中职冷冲压工艺及模具设计与制造 教案

冷冲压工艺及模具设计与制造电子教案前言本电子教案是中等职业教育国家规划教材韩森和主编《冷冲压工艺及模具设计与制造》配套使用的教案。旨在为老师开展冷冲压工艺及模具设计与制造教学提供方便与帮助。编制说明：1、本电子教案以韩森和主编《冷冲压工艺及模具设计与制造》为依据，编制中贯彻以素质教育为基础、以能力培养为本位的教学指导思想，充分运用现代教学手段--网络课程提供的大量形象生动、直观有效的视频资料，注重教学的直观性、实用性。2、本电子教案供126～148学时使用(不包括1～2周的机械零、部件测绘实习)。本教案按计划学时132(66讲)编写，机动课时12，用于国家法定节假日、学校全校性活动（运动会、科技艺术节等）的冲消，也可用于阶段性复习小结、综合性习题课、或测验，由任课老师自行掌握。3、课题编号XX-X○的含义该章讲课次序教案章序教案顺序如16-3⑨表示：教案第16讲，讲授的内容是第3章，该章第9次课。4、对[教学目标与要求]中的知识、能力、素质等方面的教学目标与要求应视教材内容、教学设计和学生实际而定，教师可根据教学实际各有侧重。5、在[分析学生]这一项中，从知识水平、能力水平、学习态度、学习方法等角度分析，不要求太具体。教师使用本电子教案时，本部分内容仅供参考，应根据所任课班级学生当时的具体情况进行修正。6、[教学思路设计]，力求教学设计有创意，善于创设教学情景，根据教学需要采用多方法，多方式，对学生有吸引力。教师视具体教学内容、教学条件的需要而选用。7、[教学资源]本教案应用最广的是机械制图网络课程、圆规、三角板。网络课程中包含的大量图表、200多个视频资料，为教学提供了形象、直观、丰富、有效的演示资料。圆规、三角板则是黑板教学时使用的工具。教材配有教学挂图一套，供选用。8、[教学安排]根据课程特点，以一次课2学时（90分钟）为单元；教学步骤：应用最多的是讲课与演示交叉进行，讲课与练习交叉进行，最后进行归纳。9、[教学过程]应视具体教学内容、教学条件适时调整，通常分为五个步骤：一、复习回顾(5～10分钟)通常以提问形式回顾检测上次课达标情况(主要内容和思考题)，结合作业讲评巩固所学。同时，对本节内容预习情况进行检测反馈，了解学生预习情况，提高教学针对性和达标率。二、导入新课简述本次课主要内容、要点、作用和地位，展示确认本节课目标与要求。三、新课教学(70～80分钟)教师讲授与网络课程演示交叉进行，教师讲授与学生练习交叉进行。并通过课堂练习随时把握、调控学习动态，提高教学达标率。学生练习题通常选自自习题集，也有少量自编题或另选题。四、小结(5～10分钟)对本次课主要内容或重点内容以及学习成效进行归纳小结。对学情进行评估。赏识激励学生，让其有信心，有成就感，提高学习自觉性。五、作业通常有习题、思考题两部分。在电子教案整体设计中，力图通过课堂练习与布置课后作业，完成课后题的训练；通过作业布置思考题与课堂提问，完成教材中难点与重点问题的掌握10、[板书设计]，参考相应的P.P.T文集。教案中的课件可用P.owerP.oint、图片用P.hotoshoP.、动画用Flash制作。11、[教学后记]，是本次课讲授完毕后，教师根据课堂上的情况对本次课进行的分析并提出改进措施。此项在每次教案设计时可不写，但课后必须写，这对于进行下次课的教案设计、改进和提高课堂教学质量以及教师的成长十分重要。12、本电子教案是依据韩森和主编《冷冲压工艺及模具设计与制造》、根据教育部颁布的冷冲压工艺及模具设计与制造的总课时要求，按常规教学规范而编写的。实际教学中，不同地区、不同行业的学校、不同工种（专业）、不同班级的教学要求是有区别的，学生的情况更是千差万别，教师在使用本教案时可按需进行修正。本教案仅提供一个通用的教案平台或毛坯，以供教师参考。编者1月冷冲压工艺及模具设计与制造电子教案冷冲压工艺及模具设计与制造电子教案[1][课题编号]1-1①[课题名称]冲压加工及分类[教材版本]韩森和主编、中等职业教育国家规划教材—冷冲压工艺及模具设计与制造，北京：高等教育出版社，2006。[教学目标与要求]知识与技能1、了解本课程的任务、特点、主要内容和学习方法；2、了解冲压工艺在生产中的作用和地位，提高对课程重要性的认识，激发学习兴趣；3、掌握冲压工艺分类及工序特点。二、学习方法和素质养成1、引导学生注重理论联系实际，勤于动手，反复实践，耐心细致，严肃认真，提高对本课程重要性的认识，激发学习兴趣。2、初步树立标准是技术法规的标准化意识，注重严谨细致、一丝不苟的工作态度和工作作风的养成教育。[教学重点]1、本课程的重要性和学习目标、学习方法；2、冲压工艺分类、特点及应用；3、激发学生的学习兴趣；[分析学生]1、学生是在学习了机械制图、机械制造相关知识的基础上学习本课程，有识图能力和一定的机械常识，基础知识了解相对比较充足。2、对模具知识了解较少，感性认识不多。3、冷冲压工艺及模具设计与制造既重理论（工艺），更重要的是根据零件结构设计模具并制造，与专业基础课的学习方法不同，学生对学习方法有一个适应和掌握的过程。[教学思路设计]综合运用读书质疑、讲授、演示、归纳提升等教学法。绪论部分的教学在以教材为蓝本的同时，以激发学生的学习动机和积极性为目的，教师可根据自身的工作、教学经验和体会对绪论所要讲述的内容作恰当的调整和充实。[教学资源]冲压工艺及模具设计与制造相关模型、教具、ppt图像等。[教学安排]2课时（90分钟）教学策略：利用ppt演示，创设教学情景，启发学生思维，注重知识与学生生活实际经验相联系，讲、演交叉进行，及时归纳总结。[教学过程]利用生活中常见的生活用品（铝制）或学习用具等的制造方法——冲压加工，从而导入本课程的主要内容、在机械加工中的地位和作用。（一）绪论基本概念：冲压加工——利用安装在压力机上的模具，对模具里的板料施加变形力，使板料在模具里产生变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的产品零件的生产技术。由于冲压加工经常在材料的冷状态下进行，因此也称为冷冲压。冲压工艺:指冲压加工过程和具体方法，包括各种冲压工序。冲压工艺及冲模设计与制造就是根据图1-1.1冲压零件的形状、尺寸精度及技术要求，制定冲压加工方案，设计冲压模具，并对模具零件进行加工、装配、试模、检验的全部过程。本课程的主要内容和学习方法：学习内容：各种冲压工艺及其模具设计与制造，特别是冲裁模设计、排样图设计、拉深等。学习方法：本课程是以应用为主的专业课，在学习理论基础的工艺之余，对模具设计与制造的要求更高，所以要注意经验的积累，会根据实际加工情况更改相应参数（举一反三）。（二）冲压加工特点与应用（1）冲压件的尺寸精度由模具保证，所以其质量稳定，并具有一定的互换性。（2）冲压加工可以获得其他加工方法所不能或难以制造的壁薄、重量轻、刚性好、表面质量高形状复杂的零件。（3）冲压加工一般不需要加热毛坯，也不像切削加工那样需大量切削金属，既节能又节约金属。（4）普通压力机每分钟可生产几十件冲压件，高速压力机每分钟可生产几百甚至上千件，所以它是一种高效率的加工方法。（5）冲压零件的质量主要靠冲模来保证，所以操作方便，要求的工人技术等级不高，便于组织生产。（三）冲压工序分类冲压加工因制件的形状、尺寸和精度的不同，所采用的工序也不同。根据材料的变形特点可将冷冲压工序分为分离工序和成形工序两类。具体见表1-1。表1-1.1冲压工序分类及特点（四）冲压及其模具技术的发展1、工艺分析计算现代化2、模具计算机辅助设计、制造与分析3、冲压生产自动化4、大批量与多品种小批量生产共存5、推广和发展冲压新工艺和新jish6、不断改进板料性能7、不断开发新的模具材料小结：冲压与冲模概念；冲压工序的分类；冷冲模的分类；冲压加工特点与应用；冷冲压现状与发展方向。课后作业：什么是分离工序？什么是成形工序？生活中应用分离工序和成形工序的例子。预习冲压材料；教学后记：冷冲压工艺及模具设计与制造电子教案[2][课题编号]1-1②[课题名称]冲压材料[教学目标与要求]了解冲压工艺对板料的基本要求板料的冲压成形性能及其与板料力学性能的关系熟知常用冲压材料及其力学性能[教学重点]板料的冲压成形性能及其与板料力学性能的关系[教学安排]2课时（90分钟）教学策略：利用ppt演示，创设教学情景，启发学生思维，注重知识与学生生活实际经验相联系，讲、演交叉进行，及时归纳总结。[教学过程]一、复习与回顾作业讲评：冲压工艺概念、冲压工艺分类二、新课1、冲压工艺对板料的基本要求（1）力学性能指标：伸长率δ、屈强比σs/σb、弹性模数E、硬化指数n、厚向异性系数r影响曲线图。（2）化学成分要求钢中碳、硅、锰、磷、硫（3）金相组织要求（4）表面质量要求（5）材料厚度公差要求2、板料的冲压成形性能及其与板料力学性能的关系(1)板料的冲压成形性能板料对冲压成形工艺的适应能力称为板料的冲压成形性能。主要包括：抗破裂性、贴模性和定形性板料的贴模性是指板料在冲压过程中取得与模具形状一致性的能力。成形过程中的起皱、塌陷等缺陷，均会降低零件的贴模性。定形性是指零件唾沫后保持其在模内既得形状的能力。影响定形性的主要因素是回弹。目前在冲压生产中主要用抗破裂性作为评定板料冲压成形性能的指标。两种失稳现象：拉深失稳和压缩失稳。板料在失稳之前达到的最大变形程度叫做变形极限。如极限拉深系数、极限胀形高度、极限翻孔系数。(2)板料力学性能与板料冲压性能的关系首先看一下拉伸试验图1-2.1拉伸试验用标准式样和拉伸试样a、屈服极限屈服极限小，材料容易屈服，变形抗力小，产生相同变形量所需的变形力就越小。b、屈强比σs/σb屈强比小，即σs小，σb大，容易产生塑性变形二不易产生拉裂。c、伸长率大多数材料的翻孔变形程度都与δu成正比。d、硬化指数e、厚向异性系数由于板料轧制时出现的纤维组织等因素，板料的塑性会因方向不同而出现差异，这种现象称塑性各向异性。厚向异性系数是指单向拉伸试样宽度应变和厚应变之比,即：g=eb/et图1-2.2Δγ对拉深件质量的影响3、常用冲压材料及其力学性能金属材料表1-2.1部分常用冲压材料的力学性能(2)非金属材料胶木板、橡胶、塑料板小结：冲压工艺对板料的基本要求；板料的冲压成形性能及其与板料力学性能的关系；3、常用冲压材料及其力学性能作业：冲压加工对板料有什么要求？材料成形时为什么常采用极限成形系数？名词解释:Q235、1Cr13、H68、LY12、JB31-315、J44-55B课后记：冷冲压工艺及模具设计与制造电子教案（3）[课题编号]3-1③[课题名称]冷冲压设备[教学目标与要求]一、知识与技能1、了解常用冷冲压设备；2、通过了解各种压力机的特点，会合理选择冲压设备；3、模具安装次序及注意事项。二、学习方法和素质养成引导学生提高阅读理解能力和自主学习以及逻辑思维能力。[教学重点]冲压设备规格选择。[教学难点]模具的安装。[教学思路设计]反馈答疑，结合演示精讲，启发点拨，鼓励学生质疑、讨论，练习巩固、归纳提升。[教学资源]视频资料、图片、PPT课件。[教学安排]2学时（90分钟）时间分配：[教学过程]一、复习回顾（5～10分钟）作业讲评导入新课二、导入新课简述冲压工艺，导入冲压设备，展示并让学生确认本节课教学目标和要求。三、新课教学(70～80分钟)简述本节内容、作用和重要性，导出本节课教学目标和要求。(一)机械压力机的型号压力机型号规格和主要技术规格见课本附表2-2和附表2-3。例:JA31-160A，表示公称压力为1600kN的闭式单点压力机组闭式曲轴压力机系列机械压力机。(二)常用冲压设备1、冲压设备分类：

