多工位 级进模 毕业论文

摘 要模具是工业生产中重要的工艺装备，是国民经济各部门发展的重要基础之一。而作为冷冲模中一种的级进模，更是在当今模具生产中起到了极其重要的重用。级进模是指模具上沿被冲原材料的直接送进方向，具有两个或两个以上的工位，并在压力的一次行程中，完成两个或两个以上冲压工序的冲模。多工位级进模具有高效、高精度、长寿命的特点，它以成为实现大生产，降低生产成本的最佳选择，是当代先进模具的代表。所以本文以复印机上的板簧为例，经工件的工艺分析计算、工位安排、排样设计，最后的设计出整套模具结构并绘制了模具的装配图和零件图。重点介绍了条料的导向、滑块弯曲成形的结构及压缩空气吹件装置。另外，对于板料成形而言，DYNAFOEM软件已成为板料成形数值模拟的专用软件，已是当今流行的板料成形与模具设计的重要工具之一。所以，还针对圆筒形件的拉深情况用DYNAFOEM软件进行了数值模拟分析，并对最后的结果进行了分析与比较，确定出适合的参数。关键词：多工位级进模 板料成形 数值模拟 拉深 板簧 ABSTRACTMould & Die is important technical equipment in industrial production. It is also one of the most important developmental foundations for all departments of country economy.。Progressive Die is one kind of the die , and it has played an extremely important part in todays mold production . Progressive Die is that along the raw materials are washed directly into the direction ,it has two or more work spaces, and under the pressure of a program, completes two or more die stamping processes. Multi-position progressive die are high-performance, high-precision, long-life characteristics, which become large-scale production, lower production costs the best choice is to die on behalf of contemporary art.The paper takes a type of stainless leaf spring in digital duplicator foe example. and design a die of the leaf spring by the analysis of the workpiece, the arrangement and layout design. Besides, the paper focuses on the expected direction, the slider structure and bending pieces of compressed air blowing device.In addition, in terms of sheet metal forming, DYNAFOEM software has become a numerical simulation of sheet metal forming special software is popular in todays sheet metal forming and die design one of the important tools. Therefore, in view of the cylindrical pieces of the situation by drawing DYNAFOEM numerical simulation software analysis, and final results are analyzed and compared to determine the suitable parameters.Keywords: Multi-position Progressive Die metal forming Numerical simulation drawing leaf spring 目 录摘 要IABSTRACTII第一章 绪论11.1 选题意义11.2 我国冲压模具技术的发展概况21.2.1我国冲压模具技术的现状与发展21.2.2 多工位级进模的发展7第二章 多工位级进模设计的要点82.1 多工位级进模的特殊含义82.2 多工位级进模冲压特点与功能92.3 多工位级进模的分类和命名102.4 多工位级进模的使用条件与合理应用112.5. 