毕业设计——变速箱环形固定架模具设计

1、 变速箱环形固定架模具设计声 明本人所呈交的变速箱环形固定架模具设计，是本人经过问校内外指导老师完成，无添加抄袭部分。部分内容是本人查阅相关资料，和请教同事完成的。本次毕业设计我定会认真对待，做一个属于自己的设计。这也是对自己在大学里一个总结和一个交代吧。作者签名： 日 期： 2013年11月 10 日 【摘要】由于工作是模具，所以我选择模具作为本次毕业设计。模具有：塑料成型模、冷冲压模、精密铸造模、粉末冶金模等。其中塑料成型模和冷冲压模技术要求及复杂程度要高，但应用广泛。这次设计我借用CAD及UG绘制零件和模具的装配图以及模具刀具。从而介绍冲裁工艺、冲裁模结构和设计、冲裁模落料冲孔的工作原理

2、等。希望自己能交一份满意的毕业设计，算是一个很好的总结吧。【关键词】：冲裁工艺；冲裁模结构和设计；冲裁模落料冲孔目录引言1一、冲裁工艺设计2（一）冲裁件的工艺性分析2（二）冲裁工艺方案的确定2二、冲裁排样设计3（一）排样方案的确定3（二）搭边的选取4（三）送料步距4三、冲裁模加工设计6（一）冲裁间隙6（二）凹凸模刃口选取介绍6四、冲裁模及零件的结构和设计6（一）零件图分析6（二）冲裁凹凸模的选择6五、压力机的选取与校验9（一）压力机的选择9（二）送料机的选择10（三）压力机的检测10（四）机器人11 六、模具介绍12（一）模具总装图12（二）模具的装配14（三）模具的检测14总结16参考文献1

3、7谢辞18 引言近几年，机械加工行业飞速发展，特别是模具行业。模具设计更是起到了相当的重要性。模具在铸造、锻造、冲压、粉末冶金、陶瓷制品等行业中必不可少的。由于模具生产高效、节约材料、简单，而且质量能有所保证。所以在汽车，还有航天业或者日常用品等产品零部件都是用模具加工完成的。随着工业科学技术的进步，对产品的要求不断提高，所以模具对质量这块一定要控制好。如果模具的设计不合理，造出的产品不合格，从而使产品的失去竞争力，阻碍经济的发展。如果提到模具，我们不得不提到冲压。冲压是在温室下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力的加工方法。其中冷冲压在工业生产中应用十分广泛，因为它加工效率高，操作简单方

4、便，几乎全部是自动化。冲压时模具保证了工件的尺寸和形状，保护工件表面质量，而且使模具的寿命比较长，所以冲压的工件质量稳定；冲压也可以冲压出工件较大或者较小的，形状复杂的。冲压所产生的废料也少，从而提高材料的利用率。但是冲压所使用的模具必须是专用的，一个比较复杂的工件得需要几个模具冲压完成，所以冲压只有在批量生产下才能体现出更多的经济效益。我们作为新时代的接班人，要跟上时代的发展，并要改进它。现在我作为学机械加工的学生，我选择了模具，就要把它做好。在模具领域中要不断的推陈出新，要培养自己的创新精神，把握好现在，努力一点，踏实一点，学好模具。下面就是我对自己实习的这份工作进行了简单的整理和分析，也

5、算是自己对这次实习大概的总结吧。- 18 -一、冲裁工艺设计（一）冲裁件的工艺性分析由下图可以得知，此工件产品为圆片落料。此形状简单，小孔对称，没有死角的，所以加工比较容易。此零件为汽车变速箱中油泵中的零件。主要功能是：固定油泵中的30个叶片。由于叶片在高速运转，所以固定架的质量要求一定要高，防止叶片被甩掉。其虽然构造及其简单，但是精度要求，还有韧性相当高。所以对加工此零件的模具要求也很高。主要强调就是把此零件质量做好，其余的因素在它之后考虑。如图1-1所示：图1-1 零件概图（1）产品尺寸精度任务书上对此零件的的尺寸精度要求为IT9级，所以对模具要求也很高。（2）冲裁件表面及断面质量工件表面

