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1、第6章 多工位级进冲压工艺与级进模设计多工位级进模的特点和分类多工位级进模的特点和分类6.1多工位级进模的排样设计多工位级进模的排样设计6.2多工位级进模的典型结构多工位级进模的典型结构6.3多工位级进模主要零部件设计多工位级进模主要零部件设计6.4级进冲压工艺与级进模设计实训级进冲压工艺与级进模设计实训6.5（1）生产效率高。）生产效率高。（2）模具寿命长。）模具寿命长。（3）模具精度高。）模具精度高。（4）自动化程度高。）自动化程度高。（5） 制造、调试及维修难度较大。制造、调试及维修难度较大。（6）模具工作零件材料要求较高。）模具工作零件材料要求较高。（7）模具加工方法先进。）模具加工方
2、法先进。1多工位级进模的特点多工位级进模的特点 多工位级进模主要用于冲制厚度较薄多工位级进模主要用于冲制厚度较薄（一般不超过（一般不超过2mm）、产量大，形状复杂、）、产量大，形状复杂、精度要求较高的中、小型零件。用这种模精度要求较高的中、小型零件。用这种模具冲制的零件，精度可达具冲制的零件，精度可达IT10级。级。2多工位级进模的应用多工位级进模的应用 这是多工位级进模的基本形式，有冲落形式级进这是多工位级进模的基本形式，有冲落形式级进模和切断形式级进模两种形式。冲落形式级进模完模和切断形式级进模两种形式。冲落形式级进模完成冲孔等冲裁工位后落料，切断形式级进模完成冲成冲孔等冲裁工位后落料，切
3、断形式级进模完成冲裁工位后切断。裁工位后切断。1冲裁多工位级进模冲裁多工位级进模 （1）冲裁并且包括弯曲、拉深、成形中的某一工序，如）冲裁并且包括弯曲、拉深、成形中的某一工序，如冲裁弯曲多工位级进模、冲裁拉深多工位级进模、冲裁冲裁弯曲多工位级进模、冲裁拉深多工位级进模、冲裁成形多工位级进模。成形多工位级进模。（2）冲裁并且包括弯曲、拉深、成形中的某两个工序，）冲裁并且包括弯曲、拉深、成形中的某两个工序，如冲裁弯曲拉深多工位级进模、冲裁弯曲成形多工位级如冲裁弯曲拉深多工位级进模、冲裁弯曲成形多工位级进模、冲裁拉深成形多工位级进模。进模、冲裁拉深成形多工位级进模。 2成形工序多工位级进模成形工序多
4、工位级进模3由几种冲压工序结合在一起的冲裁、由几种冲压工序结合在一起的冲裁、弯曲、拉深、成形多工位级进模弯曲、拉深、成形多工位级进模 确定从板料或带料毛坯到产品零件的成形过程，确定从板料或带料毛坯到产品零件的成形过程，即各工位所要进行的加工工序内容，这一设计过即各工位所要进行的加工工序内容，这一设计过程就是排样设计。排样设计必须保证完成各冲压程就是排样设计。排样设计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。模具的加工、装配和维修。1.毛坯排样。毛坯排样。 2. 冲切刃口外形设计冲切刃口外形设计3. 工序排样工序
5、排样（1）优化模具结构，分解段数应尽可能少，重组）优化模具结构，分解段数应尽可能少，重组后形成的凸模和凹模外形要简单、规则，要有足后形成的凸模和凹模外形要简单、规则，要有足够的强度，要便于加工。够的强度，要便于加工。 （2）轮廓分解应保证零件的形状、尺寸等技术要）轮廓分解应保证零件的形状、尺寸等技术要求。求。（3）内、外形轮廓分解后各段间的连接应平直或）内、外形轮廓分解后各段间的连接应平直或圆滑。圆滑。1冲切刃口设计原则冲切刃口设计原则 （4）分段搭接点要尽量少，搭接点位置应避开冲）分段搭接点要尽量少，搭接点位置应避开冲裁件的薄弱部位和外形的重要部位。裁件的薄弱部位和外形的重要部位。（5）有公