多工位级进模的合理应用122.6.多工位级进模的设计步骤和注意事项132.7.多工位级进模的基本结构15第三章 板簧级进模的设计163.1 零件的工艺性分析163.2.1工位确定的原则173.2.2 板簧零件工位的确定183.3排样图设计193.4 计算压力并选用压力机223.4.1 各种压力的计算223.4.2模具压力中心的确定263.4.3 刃口尺寸确定273.4.4 压力机的选择303.5.板簧多工位级进模结构设计303.5.1选用标准模架、确定闭合高度及总体尺寸303.5.2.模架的选择和凸凹模的设计313.5.3 模板的设计373.5.3 弯曲凸凹模设计403.5.4出料及安全装置41第四章 带法兰的圆筒形件拉深情况的模拟分析434.1 DYNAFOEM软件的简介434.2 DYNAFORM软件在板料成形过程中的分析流程434.3 带法兰的圆筒形件拉深情况的模拟分析步骤444.1.1 计算毛皮尺寸454.1.2 判断拉深系数454.1.3 模拟分析的步骤454.4 最后的结果和分析49第五章 总 结53参考文献54致谢56第一章 绪论1.1 选题意义模具作为特殊的工艺装备，在现代的制造业中越来越重要。有了模具，企业就有可能向设会提供品种繁多，质优价廉的商品，满足人们日益增长的多方面的消费需要。有了模具，人们的衣食住行，可直接或间接地变得丰富多彩。模具的广泛应用，不仅得到人们的普遍认识，同时模具水平的高低，关系到现代制造业的发展与进步。关系到经济建设的速度。大力提高制造模具的水平，是提高模具技术档次的关键。冲压是一种先进的金属加工方法，具有生产率高，加工成本低，材料利用率高，产品尺寸精度稳定，操作简单，容易实现机械化和自动化等一系列优点，特别适合于大量生产。但对冲压生产而言，单工位模具结构单一，生产效率低，而且钣金零件不能过于复杂，否则就需要多副单工位模具才能实现。如果采用级进模进行冲压生产，就可以改变这些缺点。级进模的特点是生产效率高，生产周期短，占用的操作人员少，非常适合大批量生产。 冲压级进模是在条料的送料方向上，具有两个以上的工位，并在压力机一次行程中，在不同的工位上完成两道或两道以上的冲压工序的冲模。它在一副模具上的不同区域完成多道冲压成型工序的一种精密、高效、复杂的冲压模具，在一副模具内可以完成零件的冲裁、翻边、弯曲、拉深、立体成形等工艺。级进模是多工序冲模，在一副模具内，可以包括冲裁、弯曲、成形和拉深等多种多道工序，具有比复合模更高的劳动生产率，也能生产相当复杂的冲压件；级进模操作安全，因为人手不必进入危险区域；级进模设计时，工序可以分散。不必集中在一个工位，不存在复合模中的“最小壁厚”问题。因而模具强度相对较高，寿命较长。级进模易于自动化，即容易实现自动送料，自动出件，自动叠片；级进模可以采用高速压力机生产，因为工件和废料可以直接往下漏；使用级进模可以减少压力机，减少半成品的运输。车间面积和仓库面积可大大减小。但级进模结构复杂，制造精度高，周期长，成本高。因为级进模是将工件的内、外形逐次冲出的，每次冲压都有定位误差，较难稳定保持工件内、外形相对位置的一致性。但精度高的零件，并非全部轮廓的所有内、外形相对位置要求都高，可以在冲内形的同一工位上，把相对位置要求高的这部分轮廓同时冲出，从而保证零件的精度要求。 然而，多工位级进模的结构比较复杂，模具制造精度要求高，在进行模具设计是要考虑的内容也比较多，要求模具设计师的水平也高。能够设计和制造高精度高功能多工位级进模，一般需要经验丰富的理论与实践相结合的模具专业人才配套较为先进的精密制造设备才能有保障。正是由于级进模具备上述特点，所以已成为冲压模具发展中很有前途的一种模具。本文以复印机上的板簧为例，对多工位级进模设计的过程，步骤和要点进行研究和阐述。1.2 我国冲压模具技术的发展概况1.2.1我国冲压模具技术的现状与发展模具是机械制造业中技术先进、影响深远的重要工艺装备, 具有生产效率高、材料利用率高、制件质量优良、工艺适应性好等特点,被广泛应用于汽车、机械、航天、航空、轻工、电子、电器、仪表等行业。2005 年中国模具工业产值达到610 亿元,增长率保持在25%的高水平, 行业的生产能力约占世界总量的10% ,仅次于日本、美国而位列世界第三。经过几十年的发展, 我国的冲压模具行业获得了飞速发展,具体体现在:：（1） 计算机辅助设计/加工/工程技术得到广泛使用。随着计算机技术的发展和普及, 冲压模具也基本实现了计算机化, 其中有代表性的是计算机辅助设计( CAD ) 、计算机辅助制造( CAM ) 和计算机辅助工程( CAE) 。在计算机辅助设计方面, 如今的国内冲压模具企业几乎全部甩掉了传统的绘图板, 摒弃了落后的手工绘图方式。