种工步称为模锻工步,所用模膛称为模锻模膛,有终锻、预锻两种。3切断工步与切断模膛、其作用是将锻件从棒料上切开分。

模锻斜度的定义及具体内容:为了便于从模膛中取出锻件,模锻上平行于锤击方向的表面必须具有斜度,称为模锻斜度;模锻斜度与模膛深度与宽度有关。模锻斜度分为外壁斜度和内壁斜度,外壁斜度用a表示,内壁斜度用β表示,一般外壁斜度比内壁斜度大2~5度。

冲孔连皮的定义及形式:由于锤上模锻不能靠上下模的突起部分把金属完全排挤掉,因此不能锻出通孔。终锻后留有的金属薄层,称为冲孔连皮。冲孔连皮通常有五种形式,分别是平底连皮、斜底连皮、带仓连皮、拱底、压凹。作用：造成必要的横向阻力，迫使金属填充模膛；补偿下料误差；具有缓冲作用。钳口的组成及作用:钳口是由夹钳口和钳口颈组成;作用:1锻件起模2在锻模制造时,钳口浇注模膛检验件的浇口。

二、简答题

简述冲裁件的断面特征及形成原因

冲裁件断面形成明显的区域性特征,即塌角、光亮带、剪裂带和毛刺,塌角是当凸模压入材料时,刃口附近的材料被牵拉变形的结果,在大间隙和软材料冲裁时,塌角尤为明显,光亮带是塑性变形阶段刃口切入板料后,材料被模具侧面挤压形成的,光亮带光滑、垂直、断面质量好。剪裂带是在断裂分离阶段造成的撕裂面剪裂带表面粗糙,不与板平面垂直,往往是后续变形时的裂纹源,毛刺是在出现微纹时形成的,冲头继续下行,使已形成的毛刺拉长,并残留在冲裁件上。

拉深变形的特点

1、变形区为毛坯的凸缘部分,与凸模端面接触的部分基本上不变形。

2、毛坯变形区在切向压应力和径向拉应力的作用下,产生切向压缩和径向拉伸的“一拉一压”的变形。

3、极限变形参数主要受到毛坯传力区的承载能力的限制。

4、拉深件的口部有增厚、底部圆角处有减薄的现象称为“危险断面”(底部的厚度基本保持不变)

5、拉深工件的硬度也有所不同,愈靠近口部,硬度愈高(这是因为口部的塑性变形量最大,加工硬化现象最严重）

6、有起皱、拉裂两个主要缺陷。简述弯曲变形的特点

1、外层受拉应力发生拉应变,内层受压应力发生压应变。

2、外层拉裂与内层起皱是限制弯曲的主要因素

3、弯曲精度的主要影响因素为弹性恢复

4、窄板弯曲是平面应力,立体应变状态;宽板弯曲是立体应力,平面应变状态。影响板料弯曲回弹的主要因素是什么

1.材料的力学性能σs/E越大,回弹越大。2.相对弯曲半径r/t越大,回弹越。

3.弯曲中心角α,α越大,变形区的长度越长,回弹积累值也越大,故回弹角△α越大。4.弯曲方式及弯曲模。

5.工件的形状,一般而言,弯曲件越复杂次弯曲成形角的数量越多,回弹量就越小。简述螺旋压力机模锻工艺特点

1.工艺用途广,因为螺旋压力机具有锤和压力机的双重工作特性,因而能满足各种主要锻压工序的力能要求。能在螺旋压力机上实现的锻压工序有:普通模锻精密模锻、镦粗、挤压、精整、压印、弯曲、切边、冲孔和校正等。

2.锻件精度高。因螺旋压力机的行程不固定,锻件精度不受自身弹性变形的影响;同时,螺旋压力机上一般装有下顶出器,又可采用特殊结构的组合模,可减小或消除锻件上的模锻斜度和余块,尤其配上少无氧化加热设备,可得到净化毛坯甚至成品零件

其缺点是:1.螺旋压力机的螺杆和滑块间是非刚性联接,滑块承受偏心载荷的能力差,不适宜于多模膛模锻。2.螺旋压力机每分钟行程次数少、打击速度低,所以生产率不高,且不宜用拔长类制坯工序。

三段式加热规范,试用文字说明加热规范的内容

[V]金属允许的加热速度;[Vm]最大可能的加热速度。

第一段保温的目的:

1、减小温差,使内外温度相差不大,近似相等

2、缩短下阶段的保温时间使。

第二阶保温的目的:

1、消除前段温差,是内外温度近似相等

2、缩短下一阶段的保温时间。第三段保温的目的:消除前段温差,借助扩散作用使成分组织均匀。

试述减少闭式模锻模膛工作压力的设想,分流腔的设计原则及分流腔的基本形式

减小模腔工作压力的设想:通常,模锻时的工作压力主要包括材料的理想变形抗力和变形抗力和阻力。理想变形抗力可用下式表示;piymln(R),式中,ym为锻件材料的名义流动应力；1-RR为相对面积缩减率。工作压力随相对面积缩减率R的增加而增加，当R=1时,增至无限大。相对面积缩减率R也称为变形强度,它是工件与模膛接触面积与其总的表面积之比，挤压相对面积缩减率:R=(AO-A1)/AO,A0为试样截面积,A1为产品截面积。模锻相对面积缩减率:R=(A-F)/A,F为自由表面积,(A-F)为产品与模具接触面积,A为产品总的表面积。挤压时R值为常数。开式模锻时,由于工件自由表面的减小而使R值增大。因此,如果能控制R值的增加就可减小工作压力。

