畢業(yè)設(shè)計——變速箱環(huán)形固定架模具設(shè)計

1、 變速箱環(huán)形固定架模具設(shè)計聲 明本人所呈交的變速箱環(huán)形固定架模具設(shè)計，是本人經(jīng)過問校內(nèi)外指導(dǎo)老師完成，無添加抄襲部分。部分內(nèi)容是本人查閱相關(guān)資料，和請教同事完成的。本次畢業(yè)設(shè)計我定會認(rèn)真對待，做一個屬于自己的設(shè)計。這也是對自己在大學(xué)里一個總結(jié)和一個交代吧。作者簽名： 日 期： 2013年11月 10 日 【摘要】由于工作是模具，所以我選擇模具作為本次畢業(yè)設(shè)計。模具有：塑料成型模、冷沖壓模、精密鑄造模、粉末冶金模等。其中塑料成型模和冷沖壓模技術(shù)要求及復(fù)雜程度要高，但應(yīng)用廣泛。這次設(shè)計我借用CAD及UG繪制零件和模具的裝配圖以及模具刀具。從而介紹沖裁工藝、沖裁模結(jié)構(gòu)和設(shè)計、沖裁模落料沖孔的工作原理

2、等。希望自己能交一份滿意的畢業(yè)設(shè)計，算是一個很好的總結(jié)吧。【關(guān)鍵詞】：沖裁工藝；沖裁模結(jié)構(gòu)和設(shè)計；沖裁模落料沖孔目錄引言1一、沖裁工藝設(shè)計2（一）沖裁件的工藝性分析2（二）沖裁工藝方案的確定2二、沖裁排樣設(shè)計3（一）排樣方案的確定3（二）搭邊的選取4（三）送料步距4三、沖裁模加工設(shè)計6（一）沖裁間隙6（二）凹凸模刃口選取介紹6四、沖裁模及零件的結(jié)構(gòu)和設(shè)計6（一）零件圖分析6（二）沖裁凹凸模的選擇6五、壓力機(jī)的選取與校驗9（一）壓力機(jī)的選擇9（二）送料機(jī)的選擇10（三）壓力機(jī)的檢測10（四）機(jī)器人11 六、模具介紹12（一）模具總裝圖12（二）模具的裝配14（三）模具的檢測14總結(jié)16參考文獻(xiàn)1

3、7謝辭18 引言近幾年，機(jī)械加工行業(yè)飛速發(fā)展，特別是模具行業(yè)。模具設(shè)計更是起到了相當(dāng)?shù)闹匾?。模具在鑄造、鍛造、沖壓、粉末冶金、陶瓷制品等行業(yè)中必不可少的。由于模具生產(chǎn)高效、節(jié)約材料、簡單，而且質(zhì)量能有所保證。所以在汽車，還有航天業(yè)或者日常用品等產(chǎn)品零部件都是用模具加工完成的。隨著工業(yè)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，對產(chǎn)品的要求不斷提高，所以模具對質(zhì)量這塊一定要控制好。如果模具的設(shè)計不合理，造出的產(chǎn)品不合格，從而使產(chǎn)品的失去競爭力，阻礙經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。如果提到模具，我們不得不提到?jīng)_壓。沖壓是在溫室下，利用安裝在壓力機(jī)上的模具對材料施加壓力的加工方法。其中冷沖壓在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛，因為它加工效率高，操作簡單方

4、便，幾乎全部是自動化。沖壓時模具保證了工件的尺寸和形狀，保護(hù)工件表面質(zhì)量，而且使模具的壽命比較長，所以沖壓的工件質(zhì)量穩(wěn)定；沖壓也可以沖壓出工件較大或者較小的，形狀復(fù)雜的。沖壓所產(chǎn)生的廢料也少，從而提高材料的利用率。但是沖壓所使用的模具必須是專用的，一個比較復(fù)雜的工件得需要幾個模具沖壓完成，所以沖壓只有在批量生產(chǎn)下才能體現(xiàn)出更多的經(jīng)濟(jì)效益。我們作為新時代的接班人，要跟上時代的發(fā)展，并要改進(jìn)它?，F(xiàn)在我作為學(xué)機(jī)械加工的學(xué)生，我選擇了模具，就要把它做好。在模具領(lǐng)域中要不斷的推陳出新，要培養(yǎng)自己的創(chuàng)新精神，把握好現(xiàn)在，努力一點，踏實一點，學(xué)好模具。下面就是我對自己實習(xí)的這份工作進(jìn)行了簡單的整理和分析，也