使用最多的是由美国Au2todesk 公司出品的AutoCAD 软件, 有些企业还在AutoCAD 平台上进行了二次开发(如深圳某台资公司在AutoCAD R13 基础上进行专项开发, 形成了由十二块模板组成的系列冲压模具) ,形成了具有自己特色的、针对性非常强的冲压模CAD 软件; 也有许多企业使用国产的AutoCAD 产品(如开目CAD、CAXA 等等)。可是, 绝大多数企业几乎都是利用上述软件, 从事模具二维装配或零件图的绘制。部分大型模具企业也引进了SS - DIE (冲裁模设计大师) 等专业冲裁模设计软件,从事冲裁模具的优化设计,既可减少重复设计工作量,又可加快模具设计速度、有效缩短冲压模具的设计制造周期。随着技术的进步, 冲压模具三维设计工作逐步兴起,据报道: 国内模具企业陆续开始使用Unigraphics、Pro / Engineer、Cimatron、CATIA、I- DEAS、Euclid、Power-SHAPE等国际先进的、多功能软件设计冲压模具, 特别是利用这些软件进行三维实体造型设计和部件干涉检查, 以期能够及早发现设计存在的问题和减少试模期间进行的修整。在与国际接轨, 引进上述三维设计软件的同时,部分厂家还引进了Autoform、Antiform、C-Flow、Dynaform、Optris、Magmasoft等CAE软件,在进行冲压模设计时对冲压成形工艺进行有限元模拟分析,以便可以采取有效措施一次冲压成形轿车覆盖件等大型精密制品。国内的大学在冲压模具方面做了许多有益的工作: 积极开发拥有自主知识产权的、具有中国特色的CAD /CAE /CAM 产品, 如吉林大学汽车覆盖件快速成型技术所独立研制的汽车覆盖件冲压成型分析KMAS软件, 华中科技大学模具技术国家重点实验室开发的汽车覆盖件冲压模具和级进模具CAD /CAE /CAM 软件, 上海交通大学模具CAD 国家工程研究中心/精冲研究中心分别开发的冷冲模具/精冲模具CAD 软件等。许多大学(或专门机构) 结合冲压模具的教学和科研工作,积极针对有效使用Unigraphics、Pro/Engineer、Cima2tron、SS-DIE 等先进软件开展技能培训, 培养了一批又一批的技术能手。许多研究工作者针对这些软件的引进, 研究建立冲压模具标准件图库等问题,以进一步提高设计速度。计算机辅助制造( CAM) 也是冲压模具生产的重要组成部分, 通过共用计算机辅助设计的数据库直接完成冲压模具的数控加工,既提高了效率,又减少了误差。上海大众模具公司就引进了欧洲先进的三维CAM 软件Tebis,成功应用到模型实体制作、工艺文件编制、数控加工编程、三维尺寸测量等整个模具制造领域,真正实现了三维制造,大幅度提升了模具制造能力, 步入了世界冲压模具工业的前列。汽车覆盖件成形模具是典型的大型、精密、复杂冲压模具,原来每年都要花费大量外汇从国外引进,但现在一汽模具公司、东汽模具公司、天津汽车模具公司、上海大众模具公司、成飞集成科技股份公司等中国冲压模具业的龙头企业可部分生产此类模具。上海大众模具公司2002 年成功设计生产了POLO轿车10个自制车身零件共47 副模具, 90%的产品达到了德国大众对汽车模具验收的最佳评分标准, 为上海大众汽车公司降低约200万欧元的模具成本 。他们采用目前国际上先进模具厂商流行的CATIAV4 /V5设计软件进行模具结构三维实体设计, 在设计初期用Autoform 软件, 对头道工序的拉深过程进行有限元数值快速模拟, 在工艺面初步确定的基础上进一步运用Indeed 软件进行冲压成形的精确模拟,精确计算毛坯尺寸和拉深所需的压边力,预测零件拉裂或起皱的可能性, 确定防止和控制零件回弹的偏差等。（2） 先进加工技术装备推动了冲压模具行业的快速发展。我国冲压模具产品的质量和生产工艺水平,总体上比国际先进水平低许多,而模具生产周期却要比国际先进水平长许多。产品质量水平低主要表现在精度、表面粗糙度、寿命及模具的复杂程度上; 生产工艺水平低则主要表现在加工工艺、加工装备等方面。冲压模具加工工艺和装备对提高加工效率、确保模具精度、缩短交货周期有重要影响。过去的中国冲压模具行业, 车、刨、铣、钻、磨等传统普通机床和电火花线切割机床, 曾经在绝大多数冲压模具企业使用, 进口的数控龙门仿形铣床由于没有采用CAD /CAM 技术, 也只能当作靠模仿形铣床使用,采用这些装备加工冲压模具时,通常需要对模具零件反复装夹和定位, 因而加工生产效率低、模具产品质量差。在2002年12月德国法兰克福举办的EuroMold展会上的1493个参展厂商中,约有30%是机床和刀具厂商, 展出高速加工机床的最高转速在2500030000 r /min 之间,这是对传统切削加工的非常显著的变革, 体现了模具加工技术装备高速化、集成化趋势。高速加工并不以牺牲加工精度和加工质量为代价,当今高速加工装备普遍可以达到机床精度不大于1m、表面粗糙度不高于0.1m 的水平,是一种高水平的高速加工技术。德国Roeder TEC高速加工机床主轴转速高达42000 r/min ,定位精度和重复定位精度分别达到了0.005mm 和0.002mm的很高水平。连通常被认为效率低下的电火花机床的加工速度也在不断提高。