分流降压腔的设置原则:分流降压腔的位置应选择在模膛最后充满的部位,确保模膛完全充满后多余金属才分流多余金属分流时在模膛内所产生的压力应比模膛刚充满时所产生的压力略有增加,以免増加总的模锻力和加快模膛的磨损。

分流腔的结构形式:

1、孔式分流腔

2、在毛坯上预留分流孔或形成减压轴

3、端部轴向分流孔热模锻压力机模锻工艺和模具设计有哪些特点

1、行程速度慢,一次行程打击中金属变形量大,且坯料中部变形大,金属沿水平方向流动剧烈。向高度方向流动较缓慢,充填模膛较困难,通常需要采用预锻。

2、热模锻压力机行程固定,不便于进行拔长、滚压等制坯工步。对于截面积变化较大的锻件,需配备其他设备进行制坯。

3、具有顶出装置,某些长轴类锻件可以竖立起来进行模锻或挤压,可以采用较小的模锻斜度进行模锻,可以提高锻件精度。

4、行程固定且变形力由机架本身承受,为了防止设备闷车,上模与下模不能压靠,期间必须留有间隙。

5、载荷是静压力,不便于制坯,坯料表面的氧化皮不易去除,因此,需配备氧化皮清除装置。

6、模具内金属变形剧烈,因此,模具寿命一般较低,所以需要采用较好的模具钢和模具润滑剂,为了提高终锻模膛的使用寿命,锻压机上模锻采用预锻是有必。

7、由于是静压力,模具可以采用镶块组合结构,它可以由上、下模板、各种垫板,上、下模块、导向装置、顶料装置等部件组成。它比整体结构的锤锻模要复杂和强大,初次投资费用较大。因此,锻压机的模具设计不仅仅是设计模膛和镶需要较为全面的考虑,设计结构合理的模架,做到适应性强,经济合理，可靠耐用。锤上模锻工艺特点是什么

（1）在模膛中是在一定速度下,经过多次连续锤击而逐步成形的。(2)锤头的行程、打击速度均可调节,能实现轻重缓急不同的打击,因而可进行制坯工作（3）由于惯性作用,金属在上模模膛中具有更好的充填效果。(4)锤上模锻适应性广,可生产多种类型的锻件,可以单膛模锻,也可以多膛模锻。锻前加热的目的

1提高金属的塑性2降低变形抗力,使金属易于流动成型并获得良好的锻后组织。制坯公工步：

1圆饼锻件制坯工步的选择:圆饼类锻件一般采用镦粗制坯,形状较为复杂的，易用成形镦粗制坯,其目的是避免终锻时产生折叠,兼有除去氧化皮,从而提高锻件表面质量和提高锻模寿命的作用。2长轴类锻件制坯工步的选择:长轴类锻件有直长轴线、弯曲轴线、带枝芽的和叉形件等四种。由于形状的需要,长轴类锻件的模锻工序由拔长、滚挤、弯曲、卡压、成形等制坯工步和预锻工步所组成

另外两个简答题

1给一个制坯工步的图形，填出各制坯的工步名称（如连杆）。一共8步。（毛坯、镦粗、拔长、滚挤、卡压、成型、弯曲、预断、终锻）2给一个凹模图，画出排样图和冲裁后的零件图。

三.问答题

简述冷锻件图和热锻件图的含义及其用途,锻件图有那些设计内容,锤锻模设计步骤是什么 冷锻件图:以零件图为基础,加上机械加工余量和锻造公差后绘制而成的。用途用于最终锻件检验是机械加工部门制订加工工艺、设计加工夹具的依据,简称为锻件图。

热锻件图:把冷锻件图上所有的尺寸加1~1.5%,为热锻件图。用途:用于锻模的设计和制造。设计内容:(1)选择分模面的位置和形状(2确定机械加工余量、余块和锻件公差3)确定模锻斜度:(4)确定圆角半径;(5)确定冲孔连皮的形式和尺寸;(6)制定锻件技术条件:(7)绘制锻件图。

锤模锻设计步骤:1.根据零件图制定锻件图2.计算锻件的主要参数,锻件在水平的投影面积、锻件的周边长度,体积和重量。3.决定设备吨位,为了能分析比较，需用两个以上不同的公式进行计算4.做热锻件图,确定终锻模膛5.决定飞边槽的形式和尺寸6.画计算毛坯图7.选择制坯工步8.决定坯料尺寸,计算下料长度9.设计预锻模膛10.设计制坯模膛11.模具结构设计,考虑是否采用锁扣模膛布置和模块尺寸,模具的安装和调整,模具的起重运输,模具材料,加工及热处理12.绘制锻模图,切边模图等。什么是冲裁间隙,为什么说冲裁间隙是重要的 凸模与凹模工作部分的尺寸之差称为间隙。冲裁模间隙都是指的双面间隙。间隙之所以重要,体现在以下几个方面

