冲压工艺论文范文

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1冲制片齿轮的技术难点

用板、条、带、卷料一模成形，直接冲制出各种齿型、不同模数和带孔或不带孔、轮辐加厚或减薄的圆形、扇形与特定任意形状的片齿轮等，其冲压加工的技术难点如下：

(1)齿型冲切面即齿廓啮合面质量，往往因材质金相组织结构不良、不到位和模具刃口出现不均匀磨损等因素而使冲件冲切面塌角过大，塌角深度超过25%T；冲切面完好率不足75%，低于Ⅳ级而影响使用；冲切面局部毛刺过大，难以彻底清除；冲切面的整体表面粗糙度值大于RA1.6“m，无后续加工工序时小于RA1.6”m，就无法使用。

(2)料厚t<1mm的小尺寸片齿轮，尤其当t≤0.5mm时，各种精冲方法都难以加工；用高精度普通冲模冲制，冲切面质量，特别是冲切面表面粗糙度值如何减小到符合要求。

(3)小模数片齿轮，如模数m<0.25mm的渐开线片齿轮，其冲裁模齿形冲切刃口，包括凸模与凹模的齿形刃口在冲裁过程中，要承受较大的压力载荷，容易出现崩刃、压塌、局部过量磨损……，冲制的工件，齿顶部位塌角大，料厚减薄明显，而且模数越小减薄越严重。在齿顶刃口处过量磨损而失效。也有在齿根圆的位

(4)所有冲制片齿轮的冲模，寿命都很低。多数都置，凸模出现了裂纹。由于齿形模数小，节圆上的齿宽B远小于零件料厚，冲裁时凸模齿形部位的压力峰值数倍于凸模的平均压应力，因而大幅度增加了齿形部位的摩擦力以及由此产生的成倍磨耗，必然导致冲模提前刃磨。

(5)料厚t≥1mm-3mm的薄板片齿轮，多采用各种精冲方法，直接从原材料冲制成品片齿轮零件。由于模数小，节圆齿宽B大多都小于t，多数仅为B≤60%T，甚至40%T或更小。不仅凸模齿形承载压力大，而且冲出齿形齿顶部位减薄，塌角深达20%T-25%T，软料更为严重。

(6)片齿轮的齿形精度、整体的线性尺寸精度以及齿形外廓与孔，尤其是中心孔的同轴度、轮辐群孔的位置度等，受冲压工艺、冲模结构型式、冲模制造精度的制约；冲件材料的力学性能对冲切面质量影响较大。采用连续冲裁工艺冲制的带孔或轮辐厚度与齿形不同需要减薄轮辐或齿形部位的工件，可采用多工位连续冲压工艺：先在压形打扁减薄的工位内外两旁边切口，容纳多余材料及料厚减薄增大的面积，而后才能精冲孔或扩孔、精冲齿形，与只有冲裁工位的连续冲裁模一样，精准的定位系统是确保工件形位精度的关键。齿形与尺寸精度则主要靠提高制模精度保证。

2超薄料片齿轮的冲制

料厚t≤0.5mm的片齿轮，采用V形齿圈强力压板精冲，即FB精冲有难度，特别是t≤0.3mm时，因标准齿圈的V形齿最小高度hmIN为0.3mm，压入材料过深会将材料咔断，故不能实施精冲。其他精冲方法，如对向凹模精冲，也不能精冲t≤0.5mm的零件。这些厚度不大的各种材料的片齿轮，特别是t≤0.5mm-1mm或更薄一些的片齿轮，仪表产品中使用较多。

下文笔者举例一种与安徽电影机械厂合作，在普通压力机上推广应用精冲技术而设计的精冲模结构之一。该模具为电影放映机输片齿零件在普通压力机上进行精冲的固定凸模式FB精冲模。该模具有推件滞后结构，能避免因滑块回程将工件推入废料腔内而刮坏断面的缺陷，确保精冲件的断面质量。

推件滞后机构由硬橡胶圈、球面接头、调节垫和碟形弹簧组成。当上模上行时，硬橡圈把模柄弹起，碟形弹簧放松，推件块不动。上模继续上行，通过杠杆的作用使推件块动作，推出工件。使用这种机构时需严格控制反推加压行程及对模深度，否则会损坏推件块或碟形弹簧。该模具采用通用模架，更换模芯，可冲制不同的工件。

对于t≤0.5mm的片齿轮，使用高精度普通全钢冲模，冲制薄料、超薄料零件，只要制模精度高、冲裁间隙小、冲裁刃口锋利，也能获得高质量零件。

精冲件与普通冲裁件相比，冲切面光洁、平整，表面粗糙度值一般为RA0.63!m-0.25∮m；尺寸精度可达IT7-9级。而普通冲裁件冲切面质量随料厚t增加，波动很大：t=1mm时，其表面粗糙度值为RA3.0-3.2∮m；T≤0.5mm时，可达RA2.5m-2.0m，尺寸精度可达IT9-10级。因此，对于料厚t<1mm的片齿轮零件，尤其t≤0.5mm的片齿轮零件，推荐采用图5所示高精度固定卸料导板式冲裁模或连续冲裁模冲制片齿轮，可以收到精冲效果，达到IT8-IT9级冲压精度。3薄板与中厚板片齿轮的冲制

料厚t>1mm-3mm的薄板与t>3mm-4.75mm中厚板片齿轮零件，当投产批量达到大批大量生产的水平，推荐采用FB精冲，即用V形齿圈强力压板精冲工艺加工。实施FB精冲，采用专用CNC精冲机组，不仅效率高、自动化

程度高、操作安全性高，更主要的是以人为本，劳动强度低，无噪声与污物对环境污染，精冲在封闭空间进行，外扩散噪声控制在85dB(A)以下。专用CNC精冲机或成套CNC精冲机组过去一直靠进口，价格高昂，维修技术要求高，配套水、电、空调、压缩空气等动力系统及设施投资巨大，专用精冲机与CNC精冲机国内也有几家生产，售价仍觉偏高。建议外委协作加工。同时，对于尺寸不大的小型精冲件，也可用特殊结构的冲模，在普通压力机上实施FB精冲。

下图所示是齿弧板零件在专用CNC精冲机上精冲的冲孔——落料复合冲裁精冲模。该模具采用顺装-结构型式，齿圈压板件6亦是冲裁凸模件13的导板，虽采用滑动导向导柱模架，但有嵌装在模座沉孔中的V形齿圈压板为内嵌式凸模导向，两者原本同轴度极好，导向也可达到零偏差或接近零偏差导向，精度极高。

4厚板齿轮、凸轮与类似零件的精冲、整修及后续加工

料厚超过t≥4.75mm的片齿轮，如果产量达到成批和大量生产的水平，采用CNC专用精冲机组生产最合算，不仅仅是发展与深化了科学发展观的理念，坚持以人为本的宗旨，获得巨大经济技术效益和良好的社会与环保效益，而且确保冲压生产安全，消除了多项安全隐患。所以，推广厚板零件，包括片齿轮、凸轮、棘轮等，用精冲工艺生产，扩大无削加工范围，使冲压生产技术得到提升。

目前国内已有内江锻压机床厂、徐州特种锻压设备厂、武汉华夏精冲公司等企业制造多种规格的精冲机。其性能比世界一流的瑞FEINTOOL公司CNC精冲机有一些差距，但实际使用效果还不错，其售价也远低于进口机。用国产精冲机实际精冲，效益也会很好的。对普通冲裁的齿轮、凸轮、棘轮等零件，经过后续整修获得高的尺寸与形位精度、光洁平整的冲切面。实践证明，该工艺行之有效。对于厚板高精度片齿轮等零件，不仅可行，而且经济，特别适合小型零件的多品种生产。

诸如凸轮、多边形型板、标准孔板、基座等精冲件，厚度虽都较大，一般t≥4.75mm属于厚板零件，但其外廓形状简单，有利于冲裁后整修加工。微间隙整修变形过程有些类似的负间隙整修工艺，用于形状简单、材料强度不大的低碳钢、有色金属零件加工，效果很好。例如有种模具是采用负间隙修整，凸模、凹模间负间隙为(0.1-0.2)T，凹模刃口带有小圆角，其圆角半径取R0.05-R0.1mm。卸料板既起卸料作用又起毛坯的定位作用，故下端面离凹模刃面应小于料厚(约取0.8T)，以保证毛坯定位，又能排屑。排屑需用压缩空气吹掉。由于凸模刃口大于凹模刃口，故用两限位柱，以防凹、凸模的刃口啃伤。整修完毕，工件没有全部挤入凹模，由下一个工件整修时将它全部推入并推出凹模。

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DesignoftheStampingDiefortheMagnesiumAZ31

OuterShelloftheNotebookPC

Author:BoFengxia

Tutor:HuangChanging

Abstract

ThestampingprocessfortheoutershellofthenotebookPCisanalyzedandasetofsimplyconstructedformingdieusedonliquid-presswasdesigned.Thearticleintroducesthestructureandworkingprocessofthedieoneachoperationfromthestructureandthefunctionoftheproduct.Andthepointsforattentioninthedesignandmanufactureofthediesarelisted.TheefficiencyofmagnesiumAZ31isanalyzedinsheetmetalformingandthatitcan’tdrawinnormaltemperature.Theproblemisresolvedbyheatingthedieandworkpieceduringdrawing,afterdetailedanalyzingandrelativetechnicaldataconsulting.Theproducthastobetrimmedintwodirections.Afteranalyzingthetechnicoftheproduct,weknow:Ifthetwodirectionsarecarriedoutatonetime,itishardtomakesuretheprecision.Onthecontrary,ifwemakeonedirectionatonetime,itiseasytosatisfythetechnicalrequirementoftheproduct.