(1)机械压力机按驱动滑块机构的种类可分为曲柄式和摩擦式；

(2)按滑块个数可分为单动和双动；

(3)按床身结构形式可分为开式（C型床身）和闭式（Ⅱ型床身）；

(4)按自动化程度可分为普通压力机和高速压力机等。2、常用压力机的结构、运动及特点(1)通用曲轴压力机通用曲轴压力机是采用曲柄滑块机构作为工作机构的一类机械压力机，常见的曲柄滑块机构有曲拐式和曲轴式两种。运动简图如下：图1-3.1曲柄压力机运动原理1-电动机；2-小带轮；3-大带轮；4-中间传动轴；5-小齿轮；6-大齿轮；7-离合器；8-机身；9-曲轴；10-制动器；11-连杆；12-滑块；13-上模；14-下模；15-垫板；66-工作台议一议：曲拐式和曲轴式压力机的主要区别是什么？(2)双动拉深压力机工作原理：图1-3.2J44-55B型双动拉深压力机滑块机构1-手轮，2-滑块；3-连杆；4-锥齿轮；5-装模螺杆；6-手轮；7-倒滑面(3)高速压力机a、高速压力机的传动原理b、高速压力机的特点(4)其他冲压设备摩擦压力机精冲压力机多工位压力机数控冲模回转头压力机2、压力机上的常用结构(1)机身形式(2)装模高度调节结构(3)打料装置3、冲压设备的选择冲压设备的选择主要包括设备类型和设备规格的选择。(1)设备类型的选择依据：冲压工艺特点和生产率、安全操作选用原则：=1\*GB3①小型冲压件选用开式机械压力机；=2\*GB3②大、中型冲压件选用双柱闭式机械压力机；

=3\*GB3③导板模或要求导套不离开导柱的模具，选用偏心压力机；形模等。=4\*GB3④大量生产的冲压件选用高速压力机或多工位自动压力机；=5\*GB3⑤校平、整形和温热挤压工序选用摩擦压力机；=6\*GB3⑥薄板冲裁、精密冲裁选用刚度高的精密压力机.=7\*GB3⑦大型、形状复杂的拉深件选用双动或三动压力机；=8\*GB3⑧小批量生产中的大型厚板件的成形工序，多采用液压压力机。(2)冲压设备规格的选择判断顺序：公称压力---滑块行程---行程次数---工作台面尺寸---闭合高度---电动机功率3、模具的安装(1)模具安装的一般次序(2)模具安装的注意事项小结（5～10分钟）1、常用冲压设备有几种；2、冲压设备的选择原则与顺序。3、对学习成效进行讲评，点拨、鼓励。五、课后作业1、习题：完成课后习题1-5。2、预习：教材P.17模具材料选用；归纳问题。[板书设计][教学后记]冷冲压工艺及模具设计与制造电子教案（4）[课题编号]4-1=4\*GB3④[课题名称]模具材料选用[教学目标与要求]一、知识与技能1、了解冲压对模具材料的要求；2、通过学习，能基本掌握冲模常用材料及热处理要求；二、学习方法与素质养成通过自学，能自己掌握方法，为后续学习打好基础。[教学重点]模具常用材料及热处理方法。[教学难点]根据实际情况确定模具材料及热处理方法。[分析学生]1、学生已经学习了部分热处理工艺，加以强调和要求应用到模具加工中。2、学习时学生可能认为记忆的东西多，产生厌学现象。要引导学生正确的理解学习方法，不能全记住，至少用的时候能知道在什么地方查到。[教学思路设计]讲演结合、讲练结合、归纳法。[教学资源]热处理加工录像。[教学安排]2学时（90分钟）。教学步骤：讲课与演示交叉进行，讲课与练习交叉进行，最后进行归纳。[教学过程]一、复习回顾（5～10分钟）1、热处理基本方法。2、讲评作业共性问题。二、导入新课简述本节课的作用和重要性，导入本节课教学目标和要求。冲压加工离不开模具，模具的使用寿命和冲件的精度要求都有模具决定，模具材料决定了模具的耐用度和经济性。三、新课教学（70～80分钟）1、冲压对模具材料的要求冲压模具工作时要承受冲击、振动、摩擦、高压和拉伸、弯扭等负荷，甚至在较高的温度下工作（如冷挤压），工作条件复杂，易发生磨损、疲劳、断裂、变形等现象。因此，对模具工作零件材料的要求比普通零件高。冲裁模：对于薄板冲裁模具的工作零件用材要求具有高的耐磨性和硬度，而对厚板冲裁模除了要求具有高的耐磨性、抗压屈服点外，为防止模具断裂或崩刃，还应具有高的断裂抗力、较高的抗弯强度和韧性。

