《冲压工艺与模具设计（第４版）》-模 块 七 　多 工 位 级 进 模 设 计

学习单元一概述一、多工位级进模特点采用级进模可以对各种冲压件进行冲裁、弯曲、拉深、成形等加工。对一些形状特别复杂，或者孔边距较小的冲压件，若采用单工序模或复合模冲制有困难时，则可用级进模对冲压件采取分段的方法逐步冲出。在现代冲压技术中，发展级进模占有重要地位，特别是对大批量生产的冲压件尤其应当采用多工位的级进模。由于模具制造水平的提高，也为发展级进模创造了条件。目前，国内已可自行设计与制造出５０多个工位的级进模，其制造精度已达到微米级。所以多工位级进模与普通冲模相比要复杂，具有如下特点。下一页返回学习单元一概述（１）在一副模具中，可以完成包括冲裁、弯曲、拉深和成形等多道冲压工序；减少了使用多副模具的周转和重复定位过程，显著提高了劳动生产率和设备利用率。（２）由于在级进模中工序可以分散在不同的工位上，故不存在复合模的“最小壁厚”问题，设计时还可根据模具强度和模具的装配需要留出空工位，从而保证模具的强度和装配空间。（３）多工位级进模通常具有高精度的内、外导向（除模架导向精度要求高外，还必须对细小凸模实施内导向保护）和准确的定距系统，以保证产品零件的加工精度和模具寿命。上一页下一页返回学习单元一概述（４）多工位级进模常采用高速冲床生产冲压件，模具采用了自动送料、自动出件、安全检测等自动化装置，操作安全，具有较高的生产效率。目前，世界上最先进的多工位级进模工位数多达５０多个，冲压速度达１０００次／ｍｉｎ以上。（５）多工位级进模结构复杂，镶块较多，模具制造精度要求很高，给模具的制造、调试及维修带来一定的难度。同时要求模具零件具有互换性，在模具零件磨损或损坏后要求更换迅速，方便，可靠。所以模具工作零件选材必须好（常采用高强度的高合金工具钢、高速钢或硬质合金等材料），必须应用慢走丝线切割加工、成形磨削、坐标镗、坐标磨等先进加工方法制造模具。上一页下一页返回学习单元一概述（６）多工位级进模主要用于冲制厚度较薄（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。用这种模具冲制的零件，精度可达ＩＴ１０级。二、多工位级进模的类别（１）按主要加工工序分，有级进冲裁模、级进弯曲模、级进拉深模等，在前面各章均有介绍。（２）按工序组合方式分，有落料弯曲级进摸、冲裁翻边级进模、冲裁拉深级进模、翻边拉深级进模等，请参阅本章介绍。上一页下一页返回学习单元一概述三、多工位级进模的送料方式级进模在冲压过程中，压力机每次行程完成一个（或几个）工件的冲压，条料要及时地向前送进一个步距，称为送料。方式大致如下。１.手工送料常用于生产批量不大、材料较厚、工件较大的送料。２.自动送料器送料所用材料多为卷料。自动送料装置由放料架、自动送料器、收料架等３部分组成。３.在模具上附设自制的送料装置常用斜楔、小滑块驱动，在级进模中应用较少。上一页下一页返回学习单元一概述使用级进模通常是连续冲压，故要求冲床具有足够的刚性和精度。使用级进模在连续冲压的情况下，因模架的导向系统不能脱开，所以冲床的行程不宜过大，应选用行程可调的偏心冲床或高速冲床。级进模设有许多工位，模具尺寸比较大，设计模具和选用冲床时要注意工作台面的有效安装尺寸。上一页返回学习单元二多工位级进模的排样设计与工位安排一、多工位级进模的排样设计设计级进模，首先要设计排样图，这是设计级进模的重要依据。排样的要求是切除废料，将零件留在条料上，以分步完成各个工序，最后根据需要将零件从条料上分离下来。１.多工位级进模排样设计的内容（１）确定模具的工位数目、各工位加工的内容及各工位冲压工序顺序的安排。（２）确定被冲工件在条料上的排列方式。（３）确定条料载体的形式。（４）确定条料宽度和步距尺寸，从而确定了材料利用率。下一页返回学习单元二多工位级进模的排样设计与工位安排（５）确定导料与定距方式、弹顶器的设置和导正捎的安排。（６）基本上确定了模具各工位的结构。２.排样设计应遵循的原则多工位级进模的排样，除了遵守普通冲模的排样原则外，还应考虑如下几点：（１）可制作冲压件展开毛坯样板（３～５个）。在图面上反复试排，待初步方案确定后，在排样图的开始端安排冲孔、切口、切废料等分离工位，再向另一端依次安排成形工位，最后安排制件和载体分离。在安排工位时，要尽量避免冲小孔，以防凸模受力不均而折断。上一页下一页返回学习单元二多工位级进模的排样设计与工位安排（２）第一工位一般安排冲孔和冲工艺导正孔，第二工位设置导正销对条料导正，在以后的工位中，视其工位数和易发生窜动的工位设置导正销，也可在以后的工位中每隔２～３个工位设置导正销。第三工位根据冲压条料的定位精度，可设置送料步距的误送检测装置。（３）冲压件上孔的数量较多，且孔的位置太近时，可在不同工位上冲出孔，但孔不能因后续成形工序的影响而变形。对相对位置精度有较高要求的多孔，应考虑同步冲出。因模具强度的限制不能同步冲出时，后续冲孔应采取保证孔相对位置精度要求的措施。复杂的型孔可分解为若干简单型孔分步冲出。（４）为提高凹模镶块、卸料板和固定板的强度，保证各成形零件安装位置不发生干涉，可在排样中设置空工位，空工位的数量根据模具结构的要求而定。