冲压工艺与模具设计毕业设计论文.docx

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冲压工艺与模具设计毕业设计论文

毕业设计

《冲压工艺与模具设计》课件设计与制作

——拉深工艺与拉深模具设计、其他成形工艺及模具设计

Designanddevelopmentofcoursewarefor“stampingprocessandmolddesign”:

deepdrawingprocessanddiedesign,otherformingtechnologyandmolddesigncourse

专业班级：

学生姓名：

指导教师：

学院：

年月

摘要

这篇文章围绕“冲压工艺和模具设计——拉深工艺与拉伸模具设计，其他成形工艺与其他成形模具设计”课件作品，阐述了课件开发的理论基础、教学设计、软件设计和制作流程。

论文开头阐述了《冲压工艺与模具设计》课件制作国内外研究的现状、趋势和存在不足，说明了这一课件作品制作的必要性。

然后阐释了课件制作时遵循的理论基础，包括学习理论、教学理论及传播理论等。

接着又说明了课件制作前进行教学设计和软件设计的流程，包括学习者特征分析、需求分析、环境分析、片头设计、主界面设计，子界面设计等。

再后，讲述了课件制作工具的选择和具体制作过程，包括工具的选择依据，使用的具体方法和使用的基本过程。

最后，总结制作过程中遇到的困难和解决办法及课件存在不足和改进方向。

关键词：

拉深工艺；成形工艺；模具设计；课件

ABSTRACT

Thisarticleworksonthetheoreticalbasisforcoursewaredevelopment,instructionaldesign,softwaredesignandproductionprocess,whichisbasedonmultimediacoursewarefor“pressingtechnologyanddiedesigncourse”-deepdrawingprocessanddiedesign,otherformingtechnologyanddiedesigncourse”.

Atthebeginning,itdescribedthestatus,trendsandshortcomingsofmultimediacoursewarefor“pressingtechnologyanddiedesigncoursethepressingtechnologyanddiedesignathomeandabroad,tellingthenecessityofproductionofthiscoursewarework.Thenitexplainsthetheoreticalbasisforthiscoursewareproduction,includinglearningtheory,instructionaltheoryandcommunicationtheory.Andthenittellstheprocessofinstructionaldesignandsoftwaredesignofcoursewareproduction,includinglearnercharacteristics,needsanalysis,environmentalanalysis,trailerdesign,interfacedesign,sub-interfacedesign.Afterthat,itisabouttheselectionofcoursewareauthoringtoolandtheproductionprocess,includingthebasisofchoiceofvariedtools,theuseofspecificmodeandthebasicprocess.Finally,itistosumupthedifficultiesencounteredintheproducingprocess,theresolution,thedeficienciesandthedirectionofimprovementofthecourseware.

KeyWords：

Deepdrawingprocess;Formingtechnology;Molddesign;Courseware

1引言

《冲压工艺与模具设计》这门课程是理论性与实践性很强的材料学科专业课程。

由于其基础性再加上机械化大量使用的今天，这门课程受到普遍关注。

《冲压工艺与模具设计》的主要教学目的是让学生初步掌握冲压成形的原理、板料成形规律与冲压工艺和模具设计的关系；掌握冲压工艺过程的制定方法，具有制定中等复杂程度冲压件的工艺过程的能力；掌握冲模的设计方法，具有设计中等复杂程度冲模的能力；具有应用冲压成形基本原理、冲压工艺及冲模设计方法的知识，分析和解决冲压生产中的产品质量和模具方面技术问题的能力；同时了解冲压新工艺、新型模具及冲压技术的发展方向。