Keywords:theoutershellofthenotebookPC,stampingprocess,drawingdie,

trimmingdie

论文构成

(1)选题背景和研究方法和。

(2)冲压工艺规程通过对工件的工艺分析和工艺计算，考虑经济性和可行性的前提下，确定工艺方案。

(3)进行模具设计拉深模设计和修边模设计。

(4)设计总结总结本次设计之后所得到的收获和改进意见。

金属镁及其合金是迄今在工程应用的最轻的结构材料，常规镁合金比铝合金轻30%~50%，比钢铁轻70%以上，应用在工程中可大大减轻结构件质量。同时镁合金具有高的比强度和比刚度，尺寸稳定性高，阻尼减震性好，机械加工方便，尤其易于回收利用，具有环保特性。20世纪80年代以来镁合金的研究得到飞速发展，随着镁合金应用面的不断扩大镁合金的研究和开发也进入了新时代。然而镁合金的研究和发展还很不充分，很多工作还处于摸索阶段，很多有关镁合金性能的研究还没有得到完全发展。对镁合金的成型技术的研究目前主要在金属型铸造，砂型铸造，低压铸造，差压铸造，熔模铸造，压力铸造和技压铸造等方面，对镁合金的冲压工艺研究较少。但是，镁合金冲压方面的应用前景较好，除了可以减轻质量，外观漂亮外，特别是电磁屏蔽能力好。

本文结合省自然科学基金项目—镁合金深加工研究，主要进行变形镁合金的板材成型性分析设计。

镁合金在常温下的塑性很低，因此不适于常温下冲压成形。镁合金在热态下具有较好的塑性，甚至在一些不利于其他材料成形的应力-应变状态下也可以成形，但变形速度不宜太大。镁合金板材在250℃左右拉深时其拉深比超过铝合金和低碳钢板的常温拉深成形极限。在175℃镁合金板形件拉深的拉深比可达2.0，225℃可达3.0。

本次设计主要是根据镁合金AZ31板材加热时的拉深性能来进行模具设计，镁合金AZ31板材拉深成形时主要工艺参数有拉深力、成形速度、坯料温度、模具预热温度、方式、模具圆角、模具间隙、压边力等，这些因素对坯料的拉深成形结果均有不同程度的影响。

目录

1绪论……………………………….…………………………………………….…1

1.1选题背景及目的…………………………………….……..…………………1

1.2国内外研究状况…………………………………….………………………..1

1.3课题研究方法………………………………….……………………………..2

1.4论文构成………………………………….…………...……………………...2

2冲压工艺规程的编制………………………………….……………………..3

2.1冲压件的工艺分析…………………………………………………………3

2.1.1材料………………………………………………………………….4

2.1.2结构工艺性分析……………………………………………………5

2.2毛坯形状、尺寸的确定……………………………………………………6

2.2.1盒形件的修边余量………………………………….………………6

2.2.2盒形件毛坯尺寸计算……………………………………………….7

2.3排样设计及材料利用率计算……….………………………………….…..8

2.3.1排样方式……………….………………….………………………...8

2.3.2材料利用率计算……….…………………………………………...9

2.4确定工艺方案……………………………………………………………….9

2.4.1基本工序的确定………………………………….…………………9

2.4.2不同工艺方案的比较……………………………………………….9

2.5工艺计算……………………………………………………………………10

2.5.1落料工序…………………………………………………………...10

2.5.2拉深工序…………………………………………………………...11

2.5.3冲孔工序……………………………………………………………12

2.5.4修边工序……………………………………………………………13

2.6冲压工艺过程卡片………………………………………………………...14

3拉深模设计……………………………………….…………………………..17

3.1模具的结构形式……………………………………….………………….17

3.2模具刃口尺寸计算…………………………………….…………………18

3.2.1上下模刃口尺寸计算…………………….……………………….18

3.2.2压力中心计算……………………………………………………..19

3.3零件设计及标准件选择…………………………………………………..19

3.3.1凸模的设计…………………………..……………………………19

3.3.2凹模的设计…………………………………..….………………….21

3.3.3定位板的计………………………………...……………………...21

3.3.4弹性压圈的设计…………………………...………………………21

3.3.5拉深筋的设计……………………………………………………….22

3.3.6上下模座、导柱导套的设计…………………….……………….22

3.3.7出件装置的设计…………………………………………………..22

3.4模具闭合高度的计算……………………………………………………...23

3.5绘制装配图及零件图……………………………….……………………..23

3.6压力机校核………………………………………….……………………..23

4修边模设计……………………………………….…………………………...24

4.1模具的结构形式………………………………………..…………………24

4.2压力中心计算…………………………………….……………………….25

4.3零件设计及标准件选择…………………………….………………………25

4.3.1斜楔和滑块的设计………………………………………………..25

4.3.2滑块返回行程的复位机构………………….…………………….27

4.3.3出件装置的设计……………………………….…………………..27

4.3.4上模座的设计……………………………………………………...28

4.3.5下模座的设计………………………………………………………28

4.3.6压料板的设计………………………………………………………28

4.3.7防磨板的设计…………………………….….…………………….29

4.3.8导板的设计………………………………….………………………29

4.4模具闭合高度的计算…………………………………………………….…29

4.5装配图及零件图的绘制………………………………………………….….30

4.6压力机校核…………………………………………………………………..30

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从汽车的构成来看，车身、地盘和发动机是重要的三大部件。随着汽车市场竞争的日益激烈，汽车车身制造工艺起到决定性的作用。与汽车的底盘和发动机相比较，汽车车身制造包括结构设计、制造工艺技术和车身的造型等多个阶段，这就意味着在汽车车身制造过程中，需要对制造的各个阶段系统规划。鉴于汽车车身制造投资大、更新快的特点，就需要考虑到汽车车身制造周期。启动同步工程，将汽车车身的研究、开发和制造等各个专业阶段同步协调，不仅可以缩短汽车从开发到制造的周期，而且还可以降低车身制造成本，提高汽车车身质量，以使汽车车身的生产效率有所提升。

1 汽车车身制造工艺的同步工程

1.1 汽车车身制造工艺的主要内容

汽车车身制造工艺主要包括三个方面的内容，即涂装、焊接、冲压。

汽车车身的涂装工艺就是通过采用油漆工艺和密封工艺提高汽车的美观度，并使车身具有较高的防腐蚀效果。汽车车身的涂装过程中，每一层都要细致均匀[1]。此外，车身制造工艺还含有现场快速同步，整合了多步骤的制造流程。

1.2 汽车车身制造的同步工程

汽车车身制造的同步工程，专业技术上是指现场快速同步工程和总装同步工程。在车身产品的研究、开发中，对产品的图纸以及数据模型进行分析，做出冲压工艺分析报告交送到产品研究开发部门，然后才能够进入到产品的专业制造流程。目前的汽车制造企业所实施的车身制造工艺同步工程，主要是指产品环节和制造环节的同步工程。其中，产品环节是汽车车身产品制造过程中的工艺并行工程。具体的操作流程为：汽车企业的研究开发部门将车身产品的设计图纸以及数据模型提供给冲压部门和总装部门，以制定冲压和总装的工艺预案。通过各个部门针对工艺预案的个性内容充分交流后，将现场总装必备的工艺方案制定出来。

