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第一章冲压成形基础
本章讲述了冲压模具设计的基础知识,包括冲压模具课程导入、冲压工艺认知、冲压模具认知、冲压材料及冲压模具材料四部分内容。涉及冲压与冲压模具的定义,冲压的典型工序,冲压模具的基本结构以及冲压相关材料的选择等知识点。本章利用动画演示等方式,讲述冲压相关基础知识,以便于学生理解掌握。以实用性为原则,视频引入冲压生产案例,提升院校服务企业的能力。通过本章的学习,使学生对冲压工艺及模具的概念建立基本的认知,为后续章节的学习作出铺垫。
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●1.1冲压模具课程导入
本节从汽车模具的发展历程出发,讲述了冲压模具在现代工业中的重要作用。
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●1.2冲压工艺认知
本节介绍了冲压基本概念,并使用动画详细阐述了冲压的两大工序,分离工序和成形工序。
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●1.3冲压模具认知
本节介绍了冲压模具定义,利用动画和图片,分别演示了模具的分类以及模具的典型结构。
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●1.4常用冲压模具材料
本节从工厂生产角度出发,说明了冲压材料和冲压模具材料的选用原则,并介绍了常用的冲压模具材料。
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●1.5走进大国工匠——李凯军访谈
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第二章冲裁工艺与模具设计
本章首先介绍了冲裁变形过程、冲裁断面情况和提高冲裁件质量的途径。接着引入了本章的设计实例,从冲裁件结构、精度和断面粗糙度开展工艺分析,制定了合理冲裁工艺方案。同时介绍了冲裁模具典型结构和分类。最后进行了压力中心的计算和压力机的选取,并完成了冲裁模主要零、部件的设计与选用。通过本章的学习,使学生对模具设计流程有更加清晰的理解,并能够完成简单冲裁模具的完整设计。
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●2.1冲裁基本原理
本节课主要讲解了冲裁的基本原理,重点介绍了冲裁的定义、分类、冲裁变形产生的三个阶段和冲裁切断面的四个区域等知识点。
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●2.2冲裁质量及影响因素
本节课主要从冲裁件的断面状况、尺寸精度和形状误差等方面讲解了冲裁件质量的衡量标准及其影响因素。
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●2.3冲裁件工艺分析
冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲裁工艺的适应性。本节主要从冲裁件的结构与尺寸、精度与断面的表面粗糙度和材料等方面讲解了对冲裁件进行工艺分析的主要方法,并且完成了设计任务的工艺分析。
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●2.4冲裁工艺方案的确定
本节从确定冲裁的工序数、工序组合形式以及顺序安排等三个方面讲解了冲裁件工艺方案的确定方法,并确定了设计任务的冲裁加工工艺方案。
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●2.5冲裁排样设计
本节课的目的是设计出合理的冲裁排样方案,降低生产成本。主要介绍了材料利用率、排样、搭边与料宽等知识点,并且对设计任务进行了排样设计。
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●2.6冲压力与压力中心的计算
本节主要讲授压力中心的意义,压力中心的确定方法及设计原则,并完成了设计任务进行压力中心及冲压力的计算。
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●2.7冲裁模具间隙与刃口尺寸的确定
本节主要是通过分析冲裁间隙对冲压工艺的影响,确定最小合理间隙值。并依据凸凹模刃口满足的基准件原则、磨损原则和入体原则,确定凸凹模刃口尺寸。
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●2.8工作零件设计与建模
本节主要是讲解了主要工作零件凸模和凹模,并分别介绍了凸模和凹模的种类、结构和固定方式,最后结合UG软件完成凸模的建模。
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●2.9定位零件设计与建模
本节主要讲授了四类定位零件—导料零件、挡料销、侧刃和导正销,分别分析结构和应用场合,确保控制条料的正确送进及毛坯在模具中的准确定位。最后结合UG软件完成始用挡料销的建模。
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●2.10卸料零件设计与选用
本节介绍了常见的卸料及出件形式,其中包括卸料、推件和顶件。重点分析了卸料装置的结构形式和应用场合,并对刚性卸料和弹性卸料进行了对比分析,最后针对设计任务选取了合适的卸料装置。