拉深模：要求模具工作零件材料具有良好的抗粘附性（抗咬合性）、高的耐磨性和硬度、一定的强韧性以及较好的切削加工性能，而且热处理时变形要小。

冷挤压：要求模具工作零件有高的强度和硬度、高耐磨性，为避免冲击折断，还要求有一定的韧性。由于挤压时会产生较大的升温，所以还应具有一定的耐热疲劳性和热硬性2、冲模材料的选用原则(1)根据模具种类及其工作条件，选用材料要满足使用要求，应具有较高的强度、硬度、耐磨性、耐冲击性、耐冲击性。(2)根据冲压材料和冲压件生产批量选用材料。(3)模具材料应具有良好的加工工艺性能，便于切削加工，淬透性好、热处理变形小。(4)满足经济性要求。3、冲模常用材料及其热处理要求选用冲裁模具材料应考虑工件生产的批量，若批量不大就没有必要选择高寿命的模具材料；还应考虑被冲工件的材质，不同材质适用的模具材料亦有所不同。对于冲裁模具，耐磨性是决定模具寿命的重要因素，钢材的耐磨性取决于碳化物等硬质点相的状况和基体的硬度，两者的硬度越高，碳化物的数量越多，则耐磨性越好。常用冲压模具钢材耐磨性的劣优依次为碳素工具钢—合金工具钢—基体钢—高碳高铬钢—高速钢—钢结硬质合金—硬质合金。此外还必须考虑工件的厚度、形状、尺寸大小、精度要求等因素对模具材料选择的影响。(1)传统模具用钢

长期以来，国内薄板冲裁模用钢为T10A、CrWMn、9Mn2V、Cr12和Cr12MoV等。

其中T10A为碳素工具钢，有一定强度和韧性。但耐磨性不高，淬火容易变形及开裂，淬透性差，只适用于工件形状简单、尺寸小、数量少的冲裁模具。

T10A碳素工具钢的热处理工艺为：760~810℃水或油淬，160~180℃回火，硬度59~62HRC。

CrWMn、9Mn2V是高碳低合金钢种，淬火操作简便，淬透性优于碳素工具钢，变形易控制。但耐磨性和韧性仍较低，应用于中等批量、工件形状较复杂的冲裁模具。CrWMn钢的热处理工艺为：淬火温度820~840℃油冷，回火温度200℃，硬度60~62HRC。9Mn2V钢的热处理工艺为：淬火温度780~820℃油冷，回火温度150~200℃，空冷，硬度60~62HRC。注意回火温度在200~300℃范围有回火脆性和显著体积膨胀，应予避开。

Cr12和Cr12MoV为高碳高铬钢，耐磨性较高，淬火时变形很小，淬透性好，可用于大批量生产的模具，如硅钢片冲裁模。但该类钢种存在碳化物不均匀性，易产生碳化物偏析，冲裁时容易出现崩刃或断裂。其中，Cr12含碳量较高，碳化物分布不均比Cr12MoV严重，脆性更大一些。

Cr12型钢的热处理工艺选择取决于模具的使用要求，当模具要求比较小的变形和一定韧性时，可采用低温淬火、回火（Cr12为950~980℃淬火，150~200℃回火；Cr12MoV为1020~1050℃淬火，180~200℃回火）。若要提高模具的使用温度，改善其淬透性和红硬性，可采用高温淬火、回火（Cr12为1000~1100℃淬火，480~500℃回火；Cr12MoV为1110~1140℃淬火，500~520℃回火）。

高铬钢在275~375℃区域有回火脆性，应予避免。(2)常用模具新钢种

为了弥补传统模具钢种性能的不足，国内开发或引进了以下性能较好的冲压模具用钢：

=1\*GB3①Cr12Mo1V1（代号D2）钢

属Cr12型钢。由于D2钢中Mo、V含量增加，细化了晶粒，改善了碳化物的分布状况，因此D2钢的强韧性（冲击韧度、抗弯强度、挠度）比Cr12MoV钢有所提高，耐磨性和抗回火稳定性也比Cr12MoV更高。可用深冷处理，提高硬度并改善尺寸稳定性。用D2钢制作的冲裁模具寿命要高于Cr12MoV钢模具。

D2钢的锻造性能和热塑成形性比Cr12MoV钢略差，机械加工性能和热处理工艺与Cr12型钢相似。

=2\*GB3②Cr6WV钢

为高耐磨微变形高碳中铬钢，碳、铬含量均低于Cr12型钢，碳化物的分布状态较Cr12MoV均匀，具有良好的淬透性。热处理变形小，机械加工性能较好。抗弯强度、冲击韧度优于Cr12MoV，只是耐磨性略低于Cr12型钢。用于承受较大冲击力的高硬度、高耐磨板料冲裁模，其效果好于Cr12型钢。

钢的常用热处理工艺为：淬火温度9701~000℃，一般可热油或硝盐分级淬火冷却，尺寸不大的部件可采取空冷。淬火后应立即回火，回火温度160210~℃，硬度58~62HRC。

=3\*GB3③Cr4W2MoV钢

也是高耐磨微变形高碳中铬钢，替代Cr12型钢而研制的钢种，碳化物均匀性好，耐磨性高于Cr12MoV，适于制作形状复杂、尺寸精度要求高的冲压模具，可用于硅钢片冲裁模。

Cr4W2MoV钢的热处理工艺：要求强度、韧性较高时，采用低温淬火、低温回火工艺：淬火温度960~980℃，回火温度280~320℃，硬度60~62HRC。要求热硬性和耐磨性较高时，采用高温淬火、高温回火工艺：淬火温度1020~1040℃，回火温度500~540℃，硬度60~62HRC。=4\*GB3④7CrSiMnMoV(代号CH-1)钢

为空淬微变形低合金钢、火焰淬火钢，可以利用火焰进行局部淬火，淬硬模具刃口部分。淬火温度（800~1000℃），具有良好的淬透性和淬硬性（可达60HRC以上），强度和韧性较高，崩刃后能补焊。可代替CrWMn、Cr12MoV钢，制作形状复杂的冲裁模。CH-1钢的推荐热处理工艺：淬火温度900~920℃，油冷，190~200℃回火1~3小时，硬度58~62HRC。

=5\*GB3⑤6CrNiSiMnMoV(代号GD)钢

为高韧性低合金钢，淬透性好，空淬变形小，耐磨性较高。其强韧性显著高于CrWMn和Cr12MoV钢，不易崩刃或断裂。尤其适用于细长、薄片状凸模及大型、形状复杂、薄壁凸凹模。

GD钢的推荐热处理工艺：淬火温度870~930℃（900℃最佳），盐浴炉加热（45s/mm），油冷或空冷、风冷，175~230℃回火2小时，硬度58~62HRC。由于空冷即可淬硬，也可采用火焰加热淬火。

=6\*GB3⑥9Cr6W3Mo2V2(代号GM)钢

为高耐磨高强韧合金钢，各项工艺性能良好，其耐磨性、强韧性、加工性能均优于Cr12型钢，能够用于高速压力机冲压下的多工位级进模等精密模具，是较理想的耐磨、精密冲压模具用钢。

GM钢的热处理工艺：淬火温度1080~1120℃，硬度64~66HRC。回火温度540~560℃，回火二次。

=7\*GB3⑦Cr8MoWV3Si(代号ER5)钢

属高耐磨高强韧合金钢，具有较好的电火花加工性能，强度、韧性、耐磨性都优于Cr12型钢，适用于大型精密冲压模具。用于硅钢片冲裁模，一次刃磨寿命为21万次，总寿命高达360万次，是目前合金钢冲模冲裁硅钢片的较高寿命水平。