2 汽车车身的相关工艺的同步工程

汽车企业的车身冲压是过程性的工艺，需要分析产品信息，根据分析结果对冲压工艺技术进行调整，以获得新的设计结果。通过优化汽车车身的冲压工艺技术，使得汽车的车身设计水平有所提高。汽车车身冲压工艺多采用智能技术，运用计算机辅助工程（CAE）对工艺设计进行检验、修改，还建立优化决策机制以确保汽车车身的各项指标符合设计要求[2]。虽然在汽车车身冲压工艺技术中采用而来智能新技术，如果没有考虑到冲压和总装工艺方案的同步性，就会导致汽车车身制造中存在着堵孔等等的问题，对车身的质量造成不良影响。

2.1 冲压工艺的同步工程

汽车车身的冲压工艺同步工程的具体内容是，汽车车身的产品制造部门将产品的设计图纸和数据模型提供给冲压专业部门，冲压专业部门通过对图纸和数据模型进行分析后，做出冲压工艺分析报告提供给产品制造部门。（图1：冲压工艺的同步工程的流程）

2.2 总装工艺的同步工程

汽车车身的快速工艺同步工程的具体内容是，汽车车身的产品制造部门将产品的设计图纸和数据模型提供给总装专业部门，总装专业部门通过对图纸和数据模型进行分析后，做出总装工艺分析报告提供给产品制造部门。

2.3 工艺不同步而导致的问题

由于零件冲压后会产生一定程度的回弹，使得零件成形后，法兰边与规定值不相符合。这种误差在工艺上是不可控制的，使得零件在生产中必然会存在定位上的偏差。零件冲压过程是落料冲孔，零件成形之后就进行翻边整形。在对零件进行翻边整形的过程中，先确定定位孔的位置，根据孔的方向确定其他的孔的位置。在对零件进行检测的时候，要对定位孔的位置进行检测，对定位孔约束下的其他的孔的方向位置进行检测。

为了控制这种回弹，就要对零件的开口的回弹以控制，采用法兰边约束的方法，对起翘曲回弹以控制。在技术处理的过程中，要保证零件冲压、装配的一致，做好检测工作，使零件成型后的实际测定值与理论值相一致，确保车身的生产质量。

3 汽车车身的快速工艺同步工程的新内涵

现代的汽车企业普遍实施了车身制造工艺同步工程，但是同步工程的内容被赋予了新的涵义。汽车车身制造工艺属于是系统化工程，各个部门都要相互协调，确保产品研究、开发、制造的各个环节统一。此外，还要增加改装工艺和后续的服务的，以提高车身的制造精度，保证车身质量。工艺并行工程是车身制造工艺同步工程中的重要内容，将该工程纳入到工艺同步工程的标准化管理中，可以确保汽车车身工艺同步工程的系统化展开。

4 结语

综上所述，汽车车身的制造过程属于是系统化工程，制造周期中的每一个环节的工艺水平对汽车车身都会产生一定的影响。汽车车身制造要经历冲压工艺、焊接工艺、涂装工艺和总装，其中冲压工艺和焊接工艺要相互协调，要能够保证零件质量。将同步工程引入到汽车车身制造中，实施系统化、制度化、标准化管理，实现汽车车身的研究、开发和制造工艺同步，以提高汽车的整体质量。

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中图分类号 TG7 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2016）172-0199-02

汽车车身件的设计，特别是行李舱盖曲面形状复杂，同时其在冲压等条件要求精度较高。在模具开发方面，表面质量和精度等都有着严格的要求，行李舱盖模具设计是轿车车身设计的重要一环，涉及到舱盖与其他车身件的匹配，匹配精度的高低影响到模具开发设计的成败。行李舱盖模具设计软件主要是用CAD/CAE软件进行有效设计，应用CAD/CAE技术能有效提高行李舱盖曲面形状设计精度和效率，同时能减少整车开发的时间和成本。

1 覆盖件冲压工艺的基本工序

由于覆盖件形状复杂、轮廓尺寸大，故不可能在以、两道冲压工序中制成，需要多道工序才能完成。覆盖件冲压工艺基本工序有：落料、拉伸、整形、修边、翻边和冲孔等。实际生产需要和可能性可将一些工序合并，如落料拉伸、修边冲孔、修边翻边、翻边冲孔等。冲压工艺设计时应考虑：冲压方向、送料方向、工序间的定位。

冲压工艺卡是指导覆盖件冲压生产过程的技术文件，其包括的内容有：以及工序编号、工序名称、工序内容、所用设备、简图、各冲压工序的加工形状和加工部位、各工序的加工基准等等。

其中，拉深工艺的冲压机选择计算如下：

行李舱盖零件展开后尺寸为：741.126mm×1 534.76mm。

设计工艺补充部分之后，胚料的尺寸为（取整）：815mm×1 615mm。

压边圈面积大小：0.178676mm2。

冲压力计算：F0=L・h・t=1 458kN。

式中：F0――冲载力（kN）；

L――件周长（mm）；

h――厚度（mm）；

t――抗剪强度（Mp）。

于是选取J36―800双动压力机，其主要参数为：

公称压力：8 000kN；滑块行程：500mm；工作台垫板尺寸（前后，左右，厚度）：4 000mm×1 800mm×210mm。

2 冲压方向的设计

车身覆盖件拉深成形时，所选择的拉深冲压方向是否合理，将直接影响到凸模能否进入凹模。

本设计利用CATIA软件进行冲压方向设计，对汽车行李舱盖拉伸模具设计时并制定冲压方向，在设计冲压件的同时，下一步骤就是对汽车行李舱盖模具进行设计，根据压料面设计原则和实际零件的尺寸大小，设计出模具压料面形状如图1所示。

模具零件要具有较好的形状精度和刚度，模具表面质量要求较高的拉深件最好加一段直壁。根据设计原则和实际零件尺寸，选取适当的数据，在本设计中选取的数据为：

b=8°C=15mm R=6mm F=8mm D=50mm

3 拉深筋的设计

模具设计中采用的拉深筋的形式，在用CATIA进行行李舱盖拉伸模具设计时，选用该类型拉深筋时所采用的参数为：

b=8mm r=2mm h=5mm

拉深筋设计步骤如下：

将行李舱盖的边界线投影到设计好的压料面上，向外扩展50mm，留出压边圈的部分，最后制定好修边线。拉深筋选定之后的形状设计草图及位置安排在此同时对部分的工艺进行有效补充。如图2所示。

4 模具零件及装配设计

依据已确定的冲压方向、压料面、工艺补充部分和拉深筋，利用CATIA设计出拉深件的外形。在拉深件的基础上，根据模具设计的原则和具体的参数进行行李舱盖拉深模具的设计。

凹模设计根据行李舱盖的大小，确定凹模的尺寸为1650mm×750mm，高度为450mm。其减轻筋设计，厚度为20mm，间隔为100mm。凸模尺寸为1600mm×600mm，高度为550mm。减轻筋厚度为20mm，间距为100mm。凸模圆角半径为6mm。其CATIA三维模具设计如图3。

装配设计根据拉伸过程确定整个拉伸模的零件的装配。保证压边圈与凹模上的压料面完全重合。凸模在与压边圈内滑动便面相配合的同时，要注意是凹模与凸模能够完全接触，以保证工件的成型精度。

完成各零件间约束后，CATIA设计的行李舱盖拉伸模装配图如图4和显示其冲压过程的模具装配爆炸图如图5。

5 结论

利用CATIA齐全的曲面造型工具，得到预期的各种曲面。同时运用不同的模块对曲面进行处理，得到近乎实际的效果图片，并得到各个零件以及整车爆炸图，到达实际生产需要。部分重点阐述了车身覆盖件冲压成形的力学特点。

本文讨论了车身覆盖件冲压成形的冲压方式，分析了车身覆盖件冲压成形中存在的一些缺陷及其应对之策。

参考文献

[1]曹岩.CATIA曲面建模实例精解.北京：机械工业出版社，2006.

[2]常方李，孙广建.轿车车身结构的轻量化设计[D].中国科技论文，2006.

[3]李江雄，柯映林，程耀东.基十实物的复杂曲而产品反求工程中的CAD建模技术.中国机械工程.1999，10（4）：390-394.