对于利用多媒体手段讲授这门课，有许多人做过理论和实践研究。

李既白（2012）做了《冲压工艺与模具设计》课程教学改革的探索与实践。

分析了传统的教学方法为何很难达到教学目标，并基于应用型人才培养，在该课程的教学实践中进行改革和探索。

周恩俊（2010）做了基于.NET《冲压工艺与模具设计》教学及管理系统的设计与实现。

以《冲压工艺与模具设计》课程为例，阐述了构建基于.NET的教学及管理系统的总体架构、设计流程和实现方法。

陆元三（2010）做了《冲压工艺与模具设计》课程教学方法实践与探索。

明确了如何将启发式教学、互动式教学、提问式教学、讲练结合等灵活多样的教学方法如何与多媒体教学等教学手段相结合，以此提高学生的学习兴趣，增加教学效果。

潘成刚（2008）做了“冲压工艺与模具设计”课程教学实践。

将启发式、多媒体和网络、面向对象的教学方法应用于课堂。

章争荣（2004）做了冲压工艺与模具设计课程多媒体CAI课件的开发与实现。

采用图形、影像、动画的方法讲述原理，运用VisualBasic进行软件开发。

这些研究和实践对于这门课程的发展奠定了良好的基础。

而且通过这些研究我们发现对于这门课改革的实践探索一直未有停滞，使用多媒体教学手段已经成为不可阻挡的趋势。

尤其是随着CAD、PRO/E、UG等软件的开发、升级和在学校的普及，面对传统手段消耗过大，对资源利用率低的局面，使用计算机进行课程教授成为必然。

但统观国内外对这门课程的开发和研究，我们发现还存在许多问题。

从媒体使用情况来看，存在着课件数量少，课件质量参差不齐，教师可获得的课件数量有限等问题。

在课堂上，大多数教师还是通过书本讲解加课程实训的方式，即使使用媒体大多数也是用一页页幻灯片式的屏幕放映代替原来教师黑板上的板书。

大多数多媒体课件开发是企业承接或企业与学校合作制作，多用于企业内部培训或固定学校使用，而对外多数是收费的。

虽然有一些学校开设了对外的精品课，但大多数都要安装pro/e等专业性的软件才能观看，学校处于经费等考虑，很少会派专人进行相关的可打包的课件制作。

而目前在网上能寻找到的课件，其安全性、可用性、系统性都是值得考虑的。

所以目前教师面临现用现制作的局面。

本课件正是在前人研究的基础上、针对以上这些问题进行的开发。

在课程制作过程中，我们以本校“冲压工艺与模具设计”实训课程为蓝本。

在开发之前我们自学了课本《冲压工艺与冲模设计》这本书，并且用了一个月的时间向模具实验室的实训教师讨教。

在制作过程中，我们随时将课件向机械系同学展示，听取他们的意见并进行修改。

在制作时，我们遇到了各种的困难，进行了克服。

最终开发出不需要其他软件支持，只需播放器或IE浏览器既能使用的多媒体课件。

本课件可以作为演示课件使用，也可以辅助教师课堂讲解，同时也方便学生课前进行预习以对课程整体感知或课后进行复习时作为参考用。

本课件在开发时的出发点是使学生对“冲压工艺与模具设计”课程有直观的认知。

所以本课件没有采用传统课件的知识讲解加练习的形式，而是分块将知识点用动画的形式展示出来，能用动画展示坚决不用文字说明，能用音频展示的首选音频，将视听结合。

整个课件形象直观，便于理解。

2理论基础

2.1认知主义学习理论

从认知理论来看，教学不是知识的“传递”，而是学生积极主动的“获得”。

教师要为学生创造良好的学习条件和环境，激发学生的学习动机，提供合理的学习策略，从而促进学生的学习，教师不再是知识的传递者，而是学习的促进者。

符合认知主义理论的课件要求是：