1）裁间隙对冲裁件质量的影响

（1）间隙对断面质量的影响,模具间隙合理时,凸模与凹模处的裂纹(上下裂纹)在冲压过程中相遇并重合,此时断面塌角较小,光面所占比例较宽,毛刺较,容易去除。断面质量较好;如果间隙过大,凸模刃口处的裂纹较合理间隙时向内错开一段距离,上下裂纹未重合部分的材料将受很大的拉伸作用而产生撕裂,使塌角增大,毛面增宽,光面减少,毛刺肥而长,难以去除,断面质量较差。

间隙过小时,凸模与凹模刃口处的裂纹较合理间隙时向外错开一段距离上下裂纹中间的一部分材料,随着冲裁的进行将进行二次剪切,从而使断面上产生二个光面,并且,由于间隙的减小而使材料受挤压的成分增大,毛面及塌角都减少,毛刺变少,断面质量最好。因此,对于普通冲裁来说,确定正确的冲裁间隙是控制断面质量的一个关键。

(2)冲裁间隙对尺寸精度的影响材料在冲裁过程中会产生各种变形,从而在冲裁结束后,会产生回弹,使制件的尺寸不同于凹模和凸模刃口尺寸。其结果,有的使制件尺寸变大,有的则减小。其一般规律是间隙小时,落料件尺寸大于凹模尺寸,冲出的孔径小于凸模尺寸;间隙大时,落料}件尺寸小于凹模尺寸,冲出的孔径大于凸模尺寸。2)冲裁间隙对冲压力的影响

一般来说,在正常冲裁情况下,间隙对冲裁力的影响并不大,但间隙对卸料力推件力的影响却较大。间隙较大时,卸料及推料时所需要克服的摩擦阻力小,从凸模上卸料或从凹模内推料都较为容易,当单边间隙大到15%~20%料厚时,卸料力几乎等于零。3)冲裁间隙对冲模寿命的影响

篇3：塑性成形工艺及模具设计课程教案

金属塑性成形原理是高等工科院校材料类及加工相关各专业的一门专业基础课, 该课程是研究和探讨金属在各种塑性加工工程中可遵循的基础和规律的一门学科。其目的在于科学地、系统地阐明这些基础和规律, 为学习后续的工艺课程作理论准备, 也为合理制定塑性成形工艺规范及选择设备、设计模具奠定理论基础[1,2,3]。上海大学材料科学与工程学院将“金属塑性成形原理”作为本科金属材料专业的一门基础必修课, 课程的教材选用机械工业出版社2010年出版的俞汉青、陈金德编著的《金属塑性成形原理》[4]。课程面向金属材料专业本科大三学生, 其先修课程有工程力学、材料科学基础、金属材料学等, 使教学时学生已有一定的基础。课程的主要内容包括以下几方面。

1.金属塑性变形的物理基础:金属塑性的测定方法、相关指标及主要影响因素以及金属断裂的过程。

2.金属塑性变形的力学基础:变形体内质点的应力、应变分析方法;应力平衡微分方程的推导过程, 平面应力、平面应变、轴对称应力状态的特点和表达形式;“小应变”、“无限小应变”及“大应变”等基本概念, 小变形几何方程和变形连续方程, 全量应变和应变增量以及应变速率的概念;应力应变关系、屈服准则等塑性理论基本知识;全量理论和增量理论的概念;本构关系 (塑性变形时应力—应变关系) 的特点, 列维—密席斯方程和普朗特—劳斯方程;屈服、屈服准则的概念, 屈雷斯加屈服准则和密席斯屈服准则, 屈服准则的几何表达———屈服轨迹和屈服表面;屈服准则的验证方法, 应变硬化材料的屈服准则。真实应力应变曲线及相关概念;通过实验来确定真实应力—应变曲线的方法, 其中包括不同温度、速度条件对真实应力—应变曲线的影响以及常用金属材料真实应力—应变曲线的近似表达方程。

3.塑性成形问题的主应力法 (切块法) 的理论基础和解题思路, 其中重点在于塑性问题的基本方程、平衡微分方程和屈服条件联立求解法、主应力法的基本假设和解题步骤、矩形和圆柱形工件镦粗变形力的计算、两种常用摩擦条件、接触面的分区、镦粗变形功的计算。

4.塑性成形问题的滑移线场法的理论基础和解题思路。

由此可见, “金属塑性成形原理”课程涉及内容较多且抽象复杂, 如何在有限的课程教学时间内将教学内容传输给学生, 并易于让学生消化和吸收是课程教学的难点之一。而课程讲授中数学理论推导又较多, 且公式推导和证明求解与高等数学联系较紧密, 因而课程难度较大, 这同样为课程的教学和学生的学习带来了困难。除此之外, 如何将本课程高密度的抽象理论联系实际也是本课程教学成败的关键。