ER5钢的推荐热处理工艺：对高耐磨性、高强韧性的模具，采用1150℃淬火，520~530℃回火3次；

对重载服役条件下的模具，采用1120~1130℃淬火，550℃回火3次。(3)硬质合金及钢结硬质合金

当工件的批量极大时，可以考虑选用硬度和耐磨性比各类模具钢种更高的硬质合金或钢结硬质合金用作模具材料的硬质合金为钨钴类，随着含钴量的增加，韧性及抗弯强度提高而硬度降低。对于承受冲击力较小的模具，可以选用含钴量较低的YG10X；承受冲击力中等或较大的模具，可以选用含钴量较高的YG15或YG20。硬质合金的缺点为韧性较差、难以加工，作为模具的工作部件可以设计为镶拼结构。钢结硬质合金的性能介于硬质合金和高速钢之间，能够机械加工和热处理，可以用于制作复杂的高寿命模具。用作冲裁模的钢结硬质合金有DT、GT35、TLMW50、GW50等。

(3)厚板冲裁模具

厚板冲裁模承受的冲压力高于薄板冲模，为重载冲裁模，易磨损、崩刃和断裂，所以要求模具材料应具有高的耐磨性和强韧性。

其中T8A为碳素工具钢，虽然淬透性、韧性比T10A钢有所改善，但易残存网状碳化物、热硬性差，只能用于工件批量较小的中厚冲裁模。T8A工具钢的热处理工艺为：790~820℃水或油淬，160~180℃回火，硬度58~61HRC。

四、小结（5～10分钟）1、冲压对模具材料的要求；2、冲模常用材料及热处理要求；3、课堂作业讲评，点拨。五、作业1、习题：1、冲模材料的选用原则。2、预习：教材P.22模具零件的加工方法；[板书设计]参考相应的P.P.T文集。[教学后记]冷冲压工艺及模具设计与制造电子教案（5）[课题编号]5-1=5\*GB3⑤[课题名称]模具零件的加工方法[教学目标与要求]一、知识与技能1、模具制造的特点；2、通过学习，掌握模具零件的加工方法；3、模具零件的电加工方法原理、特点及应用。二、学习方法与素质养成通过自学，能自己掌握方法，为后续学习打好基础。[教学重点]模具零件的加工方法。模具零件的电加工方法原理、特点及应用。[教学难点]模具零件的电加工方法原理、特点及应用。。[分析学生]学生已经学习了传统制造工艺，模具加工中有何不同。[教学思路设计]讲演结合、讲练结合、归纳法。[教学资源]机械制造技术基础学习。[教学安排]2学时（90分钟）。教学步骤：讲课与演示交叉进行，讲课与练习交叉进行，最后进行归纳。[教学过程]一、复习回顾（5～10分钟）1、热处理基本方法。2、讲评作业共性问题。二、导入新课简述本节课的作用和重要性，导入本节课教学目标和要求。冲压加工离不开模具，模具的加工方法是否有其特殊性，在本节课中主要学习模具加工的主要方法。三、新课教学（70～80分钟）1、模具制造的特点模具是专用工艺装备，冲模制造属于单件生产。其制造具有以下特点：(1)形状复杂，加工精度高，需应用各种先进的加工方法才能保证加工质量。(2)模具材料性能优异，硬度高，加工难度大，需要先进加工设备和合理安排加工工艺。(3)模具生产批量小，大多具有单件生产特点，应多采用少工序、多工步的加工方案，不用或少用专用工具加工。(4)模具制造完成后均需调整和试模，只有试模制造出合格制件后模具制造才算合格。模具制造的主要内容：模具工作零件的制造；陪购通用件、标准件进行补充加工；进行模具装配和试模。2、模具零件的加工方法主要有机械加工和特种加工两种方法。机械加工是指采用传统及数控切削机床进行的车、铣、刨、磨、钻、镗加工。特种加工是指利用电能、热能、光能、化学能、电化学能和声能的特种加工方法。(1)模具零件的毛坯选择模具零件的毛坯主要有锻件、铸件和型材上的切割件等。通常有以下的原则：凸模和凹模等工作零件的毛坯采用锻件；模座、大型模具零件的毛坯用铸件；垫板、固定板等零件毛坯用型材上的切割件。模具零件的机械加工(3)模具零件的电加工常用的电加工有电火花加工和电火花线切割加工。=1\*GB3①电火花加工电火花加工是在一定的介质中，通过工具电极和工件电极之间脉冲放电的电腐蚀作用，对工件进行加工的一种工艺方法。原理：进行电火花加工时，工具电极和工件分别接脉冲电源的两极，并浸入工作液中，或将工作液充入放电间隙。通过间隙自动控制系统控制工具电极向工件进给，当两电极间的间隙达到一定距离时，两电极上施加的脉冲电压将工作液击穿，产生火花放电。特点：(1)电火花加工能加工普通切削加工方法难以切削的材料和复杂形状工件；(2)加工时无切削力；不产生毛刺和刀痕沟纹等缺陷；(3)工具电极材料无须比工件材料硬；(4)直接使用电能加工，便于实现自动化；(5)加工后表面产生变质层，在某些应用中须进一步去除；(6)工作液的净化和加工中产生的烟雾污染处理比较麻烦。应用：电火花加工的主要用于加工具有复杂形状的型孔和型腔的模具和零件；加工各种硬、脆材料，如硬质合金和淬火钢等；加工深细孔、异形孔、深槽、窄缝和切割薄片等；加工各种成形刀具、样板和螺纹环规等工具和量具。=2\*GB3②电火花线切割加工电火花线切割加工（WirecutElectricalDischargeMachining，简称WEDM），有时又称线切割。表1-5.1各种加工方法的加工精度原理：其基本工作原理是利用连续移动的细金属丝（称为电极丝）作电极，对工件进行脉冲火花放电蚀除金属、切割成型。特点：具有加工余量小、加工精度高、生产周期短、制造成本低等突出优点，应用：它主要用于加工各种形状复杂和精密细小的工件，例如冲裁模的凸模、凹模、凸凹模、固定板、卸料板等，成形刀具、样板、电火花成型加工用的金属电极，各种微细孔槽、窄缝、任意曲线等，四、小结（5～10分钟）1、模具制造的特点；2、通过学习，掌握模具零件的加工方法；3、模具零件的电加工方法原理、特点及应用。4、课堂作业讲评，点拨。五、作业1、习题：模具零件加工方法比较。2、预习：教材P.29冲裁基本工序。[板书设计]参考相应的P.P.T文集。[教学后记]冷冲压工艺及模具设计与制造电子教案[6][课题编号]6-2①[课题名称]冲裁基本冲压工序[教材版本]韩森和主编、中等职业教育国家规划教材—冷冲压工艺及模具设计与制造，北京：高等教育出版社，2006。[教学目标与要求]知识与技能1、了解冲裁工艺设计应该注意的问题；2、冲裁件的工艺性；3、分析冲裁件的工艺性，确定基本冲压工序。二、学习方法和素质养成1、引导学生注重理论联系实际，勤于动手动脑，反复实践，耐心细致，严肃认真，分析工艺性确定基本冲压工序。2、初步树立标准是技术法规的标准化意识，注重严谨细致、一丝不苟的工作态度和工作作风的养成教育。[教学重点]1、冲裁件工艺性分析；2、确定具体零件的基本冲压工序；[教学思路设计]综合运用读书质疑、讲授、演示、归纳提升等教学法。[教学安排]2课时（90分钟）教学策略：利用一个冲裁件零件图为例，确定冲裁方法，设计冲裁工艺顺序的实例，创设教学情景，启发学生思维，注重知识与学生生活实际经验相联系，讲、演交叉进行，及时归纳总结。[教学过程]一、复习回顾1、冲压加工工艺分类二、导入新课冲裁是使板料分离的冲压工艺。包括：落料、冲孔、切边、切口、剖切。问题：冲孔和落料有何异同？相同：模具结构；坯料变形过程。例：垫圈的落料与冲孔：如图2-1.1所示。冲裁工艺：普通冲裁——以撕裂形式实现分离（断面粗糙）图2-1.1垫圈的落料与冲孔精密冲裁——以变形形式实现分离（断面光洁），需用精密设备、精密冲模。冲裁可以直接制成零件，也可以为弯曲、拉深和挤压等工序备料。因此冲裁的各工序在冲压加工生产中得到广泛应用。(一)冲裁工艺性分析所涉及的问题1、结构工艺性(1)冲裁件的形状要力求简单、规则，有利于选取少废料和无废料排样法。(2)冲裁件的内外形转角处应避免清角。(3)尽量避免冲裁件上过长的悬壁与狭槽。(4)冲裁件孔与孔之间、孔与边缘之间的壁厚，因受模具强度或制件质量的限制，其值不能太小。(5)若冲裁件端部带圆弧用条料切断成形，则圆弧半径应略大于条料宽度之半。否则出现台肩。(6)受凸模强度和刚度的限制，冲裁件上的孔不能太小。2、公差与粗糙度的要求(1)当模具结构合理，而且制造公差等级较高、工件厚度在1mm左右时，冲裁件的公差可达IT10级。(2)冲裁件的断面粗糙度及毛刺高度与模具间隙、刃口利钝、材料的力学性能、模具结构、型孔的粗糙度、材料厚度等因素有关。一般普通冲裁其断面粗糙度Ra值可达12.5~3.2微米，毛刺允许高度为0.01~0.05mm。3、冲裁材料的工艺性材料的品种与厚度，一般取决于制件的使用要求，但应尽可能采用国家标准规格的材料。(二)分析图2-1.2示例的工艺性、确定基本冲压工序1、分析图样工艺性的一般步骤(1)结构工艺(2)公差精度和表面粗糙度(3)冲件材料2、结合图样的工艺性分析，确定基本冲压工序小结：冲裁中冲孔与落料的异同点。冲裁件的结构、粗糙度及冲件材料对模具的影响。分析冲件工艺性，确定基本冲压工序。课堂作业：判断题：形状复杂的冲裁件，适于用凸、凹模分开加工。填空题：(1)从广义来说，利用冲模使材料相互之间分离的工序叫冲裁。它包括()、()、切断、修边、()等工序。但一般来说，冲裁工艺主要是指（）和()工序。(2)冲裁根据变形机理的不同，可分为()和()。课后作业：1、什么是冲裁工序？它在生产中有何作用？2、预习冲裁模的结构。教学后记：冷冲压工艺及模具设计与制造电子教案（7）[课题编号]7-2②[课题名称]冲裁工艺方案——冲裁模的选择[教学目标与要求]一、知识与技能1、了解一般冲裁模的拆装顺序；2、了解冲裁模的分类及应用，通过学习，掌握典型冲裁模的结构及特点。二、学习方法和素质养成引导学生提高阅读理解能力和自主学习以及看图能力。[教学重点]典型冲裁模的结构及特点；级进模及复合模的特点。[教学难点]级进模和复合模的工作特点。[分析学生]该部分内容作为了解冲裁模的基础知识，涉及较多冲裁模种类，学生在理解上没有太大难度，但需花较多时间来识记及看图理解。复杂的图形，较多的零件，有的学生可能产生厌烦情绪。教师在讲解要领时要告诫学生，看图要讲究方法，说明各科学习之间的重要联系，同时要坚持耐心细致，随课程的进展和练习增加，逐步提高相应技能。[教学思路设计]反馈答疑，结合演示精讲，启发点拨，鼓励学生质疑、讨论，练习巩固、归纳提升。[教学资源]Flash动画、ppt课件等。[教学安排]2学时（90分钟）时间分配：[教学过程]一、复习回顾（5～10分钟）作业讲评导入新课二、导入新课简述冲裁模结构选择的重要性，展示并让学生确认本节课教学目标和要求。三、新课教学(70～80分钟)简述本节内容、作用和重要性，导出本节课教学目标和要求。确定冲裁工艺方案，就是确定工序顺序和工序组合。要解决这个问题，首先必须搞清楚模具的结构、特点及选用方法。(一)普通冲裁模的结构一、冲裁模拆装目的：将模具全部拆开，搞清楚零件之间的相互连接和模具的装配关系，以对模具的结构作进一步了解。1、冲裁模的装配技术要求2、冲模装配的顺序如何确定？二、冲裁模的结构1、冲裁模的分类(1)按冲裁工序种类分为冲孔模、落料模、切边模、切断模。(2)按工序组合分为单工序模、复合工序模。(3)按导向方式分为无导向的敞开模和有导向的导板模、导柱模和导筒模。(4)按自动化程度分为手工送料模、半自动模和全自动模。2、典型冲裁模具的结构和特点1)单工序冲裁模单工序冲裁模是指在压力机一次行程内只完成一个冲压工序的冲裁模，如落料模、冲孔模、切边模、切口模等