1.用直观的形式向学习者显示学科内容结构，让学生了解教学内容中涉及的各类知识之间的相互关系。

2.学习材料的呈示适合学习者认知发展水平，按照由简到繁的原则来组织教学内容。

这里所说的由简到繁是指由简化的整体到复杂的整体。

3.学习与理解才能有助于知识的持久和可迁移。

4.向学生提供认知反馈可以确认他们的正确知识和纠正他们的错误学习。

5.学习者自定目标是学习的重要促动因素。

6.学习材料既要以归纳序列提供，又要以演绎序列提供。

7.学习材料应体现辩证冲突，适当的矛盾有助于引发学习者的高水平思维。

2.2建构主义学习理论

建构主义学习理论是认知主义的进一步发展，该学习理论将学习看成是学习者主动地建构内部心理表征的过程。

建构主义学习理论认为，学习是在一定的社会文化背景下，借助其他人（包括教师和学习伙伴）的帮助，实现的意义建构的过程。

“情景”、“协作”、“会话”、“意义建构”是学习的四大要素。

情景——社会文化背景。

协作——学习过程中发生的他人的帮助、人际间的交流、讨论活动。

会话——是协作过程的不可缺少的环节，且贯穿于协作的全过程。

意义建构——学习者对当前所学内容反映的事物的性质、规律以及该事物与其他事物之间的内在联系有较深刻的理解。

建构主义认识论的教学原则：

1.所有的学习活动都应该根据大的任务或问题。

2.支持学习者发掘问题作为学习活动的刺激物，使学习成为自愿的事，而不是给它们强加学习目标和以通过测试为目的。

3.设计真实的学习环境，让学习者带着真实任务进行学习。

4.设计的学习情境应具有与实际情境相近的复杂度，使学习者在学习结束后能够适应实际的复杂环境，避免降低学习者的认知要求。

5.让学习者拥有学习过程的主动权。

教师应该为学习者提供思维挑战，激发他们自己去解决问题。

6.为学习者提供有援学习环境。

教师的作用是在学习者遇到问题时，为他们提供示范、教练和咨询。

7.鼓励学习者体验多种情境和检验不同的观点。

2.3课件开发基本要求

作为教学课件，首先要遵循教学性、科学性、技术性和艺术性。

要符合学生的认知规律和学习习惯；展示的学习内容准确、思想性强；所用到的软件便于呈现和操作；制作过程中符合色彩搭配习惯，界面流畅、美观。

其次在课件开发过程中遵循课件开发的一般流程。

选择课题→分析课题→课程教学设计→编写文字稿本→课件设计→编写脚本→素材制作和收集→课件整合制作。

在课件开发时采用软件工程的方式。

软件工程是从管理和技术两方面研究如何更好地开发和维护计算机软件的一门学科。

采用软件工程的方法开发课件，可以提高课件开发的质量。

这样的课件开发分为以下六个阶段：

1．项目分析阶段2．总体设计阶段3．单元设计阶段4．程序编码阶段5．评价与修改阶段6．发行使用阶段

3设计

3.1教学设计

图3-1教学设计

教学设计是以传播理论、学习理论和教学理论等多学科理论为基础，运用系统论的观点和方法，分析教学中的问题和需求从而找出最佳解决方案并对其进行评价、试行与修正的一种理论和方法。

本课件教学设计分为三大方面：

学习内容分析，学习者特征分析，可行性分析。

为课件设计奠定基础。

教学设计如图3-1。

3.1.1学习内容分析

对学习内容进行分析之后，发现本课程的目标是通过学习拉深原理、翻边原理、膨胀原理、缩口原理，将这些原理用于特定的冲压工件的模具造型设计中；本课程的重点是对拉深原理、翻边原理及膨胀原理的理解和对模具各部分的名称和构造的知悉；本课程的难点是利用各原理制作出有工件形状的模具体。