6、无毛刺、切断面光滑、圆角中等。其中断面粗糙度Ra不大于3.2，毛刺不大于0.1，一般情况下，对冲压件工艺性影响的最大的几何形状尺寸和精度要求。然而良好的冲压工艺，满足材料较省、工序较少、模具加工比较容易、寿命较长、操作简单以及产品质量稳定等要求。SPCC钢，其具有较高的强度和较好的冲压加工性能，该零件形状简单，但孔边距接近凹凸模所允许的最小壁厚，如零件图1-1所示，所以我们一般采用积存废料的复合冲压的工序来完成。其加工要求能满足环形固定架的加工要求。这也是几种方案对比下来的最好选择。(二）冲压工艺方案的确定该零件的工序包括冲孔、落料两个基本工序。我们可以有以下常见的两个方案：（1）方案一：落料

7、-冲孔复合冲压，采用复合模完成。（2）方案二：落料-冲孔连续冲裁，采用级进模完成。根据以上方案，我们进行对比下，如表1-1所示 ： 表1-1，复合模和级进模对比 模具种类比较项目复合模级进模模具成本较高高生产效率较高很高模具复杂程度较复杂复杂冲压精度较高高模具制作精度较高高模具制造的周期较长长冲压的设备能力中等较大工作的条件较好好由以上的对比可以看出，方案一的模具加工相比较适合此零件，因为该零件是汽车变速箱上的部件，精度要求也是相比较高的，如果没有较高的要求，这都是联系到我们的人身安全的。而且方案一生产效率高，加工简单，一次性完成。但是模具成本高，周期长，这都是不可避免的，我们的目标就是生产出

8、高品质的产品。二、冲裁排样设计（一）排样方案的确定排样是指冲裁零件在条料、带料或板料上布置的方法。合理有效的排样有利于保证最低的材料消耗和高生产率的条件下，得到符合设计要求的工件。好的排样设计，也是商家降低成本的体现，所以商家会寻求一个合理的排样设计，来进行加工。我们在保证最低的材料消耗和最高的劳动生产率下，同时也要考虑生产的操作性，冲模的结构、寿命长短以及车间生产条件和原材料供应等情况，从而选择一个合理的排样方案。根据材料的合理利用，结合我在网上查的资料显示，我们所选的条料排样方案可以如表2-1所示：表2-1，排料方案对比 排料方案比较项目有废料排样少废料排样无废料排样搭边废料有少无材料利用

9、率低高较高模具损耗小一般较大冲件质量较高高一般模具制造周期较长长短综上分析可得：该产品应选择有废料排样法，因为我们主要看的是冲件的质量，其它因素只要不是相差太大就是可以的。（二）搭边选取什么叫搭边？搭边就是排样时，工件和工件与条料侧边之间的余料叫搭边。搭边的作用是补偿定位误差和保持条料有一定的刚度，以保证冲压件质量和送料方便。搭边不能太宽，浪费材料；搭边也不能太窄，太窄会引起搭边断裂或翘曲可能会卡住刀刃，这样就会在冲裁时，被拉断，有时还会拉入模具间隙中，从而损坏模具刀刃口，影响模具的寿命。搭边值的大小与下列因素有关：1.材料的力学性能。硬材料和软材料区分，硬材料的搭边就会小一些，容易切断。2.

10、材料的厚度，厚材料的搭边值应取小一些。3.工件的形状及尺寸精度。尺寸大的或者工件的复杂度较繁琐应该取搭边值大一点。4.送料方式及挡料的方式。（三）送料步距送料步距是指两次冲裁间板料在送料方向移动的距离，其值等于零件在送料方向的长度加上搭边值。其实送料步距选择很重要的，如果选不好，也是有损失的，从质量上还有材料的浪费上都有明显的显示。比如送料步距太长，浪费材料，成本多。如果送料步距太短，对零件的边缘部分质量问题有很重要的影响，会出现断裂，毛刺。所以我根据这些要求，用了CAD简单的画了以一下排样图，这上面也能更好的看出其送料步距的，基本上就是这样的。两零件要求的距离为186.7mm，其中包括了两个

11、零件之间的间隙3mm，它们的搭边要求为2mm，条料的宽度必须大于或等于187.7mm。如图2-1,2-2所示:图2-1 零件排样图图2-2 排样实物照3、 冲裁模加工设计（一）冲裁间隙冲裁间隙是指冲裁模凹模与凸模缝隙的间距。凹模与凸模的每一侧的间隙叫做单边间隙；两侧间隙之和叫做双边间隙。从冲压工艺上可知，冲裁间隙对冲件的尺寸精度有一定的影响。而且对模具的寿命还有冲裁力都有一定的影响。冲裁间隙的数值等于凸模与凹模的刃口尺寸之差。（2） 凹凸模刃口选取介绍由于冲模加工方法不同，刃口选取要求也不同，我们大致可以把其可分为两类：1.按凸模与凹模图样分别加工法：它主要用于圆形或简单规则形状的工作,因冲裁

