浅析现代冲压模具寿命
摘要：现代冲压模具与传统冲压模具不同，它不仅形状与结构十分复杂，而且加工技术要求高，模具的寿命是模具结构设计、模具零件材料选择、加工及热处理工艺、模具的使用维护状况等因素综合作用的结果，分析了影响现代冲压模具寿命的基本因素，探讨提高现代冲压模具寿命的途径。
关键词：现代冲压模具;模具使用寿命;模具失效
一、模具寿命的基本概念
模具寿命是指在保证制件品质的前提下，模具所能达到的使用时间、冲压次数、成型次数，包括反复刃磨和更换易损件，直至模具的主要部分更换所成形的合格制件总数。
模具使用寿命，模具已经生产的次数。模具的失效分为正常失效和非正常失效，非正常失效是指模具尚未达到行业平均水平寿命时就不能正常工作，非正常失效的形式有塑性变形、断裂、局部严重磨损等。正常失效是指模具经过一定时间的大批量生产后，因缓慢塑性变形、均匀磨损、疲劳断裂而不能继续工作。
二、冲压模具主要失效形式
冲压模具工作状态差别较大，损坏部位也各异，失效形式归纳起来大致有三种：磨损、塑性变形、断裂。
1.磨损失效：冲压模具在工作时，模具与工件发生相对运动，模具零件表面与成形坯料表面直接接触，接触面逐渐失去物质的现象称为磨损。磨损失效可分以下几种：疲劳磨损、冲蚀磨损、磨蚀磨损、气蚀磨损。
2.塑性变形失效：冲压模具在工作时承受很大的应力，受力不均匀。当模具承受的应力超过材料的屈服极限时，就会产生塑性变形，零部件的形状、尺寸会发生不可逆的变化，称为塑性变形失效。塑性变形失效的形式主要表现为镦粗、弯曲、形腔胀大、塌陷等。
3.断裂失效：冲压模具出现大面积裂纹或分离为两部分而部丧失工作能力的情况，称为断裂失效。断裂一般可分为塑性断裂和脆性断裂，冲压模具材料多为中、高强度钢，断裂失效的形式多为脆性断裂。
三、影响冲压模具寿命的主要因素
冲压模具的使用寿命与模具结构设计、模具材料选用、热处理、表面处理、机械加工工艺，冲压设备、冲压材料及工艺、模具使用保养维修水平差等诸多因素有关。在影响模具失效的各种因素中，模具设计结构不合理、选材不当约占25%，热处理不当约占45%，设备问题、使用操作问题等因素约占20%，加工工艺问题约占10%。
1.合理的模具结构设计
冲压模具结构对模具受力状态的影响很大，合理的模具结构能使模具工作时受力均匀，减少应力集中。冲压模具结构设计的原则是保证零部件有足够的强度、刚度，合理的冲裁间隙，模具能够安全高效地生产出合格的工件。
2.合理选择模具材料
冲压模具工作时要承受冲击、振动、弯曲、扭转等负荷，工作条件复杂，易发生磨损、断裂、塑性变形等失效。模具材料的性能对模具的寿命影响很大，不同材质的模具寿命不同，对模具工作零件材料的要求比非工作零件要高。
3.合理选择热处理工艺
热处理不当是导致冲压模具非正常失效的重要原因，对模具失效原因分析得出，45%的模具非正常失效是由于热处理工艺不合理造成的。模具热处理包括钢材锻造后的退火，粗加工后地高温回火或低温回火，精加工后的淬火与回火，电火花、线切割加工后的去应力低温回火，合理安排热处理工艺，可以有效地提高模具寿命。
4. 合理的模具表面处理
冲压模具表面处理的主要目的是提高模具表面的耐磨性、耐蚀性和润滑性能，表面处理工艺主要有离子氮化法、气体氮化法、、渗硼、TD法、CVD法、PVD法、激光表面强化法、电火花表面强化法、等离子喷涂法、离子注入法等。
5.合理的机械加工工艺
合理的机械加工工艺能消除机械加工后的加工变形与残留应力，应尽量采用研磨、磨削等精加工和精细加工方法，改善模具零件表面粗糙度，提高冲压模具的使用寿命。
6.冲压件原材料的选用
在生产中，由于冲压件原材料厚度尺寸超差、材料性能波动、表面质量较差、不干净等因素，会造成模具工作零件磨损加剧、容易崩刃等后果。因此应采用冲压工艺性好的材料以减少冲裁力，冲压前应检查原材料的牌号、厚度及表面质量等参数，清除原材料表面的氧化物、锈迹并擦拭干净。
7.冲压设备的选择与安装运行
冲压设备的精度与刚度、结构特征、安装环境以及冲压速度都有将对模具寿命有很大的影响。冲压设备的精度与刚性对冲压模具寿命的影响极为重要，冲压设备的精度高、刚性好，可以有效提高冲压模具寿命。冲压速度愈高，模具在单位时间内受的冲击载荷愈大，由于作用时间短，冲击能量来不及传递和释放而集中在局部，造成局部应力超过模具材料的屈服应力或断裂强度，导致模具塑性变形失效或断裂失效。但是，冲压速度过慢，则生产效率下降，因此应合理选择冲压速度。
8.日常保养
为了保持正常生产，提高冲压件质量，降低成本，延长冲压模具寿命，必须对模具进行日常保养。冲压模具的日常保养、维护工作， 应注意保持模具的清洁和合理的润滑，严格执行模具使用前检查、使用过程中检查与使用后检查。
提高冲压模具的寿命不但要从模具结构设计、模具材料选用、机械加工工艺、表面处理、热处理、冲压件材料、冲压设备、日常维护等方面加以控制，更要在冲压模具的设计、制造、使用和维护的全过程中，在模具企业中实行严格的质量管理体系。
(作者单位：湖南铁路科技职业技术学院)
参考文献：
[1]《模具寿命与失效》曾珊琪 丁毅，化学工业出版社
[2]江昌勇.模具寿命特性的探讨[J].模具技术，2010(3)：58-63.
[3]许军.提高模具使用寿命的方法探讨[J].模具制造，2010(8)：83-87.