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1.引言

本论文是以冲压工艺学基本理论为依据，通过对各种冲压工艺基本运动的分析，提出了对冲压模具设计的要求。首先阐述冲压过程中，机械运动的基本概念，然后逐项分析了冲裁、弯曲、拉深工艺的基本运动机理，指出模具设计中应着重控制到的内容，并介绍了在模具设计中对机械运动灵活运用的方法和一些实例。最后总结了根据具体情况进行产品工艺运动分析的方法，并强调在模具设计中，对机械运动的控制和灵活运用对提高设计水平和保证冲压件品质的重要意义。

2.冲压过程中机械运动的概述 中国塑料模具网

冷冲压就是将各种不同规格的板料或坯料，利用模具和冲压设备（压力机，又名冲床）对其施加压力，使之产生变形或分离，获得一定形状、尺寸和性能的零件。一般生产都是采用立式冲床，因而决定了冲压过程的主运动是上下运动，另外，还有模具与板料和模具中各结构件之间的各种相互运动。

机械运动可分为滑动、转动和滚动等三种基本运动形式，在冲压过程中都存在，但是各种运动形式的特点不同，对冲压的影响也各不相同。

既然冲压过程存在如此多样的运动，在冲压模具设计中就应该对各种运动进行严格控制，以达到模具设计的要求；同时，在设计中还应当根据具体情况，灵活运用各种机械运动，以达到产品的要求。

冲压过程的主运动是上下运动，但是在模具中设计斜楔结构、转销结构、滚轴结构和旋切结构等，可以相应把主运动转化为水平运动、模具中的转动和模具中的滚动。在模具设计中这些特殊结构是比较复杂和困难，成本也较高，但是为了达到产品的形状、尺寸要求，却不失为一种有效的解决方法。

3.冲裁模具中机械运动的控制和运用

冲裁工艺的基本运动是卸料板先与板料接触并压牢，凸模下降至与板料接触并继续下降进入凹模，凸、凹模及板料产生相对运动导致板料分离，然后凸、凹模分开，卸料板把工件或废料从凸模上推落，完成冲裁运动。卸料板的运动是非常关键的，为了保证冲裁的质量，必须控制卸料板的运动，一定要让它先于凸模与板料接触，并且压料力要足够，否则冲裁件切断面质量差，尺寸精度低，平面度不良，甚至模具寿命减少。

按通常的方法设计落料冲孔模具，往往冲压后工件与废料边难以分开。在不影响工件质量的前提下，可以采用在凸凹模卸料板上增加一些凸出的限位块，以使落料冲孔运动完成后，凹模卸料板先把工件从凹模中推出，然后凸凹模卸料板再把废料也从凸凹模上推落，这样一来，工件与废料也就自然分开了。

对于一些有局部凸起的较大的冲压件，可以在落料冲孔模的凹模卸料板上增加压型凸模，同时施加足够的弹簧力，以保证卸料板上压型凸模与板料接触时先使材料变形达到压型目的，再继续落料冲孔运动，往往可以减少一个工步的模具，降低成本。

有些冲孔模具的冲孔数量很多，需要很大冲压力，对冲压生产不利，甚至无足够吨位的冲床，有一个简单的方法，是采用不同长度的2～4批冲头，在冲压时让冲孔运动分时进行，可以有效地减小冲裁力。

对那些在弯曲面上有位置精度要求高的孔（例如对侧弯曲上两孔的同心度等）的冲压件，如果先冲孔再弯曲是很难达到孔位要求的，必须设计斜楔结构，在弯曲后再冲孔，利用水平方向的冲孔运动可以达到目的。对那些翻边、拉深高度要求较严需要做修边工序的，也可以采用类似的结构设计。

4.弯曲模具中机械运动的控制和运用

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[6]薛仰荣.高速冷冲压模具的研究[D].上海交通大学，2009.

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[2]刘林.现代冲压模具在精加工方面的应用[J].现代营销（学苑版），2012，（1）.

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一、论文背景

在传统的冲压拉深工艺中，拉深系数查表得出，影响拉深系数的因素有：材料、压边力、坯料相对厚度、模具圆角半径、条件等。但到底有多大的影响并不知道。针对这一状况，本文推导出拉深系数公式，从而可以量化以上因素对拉深系数的影响，更方便有效地指导模具设计和试模工作。

二、论文研究的意义

一）理论意义：

冲压拉深史上首次提出拉深系数公式化，它可以量化各因素的影响，极大地丰富了拉深理论。

二）实践意义：

更方便有效地指导模具设计和试模工作。

三、论文研究的理论依据

由于拉深刚开始时，筒壁所受的拉应力将近达到最大。因此，我们就分析拉深刚开始时的筒壁上A点的拉应力。

（1）

[1]（1a），是使变形区产生塑形变形所必须的径向拉应力；

[2]（1b）是由压边力Fy所引起摩擦阻力？滋Fy而产生的筒壁附加拉力；

（ ， 1c）[2]， 是材料绕过凹模圆角克服弯曲阻力引起的附加拉应力， 是材料反弯曲（由圆弧变成直线）所引起的附加拉应力，

（1d），是材料与凹模壁的摩擦而产生的附加应力；

凸模圆角处C点是最易拉裂的点，因为C点的径向拉应力：

（2）

当 （3）时，材料不被拉破（ 为抗拉强度）。不等式（3）全部写为：

（3a）

设K为拉深比，m为拉深系数，互为倒数。由于首次拉深系数接近0.5，K约等于2，所以根据泰勒公式：

（3b）

这样不等式（4a）化为： （3c）

a，b，c为系数，具体数据如下：

（3c1）； （3c2）；

（3c3）

不等式（3c）表面上看拉深比K与拉深直径d有关，但是，我们代入数据后会惊异的发现，d取不同的值，K变化并不大，总的来说接近于2，与实际相符。这反映以上的公式是可行的。

四、讨论

一）假定材料10钢，其抗拉强度430MPa，屈服强度340MPa，厚度1，摩擦系数0.2，压边力2MPa，凸凹模圆角半径3，材料与凹模壁产生的附加应力33.5MPa。则：a=148.8，b=0.264，c=345.3；

对不同的圆筒直径，得到的拉深比及拉深系数如下：1.如果圆筒直径100，则拉深比为1.87，拉深系数 0.53；2.如果圆筒直径50，则拉深比为2.1，拉深系数 0.48；3.如果圆筒直径20，则拉深比为2.3，拉深系数 0.44。

以上计算的拉深系数比查表所得约小0.02至0.04。其原因是我们以拉深刚开始时的筒壁所受的拉应力为最大拉应力，但由于冷作硬化的原因，筒壁所受的最大拉应力在凸缘直径为毛坯直径的0.7至0.9时，因此计算结果合理，公式有效；另外，随着筒壁直径的减小拉深系数减小。这是因为坯料相对厚度的增大而抗失稳能力的增强所致。

二）摩擦系数的影响：

改变摩擦系数，一）的其它条件不变，同时脱模力也改变。取摩擦系数0.1，则a=130.8，b=0.116，c=353.

1.如果圆筒直径100，则拉深比为2.31，拉深系数 0.43；2.如果圆筒直径50，则拉深比为2.47，拉深系数 0.40；3.如果圆筒直径20，则拉深比为2.60，拉深系数 0.39；

三）屈强比较大的材料：

假设材料为硬铝2A31且已经冷作硬化，其抗拉强度430MPa，屈服强度340MPa，其它与一）同，则a=246.84，b=0.264，c=459.4。如果圆筒直径100，则拉深比为1.67，拉深系数 0.60；

四）压边力的影响：

1.压边力3MPa，其它条件等同一）。计算得：a=148.8，b=0.396，c=345.2；1）如果圆筒直径100，则拉深比为1.76，拉深系数 0.57；2）如果圆筒直径50，则拉深比为1.95，拉深系数 0.51；3）如果圆筒直径20，则拉深比为2.13，拉深系数 0.47；

2.压边力3MPa，其它条件等同一）。计算得：a=148.8，b=0.528，c=345.2；设圆筒直径100，则拉深比为1.68，拉深系数 060；

五）圆角半径的影响：

1.圆角相对半径为2，其它与一）相同，计算得a=148.8，b=0.264，c=325.71）如果圆筒直径100，则拉深比为1.79，拉深系数 0.56；2）如果圆筒直径50，则拉深比为1.94，拉深系数 0.52；

3）如果圆筒直径20，则拉深比为2.08，拉深系数 0.48；

2.圆角相对半径为1，其它与一）相同，计算得a=148.8，b=0.264，c=280.31）如果圆筒直径100，则拉深比为1.6，拉深系数 0.62；2）如果圆筒直径50，则拉深比为1.71，拉深系数 0.58；