5、算是自己對這次實習(xí)大概的總結(jié)吧。- 18 -一、沖裁工藝設(shè)計（一）沖裁件的工藝性分析由下圖可以得知，此工件產(chǎn)品為圓片落料。此形狀簡單，小孔對稱，沒有死角的，所以加工比較容易。此零件為汽車變速箱中油泵中的零件。主要功能是：固定油泵中的30個葉片。由于葉片在高速運(yùn)轉(zhuǎn)，所以固定架的質(zhì)量要求一定要高，防止葉片被甩掉。其雖然構(gòu)造及其簡單，但是精度要求，還有韌性相當(dāng)高。所以對加工此零件的模具要求也很高。主要強(qiáng)調(diào)就是把此零件質(zhì)量做好，其余的因素在它之后考慮。如圖1-1所示：圖1-1 零件概圖（1）產(chǎn)品尺寸精度任務(wù)書上對此零件的的尺寸精度要求為IT9級，所以對模具要求也很高。（2）沖裁件表面及斷面質(zhì)量工件表面

6、無毛刺、切斷面光滑、圓角中等。其中斷面粗糙度Ra不大于3.2，毛刺不大于0.1，一般情況下，對沖壓件工藝性影響的最大的幾何形狀尺寸和精度要求。然而良好的沖壓工藝，滿足材料較省、工序較少、模具加工比較容易、壽命較長、操作簡單以及產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等要求。SPCC鋼，其具有較高的強(qiáng)度和較好的沖壓加工性能，該零件形狀簡單，但孔邊距接近凹凸模所允許的最小壁厚，如零件圖1-1所示，所以我們一般采用積存廢料的復(fù)合沖壓的工序來完成。其加工要求能滿足環(huán)形固定架的加工要求。這也是幾種方案對比下來的最好選擇。(二）沖壓工藝方案的確定該零件的工序包括沖孔、落料兩個基本工序。我們可以有以下常見的兩個方案：（1）方案一：落料

7、-沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模完成。（2）方案二：落料-沖孔連續(xù)沖裁，采用級進(jìn)模完成。根據(jù)以上方案，我們進(jìn)行對比下，如表1-1所示 ： 表1-1，復(fù)合模和級進(jìn)模對比 模具種類比較項目復(fù)合模級進(jìn)模模具成本較高高生產(chǎn)效率較高很高模具復(fù)雜程度較復(fù)雜復(fù)雜沖壓精度較高高模具制作精度較高高模具制造的周期較長長沖壓的設(shè)備能力中等較大工作的條件較好好由以上的對比可以看出，方案一的模具加工相比較適合此零件，因為該零件是汽車變速箱上的部件，精度要求也是相比較高的，如果沒有較高的要求，這都是聯(lián)系到我們的人身安全的。而且方案一生產(chǎn)效率高，加工簡單，一次性完成。但是模具成本高，周期長，這都是不可避免的，我們的目標(biāo)就是生產(chǎn)出

8、高品質(zhì)的產(chǎn)品。二、沖裁排樣設(shè)計（一）排樣方案的確定排樣是指沖裁零件在條料、帶料或板料上布置的方法。合理有效的排樣有利于保證最低的材料消耗和高生產(chǎn)率的條件下，得到符合設(shè)計要求的工件。好的排樣設(shè)計，也是商家降低成本的體現(xiàn)，所以商家會尋求一個合理的排樣設(shè)計，來進(jìn)行加工。我們在保證最低的材料消耗和最高的勞動生產(chǎn)率下，同時也要考慮生產(chǎn)的操作性，沖模的結(jié)構(gòu)、壽命長短以及車間生產(chǎn)條件和原材料供應(yīng)等情況，從而選擇一個合理的排樣方案。根據(jù)材料的合理利用，結(jié)合我在網(wǎng)上查的資料顯示，我們所選的條料排樣方案可以如表2-1所示：表2-1，排料方案對比 排料方案比較項目有廢料排樣少廢料排樣無廢料排樣搭邊廢料有少無材料利用