[4]《提高模具寿命应用技术实例》王德文，机械工业出版社
作者：肖力
[摘要]模具寿命是指模具在保证产品零件质量的前提下,所能加工制件的总数量,它包括工作面的多次修磨和易损件更换后的寿命。文章对影响冲压模具寿命的因素作详细分析,并提出相应的改善措施,以提高冲压模具的使用寿命。
[关键词]模具寿命;影响因素;改善措施
[作者简介]蓝卫东,柳州职业技术学院机电工程系二级实习指导教师,研究方向:机械制造及加工、数控加工,广西柳州,545006
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一、引言
模具寿命是指模具在保证产品零件质量的前提下,所能加工制件的总数量,它包括工作面的多次修磨和易损件更换后的寿命。模具寿命一般可分为设计寿命和使用寿命,在模具设计阶段就应明确该模具适用的生产批量类型或者模具生产制件的总数量,即模具的设计寿命;在正常情况下,模具的使用寿命应大于设计寿命。不同类型的模具正常损坏的形式也不一样, 冲压模具失效形式主要为磨损失效、变形失效、断裂失效和啃伤失效等。然而,由于冲压工序不同、工作条件不同,影响冲压模具寿命的因素是多方面的。
以下就冲压模具在的模具设计、模具制造、模具使用等方面来分析冲压模具寿命的影响因素,并提出相应的改善措施来提高模具的使用寿命。
二、影响冲压模具寿命的因素
(一)冲压模具设计方面
1.模具设计质量
模具从结构、选材,到关键参数的确定,都由模具设计员来确定。这就要求设计员有较高的技术素质和丰富的实践经验,这样才能保证设计的模具的质量。
2.模具结构
合理的模具结构有助于提高模具的承载能力,减轻模具承受的热-机械负荷水平。例如,模具可靠的导向机构,对于避免凸模和凹模间的互相啃伤是有帮助的。
3.导向机构精度
为了提高模具寿命,必须根据工序性质和零件精度等要求,正确选择导向形式和确定导向机构的精度。准确、可靠的导向,对于减少模具工作零件的磨损,避免凸、凹模啃伤影响极大。一般情况下,导向机构的精度应高于凸、凹模配合精度。
4.凸、凹模刃口几何参数
凸、凹模的形状、配合间隙和圆角半径不仅对冲压件成型有较大的影响,而且对于模具的磨损及寿命也影响很大。精度要求较高的,宜选较小的间隙值;反之,则可适当加大间隙,以提高模具寿命。
(二)模具制造质量
在制造模具时,应根据产品零件生产批量的大小,选择模具材料。注意模具材料的冶金质量可能造成的工艺缺陷机工作时承载能力的影响,应采取必要的措施来弥补冶金质量的不足,以提高模具寿命。通常根据冲压件的材料特性、生产批量、精度要求等,选择性能优良的模具材料,同时兼顾其工艺性和经济性。
模具制造质量的好坏,取诀于模具每一个零件的制造精度和工人的装配水平,也受到机床精度低、工人技能差、检验手段落后的影响。
(三)冲压设备
冲压设备(如压力机)的精度与刚性对冲压模具寿命的影响极为重要。冲压设备的精度高、刚性好,冲模寿命大为提高。
(四)模具零件加工表面质量
模具工作零件加工表面质量的优劣对于模具的耐磨性、抗胶合能力、抗断裂能力产生显著的影响,其直接影响模具的使用寿命。尤其是表面粗糙度值对模具寿命影响很大,若表面粗糙度值过大,在工作时会产生应力集中现象,并在其峰、谷间容易产生裂纹,影响冲模的耐用度,还会影响工件表面的耐蚀性,直接影响冲模的使用寿命和精度。
(五)正确使用和合理维护模具
为了使模具能正常生产,提高冲压件质量,降低成本,延长冲模寿命,所以要正确使用和合理维护模具,严格执行冲压模具“三检查”制度(使用前检查、使用过程中检查与使用后检查)。
要做好模具的维护及检修工作。其工作内容包括模具的正确安装与调试;凸模进入凹模深度;校正弯曲、冷挤、整形等工序上模的下止点伸置;还要注意及时复磨、研光模具刃口;注意保持模具的清洁和合理的润滑,等等。
(六)冲压产品的工艺质量
如果冲压工艺不合理,会造成产品的形状和尺寸精度达不到要求,如整修余量过大,会造成产品断面质量差。毛料展开尺寸计算不准确,会造成产品弯曲或拉深后尺寸精度达不到要求。对于返修模具,产品工艺提出的故障不全或不准确,会造成模具多次返修和试模。
(七)模具老化
有不少企业目前仍有许多使用了很多年的模具在使用,许多模具零件磨损,寿命已到,但是由于没有新模具的制造,为满足生产需要,死马当活马医,造成模具频繁返修,多次试模。
(八)试模的影响
在模具调试使,所使用试模设备的精度,试模人员的技能、经验,试模问题是否暴露全面,都对试模次数有很大影响。如果试模设备的精度差,试模人员的技能差,会造成模具损坏,或是造成试模零件不合格。
三、提高冲压模具寿命的主要措施
一要提高产品的设计质量,使产品的每个零件具有良好的冲压工艺性、铸造、锻造工艺性等。
二要对使用年限较长的老模具及时复制,使每个产品都有两三套模具可供使用,该报废的就报废。
三要加强对试模的管理,选择良好的设备及有经验的工人进行试模,使问题暴露得充分些,减少试模次数。
四要加快对模具厂设备的技改步伐。没有好的设备,无法生产出高质量的模具,公司应尽快修复瑞士坐标镗床,增加一些精密设备,如坐标磨床、万能磨床、数控铣床、慢走丝线切割、电火花打孔机等设备。
五要提高工人技能,严格质量控制,增加检验手段,提高模具制造质量。
六要加强培训,提高模具设计员的水平。
总之,冲压模具在模具设计、制造、使用以及维护保养过程中,应该采用先进的制造技术和实行全面质量管理,以及致力于发展专业化生产,加强模具标准化工作,不断提高模具设计和制造水平,这样有利于提高模具寿命。
[参考文献]
[1]胡彦辉.模具制造工艺学[M].重庆:重庆大学出版社,2005.
[2]翁其金.冷冲压技术[M].北京:机械工业出版社,2001.
[3]彭建声.冷冲模制造与修理[M].北京:机械工业出版社,2001.
作者：蓝卫东
【摘 要】模具的开发进度对整个项目的进度有着非常关键的作用，是主机厂生产准备中的重要部分。下面从车身数据发布到模具终验收的过程谈一谈模具开发过程及进度管控。
1.车身工艺数摸发布
车身设计部门发布产品数模，工程开发部门的工程人员根据产品数模进行工艺预分析和预报价（作为招标对比数据），用车身工艺数模进行模具的招标和相应工艺分析等工作。招标过程在此不做详谈，下面从定标后（即确定模具厂）浅谈模具开发管理。
2.车身件制造工艺可行性分析（模具开发商及工程开发部门）
模具开发商收到车身工艺数模后，对每个零件进行工艺可行性分析。原则上要求模具厂对所有新开发零件进行CAE 分析（即零件成型性模拟分析） 。
CAE分析的作用：
a、 通过CAE 分析，我们可以比较直观的观察零件板料的成型过程;
b、缩短模具设计及分析的周期;
c、预测模具的可能性;
d、采用優化设计，最大限度的降低模具和钢材的消耗，降低制造生产成本;
e、在制造前预先发现模具和零件的潜在风险;
开发部门可根据模具厂对零件CAE的分析结果，充分利用现场生产调试的经验，查看工艺参数是否合理，拉延补充是否合理，针对零件的起皱或开裂等风险，及时的提出解决方案。
3.DL图的设计与会签
CAE分析结束后可进行模具DL图设计，多数情况下也可同时进行。
DL图设计即design layout—冲压工序分析设计，也可称为模具工艺流程图，包含：零件料片的尺寸、冲压的方向与角度、冲压的工序安排、送料方向、废料刀分布及刃口方向、废料排除方向示意、CH孔、左右件标识、各工序标注等。
同时，DL图还需体现相关工序的冲压设备、模具高度、模具材质、压边圈或压料板的工作行程、板料的定位方式、完成工序的压力分析等。
4.模具结构图设计与会签
模具结构图会签顺序：拉延模具图会签——整形翻边类模具会签——修边冲孔类模具会签。
因模具的铸造和加工周期是硬性时间，无法压缩，所以为了保证项目的进度，模具结构图设计环节非常重要，应尽可能将模具设计环节时间提前，为后续模具的制造时间争取。
模具首次取样一般为半手工样件，只要求成形即可，其余修边及冲孔可线切割完成，所以应该先进行拉延模和整形翻边类模具的设计，再进行修边冲孔类模具图的设计。