3）如果圆筒直径20，则拉深比为1.81，拉深系数 0.55；

3.圆角相对半径为5，其它与一）相同，计算得a=148.8，b=0.264，c=362.8.圆筒直径100，则拉深比为1.95，拉深系数 0.51；

五、结论

通过以上分析计算，我们得出如下结论：

1. 圆筒形件拉深系数可以用公式表示，它是一个二次方程。对于屈强比较小的材料拉深系数约为0.5，且拉深直径的减小拉深系数减小。

2. 摩擦系数越小，拉深系数减小较为明显。摩擦系数减小一倍，其拉深比可增大0.13到0.23倍；

3. 材料的屈强比对拉深系数影响尤为显著。屈强比减小0.2，拉深比约增大0.14倍。

4. 压边力的大小对拉深系数的影响与摩擦系数的影响接近，比较明显。压边力增大1Mpa，拉深比约减小0.06倍。

5. 当凸凹模相对圆角半径为>=3时，拉深系数影响不大，当它

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中图分类号：F407文献标识码： A

一．前言

随着计算机在制造型企业中的应用，通过计算机进行工艺的辅助设计已成为可能。CAPP 技术的应用为提高工艺文件的质量，缩短生产准备周期，提高信息处理能力和企业各部门间信息的交流能力，并为广大工艺人员从繁琐、重复的劳动中解放出来提供一条切实可行的途径。应用 CAPP 技术将缩短设计周期，对修改和变更设计能快速做出响应；工艺人员的经验能够得到充分的积累和继承，减小编制工艺文件的工作量和产生错误的可能性。应用计算机辅助工艺设计的必要性已被越来越多的企业所认识。

二．汽车覆盖件模具结构特征及加工工艺

1、汽车覆盖件模具结构特征

由于汽车覆盖件模具结构的多样性和复杂性，不同部位的加工面和加工方式均不相同。针对汽车覆盖件模具加工工艺性的区别，汽车覆盖件模具可以分为不同的结构特征，不同的结构特征常有其特定的相似加工方法、走刀路线、工艺流程和工艺参数。对于大中型汽车覆盖件模具来说，由于常见的冲压件冲压工艺主要有拉深、修边、翻边、整形等几种冲压工序，则相应的模具类型也主要以拉延模、修边模、整形模等几种主要类型及其复合模具为主。这些大中型模具中，同一类模具的结构大同小异，而同一种结构特征的加工工艺大致相似。

2、结构特征加工工艺性

在制定该类型面结构特征加工工艺时，主要考虑如下： 在完成模具的定位和夹紧后，首先要对工件进行试加工，以检测毛坯各加工部位的切削余量是否均匀。因为大型模具型面毛坯体积均较大且以铸件为主，加工余量常不够均匀，直接对模具型面进行整个表面粗加工，会使刀具载荷变化较大，引起机床振动。检测后，对模具型面毛坯进行粗加工。之后，进行清角加工，习惯上把这道工序称为粗清角加工。主要是为了去除粗加工后毛坯角落处刀具未能加工到的材料，保证在半精加工过程中，加工量比较均匀，有利于提高半精加工的速度，达到提高效率的目的。而半精加工则是把前道工序加工后的残留加工变得平滑，同时去除拐角处的多余材料，在工件加工面上留下一层比较均匀的余量，为精加工做准备。半精加工后仍需进行清角加工，称为半精清角加工，主要是为去除半精加工后刀具未能加工到的残留余量，为精加工做准备；精加工的目的是按照零件的设计要求，达到较好的表面质量和轮廓精度，是实现模具型面最终形状最关键的一步。最后，对于某些型面曲率半径小于精加工刀具半径的地方，还需进行清角加工，去除精加工后刀具未能加工到的残留余量，使模具型面的表面质量和轮廓精度符合设计要求。

三．汽车覆盖件模具加工工艺模板的开发

为了实施工艺模版的开发，以 PowerMILL 软件为开发平台，利用其方便的工艺模版开发接口，可以灵活、快捷地开发出汽车覆盖件模具加工工艺模版 工艺模版的开发，根据每种结构特征的加工工艺性，首先确定它们的加工工艺流程，根据每一步加工工艺的特点，结合 PowerMILL 软件丰富的加工策略，找到与之相匹配的加工策略，并定义合理的加工工艺参数，以模版形式保存在 PowerMILL 软件的加工策略中。把每种结构特征合理的工艺流程所对应的加工策略和工艺参数以上述方式保存在相同的工艺模版中，即可完成汽车覆盖件模具加工工艺模的开发。 由于每种汽车覆盖件模具结构特征的工艺模版开发过程相同，现以上节所提及的拉延模模具型面加工工艺模版的开发为例，来详述工艺模版的开发。 首先，根据拉延模模具型面加工工艺的特点，在 PowerMILL 软件环境中，定义每一步工艺流程的加工策略及其合理的工艺参数。然后，将每一步的加工策略与工艺参数以模版的形式保存在 PowerMILL 软件加工策略的同一个模版目录中，即可完成汽车覆盖件拉延模模具型面加工工艺模版的开发。为汽车覆盖件拉延模模具型面每一步工艺流程对应的加工策略及加工工艺参数情况。

四．数控加工工艺方案

1、金属模具

大中型模具型面的数控加工，模具表面所留的加工余量较大，所以型面分粗加工、半精加工、精加工3道工序完成。为了提高编程效率，粗加工和半精加工一般采用多曲面连续加工刀具运动轨迹的生成方法，精加工可根据实际加工要求，采用单曲面刀具运动轨迹的生成方法或多曲面连续加工刀具运动轨迹的生成方法。

2、主模型

汽车主模型的数控加工，由于采用了可加工塑料作为原料，使这种主模型具有变形小、便于保存、切削加工性能好等特点。为了确保主模型的加工质量，主模型一般采用粗、精加工两道工序完成。

3、泡沫塑料模型

由于泡沫塑料模型精度要求低，而且泡沫材质松软，泡沫塑料模型可采用一次成形的加工方法。

五．数控加工工艺参数的设定

为了生成加工所需的刀具运动轨迹，必须首先弄清楚与此有关的一些概念，并在此基础上，合理地确定加工工艺参数。

1、刀具

在数控编程中，刀具各部分的几何参数可用两个选项来设定。第一选项用来确定刀体类型，包括圆柱形和圆锥形刀具;第二个选项用来确定刀头类型，包括平头、球形和圆角。定义刀具几何形状的参数包括如下几项：

(1)刀锥角度：用于定义圆锥刀具的刀具轴线与刀具斜侧刃的夹角，用角度表示。当角度为零时，就表示圆柱铣刀。

(2)刀具半径：对圆柱铣刀而言，指刀具圆柱形工作截面的半径;对圆锥铣刀而言，指圆锥刀体部分与刀头相接处的圆的半径。

(3)圆角半径：对具有球头的圆角头的刀具来说，它是指球的半径或圆角半径。

(4)刀具高度：用来表示刀具切削部分的高度值。在生成刀具运动轨迹的编程中，刀具选择合理与否，关系到零件的加工精度、效率及刀具的使用寿命。刀具应根据被加工零件的几何形状特性、材料的机械加工性能、切削余量、现存刀具的规格等进行综合考虑。

2、切削容差

对曲面的三轴数控加工而言，刀具的运动是通过对3个坐标轴进行线性插补来完成的，这意味着，刀具运动轨迹是由相应的直线段组成。为了确保被加工零件的加工精度，必须根据实际加工要求，由编程人员给定合理的加工容差值。该值表示实际切削轨迹偏离理论轨迹的量。有下列3种定义容差的方式可供编程人员选用:

(1)指定内容差值，它表示可被接受的表面切过量。

(2)指定外容差值，它表示由误差所产生的剩余材料被留在零件表面上作余量。

(3)同时指定内、外容差值。

3、切削间距

在数控编程中，切削间距的选择是非常重要的，它关系到被加工零件的精度和加工费用。切削间距小，则加工精度高，钳工的研修工作量小，但所需加工时间长;切削间距大，则加工精度低，钳工的研修工作量大，研修后模具型面失真性较大，难以保证模具的加工精度，但所需加工时间短。由此可见，切削间距必须根据加工精度要求及占用数控机床的机时来综合考虑。对于手工劳动费用昂贵的发达国家来说，切削间距可以选得很小。例如采用直径为20mm的刀具进行模具表面的数控加工，间距可选为0.5mm，甚至更小一些，此时留在模具表面的手工研修量仅0.005mm左右，只需对模具表面稍加抛光即可。但其数控加工的时间很长，这对数控加工费用相对较昂贵的我国来说，显然是不合理的。因此，切削间距必须根据国情和厂情来合理地选择。

六．结束语

近年来，模具制造业在我国迅速发展，汽车模具制造需求量也随之增加，所以，汽车模具制作是汽车制造的重要阶段，希望通过这篇论文的讲解，给汽车生产商和制造商有所帮助。

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0．引言

《工程材料与成形技术》是机械类专业必修的一门主干技术基础课程，出是近机类和部分非机类专业普遍开设的一门课程。从工程技能培养角度来看，这门课的学习是保证学生(未来的工程师们在今后的设计和制造活动中，能够合理地选择程材料及其加工方法，从课程学习阶段的连续性角度来看，这门课又是材料力学、机械设计、课程没计和毕业设计的教学和实践环节学习的基础。因此，该课程的开设对培养学生的工程素质、实践能力和创新设计能力尤为重要。