9、率低高較高模具損耗小一般較大沖件質(zhì)量較高高一般模具制造周期較長長短綜上分析可得：該產(chǎn)品應(yīng)選擇有廢料排樣法，因為我們主要看的是沖件的質(zhì)量，其它因素只要不是相差太大就是可以的。（二）搭邊選取什么叫搭邊？搭邊就是排樣時，工件和工件與條料側(cè)邊之間的余料叫搭邊。搭邊的作用是補(bǔ)償定位誤差和保持條料有一定的剛度，以保證沖壓件質(zhì)量和送料方便。搭邊不能太寬，浪費材料；搭邊也不能太窄，太窄會引起搭邊斷裂或翹曲可能會卡住刀刃，這樣就會在沖裁時，被拉斷，有時還會拉入模具間隙中，從而損壞模具刀刃口，影響模具的壽命。搭邊值的大小與下列因素有關(guān)：1.材料的力學(xué)性能。硬材料和軟材料區(qū)分，硬材料的搭邊就會小一些，容易切斷。2.

10、材料的厚度，厚材料的搭邊值應(yīng)取小一些。3.工件的形狀及尺寸精度。尺寸大的或者工件的復(fù)雜度較繁瑣應(yīng)該取搭邊值大一點。4.送料方式及擋料的方式。（三）送料步距送料步距是指兩次沖裁間板料在送料方向移動的距離，其值等于零件在送料方向的長度加上搭邊值。其實送料步距選擇很重要的，如果選不好，也是有損失的，從質(zhì)量上還有材料的浪費上都有明顯的顯示。比如送料步距太長，浪費材料，成本多。如果送料步距太短，對零件的邊緣部分質(zhì)量問題有很重要的影響，會出現(xiàn)斷裂，毛刺。所以我根據(jù)這些要求，用了CAD簡單的畫了以一下排樣圖，這上面也能更好的看出其送料步距的，基本上就是這樣的。兩零件要求的距離為186.7mm，其中包括了兩個

11、零件之間的間隙3mm，它們的搭邊要求為2mm，條料的寬度必須大于或等于187.7mm。如圖2-1,2-2所示:圖2-1 零件排樣圖圖2-2 排樣實物照3、 沖裁模加工設(shè)計（一）沖裁間隙沖裁間隙是指沖裁模凹模與凸模縫隙的間距。凹模與凸模的每一側(cè)的間隙叫做單邊間隙；兩側(cè)間隙之和叫做雙邊間隙。從沖壓工藝上可知，沖裁間隙對沖件的尺寸精度有一定的影響。而且對模具的壽命還有沖裁力都有一定的影響。沖裁間隙的數(shù)值等于凸模與凹模的刃口尺寸之差。（2） 凹凸模刃口選取介紹由于沖模加工方法不同，刃口選取要求也不同，我們大致可以把其可分為兩類：1.按凸模與凹模圖樣分別加工法：它主要用于圓形或簡單規(guī)則形狀的工作,因沖裁

12、此類工件的凸、凹模制造相對簡單，精度容易保證，所以采用分別加工。2.按凸模與凹模配作法加工（常用于沖制復(fù)雜形狀的沖模）。這種加工方法的特點是模具的間隙有配置保證四、沖裁模及零件的結(jié)構(gòu)和設(shè)計（一）零件圖的分析基本的尺寸我用CAD大概的畫了下，這是選擇一半的規(guī)則。零件簡單，精度為9級。粗糙度為3.2以下。如圖4-1所示：圖4-1 零件簡單尺寸圖（2） 沖裁凹凸模的選擇我們所選的模具 型號為PTC-001日本制造的模具，它的上模和下模，我用UG粗略的畫了下，因為離開學(xué)校時間的問題，有些地方忘了。以至于有些小的細(xì)節(jié)沒做好，還請大家理解吧。1.上模刀具主要有兩部分組成，其一是：一排刀片共計30個，還有中

13、間一個圓柱形刀具。30個刀片主要是打掉30個橢圓形。中間的圓柱形刀具是切掉鐵皮中間的內(nèi)圓。因為此工件是圓形固定片，有內(nèi)外徑之分。雖然工件構(gòu)造簡單，但是它們的精度要求還是很高的，所以對刀具的選擇是嚴(yán)格要求的。如圖4-2所示：圖4-2 沖模刀具圖其二是：就是刀具套，主要是針對30個刀片而設(shè)計的。防止刀片斷裂，刀具套和主刀之間是有四個彈簧柱子隔開的，刀在壓力的情況下，把彈簧壓扁，刀具從而向下切割下去，對準(zhǔn)底座，把底座壓下去，從而把條料切開來，然后再原路返回，這樣一來刀片就自動縮進(jìn)在刀具套中了，所以說它起著固定和保護(hù)刀具的作用，沒了它的存在，這些刀片就很容易斷落的。如圖4-3所示：圖4-3 刀具套圖2