电火花铣削加工技术是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术, 它是用高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣削一样) , 因此不再需要制造复杂的成型电极,这显然是电火花成形加工领域的重大发展。国外已经将这种高新技术机床应用到模具加工中,如CDM Rovella公司开发的高速电火花机床,与传统电火花机床相比可提高加工效率20%70% ,同样加工一个深81mm的孔,前者所需工时仅为后者的38.5%。国外的模具制造企业, 广泛使用先进的高精度、高速度、专业化加工装备, 如日本丰田汽车模具公司拥有构造面加工数控铣床39台套、型面加工高速五轴五面铣床15台套、其它新型一体化专门加工设备6台套。加工工艺方法包括等高线加工、最大长度顺向走刀加工等,精加工走刀移行密度仅有0.3mm。同时, 可以实现内凹圆角清根、外凸圆角加工到位等,因而可以控制模具配合的不等距间隙、最大可能的缩小型面误差,实现模面的精细加工。国内的许多模具企业通过引进先进的加工装备,硬件上与国际水平的差距正在快速缩小。目前,资产过亿、拥有龙门加工中心10台以上的大型汽车模具企业已经达到10 多家。外国人都惊呼: 怎么两年之间中国大陆的汽车模具企业规模、数量和制造能力会有如此大的变化。（3） 先进制造技术与冲压模具行业。快速成型( Rapid Prototyping, 简称RP ) 技术是指在计算机控制与管理下, 由零件实物或模型直接驱动,采用材料精确堆积成复杂三维实体的原型或零件制造技术, 是一种集计算机(包括CAD/CAM/CAE等) 、光学扫描、新型材料、数控、激光等技术于一体的新型高新制造技术。主要用于零件设计的快速检验以及各种模具模型的快速制造。快速成型技术已经能非常成功地制作包括金属、树脂、塑料、纸类、石蜡、陶瓷等材料的原型,但往往不能作为功能性零件, 只能在有限的场合用来替代金属和其它类型功能零件做功能实验。随着需求的增加和技术的不断发展, 快速原型技术正向快速原型/零件制造的方向发展。快速模具( Rapid tooling,简称RT) 技术是利用RP技术成型功能零件尤其是金属模具或零件的一种方法。可以克服传统模具制作过程复杂、耗时长、费用高等缺点, 应用RP技术制造快速、经济模具成为RP技术发展的主要推动力之一。快速模具技术包括激光立体刻蚀技术、叠层轮廓制造技术、激光粉末选区烧结技术、融熔沉积成形技术、三维印刷成形技术,等等。RP和RT技术一直是模具业界密切关注的高新技术, 在2002 EuroMold 上, Object Geometries、Solidscape、Prototyping Herbak、Prototal 等著名公司都展出了先进的RP/RT装备。其中Object Geome2tries公司的产品,通过1536 个喷嘴逐层喷涂光敏塑料,分辨率达0.02mm; Solidscape 公司的产品,更是在模具成形后只需热水浸泡就省去了麻烦的后处理工序。国内清华大学研究了采用喷涂技术生产不锈钢快速模具的制造工艺, 获得了涂层厚达5mm 的不锈钢快速模具。RP和RT技术集成的快速制造精密模具的方法,被称为先进的“柔性工具”方法, 适应了现代工业向着多品种、变批量发展的趋势,为冲压模具的多品种、小批量、快速生产奠定了技术基础。但是,不管是RP还是RT技术,都必需有将实物或模型转换成数据的精密测量手段, 高速扫描机和/或三坐标测量设备提供了所期望的诸多功能。Renishaw、Zeirs 等公司早就已经生产接触式或非接触式三坐标测量仪, GFM公司有先进的轮廓测量仪和表面粗糙度测量仪, 有些快速扫描系统,甚至可安装在已有的数控铣床或加工中心上,实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统需要的加工程序、不同格式的CAD数据, 这就是用于模具制造业的“模具反求或逆向工程”。国内,一汽模具公司、东风汽车模具公司已经拥有MCT Plus三坐标测量仪, 并应用于冲压模具的研究与生产工作中。模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响,研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作, 以提高模具表面质量,同样也是重要的发展趋势。这方面的研究工作十分活跃, 张学良在数控铣床上研究了利用直流电进行磁性抛光的情况,精铣加工后表面粗糙度1.0m 的试样只需研抛3.2min ,可获得表面粗糙度为0.1m 的高质量表面,显示了高精度、高效率和高可靠性。日本冈山大学的宇野義幸等人, 采用直径达60mm 的大面积脉冲电子束, 研究了能量密度、照射次数、粗加工质量等因素对模具精整加工质量的影响,得出“大面积脉冲电子束照射有望代替传统精整抛光”的可喜结论。总之，进几十年来，我国的冲压模具技术得到了快速的发展。