多工位级进模设计 (2)

1、多工位级进模设计BREAD PPT DESIGN制作者：何玉松制作者：何玉松BREAD PPT DESIGN2综述综述 多工位级进模是一种在一副模具内将制件加工成所需工件的冲压工艺,它将一副模具分成若干个等距离工位,在每个工位上设置定的冲压工序,完成零件的某部分冲制工作,经多道工序冲制完成所需要的冲压件。BREAD PPT DESIGN3目录分类2 2排样设计3 3模具结构设计4 4CONTENTS特点1 1BREAD PPT DESIGN4一、多工位级进模特点1.可以完成多道冲压工序，局部分离与连续成形结合。2.具有高精度的导向和准确的定距系统。3.配备有自动送料、自动出件、安全检测等装置。

2、4.模具结构复杂，镶块较多，模具制造精度要求很高，制造和装调难度大。 冲制厚度较薄（一般不超过2mm)、产量大，形状复杂、精度要求较高的中、小型零件。 用于：用于：BREAD PPT DESIGN5二、多工位级进模分类2.1 2.1 按冲压工序性质分1)冲裁多工位级进模 有冲落形式级进模和切断形式级进模。冲落形式级进模完成多道冲孔工序后落料;切断形式级进模完成冲孔等冲裁工位后切断。2)成型工序多工位级进模(1)以冲裁为主,且分别包括弯曲、拉深、成型某一工序或某两个工序的有:冲裁弯曲多工位级进模、冲裁拉深多工位级进模、冲裁成型多工位级进模、冲裁弯曲拉深多工位级进模、冲裁弯曲成型多工位级进模和冲裁

3、拉深成型多工位级进模等。(2)由几种冲压工艺结合在一起的冲裁、弯曲、拉深、成型多工位级进模。 BREAD PPT DESIGN6 多工位级进模分类2.22.2 按级进模的设计方法分1)封闭形孔连续式级进模这种级进模的各个工作形孔(除定距侧刃形孔外)与被冲零件的各个孔及制件外形(弯件指展开外形)的形状一致,并把它们分别设置在一定的工位上,材料沿各工位经过连续冲压,最后获得所需冲件。用这种方法设计的级进模称封闭形孔连续式级进模。如图1所示为冲制制件及其展开图和排样图。 图1 冲压件、展开图和排样图 (a)冲压件;(b)展开图;(c)排样图 BREAD PPT DESIGN7多工位级进模分类2)分断

4、切除余料级进模这种级进模对冲压零件的复杂异形孔和零件的整个外形采用分段切除多余废料的方式进行,即在前一工位先切除一部分废料,在以后工位再切除一部分废料,经过逐个工位的连续冲制,就能获得一个完整的零件或半成品。对于零件上的简单形孔,模具上相应的形孔可与零件上的形孔做成一样。分断切除余料级进模的特点:分断切除多段式级进模其工位数比封闭形连续级进模多;在分断切除废料过程中可以进行弯曲、拉深、成型等工艺,一般采用全自动连续冲压。这种模具结构复杂,制造精度高;由于能冲出完整零件,因此生产率和冲件的精度都很高。BREAD PPT DESIGN8多工位级进模分类如图1所示零件,采用分断切除多段式级进模时，其

5、排样图如图2所示,共分八个位: 第一工位:冲导正钉孔 第二工位:冲2 1.8孔。 第三工位:空位。第四工位:冲切两端局部废料。 第五工位:冲两工件间的分断槽废料。 第六工位:弯曲。 第七工位:冲中部312长方孔。 第八工位:切载体 图2：分断切除多段式级进模条料排样图 BREAD PPT DESIGN9三、多工位级进模的设计步骤3.1 3.1 多工位级进模结构复杂、精密、高速冲压,造价高,制造周期长,所以设计多工位级进模时,应十分细致、全面地考虑问题。一般主要按以下步骤进行:(1)接受设计任务,研究原始资料,收集有关数据。冲压产品制件图和模具设计任务书各一份。冲压产品制件试制生产的技术数据与样