二、教学方法改革与实践

“卓越工程师教育培养计划”是国家教育部贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要 (2010—2020年) 》的重大改革项目, 也是促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国的重大举措, 旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才。上海大学是“卓越工程师教育培养计划”的入选首批高校, 在金属材料工程本科专业进行实施。为契合其培养理念, 同时针对上述总结的“金属塑性成形原理”课程教学中的主要难点以及学生课堂的实际反应, 在“卓越工程师培养计划”支持下进行课程设计开发, 提出了以下三条课程讲授改进措施。

1.多媒体教学与板书教学有机结合。课程教学中充分利用多媒体传输信息量大、表达直接形象的优势, 结合教材理论进行讲授, 既不浪费过多时间于绘图同时又形象地反映出立体图像和动态过程, 而且还提高了学生的课堂学习效率, 方便课后回顾课件进行复习。但由于本课程讲授中数学理论推导较多, 且公式推导和证明求解与高等数学联系较紧密, 此时, 一味地追求多媒体讲授虽能加快课程进度, 但效果可能适得其反, 容易造成学生走马观花, 无法留下深刻印象, 以致后续课程教与学的脱节。因此, 在重点公式推导和典型例题的证明解题上, 通过板书引导学生跟随进行逐步推导和求解, 以便较好的掌握。例如教材第六章“主应力法及其应用”章节中平面应变镦粗型的变形力和轴对称镦粗型的变形力的求解, 在其教学中通过设计立体切片法, 将抽象的应力问题转化为物理中的简单力平衡问题。如此一来, 多媒体教学与板书教学的有机结合, 既有效解决了课程内容多且抽象复杂的问题, 也合理处理了烦琐的公式推导和证明求解的难点, 使得课程能够有序高效的教与学。

2.配套实践环节与同步课程设计。本课程在总共40学时教学中采用30学时进行课堂理论教学, 同时安排10学时在理论教学途中穿插进行配套实验实践以及同步课程设计。配套实践环节内容包括 (流程如图1所示) : (1) 板材拉伸真实应力应变曲线试验:按照板材厚度或者板材类型的不同对学生进行分组, 完成单向拉伸试验;学习使用制图软件绘制条件应力—应变曲线, 再进行条件应力—应变曲线与真实应力—应变曲线的转换和硬化模型近似数学表达式的拟合与对比。 (2) 薄板冲压成形及有限元数值模拟试验:分组采用各自在拉伸试验中的板材, 在金属单动液压拉深机上进行U型件薄板冲压弯曲试验;对照零件实物学习使用钣金冲压数值模拟仿真软件对U型件薄板冲压成形进行过程演示, 从中掌握对数真实应力—应变曲线和屈服方程的应用。从数值模拟演示结果学习各个塑性指标, 包括各方向应力、应变、减薄率等效塑性应力和等效塑性应变、主次应变等指标的云图读取。 (3) U型件塑性弯曲冲压试验, 对比分析实际试验成形结果与数值模拟成形结果, 如应变分布、开裂情况、厚度分布等。

在配套实践环节, 采用与课程同步进行的课程设计教学, 创建金属塑性成型原理课程中应变、硬化、屈服、增量变形等抽象理论的形象化教学, 以板料冲压成型为依托, 将理论应用于板材塑性成型课程设计中, 实际案例见图2。通过此课程设计和案例教学, 有效实现了课程理论的再现与重组, 展现了分散的课程知识之间的内在逻辑;同时又将关键的理论知识有机地组合在一起, 并应用于实际案例, 从而合理解决了本课程高密度的抽象理论联系实际的难点, 提升了本门课程的可理解性, 也进一步培养了应用基础理论知识进行产品工艺分析和设计的能力。就教学效果及学生反馈情况可见, 这一环节在课程改革优化中起到举足轻重的作用。

3.分组展示课程设计报告。在本课程教学理念中, 始终秉承“听一遍不如做一遍有效, 做一遍不如讲一遍深刻”的原则, 在课程的尾端, 配套实践环节与同步课程设计进行后, 分组对薄板冲压成形有限元数值模拟过程和结果分析进行展示。不仅锻炼了学生制作PPT报告及演讲的能力, 还将抽象理论运用于产品工艺分析和设计过程中。与此同时, 在展示的过程中, 学生运用了所学到的理论知识, 从而加深了印象。

三、结语

上述教学方法改革后, 在上海大学2014学年课程教学中进行试运行。

图3为“金属塑性成形原理”课程历年成绩走势图。由图可知, 2014学年课程平均分数和平均绩点较改革前成绩有明显提升。

图4为“金属塑性成形原理”课程历年成绩分布图, 对比分析改革前、后成绩分布可以发现, 成绩在90分以上和80~90分区间改革后的学生比例较改革前显著增大, 并且改革后及格率为100%。

综合分析, 在教育部“卓越工程师培养计划” (上海大学金属材料工程专业) 支持下进行课程设计开发后, 采用配套课程设计、理论联系实际的教学改革后, 课程教学中的难点便迎刃而解了, 同时课程成绩呈现出较显著进步, 当然成绩的进步和班级整体学风、同学们的平时努力分不开, 但是也在一定程度上反映了课程改革的效果。随着现代教育技术的不断进步, “金属塑性成形原理”课程的改革必将继续进行下去, 以不断获取最佳的教学效果。

摘要：针对金属材料工程专业本科学生普遍反映, “金属塑性成形原理”课程概念抽象、理论深奥、难以掌握。在教育部“卓越工程师培养计划”支持下进行课程设计开发和教学方法改革, 配套实践环节与课程学习进行同步, 强化理论在实践中的应用, 实现了平面书本知识的立体映像化教学。在教学实践中, 这种综合教学方法更加受到学生的认可, 教学效果良好。

关键词：金属塑性成形原理,课程设计,改革与实践

参考文献

[1]李强, 于宝义, 李润霞, 等.“金属塑性成形原理”课程教学方法改革与实践[J].中国电力教育, 2010, (25) :59-60.

