教学单元七多工位级进模的设计

1、冷冲压工艺及模具模具设计 项目七 多工位级进模的设计 目录 7.1任务引入 7.2相关知识 7.3任务实施任务实施 思考与练习题 图a、b微型电机定、转子冲片，材料为冷轧硅钢片，料厚 0.35mm，零件形状复杂，生产批量大，为提高材料利用率， 保证产品质量，定、转子冲片宜采用多工位级进模进行冲压。 图c为卡片冲压件，该冲件结构尺寸小，料厚t0.8mm，材料 为黄铜带H62，大批量生产，尤其内孔和外形壁间距小，因此 宜采用带料多工位级进模冲压成形。 7.1 任务引入任务引入 a) 定子片定子片b) 转子片转子片c) 卡片卡片 多工位级进模的设计 根据上述零件的结构及工艺的特点，在设计级进 模时需

2、要充分考虑到各种因素，从而设计出合理的 冲压工艺方案与模具结构。 下面我们先介绍多工位级进模与冲压生产自动化技 术的基础知识，根据任务完成电机定转子冲片和卡片 的多工位级进模的排样与结构设计。 多工位级进模的设计 多工位级进模的设计 7.2 相关知识相关知识 多工位级进模的特点与分类 多工位级进模的排样设计 多工位级进模的主要零部件设计 多工位级进模的自动送料与安全检测装置 多工位级进模的设计 7.2.1 多工位级进模的特点与分类 1. 多工位级进模的特点多工位级进模的特点 （1）冲压生产效率高； （2）操作安全简单； （3）产品质量高； （4）模具寿命长； （5）生产成本低； （6）设计制造

3、难度大。 多工位级进模的设计 2. 多工位级进模的分类多工位级进模的分类 （1）按级进模所包含的工序性质分类 可分为冲裁多工位级进模、冲裁拉深多工位级进模、 冲裁弯曲多工位级进模、冲裁成形（胀形、翻边、缩口、 整形等）多工位级进模。 （2）按冲件成形方法分类 1）封闭型孔级进模 封闭型孔多工位级进冲压封闭型孔多工位级进冲压 多工位级进模的设计 2）切除余料级进模 切除余料的多工位级进冲压切除余料的多工位级进冲压 多工位级进模的设计 7.2.2 多工位级进模的排样设计 排样设计时须考虑下列要素： 1）多工位级进模的设计尺寸基准与冲件的尺寸基准重合。 2）冲件每一部分在级进冲模中的冲压加工内容和顺

4、序。 3）模具的总工位数（含空位）及每一工位的加工要求。 4）模具各工位间的步距尺寸和定距方式。 5）排样中冲件的排列方式（单排、双排、多排），方位 形式（直排、斜排、直对排等），冲压加工的总压力中心。 6）带料（或条料）宽度、碾压纤维方向与冲压时送料方 向的关系及材料的利用率。 7）带料（或条料）的载体设计及选用形式。 8）多工位级进模的基本结构形式。 多工位级进模的设计 1. 排样设计的原则排样设计的原则 （1）基准选择 1）当冲件有指定基准时，排样图的设计标注尺寸基准 应与指定基准统一。 2）冲件未指定基准时，应按其零件对称轴线、使用功 能基准，以及装配基准等来考虑选用排样的尺寸标注基准

5、， 以防止尺寸计算及在确定步距时产生累积误差。 （2）总工位和空工位的设置 1）总工位的设置 在不影响凹模强度的原则下，工位 数越少越好，这样可以减少累积误差，使冲出的制件精度 高。 多工位级进模的设计 2）空工位的设置 当凹模型孔间距过小影响到其强度时， 或因冲压工艺要求需在模具结构中设置倒冲、侧向冲压等特 殊装置时，必须设置相应的空工位（在空工位上不对条料进 行冲压加工），以保证模具寿命和便于制造。 （3）冲件的排列方式和冲压力的平衡 （4）冲件的毛刺方向 排样图中冲件的毛刺方向排样图中冲件的毛刺方向 多工位级进模的设计 （5）各冲压工序的排序原则 1）首先冲制导正销孔和间距精度要求较高的

