冲压模具课程设计范例

第一篇：冲压模具课程设计范例

冲压模具课程设计

前言

冲压是在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。冲压模具在冷冲压加工中，将材料(金属或非金属)加工成零件(或半成品)的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具(俗称冷冲模)。冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备，是技术密集型产品。冲压件的质量、生产效率以及生产成本等，与模具设计和制造有直接关系。模具设计与制造技术水平的高低，是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。

我国的冲压模具设计制造能力与市场需要和国际先进水平相比仍有较大差距。这些主要表现在飞行器钣金件、高档轿车和大中型汽车覆盖件模具及高精度冲模方面，无论在设计还是加工工艺和能力方面，都有较大差距。覆盖件模具，具有设计和制造难度大，质量和精度要求高的特点，可代表覆盖件模具的水平。虽然在设计制造方法和手段方面已基本达到了国际水平，模具结构功能方面也接近国际水平，在模具国产化进程中前进了一大步，但在制造质量、精度、制造周期等方面，与国外相比还存在一定的差距。标志冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具，是我国重点发展的精密模具品种。有代表性的是集机电一体化的铁芯精密自动阀片多功能模具，已基本达到国际水平。

因此我们在学习完《飞机钣金成形原理和工艺》等模具相关基础课程后，安排了模具设计课程设计，以帮助我们掌握模具设计的过程，为以后参加工作打下基础。

1

设计内容

一、零件的工艺性分析

图1 零件图

1) 零件的尺寸精度分析 如图1所示零件图，该零件外形尺寸为R11，19;内孔尺寸为R3，6，均未标注公差，公差等级选用IT14级，则用一般精度的模具即可满足制件的精度要求。

2) 零件结构工艺性分析 零件形状简单，适合冲裁成形。

3) 制件材料分析 制件材料为45钢，抗剪强度为432～549Mpa，抗拉强度为540～685Mpa，伸长率为16%。适合冲压成形。

综合以上分析，得到最终结论:该制件可以用冲压生产的方式进行生产。但有几点应注意：

1) 孔与零件左边缘最近处仅为2mm，在设计模具是应加以注意。 2) 制件较小，从安全方面考虑，要采取适当的取件方式。

3) 有一定批量，应重视模具材料和结构的选择，保证一定的模具寿命。

二、工艺方案的确定

由零件图可知，该制件需落料和冲孔两种冲压工艺，设计模具时可有以下三种方案：

方案一：先落料，再冲孔，采用单工序模生产。 方案二：冲孔、落料连续冲压，采用级进模生产。 方案三：落料和冲孔复合冲压，采用复合模生产。

2 方案一采用单工序模生产，模具结构简单，但需要两道工序、两套模具才能完成零件的加工，生产效率较低，难以满足零件年产20万件的需求，而且要考虑第二套模具中工序件的定位问题，操作不便。

方案二采用级进模生产，可有效地提高生产效率，但连续模制造和设计难度大，费用高，用于生产该制件达不到经济性要求。

方案三采用复合模生产，亦有很高的生产效率，复合模能在压力机一次行程内，完成落料、冲孔两道工序，所冲压的工件精度较高，不受送料误差影响，能较好的满足该制件内孔与外形同心的要求。

通过对比，故采用方案三，比较适合该零件。

三、模具结构形式的确定

(一)模具类型及卸料方式分析

因制件材料较薄，为了保证制件的平整度，所以采用正装式复合模，即凸凹模安装在上模，这样，从模柄中穿入导杆可以直接把嵌在凸凹模里的废料从刃口中打下，卡在凸凹模凸模刃口上的材料可以用弹性卸料板卸料;冲孔凸模与落料凹模安装于下模，用顶件器带动卸料板顶出制件。

(二)模具定位方式分析

在模具设计中，抛弃了传统的销钉定位，而是把凸凹模和凹模分别在上、下模座定位，上、下模座的定位沉台在制造时是和导柱、导套固定在一起加工完成的，这样保证了上、下模工作零件的同轴度，从而达到保证零件尺寸精度的目的。同时没有使用销钉，也使模具的维修方便了很多，即使多次拆卸也能保证零件的精度不变。

四、工艺设计与计算

(一)制件排样与材料利用率计算

采用单排直排有废料排样，如图2所示。

由文献【1】表3-17查得制件间搭边值a=0.8mm，侧搭边值a1=1mm,则送料步距L=19+0.8=19.8;条料宽度B=22+1+1=24;经计算制件面积S=284.73mm2，一个步距的材料利用率为：

η=S/(BL) ×100%=284.73/(24 ×19.8) ×100%=59.92%

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图2 排样图

由文献【2】表4-1冷轧钢板的尺寸，选板料规格为1200mm×600mm×1mm，剪裁条料时采用横裁法，于是条料尺寸为24mm×600mm。

每板条料数n1=1200/24=50(条);

每条制件数n2=(600-0.8×2)/19.8=30(件); 每块板制件数n3= n1×n2=50×30=1500(件) 材料总利用率η=1500×284.73/(1200×600)=59.3﹪

(二)冲压力的计算

冲裁力可按以下公式[1]计算：

F=KLtτ

kp ，式中：t—材料厚度(mm); L—冲裁件周长(mm);τ已知K=1.3, t=1 mm;查文献【2】表4-12得τ

kp

kp

--材料抗剪强度(Mpa)。

kp

=432～549，取τ=500;经计算得外形周长L1=67.57mm，内孔周长L2=30.85mm。所以

落料冲裁力 F1= KL1tτ冲孔冲裁力 F2= KL2tτ

kp

=1.3×67.57×500×1=43.92kN =1.3×30.85×500×1=20.05 kN

kp推件力和卸料力可用以下经验公式[ 1]进行估算：

F推件=nK推F F卸料=K卸F 式中：F—冲裁力;n为同时卡塞在凹模内的零件数，一般为3～5;K推—推件力系数;K卸—卸料力系数。

4 查文献【1】表3-15得，K推=0.055，K卸=0.04～0.05，所以

F卸料=K卸F1=0.04×43.92=1.7568 kN F推件=nK推F2=5×0.055×20.05=5.51 kN 由于该制件模具采用弹性卸料装置，所以总冲压力的计算公式为： F总= F1+F2+F卸料+F推件=43.92+20.05+1.7568+5.51=71.24 kN (三)初选压力机