然后将学习内容进行划分为两个大模块，分别是“冲压原理”和“模具设计”。

其中冲压原理是讲述拉深模、翻边模、膨胀模、缩口模的各部分名称和运动原理，模具设计是讲述模具各部分具体造型和组成方式。

主要名称以方便为课件划分出主页、副页和导航。

划分结果如图3-2。

3.1.2需求分析

通过与本学校机械系模具专业的学生座谈发现，学习冲压工艺与模具设计课程的多为大学机械系及高职材料专业学生。

这些学生多喜欢利用图示动画等形象材料学习，喜欢实训课程，动手操作能力强，有一定读图能力和作图能力，在学习冲压课程之前或之中多数也学习了3D建模课程。

另外由于我们生活中常用的用具比如不锈钢锅、铝盆等也常常是通过冲压得到，所以很多学生愿意了解本课程的初级内容。

所以本课件并不仅仅针对专业学生，而且也为有兴趣的学生提供帮助。

本课件主要是方便学生课前预习和课后复习，同时使没有任何机械基础的人能了解冲压与模具课程与我们生活的关系。

所以本课件采用以“学”为中心教学策略。

要求有友好界面和人机交互环境，使学习者可以在个别化教学环境下自主学习和探究发现式学习。

图3-2学习内容划分

3.1.3可行性分析

可行性研究，是在系统调查的基础上，针对新课件的开发是否具备必要性和可能性，对新课件的开发从技术、经济、社会的方面进行分析和研究，以避免投资失误，保证新课件的开发成功。

可行性研究的目的就是用最小的代价在尽可能短的时间内确定问题是否能够解决。

该课件的可行性分析包括以下两个方面的内容：

（1）经济可行性：

主要是对项目的经济效益进行评价，本课件作为一个毕业设计，无需开发经费，并且本课件实施后可以显著提高教学效率，有助于实现教学。

所以本课件在经济上是可行的。

（2）技术上的可行性：

技术上的可行性分析主要分析技术条件能否顺利完成开发工作，采用了Flash软件进行开发，将文本、图形、图像、音频、视频等多种媒体信息和计算机结合在一起的技术，让学生很容易接受。

综上所述，此课件的开发目标已确定，在技术和经济等方面都可行，并且投入少，见效快，因此课件的开发是完全可行的。

3.2课件设计

课件设计一般包括课件结构设计、导航策略设计和友好界面设计。

在这里重点讲解本课件的结构设计和友好界面设计。

3.2.1课件结构设计

图3-3课件结构设计

课件结构设计包括明确课件结构的基本要素、系统知识框架结构设计、系统超链接结构的设计。

课件结构是由节点、链、网络三个基本要素构成的非线性网状结构。

知识框架结构是各教学单元知识点的相互关系及呈现方式，反应课件的框架功能。

本课件柱体框架包括四个层次，分别是片头层、主页层、单元主页层和模块层。

四个层次中主页层是连接核心，各单元主页具有相关性，各模块相互独立又相互联系于单元主页层。

主体框架结构如图3-3。

3.2.2友好界面设计

友好界面设计是选择有代表性的模型的图片和模型，设计不同的热点和背景，并将它们有机结合在一起。

友好界面设计包括菜单、按钮、图标、热键、窗口和对话框的设计。

在设计后要做出文字稿本图，在这里以拉深工艺主模块为例，介绍友好界面设计的文字稿本。

文字稿本如图3-4。

系统超链接设计是设计各知识点是用什么方式链接到一起，如何出现在屏幕上，出现在何位置。

课件名称：

冲压工艺与模具设计

知识点：

拉深工艺主模块

文件名：

lashen

序号：

3.1

通过点击“拉深模具介绍”，在影片剪辑区出现拉深模具介绍影片剪辑

通过点击“拉深原理”

在影片剪辑区出现拉深动画

通过点击“退出”按钮，返回到冲压工艺主界面

图3-4界面设计文字稿本

4制作

4.1工具选择

为了保证课件的交互性和趣味性我们选择用使用Flash进行课件的部分动画制作和最终合成。

在制作拉深、翻边、膨胀、缩口原理动画和模具介绍时要制作模具的各部分模型，且每个部分导入到Flash中需要以可单独编辑的图层的形式出现，这就是需要使用Photoshop绘制图形。

但仅仅利用二维剖面图形学生很难真切的感知到模具的构造；而且有些部分需要嵌套，比如刮料环要嵌套入凹模中；再加之模具中各部分形状不同，有些是柱体有些是长方体，而剖面图中所有的都是方形显示，这样会对学生产生误导。