(1)落料模

=1\*GB3①无导向单工序落料模该模具具有一定的通用性，通过更换凸模和凹模，调整导料板、定位板，卸料板位置，可以冲裁不同冲件。另外，改变定位零件和卸料零件的结构，还可用于冲孔，即成为冲孔模。

无导向冲裁模的特点是结构简单，制造容易，成本低。但安装和调整凸、凹模之间间隙较麻烦，冲裁件质量差，模具寿命低，操作不够安全。因而，无导向简单冲裁模适用于冲裁精度要求不高、形状简单、批量小的冲裁件。

图2-2.1

无导向单工序落料模1—上模座2—凸模3—卸料板4—导料板5—凹模6—下模座7—定位板=2\*GB3②导板式单工序落料模

根据排样的需要，这副冲模的固定挡料销所设置的位置对首次冲裁起不到定位作用，为此采用了始用挡料销20。在首件冲裁之前，用手将始用挡料销压入以限定条料的位置，在以后各次冲裁中，放开始用挡料销，始用挡料销被弹簧弹出，不再起挡料作用，而靠固定挡料销对条料定位。(2)冲孔模

特点:冲孔模的对象是已经落料或其它冲压加工后的半成品，所以冲孔模要解决半成品在模具上如何定位、如何使半成品放进模具以及冲好后取出既方便有安全；而冲小孔模具，必须考虑凸模的强度和刚度，以及快速更换凸模的结构；成形零件上侧壁孔冲压时，必须考虑凸模水平运动方向的转换机构等。

=1\*GB3①导柱式冲孔模

图2.8.4是导柱式冲孔模。冲件上的所有孔一次全部冲出，是多凸模的单工序冲裁模。

该模具采用弹性卸料装置，除卸料作用外，该装置还可保证冲孔零件的平整，提高零件的质量。

=2\*GB3②冲侧孔模

这种模具结构紧凑，重量轻，但在压力机一次行程内只冲一个孔，生产率低，如果孔较多，孔距积累误差较大。因此，这种冲孔模主要用于生产批量不大、孔距要求不高的小型空心件的侧面冲孔或冲槽。2)复合工序模(1)级进模

特点：=1\*GB3①级进模是一种工位多、效率高的冲模。=2\*GB3②整个冲件的成形是在连续过程中逐步完成的。连续成形是工序集中的工艺方法。=3\*GB3③完成工序类型多，多工序冲压的复杂冲压件可以在一副模具上完全成形，可实现高速自动冲压。=1\*GB3①固定卸料级进模=2\*GB3②弹压导板级进模用导正销定位的级进模

图2-2.2用导正销定位的级进模1—模柄2—螺钉3—冲孔凸模4—落料凸模5—导正销6—固定导料销7—始用导料销3)复合模复合模是一种多工序的冲模。是在压力机的一次工作行程中，在模具同一部位同时完成数道分离工序的模具。它主要特征是有一个既是落料凸模又是冲孔凹模的凸凹模。按照复合模工作零件的安装位置不同，分为正装式复合模和倒装式复合模两种。

(1)正装式复合模（又称顺装式复合模）正装式复合模工作时，板料是在压紧的状态下分离，冲出的冲件平直度较高。但由于弹顶器和弹压卸料装置的作用，分离后的冲件容易被嵌入边料中影响操作，从而影响了生产率。1—打杆2—模柄3—推板4—推杆5—卸料螺钉6—凸凹模7—卸料板8—落料凹模9—顶件块10—带肩顶杆11—冲孔凸模12—挡料销13—导料销图2-2.3正装式复合模(2)倒装复合膜采用刚性推件的倒装式复合模，板料不是处在被压紧的状态下冲裁，因而平直度不高。这种结构适用于冲裁较硬的或厚度大于0.3mm的板料。如果在上模内设置弹性元件，即采用弹性推件装置，这就可以用于冲制材质较软的或板料厚度小于0.3mm，且平直度要求较高的冲裁件。(3)正装式和倒装式复合模结构比较：

正装式较适用于冲制材质较软的或板料较薄的平直度要求较高的冲裁件，还可以冲制孔边距离较小的冲裁件。

倒装式不宜冲制孔边距离较小的冲裁件，但倒装式复合模结构简单、又可以直接利用压力机的打杆装置进行推件，卸件可靠，便于操作，并为机械化出件提供了有利条件，故应用十分广泛。