教学中，《工程材料与成形技术》课程涉及大量的工程材料和众多的生产过程成形技术，许多材料和生产过程都是现场课堂教学无法展示和演示的，教材中的合金相网、结晶过程、铸造过程、锻造过程等插图无法清晰展示动态过程，因此该课程被普遍认为抽象、枯燥，难教难学。为此，本文利用日益普及的计算机技术深入研究课堂教学方法和手段，借助计算机技术强大功能，对《工程材料与成形技术》课程进行多媒体教学探索。

1．多媒体教学形式

教学过程是由教师、教学内容、教学媒体、学生这四个基本要素组成的，这四个要素又构成了教学结构。教学过程的实质就是在一定的教学环境下，教师借助教学媒体，采用适当的教学方法向学生传递教学内容，同时不断接受学生和环境的信息反馈，将教与学的双边活动有机地整合在一起形成一个互动的过程。在这个互动的过程中，外部的教学刺激和内部的心理操作过程具有一定的效应性，多媒体教学正是以图、文、形、色、声等因素的综合，有效对学生的内部心理起着激发和促进作用，增进学生对教学内容多方位的认识和感知。《工程材料与成形技术》课程中多媒体教学以幻灯片为载体，配以适当的lfash动画设计，辅之以清晰的音视频文件，通过对声音、图像、颜色、动画设置的编辑和制作，方便和加深学生对该课程内容的理解。

2．《工程材料与成形技术》课程使用多媒体教学的必要性

图形、动画和视频是多媒体课件的特点，多媒体课件能够表达传统教学课堂上难于表达的图形、动画等内容，使讲课内容生动直观，灵活多变，将抽象的内容形象化，复杂的问题简单化。《工程材料与成形技术》，闻名达意，课程主要内容为丁程材料和成形技术，要求学生通过该课程的学习，获得常用零件毛坯的加工工艺知识，培养工艺分析的初步能力和结构工艺性方面的知识，因此需要教师将材料的成分、组织、结构和性能间的关系给学生进行透彻地剖析讲解。多媒体课件中的动画具有将概念形象化、图形化便于学生理解和增强记忆的功效，这是传统教学方法所无法比拟的优势。

例如在对铁碳合金相图进行分析的过程中，见图1所示，相图中的特征点、特征线和相区的辨识和说明，学生经常分不清楚或张冠李戴，但如果在多媒体课件中对合金线网通过不同线条、不同区域颜色的进行演示，随着讲解的需要，点击相图中的特征点、特征线和相区均会动画显示相应的名称和组织，再配合教师的讲解，加深了学生对铁碳合金相图的印象和理解，同时也减轻了教师在黑板上的费力讲解。

在工程材料的成形技术教学过程中，如铸造工艺、锻造冲压工序、焊接过程的讲解，多媒体的教学视频作用也非常显著。图2所示为多媒体课件中的铸造缺陷的浇不足与冷隔教学视频，视频将铸造过程完整有序地展示出来，用动画的方式显示出了铸件内部的缩孔、缩松缺陷，产生浇不足和冷隔的原因，学生看到铸件内部出现的缺陷后表示的确加深了对缩孔缩松等概念的理解。通过多媒体的视频教学，虽然学生没有亲历生产现场，但通过观看铸件、锻件、焊接件的教学视频，聆听讲解，能够看到现场实习无法看到的丁件内部结构，以及动画的生动演示，教学效果十分显著。

3.多媒体教学中的注意事项

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1.课堂教学引入项目教学法

以产品对象的模具设计作为项目展开教学和学习。

2.采用启发式、讨论式教学

加强启发性、探索性和创造性思维的培养。

3.将CAD/CAE以及动画演示引入课堂教学

将模具主要零部件和典型结构三维化，并进行动态拆装，使教学内容形象化、立体化；通过CAE技术将塑性变形过程进行动态演示，使抽象的问题形象化，激发学生学习兴趣，便于学生理解。

（二）考核方法改革

1.调整原有课程成绩构成比例，降低期末考试成绩所占比例。

2.考核形式多样化，变终结性考核为全程性考核。

3.改革期末考试考核内容，突出应用能力的考核。

（三）实施情况

1.项目设计与课程教学资源建设。

本次项目化教学主要以冲压工艺及模具设计为主，包括冲裁、弯曲、拉深模具设计各一套。进行教学方法改革后，原来的教学资源已不能完全适应当前需要，所以，对原有资源进行了调整、补充和整合。主要完成了教学内容的调整、项目解决方案及考评体系建设、模具零件三维建模及装配、经典模具动画选择与制作以及材料成形过程CAE分析等。

2.项目教学法的实施。

以冲裁模具设计为例，在讲解冲裁工艺及模具设计的引言时引出项目任务。要求学生在学完本章内容后完成该零件的工艺分析、方案制定、工艺计算、模具总体设计及主要零部件设计，绘制二维零件图和装配图，并进行模具零件的三维造型和装配。教学和学生自学均围绕该项目任务进行，将启发式、讨论式教学方法穿插于项目教学过程，教师主要对重要知识点进行讲解，留出足够的时间让学生自学、查阅资料和完成项目。这样既保持课堂教学的紧凑、重点突出，又时刻抓住学生的关注点，充分发挥学生的积极性和主动性。在项目化教学过程中对学生进行分组，每组6个学生。分组时注意合理搭配，保证小组有良好的学习和讨论氛围，利于提高项目完成质量。学生通过课堂听课、课后自学、查阅教材及工具书、网络媒介、小组讨论等方式按模具设计流程完成零件的模具设计任务。通过上述过程学生完成知识的自主构建过程，这种在实践中学到的知识比课堂听课要深刻得多。每个任务完成过程中进行阶段汇报和教师检查，督促学生及时完成项目任务。每个项目汇报分两部分：一部分是工艺分析、工艺方案制订以及必要的工艺计算；另一部分是模具总体设计和主要零部件设计。这样每个小组6个同学各汇报一次，保证全员参与。学生汇报后进行答辩，指出项目中的不足，检查学生对知识的掌握程度，避免抄袭、代做等现象。项目评价主要包括学生自评、小组互评、教师评价，其占项目成绩的比例分别为：学生自评占15%、小组互评占15%，项目汇报及答辩占70%（教师评定）。项目成绩以一定比例计入总成绩。

3.考核方式改革。

以往的考核中，总评成绩由期末成绩（占70%）、平时成绩（出勤、纪律、作业，共占15%）和实验成绩（占15%）综合评定。这种方式操作方便，但弊端是期末成绩所占比重大，学生将主要精力放在临考前的突击上，对平时的教学过程不够重视，不能全身心融入到课堂教学，教学效果差。本次考核改革后，总评成绩构成为：平时成绩（考勤5%，课堂表现5%）占10%、小论文（主要是关于模具行业现状、发展趋势以及材料成型新技术、新工艺等主题）占3%、期中考核占7%（平时测验4次，每次占1%，期中考试1次，占3%）、项目考核成绩占15%、实验成绩占15%、期末成绩占50%。通过调整成绩构成及比例，降低期末成绩比重，加大教学过程中的考核，使课程考核分散在各个阶段，在不同的教学阶段都有考核环节，且与课程的教学过程密切相关，不同考核方式侧重点不同，从而使学生重视整个教学过程，积极参与，保持一贯的学习态度，起到信息反馈和激励鞭策作用。此外，改革期末考试考核内容，突出应用能力的考核，加大综合分析题的比重，减少识记性内容的考核。

二、改革效果

（一）分析问题、解决问题的能力提高

通过上述教学和考核方法改革，学生融入到了平时的教学过程，针对模拟实际工作环境的项目任务，更能激发学生思考，通过逐步完成项目任务，使学生分析问题、解决问题的能力得到提高，不仅掌握了牢固的基础理论，知识的灵活运用能力和实践能力都得到了提高。

（二）学习态度转变，积极性和主动性提高

学习态度是影响学生学习效果的重要因素之一，教学中要注意对学生学习态度的训练，端正的学习态度是教学成功的重要条件。在教学教学过程中教师要以不同的教学形式显现有趣的教学内容，提高学生的学习积极性和主动性。每堂课后都有具体的项目任务需要完成，考核多样化和全程化，学生不能再把主要精力放在考前突击上，而是在平时就要完成各项任务，并按时参与考核，学生学习态度明显转变。完成项目任务不能仅仅依靠一本教材，需要查阅大量的文献和工具书，甚至需要不断讨论和交流，学生由过去被动接受知识变为自主构建知识，自主获取知识的能力提高。