6、差要求的直边和使用过程中有滑动配合）有公差要求的直边和使用过程中有滑动配合要求的应一次冲切，不宜分段，以免误差累积。要求的应一次冲切，不宜分段，以免误差累积。（6）复杂内形、外形以及有窄槽或细长臂的部分）复杂内形、外形以及有窄槽或细长臂的部分最好分解。最好分解。（7）外轮廓各段毛刺方向有不同要求时应分解。）外轮廓各段毛刺方向有不同要求时应分解。（8）轮廓分解应考虑加工设备条件和加工方法。）轮廓分解应考虑加工设备条件和加工方法。 1平接平接 平接就是把零件的直边段分两次冲切，两次平接就是把零件的直边段分两次冲切，两次冲切刃口平行、共线，但不重叠。冲切刃口平行、共线，但不重叠。 2交接交接 交接是
7、指毛坯轮廓冲切刃口分解与重组后，交接是指毛坯轮廓冲切刃口分解与重组后，有少量重叠部分。有少量重叠部分。 3. 切接切接 切接是毛坯圆弧部分分段冲切时的搭接形式，切接是毛坯圆弧部分分段冲切时的搭接形式，即在前一个工位冲切一部分圆弧段，在后续工位即在前一个工位冲切一部分圆弧段，在后续工位上再冲切其余部分，前后两段应相切。上再冲切其余部分，前后两段应相切。 2轮廓分解时分段搭接头的基本形式轮廓分解时分段搭接头的基本形式 1工序排样的内容工序排样的内容 （1）在冲切刃口设计的基础上，将各工序内容进）在冲切刃口设计的基础上，将各工序内容进行优化组合形成一系列工序组，对工序排序，确定行优化组合形成一系列工
8、序组，对工序排序，确定工位数和每一工位的加工工序。工位数和每一工位的加工工序。（2）确定载体形式与坯料定位方式。）确定载体形式与坯料定位方式。（3）设计导正孔直径，确定导正销数量。）设计导正孔直径，确定导正销数量。（4）绘制工序排样图。）绘制工序排样图。 按照坯料外形和零件获得方式不同可分为三按照坯料外形和零件获得方式不同可分为三种类型：种类型：（1）落料型工序排样）落料型工序排样（2）切边型工序排样）切边型工序排样（3）混合型工序排样）混合型工序排样2工序排样的类型工序排样的类型 空位是指工件通过时，不作任何冲压加工空位是指工件通过时，不作任何冲压加工的工位。在级进模中设置空位的目的是为了提
9、高的工位。在级进模中设置空位的目的是为了提高模具强度，保证模具寿命和产品质量，在模具中模具强度，保证模具寿命和产品质量，在模具中设置特殊机构以及作为储备工位。如图设置特殊机构以及作为储备工位。如图6-9所示所示的工序排样中，第的工序排样中，第4和第和第6工位就是空工位。工位就是空工位。 3空位空位 多工位级进模在板料或条料的送进过程中，多工位级进模在板料或条料的送进过程中，要不断地切除余料。在各工位之间及到达最后工要不断地切除余料。在各工位之间及到达最后工位之前，需要保留一些材料将其连接起来，以保位之前，需要保留一些材料将其连接起来，以保证板料或条料的连续送进，这部分材料称为载体。证板料或条料
10、的连续送进，这部分材料称为载体。载体必须具有足够的强度和刚度。载体的形式一载体必须具有足够的强度和刚度。载体的形式一般可分为如下几种。般可分为如下几种。（1）边料载体）边料载体（2）单边载体）单边载体（3）双边载体）双边载体（4）中间载体）中间载体4载体载体 1. 先制作先制作35个冲压件的展开毛坯样板，在图面个冲压件的展开毛坯样板，在图面上反复试排，待初步方案确定后，在排样图的开上反复试排，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，最后安排工件和载体另一端依次安排成形工位，最后安排工件和载体分离。