6、件。例如弯曲件的展开尺寸、弯曲过程的各工序零件图;拉深件的坯料尺寸,拉深次数及工序件尺寸等。 (2)进行工艺计算。将收集的数据及资料,根据多工位级进模中的受力状态进行工艺计算,并修改有关数据。BREAD PPT DESIGN10多工位级进模的设计步骤 (3)绘制零件展开图,设计条料排样图并进行工艺会审。(4)模具结构设计,并绘制装配草图。(5)绘制模具装配图、零件图,编写模具使用维修说明书。说明书内容:选用的压力机、模具闭合高度、轮廓尺寸、规定行程范围及每分钟冲压次数等;选用自动送料机构类型,送料步距及公差,安装调整要点;模具刃磨和维修注意点(哪些凸模或凹模需拆下刃磨,刃磨后如何调整各工作部分

7、高度差值)。对易损件及备件应有零件明细表。 BREAD PPT DESIGN11 多工位级进模的排样设计3.2 3.2 排样设计是多工位级进模设计的重要内容，是模具结构设计的依据之一。它影响到材料利用率、冲件质量、模具结构、成本和寿命。 排样的主要内容：1.将各工序内容进行优化组合形成一系列工序组，并对工序组排序；2.确定工位数和每一工位的加工工序内容；3.确定载体类型；4.毛坯定位方式；5.设计导正孔直径和导正销的数量；6.绘制工序排样图。BREAD PPT DESIGN12排样示意图BREAD PPT DESIGN13排样设计 3.33.3 多工位级进模设计中,排样图的合理及正确与否,直接

8、影响到制件精度与能否顺利地进行冲压生产,并且关系到材料的利用率。因此,排样图是多工位级进模设计的依据,也是关键工作之一。 根据制件图样尺寸,计算制件的展开尺寸,进行排样,并计算各种排样方式的材料利用率,分析制件精度是否能达到图样要求,能否在模具中顺利地进行自动连续冲压。将各种方案比较,选用最佳方案。 BREAD PPT DESIGN14排样设计原则 (1)合理确定工位数。在不影响凹模强度的原则下,工位数选得越少越好。(2)适当设置空工位。有时为了提高凹模强度或便于安装凸模,在排样图上设置空工位,在空位上不对条料进行冲压加工。(3)考虑材料的利用率,尽量按少、无废料排样,以便降低成本、提高经济效

9、益。多排或双排排样比单排排样要节省材料,但模具制造困难,给操作也带来不便。(4)合理确定冲裁位置。凹模孔型距离太近影响其强度,太远又会增大模具外形,浪费材料,且降低冲裁精度。(5)为保证条料送进步距的精度,必须设置导正孔,其位置尽可能设置在废料上,这样可增大导正直径,使工作更为可靠。BREAD PPT DESIGN15排样设计原则(6)有冲孔与落料工序时,冲孔在前,有时可以将以冲孔作为导正孔。若工件上没有孔,则可在第一工位上设置工艺孔,以做导正孔用。(7)制件上的孔位置精度要求高时,在不影响凹模强度的前提下,尽量在同一工位中冲出,以保证质量。(8)在工位较多时,一般将分离工序安排在前,接着安排

10、成型工序。对精度要求高的拉深件和弯曲件,应在成型工序后再安排整形工序,最后安排切断或落料工序。(9)冲制不同形状及尺寸的多孔工序时,尽量把大孔和小孔分开安排在不同工位,以便修磨时能保证孔距精度。(10)在冲裁形状复杂的制件时,可用分段切除方法,以提高凹模强度并便于模具加工与制造。 BREAD PPT DESIGN16含局部成形工序的排样设计原则3.4 3.4 （1）有局部成形时，可根据具体情况将其穿插安排在各工位上进行，在保证产品质量的前提下，利于减少工位数。（2）局部成形会引起条料的收缩，使周围的孔变形，因此不应安排在条料边缘区或工序件外形处，局部成形区周围的孔应在成形后再冲。（3）轮廓旁的

