油杯冲压工艺及模具设计.docx
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课 程 设 计
课程名称《冲压工艺及模具设计》题目名称 油杯冲压模具设计 学 院 材料与能源学院 专业班级 11级模具2班 学 号 学生姓名 指导教师
2014年07月10日
目录
一、设计任务书 1
二、工件的工艺分析 3
三、工艺方案的拟定 3
四、排样形式和裁板方法，材料利用率计算 7
五、模具类型及结构形式的确定 7
六、工序压力计算，压力中心的确定 8
七、设备选择 9
八、模具主要零件的选用及设计计算 10
九、参考文献 17
广东工业大学课程设计任务书
题目名称 油杯冲压工艺及模具设计
学生学院 材料与能源学院
专业班级 材料成型及控制工程11级模具2班
姓 名
学 号
一、课程设计的内容
根据给定的冲压零件图进行产品的冲压工艺分析和比较，制定合理的冲压工艺方案，进行有关工艺计算，确定冲压模具的类型和结构，选择冲压设备，绘制模具的装配图及零件图，编制冲压工艺卡，并撰写设计说明书。
二、课程设计的要求与数据
1.课程设计时间共2周，按时独立完成课程设计任务，符合学校对课程设计的规范化要求；
2.绘制所设计模具的装配图和非标件零件图：
图纸整洁，布局合理，图样和标注符合国家标准；
3.编制冲压工艺卡，撰写设计计算说明书（约20页）：
要求公式使用准确，计算正确，语言流畅，书写工整，插图清晰整齐；
4.设计说明书与图纸按学校规定装订成册。
三、课程设计应完成的工作
1.冲压工艺设计：
包括分析零件的冲压工艺性，拟订冲压件的工艺方案，确定合理的排样形式、裁板方法，并计算材料的利用率；确定模具结构及尺寸等；
2.根据总冲压力及考虑模具的结构尺寸选择成形设备的型号；
3.模具结构及其零部件设计：
设计一道工序的冲模，绘制冲模总装配图及主要零件图；
0
4.冲压工艺过程卡片；
5.设计计算说明书。
四、课程设计进程安排
序号
设计各阶段内容
地点
起止日期
1
布置题目，工艺分析与工艺计算
教1-203
6.30
2
工艺方案比较与模具结构草图
教1-203
7.1～7.4
3
绘制模具总装配图
教1-203
7.6.
4
绘制零件图，编冲压工艺卡
教1-203
7.7～7.8
5
编写设计说明书
教1-203
7.9～7.10
6
答辩，提交所有资料
教1-203
7.11
五、应收集的资料及主要参考文献
[1]自编.冲模设计课程设计指导书[M].广东工业大学，2014.
[2]自编.冲模图册[M].广东工业大学，2007
[3]教材.冲压工艺与模具设计[M].
[4]李志刚主编.中国模具设计大典[M].南昌:
江西科学技术出版社,2003.
[5]罗益旋主编.最新冲压新工艺新技术及模具设计实用手册[M].长春:
吉林出版发行集团,2004.
[6]肖景容,姜奎华主编.冲压工艺学[M].北京:
机械工业出版社,2000.
[7]郝滨海编著.冲压模具简明设计手册（第二版）[M].北京:
化工工业出版社,2009.
发出任务书日期：
2014年6月30日 指导教师签名：
计划完成日期：
2014年7月11日 基层教学单位责任人签章：
主管院长签章：
14
二、工件的工艺分析
此零件使用的材料为15Mn优质低碳钢，15Mn为高锰低碳渗透钢，性能与15号钢相似，焊接性能好，但淬透性、强度与塑性均比15号钢都高些，具有较好的冲压成型
性能。
此零件的相对直径df
d=1.25，属于窄凸缘件，前几次拉深中不留凸缘，而在以
后的拉深中形成锥形凸缘，并利用整形工序将凸缘压平。
窄凸缘件的工艺计算与无凸缘件相同。
图一零件图
零件属于窄凸缘件，按无凸缘件拉深，最后一次形成凸缘。
三、工艺方案的拟定
（1）计算无凸缘拉深件高度
无凸缘件最后一次拉深时总高计算如下：
图二毛坯尺寸计算分解图
圆弧旋转而成的球台部分的表面积为Aπ[2πr
（d-2r）+8r2 A=322.73mm2.
3=4 p
2
圆环部分的面积为A=π（d2-14.52）
p p 3
2
A=46.315mm2.
则总的面积A1=A2+A3
1
A=369.045mm2.
换算成圆环，其高度x,则πDx=A1.
X=4.9mm.
图三对应圆环
则，最后拉深后总高度H=x+42=46.9mm.
图四拉深件最好一次拉深
由于t=1mm,所以应按中线尺寸计算。
（2）确定修边余量Dh
图五中线尺寸图
hd=46.424=1.93mm，查表得Dh=3.3mm.
（3）计算毛坯尺寸
d2-1.72dr-0.56r2+4dH
p
p
D=
其中rp=2.5mm，d=24mm,H=46.4mm.
代入数据解得D=72.39mm.