所以需要三维立体图让大家有全部的认知，因此我们在制作中用到3dsmax制作三维模型和三维动画。

由于一些文件格式的匹配问题，在制作中常牵涉到转格式问题，在这里我用到格式转换软件FormatFactory。

4.2制作过程

4.2.1在Photoshop中修图

修改背景图片。

以修改“冲压工艺影片剪辑”背景图片为例，其他以此类推。

1.右击背景图片选择【用Photoshop编辑】，在Photoshop中打开图片，如图4-1（a）。

2.双击【图层】面板中的【背景】层，在弹出的文本框中单击【好】选项，将背景层解锁为“图层0”。

如图4-1（a）中的红色区域。

3．选择如图4-1（a）蓝色区域中的“魔棒工具”，在导入的背景图的白色区域单击，白色区域被选中。

选择如图所示绿色区域中的“矩形选框工具”，在如图所示黑色区域内的【选项区】中选择第三项“从选区中减去”。

将白色区域中弧形以外的选区减去。

4.按住键盘中的“→”键将选取右移，到合适位置，在【图层】面板中单击【新建图层】选项新建一层“图层1”。

单击菜单【选择】|【羽化】，将像素设置为3，单击【好】。

选择如图所示橙色区域中的“填充工具”，将前景色设置为白色。

在选取内单击填充白色，将白色选取扩充并带有模糊的光晕效果。

5.单击【图层】面板中的【图层0】。

选择“矩形选框工具”，建立选框选择如图所示的黄色区选择白框。

按“Ctrl+X”快捷键将选区内形状剪切，新建图层2，按住“Ctrl+V”快捷键将图形粘贴到新图层。

6.按住“Ctrl”单击图层2载入选取。

单击【图层0】，用如图工具栏中褐色区域内的“吸管工具”吸取图片中白色方框内的颜色作为前景色，用“填充工具”在选区中填充。

7.选择【图层2】，按“Ctrl+T”快捷键，出现变换图形的【选项区】，在【旋转】框内键入-15°。

用“魔棒工具”选择白色框内颜色，按“delete”删除后并填充白色。

8.将另外两个白框也按照5-7直接的步骤变化颜色和旋转不同的角度。

得到最终效果如图4-1（b）。

图4-1Photoshop中修改图片（a）（b）

4.2.2在Photoshop中制图

在课件中所使用的模具中有三个都是双向导柱模。

所以有些部分是可以通用的，比如导柱、导套、上模板等。

在叙述时将不再赘述。

1.拉深模制作

1）新建一个500*450像素，背景色为透明的文档。

2）使用“矩形选框工具”在【图层1】上建立一个长方形选区，用“线性渐变工具”填充从左到右，从深灰色到浅灰色渐变。

新建一个选区，将长方形的上端各删除相同，成为凸形。

再新建一个选区，单击【选择】|【变换选取】，在旋转角度中键入45°。

调整选取到合适的位置，将顶端两个棱角去掉。

上模板制成。

3）新建【图层2】，使用“矩形选框工具”新建一个长方形选区，填充从从左到右，从深灰色到浅灰色渐变，这里深灰色要比制作上模板的灰色灰度值高。

使用2>中方式，将长方体底端的棱角删除。

4）复制图层2得到其副本，按“Ctrl+T”变换图形，扩展长度，缩小宽度。

凸模制成。

“Ctrl+E”将图层1、2、3合并，命名为“机头”。

5）新建【图层1】将图层命名为“下模板”，建立矩形选区，用“线性渐变工具”填充从上到下，从深灰色到浅灰色渐变。

新建一个矩形选区，将渐变图形的左上角删除一部分，成为凸形。

复制【下模板】层，选择【编辑】|【变换】|【水平翻转】，调整位置后将两层合并。

下模板制成。

6）新建图层，命名为“凹模”。