复合模的特点是生产率高，冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高，板料的定位精度要求比级进模低，冲模的轮廓尺寸较小。但复合模结构复杂，制造精度要求高，成本高。复合模主要用于生产批量大、精度要求高的冲裁件。三、普通冲裁模结构类型选择根据冲件的形状、尺寸、精度、材料性能及批量要求，应合理选择模具的结构类型。选用原则如下：1、只有一个工序基本工序的冲件用单工序模，其导向方式的选择为：(1)冲件形状简单、精度低且批量小时用敞开模。(2)冲件精度高，批量较小，且料厚、凸模强度大时，可采用固定导板模。(3)冲件形状复杂，精度较高，且为中、大批量生产时，用导柱、导套导向的导柱模。2、有几个基本冲裁工序的冲件，一般采用复合工序模：在复合工序中，除内外形相对位置精度有特殊要求或对冲件平整度有特殊要求的选复合模外，从生产效率上考虑选择级进模。级进模两种定距方式：固定挡料定距和侧刃定距。(二)示例冲裁工艺方案结合模具的学习，确定冲裁工艺方案，分析每种方案的可行性及优缺点，最后选择最可行的方案。具体见课本。四、小结（5～10分钟）1、模具的拆装及注意事项；2、典型冲裁模的结构及冲裁特点；3、普通冲裁模结构类型选择原则；4、根据所学内容，分析冲裁零件图，确定冲裁工艺方案；5、对学习成效进行讲评，点拨、鼓励。五、课后作业1、习题：完成课后习题2-6、2-7题。2、预习：教材P.45排样图设计；归纳问题。[板书设计]参考相应的P.P.T文集。[教学后记]冷冲压工艺及模具设计与制造电子教案（8）[课题编号]8-2=3\*GB3③[课题名称]排样图设计[教学目标与要求]一、知识与技能1、通过学习，掌握冲裁件的排样设计方法；2、根据工艺要求，确定搭边值、条料宽度、送料步距。3、能够合理进行排样设计，并能绘制排样图。4、根据所学习内容，解决实际问题。二、学习方法和素质养成引导学生自主学习以及根据所学知识解决实际问题的能力。[教学重点]1、根据工艺要求，确定搭边值、条料宽度、送料步距。2、能够合理进行排样设计，并能绘制排样图。[教学难点]能够合理进行排样设计，并能绘制排样图。[分析学生]该部分内容作为冲裁及冲裁模设计的重要基础，公式多，参数多，学生初学感觉没有太大难度，但需花较多时间来理解和经验积累练习。重复性的练习，较多的方案选择，易产生厌烦情绪，导致练习马虎、甚至厌学情绪。教师在讲解要领时要告诫学生，选择方案要根据实际要求，切不可千篇一律，同时要坚持耐心细致，随课程的进展和练习增加，逐步提高相应技能。[教学思路设计]反馈答疑，结合演示精讲，启发点拨，鼓励学生质疑、讨论，练习巩固、归纳提升。[教学资源]冷冲压网络课程，flash、ppt课件等。[教学安排]2学时（90分钟）时间分配：[教学过程]一、复习回顾（5～10分钟）1、作业讲评导入新课2、预习检测：什么是排样？为什么要设计排样图？材料的利用率？二、导入新课简述排样图的重要性，展示并让学生确认本节课教学目标和要求。三、新课教学(70～80分钟)简述本节内容、作用和重要性，导出本节课教学目标和要求。排样——冲裁件在条料上的布置方法。举例：直排（裁剪42次，冲2752件）斜对排（裁剪46次，冲2852件）直对排（裁剪72次，冲3168件）另一种直对排（裁剪91次，冲3185件）改变形状后直排（裁剪42次，冲3655件）排样原则1、提高材料利用率2、操作方便、安全、劳动强度低（少翻料、宽条料、小进距）3、使模具结构简单、寿命较高4、应保证冲件的质量（弯曲件）排样工作:图2-3.1排样图重要性排样方法、确定搭边值、计算条料宽度和送料步距、画出排样图(一)排样设计1．有废料排样沿冲件全部外形冲裁，冲件与冲件之间、冲件与条料之间都存在有搭边废料。冲件尺寸完全由冲模来保证，因此精度高，模具寿命也高，但材料利用率低。

2．少废料排样沿冲件部分外形切断或冲裁，只在冲件与冲件之间或冲件与条料侧边之间留有搭边。因受剪裁条料质量和定位误差的影响，其冲件质量稍差，同时边缘毛刺被凸模带入间隙也影响模具寿命，但材料利用率稍高，冲模结构简单。

3．无废料排样冲件与冲件之间或冲件与条料侧边之间均无搭边，沿直线或曲线切断条料而获得冲件。冲件的质量和模具寿命更差一些，但材料利用率最高。见表2-3.1.(二)搭边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。1、搭边的作用：(1)补偿误差（裁剪、导向、定位）(2)使凸凹模双边受力(间隙均匀、模具寿命高，断面质量好）(3)自动送料（条料有一定的刚度）2、搭边值大小过大——浪费材料；过小——易被拉入模具间隙内，损坏刃口；合理选择搭边值。影响因素——材料厚度，种类，冲件大小和形状。表2-3.1有废料排样和少、无废料排样主要形式和分类(三)条料宽度确定在排样方案和搭边值确定之后，就可以确定条料的宽度，进而确定导料板间的距离。由于表2-3.2所列侧面搭边值a已经考虑了剪料公差所引起的减小值，所以条料宽度的计算一般采用下列的简化公式。

1．有侧压装置时条料的宽度与导料板间距离，

图2-3.2

有侧压装置的模具，能使条料始终沿着导料板送进，故按下式计算：

2．无侧压装置时条料的宽度与导料板间距离，图2-3.3

图2-3.2有侧压板的冲裁图2-3.3无侧压板的冲裁

侧压装置的模具，应考虑在送料过程中因条料的摆动而使侧面搭边减少。为了补偿侧面搭边的减少，条料宽度应增加一个条料可能的摆动量，放按下式计算：

条料宽度

式中——条料宽度方向冲裁件的最大尺寸；

a——侧搭边值，可参考表2.5.2；

△——条料宽度的单向（负向）偏差，

C——导料板与最宽条料之间的间隙，其最小值见表2.3.2。表2-3.2条料宽度偏差

3．用侧刃定距时条料的宽度与导料板间距离，如图2-3.4

图2-3.4有侧刃的冲裁

式中Lmax——条料宽度方向冲裁件的最大尺寸；

a——侧搭边值，

n——侧刃数；

b1——侧刃冲切的料边宽度，见表2.5.6

C——冲切前的条料宽度与导料板间的间隙；

y——冲切后的条料宽度与导料板间的间隙。三、材料利用率计算合理排样对节约材料、提高经济效益有很重要的实际意义。通常用材料的利用率来衡量。一个步距内：板料总利用率：有侧压装置B=(D+2α1+△)–△无侧压装置B=(D+2α1+2△+b0)–△图2-3.5四、示例确定图2-2示例的排样图。首先确定模具类型及定距方法，根据零件特征选择排样方案，画出排样图，确定搭边值并计算料宽、步距。最后计算材料的利用率，具体步骤见课本。四、小结（5～10分钟）1、排样方案有哪些？如何确定排样方案；2、搭边的概念及意义，如何计算条料宽度。3、材料利用率概念，如何提高材料利用率。3、对学习成效进行讲评，点拨、鼓励。五、课后作业1、习题：完成课后题2-10、2-28(3)题。2、思考题：教材P.1082-28(4).3、预习：教材P.51冲裁压力及压力中心。[板书设计]参考相应的P.P.T文集。[教学后记]冷冲压工艺及模具设计与制造教案（9）[课题编号]9-2=4\*GB3④[课题名称]冲裁压力及压力中心的确定[教学目标与要求]一、知识与技能1、了解冲裁压力有哪些部分组成；2、通过学习，掌握冲压力的计算方法；3、卸料力、推件力和顶件力；4、能够准确计算总冲压力，并合理选用压力机。二、学习方法和素质养成引导学生分析问题解决问题的思路，做事要“量力而为”。[教学重点]冲裁压力及压力中心的计算。[教学难点]冲裁压力及压力中心的计算。[分析学生]该部分内容在计算冲裁力时涉及比较多的经验系数，合理选择系数值是一个需要加工经验的事情，学生在这方面稍有欠缺；但是只要明白了冲裁力总压力的计算方法，为以后工作奠定基础。教师在讲解要领时要告诫学生，冲裁总压力的计算公式不是一个固定公式，要根据冲裁工艺及设备情况选择恰当的公式，同时要坚持耐心细致，随课程的进展和练习增加，逐步提高相应技能。[教学思路设计]反馈答疑，结合演示精讲，启发点拨，鼓励学生质疑、讨论，练习巩固、归纳提升。[教学资源]冷冲压工艺及模具设计与制造等。[教学安排]2学时（90分钟）时间分配：[教学过程]一、复习回顾（5～10分钟）1、作业讲评导入新课2、预习检测：冲裁力有几部分组成？二、导入新课简述计算冲裁力及压力中心的重要性及作用，冲裁力是选择压力机的主要依据，也是模具设计所必须的数据。展示并让学生确认本节课教学目标和要求。三、新课教学(70～80分钟)简述本节内容、作用和重要性，导出本节课教学目标和要求。(一)冲裁压力冲裁力是冲裁过程中凸模对板料施加的压力，它是随凸模进人材料的深度(凸模行程)而变化的，如图2-4.1所示。通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值，它是选用压力机和设计模具的重要依据之一。1、冲裁工艺力