[2]赵亚东, 郝安林.“金属塑性成形原理”课程的教学探索[J].安阳工学院学报, 2011, (52) :95-97.

[3]耿铁, 闫丽群.“塑性成形原理”课程教学方法探讨[J].科技创新导报, 2012, (19) :156-158.

篇4：塑性成形工艺及模具设计课程教案

摘要：以材料成型专业的“板料成形工艺及模具设计”课程双语教学为例，首先对课程的双语教学进行了总结，提出了教学过程中存在的问题，并就如何提高工科本科生专业课双语教学质量进行了探讨。

关键词：双语教学；专业课；教学实践

一、“板料成形工艺及模具设计”课程双语教学的基本情况

1课程性质、教学对象及时间安排

“板料成形工艺及模具设计”这门课既是我院材料成型专业塑性成形方向的专业课，也是铸造和焊接方向及金属材料专业的专业扩展课。塑性成形方向作为专业课是在大三的第二学期开设，作为其他方向的专业扩展课是在大四的第一学期开设。这些学生在毕业后就业单位的选择上去汽车行业的比例较大，如塑性成形专业这个比例达50％以上。而目前我国汽车行业合资独资企业占多数，对学生的双语能力要求较高，这也为本课程的双语教学提出了较高的要求。

开展“双语教学”对学生素质的要求较高，实行“双语教学”也并非每个学生都可以轻松接受。“双语教学”在提高学生英语听力的同时，也要对学生进行特殊的培训，保证学生对课程内容有一定的接受能力，这在“双语教学”的实践中显得尤为重要。如果在学生英语水平尚未达到一定程度时，盲目用“双语教学”来要求他们，那么就无异于拔苗助长。选择在大三、大四阶段开设“板料成形工艺及模具设计”双语课程，是考虑到我校作为普通高等院校，学生在刚入学时英语水平尚未达到较高程度，而且一点专业基础知识都没有，经过一到两年的大学英语学习及四、六级考试的强化训练。学生具备了较高的英语水平。而且专业基础知识的系统学习也为学生接受本课程的双语教学提供了必要的专业基础知识储备。

2教学方法、考核方法及教学效果

一般来说，考虑到师资和学生的外语水平，国内双语教学可分为如下三个由浅到深的层次：一是采用英文原版教材，中文板书，中文讲授；二是采用英文原版教材，英文板书，中文讲授：三是采用英文原版教材，全部用英文讲授，学生用英语回答问题，并且用英文完成作业。本课程早在1998年就开始试行双语教学，并根据学生的英语水平逐年增加课堂英文使用比例。2007年正式确立为学校的双语教学课程，2008年成为我校双语示范课程建设项目，目前水平应在第二层次与第三层次之间。教学中采用了双语多媒体教学课件，便于更好地讲解模具结构及设计方法，同时提高课堂效率。为了直观、生动地展现模具的基本结构，结合教学模具模型进行实践，以加深学生对课堂内容的理解。

为了训练学生的口语，在教学过程中采取课堂讨论、课堂上外语提问和回答问题等交流方式，及时检查学生的学习效果，调动学生使用外语的积极性和主动性。同时为了提高学生科技英语写作水平，在教学内容上加设了英文科技文摘写作的内容并在考核中加以体现。

考核方法为实践环节、课堂学习主动情况、作业情况及考试成绩多方面相结合。考核成绩采用百分制，其中实践环节的动手及观察能力表现占5％，课堂表现情况占5％，作业完成情况占10％，考试成绩占80％。作业及试卷均采用英语出题，学生答题中、英文均可，鼓励学生使用英文完成作业和试卷。

学生最后的综合成绩达优良水平的占50％左右，比没有实施双语教学时的比例(平均45％)略高。表明实施双语教学不仅没有降低学生对专业知识掌握的程度，反而使学生在专业知识掌握及英语运用能力两方面都得到了同步提高。学生经过这个过程，不仅熟悉了国际专业交流的语言规范，也对完成专业领域的英语任务充满了自信。

二、存在的问题及解决方法

1学生英语水平的差别对教学效果的影响本课程从2007年开始正式作为双语教学课程，课程结束后发现学生考核总成绩差别较大，有个别同学在考试中连考题都没有搞懂。针对此问题，在2008年课程开始前，先对听课学生进行了无记名问卷调查。调查着重于学生对课程难易程度的预期，包括如下几个等级：非常难、较难、有点难、不难，并要求学生在备注栏中注明自己的大学英语四、六级成绩。调查表明，英语成绩较好的学生预计课程难度不大或不难，而英语较差的则预计课程对自己而言会很难，特别是四、六级未通过的学生。通过问卷调查，一方面了解了学生对课程的难易度的预期情况，另一方面也掌握了学生的英语水平差别。这样在教学过程中可以有的放矢，针对英语水平较低的学生，在制作课件时在每章节都列出了新词汇，便于学生掌握。另外对英语较差的个别学生课外进行单独辅导。这些方法在一定程度上起到了提高教学效果的作用，但无法从根本上解决问题。正如有人提到的关键要有双语学习的氛围，因为语言环境是落实双语教学的保障。