根据总压力71.24 kN,查文献【2】表4-33开式压力机的主要技术参数，初选压力机型号规格为J23-10，其主要参数如下：

公称压力：100 kN 滑块行程：45mm 最大闭合高度：180mm 最大装模高度：145mm 工作台尺寸：370mm×240mm 模柄孔尺寸：∅30mm×55mm (四)计算压力中心

该制件图形较规则，上下对称，故采用解析法求压力中心较为方便。建立如下图所示坐标系。

1x

设压力中心为(x0,y0),因为上下对称，所以y0=0，只需求x0，又因为内孔为轴对称图形，所以只需考虑外形。经计算得L1=15.1mm,L2=52.47mm,x2=3.165, x1=-8。根据合力矩定理得

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所以，压力中心为(0.72，0)。

(五)计算凸凹模刃口尺寸

本制件形状简单，可按分别加工方法制造凸、凹模，凸、凹模的制造公差 δp和δp必须满足不等式[ 1]：

δp+δd≤Zmax-Zmin。

根据制件的材料和厚度,由文献【3】表2-14 汽车、拖拉机等行业冲裁模初始双边间隙值，查得 ：

Zmax=0.140mm,Zmin=0.100mm;

根据制件的基本尺寸和厚度，由文献【3】表2-19 汽车、拖拉机等行业简单形状制件凸、凹模的制造偏差，查得：

落料部分：凸模-0.020mm,凹模+0.020 冲孔部分：凸模-0.020mm,凹模+0.020 验证制造偏差是否合格：

δp+δd =0.02+0.02=0.04 Zmax-Zmin=0.140-0.100=0.04 所以，δp+δd=Zmax-Zmin=0.04，合格，可以采用该公差值。

由于零件图未注公差，为了降低工作难度，所以在实际生产中按照IT14等级确定制件各尺寸公差，查文献【3】附录一 标准公差数值和表2-17 磨损系数x得：

落料部分：尺寸R11，公差为0.43mm，取x=0.5;

尺寸19，公差为0.52mm，取x=0.5;

冲孔部分：尺寸R3 ,公差为0.25mm，取x=0.5;

尺寸6，公差为0.3mm，取x=0.75。

1)落料 尺寸R

Dd=(Dmax-xΔ

=(11.215-0.5×0.

43=

Dp=(Dd- Zmin=(11-0.100=

6 尺寸 Dd=(Dmax-xΔ=(19.26-0.5×0.52=

Dp=(Dd- Zmin=(19-0.100=

2)冲孔 尺寸R dp=(dmin+xΔ=(2.875+0.5×0.25=

dd=(dp+ Zmin=(3+0.100=

尺寸 dp=(dmin+xΔ=(5.85+0.75×0.3=

dd=(dp+ Zmin

五、模具结构设计

(一)凹模设计

=(6.075+0.100=

因制件形状简单，轮廓近似圆形，且总体尺寸不大，选用整体式圆形凹模较为合理。因制件精度较低，厚度较小，由文献【2】表3-5 冷冲模工作零件的材料及热处理要求，选用9Mn2V为凹模材料。

1)确定凹模厚度H值:由凹模厚度经验公式[4]估算：

H=K1K

2式中，F—冲裁力，N;K1—凹模材料修正系数，合金钢取1，碳素钢取1.3;K2—凹模刃口周边长度修正系数。

本例中冲裁力F=43.92kN;凹模材料为合金钢，故K1取1;凹模刃口周边长度为67.57mm，查文献【4】表3-34凹模刃口周边长度修正系数，得K2=1.12，所以

H=K1K2

=1×1.12×

=19.06mm 2)确定凹模周界尺寸D：根据条料宽度B=24mm,材料厚度t=1mm,由文献【4】表3-33，查得凹模孔壁厚c=22mm。所以

7 D=2R+2c=22+266mm 由文献【2】表5-45 圆形凹模板尺寸，可查到较为靠近凹模周界尺寸为63mm×20mm，故凹模周界尺寸取为63mm×20mm。其结构图如图3所示。

图3 凹模

(二)其他冲模零件设计

据以上确定的凹模周界尺寸，查文献【2】表5-5 复合模圆形厚凹模典型组合尺寸，可得其他冲模零件的数量、尺寸及主要参数。

1)卸料板 标准编号JB/T7643.5-1994,周界尺寸63mm×8mm,结构图如图4所示。

图4卸料板

2)凸凹模固定板 标准编号JB/T7643.5-1994,周界尺寸63mm×12mm，结构图如图5所示。

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图5凸凹模固定板

3) 顶件块 非标准件，尺寸根据凸、凹模尺寸确定，结构图如图6所示。

图6顶件块

4)凸凹模

凸凹模采用直通式结构，固定部分简化为圆形，因采用弹压卸料，所以凸凹

9 模长度按下式[6]计算

L=h1+h2+t+h 式中，h1—凸凹模固定板厚度，mm;h2—卸料板厚度，mm;t—材料厚度，mm;h—增加长度。它包括凸凹模修磨量、凸凹模进入凹模的深度(0.5～1mm)、凸凹模固定板与卸料板之间的安全距离等，一般取10～20mm。

本例中，h1=12mm，h2=8mm，t=1mm，h取14mm，所以凸凹模长度 L=h1+h2+t+h=12+8+1+14=35mm

凸凹模结构图如图7所示。

图7 凸凹模

10 5)凸模

凸模亦采用直通式，固定部分简化成圆形，长度L=19.5mm,其结构图如图8所示。

图8 凸模

(三)选择模架

由凹模周界尺寸63mm×20mm及模架闭合高度110mm，查文献【2】表5-8滑动导向后侧导柱模架规格，选用后侧导柱模座,其主要参数如下：

上模座 63mm×63mm×25mm(GB/T2855.5-1990); 下模座 63 mm×63mm×30mm(GB/T2855.6-1990); 导柱 16mm×110mm×30mm(GB/T2861.2-1990); 导套 16mm×50mm×23mm(GB/T2861.6-1990)。