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●2.11导向零件设计与建模
本节主要是介绍了导柱和导套的功能、分类及结构。讲解了导向零件的基本形式,以及通过确定标准模架从而选取导柱、导套的方法。最后利用UG软件完成导柱和导套的建模。
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●2.12支撑零件设计与选用
本节主要讲授了支撑零件、模架和模柄等结构。分析了模架的种类、形式和应用。根据模柄的分类和应用,选取了相应的模柄。最后结合UG软件展示了模柄的建模。
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●2.13连接与固定零件设计与选用
本节主要讲授了模具中固定和连接零件设计方法,分析了固定板和垫板的设计与选用原则,接着讲授了销钉和螺钉的应用。最后结合UG软件,讲授了销钉和螺钉的建模。
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●2.14冲裁模结构设计
本节主要讲授了模具内部重要零件的建模,包括垫板、凸模固定板、卸料板和凹模。分别对每个零件的尺寸细节进行修正,确定了模具的主要结构。最后对冲裁模具整体进行了展示。
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●2.15走进设计大师——张健访谈
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第三章弯曲工艺与模具设计
本章介绍了弯曲变形过程及特点、弯曲成形时的最小弯曲半径、弯曲件工艺性、弯曲工艺方案如何确定、弯曲工艺计算等相关知识,最后通过设计软件演示弯曲模设计实例。通过本章的学习,使学生了解不同的冲压工艺及模具结构特点,让学生更扎实地掌握模具设计流程及方法。
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●3.1弯曲变形过程及变形特点
本节介绍了弯曲的变形过程,包括弹性弯曲阶段和塑性弯曲阶段。并讲解了弯曲变形程度的表达方式,即相对弯曲半径的概念。
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●3.2最小弯曲半径
由弯曲变形过程分析可知,相对弯曲半径r/t越小,弯曲时切向变形程度越大。当r/t小到一定值后,则板料的外表面将超过材料的最大许可变形而产生裂纹。因此,本节介绍了弯曲成形极限,即最小弯曲半径的表示方式及其意义。
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●3.3弯曲件工艺性分析
弯曲件的工艺性是指弯曲件对冲压工艺的适应性。本节主要从结构与尺寸、精度和材料等方面讲解了对弯曲件进行工艺分析的主要方法。
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●3.4弯曲工艺方案确定
弯曲工艺方案确定是在对冲压件的工艺性分析后所进行的重要环节。本节讲解了弯曲件工艺方案的确定方法及流程,包括确定各次冲压加工的工序性质、工序数量、工序顺序、工序的组合方式等,实际中通常提出几种可能的方案,进行分析比较后确定最佳方案。
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●3.5弯曲设计的工艺计算
本节讲解了弯曲工艺的相关计算方法,包括坯料尺寸计算、弯曲件回弹、弯曲力计算和弯曲模工作部件尺寸计算等。
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●3.6弯曲模设计过程
本节通过设计实例展示弯曲模设计的过程。弯曲模设计的一般原则包括:毛坯的定位要准确、可靠,防止毛坯在变形过程中发生偏移;防止模具阻碍工件变形过程中的移动和转动;弯曲变形后有校正的可能性;模具受力平衡,防止单边受力;弯曲回弹较大的材料时,工作部分有修正的可能,及模具卸料要可靠、方便等。
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●3.7走进技术能手——牟少志访谈
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第四章拉深工艺与模具设计
本章介绍了拉深工艺及其模具设计相关知识和方法。具体分析了拉深过程中材料的受力及变形情况,并介绍了常见的拉深缺陷(起皱和拉裂)的影响因素和控制措施。通过案例主线,完成了工艺性分析、工艺方案制定、工艺计算和模具设计,系统地展示了设计拉深模具的工作过程。此外还扩展了AUTOFORM软件进行坯料展开和成形性分析的方法。通过本章的学习,可以丰富学生对冲压工艺的认知和理解,强化学生模具设计能力,并扩展了CAE分析技术,扩宽了学生的技能领域。
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●4.1拉深基本原理
本节课介绍了拉深的定义,展示了拉深过程中材料的变化,并分析了各部分材料应力应变情况,最后介绍了拉深件厚度及硬度的变化。
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●4.2拉深质量及影响因素
本节介绍了两种拉深常见的质量问题,起皱和拉裂。分析了两种缺陷的产生原因、危害及影响因素,并提出了控制两种缺陷产生的有效方法。