（三）沟通协作能力提高

沟通协作能力在项目化教学中非常重要，可以增强教学团队的凝聚力，使教师和学生互相信任，无阻碍沟通，做到友好相处。项目化教学的优点是边学边做，在学中做，在做中学，对于每一个项目任务，工作量都较大，涉及知识面广，很难由一个人在短期内完成，需要小组成员间密切协作，这与未来的工作环境是相似的。在此过程中，培养了学生的协作意识和沟通能力。

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中图分类号：G643 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）06-0274-02

随着高等教育大众化推进速度的加快，教育教学资源、师资队伍建设的速度和力度远远跟不上了大规模扩招的步伐。另外，我国初中等教育以应试为主的缺陷使不少学生产生厌学情绪，在学习上对家长和老师过度依赖，缺乏对未来职业的合理规划和明确的人生目标定位。由这些因素导致的本科教育阶段大学生自主学习能力差、对专业知识掌握不牢固、尤其是对专业知识掌握的综合应用能力差等问题，将不可避免地在研究生教育阶段突显出来，严重制约着研究生培养质量的提高、影响着社会对研究生培养质量的满意程度，也进而增大了研究生的就业压力。有相当一部分研究生为了逃避就业而盲目、被动地选择了读博，致使研究生的培养偏离了对科研兴趣热爱的轨道，变成了未来谋生的有效、甚至唯一手段，面对学业、就业、经济的多重压力，研究生的生存状态越来越令人担忧，已经成为广受关注的热点社会问题之一[1，2]。

所幸的是，在经历大学本科阶段的盲目被动学习、面临或逃避就业压力、艰苦的考研历程之后，硕士研究生的心智更趋于成熟稳重、有了更强的社会及家庭责任感，他们的求知欲望一般比较强烈，在自主选定研究方向和导师之后，更迫切地希望通过研究生阶段的学习补偿过去所学不足、为将来就业打下良好的基础[3]。因此，如何进一步激发研究生的科研兴趣、培养其自主学习能力，使其在有限的学习期限内能夯实专业基础、提高对专业知识的综合应用能力、具备一定的科研创新能力是现阶段硕士研究生教育面临的迫切任务之一。

研究生的培养质量是我国人才培养质量的核心之一，可从思想道德、专业素养、学术伦理道德、专业发展潜力、外语水平、交流沟通能力、团队协作能力、科技创新能力、学术论文水平等九个维度进行评价[4]。目前的调查研究显示：高校管理人员、高校教师、高校学生对我国硕士研究生培养质量的评价在专业发展潜力、交流沟通能力、团队协作能力、科技创新能力、学术论文水平等方面差强人意，但从“地方本科”高校到“211”高校、再到“985”高校的研究生培养质量依次提高，这从一个侧面说明了科研项目在研究生培养、尤其是综合素质教育中所起的突出作用。

为此，笔者针对我国研究生教育与国际接轨的总体趋势，在不断扩大应用型研究生招生数量、拓展应用型研究生培养类型的情况下，如何保证工科类、学术性硕士研究生的培养质量，提高其在国际、国内就业市场的竞争力，提出了以科研项目为平台，“学—研—用”三位一体的培养思路。其核心思想是：让硕士研究生从入学阶段开始，便在导师指导下参与科研项目的申报及组织实施工作，围绕拟开展科研项目的研究内容，结合培养计划和培养目标开设相应的基础理论及专业课程，并在项目实施过程中通过研究方案制定、实验方案设计、实验数据处理、科技论文写作、外语综合能力应用等手段，全面培养研究生的专业综合应用能力、科技创新能力、交流沟通及团队协作能力。现就笔者在科研项目实施中完成研究生培养任务的做法和体会做一探讨。

一、进一步夯实基础、提高硕士研究生对专业知识的综合应用能力

根据我国目前的硕士研究生导师遴选制度，一般情况下硕士研究生导师都有自己稳定的研究方向和相应级别的科研项目，尤其是很多高校为了促进研究生创新能力的培养，还设立了相应的研究生创新基金项目，这为研究生综合素质及能力的培养提供了很好的平台。因此硕士研究生从入学开始，即结合科研项目进行论文选题、安排阶段性研究计划。以材料的温热塑性成型方向为例，《冲压工艺及模具设计》和《塑料模具设计》作为该方向研究生的必修课程，在前期的专业课学习中缺乏专门的综合能力训练，而项目研究常常需要设计定制可加热温控模具，且在加热过程中要求抽真空。对模具的这一要求基于传统的模具设计理论，又超出了传统模具设计的范畴，涉及传热、测温、控温等新的技术手段，属于相对较新的模具研究方向。于是将此模具设计任务作为阶段性研究内容交予一年级研究生来完成，在模具总体方案确定、结构及零件设计、加热温控元件选型等过程中，根据存在的问题发现研究生的薄弱之处。在模具结构方案和图纸的反复修改过程中，指导其完成了《冲压模具设计》、《几何量公差与检测》、《几何精度设计》、《机械制图及计算机绘图》、《UG三维建模及虚拟样机设计》等系列课程的综合应用，有效地强化了研究生对专业知识掌握的牢固程度，也使其综合应用专业知识的能力得以提高。

二、将基础研究和工程实践相结合，在提高研究生动手能力的同时，培养其科研创新能力

目前高校较高级别的科研项目更多以基础研究为主，这对培养研究生的理论创新能力无疑是非常有利的，但现阶段很多工科类硕士研究生缺乏实际的工程实践经验、动手能力较差也是无法回避的现实。因此，一方面，围绕科研立项及研究生的论文选题，通过组织研究生搜集查阅资料、撰写文献综述报告、国内外研究现状分析报告、开题报告、项目实施报告等，指导研究生逐步树立科研创新思维，培养其科研创新能力；另一方面，由研究生初步进行实验装置及实验方案设计、在导师和现场工程师的参与下对设计方案进行现场调研和反复论证，然后再由研究生负责实验实施和数据处理工作。在这个过程中，尽可能为研究生提供与生产企业、现场工程师进行沟通交流的机会，鼓励研究生通过现场调研去发现工程实际问题、了解技术难点、提出解决思路。通过这种手段，在培养研究生科研创新能力、提高其实际动手能力和强化工程实践意识的同时，促进基础研究和工程实践的有机结合，实现科研创新点来自于工程实践并服务于工程实践的良性循环。

三、将项目研究内容模块化、并行化，培养研究生的交流沟通及团队协作能力

对项目研究内容进行模块化划分，以模块为单位由不同年级的研究生组成小的课题组，其中一年级研究生负责实验工装设计及实验操作，二年级研究生负责实验数据处理、编程计算、仿真案例实现等工作，三年级研究生负责确定理论及方法创新点，以保证硕士学位论文的学术创新性及体系的完整性。各模块之间可并行、穿行，在导师指导下，明确各自的主要任务和分工，针对具体的项目研究内容，探寻高效的项目组织、实施办法，完成硕士学位论文。在项目组织、实施过程中，各小课题组成员之间、不同课题组间负责类似任务的成员之间，必须经常进行良好的沟通和相互协作才能顺利完成既定的项目任务。因此，这种项目组织实施方式无形中培养了研究生的交流沟通及团队协作能力。

四、建立可量化的成果激励机制，培养硕士研究生的科技论文写作能力及英语应用能力

科研论文，尤其是英文科研论文，作为科研创新、学术及科技交流的一种常见载体形式，具有特定的内容及规范要求，不仅是科研创新思路、方法、研究结论的全面总结，反映了作者对外语及专业知识的综合应用能力，也为科研工作者与国际、国内同行进行交流和学习、紧跟国际研究前沿提供了有效的途径。因而，科研论文的撰写是科研工作者必备的基本技能之一，也是现阶段研究生教育的重要任务之一。为此，在项目实施过程中，我们面向项目研究目标建立了可量化的成果激励机制。如对研一学生的培养要求，以夯实基础和锻炼动手能力为主要目的，仅发放基本助研津贴；对研二学生的培养，则要求具有采用先进技术手段分析、解决问题的能力，同时进行科研论文写作能力及技巧训练，因而该阶段将结合研究生的工作量、先进技术手段的掌握情况（如：优化设计、仿真分析及编程计算软件等）及阶段性任务完成情况，按助研津贴和成果奖励两部分确定研究生的津贴发放额度；对研三学生，则根据其所完成的、符合一定要求的科研论文的数量、级别及创新性来量化为研究生发放的奖励额度，以激励其自觉自主的提高自身的科研论文写作能力及英语应用能力。

五、面临的困难及可能的解决办法

虽然研究生指导教师在硕士研究生培养过程中起着至关重要的作用，但对研究生综合能力及素质的培养永远不可能、也不应该是研究生导师的个人行为，需要相关研究生管理和培养部门从政策、体制等方面予以配合和保障。如：（1）在制订专业研究生培养计划时，应使课程结构具有一定的可调整性，以便在不增加研究生学习负担的情况下，可由指导教师根据科研课题需要为研究生开设相关的专业选修课。（2）所建立的面向项目研究目标的成果激励机制，若仅依靠研究生导师从有限的课题经费中支出是远远不够的，需要有关部门能为参与项目研究的研究生提供相应的政策及资金扶持。（3）科学研究的兴趣是建立在衣食无忧基础上的，在物价飞涨的今天，研究生导师发放的助研津贴和科研奖励对于缓解他们的生活和经济压力只能是杯水车薪。因此，相关各级部门应根据社会经济发展水平，适当提高研究生的生活补助标准、设立相应的研究生创新基金，进一步加大研究生奖、助学金的力度，从多方面、多角度保护研究生的科研热情、激发其创新潜能。

参考文献：

[1]陈洋.当前研究生就业困境与对策研究[J].西南大学学报（社会科学版），2011，（S1）.