11 模架具体结构尺寸，参照文献【5】表4-6后侧导向模柱、表3-38导柱和表3-39导套设计。

(四)模柄设计

本例采用凸缘模柄，尺寸与模柄孔配做。

六、校核压力机安装尺寸

模座外形尺寸为63mm×63mm，闭合高度为110mm，J23-10型压力机工作台尺寸为370mm×240mm，最大闭合高度为180mm，故此压力机能满足要求。

七、绘制装配图

图9 装配图

结束语

钣金冲压成形课程设计是我们在大学期间的一门重要课程，是对我们将理论应用于实践能力的考核。通过这次课程设计我加深了对冲压成形的理解，掌握了模具设计的基本方法，很好地巩固了以前所学的知识，相信对我将来从事工作将有很大帮助。在本设计过程中，各位老师和同学们给予我大量的指导和帮助，在此表示衷心的感谢。

由于个人水平有限，在设计中难免出现错误和不足，还请老师批评指正。

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致谢

经过两周的忙碌和工作，本次课程设计终于完成了，作为一个本科生的课程设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有老师的督促指导，以及一起工作的同学们的帮助，想要完成这个设计是很难的。

在这里首先要感谢郭拉凤和张春元老师。他们平日里工作繁多，但在我做课程设计的整个过程中都给予了我悉心的指导。我的装配图较为复杂，但是郭老师仍然细心地纠正图纸中的错误。除了敬佩老师的专业水平外，他们严谨的治学态度和科学的研究精神也是我学习的榜样，并将对我今后的学习和工作产生积极影响。

其次要感谢和我一起作课程设计的谢现龙同学，在本次设计中他给了我极大的帮助。

然后还要感谢大学四年来所有的老师，为我们打下机械专业知识的基础;同时还要感谢所有的同学们，正是因为有了你们的支持和鼓励。此次课程设计才会顺利完成。

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参考文献

【1】翟 平.飞机钣金成形原理与工艺.西安：西北工业大学出版社，1995 【2】史铁梁.模具设计指导.北京: 机械工业出版社，2006 【3】孙京杰.冲压模具设计与制造实训教程.北京：化学工业出版社，2009 【4】康俊远.冲压成型技术.北京:北京理工大学出版社.2008 【5】王立人.冲压模设计指导. 北京:北京理工大学出版社.2009 【6】李奇涵.冲压成形工艺与模具设计.北京：科学出版社，2007

第二篇：冲压冲裁模具设计--课程设计

冲压模具设计说明书

一、课题名称：垫片冲孔落料连续模

二、设计要求：

1.主要内容 (1)编制冲压工艺

(2)设计模具(分析、计算、装配图、非标零件图) (3)编制模具主要零件制造工艺 (4)分析估算工时，确定完成工期 (5)核算成本，报价

(6)编写全套设计制造说明书 2.基本要求：

(1)分析计算全面，图纸表达准确; (2)工艺水平规程制定，力求符合实际; (3)必要的数据须进行市场调查; (4)分析核算工期、成本，着重于过程。

工件为图1所示的落料冲孔件，材料08，t=1.2mm。精度要求为IT14生产批量为大批量。工艺性分析内容如下：

1.材料分析

冲裁件材料为08钢板，其中08是沸腾钢，08表示为含碳量为万分之八，是优质碳素结构钢，具有良好的可冲压性能。 2. 结构分析

冲裁件结构简单对称，但外形的直角不便于模具的加工，并且影响模具的寿命建议将90º的直角改为R1的工艺圆角。 3. 精度分析：

.14零件上有3个尺寸标注了公差要求，由公差表查得350 ø160都0.

14、0为IT11级，所以普通冲裁可以达到零件的精度要求。由以上分析可知，该零件可以用普通冲裁的加工方法制得。

(二)冲裁工艺方案的确定

零件为一落料冲孔件，可提出的加工方案如下：

方案一：先落料，后冲孔。采用两套单工序模生产。 方案二：落料—冲孔复合冲压，采用复合模生产。 方案三：冲孔—落料连续冲压，采用级进模生产。

方案一模具结构简单，但需两道工序、两副模具，生产效率低，零件精度较差，在生产批量较大的情况下不适用。方案二只需一副模具，冲压件的形位精度和尺寸精度易保证，且生产效率高。尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状较简单，模具制造并不困难。方案三也只需一副模具，生产效率也很高，但与方案二比生产的零件精度稍差。欲保证冲压件的形位精度，需在模具上设置导正销导正，模具制造、装配较复合模略复杂。所以，比较三个方案欲采用方案二生产。

(三)零件工艺计算

1.刃口尺寸计算 查表的2-5得x=0.5 凹模尺寸的计算

当冲裁精度在IT14时，

x=0.5。

凹模变大尺寸20,10.尺寸公差200.52,100.36,50.30 落料时

DA=(35-0.5×0.2)00.13=34.900.13㎜ DT=(DA-0.2)00.09=34.700.09

冲孔时 以凸模为计算标准配合加工凹模 当冲裁精度在IT12时，

x=0.75。

dT=(16+0.75×0.14)00.075=16.10500.075 Da=16.105 2.排样计算

查《冷冲压工艺及模具设计》P55，表2-8，搭边值取2.5mm和2mm a=2.5mm，计算得宽度b=φ+2a=35+2.5*2+1=41mm，步距L=D+a1=35+2=37mm。一个步距的材料利用率为67.5%查板材标准，宜选1400×3000mm的钢板，每张钢板可剪裁34张条料，每张可冲出81个工件，故每张钢板的利用率为67.15%

3.1.3、材料利用率： A—冲裁件面积

B—调料宽度 h—送料进距

n—一个进距内冲件数

1n1A100% Bh其中n=1 B=41 H=37 冲裁面积为;A=35*35-64*3.14=1024.04mm2 所以其材料利用率为：=1024.04/(4137)=67.5% 排样原则：

(1)提高材料的利用率(在不影响使用性能的前提下，还可适当改变零件形状)

(2)拍样方法应使冲压操作方便，劳动强度小且安全 (3)模具结构简单、寿命高

(4)保证质量和制件对板料纤维方向的要求

冲击力的计算：

1 方形冲裁力为F=1401.21.3390=85176N 中间圆形冲裁力为:F=3.14161.31.2×390=30566.016N 总的冲裁力为;F=85176+30566.016=115742.016N 5

查常用T08钢的力学性能表得

b=390Mpa 查表得

K卸=0.045 K推=0.55 F卸=K卸F=0.045×115742.016=5208.39N F推=nK推F=0.55×115742.016×7=445606.762N 总的冲裁力为：F=115742.016+5208.39+445606.762=566.6KN 因为总的冲裁力不得超过压力机的80%所以所需压力机的总的冲压里为 F=566.6/0.8=708.25KN 4.压力中心计算