以汽车覆盖件为代表的大型、复杂、精密冲压模具,采用CAD /CAM /CAE 软件进行三维设计和模拟,减少试模时间和缩短周期。借助高速、精密的加工设备加工生产, 获得良好的尺寸精度和表面粗糙度,用新型的研磨或抛光方法代替传统的手工研磨抛光, 提高模具质量。这些都代表了冲压模具发展的趋势。1.2.2 多工位级进模的发展 通过运用模具cad/cam技术，模具设计品质得以提高，模具设计时间进一步缩短，推动了模具结构的优化，促进形成规范化、典型化、系列化、标准化的体模具制造技术实现了数控化，通过对数控铣床、数控加工中心、数控低速走丝线切割机、数控电火花加工机、数控平面磨床、数控内外圆磨床、数控坐标磨床、数控光学曲线磨床等精密数控设备的灵活运用，构建形成了加工精密多任务位级进模零件的主要手段和技术，这不仅保证了模具制造精度和品质，同时也缩短了模具制造周期。 上溯级进模的历史，迄今不过六十年。六十年来，机械工业、电信工业、电子工业、轻工业的发展，迅如雷电。其所以到达如此地步，除基础科学、工艺技术的进步之外，冲压技术、模具制造技术的发展也非常重要。现代化成批大量的生产工业中，冲压技术为其主要的生产手段之一，而冲压技术中，多工位级进模占主导地位。它可以将复杂的制件外形和形孔经分解变成简单的冲压。相对而言，多工位级进模单个工位的冲压难度比单工序模要简单得多。因而能将复杂的零件用一副级进模冲压而成，并且在无人操作的情况下进行高速冲压。因此多工位级进模具有高效、高精度、长寿命的特点，它以成为实现大生产，降低生产成本的最佳选择。它以是当代先进模具的代表。 多工位级进模是我国重点发展的精密冲模。而从精密多任务位级进模的冲制件来看，包括电机铁芯片级进模、空调器翅片级进模、集成电路引线框架级进模、电子连接器级进模、彩管电子枪零件级进模、汽车零件级进模、家电零件级进模等。可以说，冲制件覆盖了电子、通讯、汽车、机械、电机电器、仪器仪表和家电等产品范畴。 当前，设计与制造多工位级进模，国内已有一定的基础。个别企业生产的产品已有较高的水品，但大部分企业仍有较大的差距，总量供不应求，进口较多。但从当前国内制造的精密多任务位级进模的水平分析，在模具的技术含量、制造精度、使用寿命和制造周期等方面均获得了明显进步。其中，部分高档优质模具的总体水平与国际同类模具水平相当。第二章 多工位级进模设计的要点2.1 多工位级进模的特殊含义 冲模按其功能和模具结构，有单工序模，复合模和级进模之别。它们都是借助压力机，将被冲的材料放入凸凹模间，在压力机的作用下。是材料产生分离或变形，完成冲压工作。 单工序模：只在压力机的一次行程中，完成一道冲压工序的冲模。复合模：指模具只有一个工位，并在压力机的一次行程中，完成两个或两个以上冲压工序的冲模。级进模：又称跳步模，连续模和多工位级进模。指模具上沿被冲原材料的直接送进方向，具有两个或两个以上的工位，并在压力的一次行程中，完成两个或两个以上冲压工序的冲模。常见的冲孔工序有冲孔（圆孔或异形孔、窄缝、窄槽等）、压弯、拉深、再拉深、整形、成形、落料等。由于冲件各不相同，所完成的冲压工序性质和工位数也各不相同，内容也非常丰富。其所用的模具在统称级进模的前提下，一般用制件名称或多少工位加制件名称冠在级进模的前面，以此称呼不同的级进模。如簧片级进模，12工位级进模等。级进模在过去，因技术水平的限制（主要是制件高精度困难），工位数相对较少，3-5个常见，10个工位就算多的了。近年来，由于模具设计与制造高新技术的应用和发展，工位数已不再是限制模具设计与制造的关键。从目前了解的情况，工位间的步距精度可控制在3之内，工位数已达几十个；冲压次数也大大提高；而且新材料的应用和精度的提高，使得模具的寿命大大提高。多工位级进模是当代冲压模具中生产率最高，最适合大量生产应用，之后越来越多地被大多数用户认识并使用的一种高效高速高质长寿的实用模具。因此多工位级进模的广泛应用，是展示现代冲压模具水平的一个重要标志。2.2 多工位级进模冲压特点与功能就其冲压而言，多工位级进模和其他冲模相比，其主要特点如下：（1）所使用的材料主要是有色和黑色金属，材料的形状多为具有一定宽度的长条料，带料或卷料。因为它是在连续的几乎不间断的情况下进行冲压工作，所以要求使用的条料越长越好。多数使用材料的厚度都在0.15-1.5mm之间，而且有色金属居多，料宽的尺寸要求必须一致，应在规定的公差（通常小于0.2mm）范围内，而且不能有明显的毛刺，不允许有扭曲，波浪和锈斑等缺陷存在。为了保证制件尺寸和形位公差方面有较好的一致性，要求材料有较高的厚度精度和较为均匀的力学性能。（2）所用的压力机刚性要足够，精度高而且滑块能长期承受较大的侧向力，一旦发生故障，压力机要有急停的功能。压力机的行程相对较小，最适宜使用可调行程压力机，在模具工位数较少，冲压力较小和冲压次数降低的情况下，开式压力机用得多。而在模具工位数较多，冲压力较大和冲压次数较高的情况下，使用闭式压力机比较适合。（3）送料方式案“步距”间歇或直线连续送给。送料过程中“步距”精度必须严格控制，才能保证冲件的质量和精度。