11、在安排工位时，要尽量避免冲小半孔，以分离。在安排工位时，要尽量避免冲小半孔，以防凸模受力不均而折断。防凸模受力不均而折断。2. 第一工位一般安排冲孔和冲工艺导正孔。第二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板料或带料导正，在以后易发工位设置导正销对板料或带料导正，在以后易发生窜动的的工位设置导正销，也可在以后的工位生窜动的的工位设置导正销，也可在以后的工位中每隔中每隔23个工位设置导正销。第三工位可根据冲个工位设置导正销。第三工位可根据冲压条料的定位精度，设置送料步距的误差检测装压条料的定位精度，设置送料步距的误差检测装置。置。3. 对有相对位置精度要求的多孔，应考虑同步冲对
12、有相对位置精度要求的多孔，应考虑同步冲出。因模具强度的限制不能同步冲出时，出。因模具强度的限制不能同步冲出时， 应有措应有措施保证它们的相对位置精度。冲压件上孔的数量施保证它们的相对位置精度。冲压件上孔的数量较多，且孔的位置太近时，可分布在不同工位上较多，且孔的位置太近时，可分布在不同工位上冲出，但孔不能因后续成形工序的影响而变形。冲出，但孔不能因后续成形工序的影响而变形。复杂的型孔可分解为若干简单形孔分步冲出。复杂的型孔可分解为若干简单形孔分步冲出。4. 为了提高凹模镶块，卸料板和固定板的强度，为了提高凹模镶块，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，可在排样保证各成形零件安
13、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中设置空工位，空工位的数量根据模具结构的要求而定。求而定。 5. 对弯曲和拉深成形件，每一工位的变形程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，应设置整调试修整。对精度要求较高的成形件，应设置整形工位。为避免形工位。为避免U形弯曲件变形区材料的拉伸，形弯曲件变形区材料的拉伸，应考虑先弯曲应考虑先弯曲45度，再弯成度，再弯成90。 6.
14、 在级进拉深排样中，可应用拉深前切口，切在级进拉深排样中，可应用拉深前切口，切槽等技术，以便材料的流动。槽等技术，以便材料的流动。 7. 当级进成形工位数不是很多，工件的精度要当级进成形工位数不是很多，工件的精度要求较高时，可采用求较高时，可采用“复位复位”技术，即在成形工位技术，即在成形工位前，先将工件毛坯沿其规定的轮廓进行冲切，但前，先将工件毛坯沿其规定的轮廓进行冲切，但不与带料分离，当凸模切入材料的不与带料分离，当凸模切入材料的20%35%后，后，模具中的复位机构将作用反向力使被切工件压回模具中的复位机构将作用反向力使被切工件压回条料内，再送到后续加工工位进行成形。条料内，再送到后续加工