因为制件形状对称，所以冲模的压力中心位于其制件的几何中心。

3.5、冲裁模刃口尺寸

四、冲压设备的选用

根据冲压力的大小，选取开式双柱可倾压力机JH23—16，其主要技术参数如下：

公称压力：160kN 滑块行程：55mm 最大闭合高度：220 mm 闭合高度调节量：45 mm 滑块中心线到床身距离：160mm 工作台尺寸：300 mm×450 mm 工作台孔尺寸：160 mm×240 mm 模柄孔尺寸：φ40 mm×60 mm 垫板厚度：40 mm

五、模具零部件结构的确定 1.标准模架的选用

查《冲压工艺与模具设计》由公式(2-19)可知，凹模的高度H

为;

H=kb=0.38*35=13.3mm(查表2.9.5得k=0.38) H取20mm 凹模壁厚c=(1.5∽2)H=19.95∽26.6mm 凹模壁厚C取20mm 凹模宽度 B=b+2c=35+40=75mm 凹模长度L取120mm 凹模轮廓尺寸为120mm×100mm×20mm 有冲压工艺与模具设计可得;

H上模板 =30~45mm 圆整按照标准取值30mm 垫板厚度为(6~12)取值10 凸模固定板H固定板=18~24mm H固定板取20mm H凹=35mm 有标准模架可查的：下模座为35mm 模具采用后置导柱模架，根据以上计算结果，可查得模架规格为上模座125mm×125mm×30mm，下模座125mm×125mm×35mm，导柱22mm×110mm，导套22mm×80mm×28mm。

六、卸料装置中弹性元件的计算

模具采用弹性卸料装置，弹性元件选用橡胶，其尺寸计算如下： (1)确定橡胶的自由高度H0

H0(3.5~4)H工 H工h工作h修磨t1(5~10)(1.517.5)mm10mm

由以上两个公式，取H040mm。

(2)确定橡胶的横截面积A

AFX/p

查得矩形橡胶在预压量为10%~15%时的单位压力为0.6MPa，所以

A3112N5186.67mm2

0.6MPa(3)确定橡胶的平面尺寸

外形暂定一边长为125mm，去除螺钉销钉孔，大约为260mm2，则另一边长b为

b125260A 5186.67260bmm44mm125(4)校核橡胶的自由高度H0

为满足橡胶垫的高径比要求，将橡胶垫分割成四块装入模具中，其最大外形尺寸为62.5mm，所以

H0380.608 D62.5橡胶垫的高径比在0.5~1.5之间，所以选用的橡胶垫规格合理。橡胶的装模高度约为0.85×40mm =34mm。

3.其他零部件结构

凸模由凸模固定板固定，两者采用过渡配合关系。模柄采用凸缘

式模柄，根据设备上模柄孔尺寸，选用规格A40×60的模柄。

六、模具装配图

模具装配图如图6—1所示。

图6—1

七、模具零件图

模具中上模座、下模座、垫板、凸模固定板、卸料板、凸凹模固定板、冲孔凸模、凸凹模、凹模、推件块零件图如图7—1,7—2,7—3,7—4,7—5,7—6,7—7,7—8,7—9,7—10所示。

图7—1上模座

图7—2下模座

图7—3垫板

图7—4凸摸固定板

图7—5卸料板

图7—6凸凹模固定板

图7—7冲孔凸摸

图7—8凸凹模

图7—9落料凹模

图7—10 推件块

三 设计心得

设计心得体会

一个月的实训结束了，在这个月内，我们学到了很多的知识，让我对模具设计与制造有了一个更清晰的了解，更坚定了自己对模具行 20

业的信心。

第一周里，我们在襄樊环宇车灯厂实训，看到了了很多模具，注塑模具和冲压模具。看到了模具钳工装配和管理模具，通过观看和亲自动手拆装模具，让我们对模具有了更深刻的认识以及让我们更清楚地认识模具的内外部结构，和操作原理。结合书本上的知识，使我们能够更好的设计模具。

第二天和第三天我们都在学校的画图室里进行模具的计算和设计画图。模具的工艺计算挺复杂的，不仅有大量的计算，还要查阅很多资料。很庆幸我能够认真仔细的在一周内完成了我的工件工艺计算。然后，我们开始了在图纸上把自己的设计画到图纸上，孙然我们已经多次画图，但是我们在细节上还是要认真仔细，不能马虎。在以后的工作中，一点出错，就可能导致整个模具的实效。画图时，要养成良好的习惯，保持纸张的整洁，线条清晰。

第四天我们主要是将设计的图纸转化为CAD图纸，这样更标准化。通过cad画图，让我们对模具有了更深入的了解，一套模具，最终在电脑上成型了，看着自己的设计，心怀激动。

在这个月的实训中我非常感谢陪伴在我们身边的刘老师，让我们理论与实践结合，更深刻的里了解了模具设计，让我对模具行业有了更深入的了解，对未来充满。

四、参考文献

⑴《汽车车身制造工艺学》 北京理工大学出版社

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⑵《互换性与测量技术》 中国计量出版社 ⑶《现代冷冲模设计—应用实例》 化学工业出版社 ⑷《冲压模具设计与制造—实训教程》 化学工业出版社

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第三篇：《模具设计课程设计》课程教学大纲

课程名称：模具设计课程设计

课程代码：MPRC3006 英文名称：Course Design For Die Design 课程性质：专业必修课程

学分/学时：2学分/2周 开课学期：第7学期

适用专业：材料成型与控制工程

先修课程：机械制图、金工实习、工程材料、模具设计基础及模具CAD 后续课程：无

开课单位：机电工程学院 大纲执笔人：朱伟珍

课程负责人：朱伟珍 大纲审核人：杨宏兵

一、课程性质和教学目标(在人才培养中的地位与性质及主要内容，指明学生需掌握知识与能力及其应达到的水平)

课程性质：模具设计课程设计是材料成型与控制工程专业的一门专业必修课程。针对塑料模具设计的特点，以单分型面注射模、多分型面注射模为例，着重介绍了一般模具设计的内容、方法和步骤，以实际应用为导向，培养学生运用模具设计技术解决实际工程问题的能力。