14、.下模，相比較上模比較簡單，主要是落料，還有去掉條料邊的余料，當(dāng)工作時，中間圓柱下降，從而與底座形成高度差，借著底座一周圓環(huán)，把余料切掉。然后刀具向上返回，底座的中間圓柱在沒有上壓力的情況下原路返回，其中它還要借助模具給它的氣壓，這才能彈起。如圖4-4所示：圖4-4 下模刀具座圖這就是我們所選的模具的重要部分：上下模的刀具。它們的硬度都是達(dá)到很高的標(biāo)準(zhǔn)的，能直接把條料切斷，從而達(dá)到很好的加工的效果來。因為此零件的構(gòu)造相對簡單，所以模具的刀具盡量選擇簡單化這是一張上下模閉合加工時的照片，如圖4-5所示：圖4-5 凹凸模閉合加工照5、 壓力機(jī)的選擇與校驗（1） 壓力機(jī)的選擇根據(jù)以上的介紹，制造該零

15、件有兩個壓力機(jī)組成，一個是空氣壓縮機(jī)，另一個是選取AMADA天田SDE系列數(shù)控電動伺服壓力機(jī)，其特點我也查了下：能實現(xiàn)靈活地行程動作及在加工區(qū)域可以進(jìn)行致密動作控制的數(shù)字伺服直接驅(qū)動裝置。實現(xiàn)降低電力消耗及降低噪音。沖壓能力在800KN。最大裝模高度為350mm，最小裝模高度為100mm，行程長度為180mm。主電動機(jī)：電源是200V 50HZ (日本制造的）其對空氣壓縮機(jī)要求為0.5Mpa.根據(jù)實物照能有所了解，如圖5-1，5-2實物照所示：圖5-1 沖壓機(jī)圖1圖5-2 沖壓機(jī)圖2（2） 送料機(jī)的選擇1.型號:ORLL LCC 03KR2.機(jī)器重量：2146KG3.可加工材料寬度：50-30

16、0mm4.可加工材料厚度：0.3-3.2mm5.可承載最大卷材重量：1500KG6.最大生產(chǎn)速度：12M/min7.最高速度：1.55mc以上就是送料機(jī)的基本信息，如圖5-3所示：圖5-3 壓力機(jī)的送料機(jī)實圖（3） 壓力機(jī)的檢測壓力機(jī)的校驗是加工前的必要步驟，其實最主要就是對上模和下模的間隙進(jìn)行校驗的。方法很簡單，我們可以先取一塊鉛塊，然后放在上下模砥柱上，手動加工一個零件，這樣一來它們就把鉛塊壓扁，然后再測量一下鉛塊的厚度，得出結(jié)論。還有我們還要對首件進(jìn)行測量，看各尺寸以及外觀是否合格。測量工具我們選用千分表，在大理石臺面上進(jìn)行測量。如圖5-4所示：圖5-4 千分表圖(四）機(jī)器人機(jī)器人起著搬

17、運(yùn)固定片作用，它的主要部分就是機(jī)械手。機(jī)械手是由電磁石組成，由電磁感應(yīng)控制它有無磁力。它和壓縮機(jī)夠成一個整體，期間都是由感應(yīng)紅外線控制。其原理是：當(dāng)模具壓好工件，工件彈起到工作表面，從而被紅外線照到，這時機(jī)械手收到信號，就開始工作。就這樣不斷循環(huán)下去的。如圖5-5,5-6所示：圖5-5 機(jī)器人圖圖5-6 機(jī)械手電磁感應(yīng)圖6、 模具介紹 PTC-OO1模具就是加工環(huán)形固定架的產(chǎn)品，它是日本產(chǎn)品，其加工精度相比較高，而且其成本很高。如圖6-1所示：圖6-1 PTC-001模具實圖（一）模具總裝圖：圖有的是自己拍的，可能效果不太好吧。日本廠比較封閉性吧，特別這些圖紙吧。其工作原理我大致查了下:工作時