6、孔； 2）当冲件复杂工序较多时，一般将冲孔、切口、切槽等 分离工序安排在前； 3）拉深切槽与切口的设计 多工位级进模整体条料拉深多工位级进模整体条料拉深 多工位级进模的设计 多工位级进模切口拉深工序安排示例多工位级进模切口拉深工序安排示例 多工位级进模切槽拉深排样示例多工位级进模切槽拉深排样示例 多工位级进模的设计 多工位级进模拉深切槽与切口形式多工位级进模拉深切槽与切口形式 a）c）为切口形式）为切口形式 d）f）为切槽形式）为切槽形式 多工位级进模的设计 2. 载体设计载体设计 载体：是在排样中用来运载冲压零件向前送进的那一 部分余料。 （1）单侧载体 单侧载体应用示例单侧载体应用示例 多

7、工位级进模的设计 （2）双侧载体 a) b) 多工位级进模的设计 （3）中间载体 中间载体应用示例中间载体应用示例 多工位级进模的设计 （4）边料载体 边料载体应用示例边料载体应用示例 多工位级进模的设计 3. 冲切刃口设计冲切刃口设计 （1）冲切刃口外形设计的原则 1）刃口分解与重组应有利于简化模具结构，分解段数应 尽量少，重组后形成的凸模和凹模外形要简单、规则， 具有足够的强度及便于加工。 2）刃口分解应保证产品零件的形状、尺寸、精度和使 用要求。 3）内外形轮廓分解后，各段间的连接应平直或圆滑。 4）分段搭接点应尽量少，搭接点位置要避开产品零件的 薄弱部位和外形的重要部位。 5）外轮廓各

8、段毛刺方向有不同要求时应分解。 多工位级进模的设计 刃口分解示例刃口分解示例 多工位级进模的设计 （2）轮廓分解时分段搭接头的基本形式 1）搭接 搭接示意图搭接示意图 载体的作用是 运送冲件至各 个工位进行连 续冲压，保证 冲件在动态中 保持稳定准确 的定位。而搭 口是起连接载 体与冲件或冲 件与冲件的作 用。 多工位级进模的设计 2）平接 平接连接方式平接连接方式 多工位级进模的设计 3）切接 切接连接方式切接连接方式 多工位级进模的设计 4. 定距精度与定距方式设计定距精度与定距方式设计 （1）步距和步距精度 1）步距的基本尺寸 排样方式 （自右向 左送料） 步距基本 尺寸 SAMSBM

9、排样方式 （自右向 左送料） 步距基本 尺寸 SAB2M sin BM S 多工位级进模的设计 2）步距精度 采用导正销定距的多工位级进模，其步距精度一般可按如 下经验公式估算： k n 3 2 式中式中 多工位级进模步距对称偏差值（多工位级进模步距对称偏差值（mm）；）； 将冲件沿送料方向最大轮廓尺寸的精度等级提高四级后将冲件沿送料方向最大轮廓尺寸的精度等级提高四级后 的实际公差值（的实际公差值（mm）；）； n模具设计的工位数；模具设计的工位数； k修正系数修正系数 冲裁间隙Z（双面） /mm k 冲裁间隙Z（双面） /mm k 0.010.03 0.030.05 0.050.08 0.0

10、80.12 0.85 0.90 0.95 1.00 0.120.15 0.150.18 0.180.22 1.03 1.06 1.10 多工位级进模的设计 凹模步距尺寸及公差标注凹模步距尺寸及公差标注 多工位级进模的设计 （2）定距方式设计 1）侧刃与导正销 侧刃定距原理侧刃定距原理 侧刃冲切缺口宽度尺寸图侧刃冲切缺口宽度尺寸图 多工位级进模的设计 2）导正销 导正销工作原理示意导正销工作原理示意 1台肩式导料板台肩式导料板 2侧刃余料侧刃余料 3浮顶销浮顶销 4侧刃挡块侧刃挡块5导正销导正销 多工位级进模的设计 导正销的设置 导正销孔应在第一工位冲出，第二工位开始导正，以 后根据冲件精度要求