15、工位进行成形。 如图如图6-13所示为冲孔落料弯曲级进模。条料从右边送进。所示为冲孔落料弯曲级进模。条料从右边送进。冲压过程为：第一工位由侧刃切边定位；第二工位冲圆孔、冲压过程为：第一工位由侧刃切边定位；第二工位冲圆孔、槽及两工件之间的分离长槽；第三工位是空工位；第四工槽及两工件之间的分离长槽；第三工位是空工位；第四工位弯曲；第五工位是空工位；第六工位切断，使工件成形。位弯曲；第五工位是空工位；第六工位切断，使工件成形。该模具在结构上采用了弹压导板模架，各凸模与凸模固定该模具在结构上采用了弹压导板模架，各凸模与凸模固定板板9之间采用间隙配合，方便凸模的装拆与更换。凸模由之间采用间隙配合，方便凸
16、模的装拆与更换。凸模由弹压导板弹压导板5导向，导向准确。导板由卸料螺钉与上模连接。导向，导向准确。导板由卸料螺钉与上模连接。 如图如图6-14所示为冲孔落料拉深级进模。该模所示为冲孔落料拉深级进模。该模具冲压的工件为六角形零件，如图具冲压的工件为六角形零件，如图6-15（a）所示。）所示。排样图如图排样图如图6-15（b）所示，共有）所示，共有7个工位。该模个工位。该模具采用正装结构，主要特点是采用了双侧刃定距，具采用正装结构，主要特点是采用了双侧刃定距，避免了料尾的损失，凹模全部采用镶拼形式，维避免了料尾的损失，凹模全部采用镶拼形式，维修方便。修方便。 （1）凸模的结构形式）凸模的结构形式1
17、）冲小孔凸模）冲小孔凸模2）带顶出销的凸模）带顶出销的凸模3）分解冲裁凸模）分解冲裁凸模1凸模凸模（2）凸模的固定方法）凸模的固定方法 凸模常用的固定方法是采用螺钉固定（如图凸模常用的固定方法是采用螺钉固定（如图6-20所示）和锥面压装（如图所示）和锥面压装（如图6-21所示）。图所示）。图6-20所所示。对于较薄的凸模，可以采用图示。对于较薄的凸模，可以采用图6.4.5 a）所示销）所示销钉吊装的固定方法或图钉吊装的固定方法或图6.4.5 b）所示的侧面开槽用）所示的侧面开槽用压板固定凸模的方法。压板固定凸模的方法。1嵌块式凹模嵌块式凹模 嵌块式凹模如图嵌块式凹模如图6-24所示。嵌块套外形
18、做成所示。嵌块套外形做成圆形，且可选用标准的嵌块，加工出型孔。嵌块圆形，且可选用标准的嵌块，加工出型孔。嵌块损坏后可迅速更换备件。嵌块固定板安装孔的加损坏后可迅速更换备件。嵌块固定板安装孔的加工常使用坐标镗床和坐标磨床。当嵌块工作型孔工常使用坐标镗床和坐标磨床。当嵌块工作型孔为非圆孔时，由于固定部分为圆形必须考虑防转。为非圆孔时，由于固定部分为圆形必须考虑防转。 2凹模凹模2拼块式凹模拼块式凹模 拼块式凹模如图拼块式凹模如图6-25所示。首先采用线切割所示。首先采用线切割或成形磨削加工出几个形状简单的凹模刃口作为或成形磨削加工出几个形状简单的凹模刃口作为凹模组件，然后将这些凹模组件按照要求的位
19、置凹模组件，然后将这些凹模组件按照要求的位置关系装配在凹模容框内，并在下面加整体垫板以关系装配在凹模容框内，并在下面加整体垫板以组成整体凹模。拼块式凹模制造方便，加工精度组成整体凹模。拼块式凹模制造方便，加工精度高，无论是型孔精度还是孔距精度都十分精确，高，无论是型孔精度还是孔距精度都十分精确，并且模具使用寿命长，这种结构目前应用较多。并且模具使用寿命长，这种结构目前应用较多。 在多工位级进模中在设计时常使用导正销在多工位级进模中在设计时常使用导正销与侧刃配合定位的方法，侧刃作定距和初定位与侧刃配合定位的方法，侧刃作定距和初定位,导正销作为精定位。此时侧刃长度应大于步距导正销作为精定位。此时侧