2学生英语运用能力提高不理想

为了考察双语教学对学生专业外语运用能力提高的作用，课程结束后也进行了问卷调查。调查着重于学生在课程学习过程中难度集中面、课程学习后对学生英语运用能力提高程度等方面。难度集中面有如下内容：英语基础差、不认识专业英语词汇、教师口音不纯正、教师语速太快、专业基础知识不牢固等。英语运用能力提高程度有如下等级：很大、较大、不大、没有。调查结果表明，专业英语词汇和英语基础的限制，成为多数学生感觉“板料成形工艺及模具设计”双语课程较难的主要原因。而认为通过双语教学对英语运用能力提高作用较大的学生比例在2007年只有20％左右。这是因为作为地方院校，学生在英语学习过程中没有使用英语的环境，就连英语教师在平时的课程教学中提供给学生讲英语的机会也不多。至于听英语，则多是录音带的标准英语，学生接触真人讲英语的机会很少，“哑巴英语”、“聋子英语”现象在学生中普遍存在。因此，2008年在教学过程中，授课教师注意在课堂上多给学生创造锻炼英语运用能力的机会，因此在课程结束后的调查中超过半数的被调查者认为通过双语课程的学习，感到专业与外语水平得到了同步提高。

与专门的语言教学不同，双语教学使学生通过对教学语言的感受来达到提高外语水平的目标，学生在努力弄清教师在课堂上讲的意思的同时，外语听力和外文知识将在有意与无意之中得到强化。其中外语听力的提高将对学生外语整体水平的提高起关键作用。

3师资水平有待进一步提高

双语教学既提高了学生的专业外语水平，又使学生掌握了学科专业知识，是适合双语专业人才及高素质技术人才培养的教学模式。双语教学既使教师的专业外语水平得到进一步提高，也使教师自觉地将教学理念与教学方法与国际水平接轨，同时将教学与科研结合得更加紧密。但双语教学的最高层次要求教师能做到在课堂上熟练地在双语之间进行切换，准确地表达专业知识。虽然我们的授课教师为具有多年留学经历的专业技术人才，但毕竟没有经过专门的语言培训，在发音的准确度、语音的标准化、语速控制等方面都存在或多或少的问题。教师是双语教学最直接的实施者，教师的语言水平和教学质量直接关系到双语教学的成功与否。因此，一方面要通过授课教师自身的努力使教学语言更加规范，另一方面还要通过社会及学校整个大环境的创设。学校应加大对双语教学的支持力度，从多方面给予教师帮助和扶持，如定期组织从事双语教学的教师进行教学方法交流与研讨、对教师进行培训再提高等。

4引进教材内容体系与原中文教材相差较大

引进的原版教材，在内容体系上注重实例，但对理论内容涉及较少，这与我们培养高素质的研究型人才有差距，因此在教学中，授课教师是中、英文教材并用，这在一定程度上给学生造成了不便。在国外也有专门的关于理论的教材，但引进成本高。因此，笔者认为直接的解决办法是综合国外引进教材编写适合国内教学要求、语言规范地道的双语教材。当然不能是你编一本我编一本地随意随性地所为，而要在学科的统筹安排下有序进行。

5目前的考核方法不能全面反映学生专业知识的掌握程度及外语运用能力水平

虽然我们在考核时考虑了多方面的因素，如实践环节、课堂学习主动情况、作业情况及考试成绩等，但仍不能全面反映学生专业知识的掌握程度及外语运用能力水平。因此对学生的考核指标还有待进一步优化，建立能够全面反映学生专业知识掌握程度和外语运用能力水平的指标体系是我们的努力目标之一。

篇5：塑性成形工艺及模具设计课程教案

授课类型

理论课

授课时间

节

授课题目（教学章节或主题）：

第三章 弯曲工艺及模具设计

5、弯曲力矩与弯曲力的计算；

6、影响回弹角的因素；

7、提高弯曲件精度的技术措施；

8、弯曲极限变形程度——最小许用弯曲半径及其影响因素；

9、弯曲模工作部分尺寸的确定。本授课单元教学目标或要求：

1.掌握回弹量的计算；

2.了解减小回弹的措施、掌握弯曲件（圈圆、圆杆）展开长度计算；

3.了解弯曲工艺及工序安排、掌握凸模与凹模的圆角半径、凹模深度、凸、凹模间隙、U形件凸、凹模工作尺寸。

本授课单元教学内容（包括基本内容、重点、难点，以及引导学生解决重点难点的方法、例题等）： 基本内容：

1、弯曲力矩与弯曲力的计算原则、目的和方法；

2、影响回弹角的因素：㈠、材料的力学性能：㈡、相对弯曲半径r/t：㈢、弯曲中心角a：㈣、弯曲件的形状；减小回弹的措施

4、提高弯曲件精度的技术措施；

5、弯曲极限变形程度——最小许用弯曲半径及其影响因素；

6、弯曲模工作部分尺寸包括：凸、凹模圆角半径、凹模深度、模具间隙、制造公差。重点：凸模与凹模的圆角半径，、凹模深度、凸、凹模间隙、U形件凸、凹模工作尺寸。难点：凸模与凹模的圆角半径，、凹模深度、凸、凹模间隙。本授课单元教学手段与方法：