(1)用普通平刃口模具冲裁时，其冲裁力F一般按下式计算：(2-1)

式中F——冲裁力；

L——冲裁周边长度；图2-4.1冲裁力

t——材料厚度；

——材料抗剪强度；

K——修正系数，一般取K＝1.3。

从凸模上卸下箍着的料所需要的力称卸料力；将梗塞在凹模内的料顺冲裁方向推出所需要的力称推件力；逆冲裁方向将料从凹模内顶出所需要的力称顶件力，如图2.4.1所示。(2)卸料力

(2-2)

(3)推料力(2-3)图2-4.2冲裁方式

(4)顶件力(2-4)

式中F——冲裁力；图2.6.1卸料力推件力和顶件力

——卸料力、推件力、顶件力系数，见表2.6.1；

n——同时卡在凹模内的冲裁件(或废料)数。

式中h——凹模洞口的直刃壁高度；

t——板料厚度。2、冲裁总压力的计算采用弹压卸料装置和下出件模具时：F总=F+F卸+F推采用弹压卸料装置和上出件模具时：F总=F+F卸+F顶采用刚性卸料装置和下出件模具时：F总=F+F推3、压力机公称压力的选取F冲>F总4、降低冲裁力的措施(1)加热冲裁断面质量较差，精度低，有氧化皮。用于精度不高的厚料冲裁。(2)斜刃冲裁减少冲击、振动，模具制造难度大，冲裁件易弯曲。用于形状简单或精度要求不高的大件冲裁（汽车覆盖件）。F斜=K斜Ltτ（K斜=0.2～0.6）(3)阶梯冲裁适当减少振动，精度不受影响，避免小凸模倾、折断，但不易修磨刃口。用于多个凸模而其位置又较对称的模具。(二)压力中心确定

模具的压力中心就是冲压力合力的作用点。为了保证压力机和模具的正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心线相重合。否则，冲压时滑块就会承受偏心载荷，导致滑块导轨和模具导向部分不正常的磨损，还会使合理间隙得不到保证，从而影响制件质量和降低模具寿命甚至损坏模具。在实际生产中，可能会出现由于冲件的形状特殊或排样特殊，从模具结构设计与制造考虑不宜使压力中心与模柄中心线相重合的情况，这时应注意使压力中心的偏离不致超出所选用压力机允许的范围。

1．简单几何图形压力中心的位置

(1）对称冲件的压力中心，位于冲件轮廓图形的几何中心上。

(2）冲裁直线段时，其压力中心位于直线段的中心。(3）冲裁圆弧线段时，其压力中心的位置，如图2.6.4，按下式计算：

式中：b——弧长。

图2-4.2

2．确定多凸模模具的压力中心

确定多凸模模具的压力中心，是将各凸模的压力中心确定后，再计算模具的压力中心（见图2.6.5）。计算其压力中心的步骤如下：

(1）按比例画出每一个凸模刃口轮廓的位置。

(2）在任意位置画出坐标轴线x，y。坐标轴位置选择适当可使计算简化。在选择坐标轴位置时，应尽量把坐标原点取在某一刃口轮廓的压力中心，或使坐标轴线尽量多的通过凸模刃口轮廓的压力中心，坐标原点最好是几个凸模刃口轮廓压力中心的对称中心。(三)例题计算图2-2示例的冲压力及压力中心。具体计算步骤见课本。四、小结（5～10分钟）1、冲裁力的组成；2、冲裁力的计算。3、计算压力中心目的及计算压力中心的方法。3、对学习成效进行讲评，点拨、鼓励。五、课后作业1、习题：完成课后习题2-28(6)题。2、预习：教材P.55计算凹模外形尺寸、选择典型组合；归纳问题。[板书设计]参考相应的P.P.T文集。[教学后记]冷冲压工艺与模具设计与制造电子教案（10）[课题编号]10-2=5\*GB3⑤[课题名称]凹模外形尺寸计算、典型组合选择[教材版本]韩森和主编、中等职业教育国家规划教材—冷冲压工艺及模具设计与制造，北京：高等教育出版社，2006。[教学目标与要求]一、知识与能力1、掌握凹模几何中心，计算凹模外形尺寸；。2、通过学习并结合实际经验，能合理选择典型组合。3、通过参照，能对简单冲压件计算外形尺寸、选择典型组合。二、学习方法和素质培养明确凹模外形尺寸计算的作用和重要性，培养学生对生产有强烈的责任感，激发学习动机；在正确、清晰的前提下，引导培养学生参照标准设计的重要性。[教学重点]凹模几何中心确定；选择合适的典型组合。[教学难点]选择典型组合。[分析学生]该部分模具设计采用标准化可以节省设计时间和制造周期，故在选择典型组合时应参照典型组合进行设计。学生只要能正确的分析冲压零件图，确定了排样图，可根据典型组合进行选择，学生经过预习有一定感性认识，知识内容理解不会有困难。但要求是能正确的选择，需要通过多练习示例积累一些设计经验。[教学思路设计]教学方法：讲练法、演示法、对比法、归纳法。[教学资源]冷冲压工艺及模具设计与制造课程等。[教学安排]2学时（90分钟）。教学步骤：讲课与练习交叉进行，讲课与演示交叉进行，易出错处正误对比进行，最后进行归纳。[教学过程]一、复习回顾（5～10分钟）1、冲裁压力及压力中心计算方法；2、讲评作业批改情况；3、预习反馈，集中问题。二、导入新课简述模具设计的作用和重要性，展示并让学生确认本节课教学目标和要求。冷冲压加工是专用机械加工方法，对于不同的零件，需要设计不同的凸模和凹模。所以模具的外形尺寸计算和典型组合的选择是模具设计的基础。三、新课教学（70～80分钟）1、计算凹模外形尺寸凹模的外形尺寸一般是矩形，在复合模中也采用圆形，确定凹模外形尺寸的一般步骤如下：(1)确定凹模的几何中心原则：凹模的几何中心一般是模柄的中心，要求凹模的几何中心与压力中心重合。(2)初步计算外形尺寸根据凹模型孔位置，按下式计算凹模投影的外形尺寸：L=2(L1+L2)式中：L——凹模的长度或宽度；L1——凹模的几何中心到最远型孔孔壁的距离；L2——距凹模几何中心最远型孔孔壁到凹模边缘的距离，(3)选取标准值，确定凹模厚度2、选择典型组合模具设计采用标准化可以节省设计时间和制造周期，特别是常见的冲裁模结构已在冷冲模国家标准中有典型组合，应参考典型组合进行设计。教师讲授要强调一下几个问题：选择典型组合，首先确定模具类型是级进模还是复合膜，然后再细分到其他。(1)级进模=1\*GB3①有无导向。=2\*GB3②有导向时是固定导板导向还是弹压导板导向或导柱导套导向。=3\*GB3③卸料方式是弹压卸料还是固定卸料。=4\*GB3④横向送料还是纵向送料。(2)复合膜=1\*GB3①倒装还是顺装。=2\*GB3②凹模外形是圆形还是矩形=3\*GB3③是薄凹模还是厚凹模。3、应用学生完成课本中示例2-2的外形尺寸计算，教师就共性问题集中讲解。四、小结（5～10分钟）1、掌握凹模几何中心，计算凹模外形尺寸；。2、通过学习并结合实际经验，能合理选择典型组合。3、通过参照，能对简单冲压件计算外形尺寸、选择典型组合。4、归纳学习方法，讲评课堂作业，让学生在讲评中发不不足，以利改进。五、作业1、习题：完成课后习题P1172-7题。2、预习：教材P57模具主要零部件的设计——凹模、凸模的设计；归纳问题。[板书设计]参考相应的P.P.T文集。[教学后记]冷冲压工艺与模具设计与制造电子教案（11）[课题编号]11-2=6\*GB3⑥[课题名称]模具主要零部件的设计——凹模、凸模的设计[教材版本]韩森和主编、中等职业教育国家规划教材—冷冲压工艺及模具设计与制造，北京：高等教育出版社，2006。[教学目标与要求]一、知识与能力1、根据冲件零件图合理选择凹模孔口侧壁形状；。2、通过学习并结合实际经验，确定凸模的结构形式及固定方法。3、选择典型组合。二、学习方法和素质培养明确凹模外形尺寸计算的作用和重要性，培养学生对生产有强烈的责任感，激发学习动机；在正确、清晰的前提下，引导培养学生参照标准的重要性及实用性。[教学重点]合理选择凹模孔口侧壁形状；凸模的固定方法；[教学难点]选择典型组合。[分析学生]该部分模具设计采用标准化可以节省设计时间和制造周期，故在选择典型组合时应参照典型组合进行设计。学生只要能正确的分析冲压零件图，确定了排样图，可根据典型组合进行选择，学生经过预习有一定感性认识，知识内容理解不会有困难。但要求是能正确的选择，需要通过多练习示例积累一些设计经验。[教学思路设计]教学方法：讲练法、演示法、对比法、归纳法。[教学资源]冷冲压工艺及模具设计与制造课程等。[教学安排]2学时（90分钟）。教学步骤：讲课与练习交叉进行，讲课与演示交叉进行，易出错处正误对比进行，最后进行归纳。[教学过程]一、复习回顾（5～10分钟）1、凹模外形尺寸计算；2、讲评作业批改情况；3、预习反馈，集中问题。二、导入新课简述模具设计的作用和重要性，展示并让学生确认本节课教学目标和要求。冷冲压加工是专用机械加工方法，对于不同的零件，需要设计不同的凸模和凹模。作为模具的主要零件——凸模、凹模的设计尤为重要。三、新课教学（70～80分钟）1、凹模的设计凹模类型很多，凹模的外形有圆形和板形；结构有整体式和镶拼式；刃口也有平刃和斜刃。(1)凹模型孔的形状及孔位设计凹模型孔形状：与工件形状一致。(2)凹模孔口侧壁形状的选择选用刃口形式时，主要应根据冲裁件的形状、厚度、尺寸精度以及模具的具体结构来决定，其刃口形式见表两种形式：直壁式、斜壁式，如表2-6.1所示。(3)凹模固定方法螺钉和销钉紧固在下模上。(4)凹模的技术条件(5)示例凹模设计2、凸模的设计(1)凸模的结构形式及其固定方法