11、凸包要先冲，以避免轮廓变形。若凸包中心线上有孔，应在压凸包前先在孔的位置上冲出直径较小的孔，以利于材料从中心向外流动，待压好凸包后再冲孔到要求的尺寸。（4）镦形前应将其周边余料适当切除，然后在镦形完成后再安排进行一次工序，冲去被延展的余料。BREAD PPT DESIGN17排样设计时应考虑的问题 3.5 3.5 (1)多工位级进模的送料方式:在高速冲床上用自动送料机构,以导正销精确定位。(2)零件形状:分析冲压零件形状,抓作零件的主要特点,分析研究,找出工位之间关系,保证冲压过程顺利进行。特别对形状异常复杂、精度要求高、含有多种冲压工序的零件,应根据变形理论分析,采取必要措施给予保证。 （3

12、）冲裁力的平衡:力求压力中心与模具中心重合,其最大偏移量不超过模具长度的1/6(或宽度的1/6)。由于多工位级进模往往在冲压过程中产生侧向力,因此,必须分析侧向力产生部位、大小和方向,采取一定措施,力求抵消侧向力。BREAD PPT DESIGN18排样设计时应考虑的问题 (4)模具结构:结构尽量简单,制造工艺性好,便于装配、维修和刃磨。 (5)被加工材料:多工位级进模对被加工材料有严格要求。在设计条料排样图时,对材料的供料状态,被加工材料的物理力学性能、材料厚度、纤维方向及材料利用率等均要全面考虑。 (6)冲压件的毛刺方向:冲压零件经凸、凹模冲切后,其断面有毛刺。在设计多工位级进模条料排样图

13、时,应注意毛刺的方向。(7)正确设置侧刃位置与导正孔：侧刃是用来保证送料步距的,所以,侧刃一般设置在第一工位(特殊情况可在第二工位)。若仅以侧刀定距的多工位级进模,又是以剪切的条料供料时,应设计成双侧刃定距,即在第一工位设置一侧刃,在最后工位再设置一个。BREAD PPT DESIGN19排样设计时应考虑的问题(8)注意条料在送进过程中的阻碍:设计多工位级进模条料排样图时,应保证条料在送进过程中的畅通无阻,否则就无法实现自动冲压。(9)当零件外缘或形孔采用切废法分段切除时,应注意各段间的连接,要十分平直或圆滑,保证被冲零件的质量。 由于多工位级进模的工位多,模具制造误差、步距间误差的积累,因此

14、经各工位切废料后,易出现外缘或各形孔的连接处不平直、不圆滑、错牙、尖角、塌角等缺陷。这是设计排样图时不注意而造成的。 BREAD PPT DESIGN20载体设计 3.6 3.6 载体载体：多工位冲压时条料上连接工序件，并使工序件在模具上稳定送进的部分材料。载体与工序件之间的连接段称为搭接头。 载体的形式载体的形式：单侧载体、双侧载体、中间载体、无载体和边料载体。BREAD PPT DESIGN21载体与搭边的区别 3.6.1 3.6.1 区别：载体与条料搭边相似,但又有所不同,搭边的宽度主要是根据冲压工艺要求,能将冲件一个个符合图样要求地冲下来。而载体必须要有足够的强度,要能运载条料上冲出的

15、零件,使它能平稳地送进。在多工位级进模中,条料排样图设计时,有时两侧的“搭边”设计得很宽。这实际是搭边与条料的载体合二为一。一般来说,为了保证载体宽度的强度和设置导正孔的需要,载体宽度大于搭边宽度24倍。 为了保证送料准确,通常在载体上或工件之间的条料上按送料步距设置导正孔，这样可补偿或修正由于高速冲压引起的送料误差。导正孔一般在第一工位上冲出,便于在以后工位上进行导正。在多工位级进模上,通常10个工位需设置34个导正销,导正往往设置在重要工作之前。工位越多,导正销的数量也越多。 BREAD PPT DESIGN22单侧载体 3.6.2 3.6.2 单侧载体是在条料的一侧设计的载体。导正销孔多