多工位级进模“步距”精度是压力机上的送料装置和模具上用于定位的导正装置等共同精确定位得到保证的。模具的步距精度可控制在小于5.（4）冲压的全过程在完成成品件前的毛坯件始终不离开（区别于多工位传递模）条料和载体。在级进模中，所有工位上的冲裁，那些被冲掉的部分都是无用的工艺或设计废料，而留下的部分送到模具的下一工位上继续被冲压，完成后面工序。各工位的冲压工序虽然独立进行，但制件与条料始终连接在一起，直到最后那个工位需要落料时，合格制件才被分离条料冲落下来。（5）适用于大批量中小型产品零件的生产。冲压精度高，相当于IT10-IT13，尺寸一致性好，冲件有很好的互换性。（6）生产率高。由于排样采用多排，一次冲压出多件。采用高速冲压，每分钟比普通冲裁高出十多倍，生产效率高。（7）在一副模具的不同工位上，可以完成多种性质的冲压工序。例如冲压、落料、压弯、压包、压筋、翻边、翻孔、镦压、拉深、切边、压铆、攻螺纹、锁紧等。经冲压生产出来的不再是大批量的单个零件，也可以是成批的组件。（8）模具综合技术含量高。模具结构比较复杂，加工精度和模具制造技术要求高，没有较先进的精加工设备和和熟练而有经验的模具钳工、加工、装配、调试和维修均难得获得完满的效果。（9）可实现自动化生产，当模具调整好后，带料或卷料经开卷机、矮平机、控制器、送料器、压力机和模具，制件板收集器将废料切断或收卷等。（10）模具制造周期较长，成本高。多工位级进模随着工位数的增加，相应的要加工的模具零件数也多了，其中工作零件除采用常规的方法加工外，精加工都要采用高精度的精加工设备，不仅加工周期长，而且工时费用比普通加工高许多，所以成本比普通冲模高。（11）工作零件采用超硬材料制造。模具寿命长，由于多工位级进模可以将复杂的内外形分解成由若干个工位冲成，每个工位的冲压复杂性相对比较简单。工作零件采用硬质合金或铜锈硬质合金，使模具的使用寿命大大延长，寿命最长的达亿次以上。2.3 多工位级进模的分类和命名 多工位级进模的分类与名称因前提不同而不同，大致有如下几种：（1）按冲压的特点分：如以冲裁为主的有冲孔-落料级进模；以弯曲为主的冲废料-压弯切断级进模等。（2）按被冲压的制件名称分：28L集成电路引线框级进模，传真机左右支架级进模，动黄片级进模等，这些名称目前用得最多。（3）按工位+制件名称分：32工位电刷支架精密级进模，25工位簧片级进模，50工位刷片级进模等。（4）按被冲压的制件名称+模具工作零件所采用的特殊材料分：电池极板硬质合金级进模，极片钢结合金级进模，定转子铁心自动叠装硬质合金级进模等。（5）按模具使用的特征分：带自动挡料销级进模，带定长切断装置的级进模，自动送料冲孔分段冲切级进模等。（6）按级进模排样的方式不同分：封闭型孔连续式级进模和分段切除多段式级进模。封闭型孔连续式级进模。其特点是模具的工作形孔与被冲制件上的形孔及制件外形（对于压弯件展开外形）完全一样。分段切除多段式级进模。其特点是对较为复杂的制件异形孔和制件上的形孔和外形通过级进模（排样）分段逐步切除多余废料的方法，最后得到所需要的制件。（1） 按模具的结构分： 独立式级进模和分段组装级进模。独立式级进模，工位数不论多少，各工位都在同一块凹模上完成；分段组装式级进模，按排样冲压工序特点将相同或相近的冲压性质的工位组成一个独立的分段级进模单元。然后将它固定到总模架上，成为一副完整的多工位级进模。2.4 多工位级进模的使用条件与合理应用 如前所述，级进模有许多特点与功能，但它的结构比较复杂，加工制造比一般模具要求高，而且使用条件也并非太简单。因此，对它的应用要从技术和经济方面考虑。1必须有一副合格的多工位级进模所谓合格，应该是具有一定精度，一定功能并能实现稳定，连续正常的生产。现有许多模具都是委托专业模具厂制造的。用户在接受该模具时，必须严格检查该模具是否达到正常使用要求，模具结构，冲压工艺方案设计，试冲样件方面等有无缺陷和不足，在履行合同和有关技术条款中，有无未尽事宜，模具交付使用时，必须经过试冲合格验收通过。2.必须有调整维修、保养、刃磨修理的技术能力多工位级进模的刃磨与一般模具不同，他不是简单地将某一个凸模或凹模磨去多少就完事。对于那些有弯曲，拉深成形的多工位级进模，在刃磨凸凹模刃口时，还要相应的修正其他部分的相对高度，使刃磨或修理后的各凸凹模之间仍保持原设计应有的原始差量。对于这种刃磨和修理，必须要求修理人员具有较高的专业理论和实践技能。用户也应为之配置供刃磨和修理使用的精密磨削加工和检测用的检测设备。3.必须拥有能满足级进模连续冲压生产要求的冲压设备。这种冲压设备与普通压力机相比，要求精度，刚度更好一些，功率，冲次，台面尺寸更大一些，制动系统更稳定，同时还应具备行程可调（一般使用行程可调的偏心压力机）等功能，便于级进模调试。而且压力机的行程选用较小，这样可以保持模架的导柱导套工作过程始终不脱开，这样有利于保证冲压精度。冲压设备还应附有高精度的自动送料装置和安全保护装置，这在自动冲压无人看管的情况下，保持连续安全工作十分重要。4必须有稳定的高质量的适合多工位级进模生产的冲压用料。