模具厂根据DL图指导设计模具结构图，设计完成后同样先通过内部评审，问题整改后即可给主机厂开发部门评审会签。
主机厂开发部门应重点关注：
a、模具功能性
b、结构稳定性及强度
c、模具生产安全性
d、模具各参数与量产压机的符合性
e、调试和生产的方便性
f、模具主要部件的材质及技术协议要求的条款的一致性
对于评审中发现的问题，应尽量要求模具厂进行整改。部分问题可能对产品功能等影响不大，但可能会影响作业的方便性，也可能降低生产效率，为了赶时间和进度，模具厂可能不是太配合更改，此时，需要主机厂开发人员（工程师）的魄力和决心，因为在设计阶段的更改无论如何都比后期（模具成型后）更改来的快，此时需要模具厂设计人员换位思考，多站在生产部门的角度来看问题。
部分有争议的问题点需要多方进行客观的讨论以寻求最佳方案。在模具图评审的过程中，要求工程开发技术人员立场坚定并且有过硬的技术和现场调试经验，这样可以减少后期的许多问题。
5.铸造数模发布和泡沫实型（保丽龙）评审与整改
模具结构图设计评审完后，可进行泡沫型的制作。在泡沫实型阶段需要项目组发布铸造数据，以保证实型的可铸造性，泡沫实型是一种由聚苯乙烯经过高温发泡形成的一种材料，依据模具结构图进行NC加工，并考虑适当的模具加工余量（8-10天）和泡沫的收缩率。
保丽龙制作周期一般为一周左右，制作完成后需要对其进行现场评审，一是确保与模具结构图一致性。二是检查在模具结构图评审中出现的问题是否整改到位，或者设计图评审中未发现的问题，保丽龙的评审是模具制作过程中不可或缺的过程，因为它是模具结构更改的最后一关，一旦进入铸造阶段，则模具结构很难更改。
6.模具铸造
保丽龙制作整改完成后，即可发运到铸造厂进行铸造，具体过程在此不做详谈，模具铸造周期为15-20天，模具铸造在运回模具厂进行铸件检查，主要检查是否有大的铸造缺陷，例如铸件裂纹等。其中铸件内部夹砂等缺陷需要加工后才能看出。
7.NC数模发布及其模具的NC加工
模具铸造完成后即可进行NC加工，但前提是NC数据已经发布，模具厂可根据产品的NC数据进行数控编程，然后进行模具的NC加工，模具的NC加工大致可分为：龙铣-组立-半精加工-精加工等，在NC的加工过程中，可发现铸件是否有夹砂或裂纹等缺陷，NC加工完成后还需要对模具进行热处理以达到所要求的硬度，模具的NC加工周期一般为20-25天，在项目开发时间紧张的情况下，如何合理的安排NC加工时间非常重要，工程开发人员，可到现场进行进度管控，监督模具厂编制合理的加工计划。尽量不让数控加工机床空闲，以保证进度。
8.模具钳工、调试、取样过程
模具的钳工阶段包括：模具基准打和—合模—试模—取样等，模具NC加工后仍然为后续钳工留有一定余量，钳工调试主要检查上下模具的研和率、导向的研和率，确保冲压出合格的冲压件，通过模具钳工调试，可鉴定出模具的品质，同时也能确定出下料的尺寸等。
9.模具预验收
模具厂在计划时间内完成所有承制模具制作并自行调试合格后，可向主机厂开发部申请预验收，模具厂需要提供模具的自检报告和所冲压件的合格率，主机厂开发部在接到模具厂的预验收申请后，组织人员到模具厂进行预验收，主要从模具静态、动态冲压件质量三个方面进行验收模具，动、静检验按照标准执行，冲压件检验分为表面质量、形状尺寸精度与刚度三个方面。
在预验收过程中发现的问题原则上要求在模具厂整改完成后包装发运，但部分问题若不影响制作品质，并整改难度小，在进度紧张的情况下，允许遗留到量产地由模具厂自派钳工人员持续整改。
10.模具量产地调试与验收
因机床的差异，模具的型面研和率等的差异，要保证制件品质模具预验收合格后，移动到量产地后需要调试，一般拉延模具的首轮研和时间为1-2月，而整个模具的调试周期长达半年或更久时间，模具量产地调试过程始终围绕以下几个方面进行：
a、需将冲压件在焊接夹具上进行装夹，验证模、夹、检具、检具与焊接夹具的协调性;
b、保证冲压件的精度，将冲压件放在检具上进行检查，要求合格率一般在90 %以上;
c、冲压件在检具上发现的问题或者在焊接调试过程中反馈的问题或缺陷，需由模具厂负责整改;
d、模具动、静态检查项目的符合性检查;
e、模具在量产压机上连续生产可靠性，即连续生产废品率要求小于2%;
模具调试整改周期较长，将以上几项都整改完成并且生产稳定运行3个月后，工程开发部门可组织模具使用方、保全人员、质量检查人员等进行模具的终验收并签署终验收报告。
模具在完成终验收后，模具的开发工作才算阶段性完成。但是，只要模具未报废，模具生命周期持续，工程开发部门的工作就永远没有结束，只是移交给生产系统和工艺部门使用、管理、维护等。
结束语：模具在良好的使用和维护下，可延长使用寿命、降低废品率、提高生产效率，为公司带来可观的经济效益。
（作者单位：东风悦达起亚汽车有限公司）
作者：李霞
【摘 要】本文分析了《冲压模具设计》课程建设现状及课程目前存在的问题;从教学团队建设、实践教学活动、教学资料与教材建设、教学方法与手段改革、教学内容改革、课程考核方法改革等几个方面对课程建设进行了规划;以期依据课程定位，以综合素质培养为主线，把《冲压模具设计》课程建设成为师资队伍结构合理;理论与实践教学结合;教学实训设施齐备，教学资料、数字化资源完善;教学方法与手段先进;教学内容与职业(岗位)技能要求对接的精品课程。
【关键词】《冲压模具设计》;课程建设;规划
一、课程建设基础
1.课程建设现状。
《冲压模具设计》是模具设计与制造专业必修的一门专业核心课程，主要培养学生的冲压成型工艺分析、成型工艺方案制定、冲压模具设计、模具经济技术分析、模具装配与调试、冲压件质量检测分析等专业能力，并培养学生团队协作、沟通表达、职业规范和职业道德等综合职业素养[1]。2013年，《冲压模具设计》已被武汉软件工程职业学院定为校级重点建设精品课程，建有精品课程学习网站、冲压模具陈列室、冲压模具理实一体化教室、冲压模具装配车间等配套教学设施，并具有一支教学经验丰富的师资队伍。
2.存在的问题。
智能制造背景下，模具设计与制造业面临着产业转型升级的严峻挑战。互联网+模具、云制造、3D增材制造、机器人自动化集成、CAD/CAM/CAE等新技术的应用，推动模具产业向自动化、信息化、网络化、智能化、一体化方向发展[2]。《冲压模具设计》课程建设要紧跟行业发展，目前还存在一些问题：(1)课程教学硬件设施需进一步完善。实验实训室需整修现有模具、模型，冲压设备，增加可供拆装的新模具台数;实验实训室机房需升级电脑硬件资源，增加电脑数量，完善网络建设。(2)课程教学资源库、课程网站需加强建设。课程教学资源库有待进一步充实、更新和完善;基于移动终端的教学平台有待开发;基于网络教学的在线开放课程网站有待建设。(3)课程理实一体化教学模式改革有待推进。以往课程教学模式、方法、手段改革不够深入，只停留在浅显层面，理论与实践教学的融合有待进一步深入。
二、课程建设规划
1.课程定位与建设目标。
(1)课程定位。
《冲压模具设计》是模具设计与制造专业必修的一门专业核心课程，课程定位为培养冲压模具设计人员，冲压模具制造技术人员，冲压生产工艺员及产品质量检测员等。以满足武汉及周边区域经济发展对模具人才的需求，对接武汉先进制造产业，为武汉地区制造产业升级服务[3]。
(2)建设目标。
依据课程定位，以综合素质培养为主线，把《冲压模具设计》课程建设成为师资队伍结构合理;理论与实践教学结合;教学实训设施齐备，教学资料、数字化资源完善;教学方法与手段先进;教学内容与职业(岗位)技能要求对接的精品课程。
2.教学团队建设。
由表1可知，课程组专业教师共12人，专任教师10人，外聘教师2人;其中高级工程师3人，副教授5人，讲师3人;“双师”型教师率达67%。
计划在未来三年内，将课程组师资队伍建设成为学术结构更为合理的阶梯型团队。(1)开展“新教师导师制”培养工作，通过“传，帮，带”等方式加快青年教师成长。(2)开展“开放式互帮互学”计划。每学期组织2-3次教学经验交流会，共同研究教学改革、教学方法、教学内容创新等问题;建立教师互听课制度，共同点评，取长补短，进行学术经验交流。(3)人才引进计划。加强教学和科研力量，保证学科可持续性发展，计划未来三年内引进企业优秀人才2人，做为外聘兼职教师。(4)鼓励教师下厂锻炼及进修。计划每年安排2名教师进行企业深度锻炼，学习交流行业技术;鼓励青年教师攻读博士学位，提升教师队伍学术水平。