上一页下一页返回学习单元二多工位级进模的排样设计与工位安排（５）成形方向的选择（向上或向下）要有利于模具的设计和制造，有利于送料的顺畅。若有不同于冲床滑块冲程方向的冲压成形动作，可采用斜滑块、杠杆和摆块等机构来转换成形方向。（６）对弯曲和拉深成形件，每一工位的变形程度不宜过大，变形程度较大的冲压件可分几次成形。这样既有利于质量的保证，又有利于模具的调试修整。对精度要求较高的成形件，应设置整形工位。（７）为避免Ｕ形弯曲件变形区材料的拉伸，应考虑先弯成４５°，再弯成９０°。（８）在级进拉深排样中，可应用拉深前切口、切槽等技术，以便材料的流动。上一页下一页返回学习单元二多工位级进模的排样设计与工位安排（９）压筋一般安排在冲孔前，在突包的中央有孔时，可先冲一小孔，压突后再冲到要求的孔径，这样有利于材料的流动。二、多工位级进模的工位设计进行工位设计就是要确定模具工位的数目、各工位加工的内容及各工位冲压工序顺序的安排。１.工位设计原则１）简化模具结构对于复杂的冲裁、弯曲或成形，宁可采用简单形状的凸模和凹模或简单的机构多冲几次，也不要轻易采用复杂形状的凸模和凹模或复杂机构。对于卷圆类零件，常采用无芯轴的逐渐弯曲成形的方法。上一页下一页返回学习单元二多工位级进模的排样设计与工位安排２）保证冲件质量对于有严格要求的局部内、外形及成组的孔，应考虑在同一工位上冲出，以保证其位置精度。如果在一个工位上完成有困难，则应尽量缩短两个相关工位的距离，以减少定位误差。对于弯曲件，在每一工位的变形程度不宜过大，否则容易回弹和开裂，难以保证质量。３）尽量减少空工位空工位的设置，不仅增加了相关工位之间的距离，加大制造与冲压误差，也增大了模具的面积，因此对空位设置应慎重。只有当相邻工位之间空间距离过小，难以保证凸模和凹模的强度，或难以安置必要的机构时才可设置空工位。上一页下一页返回学习单元二多工位级进模的排样设计与工位安排２.各工位冲压工序在排样设计中的顺序安排在一般冲压工序设计中，各种冲压工序之间的顺序关系已形成一定规律。但在多工位级进模的排样设计中还应遵循以下几条规律：１）对于纯冲裁的多工位级进模排样（详见第三章）２）对于冲裁—弯曲的多工位级进模排样３）对于冲裁—拉深的多工位级进模排样在进行多工位级进拉深成形时，坯料的送进不像单工序拉深那样以散件形式单个进行，而是通过带料以组件形式连续送进坯料，故又称为带料拉深。如图７－１和图７－２所示。采取载体、搭边和坯件连在一起的组件，便于稳定作业，成形效果良好。上一页下一页返回学习单元二多工位级进模的排样设计与工位安排三、分段切除时相关部位的相接级进模冲裁中，常采用分段冲切废料的方法来获得一个完整的冲件形状。如何处理好相关部位几次冲裁产生的相接问题，将直接影响冲压件的质量。由于存在送进误差，其相接部位可能出现不平直、不圆滑和错牙等毛病。上一页下一页返回学习单元二多工位级进模的排样设计与工位安排相关部位的相接可用以下三种方法。１.搭接在其折线的连接处分段，分解为若干个形孔进行分段切除，如图７－３所示。每两段形孔连接处可有一小段搭接区，以保证形孔的连接处不留下接痕。搭接最有利于保证冲件的连接质量，因此在多工位级进模排样的分段切除过程尽可能采用搭接的连接方式。一般的搭接量应大于０.５倍的材料厚度。如果不受搭接形孔所限，其搭接量可以增大至１～２.５倍的材料厚度，但最小不能小于０.４倍的材料厚度。上一页下一页返回学习单元二多工位级进模的排样设计与工位安排２.平接在零件的直边上先冲切掉一部分余料，在另一工位再冲切掉余下的部分，如图７－４所示。在不同工位沿同一条直线进行冲切，两次冲切的刃口位置不可能完全重合，因此会在连接处留下接痕。为改善平接的连接质量，应适当提高步距精度与凸模和凹模的制造精度，以减少其累积误差。在第一次冲切与第二次冲切的两个工位上均要设置导正销，对条料导正。第二次冲切凸模连接出的延长部分（即直边的外侧）修出一个微小斜角（取３°～５°），以减少连接处的明显缺陷。上一页下一页返回学习单元二多工位级进模的排样设计与工位安排３.切接在零件的圆弧部位上分段切除，如图７－５所示。其特点与平接相同。为使两次冲切的圆弧段能光滑地连接，需采取与平接相同的措施，还应使切断型面的圆弧略大于先冲的圆弧。四、多工位级进模中条料载体的形式在多工位级进模内条料送进过程中，会不断地被切除余料。但在各工位之间到达最后工位以前，总要保留一些材料将其连接起来，以保证条料连续的送进。这部分材料称为载体。上一页下一页返回学习单元二多工位级进模的排样设计与工位安排载体必须具有足够的刚度和强度才能将条料稳定地由一个工位传送到下一个工位。根据零件的结构形状和成形部位的位置和方位的不同，条料载体基本上有三种类型：双侧载体、单侧载体和中间载体。１.双侧载体采用双侧载体的形式，送料平稳，条料不易变形，精度较高，如图７－６所示。对于冲裁－弯曲的多工位级进模，双侧载体主要适用于弯曲线的方向垂直于送料方向的排样方式。上一页下一页返回学习单元二多工位级进模的排样设计与工位安排２.单侧载体图７－７所示为单侧载体的形式，主要适用于零件一端