教学目标：本课程是模具设计课程的重要实践性教学环节，是综合运用所学知识，完成模具设计工作而进行的一次基本训练。本课程的主要内容包括：概述、塑料模具设计的内容、模具装配图的设计、零件工作图的设计、编写设计计算说明书、设计总结及答辩。通过相关功能模块的指导和实验训练，使学生掌握具体塑件模具结构设计的能力。培养学生能够设计针对模具结构设计的工程问题的解决方案，并能够在设计环节中体现创新意识。

本课程的具体教学目标如下：

1. 通过课程设计，培养学生综合应用模具设计及其他相关课程的基本知识来解决工程实际中的具体设计问题，以进一步巩固和深化所学课程的知识。

2. 通过课程设计，使学生初步掌握塑料模具设计的内容、步骤和基本方法，进一步提高学生的结构设计能力和独立工作能力。

3. 通过课程设计，提高学生查阅技术资料和手册的能力，熟悉并正确应用有关的技术标准。

4. 通过课程设计，培养学生认真负责、踏实细致的工作作风和严谨的科学态度。

二、课程教学内容及学时分配(含课程教学、自学、作业、讨论等内容和要求，指明重点内容和难点内容。重点内容：;难点内容：∆)

1、概述(0.5天)(支撑教学目标2) 1.1 塑料模具课程设计的目的 1.

2塑料模课程设计的内容 1.3 塑料模课程设计的步骤 1.4 设计中应注意的问题  目标及要求：

1) 掌握塑料模具课程设计的目的; 2) 熟悉塑料模课程设计的内容; 3) 掌握塑料模课程设计的步骤; 4) 了解设计中应注意的问题。

2、塑料模具设计的内容(3天)(支撑教学目标

1、

2、3) 2.1 模具结构型式及注射机的初步确定 2.2 分型面及浇注系统的设计 2.

3成型零件的设计 2.

4脱模推出机构的设计 2.

5侧向分型与抽芯机构设计 2.6

模架的确定和标准件的选用 2.7

合模导向机构的设计 2.8

排气系统的设计 2.9

温度调节系统的设计  目标及要求：

1) 掌握塑件成型特性的分析、塑件的结构工艺性分析、明确生产批量、计算塑件的体积、确定型腔数量、确定注射成型工艺的方法，初选注射机; 2) 掌握分型面及浇注系统的设计原则，合理选择分型面及浇注系统结构; 3) 根据注塑件的结构特点，合理设计成型零件的结构及其固定方式、脱模推出机构、侧向分型与抽芯机构∆; 4) 合理选择模架和标准件;

5) 合理设计模具的排气系统和温度调节系统。

3、模具装配图的设计(2.5天)(支撑教学目标

1、

2、

3、4) 3.1 简单模具装配图的设计步骤和方法 3.2 多分型面模具装配图的设计特点 3.

3带有侧抽芯模具装配图的设计特点  目标及要求：

1) 掌握简单模具装配图的设计步骤和方法∆;

2) 熟悉多分型面模具装配图及带有侧抽芯模具装配图的设计特点; 3) 合理绘制具体塑件模具装配图∆。

4、零件工作图的设计(2天)(支撑教学目标

1、

2、

3、4) 4.1 型芯(凸模)类零件工作图 4.2 型腔(凹模)类零件工作图 4.

3模板类零件工作图 4.

4模具零件材料的选择  目标及要求： 1) 掌握型芯(凸模)、型腔(凹模)、模板类零件工作图的设计方法; 2)

掌握模具零件材料的选择原则; 3) 合理绘制零件工作图∆。

5、编写设计计算说明书、设计总结及答辩(2天)(支撑教学目标

1、

2、

3、4) 5.1 编写设计计算说明书 5.

2课程设计总结 5.

3课程设计的答辩  目标及要求：

1) 掌握编写的规范化、计算的正确性、内容的完整性等要求; 2)

从课程设计学习到的知识及能力;

3) 充分理解模具结构的工作原理及各零部件在模具中所起的作用∆。

三、教学方法

在教学方式上，根据具体教学内容，综合运用讲授法、任务驱动法、讨论法、启发法和自学指导法，通过引入问题和启发式教学，使学生更加明确教学内容的知识体系，引导学生主动学习，激发内在学习动机，提高课堂的积极性。在目前的实验教学条件基础上，及时采用实验练习法，强化所学知识的理解和运用，培养学生解决实际问题的能力。

本课程以单分型面注射模、多分型面注射模为主要内容，分概述、塑料模具设计的内容、模具装配图的设计、零件工作图的设计、编写设计计算说明书、设计总结及答辩等5个模块，各知识模块起承上启下的作用。根据学生所设计的具体模具，给学生提供相关参考资料，引导学生自学拓展，强化对学生理论与实际结合的能力、工程问题分析能力的培养。

结合具体教学内容，本课程所采用的教学方法说明如下：

1. 概述、塑料模具设计的内容。教学内容涉及具体的模具设计内容。在教学中采用讲授法、任务驱动法和讨论法相结合。设置明确的模具设计目标，训练学生完成模具设计的主要内容，予以适当指导，及时强化教学内容。

2. 模具装配图的设计、零件工作图的设计。教学内容涉及模具装配图、零件工作图的设计步骤及方法。在教学中采用讲授法、自学指导法和讨论法相结合，强化对学生理论与实际结合的能力、工程问题分析能力的培养。

3. 编写设计计算说明书、设计总结及答辩。教学内容涉编写的规范化、计算的正确性、内容的完整性等要求。在教学中采用讲授法和自学指导法相结合，使学生能够按要求完成设计计算说明书的编写，顺利完成答辩。

在教学方法的实际执行过程中，每个教学环节都应具有明确的目的性。同时，以上教学方法需要根据教学过程中的实际效果、学生对知识点的掌握和应用情况不断改进。教学效果不好、学生对知识点理解程度不高时，应适当调整教学方法，适当增加演示法或现场教学法，或在讲授后续教学内容时，引导学生前后联系，结合前置难点内容进行讨论，强化知识掌握。在学生对知识掌握情况较好，系统性较好的情况下，适当提高教学内容的难度，或增加发现学习法和自学指导法，设置具体应用问题，引导学生探索解决方案。

四、考核及成绩评定方式

考核方式：平时测验及作业，设计计算说明书及图纸，答辩

成绩评定方式：平时成绩15%，设计计算说明书及图纸70%，答辩15%

五、教材及参考书目

教材：

伍先明.塑料模具设计指导[M].3版.北京：国防工业出版社，2012. 参考书目： [1]

宋玉恒. 塑料注射模具设计实用手册[M].北京：航空工业出版社，1994. [2]

李德群. 塑料成形工艺及模具设计[M].北京：机械工业出版社，1994. [3]

申开智. 塑料成型模具[M].北京：中国轻工业出版社，2002.