3.实践教学活动。
计划在未来三年内将《冲压模具设计》课程建设成为理论与实践有机结合的理实一体化课程。1.实现课程实践教学环节整体规划。在开课前，开课中，开课后对实践教学环节整体规划，课前通过冲压模具拆装，让学生了解冲压模具结构;开课中，利用软件模拟，让学生进行冲压模具设计案例演练;开课后，安排冲压模具加工，锻炼学生加工操作技能。2.开展《冲压模具设计》课程教学单元改革。将课程理论知识与机械制图、CAD绘图、CAD/CAM软件应用深度融合，形成理實一体化模式，把“讲、学、练、做”融为一体，从实践教学中增强学生学习兴趣。3.开展第二课堂，指导学生参加技能竞赛。通过课下指导，增强学生学习信心，锻炼学生创新设计能力。4.加强实践教学环节。计划每学期组织学生进行企业参观学习，并邀请知名企业或行业专家来校进行讲座，增强学生实践学习积极性。
4.教学资料与教材建设。
计划在未来三年内进一步完善完整课程教学资料。(1)对冲压模具拆装实训室进行整修改建。整理实训室资料，整修破损模具，购置新模具，并对实训室进行重新装修，配置教学设备，为课程教学提供设施设备保障。(2)进行教学资料库整理汇编工作，对已有课程标准、教学实施方案、教学课件PPT、视频、动画、图片等进行整理汇编，采编教学案例、充实试题库，为学习平台及课程网站建设奠定基础。(3)建设基于移动终端课程数字化学习平台，建设基于网络教学在线开放课程网站。(4)加强教材建设。组织教师编写修改《冲压模具设计》教材并再版发行。
5.教学方法与手段改革。
未来三年中，教学方法和手段的改革，将以调动学生的积极性为核心，建立多渠道、多样化的教学方法和手段。(1)开展项目式教学。课程教学中以项目式展开教学，以任务驱动式完成教学环节，整个教学过程以学生为主，教师为辅，引导学生进行学习。(2)运用信息化教学手段。在以往多媒体教学的基础之上，开发基于移动终端的课程教学平台，建立基于网络教学的在线开放课程网站，探索运用网络平台组织教学，进行在线答疑与考核。
6.教学内容改革。
通过调研，现在很多模具企业都采用Pro/E、UG、AUTOCAD、PRESSCAD等軟件进行模具设计，而且在很大程度上都是采用二次开发或外挂进行设计，比如EDW、PDW、PDX等。我们虽然开设了Pro/E、AutoCAD课程，但都是独立授课，只讲一些基本的操作命令，脱离了模具设计本身，导致很多学生在毕业设计时却不会用Pro/E对冲压模具进行设计。根据现代模具设计方法，结合学校的课程特点，拟对冲压模具设计和模具CAD/CAM(Pro/E)两门课程进行整合。将整个课程分成四个模块(冲裁模块，弯曲模块、拉伸模块、成形模块)，每个模块又分解程若干个任务。每个任务完成都是按照讲解理论知识点、软件实现设计、学生练习、巡回解答学生的疑问、总结点评的模式进行教学。整个教学过程将理论知识与机械制图、CAD绘图、CAD/CAM软件应用、模具制造、装调等操作技能深度融合，把“讲、学、练、做”融为一体，增强学生学习兴趣，提高教学效率与质量。
7.课程考核方法改革。
课程的考核是对学生在整个学习过程的评价。冲压模具设计课程坚持以学生能力为本位、全过程、开放式考核为原则，实施基于学习过程的分步考核与期末考试成绩相结合的方式，其中考勤成绩占20%，作业成绩占20%，考试成绩占60%。
三、保障措施
1.政策保障。
我校模具设计与制造专业，是国家级骨干校重点建设专业，也是武汉市产业发展重点扶持专业，具有较好的专业建设基础;课程建设是教育部提出的“高等学校教学质量与教学改革工程中”的重要项目，湖北省武汉市教育局下达了关于鼓励高职院校课程建设的相关文件，我学校领导对课程建设工作的重视和支持，为《冲压模具设计》课程建设提供了政策保障。
2.资金保障。
我校相关政策支持鼓励课程建设工作，并为课设建设设立专项资金支持。
3.师资队伍保障。
课程组成员长期从事专业教学与科研工作，曾多次参加课程开发、课程改革项目，有着丰富的课程建设经验及团队协作精神，在课程建设方面有着巨大的潜力和极高的热情。另外，从组成结构来看，课题组成员中有教授1人，高工3人，副教授5人，讲师3人，为课题研究的有序进行提供了有力的保证。
四、结束语
课程建设是高校教学工作中的一项重要任务，是提高教学质量的重要保障。通过课程建设，建立高水平的师资队伍，完善的教学条件，建立完善的教学机制，优化课程的各相关因素，构建科学、合理的课程体系，为专业建设打下良好的基础。课程建设及整改存在的主要问题是奖励机制相对缺乏，课程建设缺乏动力。课程建设是一个长期的艰巨的教学基本建设工作，很难短期见到成果，而且很辛苦。要想课程建设深化，有效的激励机制是非常必要的。比如，对课程负责人，每学期计算一定的教学工作量[4]。课程负责人在课程建设与改革方面投入大量的精力，这种劳动需要给予承认和补偿;对实施课程教学改革的教师应给与奖励等。
参考文献
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[3]肖志余.智能制造背景下高职院校模具专业3+2招生教学衔接研究[J].教育教学论坛，2018(47)：261-262.
[4]赵博.《非织造技术》课程建设实践与教学改革探[J].轻纺工业与技术，2017(5)：91-93.
作者简介：肖志余(1982-)，女，副教授，从事高职教育研究。
[注]武汉市教育局教学研究项目：基于移动终端的《冲压模具设计》课程数字化学习平台开发(2018C067)。
作者：肖志余
摘要：汽车冲压模具对于汽车制造业来说十分重要，模具最初设计、生产过程以及后期的维修都是必须研究的重点。本文从冲压模具设计和维修方面入手，总结了汽车冲压模具设计考虑的因素，列举出了冲压模具在后期使用中常见的问题以及具体的解决方法。模具制造企业应重视模具设计和维修，这对延长模具的使用寿命至关重要。
关键词：冲压模具;设计制造;维修
1汽车冲压模具设计考虑的因素
1.1满足冲压工艺要求
汽车覆盖件冲压模具主要注意以下几点：一是工序数学模型名称以及对应的版本号是否相符并且正确;二是采用的压力机型号规格是否满足使用的要求;三是模具的外形尺寸是否符合技术要求，特别是闭合高度是否符合规定;四是注意毛坯的方向和工件的方向;五是坯件的定位要求;六是部分起重装置和卸除装置的形式;七是废料的去除方式和传送方向。
1.2安装调试方便
冲压模具的安装调试是所有工作中的最重要的工作之一。为便于安装调试，应在要调试模具上安装调试设备和结构。主要包括：冲模在压力机上安装定位结构;压模在压力机上安装压实位置和压实结构;模具的行程限制器;精度检测平台。有时实际的压力模型和委托压力模型是不同的。在设计这两种压力机时，应考虑设计参数。
1.3运行过程安全可靠
冲压模具在使用中，各个部件都必须安全可靠的运行，不能有任何松动位移。活动部件跟踪稳定，要有准确、可靠的定位。除了有机械强度保护其功能的零件以外，装配也必须准确定位和安全夫紧。安全是模具设计者必须关注的问题，移动部件和固定部件之间必须有安全间隙，安全间隙不仅要考虑人身安全，还要考虑模具和机床的安全。如有必要，应该设置一个专门的安全设施，如防护板、安全阻隔网等[1]。
1.4易于存放保管
汽车盖冲压模具尺寸较大，设计时必须考虑到模具制造、运输、使用、存储和维护过程中的开启、倾覆、升降、吊装和翻转情况。因为模具的体积可能比较大，设计的存储设备，必须仔细考虑模具的存储方式和位置，应尽量减少模具在存储过程中的变形，合理优化空间。为了便于模具的管理，在模具的突出位置应粘贴明显的标志，标志的主要内容包括：进料方向标志、模具代码等。
2汽车冲压模具的维修