11、，每隔适当工位设置导正销，导正销 至少要设置两个。 导正销与导正孔的直径 t/mmd/mmt/mmD/mm备 注 0.060.2 0.20.5 0.51.0 dp（0.0080.02） dp（0.020.04） dp（0.040.08） 0.5 0.51.5 1.5 1.62.0 2.02.5 2.54.0 dp冲导正孔凸模直 径 t条料或带料厚度 导正销工作直径导正销工作直径d和导正孔直径和导正孔直径D 多工位级进模的设计 导正销的结构 间接导正销装配结构间接导正销装配结构 多工位级进模的设计 7.2.3 多工位级进模的主要零部件设计 1. 级进模总体结构设计级进模总体结构设计 （1）模具基

12、本结构形式 1）导向方式 级进模常 有外导向和 内导向两部 分。 内导向的典型结构形式内导向的典型结构形式 多工位级进模的设计 2）卸料方式 在多工位级进模中，多采用弹性卸料装置。若工 位数较少、料厚大于1.5mm，也可采用固定卸料方式。 （2）模板厚度 级进模模板一般包括凹模板、凸模固定板、垫板、卸 料板和导料板等。这些模板的厚度决定了模具总体高度。 （3）凸模固定板设计 级进模的凸模固定板除安装固定各种凸模外，还要在 相应位置安装导正销、斜楔、弹压卸料装置等零部件。 因此，固定板应有足够的厚度和耐磨性。固定板的厚度 可按凸模设计长度的40左右选用， 多工位级进模的设计 （4）模架 多工位级

13、进模要求模架刚度好、精度高，因而除小型 模具采用双导柱模架外，大多采用四导柱模架。精密级进 模一般采用滚珠导向模架或弹压导板模架。上、下模座的 材料除小型模具采用HT200外，多数采用铸钢或钢板。高 速级进模也可采用硬铝合金等轻型材料制造，这样可减轻 模具的重量，有利于提高冲压速度。 多工位级进模的设计 2. 级进模凸、凹模设计级进模凸、凹模设计 （1）凹模设计 分段拼合凹模结构分段拼合凹模结构 如图a凹模是由 三段凹模拼块拼合 而成，用模套框紧， 并分别用螺钉和销 钉紧固在垫板上； 图b凹模是由五段 拼合而成，并分别 由螺钉、销钉直接 固定在模座上。 多工位级进模的设计 1）拼合面尽量以直线

14、分割，便于加工，必要时也 可以折线或圆弧作拼合面。 2）同一工位的形孔常做在同一拼块上，一个拼块 上包含的工位不宜太多；对于薄弱、易损坏的型孔宜 单独分块，损坏后便于更换。 3）不同冲压工艺的工位，应与冲裁部分分开，以 便刃磨。 4）凹模拼合面到型孔间应有一定距离，型孔原则 上应为封闭型孔。 5）拼块组配时，应用模套框紧，并在模套底部加 整体垫板。 凹模进行拼合组配时应遵循下列要求： 多工位级进模的设计 （2）凸模设计 a）、）、b）圆凸模快换）圆凸模快换 固定固定 c）带护套快换）带护套快换 凸模凸模 d）异形凸模大）异形凸模大 小固定板套装结构小固定板套装结构 e）异形直通式凸模）异形直通

15、式凸模 压板固定压板固定 f）异形凸）异形凸 模直接固定模直接固定 g）、）、h） 异形凸模黏结固定异形凸模黏结固定 i） 楔块固定楔块固定 j）异形直通式焊接凸）异形直通式焊接凸 模台阶固定模台阶固定 k）可调）可调 凸模高度的安装结构凸模高度的安装结构 l）组合式凸模固定）组合式凸模固定 凸模及固定方法凸模及固定方法 多工位级进模的设计 刃磨后不改变闭合高度的凸、凹模固定方法刃磨后不改变闭合高度的凸、凹模固定方法 1、6更换的垫片更换的垫片 2、5磨削的垫圈磨削的垫圈 3凸模凸模 4凹模镶套凹模镶套 多工位级进模的设计 3. 导料装置设计导料装置设计 （1）台肩式导料板与浮顶装置配合使用的