[4]

李建军，李德群. 模具设计基础及模具CAD[M].北京：机械工业出版社，2005.

[5]

杨占尧. 塑料模具标准件及设计应用手册[M].北京：化学工业出版社，2008.

第四篇：《模具CADCAM》课程设计

景德镇陶瓷学院

《模具CAD/CAM》

课程名称 模具设计 ___

院 系： 机械电子工程学院___ 专 业： 材料成型及控制工程__ 姓 名： __陈俊 _____ 学 号： 200910340116_____ 指导教师： 刘文广_________

完成时间 2012年12月10日—14日

目录

1.原始数据及资料 1.1课程设计任务 1.2完成的工作量 2.对设计课题的分析

2.1选择并分析原材料的工艺特性和成型性能 2.2分型面位置的确定确定型腔数量和排列方式 3.设计计算

3.1浇注系统的设计 3.2成型零件的设计 4.模具结构设计 4.1 准备工作 4.2创建模具模型 4.3设置收缩率 4.4设置分型面 4.5分割体积块

4.6产生凸模、凹模零件 4.7设计浇道系统

4.8设计完成后所产生的零件

5.设计小结 6.参考文献

一：原始数据及资料

图一：零件cad图

⒈ 课程设计任务

根据完成时间 2012年12月10日—14日

指导书提供的CAD图及相关参数，用UG6.0来进行其注塑模具成形部分的设计(型腔、型芯等)。

⒉ 完成的工作量

1、设计说明书一份，包括课程设计目的，本人的设计任务，设计步骤，结论，心得体会和建议;

2、上交完成的零件模型和模具相关UG6.0文件(电子文档)。

二：对设计课题的分析

Ⅰ、选择并分析原材料的工艺特性和成型性能;

①件的使用要求

塑料制件主要是根据使用要求进行设计，由于塑件有特殊的机械性能，因此设计塑件时必须充分发挥其性能上的优点，补偿其缺点，在满足使用要求的前提下，塑件的形状尽可能地做到简化模具结构，符合成型工艺特点，在设计时必须考虑：

(1)塑件的物理机械性能，如强度、刚性、韧性、弹性、吸水性等; (2)塑料的成型工艺性，如流动性;

(3)塑料形状应有利于充模流动、排气、补缩，同时能适应高效冷却硬化(热塑性塑料)或快速受热固化(热固性塑料); (4)塑件在成型后收缩情况及各向收缩率差异;

(5)模具总体结构，特别是抽芯与脱出塑件的复杂程度; (6)模具零件的形状及制造工艺。

除此之外，还应考虑塑件设计原则：

(7)在满足性能和使用条件下，尽可能使结构简单、壁厚均匀、连接可靠、安装使用方便。

(8)结构合理，用简单的加工方法就能完成模具的制作。 (9)减小成型加工后的辅助加工。 ②塑件材料的选择与成型特性

因为此零件要求有较高的强度，因此选择PP作为其原料。

③材料性能：聚丙烯的成型加工性好，成型的方法很多 ，如注塑，吹塑，真空热成型，涂覆，旋转成型，熔接，电镀和发泡等，并可在金属表面喷涂。其中注塑成型的比例大，注塑温度在180~200之间，注塑压力在68.6~137.2Mpa。模具温度为40~60℃。预干燥温度在80℃左右。应避免PP长时间与金属壁接触。聚丙烯的二次加工性很好，其印刷性比聚乙烯好，照相凸版，胶版，平凸版等印刷方法均可使用，要获得良好的耐热，耐油，耐水等要求的印刷性能，须经电晕放电处理等再行印刷。 PP 的 注塑模工艺条件 ： a) 干燥处理：如果储存适当则不需要干燥处理。 b) 熔化温度：220~275C，注意不要超过275C。 模具温度：40~80C，建议使用50C。结晶程度主要由模具温度决定。 注射压力：可大到1800bar。 c) 注射速度：通常，使用高速注塑可以使内部压力减小到最小。如果制品表面出现了缺陷，那么应使用较高温度下的低速注塑。 流道和浇口:对于冷流道，典型的流道直径范围是4~7mm。建议使用通体为圆形的注入口和流道。所有类型的浇口都可以使用。典型的浇口直径范围是1~1.5mm，但也可以使用小到0.7mm的浇口。对于边缘浇口，最小的浇口深度应为壁厚的一半;最小的浇口宽度应至少为壁厚的两倍。PP材料完全可以使用热流道系统。

d) Ⅱ、分型面位置的确定

根据塑料结构形式，分型面选在如下图所示：

图二：分型面位置图

Ⅲ、确定型腔数量和排列方式

1) 型腔数量的确定

该塑料精度要求不同,又是大批量生产,可以采用一模多腔的形式,考虑到模具制造费用,设备运转费用低一些初定一模八腔的模具形式. 2)模具结构形式的确定

分析可知,本模具采用一模八腔,双列直排,推件杆推出,流道采用平衡式,浇口采用潜伏式浇口,采用双分型面,结构形式采用派生模. 三.设计计算

Ⅰ.浇注系统的设计

1.主流道设计 1).主流道尺寸

根据所选注射机,则主流道小端尺寸为 d=注射机喷嘴尺寸+(0.5—01)=2+1=3mm 主流道球面半径为

SR=喷嘴球面半径+(1—2)=12+2=14mm 2).主流道衬套形式

本设计虽是小型模具,但为了便于加工和缩短主流道长度,衬套和定位圈还是设计成分体式,主流道长度取40mm,约等于定模板的厚度,见图,衬套如图,材料采用T10A钢,热处理淬火后表面硬度为53HRC---57HRC.