冲压模具成本高，通常是模具总成本的20%～25%。这是因为除了模具的生产成本高外，模具的维修和维护成本也很高，而原模具成本仅占模具总成本的40%左右。因此，及时维护模具，防止模具损坏，可大大降低冲压生产模具成本[1]。模具损坏后，有维修和报废的选择。一般情况下，冲压模具的非自然磨损和撕裂失效，如非临界零件的失效、小冲孔模的断裂、冲孔模的上升、空心模板的开裂、切削刃的尖端等。其中大部分可以通过维修恢复到正常状态，再用于冲压生产。然而，当模具的关键部位受到严重损坏时，如模具表面发生凸凹损坏，一次性维修费用可能会超过冲压模具成本的70%，或长时间使用导致模具接近报废状态时，维修的意义就不大了，则应考虑报废模具。如果遇到模具维修技术太复杂，维修模具成本太高，维修周期过长导致严重影响冲压的正常生产时，应果断选择报废模具，并重新制造模具予以代替。在正常情况下，模具的主要失效模式是过度磨损，所以对于模具破坏形式和维修方法的研究十分重要，选择正确的维修方法和处理方法可以大大节省成本。
2.1模具损坏
模具损坏的一般形式有模具开裂、破损和涨裂等情况，如果想要把模具损坏问题彻底解决，那就必须从模具设计、制造工艺和使用3个阶段去寻找原因。对模具的制造材料是否满足要求以及加热制造过程是否合理，是必须进行检查的。一般来说.材料热处理的工艺对模具的质量有决定性影响。假如制造模具时，淬火达到的温度高于规定值，进行的方法和淬炼时间不符合要求，回火次数选择不当，这些都会导致冲压生产后模具损坏。孔设计的尺寸和深度与初始设计值不相符，极易导致孔槽在模具制造过程中发生堵塞，从而最终导致跌落板损坏。弹簧的弹力值设计太小或刚好达到极限值，会直接导致弹簧发生瞬间断裂，从而使下降板倾斜，最终损坏部件。没有足够的缓冲部件或是固定螺栓强度不达标，会直接致使冲头掉落或折断。模具在现实过程使用中，零件位置、零件安装方向存在误差、螺栓没能够紧固、工作台的高度降低、送料设备和压力机发生异常故障，都会对模具造成严重的损坏。如果异物进入模具而没有得到及时的清理，再继续工作生产，很容易使模具的冲裁板、冲床、下部模板和导轨柱损坏。
2.2卡模
在模具冲压过程中，如果出现了模具发生合模不灵活甚至卡死现象时，就必须马上停止一切生产活动，寻找出故障原因，对故障进行清除。不然故障导致的后果将无法估量。引起卡模故障的主要原因有：送料机送距、压料、放松调整不当;生产中送距产生变异;送料机故障;材料弧形，宽度超差，毛边较大;模具冲压异常，镰刀弯引发;导料孔径不足，上模拉料;折弯或撕切位上下脱料不顺;导料板之脱料功能设置不当;材料太薄，送进过程中发生翘曲;模具架设不当，与送料机垂直度偏差较大。
发生上述状况时，要对模具进行重新调整并及时维修。要定时更换材料，控制进料质量，消除料带镰刀弯并维修冲导正孔凸、凹模。调整脱料弹簧力量，修改导料，防止出现料带上带情况。在送料机与模具间加设上下压料、上下挤料安全开关，必要时需重新架设模具。
2.3翻边整形制件变形
在翻边整形过程中，经常会发生制件的变形。一般情况下，如果变形发生在非表面件上，对制件的质量不会有太大影响。但如果是表面件，那就会非常严重，因为一点变形将给外观带来致命的质量缺陷，影响整车的外观[2]。制件在成形和翻边时，板料容易发生变形和转动，如果压料不紧就会发生变形。即使在压料力夠大的情况下，如果压料面表面凹凸不均匀，并且还存在空隙的话，也会造成上述状况的发生。如果真的发生了这种状况，就需加大压料力度。如果使用的压料面是弹簧压料的话，可采用增加弹簧的方案;如果是上气垫压料，则应采用加大气垫压力的方案，加大压力后，如果在局部还有变形，可用红丹标示出问题点，检查是否有凹陷出现在压料面局部，并对压料板进行焊补[2]。
2.4刀口崩刃
崩刃现象在模具使用过程中也是非常常见的，是冲压模具的一个维修重点。引发的原因有很多种，无论是哪一种都会对模具的质量产生影响。一般会根据刀口崩刃的情况来进行处理，当崩刃的程度较小时，需要使用砂轮机对崩刃处进行打磨处理，然后进行焊接固定，防止二次崩刃的出现。进行焊接时需要采用与模具材料合宜的焊条进行，一般采用堆焊的方式进行焊接。
2.5刃磨维修
在冲压过程中，模具可以适当进行刃磨，可以能有效改善模具使用寿命，节约模具成本，大大降低产品费用。当切削刃口的边缘出现一定程度磨损时，原始的锐刃会变钝，导致冲裁件的毛刺过大，降低尺寸精度。因此，模具必须进行刃磨，以恢复其锋利的切削刃，减少切口毛刺和尺寸形状的偏差，提高成形零件的表面平整度。如果不及时研磨模具，使用迟钝的刀片切割，会使模具在使用过程中存在毛刺摩擦，大大缩短了模具的使用寿命。当制造件的毛刺量超过允许毛刺量时，应立即停止生产，对模具进行刃磨维修。
3结束语
汽车冲压模在汽车制造业中占有重要地位，冲压模具的质量与前期的设计、生产直至最后的维修都是密切相关的。所以要提高对冲压模具的设计要求，从根源上改变状况。模具毕竟是消耗性设备，在后期使用中难免会出现问题，所以提高维修技术，对于延长模具的使用寿命至关重要。
【参考文献】
[1]苏欣，张繁.对汽车冲压模具设计制造及其维修分析[J].时代农机，2015，42(04)：32+37.
[2]罗礼培，邢凤霞，付志坚等.汽车冲压模具未来发展前景[J].模具制造，2017，17(01)：1-4.
作者：张国华
摘 要：冲压模具是目前制造业当中应用广泛的一种制造方法，但是我国目前的冲压模具生产水平并不理想，和西方发达国家之间还存在着一段差距，特别是在冲压模具的使用寿命上比较短，使用寿命短会直接影响产品的使用，同时会直接影响我国制造业的发展，因而如何有效提升冲压模具的使用寿命就非常重要，本文主要对冲压模具的使用寿命提升方法进行了分析探讨，以期能够对冲压模具发展起一定的作用。
关键词：冲压模具 寿命 方法措施
当前，我国制造业中冲压模具的使用非常频繁，尤其是在汽车制造业当中冲压模具是汽车制造的关键。冲压模具使用寿命的提升是非常综合性的问题，需要从多个方面对冲压模具使用寿命的影响因素进行分析，采取针对性的措施来不断提升模具的使用寿命。
1 冲压模具磨损情况
磨损失效是目前比较常见的冲压模具失效形式，在模具在冲压过程中产生的磨损造成的失效，一般来说在冲压过程中可能产生的磨损包括刃口钝化、表面出现沟痕、棱角变圆等，而出现磨损失效的原因主要可以从以下几点上来分析，一是由于硬度不足导致模具在冲压过程中和物料发生接触，他们之间因为冲压力产生摩擦，导致冲压模具拉伤失效;二是模具对物料进行冲压的时候，物料会因为压力有些碎屑掉落下来，而碎屑又在物料和模具之间就会产生摩擦，从而加剧模具的磨损程度，导致模具出现失效的问题;三是由于光洁度不足模具在冲压的过程中表面沾上坯料金属，这些金属灰对物料产生一定的作用，导致物料尺寸发生变化，从而导致产品拉伤失效的出现。
2 冲压模具使用寿命的影响因素
在当前阶段，要解决冲压模具的使用寿命问题，首先应该对热处理工艺和选材、结构设计问题进行解决，这样才有可能不断提升冲压模具的使用寿命，具体来说对冲压模具使用寿命产生因素具体包括以下几点：
2.1 冲压模具的材料选择
在模具本身的材料选择上对模具寿命的影响也是非常明显的，物料本身的金属属性会直接影响模具的强度要求，并且对模具材料产生一定的影响，在冲压的过程中模具会受到冲击、振动和高强压力等影响，导致模具容易出现相应的隐患，缩短使用寿命。
2.2 冲压模具的结构产生的影響
一是模具结构形式设计合理与否会直接影响模具的使用寿命，如果其结构设计不合理会直接导致用力方向不集中从而使模具在冲压过程中发生变形;二是冲压模具的结构设计不能太过复杂，如果太过复杂就会使得模具发生磨损变形的可能性加大，从而降低模具的使用寿命;三是冲压参数的设置会对模具本身的使用寿命产生较大影响。
2.3 模具热处理影响
冲压模具在冲压的时候还要接受热处理，热处理的方式会直接有影响冲压模具的使用寿命。首先是在淬火阶段，由于加热温度比较高导致模具出现过热和过烧的情况，而使得模具本身的韧性减弱，这样在长期使用过程中模具就会因为韧性不足而发生开裂。同时，淬火温度如果过低的话也会使得模具本身的耐磨性下降，那么模具就会发生磨损失效，因而在进行热处理的时候需要对模具进行一定的防护，如果防护不到位就会使得其表面形成一定的氧化层，导致模具的耐磨性出现降低。再者，淬火降温时，要特别注意，淬火温度冷却过快和油温过低都会导致淬火裂纹。最后是回火阶段，回火阶段的主要作用是消除淬火产生的残余应力，回火温度太低将会导致模具韧性降低，进而产生早期断裂。