16、导料装置 台肩式导料板与浮顶装置配合使用的导料装置台肩式导料板与浮顶装置配合使用的导料装置 多工位级进模的设计 （2）带槽式浮顶销的导料装置 带槽式浮顶销的导料装置带槽式浮顶销的导料装置 多工位级进模的设计 浮动导轨式导料装置浮动导轨式导料装置 多工位级进模的设计 （3）浮顶销设置要点 1）浮顶销应沿条料送进方向两侧均匀布置。 2）在立体成形的加工部位不应设置浮顶销，否则会阻 碍条料的送进。 3）在条料的不连续边料上尽量不设置浮顶销，避免挡住 条料影响送进。 4）所有浮顶销的工作段高度应相同。 5）浮顶销应有足够及均衡的弹顶力，以便托起条料及 工序件。 多工位级进模的设计 4. 卸料装置设计卸

17、料装置设计 （1）固定式卸料装置 固定式卸料装置又称刚性卸料装置，它的卸料板与导 料板一起固定在凹模上。特点是卸料力大，卸料可靠。 （2）弹压式卸料装置 多工位级进模的弹性卸料装置多工位级进模的弹性卸料装置 1凹模凹模 2凹模镶块凹模镶块 3弹性卸料板弹性卸料板 4凸凸 模模 5凸模导向护套凸模导向护套 6 小凸模小凸模 7凸模导向凸模导向 护套护套 8上模座上模座 9螺堵螺堵 10 强力弹簧强力弹簧 11垫板垫板 12卸料螺钉卸料螺钉 13凸凸 模固定板模固定板 14小导柱小导柱 15小导套小导套 拼块式弹压卸料板拼块式弹压卸料板 1卸料板卸料板 2导套导套 3拼块拼块 拼块和嵌块式弹压卸料

18、板拼块和嵌块式弹压卸料板 1固定块固定块 2拼块拼块 3卸料板卸料板 4嵌块嵌块 5导套导套 多工位级进模的设计 （3）卸料装置的结构设计要点 1）卸料板的压力 弹压卸料板的压力要求较大，常用碟 形弹簧或聚氨脂橡胶作为弹性元件。 2）卸料板的材料 卸料板的镶块应具有足够的硬度和良 好耐磨性。 3）弹性卸料板的导向形式 弹性卸料板在结构上具备导 向精度高、刚度好的导向装置，使弹性卸料板在工作时稳定 可靠，对凸、凹模起到导向和保护作用。 4）安装卸料板的卸料螺钉 在一副模具中使用的卸料螺 钉，应对称分布，常用的也可用滚珠导柱导套。 多工位级进模的设计 7.2.4 多工位级进模的自动送料与安全检测装

19、置 1. 自动送料装置自动送料装置 （1）钩式自动送料装置 钩式自动送料装置钩式自动送料装置 1上模座上模座 2斜楔斜楔 3滑块滑块 4螺钉螺钉 5复位弹簧复位弹簧 6送料钩送料钩 7凹模凹模 8压料弹片压料弹片 9凸模凸模 10T形导轨板形导轨板 11簧片簧片 12圆柱销圆柱销 多工位级进模的设计 （2）辊式自动送料装置 双边卧辊送料装置双边卧辊送料装置 1偏心盘偏心盘 2拉杆拉杆 3、8超越离合器超越离合器 4、5、9、10齿轮齿轮 6、11辊轴辊轴 7推杆推杆 多工位级进模的设计 （3）夹持式自动送料装置 1）夹刃式自动送料装置 夹刃式送料装置工作过程夹刃式送料装置工作过程 1送料夹刃送料夹刃 2送料夹座送料夹座 3、6拉簧拉簧 4铰接轴铰接轴 5止退夹座止退夹座 7夹刃夹刃 8送料滑块送料滑块 9承料板承料板 多工位级进模的设计 2）夹滚式自动送料装置 滚柱夹持自动送料装置滚柱夹持自动送料装置 1活动夹持器座板活动夹持器座板 2滚轮滚轮 3斜楔斜楔 4、6弹簧弹簧 5活动夹持器支座活动夹持器支座 7滚柱保持架滚柱保持架 8滚柱滚柱 9拔杆拔杆 10导轮导轮 11螺栓螺栓 12盖板盖板 多工位级进模的设计 3）夹板式自动送料装置 偏心滚柱夹板式自动送料示意图偏心滚柱夹板式自动送料示意图 1滚柱滚柱 2螺钉螺钉 3斜楔斜楔 4齿开关齿开关 5送料压板