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中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）37-0075-02

材料是整个人类社会的物质构造基础，材料科学归属于基础性科学，也是先进工业技术改革的推动力，它作为材料科学与工程这样一个材料大学科的重要分支之一，即金属材料工程，该本科阶段教育的目的是可以较好地教育出适应工业经济和科技发展要求的高技术工程人才，人才培养与社会发展需求之间的对接要引起注重，强调在教学过程中结合专业基本理论和实践操作能力、掌握先进知识和培养创新能力、创新和实践能力的高级应用科学和技术的专业人才。因此，当地的学院和大学金属材料工程应用型本科人才培养模式的改革具有重要的现实意义。

教育部对新建本科院校的重点应转移到提高学校的教育水平，学校应牢牢把握区域经济发展的人才培养、科学研究和社会服务等实际需要，培养应用型工程为主，多元化的人才培养规格和模式。金属材料工程应用型本科院校专业人才的培养，如何满足区域社会经济和工业技术的发展，如何培养相对具有坚实的专业理论基础和较强的创新思维和实践能力的高级工程技术人才，是国内地方高校目前各种材料专业建设面临的主要研究课题。

一、高校材料类本科专业人才培养现状

目前，我国本科教育，特别是地方高校教育普遍存在的问题是严重缺乏创新意识和创新能力，难以适应快速发展的人才市场需求。一方面，在实际教育过程中，学校注重理论教育，轻视实践操作技能培训，只满足在现有知识的记忆和再现，不能使用知识大胆创新探索。另一方面，学生毕业后进入社会，在面对不断变化的科学技术和先进的生产手段的实际工作中遇到的创新主题，从自己的知识储备的质量和能力方面，似乎严重不足。

近年来，材料科学与工程教育改革在中国发展迅速，许多高等院校材料从人才培养模式、课程体系、教学内容、实验教学体系和教学方法等许多方面进行了大胆的改革和创新。材料科学与工程一级学科，在淡化专业个性教育模式的基础上，构建“大学科”主题共用知识，培养面宽，在高质量研究型人才培养方面取得了一些好的经验和成果。对于“985工程”和“211工程”院校可能很适合，但对于生源差和科研实力不高的地方高校而言，不能盲目地复制其他重点大学的改革模式。

二、地方性高校金属材料工程专业培养模式

1.地方性高校金属材料工程专业定位。金属材料工程是工业经济发展的重要支柱，在航空航天工业、能源化工领域、国防军工方面、冶金机电行业均发挥着相当重要的推动作用。如何依托地方，为地方工业经济发展培养具有金属材料工程专业背景知识的应用型创新人才，是目前国内高校金属材料工程专业建设面临的重大课题。地方本科院校金属材料工程专业人才培养应基于地域化目标定位，结合自身资源条件和区域工业经济发展对人才的需求状况，构建金属材料工程本科专业人才的培养体系，并通过突出地方特色培养金属材料工程专业人才的核心竞争力。

根据江西省新材料产业和工程技术发展的实际需要，为江西省材料产业和工程技术发展储备工程技术人才；同时增进学校与政府、与金属材料表面技术行业、金属材料热处理行业以及相关企业之间的互动，联合培养应用型人才。此外，通过理论与实践教学相结合，以创新实验项目为载体，突出创新能力的培养；以企业工程项目为载体，培养工程应用意识，提升工程方面的素质和能力，出于这种原因，我校金属材料工程专业人才培养的主要目标定位是：具备金属材料工程领域的基础知识，了解材料科学与工程领域的相关专业知识，能在材料制备与质量检测分析、金属材料热处理、钢铁冶金与机械加工企业和相关行业工作，适应社会主义经济发展的高层次、高素质的应用型创新人才。

2.地方性高校金属材料工程培养模式。金属材料工程建设将学校的现实与当地区域经济发展相结合，坚持技术应用研究人才培养目标定位，从而有效地开展错位竞争、拓展生存和发展空间较大的专业。根据培养目标，积极探索切实可行的人才培养体系、机制和人才培养模式。人才培养模式改革是各种教学过程改革的重中之重，应该遵循高等教育的发展规律，仔细研究适应未来高等教育的科学发展趋势，根据培养高素质人才的总体要求，建立起能够充分激发在校大学生的学习主动积极性和创新创业精神，能使学生的个性得到充分发展，同时也能整体增长知识、能力和素质，具有新时代新特征的多样化应用型高层次工程人才培养模式。

结合地方经济的工业发展，九江学院的金属材料工程专业在整个教学体系中，理论主干课程包括物理化学、电工电子学、材料科学基础、金属工艺学、热处理原理、热处理工艺及设备、金属材料学、材料研究方法、材料失效分析、材料力学性能、金属材料工程专业综合实验。与此同时，开设了两个专业方向，（1）金属材料塑性成型与模具方向：金属塑性成形原理、锻造工艺及模具设计、冲压工艺及模具设计、挤压工艺及模具设计、模具CAD/CAM软件应用、模具制造工艺学、Pro/E造型及模具设计、压铸工艺及模具设计。（2）金属材料热处理与测试方向：先进材料制备技术、粉末冶金原理、无损检测、材料的腐蚀与防护、冶金质量分析、材料物理性能检测、材料表面技术工程、先进复合材料。为了配合理论教学，大量安排实践性课程与之配套，让学生能够利用理论知识解决实际工程技术问题，实践性教学课程主要包括金工实习、金属材料专业实验、热处理工艺及设备课程设计、粉末冶金原理课程设计、材料表面技术课程设计、生产实习、毕业实习、毕业论文（设计）等。

三、地方性高校金属材料工程专业培养模式改革创新

1.培养模式进行改革探索。作为地方性高校的金属材料工程本科专业，应该充分认识到地方性区域工业经济未来发展对自己学校所设置的金属材料工程本科专业人才的确实需求，根据该本科专业的定位和特色，确定专业人才培养模式。金属材料工程专业的培养模式要从我校的实际出发，根据目前九江及周边区域工业经济与本专业相关单位的现状及发展，在原有培养模式的基础上，逐渐将原有的一味培养技术应用型人才过渡到应用技术研究创新型人才的培养目标和定位，这样才能有效地开展多层次培养，避免将学生培养成一个模子技能的技术人才，根据学生的特色，因材施教，拓展专业培养的发展空间，形成专业的办学特色，形成应用技术研究创新型多层次人才的培养新模式。

2.授课体系进行改革修订。为了能更好的对金属材料工程应用型本科人才培养计划和课程进行改革，我们在现有基础之上进行了以下准备性的工作：在相关大学进行调查研究，学习专业课程体系建设的成功经验，探索课程建设的内涵和专业内容集成优化，访问有关材料企业，了解社会对金属材料工程本科专业所需要的新知识、新能力和高素质要求，对九江学院近几年毕业的金属材料工程专业的学生进行系列性的跟踪调查，了解就业单位对我们学校该专业毕业生的满意程度，以及该专业毕业生对现有的人才培养模式、课程体系、专业教学知识点的意见及建议，邀请校内外知名教学专家，召开系列专家指导会，制定该本科专业课程体系和专业教学知识点方面改革的确实可行的方案，撰写新的人才培养方案，专业教学大纲内容将随之进行整合优化。专业主干基础课程建设得以加强，并根据区域经济发展的社会需求，设置相应并可行的必修课程，同时形成金属材料热处理与测试方向、金属材料塑性成型与模具方向两个具有一定地域工业特色的专业方向，使该专业的在校大学生形成比较完整的基础性知识及社会所需要的专业性知识。