12、此类工件的凸、凹模制造相对简单，精度容易保证，所以采用分别加工。2.按凸模与凹模配作法加工（常用于冲制复杂形状的冲模）。这种加工方法的特点是模具的间隙有配置保证四、冲裁模及零件的结构和设计（一）零件图的分析基本的尺寸我用CAD大概的画了下，这是选择一半的规则。零件简单，精度为9级。粗糙度为3.2以下。如图4-1所示：图4-1 零件简单尺寸图（2） 冲裁凹凸模的选择我们所选的模具 型号为PTC-001日本制造的模具，它的上模和下模，我用UG粗略的画了下，因为离开学校时间的问题，有些地方忘了。以至于有些小的细节没做好，还请大家理解吧。1.上模刀具主要有两部分组成，其一是：一排刀片共计30个，还有中

13、间一个圆柱形刀具。30个刀片主要是打掉30个椭圆形。中间的圆柱形刀具是切掉铁皮中间的内圆。因为此工件是圆形固定片，有内外径之分。虽然工件构造简单，但是它们的精度要求还是很高的，所以对刀具的选择是严格要求的。如图4-2所示：图4-2 冲模刀具图其二是：就是刀具套，主要是针对30个刀片而设计的。防止刀片断裂，刀具套和主刀之间是有四个弹簧柱子隔开的，刀在压力的情况下，把弹簧压扁，刀具从而向下切割下去，对准底座，把底座压下去，从而把条料切开来，然后再原路返回，这样一来刀片就自动缩进在刀具套中了，所以说它起着固定和保护刀具的作用，没了它的存在，这些刀片就很容易断落的。如图4-3所示：图4-3 刀具套图2

14、.下模，相比较上模比较简单，主要是落料，还有去掉条料边的余料，当工作时，中间圆柱下降，从而与底座形成高度差，借着底座一周圆环，把余料切掉。然后刀具向上返回，底座的中间圆柱在没有上压力的情况下原路返回，其中它还要借助模具给它的气压，这才能弹起。如图4-4所示：图4-4 下模刀具座图这就是我们所选的模具的重要部分：上下模的刀具。它们的硬度都是达到很高的标准的，能直接把条料切断，从而达到很好的加工的效果来。因为此零件的构造相对简单，所以模具的刀具尽量选择简单化这是一张上下模闭合加工时的照片，如图4-5所示：图4-5 凹凸模闭合加工照5、 压力机的选择与校验（1） 压力机的选择根据以上的介绍，制造该零

15、件有两个压力机组成，一个是空气压缩机，另一个是选取AMADA天田SDE系列数控电动伺服压力机，其特点我也查了下：能实现灵活地行程动作及在加工区域可以进行致密动作控制的数字伺服直接驱动装置。实现降低电力消耗及降低噪音。冲压能力在800KN。最大装模高度为350mm，最小装模高度为100mm，行程长度为180mm。主电动机：电源是200V 50HZ (日本制造的）其对空气压缩机要求为0.5Mpa.根据实物照能有所了解，如图5-1，5-2实物照所示：图5-1 冲压机图1图5-2 冲压机图2（2） 送料机的选择1.型号:ORLL LCC 03KR2.机器重量：2146KG3.可加工材料宽度：50-30

16、0mm4.可加工材料厚度：0.3-3.2mm5.可承载最大卷材重量：1500KG6.最大生产速度：12M/min7.最高速度：1.55mc以上就是送料机的基本信息，如图5-3所示：图5-3 压力机的送料机实图（3） 压力机的检测压力机的校验是加工前的必要步骤，其实最主要就是对上模和下模的间隙进行校验的。方法很简单，我们可以先取一块铅块，然后放在上下模砥柱上，手动加工一个零件，这样一来它们就把铅块压扁，然后再测量一下铅块的厚度，得出结论。还有我们还要对首件进行测量，看各尺寸以及外观是否合格。测量工具我们选用千分表，在大理石台面上进行测量。如图5-4所示：图5-4 千分表图(四）机器人机器人起着搬

