试议计算机辅助计算机辅助工程在冷冲压模具设计教学中运用

论文导读：E系统是一个包括了相关人员、技术、经营管理及信息流和物流的有机集成且优化运行的复杂的系统。在现代冲压生产中采用计算机仿真技术指导生产，可使技术人员非常直观地在计算机屏幕上观察到工件材料的变形和金属流动的情况，获得在冲压成形过程中工件的位移、应力、应变的分布，并通过观察位移后工件的变形情况，预测可能产生
摘要：随着模具行业以及计算机辅助工程的发展，越来越多的计算机辅助技术运用到模具设计中，随之在模具设计教学中也应该适当加入计算机辅助工程。文章分析了冷冲压模具设计教学的课程体系，提出了计算机辅助工程在冷冲压模具教学中的具体应用方案。合理运用CAE技术进行模具设计教学，能够加深学生对冲压模具设计过程的理解，并对相应冲压模具设计课程设计的课程建设有一定的推动作用。
关键词：计算机辅助工程 冷冲压模具教学
冷冲压模具设计是模具设计中的一种，冷冲压模具是利用安装在压力机上的冲模对放置在内的板料在室温下施加变形力，使其产生变形，从而获得一定形状，尺寸和性能的产品零件的特殊专用工具。它属于模具的一种，冷冲压模具设计一般归属于模具设计制造专业，设计一套冷冲压模具的过程即为冷冲压模具设计。近年来，越来越多的模具企业在设计模具时将计算机辅助工程这一技术运用其中，为了切合企业需求，培养出企业需要的人才，将计算机辅助技术应用到冷冲压模具教学中是大势所趋。
1 冷冲压模具设计课程体系
冷冲压模具设计隶属于模具设计与制造专业底下的一个专业知识群，在冷冲压模具设计的教学环节中拥有一个课程体系予以支撑。一般冷冲压模具设计教学分为两大块，理论教学与课程设计、以及实训课程相结合，涉及的课程有《冷冲压工艺及模具设计》、《冷冲压模具设计课程设计》、《冷冲压模具设计实训》等。
《冷冲压工艺及模具设计》是先行课程，是一门将冲压成形加工原理、冲压设备、冲压工艺、冲模设计有机融合，综合性较强。该课程要求学生能准确分析模具的结构组成和动作原理，分析制件的冲压工艺性，并制定其生产工艺方案，能分析常见冲压工艺的主要质量问题，并提出一定的解决方案；能正确进行模具设计时的工艺计算，并具备模具标准件以及模具材料的选用能力；掌握模具设计的步骤和方法，能够完成中等复杂程度冲压件的模具设计任务。
《冷冲压模具设计课程设计》和《冷冲压模具设计实训》这两门课程一般在修完《冷冲压工艺及模具设计》后进行的实践性课程，《冷冲压模具设计课程设计》是一项停留在设计层面的教学环节，整个教学自然班可以被分为若干个设计小组，每组分别针对不同的冷冲压制件进行针对性的模具设计环节。
除此之外，有条件的院校或者比较重视实践操作技能的高职院校则会开设另外一门《冷冲压模具设计实训》，它是模具设计专业教学中重要的实践教学环节之一，在学生具有了基本的模具设计理论知识以后，为了强化学生所学的知识和提高学生的初步设计能力而开设的实践教学。
2 计算机辅助工程在模具设计产业中的作用
计算机辅助工程（Computer Aided Engineering，CAE）技术的提出就是要把工程（生产）的各个环节有机地组织起来，其关键就是将有关的信息集成，使其产生并存在于工程（产品）的整个生命周期。因此，CAE系统是一个包括了相关人员、技术、经营管理及信息流和物流的有机集成且优化运行的复杂的系统。
在现代冲压生产中采用计算机仿真技术指导生产，可使技术人员非常直观地在计算机屏幕上观察到工件材料的变形和金属流动的情况，获得在冲压成形过程中工件的位移、应力、应变的分布，并通过观察位移后工件的变形情况，预测可能产生的缺陷如：破裂、起皱、颈缩等，以及在成形过程中所需的载荷以及工件成形后的回弹、残余应力的分布。从而根据已有的专业知识和生产经验实时调源于：论文资料网www.7ctime.com
整模具参数和成形工艺，修改毛坯形状和尺寸。应用计算机辅助技术，据统计可产生如下技术经济效益：模具设计、制造和调试时间平均减少30%；模具调试次数平均减少40%；工艺调试时间平均降低50%；每套模具平均降低成本20%。