新建一个矩形选区，用“线性渐变工具”填充从上到下，从深灰色到浅灰色渐变，将渐变图形的右下角删除一部分形成凹形。

复制凹模层，选择【编辑】|【变换】|【水平翻转】，调整位置后将两层合并。

凹模制成。

如图4-2（b）上半部分。

7）新建一层，命名为“定位板”。

新建矩形选取，用“线性渐变工具”填充从上到下，从土灰色到土黄色渐变。

复制【定位板】层，选择【编辑】|【变换】|【水平翻转】，调整位置后将两层合并。

定位板制成，如图4-2（b）下半部分。

新建一层，命名为“导正销”。

新建宽度为4像素的矩形选区，用“线性渐变工具”填充从左到右，从深灰色到浅灰色渐变。

调整合适位置，导正销制成。

如图4-2（d）。

新建一层，命名为“刮料环左。

”新建一个矩形选区，用“线性渐变工具”填充从上到下，从深灰色到浅灰色渐变。

选择【编辑】|【变换】|【切变】，将右上方的角点下移到合适的位置，取消编辑。

复制【刮料环左】层，命名为“刮料环右”。

选择【编辑】|【变换】|【水平翻转】，调整到合适位置。

如图4-2（c）。

图4-2（a）导正销

图4-2（b）螺钉

图4-2（c）刮料环

4-2（d）冲头和凸模

图4-2（e）下模座和凹模

4-2（f）弹簧

8）新建一层，命名为“螺钉”。

使用“圆角矩形”工具建立角点为3像素的圆角矩形，在【路径面板】上选择【将路径变换为选取】，选择【编辑】|【变换】|【透视】，将上部分缩小一点，做成螺钉的头。

图形下方新建矩形选区，宽度小于螺钉头宽度，用“线性渐变工具”在选取内填充从左到右，从深灰色到浅灰色渐变。

做成钉身。

9）新建一层，命名为“螺纹”。

使用“椭圆选框”工具建立椭圆选区，用“对称渐变工具”填充从黑色到灰色的渐变，选择【选择】|【变换选取】，按住拖动鼠标将椭圆等比例缩小。

按“delete”键将选区内的图形删除，得到圆环。

新建矩形选取，将上圆环删除，得到一个螺纹。

按“Alt”键，拖动螺纹进行复制，得到足够螺纹后将所有螺纹层合并。

螺钉的螺纹制成。

将【螺钉层】、【螺纹层】合并。

螺钉制作完成。

如图4-2（e）。

10）新建一层，命名为“弹簧左”。

建立宽度为1像素的矩形选区，用“油漆桶工具”填充灰色，建立长度为1像素的矩形选区，用“油漆桶工具”填充灰色，将两个色块移动到合适位置，复制已制成的两个色块，选择【编辑】|【变换】|【水平翻转】，调整位置。

复制【弹簧左】层，命名为“弹簧右”。

如图4-2（f）。

将所制作的所有部分放置在合适的位置，这样，拉深模型就制作好了。

如图4-2。

图4-2拉深模

4.2.3在3dsmax中建模

1.打开软件，选择【自定义】|【单位设置】，点击选择【公制】下拉列表中的毫米作单位。

如图4-3红色方框内。

2.选择【创建】|【图形】|【样条线】|【矩形】，如图蓝色方框内。

在顶视口创建一个长74mm，宽67mm的矩形。

然后选则【图形】|【圆形】，在长方形上合适的位置创建一个半径为13mm的大圆和两个半径为8mm的小圆。

如图4-3。

3.右击长方体，选择【转换为】|【可编辑样条线】，选择【修改】|【几何体】|【附加】，按“Ctrl”键分别添加三个圆形。

如图4-3中暗红色区域。

4.单击【修改器】右侧的下拉钮，在下拉菜单中选择【挤出】，参数设置如图4-3。

5.选择【创建】|【图形】|【样条线】|【圆环】，创建一个大圆半径为11mm、小圆半径为8mm的圆环。

按住“shift”键拖