16、放在单侧载体上，其送进步距精度不如双侧载体高。一般应用于条料厚度为0.5mm以上的冲压件。主要适用于零件一端或几个方向都有弯曲，往往只能保持条料的一侧有完整的外形场合。BREAD PPT DESIGN23双侧载体 3.6.3 3.6.3 在条料的边缘两侧设计的载体，被加工的零件连接在两侧载体的中间 ，采用双侧载体送进十分平稳可靠，但材料利用率较低。适用于弯曲线的方向垂直于送料方向的排样方式。 （双侧载体可分为等宽双侧载体和不等宽双侧载体）。BREAD PPT DESIGN24中间载体 3.6.4 3.6.4 中间载体是指载体设计在条料中间， 一般适用于对称零件，尤其是两外侧有弯曲的对称零件。中

17、间载体不仅可以节省大量的原材，还利于抵消由于两侧压弯时产生的侧向力。对于一些不对称的单向弯曲的零件，也可采用中间载体将被加工的零件对称与中间载体排列在两侧，变不对称零件为对称性排列，即提高了生产效率，又提高了材料利用率，也抵了弯曲时产生的侧向压力。BREAD PPT DESIGN25无载体 边料载体无载体边料载体边料载体3.6.5BREAD PPT DESIGN26分段冲切的设计 3.7 分段冲切的目的分段冲切的目的 使模具刃口分解和重组，把复杂的内、外形轮廓分解为若干简单的几何单元，以简化凸模和凹模形状（如下图所示）。 刃口分解要求BREAD PPT DESIGN27分段冲切的设计3.7.1

18、 3.7.1 分段冲切的分割原则分段冲切的分割原则 刃口的分段应有利于简化模具结构，形成的凸模外形要简单、规则，要便于加工，并要有足够的强度。 内、外形轮廓分解后，各段间的连接应平直或圆滑。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 。有公差要求的直边和使用过程中有滑动配合要求的边应一次冲切。复杂外形以及有窄槽或细长臂的部位最好分解，复杂内形最好分解。外轮廓各段毛刺方向有不同要求时应分解。刃口分解要考虑加工设备条件和加工方法，便于加工。BREAD PPT DESIGN28分段冲切的设计3.7.2 分段切除时的搭口形式选择分段切除时的搭口形式选择连接方法可分为搭接、平

19、接、切接三种方式。搭接BREAD PPT DESIGN29分段冲切的设计平接BREAD PPT DESIGN30分段冲切的设计切接BREAD PPT DESIGN31工位设计工位设计原工位设计原则：则：1)简化模具结构2)保证冲件质量3)减少空位空位工位：空位工位：当条料每送到这个工位时，不作任何加工，随着条料的送进，再进入下一工位，这样的工位为空位工位。增设空位工位的目的：增设空位工位的目的：保证凹模、卸料板、凸模固定板有足够的强度；确保模具的使用寿命；为了便于在模具中设置特殊结构；作必要的储备工位、便于试模时调整工序用。3.8BREAD PPT DESIGN32工位设计空位工位设置原则：

20、当模具的步距较大时（步距30 mm），不宜多设置空位工位。 精度高、形状复杂的零件在设计排样图时，应少设置空位工位。用导正销做精确定位的条料排样图因步距积累误差较小，对产品精度影响不大，可适当地多设置空位工位。工序先后的安排：1)纯冲裁多工位级进模排样先冲内形再冲外形,先冲孔再落料。2）冲裁、弯曲多工位级进模排样先冲孔再切除弯曲部位周边废料，然后弯曲、落料BREAD PPT DESIGN33多工位级进模的定距进距和进距精度1、进距的基本尺寸2、进距的精度修正系数；模具设计的工位数；实际公差值，高四级后的轮廓尺寸的精度等级提将冲件沿送料方向最大；偏差值，多工位级进模进距对称knmmmmkn323

21、.9BREAD PPT DESIGN34定位形式选择与设计 3.10 3.10 工序件定位方式：工序件定位方式：挡料销、侧刃、自动送料装置、导正销等。 导正孔的确定原则：导正孔的确定原则：第一工位就要冲制出导正销孔，紧接第二工位要有导正销； 导正孔位置应处于条料的基准平面； 重要的加工工位前要有导正销； 圆筒形件在连续拉深时，可不必设置导正销孔直接利用拉深凸模导正。必须要设置导正销而又与其它工序干涉时，可设置空位工位。BREAD PPT DESIGN35条料的定位精度 条料的定位精度直接影响到工件的加工精度条料的定位精度直接影响到工件的加工精度, ,特别是对工位特别是对工位数比较多的排样数比较

