機器人行進輪沖壓工藝及模具設計

1、    機器人行進輪沖壓工藝及模具設計    黎泉+蔣慶華+賈廣攀+徐微摘 要：通過對機器人行進輪塑性成形分析，確立其成形條件，設定了合理的沖壓工藝參數(shù)，設計了專用的沖壓模具，對類似零件模具設計提供一定的參考作用。關鍵詞：機器人行進輪；沖壓工藝；模具前言某廠生產的機器人行進輪，工件尺寸見圖1所示。材料為30#鋼，采用線切割的方法加工。選用毛胚為150×150的冷軋鋼板，加工一件的工時約為20分鐘。采用線切割的方法使生產率低下，為提高生產效率，降低生產周期和生產成本，擬改進原生產工藝，采用沖壓工藝。一、模具設計的分析與選擇（一）沖壓工藝分析沖壓工

2、藝性是指沖裁工藝對沖壓件的適用性。這里主要對機器人行進輪金屬材料的選擇、行進輪的結構和形狀、行進輪的尺寸和精度、行進輪斷面粗糙度進行分析1。選擇10#鋼作為行進輪的金屬材料，10#鋼是一種優(yōu)質的碳素結構鋼，具有非常良好的焊接性能、塑性和韌性，主要使用在制作沖壓件、緊固件，如墊片、墊圈等，能夠用做進行冷鐓、冷彎等各種加工材料，非常適合用于沖裁加工，而且價格低廉，購買方便。行進輪沒有較高的要求，尺寸精度也沒有較高的要求，查詢沖裁件各種孔徑工差，得知精度使用it14級，普通沖裁就能夠滿足條件的要求。綜合上面的分析：機器人行進輪具有比較好的沖裁工藝性，結合各方面分析比較，適合采用沖裁加工。行進輪的斷面

3、粗糙度跟材料的厚度、沖裁模間隙、材料塑性、沖模結構等有關，行進輪的厚度為2mm以下的10#鋼板，它的斷面粗糙度ra一般可達12.53.2um，符合行進輪的斷面粗糙度要求。（二）沖壓工藝方案設計通過對機器人行進輪進行沖裁工藝分析和技術經濟分析，確定沖裁件的最佳沖裁工藝方案2。沖裁出機器人行進輪需要經過沖孔、落料兩道工序。加工工藝方案一般分成下面3種：（1）選用單工序模的方式沖裁，首先進行沖孔，然后落料。（2）選用級進模的方式沖裁，沖孔和落料逐級進行沖壓。（3）選用復合模的方式沖裁，沖孔、落料復合沖壓。第一種方案結構比較簡單，其加工用時少，容易加工，必須要用兩副模具，花費增加了而生產效率卻降低了。

4、第二種方案僅一副模具就能夠完成，其加工的速度極快，操作簡單，精度也可以符合條件，制造的工作量與成本在沖裁簡單的工件時比復合模低。第三種方案僅要用一副模具完成，制造的工件精度與生產效率都非常高，并且零件最小壁厚比凸凹模許用最小壁厚小，模具的強度也符合要求。沖裁件的內孔到邊緣的相對位置精度比較高，材料定位精度低于第二種方案，模具輪廓尺寸也比較小。結合對以上三種方案的比較分析，機器人行進輪的沖壓生產使用級進模較合適。三、毛坯尺寸的設計（一）排樣方案設計根據(jù)板材，排樣可分為以下三種方案：（1）有廢料的排樣。順行進輪的外邊沖裁，在行進輪的外圓都存在搭邊，行進輪的尺寸均由沖模來完成，所以行進輪的精度較高，

5、模具的壽命較久，但是板材的使用率比較低。（2）廢料少的排樣。由于受到沖裁條料與定位誤差的干擾，行進輪壽命短，模具的壽命相對于第一種方案低，但是板材的使用率較第一種方案高，沖模的結構較簡單。（3）沒有廢料的排樣。沖壓模具的使用壽命與零件質量則更加低，但是板材的利用率是非常高的16。由于行進輪的最外邊沿為圓形，所以選用直排的方式。結合機器人行進輪的形狀特征，以及經過對幾個方案優(yōu)缺點的對比，綜合前面模具沖壓工藝性、模具類型的選擇，最終行進輪的排樣方式選取有廢料排樣最好?？紤]到模具加工難易程度及成本，選擇直排有廢料排樣。（二）條料寬度設計按照行進輪的形狀尺寸，查找最小工藝搭邊值表，工件與側邊的搭邊值a

6、=1.2mm，工件之間的搭邊值a1=1.0mm，條型板料是由板料裁剪下料得到的，為了使送料順利，規(guī)定它的上偏差是0，下偏差是負值-。3.凹模固定板設計（1）固定板高度取25mm。（2）凹模固定板參考標準選長和寬長度為l×b=500mm×250mm的固定板。（3）凹模與固定板設計成整體形式，用10個螺釘和下模座、墊板連接固定。4.選擇凹模材料：經查表，材料可選45鋼。（二）凸模的設計采用整體式設計，把沖模和固定板設計為一個整體，凸模采用線切割的加工方法，行進輪凸模如圖4所示。（四）模具裝配圖繪制模具的零件圖或從重用庫中調用標準件，組裝成3d裝配圖，然后導出2d圖紙，并標注好各組件的名稱，2d裝配圖和左視圖分別如圖6、圖7所示。5 結論確定了合理的沖壓工藝方案，設計了落料沖孔級進模，模具結構設計合理，符合工藝技術要求，使用方便，通過試制和生產，該套工藝方案能夠解決生產實際問題，解決了原工藝生產長、效率低、成本高的缺點，成倍提高了工效，可以完成生產任務。參考文獻：1陸永海.針坯沖裁模刃口尺寸的設計計算j.紡織器材，1995（1）：39-41.2趙治國.沖裁模自動設計系統(tǒng)的研究d.陜西科技大學.2007.3許萍，肖秀珍.漸開線花鍵齒式摩擦芯片沖裁工藝優(yōu)化選擇j.現(xiàn)代制造技術與裝備，2010（