（4）确定是否使用压边圈
（td）´100=（124）=1.38，查表可知，需使用压边圈。
（5）判断能否一次拉深
查表可知[m1]=0.53.该零件的总拉深系数m总
m总=d
D=2472.39=0.33。
即
m总<
[m1],故零件不能一次拉成。
（6）确定拉深次数n
由表查得各次极限拉深系数，并采用推算法计算各次拉深直径
[m1]=0.50，d1=[m1]D=0.50×72.39=36.12mm
[m2]=0.75，d2=[m2]d1=0.75×36.12=27.09mm
[m3]=0.78，d3=[m3]d2=0.78×27.09=21.13mm
因为d3=21.13mm但考虑到上述采用的都是极限
拉深系数，而实际生产所采用的拉深系数比极限值大，因此将拉深系数调整为4次。
（7）计算各次拉深的半成品尺寸放大系数K
K=4
m总
[m]´[m]´[m]´[m]=4
2472.39
0.50´0.75´0.78´0.80
1 2 3 4
=1.091
实际采用的拉深系数为m1,m2,m3和m4，则有
m1=k´[m1]=1.091´0.50=0.5455m2=k´[m2]=1.091´0.75=0.81825m3=k´[m3]=1.091´0.78=0.85098m4=k´[m4]=1.091´0.80=0.8728
按调整好的拉深系数计算各次拉深的半成品直径
d
`
1=m1D=0.5455´72.39=39.4887
d`=md`=0.81825´39.4887=32.3116
2 21
d`=md`=0.85098´32.3116=27.4965
3 32
d`=md`=0.8728´27.4965=23.9989
（D-d1）t
4 43
d
半成品底部圆角半径由式r
1
=0.8
计算出各次拉深凹模圆角半径的值为
d
d
r=5mm、r
1 2
=3mm、r
d
3
=2mm、r
d
4
=2mm。
凸模圆角半径可取与凹模圆角半径相同，即
rp=5mm、rp=3mm、rp=2mm、rp
=2mm。
1 2 3 4
则得到半成品底部圆角半径为：
r1=5mm、r2=3mm、r3=2mm、r4=2mm。
半成品高度由式：
æD2 ö r
h1=0.25ç -d1÷+0.431（d1+0.32r1）
èd1 ø d1
得：
h1=25.5425mm
h2=33.7962mm
h3=41.6515mm
h4=49.4727mm
（8）确定工艺方案
根据基本工序的不同组合，生产该零件的方案有如下三种：
1）单工序冲压。
即落料—拉深—拉深—拉深—拉深—整形
2）复合冲压。
即落料拉深—拉深—拉深—拉深—整形
3）级进冲压。
考虑到大批量生产，综合考虑，这里选用方案二。
4、排样形式和裁板方法，材料利用率计算
（1）排样设计
因为是圆形毛坯，选用有废料的单排排样，采用手工送料。
由表查得搭边和侧搭边均为1.5mm，于是得到条料宽度为72mm+1.5×2=75mm,进距为72mm+1.5=73.5mm.设计的排样图如图所示:
图六排样图
（2）材料利用率
一个步距内的材料利用率h=
A=3.14´362BS 75´73.5
´100％=74.31％
五、模具类型及结构形式的确定
（1）首次落料拉深复合模
拉深时需使用压边圈，本副模具采用倒装结构，导料板导料，固定挡料销挡料，刚性卸料板卸料，刚性推件装置推件，有压边装置兼做顶件装置在拉深结束后进行顶件，中间滑动导柱导套导向。
（2）拉深模
为便于冲孔废料的排出，采用倒装结构。
刚性卸料板卸料，刚性推件装置推件。
（3）弯曲模
最后用弯曲模对无凸缘件整形，压出窄凸缘。
6、工序压力计算，压力中心的确定
（1）第一次落料拉深复合模
需要拉深力、落料力、压边力、卸料力、推件力等，其中卸料力由刚性卸料装置提供，推件力由刚性推件装置提供，在选择设备吨位时无需考虑，故这里只需计算拉深力、落料力、压边力。
落料力：
F落=KLtt=1.3´3.14´72´1´300N=88.17kN
拉深力：
F拉=KpLstsb=0.8´3.14´39.5´1´410N=40.68kN
压边力：
Q=Aq=3.14[362-202]´sb
150
N=7.69kN
由于本次拉深为浅拉深，这里选用单动压力机拉深，其设备的公称压力按
设
åF£（0.7~0.8）F
选用。
即
F³F落+F拉+Q=88.17+40.68+7.69kN=182.05kN
设 0.7~0.8
0.7~0.8
（2）第二次单工序拉深模
该工序需要的冲压工艺力有拉深力、压边力、卸料力和推件力。
其中卸料力和推件力由刚性装置提供，计算时只需考虑拉深力和压边力。
拉深力:
F拉=KpLstsb=0.8´3.14´32´1´410N=32.96kN
（39.52-32.32）s
压边力：
Q=Aq=3.14´
b
4 150
N=1.1kN
F设³
F拉+Q0.7~
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