18、，板料根據(jù)導(dǎo)料銷和擋料銷定位，上模下壓，凹凸模外形與推進(jìn)塊配合，在凹模腔內(nèi)形成落料，同時沖孔凸模與凹凸模內(nèi)進(jìn)行沖孔，沖孔廢料直接落下；然后上模上行，當(dāng)滑塊碰到上死點時，頂料桿開始工作，將工件從凹模推出下落至工作面。如圖6-2,6-3,6-4所示：圖6-2 模具總裝圖圖6-3 模具圖紙1圖6-4 模具圖紙2（2） 模具的裝配PTC-001模具對裝配要求很高的，因為工件是由復(fù)合模加工完成。什么是復(fù)合模？復(fù)合模就是在同時完成兩道以上的工序的沖模。它雖然比較復(fù)雜，但是加工質(zhì)量很高的，其生產(chǎn)率也很高的，對一些精度要求高的零件，它都能滿足的。所以復(fù)合模被廣泛應(yīng)用在機(jī)械加工行業(yè)中。所以對此模具的裝配是一道很

19、重要的工序，具體步驟如下：1.先用墊片放入凹模刀口處或者其腔內(nèi)，這個墊片的厚度可以根據(jù)凹模和凸模的間隙而選擇的。2.然后合模，先使凸模主刀刃進(jìn)入。3.在凸模進(jìn)入時，根據(jù)情況適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)加固螺絲。4.用一張比較薄的紙試模，看其加工后，紙的毛邊怎么樣。有無毛刺什么的。5.如果其他都沒問題，就加固螺絲，整裝上，如果有問題，就慢慢選擇厚度正好的墊片，直到壓出的紙張問題不大為止。6.裝上其他一些部件，整裝成型。在裝時一定要以凹凸模為基準(zhǔn)件。7.裝上機(jī)器，用零件來試模，把加工好的零件拿去測量，看尺寸合格不。對于我們這些不太深懂模具的人來說，其裝配基本上是這七個步驟，這是我簡單化以后的七個步驟。大體的意思就是

20、幾步。在裝配時，我們最主要就是強(qiáng)調(diào)反復(fù)調(diào)試，不能貪圖省事，這都需要把尺寸調(diào)到精密那一步。還有對于刀具刃口的檢查以及凹模中的墊片的平面度，要求十分嚴(yán)格。所以我們要仔仔細(xì)細(xì)的完成其裝配，如果不慎，模具被打壞了，損失的成本將很高。(三）模具的檢測沖模裝配前，我們不能很隨意的就裝上了，要先檢查一下是否零件裝到位，因為這是大型沖模，如果哪個地方裝的不到位，損失將會很大的，具體細(xì)節(jié)我們需要對零件和組件進(jìn)行檢查和復(fù)查的內(nèi)容有:（1）沖裁模的刀口是否鋒利，有無損壞部分;（2）看模具的有些熱處理部分是否達(dá)到足夠的硬度，還有其精度是否達(dá)標(biāo);（3）模具的外觀，對一些棱角是否倒角了，防止刮傷;（4）模具的零件要求很高

21、，其尺寸要求不必多說，還有不應(yīng)該有裂痕、沙眼，這樣容易斷裂，模具易受損;（5）最后主要要檢查型腔面是否達(dá)到其光滑度。如果不符合，那就要用磨床對其部件繼續(xù)研磨，直至達(dá)到要求;(6)最后就是對加工好的首件進(jìn)行測量，看是否合格。假如沒什么問題再進(jìn)行批量生產(chǎn)下去，這樣也降低模具損壞的風(fēng)險?？偨Y(jié)本次畢業(yè)設(shè)計到這已經(jīng)基本完成了，這也是對我在大學(xué)三年中一個概括的總結(jié)，當(dāng)然在大學(xué)里的點點滴滴是值得我去留戀的。本次畢業(yè)設(shè)計，我們把實習(xí)和已學(xué)的書本知識相結(jié)合起來。就我個人而言，我也學(xué)到了很多。當(dāng)然此期間，我也向我的指導(dǎo)老師-楊亞琴老師請教了很多，剛開始我真的沒有頭緒，經(jīng)過老師的小小的指點下，才得以完成的。這次畢業(yè)設(shè)計我主要認(rèn)識到:我們必須要有扎實的基礎(chǔ)知識、學(xué)會把理論和實踐相結(jié)合、對模具設(shè)計熟悉掌握、對待本次設(shè)計的態(tài)度、個人獨立性等這些因素都影響我們本次設(shè)計的質(zhì)量。我們已經(jīng)離開學(xué)校大半年了，對以前學(xué)的知識，肯定多少會忘記點。并且以前在學(xué)習(xí)過中，沒有充分的