20、刃长度应大于步距0.050.1mm，以便导正销导入孔时条料略向后退。，以便导正销导入孔时条料略向后退。在自动冲压时也可不用侧刃，条料的定位与送料在自动冲压时也可不用侧刃，条料的定位与送料进距控制靠导料板、导正销和送料机构来实现。进距控制靠导料板、导正销和送料机构来实现。 1浮动托料装置浮动托料装置 浮动托料装置如图浮动托料装置如图6-28所示，是常用托料装所示，是常用托料装置，结构有托料钉，托料管和托料块三种。托起置，结构有托料钉，托料管和托料块三种。托起的高度一般应使条料最低部位高出凹模表面的高度一般应使条料最低部位高出凹模表面1.5mm2mm，同时应使被托起的条料上平面低，同时应使被托起的
21、条料上平面低于刚性卸料板下平面于刚性卸料板下平面(23)t左右，这样才能使条左右，这样才能使条料送进顺利。托料钉的优点是可以根据托料具体料送进顺利。托料钉的优点是可以根据托料具体情况布置，托料效果好，凡是托料力不大的情况情况布置，托料效果好，凡是托料力不大的情况都可采用压缩弹簧作托料力源。托料钉通常用圆都可采用压缩弹簧作托料力源。托料钉通常用圆柱形，但也可用方形（在送料方向带有斜度）。柱形，但也可用方形（在送料方向带有斜度）。 2浮动托料导向装置浮动托料导向装置托料导向装置是具有托料和导料双重作用的模具托料导向装置是具有托料和导料双重作用的模具部件，在级进模中应用广泛。它分为托料导向钉部件，在
22、级进模中应用广泛。它分为托料导向钉和托料导轨两种。和托料导轨两种。（1）托料导向钉）托料导向钉托料导向钉如图托料导向钉如图6-29所示，当送料结束，上模下所示，当送料结束，上模下行时，卸料板凹坑底面首先压缩导向钉，使条料行时，卸料板凹坑底面首先压缩导向钉，使条料与凹模面平齐并开始冲压。当上模回升时，弹簧与凹模面平齐并开始冲压。当上模回升时，弹簧将托料导向钉推至最高位置，准备进行下一步的将托料导向钉推至最高位置，准备进行下一步的送料导向。送料导向。 （2）浮动托料导轨）浮动托料导轨 浮动托料导轨如图浮动托料导轨如图6-30所示，它由所示，它由4根浮动导根浮动导销与销与2条导轨导板所组成，适用于薄
23、料和要求较条导轨导板所组成，适用于薄料和要求较大托料范围的材料托起。设计托料导轨导向时，大托料范围的材料托起。设计托料导轨导向时，应将导轨导板分为上下两件组合，当冲压出现故应将导轨导板分为上下两件组合，当冲压出现故障时，拆下盖板可取出条料。障时，拆下盖板可取出条料。 1卸料装置的作用卸料装置的作用（1）在冲压开始前压紧带料，防止各凸模冲压）在冲压开始前压紧带料，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地卸料。动，并保证冲压结束后及时平稳地卸料。（2）卸料板对各工位上的凸模）卸料板对各工位上的凸模(特别是细小凸
24、模特别是细小凸模)在受侧向作用力时，起到精确导向和有效的保护在受侧向作用力时，起到精确导向和有效的保护作用。作用。2卸料板的结构卸料板的结构 多工位级进模的弹压卸料板一般采用分段拼多工位级进模的弹压卸料板一般采用分段拼装结构，这样可以保证型孔的尺寸精度，位置精装结构，这样可以保证型孔的尺寸精度，位置精度和配合间隙。如图度和配合间隙。如图6-31所示为由所示为由5个拼块组合个拼块组合而成的卸料板。基体按基孔制配合关系开出通槽，而成的卸料板。基体按基孔制配合关系开出通槽，两端的两块按位置精度的要求压入基体通槽后，两端的两块按位置精度的要求压入基体通槽后，分别用螺钉，销钉定位固定。中间三块拼块经磨分