用多工位级进模冲压生产，属于高效率大生产，所以对冲压用料是比较严的。冲压过程中，不会因为料有问题而影响生产。所谓提供的材料要稳定高质量，主要是指材料的牌号，力学性能，每批材料都要一致，符合该材料所规定的技术要求，软硬符合使用要求。料的薄厚和宽度尺寸应在规定的公差范围内，表面状态良好。即使在试模时，也要严格地按正常生产用料用于试模。总之，使用多工位级进模冲压用料必须达到使用要求，千万不能用不合格的料。5.制件应具备适合多工位级进模冲制的条件。（1）制件产量比较大，一般不少于5万件。（2）制件的精度适中，一般为大于IT10级，近几年随着模具加工技术的进步，多工位级进模的制造精度明显提高有的达IT8级以内。（3）用单工序模不经济，用复合模有难冲压加工的情况下，只能用多工位级进模。（4）用单工序模不便定位和冲压加工，只能用多工位级进模生产的某些小而复杂的微型或超小型件。2.5. 多工位级进模的合理应用尽管多工位级进模有许多特点，但由于制造周期相对长些，成本相对高些的原因，应用时必须慎重考虑。合理选用多工位级进模，应符合如下情况：（1） 制件应该是重要产品，而且需要量确实比较大。（2） 不适合采用单工序模冲制。某些形状异常复杂的制件，需要多次冲压才能完成制件的形状和尺寸要求，还有若采用单工序冲压无法定位和冲压的，而只能采用多工位级进模在一副模具内完成连续冲压才能获得所需制件。（3） 不适合采用复合模冲制。如某些形状特殊的制件，如集成电路引线框，电表铁心，转子片等。使用复合模是无法设计与制造模具的，而应用多工位级进模能圆满解决问题。（4） 冲压用的材料长短，厚薄比较适宜。多工位级进模用的冲件材料一般都是条料，料不能太短，以致冲压过程中换料次数太多，生产效率上不去；料太薄，送料导向定位困难，料太厚，无法矫直，自动送料困难。（5） 制件的形状尺寸大小要适当。当制件的料厚大于5mm，外形尺寸大于250mm时，不仅冲压力大而且模具结构尺寸大，故不适宜采用级进模。（6） 模具的总尺寸和冲压用力适用于生产车间现有的压力机大小，同时必须和压力机的相关参数匹配。 2.6.多工位级进模的设计步骤和注意事项 简单地说，级进模设计步骤就是设计者从接到设计任务后到完成设计图样，这中间所进行的工作先后顺序。由于设计所采用的具体方法不同，有的用先进的CAD进行设计的，有的用人工智能通过绘图板设计的，但不管采用什么方法进行设计，其想要达到的目的和结果是一致的，即用较少的时间要设计出质量最好的经济而实用的多工位级进模具。有关多工位级进模设计的步骤，没有固定的模式，但基本顺序差异不大（见图1-1），而且设计级进模的步骤和其他冲模的设计步骤没有什么区别。主要的差别在于设计内容不同，下面就一些具体问题做些说明。(1)冲件的工艺分析。级进模是集分离和成形工序的多工艺，多工序冲压加工于一体的模具。所需冲制零件的工艺性分析较普通冲模要求高。必须全面了解掌握冲件的材料状态，形状结构、公差等级、展开尺寸、尺寸基准、冲裁面的毛刺方向，生产批量等信息。关键的工艺数据或工序样件应预先验证，必要时可先用手工或用简易模具验证，如弯曲件的展开尺寸，翻边预孔的孔径，镦压的材料塑性变量等，尤其是带料连续拉深是不允许的，不可能进行中间退火处理的，这就要求对工序过程与工序尺寸一定要认真校验，仔细复核。模具设计任务书工件图及技术要求多工位级进模设计工艺分析拟定工位数及各工位冲压性质设计条料排样图制件毛坯展开计算和其他计算初选冲压设备研讨会审绘制模具结构总图编写模具使用说明装配技术要求，确定压力机，填写零件说明表校核绘制模具零件图冲压参数有关标准冲模设计资料机械制图，极限公差，形位公差，表面粗糙度及模具材料与热处理复印或描图存 档编制模具加工说明生产准备车间加工制造试冲验收 图1-1 多工位级进模设计步骤流程图（2）排样图设计是在掌握全部正确的工艺数据后进行的一次关键工作，排样的设计基准必须遵循基准统一原则，工序的了解与排列顺序，定距方式要合理，载体的选择与冲压的工序的连接形式要适当，结合模具的强度与模具工作零件及辅助机构的设置应避免干扰有效空间，最大限度地位及冲件材料的利用率等。（3）在排样设计后，模具中工作零件，结构零件，辅助零件与标准零件的选用要结合总体结构要求进行，先设计结构总图在绘制模具零件图，并提出相应的使用，保养与维护要求。2.7.多工位级进模的基本结构 多工位级进模的结构随着制件的形状和要求不同而变化，但基本结构所包含的内容是相同的。多工位级进模是冷冲中的一种，它也由上，下模两部分组成。 上模部分为上模座到卸料板之间那部分常与压力机滑块相固定，随压力机滑块上，下往复实现冲压运动。 下模部分为下模座至凹模之间的那部分，也就是一般与压力机工作台相固定的那部分。第三章 板簧级进模的设计3.1 零件的工艺性分析图3-1和图3-2所示的是某数码复印机上的不锈钢板簧的二维零件图和三维实体图,材料SUS301_CSP_1/2H,料厚0.3mm。R5.3mm的圆弧外侧面与30+0.025mm和一个腰孔的中心连线的距离为41.60.2mm,尺寸精度要求较高。