图三：主流道衬套

3).主流道凝料体积 Qi4dnZ502.4mm0.5cm233

4).主流道剪切速率校核

由经验公式

r3.3QvR33.37.090.2393750003qVQ主q分q塑件0.880.442.7727.092cmRn(35)222mm

主流道剪切速率偏小,主要是注射量小,喷嘴尺寸偏大,使主流道尺寸偏大所致. 2.分流道尺寸

1).分流道布置形式

分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态,使塑料熔体尽快地经分流道均衡的分配到各个型腔.因此采用平衡分流道,如图. 2).分流道长度

第一级分流道L1=50mm, 第二级分流道L2=10mm,第三级分流道L3=15.5mm. 3).分流道的形状,截面尺寸以及凝料体积 (1).形状及截面尺寸

为了便于机械加工及凝料脱模,体设计的分流道设置在分型面上定模一侧,截面形状采用加工工艺性比较好的梯形截面,梯形截面以塑料熔体及流动阻力均不大,一般采用以下面经验公式来确定截面尺寸,即:B0.2654M4L1.996mm根据参考文献(1)取B=4mmH23B2.67mm.取H3mm分流道截面形状如图:

图四:分流道截面形状

从理论上L2,L3分流道可比L1截面小10%,但为了刀具的统一和加工方便,在分型面上的分流道采用一样的截面. (2).凝料体积

分流道长度L=50+10*2+15.5*4=264mm 分流道截面积A432310.5mm2

凝料体积q分26410.52772mm32.772cm3 4)分流道剪切速率校核

采用经验公式r3.3qR31.08103

在 51025103 之间,剪切速率校核合格

式中, qvt340.4421.768cm2A23

0.1775Rn 式中,t=注射时间,取1s A-------梯形面积0.105cm2

C-------梯形周长1.3cm

5).分流道表面粗造度

分流道表面粗造度R要求很低,一般取0.8---1.6 um 即可,在此取 ,如图所示. 3.浇口的设计

根据外部特征,外观表面质量要求较高,应看不到明显的浇口痕迹,采用潜伏式浇口,在开模时对浇口自行剪断,几乎看不到浇口的痕迹. 1) 潜伏式浇口尺寸的确定

由经验公式得, dnC4A0.98mm

式中 Adhr22069.456mm2

n=塑料材料系数取0.6 C=塑件壁厚的函数值取0.242 浇口截面形状如图所示,浇口先取 ,然后在试模时再调整. 2)浇口剪速率的校核

由点浇口的经验公式得 r4qR361244.488s

剪切速率的校核合格. 4.冷料穴的设计 (1)主流道冷料穴

如图所示,采半球形,并采用球形头拉料杆,该拉料杆固定在动模固定板上,开模时利用凝料对球头的包紧力使主流道凝料从主流道衬套中脱出. 2).公流道冷料穴

在分流道端部加长5mm,作分流道冷料穴.

1.3, 成型零件的设计

模具中确定塑件几何形状和尺寸精度的零件称为成型零件.在本设计中成型零件就是成型外面的凹模,成型内表面的凸模.各类成型零件的尺寸设计 1. 凹模(型腔) 塑件四周就一个整体,且无螺纹和其它外部特征,可用整体式,而且加简单,成本低

图五：凹模

2. 凸模(型芯)

塑件凸模四周就一个整体,且无螺纹和其它外部特征,可用整体式,而且加简单,成本低

图六：凸模

四.模具结构设计

零件如下图

图七：零件图

Ⅰ、准备工作：

启动UG 新建一个文件，名称自定。如下图

模型的绘制

Ⅱ、创建模具模型

三、打开注塑模向导

点击分型—区域设计—MPV初始化 如图：

点击设置区域颜色 如图：

选择拉伸命令，创建分型面

分型面创建完后，进行定义区域，如图

区域缝合，如图

创建方块，如图

创建方块完毕后，进行修剪体

打开图层设置，把分型面等图层关闭，如图：

最后完成的开模模拟分解图如下：

VII、设计浇道系统

浇道系统设计参照设计部分

VIII、设计完成后所产生的零件

模具设计完成后应该有如下文件(包括最初设计的零件)

五.设计小结

由于塑件结构比较简单，我运用了求差法直接分模，而不是利用常规的moldward里的注塑模向导进行分模。实践证明这种方法简单有效，节省了大量的时间，这说明了模具设计的灵活与多变，以后进行模具设计时要根据实际情况进行模具设计。通过这次设计我对本学期所学的《塑料成型模具》课程又进行了一次全面系统的复习，把所学的知识应用到实际设计中去，达到了理论与实际相结合的目的。但由于缺乏实际生产制造的实践经验，设计中难免有与实际条件不相符的地方。这要在今后的设计工作中逐步吸取经验，不断改进。在这次设计中，我巩固了模具设计的专业知识，也加强了UG软件的运用，可以说我获益匪浅。

参考文献

1、《塑料模具设计制造与应用实例》模具实用技术丛书编委员编机械工业出版社

2、《塑料模具设计》卜建新主编，中国轻工业出版社

3、《塑料模具设计》申树义、高济编，机械工业出版社

4、《塑料模具设计手册》《塑料模具技术手册》编委会，编机械工业出版社

5、《塑料制品成型及模具设计》叶久新、王群主编，湖南科学技术出版社

6、铁梁主编《模具设计指导》 北京：机械工业出版社 2003.8

第五篇：冷冲压工艺与模具设计课程教学体会

【摘要】本文结合冷冲压工艺与模具设计课程的内容和特点，阐述了该课程授课过程中的体会，期望对相关人员提供启发和借鉴作用。

【关键词】冷冲压工艺与模具设计课程教学教学体会

【中图分类号】g642【文献标识码】a【文章编号】1674-4810(2015)15-0081-02

冷冲压工艺与模具设计是模具设计与制造专业的专业特色课，在整个课程群中占有极其重要的地位。因为课程既有冲压理论内容，又有很多经验的公式、数据。在此过程中，需要借助于冲压变形理论进行工艺性分析，需要结合具体的冲制件尺寸和精度等要求、客户设计要求和设备条件等，确定合理的工艺方案和模具总体结构。在具体零部件设计时，要合理地选用经验数据，树立标准化概念，也要充分考虑加工工艺性，最后以装配图、零件图以及设计说明书的形式把设计结果表现出来。该课程综合性、实践性强，涉及的知识点多，具有较高的教学难度。本文作者长期从事冷冲压工艺与模具设计相关教学和科研工作，以下是几点教学体会。