25、别用螺钉，销钉定位固定。中间三块拼块经磨削加工后直接压入基体通槽内，仅用螺钉与基体削加工后直接压入基体通槽内，仅用螺钉与基体连接。连接。 3. 卸料板的导向形式卸料板的导向形式 多工位级进模的卸料板要求有很高的运动精多工位级进模的卸料板要求有很高的运动精度，所以要在卸料板与上模座之间增设辅助导向度，所以要在卸料板与上模座之间增设辅助导向零件零件-小导柱和小导套，如图小导柱和小导套，如图6-32所示。当冲压所示。当冲压的材料比较薄，且模具的精度要求较高，工位数的材料比较薄，且模具的精度要求较高，工位数又比较多时，应选用滚珠式导柱导套又比较多时，应选用滚珠式导柱导套 。 4卸料板的安装形式卸料板的
26、安装形式 卸料板采用卸料螺钉吊装在上模上，如图卸料板采用卸料螺钉吊装在上模上，如图6-33所示。所示。图图6-33（a）所示为多工位级进模中常用的卸料）所示为多工位级进模中常用的卸料板的安装形式。图板的安装形式。图6-33（b）所示的是内螺纹式）所示的是内螺纹式卸料螺钉，弹簧压力通过卸料螺钉传至卸料板。卸料螺钉，弹簧压力通过卸料螺钉传至卸料板。 1.钩式送料装置钩式送料装置 钩式送料装置是一种结构简单、制造方便、钩式送料装置是一种结构简单、制造方便、低制造成本的自动送料装置。各种钩式送料装置的低制造成本的自动送料装置。各种钩式送料装置的共同特点是靠拉料钩拉动工艺搭边，实现自动送料。共同特点是靠
27、拉料钩拉动工艺搭边，实现自动送料。这种送料装置只能使用在有搭边且搭边具有一定的这种送料装置只能使用在有搭边且搭边具有一定的强度的冲压生产中，在拉料钩没有钩住搭边时，需强度的冲压生产中，在拉料钩没有钩住搭边时，需靠手工送进。在级进冲压中，钩式送料通常与侧刃、靠手工送进。在级进冲压中，钩式送料通常与侧刃、导正销配合使用才能保证准确的送料步距。导正销配合使用才能保证准确的送料步距。 辊轴式送料装置是利用辊轴单向周期性旋转辊轴式送料装置是利用辊轴单向周期性旋转及辊轴和坯料间的摩擦力，以推式或拉式实现材料及辊轴和坯料间的摩擦力，以推式或拉式实现材料的送进。进行送料，辊轴和坯料之间的接触面积较的送进。进行
28、送料，辊轴和坯料之间的接触面积较大，不会压伤材料，并能起到矫直材料的作用。辊大，不会压伤材料，并能起到矫直材料的作用。辊轴式送料装置的通用性较好，在一定范围内，无论轴式送料装置的通用性较好，在一定范围内，无论材料宽窄与厚薄，只需调整送料机构去配合模具即材料宽窄与厚薄，只需调整送料机构去配合模具即可使用。可使用。 气动夹持式送料装置以压缩空气为动力，利气动夹持式送料装置以压缩空气为动力，利用压力机滑块下降时由安装在上模或滑块上的固定用压力机滑块下降时由安装在上模或滑块上的固定撞块撞击送料器控制阀，形成整个压缩空气回路的撞块撞击送料器控制阀，形成整个压缩空气回路的导通和关闭。主气缸驱动送料夹紧机构的气缸和固导通和关闭。主气缸驱动送料夹紧机构的气缸和固定夹紧机构的气缸，使它们完成送料和定位工作。定夹紧机构的气缸，使它们完成送料和定位工作。 安全检测装置既可设置在模具内，也可设置安全检测装置既可设置在模具内，也可设置在模具外。当发生失误影响到模具正常工作在模具外。当发生失误影响到模具正常工作时，其中的各种传感器（光电传感器、接触传感时，其中的各种传感器（光电传感器、接触传感器等）就能迅速地把信号反馈给压力机的制器等）就能迅速地把信号反馈给压力机的制动部分，使压力机停机，并报警，实现自动保护。动部分，使压力机停机，并报警，实现自动保护。