另外零件中有两个、mm的圆孔，还有5mm3mm的腰孔和端部23.2mm2mm的槽，这都需要冲裁工序；而且还有R5.3mm的圆弧，需要弯曲工序，由于弧度较大，还需要多次弯曲，除此零件的左边还得翘起19.6mm的高度；最后还有切外形和落料等工序。 图3-1 板簧二维零件图 图3-2 板簧三维实体图鉴于工序较多，如采用单工序模具生产, 模具多, 生产效率和设备利用率低, 工时费用大, 难以精确定位且不安全。如采用复合模冲孔落料, 凸凹模强度差, 后续还需设计弯曲模。所以为了保证零件尺寸的一致性,又避免采用多副模具加工造成零件尺寸超差，所以采用级进模进行生产。3.2工艺方案的确定3.2.1工位确定的原则 在条料排样图设计中，首先是要考虑被加工的零件在全部冲压过程中共分几个加工工位，并在其中要设置几个空位工位，以及各工位的加工内容和各工位主要加工的尺寸与精度。工位的多少和各工位的加工内容没有硬性规定，但应当遵循以下的基本原则灵活地设定： (1)应当保证冲件的精度要求和零件几何形状的正确。在划分工位时，对零件要求精度比较高的部位，应尽量集中在一个工位一次冲压完成为好，以避免步距凝望影响精度要求。如果确实在个工位完成这一部分冲制有困难，需要分解成两个工位，最好放在两个相邻工位连续冲制为好。(2)对于复杂的形孔与外形分断切除时， 只要不受精度要求和摸具周界尺寸的限制，应力求做到各段形孔以简单、规则、容易加工为其本原则。对于多工位级进模出于采用精确的导正钉做校正定距，为此适当地增加几个工位，把要加工的模具形孔分解得最简单和很规则，这不仅对模具制造创造了有利的条件，对模具寿命也有提高。(3)对于一些在普通低速冲床上冲压的多工位级进模，为了使模具简单、实用、缩小模具体积或由于条件所限，甚至只能采用侧刃做定距，为了减少步距的累积误差，凡是能合并的工位，只要模具能够保证零件的精度，模具本身有足够的强度，就不要轻易分解、增加工位。尤其对于那些形状不易分解的零件，更不要轻率增加工位。(4)凡属于多次拉深的多工位级进模，由于连续冲压的原则，其拉深工序的安排，拉深系数的选取应以安全稳定为原则，具体地说，如果经过计算在三次拉深与四次拉深之间，应用四次拉深，以保证连续冲压的合格率。必要时还应当有整形工序，以保证冲压件的质量。（5)凡属于复杂的弯曲零件，为了便于模具制造并保证弯曲角度合格，凡应分几次弯曲的零件，切不可强行一次弯曲成形，要力求用简单的模具结构来满足弯曲件的形状。必要时，以整形工序保证零件质量。（6）适当增加空工位。在排样图中增设空位工位的目的是为了保证模具有足够的强度，同时确保模具的使用寿命，或是为了便于模具设置特殊结构。3.2.2 板簧零件工位的确定根据以上的工艺分析可知此板簧只有冲裁和弯曲两种工序。在冲裁弯曲多工位级进模中，应先冲切掉孔和弯曲部分的外形余料，再进行弯曲，然后再冲去其余的余料，最后再冲那些靠近弯边的孔和弯曲部分侧面有孔位精度要求的侧壁孔。考虑上述原则，所以此板簧工位顺序确定如下：冲2个4mm导正孔；冲3、3.6mm圆孔，5mm3mm腰孔和端部23.2mm2mm槽；空位,加强凹模的强度；冲外形,将需要弯曲的部分与条料分离,以便进行弯曲；空位；预弯R5.3mm的圆弧；将预弯R5.3 mm的圆弧弯曲到圆周角为110；将R5.3mm的圆弧弯曲到圆周角为150,因为圆弧是用滑块成形,一次成形精度达不到要求,所以分二次弯曲；弯曲；空位;；11.切外形,并切除条料残料。3.3排样图设计排样图的设计是多工位级进模设计的关键之一。冲压件在带料上的排样必须保证完成各冲压工序，准确送进，实现级进冲压；同时还应便于模具的加工，装配和维修。确定排样图时，首先要根据冲压件图纸计算出展开尺寸，然后进行各种方式的排样。在确定排样方式时，还必须对工件的冲压方向、变形次数、变形工艺类型、相应的变形程度及模具结构的可能性、模具加工工艺性、企业实际加工能力等进行综合分析判断。同时全面考虑工件精度和能否顺利进行级进冲压生产后，从中选择一种最佳方案。当带料的排样图纸设计完成后，模具的工位数及各工位的内容；被冲制工件各工序的安排及先后顺序，工件的排列方式；模具的送进步距、条料的宽度和材料的利用率；导料方式，弹顶器的设置和导正销的安排；模具的基本结构等就基本确定。1 冲压件图纸展开尺寸的计算 根据图3-3可知：a=36.3+6+5.3cos600-19=25.95mm B=19.6-5.3sin600=15.01mm图3-3 板簧零件图的正视图对于半径为R5.3mm的圆弧而言需要弯曲1500，所以其展开长度为： （经查表得=0.5）所以有:翘起部分的长度为：毛坯总的长度为：毛坯的三维展开图如图3-4所示：2.排样图设计 根据上述确定出来的工位，并考虑排样时的原则，制定出以下几种方案：方案1：采用双排交叉垂直排样；方案2：采用单排垂直排样；方案3：采用单排的倾斜排样；图3-4 零件的展开三维图对于方案1而言，其最突出的优点就是它大大地提高了材料的利用率，但是采用这种排样，对于这个板簧零件而言，其共有