自主开发的冲裁工艺与模具设计软件（光盘版）、冲压工艺及模具设计专题网站并结合实物（冲压零件）及加工过程的录像等多媒体手段进行教学 本授课单元思考题、讨论题、作业：

作业 P.119 t1，t2 本授课单元参考资料（含参考书、文献等，必要时可列出）

篇6：塑性成形工艺及模具设计课程教案

微塑性成形技术主要是采用塑性变形的方式进行形成微型零件的工艺方法， 在多种复杂形状微小零件作用下能够达到微米量级，所以在微型零件的制造上较为适用。微塑性成形技术并非是传统塑性成形工艺的简单等比例缩小，其作为新的研究领域对实际的发展有着重要促进作用，故此加强这一领域的理论研究就有着实质性意义。

1 精密微塑性成形原理特征及方法分析

1.1 精密微塑性成形原理特征分析

科技的发展带来了生产的效率提升，在微塑性成形技术的发展过程中经历了不同时期的进步，传统的成形工艺按照比例微缩到微观领域在参数上的适应性就失去了。而微塑性成形技术在现阶段已经成了多种学科交叉的边缘技术，实际成形中的润滑以及摩擦也与此同时发生了一些变化，所以宏观摩擦学当中的摩擦理论就不能有效适应。但由于微小尺度下秒面积与体积的增大，所以在摩擦力就对成形造成的影响逐渐扩大，那么润滑就是比较关键的因素。从实际的成形原理来看，在工件进行微缩化的过程中，此时在摩擦力上就会随之加大，压力的加大那么封闭润滑包中的润滑油压强也随之加大，这样就支持以及对成形的载荷实现了传递，进而对摩擦也减小了。在工件的尺寸不断的微小化过程中，开口润滑包面积减少幅度不是很大，但在封闭润滑包的面积减少幅度就相对比较大，采用固体润滑剂的过程中由于不存在润滑剂溢出的状况所以就对摩擦系数的影响也较小。

1.2 精密微塑性成形方法分析

篇7：塑性成形实验报告

实验项目：Ansys软件分析平面问题和轴对称问题

材料参数：弹性模量E=210Gpa 泊松比：u=0.33 屈服强度σ

摩擦系数v=0.26

尺寸：15×25(mm)

s=350Mpa

实验步骤：

1、建模

1）问题的类型：设置单元类型、属性

(1).设置计算类型。ANSYS Main Menu: Preferences →select Structural → OK(2).选择单元类型。执行ANSYS Main Menu→Preprocessor →Element Type→Add/Edit/Delete →Add →select（Solid # Quad 4node 42）

→OK

2）材料模型

执行Main Menu→Preprocessor →Material Props →Material Models →

Structural →Linear →Inelastic，在EX框中输入2.1e5，在PRXY框中输入0.3，选择OK并关闭对话框。

3）建立几何形状

选择Main Menu→Preprocessor →modeling →create→areas，如图所示：

4）划分网格

Preprocessor →Meshing →Mesh Tool→Volumes Mesh→Tet→Mapped,.采用

Mapped网格划分单元。

执行Main Menu-Preprocessor-Meshing-Mesh-Volume-Mapped：

5）建立接触

2、施加边界条件并求解

执行Main Menu-Solution-Apply-Structural-Displacement，拾取目标平面等，单击OK按钮。然后出现如图窗口，选择“UY”，再单击OK按钮。加载荷后结果：

1）定义求解参数

2）求解

执行Main Menu-Solution-Solve-Current LS，弹出一个提示框。执行file-close，单击OK按钮求解运算。

3、结果处理 1）读入结果数据

2）查看结果

轴对称问题：

平面应变问题

平面应力问题

篇8：花键轴塑性成形工艺专利技术综述

花键轴是机械传动系统中用来传递轴与轴之间扭矩的零件, 被广泛应用于机械行业。当前, 成形花键轴的工艺主要有两种, 分别为传统的切削加工和塑性成形加工, 塑性成形加工属于无切屑加工, 因为具有产品性能好、材料利用率高等诸多优点而逐渐成为生产花键轴的主流工艺。

2 花键轴的塑性成形

塑性成形加工花键轴, 即利用在常温下, 金属具有一定塑性的特点, 并在模具的作用下, 使工件产生一定的塑性变形而形成花键轴。花键轴的塑性成形工艺主要包括挤压和滚轧等工艺。