3 提升冲压模具使用寿命的方法
3.1 合理设计模具结构
模具结构设计合理对于延长使用寿命具有重要作用，而且合理的结构能够为模具在正常使用过程中不会出现应力集中或者是被冲压破裂的情况出现，所以在进行设计的过程中要让模具各个部分的应力都均匀分布，这样才能够避免大应力产生的结构不合理，导致使用寿命缩短。因而在结构设计过程中应该从以下几个方面入手：一是在对凸模进行设计的时候要考虑到保护和导向支撑的影响，对于尺寸较小的模具而言一定要使用模具本身的导向和保护结构;二是在模具设计时应该避免应力过度集中，对于夹角或者是窄槽的部分则可以用圆弧结构进行过度;三是在进行凹模设计的时候应该结构上稍微复杂一些，这样能够避免应力出现过度集中的情况;四是在设计的时候合理选择模具尺寸，尤其是圆角半径的选择要合理。模具在成型的过程中成形力和坯料料都会受到圆角半径影响，因而对于圆角半径的选择要合理这样才能够有效提升冲压模具的使用寿命。
3.2 合理选材及热处理
模具的模座一般都是HT300，工作部分一般根据材料厚度分两种，一种是材料厚度小于1.2mm，一般称为薄板模具，拉延模工作部位一般选用MoCr、QT700合金、GGG70L和GM246等合金铸铁，淬火方法为火焰淬火，硬度可达到HRC53-57，后续模具一般采用7CrSiMnMoV、D2、ICD5等材料，淬火方法为火焰淬火，硬度可达到HRC56-58;一种是材料厚度大于等于1.2mm，一般称为厚板模具，拉延模、修边模及翻边整形模的材料一般采用Cr12MoV或SKD11，淬火方法为整体真空淬火，硬度可达到HRC58-62，可根据模具的实际使用情况进行表面处理。另外冲压模具上用的较多的材料还有Q235和S45C，Q235无淬火性能，S45C通常称为45号钢，有两种淬火工艺，一是调质，韧性较好，硬度可达到HRC30-34，一般用在侧销、形成限位螺钉等频繁受力部件，二是淬火、硬度稍高，硬度可达到HRC38-42，一般用在氮气弹簧顶块、调整块等需要一定硬度的部件。
3.3 对模具表面进行强化
为了有效延长模具的使用寿命需要对模具表面进行强化，一般来说有两种强化方法，第一种是电火花强化方法，一般用在拉延模具型面表面，将硬质合金钢作为电极在冲压时产生电火花，释放出部分电能，是的硬质合金钢的电极熔化后进入到模具表面，从而在模具表面形成强化膜，通常称为电镀表面处理，这层强化膜会让模具表面物理性能得到改善，从而有效提升冲压模具的使用寿命。如某公司的镀铬处理，镀膜厚度可达到0.07～0.2mm，表面硬度可达到HV850以上，而未镀铬的材料硬度只有HV560，此种方法可提高模具使用寿命3～5倍。第二种是化学强化法，一般用在坯料厚度为1.5mm以上的模具的翻边整形镶块表面，通常叫做PVD或TD。即采用渗硼或是渗氮处理的方法，经过处理之后能够在模具表面形成坚硬的保护层，表面硬度和光洁度可得到明显提升，处理后表面硬度可达到HV3200左右，光洁度可达到镜面效果，使用寿命可提高8倍以上，降低不良率10%，节约了反复修模上模，节约了生产成本。
3.4 正确的保护和维护
在使用模具的过程中要先对模具的杂物或异物进行清理，并且要对机械内部的润滑情况进行检查，并且要定期对模具压力机的精度进行标定，在安装冲压模具的时候要严格按照一定的安装程序来进行。如果没有导向装置，那么在安装的时候需要对上下模配合部位的间隙进行一定的调整。冲压时要保证坯料表面清洁，并可以适当涂抹一定润滑剂，及时检查刃口，及时修理更换磨损度较大的刃口。
4 结语
冲压模具对汽车制造来说是非常重要的环节，而提升冲压模具使用寿命的方法有很多，不同的处理方式对模具寿命也会产生较大的影响，因而在实际的生产处理过程中，模具维修人员需要在实际操作的时候要根据具体情况来采用不同的措施，这样才能够保证冲压模具的日常使用和冲压模具的使用寿命。
参考文献
[1] 任忠曙，肖贺，赵永星.冲压模具寿命管理分析[J].模具制造，2017(6)：8-9.
[2] 黄晓猛.影响冲压模具使用安全性能的主要因素分析[J].有色金属与稀土应用，2016(4)：11-15.
[3] 姜永超.提高冲压模具使用寿命的措施[J].工程技术：全文版，2016(5)：61.
作者：马文涛
1、主要冲压工序
【1】分离工序(切断、冲裁(落料、冲孔)、切口、切边)【抗剪强度】 【2】变形工序(弯曲、拉伸、成形(起伏(压筋)、翻边)、缩口、胀形、
整形)【屈服期限】
(金属变形三个阶段：①弹性变形 ②均匀塑性变形 ③集中塑形变形)
2、冲压材料
【机器】考虑其强度和硬度
【电机电器】导电性和导磁性
【化工容器】耐腐蚀性
【1】材料塑形好，允许变形程度大，可减少冲压工序次数和中间退火次数
【2】延伸率(δ)、杯突试验深度大或屈服极限/强度极限((屈强比)σs/σb)、冷弯试验中的弯曲直径(d)小，其塑形就好。
【3】模具间隙是按材料厚度来确定的(材料厚度公差必须符合国家标准)
【公差过大会影响工件质量】
3、冲压机种类
【1】曲柄压力机(开式压力机、闭式压力机)
【2】双动拉深压力机
【3】摩擦压力机
【4】液压机
(*闭合高度、最大装模)
4、模具设计参数(标准件、压力中心) 4.1【冲裁间隙】Z=D凹—D凸(凹模直径D凹
、 凸模直径D凸)(单边D/2) 4.2【凸凹模刃口尺寸计算原则——落料和冲孔】
4.21【落料件】尺寸取决于凹模尺寸，落料模应先定凹模尺寸，用减小凸模
尺寸来保证合理间隙。
【冲孔件】尺寸取决于凸模尺寸，冲孔模应先定凸模尺寸，用增大凹模
尺寸来保证合理间隙。
4.3【计算凸、凹模刃口尺寸需要用到的参数】Zmin 和Zmax 、落料公差(δ凸、
δ凹)和冲孔公差(δ凸、δ凹)、系
数(χ) 4.4【冲裁力P0(N)】
【平刃口凸、凹模】 P0=Lδτ
【L(冲裁件周长mm)、δ(材料厚度mm)、τ(材料的抗剪强度MPa)】
【考虑其他因素，实际冲裁力：P =1.3P0≈Lδσb】【σb(材料的抗拉强度MPa)】 4.5【阶梯分布】一个模具里多个凸模，分为大凸模、小凸模，为防止折断，小
凸模一般比较短，与大凸模呈阶梯状分布，大、小凸模的高度差
为H(取决于材料厚度)。
(δ≤3mm时，H=δ;δ>3mm时，H=0.5δ) 4.6【卸料力、推件力、顶出力计算】
❶卸料力：P卸=K卸P(N)
❷推件力：P推=nK推P(N)
❸顶出力：P顶=K顶P(N)
【P(卸料力)、n(卡在凹模洞口内的工件(或废料)数目)、K(系数)】 4.7【排样、搭边和条料宽度】
4.7.1【排料】
4.7.1.1【排料方式】❶直排 ❷斜排 ❸直对排❹斜对排❺混合排❻多行排
nF 4.7.1.2【材料利用率(一个进距内的材料利用率η)】η=×100%
bh
F(冲裁件面积(包括冲出的小孔面积))
n(一个进距内冲裁件数目)
b(条料数目)
h(进距) 4.7.2【搭边】
搭边值大小，能太大，浪费材料;太小容易挤进凹模，影响模具
寿命。(搭边值大小可查表)
5、模具类型
【冲裁模具类型】❶单工序模❷级进模❸复合模 【凹模】
❶凹模孔口形式
❷凹模外形尺寸(凹模厚度H、壁厚C)
【凹模厚度H】H=Kb(mm) (K—系数 b—冲件最大外形尺寸)
【凹模壁厚C】 【小凹模】 C=(1.5—2)H (mm)
【大凹模】 C=(2—3)H (mm) 【凸凹模】(复合模)
(不集聚废料的凸凹模最小壁厚)
【黑色金属和硬材料】 1.5δ(须大于0.7mm)
【有色金属和软材料】 ≈δ(须大于0.5mm) 【凹模上螺钉孔、圆柱销孔的最小距离】(跟是否淬火有关，淬火距离比较大) 【凹模强度校核】(检验凹模厚度，因为凹模厚度不够，会使凹模产生弯曲，损
坏模具。
H最小=3P 10