3 计算机辅助技术在冷冲压模具设计教学中的应用方案
在制定应用方案时，需要明确两点：第一，使用何种软件进行辅助设计；第二，在教学中的哪个环节合理运用，通过何种方式运用计算机辅助工程。首先，选用DYNAFORM软件进行冷冲压，模具设计教学的运用。DYNAFORM软件是由ETA公司研制的基于LS-DYNA的钣金冲压分析软件，它把LS-DYNA、LS-NIKE3D强大的分析能力与eta/FEMB的流程化前后处理功能结合起来。主要功能包括分析拉伸、成形、弯曲、翻边、切边等板料成形过程中论文导读：
的不同工序，也可以进行多步成形（或多工序加工）分析。通过用户已定义好的冲压工艺及模具曲面形状来预测成形状态，其中包括减薄拉裂、起皱、回弹等各种问题；同时可以对成形力、压边力、拉伸筋、模具磨损等各种工艺问题进行分析，以便优化工艺和模具设计。
在前面阐述的冷冲压模具设计教学的课程体系中，计算机辅助工程技术通常应用在《冷冲压模具设计课程设计》和《冷冲压模具设计实训》中比较常见，因为该技术主要应用在模具设计的环节，用来提高设计效率，缩短模具生产周期。教师需要通过现代教学技术手段来合理运用计算机辅助工程，如针对冲压模具设计动态仿真过程中一些比较难掌握和操作的部分进行视频制作，学生在学习过程中遇到困难时可以观摩教学视频进行自我学习和一些难题的突破性思考和学习；编写冲压模具设计上机实验指导书，该资料综合了DYNAFORM软件的应用介绍及其在冲压模具设计过程中的应用，并且将设计案例编写在其中，项目性地引导学生进行软件的应用和模具设计环节的熟练。以《冷冲压模具设计课程设计》教学环节为例，其流程如图1所示。从该流程中可以看出，成型过程计算机模拟和成型工艺方案参数优化两个设计流程是可以互逆的，实际上，参数优化和成型过程之间是一个不断模拟、不断修正的一个过程。这样的一个教学流程，对学生和教师的要求都有所增加，学生需要学习更多的内容，并且在课外，通过上机指导书来充实课堂内容，并且需要查阅更多的资料，而教师需要对每位学生的设计过程进行监控、指导，防止学生应用文件复制造成的偷懒现象。
图1 基于计算机辅助工程的冷冲压模具设计课程设计流程图
4 计算机辅助工程在冷冲压模具设计教学中的应用效果
与传统冷冲压模具设计教学环节相比较，基于计算机辅助工程的教学效果有明显的提高。第一，加深学生对冲压模具设计过程的理解，对学生进行冲压模具设计有指导作用，学生在进行冷冲压模具设计过程中可以利用相关软件深化对模具设计过程的理解，能较好地结合前序课程的理论知识进行细化的系统学习；第二，针对理工科学生的特点，普遍男生居多，对计算机运用比较灵活，通过软件仿真运用，提高学生学习兴趣，摆脱枯燥的设计计算过程，通过计算机模拟可以得知一些模具设计中可能存在的缺陷，学生也对模具的缺陷有深入的了解，从而对模具优化设计具有一定把握，提高模具设计的质量；第三，教师通过对计算机辅助技术在教学中的应用，可以对冷冲压模具设计教学的课程体系进行进一步的完善，对课程建设起推动性的作用；第

四、能够为需要模具设计人才的企业培养应用型人才，学生能够通过不同的方法来思考问题。

5 结束语
冷冲压模具设计是一个系统化的，复杂的过程，有着一套严密的、系统性的理论体系。先将计算机辅助技术合理地运用到冷冲压模具设计教学中，有利于提高学生对冲压模具设计的兴趣，增强学生的学习主动性；提高学生模具设计的质量，培养学生综合考量问题的能力；培养更贴近产业的模具设计人才。由此可见，继续深入地将计算机辅助工程应用在冷冲压模具设计教学中有着重要而深远的意义。
参考文献：
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资助项目名称：上海高校选拔培养优秀青年教师科研专项基金
资助项目。项目编号：ldz10009。