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●4.3拉深件工艺性分析
在设计拉深件时,需要充分考虑设计产品是否符合拉深工艺要求。这里介绍了从结构工艺性、精度等级和材料三个方面考量拉深工艺性的方法,并通过以上分析,判定了本章设计实例的拉深工艺性是否符合要求。
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●4.4拉深工艺方案的确定
按照不同的分类方法,拉深模有多种形式,其结构特点各不相同。在制定工艺方案时,要根据拉深件特点及生产条件选取相应的模具结构。本节介绍了不同的拉深模结构,并针对本章案例,进行了不同工序组合的探讨,最终确定了工艺方法及模具大致结构。
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●4.5拉深工艺计算
为了便于在拉深前备料,要对设计拉深件所需的坯料尺寸进行估算,本节介绍了四种常见的计算坯料尺寸的方法。并介绍了拉深系数和极限拉深系数的概念,以圆筒形件为例展示了拉深系数、拉深次数、工序件尺寸的计算过程。
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●4.6拉深用压力机的选择
压力机为模具冲压提供动力,压力机的选取需要考虑模具的结构形式和所需要提供力的大小,本节介绍了常见的压料形式,并给出了压料力和拉深力的计算方法,最后讲解了如何利用工艺总压力选取压力机。
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●4.7AUTOFORM坯料尺寸、成形性及拉深力分析
在实际生产中,拉深件外形一般比较复杂,无法用公式计算出所需坯料尺寸,因此本节介绍了利用AUTOFORM软件求解板料展开线的方法,同时介绍了利用软件模拟拉深加工过程,模拟结果可用于分析拉深成形性、减薄率、拉深力及压料力等。
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●4.8拉深模结构设计
本节课利用UG软件展示了根据产品模型绘制模具整体结构的过程。重点展示了工作零件、压边圈、定位零件的建模过程,呈现了本章设计案例的模具设计的工作流程。
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第五章其他冲压成形工艺
其他冲压成形是指除弯曲和拉深以外的冲压成形工序,包括胀形、翻孔与翻边、缩口、校形和旋压等工序。本章介绍了几种典型的其他冲压成形工序,分别探讨了其变形特点、分类、质量问题及工艺参数选择和模具设计要点。通过本章的学习,使学生更加全面地了解其他冲压成形工艺,为冲压模具的学习进行补充和拓展。
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●5.1胀形
本节主要介绍了胀形的定义、分类及材料的变形特点。
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●5.2翻孔
本节主要介绍了翻孔的定义、分类、材料的变形特点及其应用。
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●5.3翻边
本节主要介绍了翻边的定义、分类、材料的变形特点和应用。
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●5.4缩口
本节主要介绍了缩口的定义、材料的变形特点及应用。
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●5.5校形
本节主要介绍了校形的定义及应用。
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●5.6旋压
本节主要介绍了旋压的定义、材料的变形特点及可能发生的缺陷。
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第六章汽车覆盖件模具基础
汽车覆盖件总成是汽车车身重要而又相对独立的部件,其设计的首要目标除满足一定的功能外,还要满足一定的刚度和强度等结构性能要求。而模具的生产制造是保证覆盖件的基础,本章从汽车覆盖件定义、表示方法、覆盖件冲压工艺、模具结构等方面进行介绍,使同学对汽车覆盖件及模具有整体概念,了解汽车覆盖件的一些特点,对相关企业实习和工作的基础环境有更清晰地认知。
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●6.1汽车车身及覆盖件概述
本节主要对汽车车身及典型覆盖件的含义及分类进行了讲解,其中汽车车身是指供驾驶员操作以及容纳乘客和货物的场所,汽车覆盖件是指覆盖发动机、底盘,构成驾驶室、车身的金属薄板制成的空间形状的表面或内部零件。覆盖件按功能和部位可分为外部覆盖件、内部覆盖件和骨架覆盖件三类。
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●6.2汽车覆盖件表示方法
本节主要介绍了汽车覆盖件的表示方法,即可用覆盖件图、主模型和数据模型等来表示。覆盖件的图样是覆盖件工艺设计的主要依据。主模型是覆盖件图的一个补充,它能够完整的展示汽车覆盖件的表面。覆盖件的数据模型可以在计算机上模拟装配、调整冲压方向等。
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●6.3覆盖件冲压工艺