【H最小—凹模最小厚度(mm) P—冲裁力(N)】
【凸模】
【结构型式】 ❶标准圆形凸模
❷带护套的小孔凸模(适用于冲孔直径与料厚相近的小孔) ❸快换凸模(用于大型冲模中冲小孔易损坏 ❹大圆凸模 ❺非圆形凸模
【凸模长度】 L=H1+H2+H3+Y 【H1—凸模固定板的厚度】
【H2—卸料板的厚度】
【H3—导尺的厚度】
【Y—自由尺寸(凸模的修磨量4—6mm;凸模进入凹模的深度0.5—1mm;凸模固定板与卸料板之间的安全距离A，可取15—20mm。】 【凸模强度校核】❶压应力校核❷弯曲应力校核
【凹模、凸模的镶拼结构】
【镶块紧固】
❶框套热压法❷框套螺钉紧固法❸销钉、螺钉紧固法
【镶块尺寸mm】
H:B:L=(0.6-0.8):1:(3-5)
尺寸范围：H(30-75);B(60-170);L(最大至300) 【凸模、凹模固定】
❶机械固定(采用螺钉紧固、压配合等方法) ❷粘结固定(①低熔点合金浇注固定法②环氧树脂粘结固定法③无机粘结剂固定
法④) 【定位零件】
3 【定位板、定位销】(定位板(定位销)高度与材料厚度有关) 材料厚度δ(mm)：
<1 1-3 >3-5 定位板(销)高h(mm)： δ+2 δ+1 δ
【导尺(或导料销)】
【侧压】❶簧片压块式 ❷弹簧压块式(侧压力大，适合冲裁厚料)❸ 压板
式(适用于单侧刃级进模)
【挡料销】挡料销高度与材料厚度有关，可以查表得到
【挡料销型式】❶圆柱头式挡料销❷钩形挡料销❸活动挡料销❹初始挡料销
【侧刃】切去条料旁侧的少量材料来限定送料进距(提高生产率，保证较高定位精度，有利于自动化)
【侧刃固定方法】❶压配合固定❷铆接固定❸螺钉固定❹销钉固定 【导正销】(主要用于级进模)
【型式】❶压入式❷螺钉固定式
【卸料和推件零件】 【型式】❶固定卸料板❷弹性卸料板❸废料切刀❹弹性卸料和刚性推件装置❺弹
性卸料和弹性推件装置 【弹簧、橡皮的选用】
❶【圆柱螺旋压缩弹簧】(弹簧压缩量、弹簧根数、弹簧装配长度)
❷【橡皮】
【卸料板和凸模之间的间隙】(可查表)
【卸料弹簧窝座深度】
【卸料板螺钉沉孔深度】
【打杆长度】
【顶杆长度】
【导向、联接固定零件及其他】
【导柱、导套 】(用于要求精度高的冲模)
【布置型式】❶后侧导柱❷中间导柱❸对角导柱❹四个(或六个)导柱
【结构型式】❶滑动导柱导套 ❷滚珠导柱导套
【导板】
【厚度】H1=(0.8-1)H凹
(H凹
—凹模厚度 )
【上、下 模】(模座分带导柱和不带导柱)
【垫板】
【凸模固定板】(❶ 圆形 ❷矩形)
【模柄】
【平衡侧压力结构】
【模具压力中心计算】
【模具总体设计】 ⑴【掌握资料】❶冲压件图纸及技术条件❷生产批量❸冲压设备❹模具制造条件
⑵【总体设计任务】❶模具类型的确定
❷操作方式、进出料方式的确定
❸定位、卸料、推件、导向、联接固定等型式的确定
❹模具压力中心的确定
❺模具外形尺寸确定 【模具类型确定】(以冲裁工件要求、生产批量、模具加工条件等为主要依据)
❶【冲裁工件要求、生产批量】单工序模、级进模、复合模
无导向模、导柱模、导板模
❷【模具外形尺寸确定】(包括模柄尺寸、闭合高度、模座俯视尺寸)(与
所选冲床规格有关)
❸【模座尺寸】一般冲床工作台每边尺寸大于下模座尺寸50—70mm
【模具设计中须考虑的安全措施】
【模具材料及使用寿命】
【冲压对材料的基本要求】
❶有足够的硬度和耐磨性(冲压模正常失效方式是磨损)
6 ❷有一定的强度和韧性 ❸有良好的加工工艺性 【模具常用材料】
【提高模具使用寿命的途径】
❶合理设计模具❷正确选用模具材料❸保证热处理质量和采用热处理新工艺❹保证加工质量和采用新的加工方法(加工模具新方法：①电火花加工和线切割加工(优点：不管材料硬度多高，均能加工，加工安排在热处理之后，从而解决热
7 处理变形问题)②低熔点合金和锌基合金浇铸(制造周期短，加工容易，成本低，废旧模具可以重熔再造))❺合理使用与维护
【冲裁件质量分析】(毛刺、剪裂带、光亮带、塌角)
【精冲】 ❶精冲过程 ❷精冲材料
❸精冲模设计的参数(⑴精冲力P总=P冲+P压+P推(①冲裁力②齿圈压板力③推板反压力④⑤);⑵凸凹模间隙) ❹精冲模具结构(设计注意事项：①刚度精度要求高②一般采用滚珠导柱模架③控制凸模进入凹模深度④添加排气孔或者排气槽⑤合理分布顶杆)
⑴模具结构：①活动凸模式②固定凸模式③简易精冲模
【弯曲】 【弯曲原理】
【弯曲变形过程】
【弯曲过程中的应力应变状态】
【应变中性层的位置及最小弯曲半径的确定】
【应变中性层的位置】
【最小弯曲半径的确定】
【弯曲件的回弹】
【回弹量的确定】
、
【影响回弹因素】❶材料的机械性能❷相对弯曲半径
r
❸弯曲角❹弯曲件的形状❺弯曲方式❻模具间隙 【减少回弹量的措施】
❶从改进产品设计和工艺来减少回弹量❷在模具结构上采取措施❸利用橡胶和
8 聚氨酯凹模进行弯曲❹采用拉弯工艺
【弯曲力计算】
【自由弯曲的弯曲力】
【弯曲件毛坯尺寸计算】
【弯曲件工序安排和模具结构】
9 【弯曲工序应考虑的原则】
❶两次弯曲成形❷三次弯曲成形❸对称弯曲❹连续工艺成型
【弯曲模的结构设计和典型结构】
⑴【弯曲模结构设计要点】
❶坯料放在模具应有可靠定位
❷不应使毛坯产生严重的局部变薄
❸弯曲过程中，应防止毛坯移动
❹弯曲区能得到校正
❺有消除回弹的可能性
❻毛坯放入到模具上和压弯后从模具中取出工件要方便
⑵【弯曲模具的典型结构】
❶V型件弯曲模❷ U型件弯曲模❸ 圆环件弯曲模❹ 铰链弯曲模❺连续弯曲模
【弯曲模工作部分的设计】
⑴【凸模、凹模圆角半径与凹模深度】
❶ 凸模圆角半径r凸
❷ 凹模圆角半径R凸
❸ 凹模深度h ⑵【凸、凹模间隙】
⑶凸、凹模工作部分尺寸与制造公差
⑷【斜楔的设计和计算】
【楔块受力分析】
【水平斜楔】
【向下倾斜运动的斜楔】
【向上倾斜运动的斜楔】
【楔块尺寸、角度的确定】
【拉深】
⒈【拉深的基本原理】
【拉深变形过程】
【拉深过程中毛坯的应力和应变状态】
【拉深过程中的起皱和断裂】
【旋转体拉深件的毛坯尺寸计算】
【修边余量】
【带料连续拉深】
引言
在目前激烈的市场竞争中，产品投入市场的迟早往往是成败的关键。模具是高质量、高效率的产品生产工具，模具开发周期占整个产品开发周期的主要部分。因此客户对模具开发周期要求越来越短，不少客户把模具的交货期放在第一位置，然后才是质量和价格。因此，如何在保证质量、控制成本的前提下缩短模具开发周期是值得认真考虑的问题。
模具开发周期包括模具设计、制造、装配与试模等阶段。所阶段出现的问题都会对整个开发周期都有直接的影响，但有些因素的作用是根本的、全局性的。笔者认为，人的因素及设计质量就是这样的因素。因此科龙模具厂采取了项目管理、并行工程及模块化设计等管理上及技术上的措施，以提高员工积极性并改善设计质量，最终目的是在保证质量、成本目标的前提下缩短模具开发周期。
1模具开发的项目管理实施方法
项目管理是一种为了在确定的时间范围内，完成一个既定的项目，通过一定的方式合理地组织有关人员，并有效地管理项目中的所有资源(人员、设备等)与数据，控制项目进度的系统管理方法。
模具之间存在着复杂的约束关系，并且每套模具的开发涉及到较多种岗位、多种设备。因此需要有负责人保证所需生产资源在模具开发过程中能及时到位，因此需要实施项目负责制。另外，项目负责制的实施还便于个人工作考核，有利于调动员工积极性。
模具厂有冲模工程部与塑模工程部。冲模工程部管辖四个项目组，塑模工程部为三个。模具任务分配方式以竞标为主，必要时协商分配。每个项目组设有一个项目经理、约两个设计员、四个工艺师和四个左右的钳工，工艺师包括模具制造工艺与数据编程人员。而其它的各种生产设备及操作员的调度由生产部的调度员统筹安排。如果项目组之间有资源需求的冲突而调度员不能解决时由厂领导仲裁。
厂内员工可通过竞职方式担任项目经理，选拔项目经理有三项标准：(1)了解模具开发的所有工序内容;(2)熟悉模具开发过程中的常见问题及解决方法;(3)有较强的判断和决策能力，善于管理和用人。