一教师自身热爱本职工作

只有真正热爱本职工作的教师，才会高度重视课堂感受，同学们的听课反映好，自己也就会很享受教学过程。为此，教师就会促进自己去主动学习，加强自身对课程内容的理解，积极进行教学设计和教学资源的准备工作。

二教师应了解授课对象

目前本校在读高职学生中，部分存在学习主动性不强的问题，部分存在学习方法不得当的现象，部分存在重技能、轻理论的思想，也存在一部分不愿动手、不愿动脑、浑浑噩噩过日子的同学。如何尽可能地激发他们的学习能动性，帮助他们端正学习态度，引导他们正确学习，这是教师首先要考虑的问题。因为高职授课对象存在以上特点，所以对教师的要求也更高，需要教师更有耐心、责任心，需要教师备课更充分，需要教师上课要更生动。

三教师应努力提高专业素养

作为模具专业教师，岗位能力要求很高，首先要具备扎实的专业知识，包括冷冲压模具设计、材料、热处理、公差、机械制图、机械加工和特种加工等知识，还应有一定实际设计能力，最好具备一定的实际模具加工经验。除此之外，也要具备良好的表达能力、教学组织能力。能抓住重点问题，做深入浅出的讲解。不但能讲出应该怎么做，更应该讲出为什么这么做。这样学生才能举一反三，学以致用。教师还应该与时俱进，密切联系模具企业，时刻关注模具行业动态，注重新材料、新设备、新技术、新工艺的学习，及时把相关的知识和信息融入课程教学。

四教师应因材施教

根据对授课对象的了解，选取合适的教学内容，准确把握教学内容的重点和难点，才能尽可能地提升授课效率，提高教学质量，随时捕捉学生的兴趣点，切入必须的知识点。“百闻不如一见”，要多准备教具，最好是企业的实际产品或者模具等。要根据教学内容的特点采用合适的教学手段，比如讲到曲柄压力机，可以借助于动画，让同学迅速了解其工作原理，然后通过图片播放，让同学了解各种种类、不同吨位的冲压设备，最好带学生到设备现场，以增强这部分内容的教学效果。

五教师应进行符合思维习惯的教学内容设计

为了提高模具设计学习效果，掌握一些典型模具结构非常必要，那么如何才能尽快熟悉模具结构呢?可以尝试符合人们思维习惯的教学过程。比如一副单工序落料模，首先根据落料件形状和尺寸，确定凸模和凹模的刃口轮廓，提示由于要考虑凸模、凹模的强度、寿命和固定，需要做成具有一定长度或厚度的结构，然后就是如何固定凸模和凹模到模架上，这时基本可以工作，但操作者劳动强度大、安全性差，且不适合批量生产，由此引导学生进行卸料装置、导料装置设计，出件方式的确定等。

六教师应选取适当的教学内容

选取适当的教学内容，才能获得良好的教学效果。针对教学对象学习情况，进行适当调整。比如，冲压变形理论要怎么讲，讲到什么深度，才能让学生愿意接受、容易接受，从而能够利用塑性变形理论分析冲压成形性能。冲裁模设计是本课程的重点，要讲清冲裁变形过程，断面各部分产生机理，刃口尺寸计算和公差确定方法，排样设计、冲压力计算、压力中心确定和压力机初步选择，落料模、冲孔模、复合模、级进模结构和动作原理，凹模、凸模、卸料装置等主要零部件设计，要求学生要具备中等复杂冲裁件的复合模设计能力;弯曲模设计，可以以u型和v型弯曲模具设计为重点进行教学，重点分析弯曲变形过程和特点、弯曲展开尺寸计算、弯曲凹模和凸模半径等尺寸确定，以及弯曲件定位问题。拉深模设计可以以筒形件为例，重点学习拉深次数确定、各次拉深直径调整、拉深高度和凸模、凹模圆角半径确定;另讲清盒形件拉深的特点。级进模设计的重点内容是排样、常用的定位零件的设计、导向零件设计，以及零件图尺寸标注。

七教师应开发基于工作过程的课程设计

教学内容确定以后，可以根据实际工作过程设计教学过程。比如冲裁模设计模块，可以先讲解冲裁变形理论，再进行冲裁模总体结构介绍，然后讲解冲裁工艺计算，包括冲裁间隙确定、刃口尺寸计算和制造公差确定、排样设计及材料利用率计算、冲压力计算和压力中心确定，接下来进行模具主要零部件设计以及完成标准件的选用、压力机校核等，具体如上图所示，当然，具体设计时，这些内容往往都是交错进行的。

八教师应高度重视学生的cad能力

当前企业，冲压模设计都是采用cad，有的仅要求二维模具装配图、模具零件图，有的既要有三维装配图、零件图，又要有二维图。但无论如何，对cad能力的要求越来越高，所以在本课程教学中应注重学生cad能力的培养，包括绘制三维和二维模具装配图、零件图的能力。在非标准模具零件实际设计过程中，结构设计固然重要，但如何正确合理地在二维零件图中标注尺寸与公差非常关键，只有在课程教学中重视尺寸和公差标注这一环节，才能让学生绘制出符合实际生产的模具图纸，才能便于相关人员读图和加工等，才能真正实现学校、企业零距离。

九教师应始终灌输安全、文明的操作意识

作为模具设计人员，在设计过程中，不仅仅要考虑如何保证冲制件质量，也要考虑如何让模具零件加工人员容易看图、加工方便和修模方便，便于模具装配人员进行装配，更要注重冲压操作人员的安全，尽可能地降低操作人员的劳动强度。同时也要加强设计和加工管理，让学生养成良好的设计和加工理念。实践证明，一流的管理才能创造出一流的产品，真正提升模具的价值。

十教师应培养学生查阅文献的能力

众所周知，冷冲压工艺与模具设计课程设计知识面广，众多的内容不可能用几十个学时就能完成讲授，可以布置一些查阅文献的任务给学生，通过不断的有意识的训练，让学生逐步养成主动查阅资料解决问题的能力。

十一结论

本文结合冷冲压工艺与模具设计课程特点和多年的教学经历，总结了在课程教学中的一些教学体会，借此希望能对兄弟院校本课程教学起到一定的借鉴作用，不断增强该课程的教学效果，提升该课程的学习质量，为我国冲压行业的发展添砖加瓦。