机器人行进轮冲压工艺及模具设计

1、    机器人行进轮冲压工艺及模具设计    黎泉+蒋庆华+贾广攀+徐微摘 要：通过对机器人行进轮塑性成形分析，确立其成形条件，设定了合理的冲压工艺参数，设计了专用的冲压模具，对类似零件模具设计提供一定的参考作用。关键词：机器人行进轮；冲压工艺；模具前言某厂生产的机器人行进轮，工件尺寸见图1所示。材料为30#钢，采用线切割的方法加工。选用毛胚为150×150的冷轧钢板，加工一件的工时约为20分钟。采用线切割的方法使生产率低下，为提高生产效率，降低生产周期和生产成本，拟改进原生产工艺，采用冲压工艺。一、模具设计的分析与选择（一）冲压工艺分析冲压工

2、艺性是指冲裁工艺对冲压件的适用性。这里主要对机器人行进轮金属材料的选择、行进轮的结构和形状、行进轮的尺寸和精度、行进轮断面粗糙度进行分析1。选择10#钢作为行进轮的金属材料，10#钢是一种优质的碳素结构钢，具有非常良好的焊接性能、塑性和韧性，主要使用在制作冲压件、紧固件，如垫片、垫圈等，能够用做进行冷镦、冷弯等各种加工材料，非常适合用于冲裁加工，而且价格低廉，购买方便。行进轮没有较高的要求，尺寸精度也没有较高的要求，查询冲裁件各种孔径工差，得知精度使用it14级，普通冲裁就能够满足条件的要求。综合上面的分析：机器人行进轮具有比较好的冲裁工艺性，结合各方面分析比较，适合采用冲裁加工。行进轮的断面

3、粗糙度跟材料的厚度、冲裁模间隙、材料塑性、冲模结构等有关，行进轮的厚度为2mm以下的10#钢板，它的断面粗糙度ra一般可达12.53.2um，符合行进轮的断面粗糙度要求。（二）冲压工艺方案设计通过对机器人行进轮进行冲裁工艺分析和技术经济分析，确定冲裁件的最佳冲裁工艺方案2。冲裁出机器人行进轮需要经过冲孔、落料两道工序。加工工艺方案一般分成下面3种：（1）选用单工序模的方式冲裁，首先进行冲孔，然后落料。（2）选用级进模的方式冲裁，冲孔和落料逐级进行冲压。（3）选用复合模的方式冲裁，冲孔、落料复合冲压。第一种方案结构比较简单，其加工用時少，容易加工，必须要用两副模具，花费增加了而生产效率却降低了。

4、第二种方案仅一副模具就能够完成，其加工的速度极快，操作简单，精度也可以符合条件，制造的工作量与成本在冲裁简单的工件时比复合模低。第三种方案仅要用一副模具完成，制造的工件精度与生产效率都非常高，并且零件最小壁厚比凸凹模许用最小壁厚小，模具的强度也符合要求。冲裁件的内孔到边缘的相对位置精度比较高，材料定位精度低于第二种方案，模具轮廓尺寸也比较小。结合对以上三种方案的比较分析，机器人行进轮的冲压生产使用级进模较合适。三、毛坯尺寸的设计（一）排样方案设计根据板材，排样可分为以下三种方案：（1）有废料的排样。顺行进轮的外边冲裁，在行进轮的外圆都存在搭边，行进轮的尺寸均由冲模来完成，所以行进轮的精度较高，

5、模具的寿命较久，但是板材的使用率比较低。（2）废料少的排样。由于受到冲裁条料与定位误差的干扰，行进轮寿命短，模具的寿命相对于第一种方案低，但是板材的使用率较第一种方案高，冲模的结构较简单。（3）没有废料的排样。冲压模具的使用寿命与零件质量则更加低，但是板材的利用率是非常高的16。由于行进轮的最外边沿为圆形，所以选用直排的方式。结合机器人行进轮的形状特征，以及经过对几个方案优缺点的对比，综合前面模具冲压工艺性、模具类型的选择，最终行进轮的排样方式选取有废料排样最好。考虑到模具加工难易程度及成本，选择直排有废料排样。（二）条料宽度设计按照行进轮的形状尺寸，查找最小工艺搭边值表，工件与侧边的搭边值a

6、=1.2mm，工件之间的搭边值a1=1.0mm，条型板料是由板料裁剪下料得到的，为了使送料顺利，规定它的上偏差是0，下偏差是负值-。3.凹模固定板设计（1）固定板高度取25mm。（2）凹模固定板参考标准选长和宽长度为l×b=500mm×250mm的固定板。（3）凹模与固定板设计成整体形式，用10个螺钉和下模座、垫板连接固定。4.选择凹模材料：经查表，材料可选45钢。（二）凸模的设计采用整体式设计，把冲模和固定板设计为一个整体，凸模采用线切割的加工方法，行进轮凸模如图4所示。（四）模具装配图绘制模具的零件图或从重用库中调用标准件，组装成3d装配图，然后导出2d图纸，并标注好各组件的名称，2d装配图和左视图分别如图6、图7所示。5 结论确定了合理的冲压工艺方案，设计了落料冲孔级进模，模具结构设计合理，符合工艺技术要求，使用方便，通过试制和生产，该套工艺方案能够解决生产实际问题，解决了原工艺生产长、效率低、成本高的缺点，成倍提高了工效，可以完成生产任务。参考文献：1陆永海.针坯冲裁模刃口尺寸的设计计算j.纺织器材，1995（1）：39-41.2赵治国.冲裁模自动设计系统的研究d.陕西科技大学.2007.3许萍，肖秀珍.渐开线花键齿式摩擦芯片冲裁工艺优化选择j.现代制造技术与装备，2010（