项目管理的内容之一就是要确定项目经理应担负的职责。本厂项目经理的职责有：(1)负责组织项目组在厂内竞标、承接新项目;(2)负责与客户交涉，包括确定产品细节、接受客户修改产品设计的要求、反映需要与客户协商才能解决的问题;(3)检查产品的工艺性，如果产品工艺性存在问题，则向客户反馈;(4)制定具体的项目进度计划;(5)负责对承接项目的全过程、全方位的质量控制、进度跟踪及内外协调工作;(6)负责完成组内评审及对重大方案、特殊结构、特殊用途的模具的会审;(7)负责组内成员的工作分配、培训及考核;(8)对组内成员的过失行为负责;(9)负责在组内开展 “四新”技术的应用与技术攻关项目的立项、组织、实施等各项工作;(10)及时解决新模具在维修期内的各项整改及维修。
厂领导根据项目完成的时间、质量与成本考核项目经理。然后由项目经理考核项目组内员工，使责、权、利落实到每一位员工，有效调动了员工积极性并显著减少以前反复出现的问题。
2 模具开发的并行工程实施方案
并行工程是缩短产品开发周期、提高质量与降低成本的有效方法。实施并行工程有助于提高产品设计、制造、装配等多个环节的质量。并行工程的核心是面向制造与装配的设计(DFMA)[1]。在模具开发中实施并行工程就是要进行产品及模具的可制造性与可装配性检查。
笔者为模具厂提出并实施了如图1所示并行工程实施方案。IMAN是基于统一数据库的PDM系统，基于IMAN集成各种CAX及DFX工具，并利用IMAN的工作流模型实现了设计过程的集成。基于统一的产品三维特征模型，设计员利用CAD工具进行模具设计;工艺师利用CAM功能进行数控编程及CAPP进行工艺设计;审核者利用CAE功能进行冲压或注射成型过程模拟，利用DFX工具进行可制造性与可装配性分析。以上工作可以几乎同时进行，而且保证了产品及模具的相关尺寸的统一与安全。这就使审查时重点检查模具的方案和结构。基于统一数据库，各种职能的人可以看到感兴趣的某侧面的信息。
DFMA工具的开发是并行工程的工作重点之一。在以往的DFMA方法研究与系统实现中[2]，DFMA工具被动地对CAD输出的产品特征进行评价，而不能在CAD系统产生具体产品特征前即在概念设计阶段加以指导，使CAD系统要经过多次设计―检查―再设计循环才能求得满意解。为此科龙模具厂开发了集成CAD系统的DFMA工具。DFMA的工作过程可分两个阶段。第一阶段是，DFMA输出概念设计方案到CAD，这个方案具有最少的零件数量;第二阶段是，而CAD系统输出设计特征模型，经过特征映射后将制造特征模型输入到DFMA工具进行可制造性与可装配性分析。通过这种途径使DFMA知识库得到尽早利用，为缺乏知识的CAD系统把握方向。
通过对产品与模具的可制造性与可装配性的检查，就从源头消除了后续工序可能遇到的困难，大大减少出现缺陷和返工的可能性。
3 模具的模块化设计方法与系统研究
缩短设计周期并提高设计质量是缩短整个模具开发周期的关键之一。模块化设计就是利用产品零部件在结构及功能上的相似性，而实现产品的标准化与组合化。大量实践表明，模块化设计能有效减少产品设计时间并提高设计质量。因此本文探索在模具设计中运用模块化设计方法。
3.1模具模块化设计的特点
模具的零部件在结构或功能上具有一定的相似性，因而有采用模块化设计方法的条件，但目前模具设计中应用模块化设计方法的研究报道还很少见。与其它种类的机械产品相比，模具的模块化有几项明显特点。
3.1.1模具零件的空间交错问题
模具零件在三维空间上相互交错，因此难于保证模块组合后没有发生空间干涉;难于清晰地进行模块划分。
笔者采取以下办法来克服这个问题：(1)利用Pro/E(或UGII等三维软件)的虚拟装配功能检测干涉;(2)按结构与功能划分相结合。模块划分就是部件划分并抽取共性过程。结构相对独立的部件按结构进行划分，设计出所谓的结构模块;而在空间上离散或结构变化大的部件则按功能划分，设计出所谓的功能模块。这样划分并进行相应的程序开发后，结构模块的结构可由结构参数为主，功能参数为辅简单求得;而对于功能模块，可由功能参数为主，结构参数为辅出发进行推理，在多种多样的结构形式中做出抉择。
3.1.2 凸凹模及某些零部件外形无法预见
某些模具零件(如凸凹模)的形状和尺寸由产品决定因而无法在模块设计时预见到，所以只能按常见形状设计模块(如圆形或矩形的冲头),适用面窄;某些模具零件(如冲压模的工件定位零件)虽然互相配合执行某一功能，但它们的空间布置难寻规律与共性，因此即使按功能划分也不能产生模块。
笔者认为，模块化是部件级的标准化，而零件标准化可视为零件级的模块化。两个级别上的标准化是互相配合的。因此，要开发零件库并纳入模块库，以弥补模块覆盖不全的缺憾。当零件必须逐个构造时，一个齐全的便于使用的零件库对提高效率很有帮助。
3.1.3 模具类型与结构变化多
模具可有不同的工序性质，如落料、冲孔等;有不同的组合方式，如简单模、连续模等;还有不同的结构形式，种类极其繁多。因此，必须找到适当途径，使较少的模块能组合出多种多样模具。
为此，笔者提出了以下方法：(1)在Pro/E(或UGII等三维软件)的参数化设计功能及用户自定义特征功能的基础上进行二次开发，使模块具有较大“可塑性”，能根据不同的输入参数可产生较大的结构变化;(2)分层次设计模块。用户可调用任一层次上的模块，达到了灵活与效率两个目标。使用小模块有灵活多变的优点，但效率低，使用大模块则相反。
3.2 模具模块化设计的实施
为了实施模块化设计，并证明以上方法的可行性，笔者基于Pro/E二次开发，开发出一套模具模块化CAD系统。系统分两大部分：模块库与模块库管理系统。
3.2.1 模块库的建立
模块库的建立有三个步骤：模块划分、构造特征模型和用户自定义特征的生成。标准零件是模块的特例，存在于模块库中。标准零件的定义只需进行后两步骤。
模块划分是模块化设计的第一步。模块划分是否合理，直接影响模块化系统的功能、性能和成本[3]。每一类产品的模块划分都必须经过技术调研并反复论证才能得出划分结果。 对于模具而言，功能模块与结构模块是互相包容的。结构模块的在局部范围内可有较大的结构变化，因而它可以包含功能模块;而功能模块的局部结构可能较固定，因而它可以包含结构模块。
模块设计完成后，在Pro/E的零件/装配(Part/Assembly)空间中手工建构所需模块的特征模型，运用Pro/E的用户自定义特征功能，定义模块的两项可变参数：可变尺寸与装配关系，形成用户自定义特征(User-Defined Features，UDFs)。生成用户自定义特征文件(以gph为后缀的文件)后按分组技术取名存储，即完成模块库的建立。
3.2.2 模块库管理系统开发
系统通过两次推理，结构选择推理与模块的自动建模，实现模块的确定。第一次推理得到模块的大致结构，第二次推理最终确定模块的所有参数。通过这种途径实现模块“可塑性”目标。
在结构选择推理中，系统接受用户输入的模块名称、模块的功能参数和结构参数，进行推理，在模块库中求得适用模块的名称。如果不满意该结果，用户可指定模块名称。在这一步所得到的模块仍是不确定的，它缺少尺寸参数、精度、材料特征及装配关系的定义。
在自动建模推理中，系统利用输入的尺寸参数、精度特征、材料特征与装配关系定义，驱动用户自定义特征模型，动态地、自动地将模块特征模型构造出来并自动装配。自动建模函数运用C语言与Pro/E的二次开发工具Pro/TOOLKIT开发而成。UDFs的生成方法及参数驱动实现自动建模的程序见参考文献[4]。
通过模块的调用可迅速完成模具设计。这个系统在本厂应用后了模具设计周期明显缩短。由于在模块设计时认真考虑了模块的质量，因而对模具的质量起基础保证作用。模块库中存放的是相互独立的UDFs文件，因此本系统具有可扩充性。
4 总结
由于采取了上述措施，科龙集团某一新品种空调的模具从设计到验收只需三个月就完成了，按可比工作量计算，开发周期比以前缩短了约1/4，而且模具质量和成本都有所改善，明显增强企业竞争力。
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