本节介绍了覆盖件冲压工艺规划及利用DL图进行工艺表达的方法。DL图是工艺设计后期为冲压模具工装设计、NC加工、现场调试以及检验等提供依据而制作的冲压工艺过程图。同时还讲解了在设计三维数据模型时,用实体表面的颜色来表达加工精度及公差等信息的意义。
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●6.4典型覆盖件模具结构
本节通过几种典型汽车覆盖件模具的介绍,来初步了解覆盖件模具的结构特点及设计时注意的问题。
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第七章模修基础
本章是本门课程的钳工实训部分,主要介绍冲压模具维修过程中所应用到的拆卸类、修模类、检测类工具及其使用方法,并进行了详细的实际操作教学。通过本章的学习,使同学们对模具调修的基本概念和常用工具的使用方法能够有一个整体的了解和把握。
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●7.1拆卸类工具认知与使用要点
本节介绍了常见的拆卸类工具,其中重点介绍了内六角扳手的使用方法及注意事项,并通过展示销钉的拔出与安装过程,来介绍拔销头、拔销器、打销棒及锤子互相配合的使用方法。
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●7.2修模类工具认知与使用要点
本节主要介绍了常用的修模类工具,并重点介绍了砂轮机、油石和砂纸的使用方法。具体展示了博士100砂轮机、906砂轮机以及油石、砂纸的使用方法及注意事项。
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●7.3检测类工具认知与使用要点
本节介绍了常用的检测工具及使用方法,包括刀口尺、研板及垂直度靠尺。刀口尺和研板通常交叉使用检测模具质量,刀口尺采用透光法进行检测,研板使用着色法进行检测。当检测的模具表面未达到要求时,需要反复模修,提高质量。垂直度靠尺是模具研修垂直度的重要工具,是保证修边、翻边的重要工具,多用于镶块垂直度的检验过程,其利用着色法进行精度检验。
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第八章模具修配与检测
本章主要介绍了模具维修的基本技能要领,结合现场实际操作进行展示,具体包括模具零件的研修、工作型面的研修以及模具装配技术、试模方法,并介绍了模具中的标准、维修及检测方法。通过本章的学习,使同学们对模具维修的具体操作方法有更深入认识,为实践训练打下基础。
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●8.1模具镶块底面的研修方法
模具镶块研修可提高模具生产的稳定性,消除螺钉断裂等安全隐患,是冲压模具生产制造中的重要环节。本节介绍了镶块底面的研究方法,以及在研修过程中需要注意的缺陷检测方法。
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●8.2模具型面的研究方法
模具生产与制造是汽车生产的前提和基础,控制汽车车身质量,就必须控制模具表面质量。在模具镶块型面修理中,需要借助灯光光影或是研板进行研修。本节内容以研板为例,正确与错误双方面演示研配过程及出现的问题,并重点介绍凸模型面的研修方法。
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●8.3模具R角的研修方法
本节主要介绍了凸模R角研修方法,根据理论和经验,说明研修需掌握的基本要领,并通过实际操作演示,讲解了R角研修的方法及注意事项。
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●8.4模具镶块的装配与试模
本节主要介绍了模具镶块的装配,通过实际操作演示,讲解了常用的镶块装配精度检查方法及装配过程。模具镶块修调完成后,需要对其进行试模检测验证,本节同时介绍了试模前检查的注意事项,以及试冲的几种方法,最后以某模具镶块修调过程为例,详细讲解试模全过程。
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●8.5模具中存在的“标准”
企业生产一辆高品质轿车,对模具是有着高标准的要求。本节内容从模具生产全过程入手,先介绍了工业设计、结构设计和工艺验收的相关标准。接着讲授了模具的检修标准,提出了检修维护周期。最后介绍了模具强制维护标准。提出了标准的制定和实施,都是重点满足高品质轿车生产要求。
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●8.6模具修复方法-氩弧焊接方法
本节主要介绍了冲压模具维修过程中所应用到的氩弧焊接方法,介绍了氩弧焊机的组成和焊接参数设置,讲解了氩弧焊接工艺基本原理,说明了不同焊接方法的特点及操作要领,以及常见的焊接质量缺陷和预防控制办法,并以模具零件的刃口焊接与表面焊接为例,进行了氩弧焊接的实际操作教学。
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●8.7模具检测方法-蓝光扫描应用
本节主要介绍了蓝光扫描技术在汽车制造领域的应用,及其对于模具维修和调试的指导作用,讲解了蓝光扫描设备的基本原理、扫描操作和注意事项,以及数据的拟合与分析方法,总结了扫描数据对零件质量改进的积极意义。通过本节的学习,使同学们了解蓝光扫描设备的基本应用方法,建立数字化模具维修的概念,启发创新思维。