由于冲件的形状和尺寸不同，冲模的加工以及装配工艺等实际条件亦不同，所以在实际生产中使用的凸模结构形式很多。其截面形状有圆形和非圆形；刃口形状有平刃和斜刃等；结构有整体式、镶拼式、阶梯式、直通式和带护套式等。凸模的固定方法有台肩固定、铆接、螺钉和销钉固定，粘结剂浇注法固定等。=1\*GB3①圆形凸模按标准规定，圆形凸模有以下3种形式如图2.9.1所示。

台阶式的凸模强度刚性较好，装配修磨方便，其工作部分的尺寸由计算而得；

与凸模固定板配合部分按过渡配合（H7/m6或H7/n6）制造；

最大直径的作用是形成台肩，以便固定，保证工作时凸模不被拉出。

图a用于较大直径的凸模，图b用于较小直径的凸模，它们适用于冲裁力和卸料力大的场合。图c是快换式的小凸模，维修更换方便。(a)(b)(c)表2-6.1凹模刃口型式、特点及应用范围=2\*GB3②非圆形凸模固定方法图2-6.2非圆形凸模固定方法图2-6.2a是台肩固定；图2-6.2b是铆接固定。这两种固定方法应用较广泛，但不论哪一种固定方法，只要工作部分截面是非圆形的，而固定部分是圆形的，都必须在固定端接缝处加防转销。以铆接法固定时，铆接部位的硬度较工作部分要低。

图2-6.2c和图2-6.2d是直通式凸模。直通式凸模用线切割加工或成形铣、成形磨削加工。截面形状复杂的凸模，广泛应用这种结构。

图2-6.2d用低熔点合金浇注固定。这种固定凸模方法的优点在于，当多凸模冲裁时，可以简化凸模固定板加工工艺。便于在装配时保证凸模与凹模合理均匀的间隙。此时，凸模固定板上安装凸模的孔的尺寸较凸模大，留有一定的间隙，以便充填粘结剂。为了粘结得牢靠，在凸模的固定端或固定板相应的孔上应开设一定的槽形。常用的粘结剂有低熔点合金、环氧树脂、无机粘结剂等，各种粘结剂均有一定的配方，也有一定的配制方法，有的在市场上可以直接买到。=3\*GB3③大、中型凸模大、中型的冲裁凸模，有整体式和镶拼式两种。大、中型整体式凸模，直接用螺钉、销钉固定。镶拼式凸模不但节约贵重的模具钢，而且减少锻造、热处理和机械加工的困难，因而大型凸模宜采用这种结构。关于镶拼式结构的设计方法，将在后面详细叙述。3、凸模强度校核

在一般情况下，凸模的强度和刚度是足够的，无须进行强度校核。但对特别细长的凸模或凸模的截面尺寸很小而冲裁的板料厚度较厚时，则必须进行承压能力和抗纵弯曲能力的校核。其目的是检查其凸模的危险断面尺寸和自由长度是否满足要求，以防止凸模纵向失稳和折断。因大多数中职院校没有学过材料力学，所以不做重点讲解。4、凸模材料及热处理与凹模材料相同。热处理；硬度一般取为58~62HRC。3、应用学生完成课本中示例2-2的外形尺寸计算，教师就共性问题集中讲解。四、小结（5～10分钟）1、凹模孔口侧壁形状的选择；。2、凸模的结构形式及其固定方法。3、通过参照，能对简单冲压件设计凹模、凸模形状。五、作业1、习题：完成课后习题P.1082-11～12。2、预习：教材P66定位、导料及定距零件的设计；归纳问题。[板书设计]参考相应的P.P.T文集。[教学后记]冷冲压工艺与模具设计与制造电子教案（12）[课题编号]12-2=7\*GB3⑦[课题名称]定位、导料及定距零件的设计[教学目标与要求]一、知识与技能1、了解定位、导料及定距零件的作用；2、各种定位导向装置种类及特点。3、通过学习选择合适的定位、导料及定距零件方案。二、学习方法和素质养成引导学生提高阅读理解能力和自主学习能力。[教学重点]1、各种定位导向装置种类及特点2、选择合适的定位、导料及定距零件方案。[教学难点]选择合适的定位、导料及定距零件方案。[教学思路设计]反馈答疑，结合演示精讲，通过现场及多媒体教学加深学生的理解。[教学资源]冷冲压工艺与模具设计与制造，实习车间、多媒体视频等。[教学安排]2学时（90分钟）时间分配：[教学过程]一、复习回顾（5～10分钟）1、作业讲评导入新课2、预习检测：定位零件与导向装置有哪些种类？二、导入新课如何保证条料在模具中正确送进？导入新课。三、新课教学(70～80分钟)简述本节内容、作用和重要性，导出本节课教学目标和要求。冲模的定位零件是用来保证条料的正确送进及在模具中的正确位置。条料在模具送料平面中必须有两个方向的限位：

一是在与条料方向垂直的方向上的限位，保证条料沿正确的方向送进，称为送进导向；

二是在送料方向上的限位，控制条料一次送进的距离（步距）称为送料定距。1、定位板和定位销

定位板和定位销是作为单个坯料或工序件的定位用。其定位方式有两种：外缘定位和内孔定位。如图2-7.1所示。

定位方式是根据坯料或工序件的形状复杂性、尺寸大小和冲压工序性质等具体情况决定。外形比较简单的冲件一般可采用外缘定位，如图2-7.1a；外轮廓较复杂的一般可采用内孔定位，如图2-7.1b。2-7.1定位销2、导料板导料销或导料板是对条料或带料的侧向进行导向，以免送偏的定位零件。3、挡料销挡料