22、多的排样, ,应特别注意条料的定位精度。应特别注意条料的定位精度。排样时，一般应在第一工位冲导正工艺孔，紧接着第二工位设置导正销导正，以该导正销矫正自动送料的步距误差。在模具加工设备精度一定的条件下，可通过设计不同型式的载体和不同数量的导正销，达到条料所要求的定位精度。 条料的定位精度是确定凹模、固定板和卸料板等零件型孔条料的定位精度是确定凹模、固定板和卸料板等零件型孔位置精度的依据。位置精度的依据。为了减少多工位级进模各工位之间步距的积累误差，在标注凹模、固定板和卸料板等零件与步距有关的孔位尺寸时，均以第一工位为尺寸基准向后标注，不论距离多大，均以对称偏差标注型孔位置公差，以保证孔位制造精度

23、。BREAD PPT DESIGN36排样设计后的检查 3.11 3.11 排样设计后必须认真检查，以改进设计，纠正错误。不同工件的排样其检查重点和内容也不相同，一般的检查项目可归纳为以下几点： （1）材料利用率。 （2）模具结构的适应性。 （3）有无不必要的空位。 （4）制件尺寸精度能否保证。 （5）弯曲、拉深等成形时，材料流动区的孔和外形的应置于变形工序之后。 排样设计经检查无误后，应正式绘制排样图，并标注必要的尺寸和工位序号，进行必要的说明。BREAD PPT DESIGN37四、模具结构设计 多工位级进模工位多、细小零件和镶块多、机构多，动作复杂，精度高，其零部件的设计，除应满足一般冲

24、压模具零部件的设计要求外，还应根据多工位级进模的冲压成形特点和成形要求、分离工序和成形工序差别、模具主要零部件制造和装配要求来考虑其结构形状和尺寸，认真进行系统协调和设计。4.1 4.1 总体设计 (1)模具基本结构设计：级进模基本框架主要由正倒装关系、导向方式、卸料方式等三个要素组成。(2)模具基本尺寸：主要有模架、模具的平面轮廓尺寸、闭合高度、凸模的基准高度和各模板的厚度。BREAD PPT DESIGN384.2 模架设计 多工位级进模要求模架刚度好、精度高。因而,除了小型模具可采用双导柱模架外,多采用四导柱模架。精密级进模一般采用滚珠导向模架。而且,卸料板一般采用有导向弹压导板结构。上

25、、下模座的材料除小型模具用200外,多采用铸钢或锻钢或厚钢板(45钢,甚至合金钢)。 BREAD PPT DESIGN39在一副多工位级进模中,凸模种类一般都比较多。截面有圆形和异形的,还有冲裁和成型用凸模，它可以采用直通结构也可采用加强型结构。又由于工位多,凸模安装空间受到一定的限制等,因此多工位级进模凸模的固定方法也很多。异形凸模一般采用直通结构，用螺钉吊装固定。 主要的固定方式有：主要的固定方式有：挂台固定、销钉固定、螺丝固定。压块固定、顶丝固定。这其中挂台固定最安全可靠，销钉固定不常用，其它3种固定方式主要是便于维修时快速更换。 选用固定方法的原则：选用固定方法的原则： （1）在同一副

26、级进模中应力求固定方法基本一致； （2）小凸模和易损凸模力求以快换式固定； （3）便于装配和调整。4.3 凸模设计BREAD PPT DESIGN40凸模常用的固定方法（1） BREAD PPT DESIGN41凸模常用的固定方法（2）1-凸模 2-销钉 3-凸模固定板BREAD PPT DESIGN42常见的小凸模及其装配形式BREAD PPT DESIGN43带顶出销的凸模结构BREAD PPT DESIGN44成型磨削凸模的形式BREAD PPT DESIGN454.4 凹模设计 除工步较少、纯冲裁工步及精度要求不高的级进模的凹模为整体式的外,大多数的级进模凹模都采用镶拼式的结构,这样便