17、运固定片作用，它的主要部分就是机械手。机械手是由电磁石组成，由电磁感应控制它有无磁力。它和压缩机够成一个整体，期间都是由感应红外线控制。其原理是：当模具压好工件，工件弹起到工作表面，从而被红外线照到，这时机械手收到信号，就开始工作。就这样不断循环下去的。如图5-5,5-6所示：图5-5 机器人图图5-6 机械手电磁感应图6、 模具介绍 PTC-OO1模具就是加工环形固定架的产品，它是日本产品，其加工精度相比较高，而且其成本很高。如图6-1所示：图6-1 PTC-001模具实图（一）模具总装图：图有的是自己拍的，可能效果不太好吧。日本厂比较封闭性吧，特别这些图纸吧。其工作原理我大致查了下:工作时

18、，板料根据导料销和挡料销定位，上模下压，凹凸模外形与推进块配合，在凹模腔内形成落料，同时冲孔凸模与凹凸模内进行冲孔，冲孔废料直接落下；然后上模上行，当滑块碰到上死点时，顶料杆开始工作，将工件从凹模推出下落至工作面。如图6-2,6-3,6-4所示：图6-2 模具总装图图6-3 模具图纸1图6-4 模具图纸2（2） 模具的装配PTC-001模具对装配要求很高的，因为工件是由复合模加工完成。什么是复合模？复合模就是在同时完成两道以上的工序的冲模。它虽然比较复杂，但是加工质量很高的，其生产率也很高的，对一些精度要求高的零件，它都能满足的。所以复合模被广泛应用在机械加工行业中。所以对此模具的装配是一道很

19、重要的工序，具体步骤如下：1.先用垫片放入凹模刀口处或者其腔内，这个垫片的厚度可以根据凹模和凸模的间隙而选择的。2.然后合模，先使凸模主刀刃进入。3.在凸模进入时，根据情况适当的调节加固螺丝。4.用一张比较薄的纸试模，看其加工后，纸的毛边怎么样。有无毛刺什么的。5.如果其他都没问题，就加固螺丝，整装上，如果有问题，就慢慢选择厚度正好的垫片，直到压出的纸张问题不大为止。6.装上其他一些部件，整装成型。在装时一定要以凹凸模为基准件。7.装上机器，用零件来试模，把加工好的零件拿去测量，看尺寸合格不。对于我们这些不太深懂模具的人来说，其装配基本上是这七个步骤，这是我简单化以后的七个步骤。大体的意思就是

20、几步。在装配时，我们最主要就是强调反复调试，不能贪图省事，这都需要把尺寸调到精密那一步。还有对于刀具刃口的检查以及凹模中的垫片的平面度，要求十分严格。所以我们要仔仔细细的完成其装配，如果不慎，模具被打坏了，损失的成本将很高。(三）模具的检测冲模装配前，我们不能很随意的就装上了，要先检查一下是否零件装到位，因为这是大型冲模，如果哪个地方装的不到位，损失将会很大的，具体细节我们需要对零件和组件进行检查和复查的内容有:（1）冲裁模的刀口是否锋利，有无损坏部分;（2）看模具的有些热处理部分是否达到足够的硬度，还有其精度是否达标;（3）模具的外观，对一些棱角是否倒角了，防止刮伤;（4）模具的零件要求很高

21、，其尺寸要求不必多说，还有不应该有裂痕、沙眼，这样容易断裂，模具易受损;（5）最后主要要检查型腔面是否达到其光滑度。如果不符合，那就要用磨床对其部件继续研磨，直至达到要求;(6)最后就是对加工好的首件进行测量，看是否合格。假如没什么问题再进行批量生产下去，这样也降低模具损坏的风险。总结本次毕业设计到这已经基本完成了，这也是对我在大学三年中一个概括的总结，当然在大学里的点点滴滴是值得我去留恋的。本次毕业设计，我们把实习和已学的书本知识相结合起来。就我个人而言，我也学到了很多。当然此期间，我也向我的指导老师-杨亚琴老师请教了很多，刚开始我真的没有头绪，经过老师的小小的指点下，才得以完成的。这次毕业设计我主要认识到:我们必须要有扎实的基础知识、学会把理论和实践相结合、对模具设计熟悉掌握、对待本次设计的态度、个人独立性等这些因素都影响我们本次设计的质量。我们已经离开学校大半年了，对以前学的知识，肯定多少会忘记点。并且以前在学习过中，没有充分的