2.1 花键轴的挤压成形工艺

挤压成形花键轴的原理:工件在压力机中冲头下压的压力下, 以一定速度V通过内花键模具, 该模具型腔具有与花键轴相同的参数, 继而发生塑性变形挤压出花键轴。在CNABS数据库中, 可检索到该数据库中相对较早的通过挤压模具挤压成形花键轴工艺的专利, 其通过对坯料进行各种挤压前处理之后, 利用中心锥角小于40度的型腔, 并在入口处设置一个专用凹模, 该凹模带有一定角度的导流分流口, 从而一次复合挤压成形, 即外径尺寸小于花键轴外径尺寸的坯料, 采用正向挤压朝前, 产生镦粗变形的部分材料经导流分流口流入凹模腔, 进行正向、径向的复合挤压成形花键轴[1]。

随着技术的发展, 传统花键轴的材料40Cr、35Cr Mo钢已被具有更高机械性能的42Cr Mo钢所取代, 因而造成花键轴在常温下的冷挤压成形载荷大, 金属材料的流动能力差, 花键轴的齿形角填充质量差等问题, 为了克服上述问题, 花键轴的挤压成形逐渐又冷挤压转为热挤压, 发明名称为“一种中高频感应加热与振动复合挤压花键轴的装置及工艺”, 在花键轴进行挤压成形之前, 先通过中高频感应加热器对坯料上花键齿形段表面金属进行快速加热至预设温度, 在坯料送往挤压模具时, 同时通过振动器对坯料施加轴向振动, 坯料通过挤压模具的作用即可获得热挤压成形的花键轴[2]。

2.2 花键轴的滚轧成形工艺

花键轴的滚轧成形通常也称之为滚压成形, 根据专利检索的结果, 可以分为以下几种:

第1种为采用滚轮滚挤花键轴, 利用一组具有与花键轴齿形相同的截面形状的滚轮, 在压力P的作用下与工件发生相对滚动, 逐步压入工件的表层金属材料, 使得工件发生塑性变形从而滚轧出花键轴。名称为“花键轴滚压装置”的实用新型专利, 就是将一组与所需加工的花键轴的键数相同的滚压轮均匀分布排列并安装在嵌轮板上;滚压轮的横截面的外沿线与所需加工的花键轴的横截面的外沿等分线相吻合, 在嵌轮板的中心形成一个与所需加工花键轴截面大小、形状相应的成形通道, 在外力的作用下, 使其通过由滚压轮所围成的成形通道后, 生产出所需要的花键轴[3]。

第2种是采用齿条模具滚轧花键轴, 通过上、下对称的两个齿条模具以速度V绕工件轴线做相对平行的交错运动, 在摩擦力的作用下, 两个齿条模具带动工件滚动, 上、下齿条模具逐渐压入工件的表面金属, 使得工件发生塑性变形从而形成花键轴。名称为“搓齿板”的实用新型就是利用一对搓齿板对工件进行的滚轧成形, 采用的是具有预成型齿、成型齿和退出齿三个齿形段的搓齿板, 被搓工件搁置在上、下搓齿板中间, 在搓齿的过程中, 上、下搓齿板相向而行, 中间被搓的工件随之转动, 从而成形花键轴, 该成形工艺可提高花键轴的成形效率, 且能保证成形精度[4]。

3 花键轴成形工艺的专利分析

从花键轴成形工艺的专利申请量着手进行专利定量分析, 主要在CNABS数据库中, 针对检索了分类号为金属挤压B21C23/+, B21C25/+以及轧制齿轮B21H5/+下的有关花键轴成形工艺的专利, 截止到2014年4月30日, CNABS数据库中的专利总量为:578篇, 基于以上数据对该技术领域进行总体统计和分析。

由图1可以看出, 花键轴成形领域的中国专利申请大体经历了以下三个阶段:

(1) 缓慢发展阶段 (1987-1995) 。1995年之前国内申请量很少, 总数不达30件, 发展缓慢, 在此期间检索到国内花键轴成形的专利申请最早出现在1987年;

(2) 快速发展阶段 (1996-2005) 。1995年之后相比1995年之前有一定的发展, 专利申请总量突破了100件, 1996-2005年的这十年属于一个快速增长时期;

(3) 迅猛发展阶段 (2006-2014) 。2006年至今, 花键轴成形的专利申请量占其总申请量的80%以上, 进入了迅猛发展时期。

4 总结

通过对花键轴成形领域的相关专利信息分析, 可以快速理解该领域内有关花键轴成形发明的基本构思, 准确获得技术方案的关键点, 并利用“发明关键点”和“时间节点”等要素有效筛选和定位对比文件, 大幅减少检索时间, 有效提高审查效率。

摘要：主要介绍了花键轴的塑性成形工艺, 并从专利的角度, 梳理了花键轴塑性成形工艺专利技术发展趋势, 并对该技术领域专利申请趋势进行了简要的统计和分析。

关键词：花键轴,塑性成形,专利

参考文献

[1]张俊清.采用中碳钢冷挤压成形加工花键轴的工艺方法[P].中国专利:CN1507963A’2004-06-30.

[2]西安交通大学.一种中高频感应加热与振动复合挤压花键轴的装置及工艺[P].中国专利:CN103028624A’2013-04-10.

[3]刘总路.花键轴滚压装置[P].中国专利:CN2590683Y’2003-12-10.