27、于加工、装配调整和维修;易保证凹模几何精度和步距精度。镶拼式凹模结构：镶拼式凹模结构： 镶入式凹模结构 拼块式凹模结构固定形式：固定形式： 平面固定式 嵌槽固定式 框孔固定式BREAD PPT DESIGN46镶拼式凹模结构BREAD PPT DESIGN47镶入式凹模结构 BREAD PPT DESIGN48拼装式凹模结构BREAD PPT DESIGN49平面固定式BREAD PPT DESIGN50直槽固定式BREAD PPT DESIGN51a) 整体框孔 b) 组合框孔BREAD PPT DESIGN524.5 导料装置 多工位级进模与普通冲裁模一样,也用导料板对条料沿送进方向进行导

28、向,它安装在凹模上平面的两侧,并平行于模具中心线。多工位级进模的导料板,为适应高速、自动冲压,采用有凸台的形式。这样使条料在浮动送料过程中,在浮顶器对条料的弹顶作用下,仍能使条料在导料板中运动自如。 完整的导料系统包括：导料板、浮顶器(或浮动导料销)、承料板、侧压装置、除尘装置以及安全检测装置等 。1.带台导料板与浮顶器配合使用的导料装置2.带槽浮动顶料销导料装置 BREAD PPT DESIGN53浮动顶料装置BREAD PPT DESIGN54带槽浮动顶料销导料装置及错误设计BREAD PPT DESIGN55浮动导轨式导料装置 BREAD PPT DESIGN564.6 导正销 条料的导

29、正定位方法，常使用导正销与侧刃配合定位，侧刃作定距和初定位，导正销作为精定位。 导正销的头部形状从工作要求来看分为引导和导正部分，根据几何形状可分为圆弧和圆锥头部。 图a为常见的圆弧头部，图b为圆锥头部。BREAD PPT DESIGN57导正销伸出长度 BREAD PPT DESIGN58导正销的固定方式 图ad为导正销固定在固定板上，图a）结构导正销与固定板采用H7/n6配合，一般用于导正销直径5的情况；图b、c)导正销与固定板采用H7/h6的配合；而图d导正销与卸料板采用H7/h6的配合，与固定板之间有较大的间隙；e、f、g是导正销直接固定在卸料板上，采用较少。图h结构是导正销直接固定在

30、落料凸模上，常用在零件上有孔的落料时。 BREAD PPT DESIGN594.7 卸料装置 卸料装置是多工位级进模结构中的重要部件。它的作用除冲压开始前压紧带料压紧带料，防止各凸模冲压时由于先后次序的不同或受力不均而引起带料窜动，并保证冲压结束后及时平稳的卸料。更重要的是在多工位级进模中卸料板还将对各工位上的凸模，特别是细小凸模，在受到侧向作用力时，起到精确导向和有效地保护作用。 卸料装置主要由卸料板，弹性元件，卸料螺钉和辅助导向零件所组成。安装形式：安装形式：卸料板采用卸料螺钉吊装在上模。BREAD PPT DESIGN60卸料板的结构 BREAD PPT DESIGN61卸料板的安装 1

31、-上模座;2-螺钉;3-垫片;4-管套;5-卸料板; 6-卸料板拼块;7-螺塞;8-弹簧;9-固定板;10-卸料销BREAD PPT DESIGN624.8 限位装置如图所示的限位装置由限位柱与限位垫块或限位套等零件组成。限位装置的总高度正是模具在镦压状态下的高度加上工件的料厚，这样安装调试模具时只要将限位垫放在两限位柱之间即可，模具对好后取下限位块即可冲压。当完成冲压后，可将限位套套在限位柱上，使上下模保持开启状态，便于搬运和存放，如图b所示。作用：作用：便于模具安装、调试、存放和搬运。BREAD PPT DESIGN634.9 自动送料装置 实现冲压生产的自动化，是提高冲压生产率、保证冲压安全生产的根本途径和措施。自动