多工位模具设计

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3. 多工位级进模设计

4.

5. 一. 冲件成形工艺性能分析

针对冲件成形的形状，尺寸精度、组装要求、材料的滚轧方向、毛刺方向等各方面要求进行冲压工艺性能分析，必要时会同产品工程设计人员进行成形工艺的检讨，视情形予以纠正。

二. 冲件产能的达成、冲压机的选择

分析冲件成形的可能状况，结合冲件订单量需求，预设模具冲速（SPM ）及每模生产数（XPW ）。并视状况进行冲床吨位的选择及安装尺寸的设计 。

三. 排样的设计

原则:

a. 保持模具受力的整体平衡，由于受到成型工艺要求的局限，如模具压力中心与冲床中心不一致（相差较大）时，可修正模具安装尺寸予以调节。

b. 一般先冲工艺圆孔（导正销孔），第二部即设置导正销导正，以确实消除送距及材料送进的翘曲等

引起的送料不准（且后续工位也难以矫正）

。切边及打凸等工序可安排在冲圆孔前面。 c. 工步以少为宜，但要充分考虑成型的可靠性及成型件的强度等。

d. 考虑产品设变的可能性及模具设计成型困难时进行模具设变的可行性，必要时预留空档位。

级进模排样的设计，需多参考一些类似产品设计成功的例子，通过对多套排样方案进分风析、检讨，从中选出最佳方案。

四. 下料尺寸的展开计算

参照有关资料提供关于弯曲、拉伸等展开尺寸的计算方法进行下料尺寸的计算，结合实际经验进行修正。形状复杂的冲件由于冲压中各方面因素的影响 ，要计算出准确的毛坯展开尺寸往往较难。针对级进模中各冲余料工位的固定、卸料、凹模均可设计成镶块式结构，一方面试模中下料尺寸的修正（必要时）容易实现，且后续生产中也方便于维护作业。

五. 载体（LA YOUT ）形式的选择

载体是冲件在模内稳定移动、顺序加工的传送带，料带上导正销孔大多设置在载体上。载体的基本形式有：

a. 单侧载体: 料带的一侧设置载体，多用于一侧有成型要求之冲压件。

b. 双侧载体：

①. 适用于双排结构或对称制件的冲压加工，两侧设导正孔，在模内适当位置时将两排冲件分开。 ②. 单排较长制件的冲压加工，其中一侧做为副载体（也可不设导正孔），至适当位置时将其切除或冲

落冲件。双侧载体形式在冲压中送料平稳，且成型稳定，并视情形可设计为双排对插形式，从而提升材料的有效利用率。

c.中间载体:

①. 单排较长制件的冲压(两侧有各种成型要求)，导孔设于中间两冲件之间的余料上，至最后工位将中间载体（余料）切除，使冲件分离。

②. 双排冲件排列或两侧对称性冲件排列。最后工位冲切(除)载体或冲落冲件，使冲件与载体分离。或将载体从中间分切成两排带料形式（冲压完成，冲件仍附于载体上）。中间载体成型时相对较不稳定，视情形可设双排孔导正或利用零件上冲孔（适于较厚材料）进行辅助导正。

d. 辅助载体：针对上提各种载体形式，当冲件较长时，可在许可部位设置辅助载体，以增加冲件与载体的连接强度，使成型更为稳定。辅助载体于最终成型工位或该部位需弯曲等成型之前将其切除。

六. 冲压进给步距（PITCH）的确定

PITCH的确定，需综合考虑两方面的因素：

a. 装配作业的自动化要求，按装配作业要求的PIN（针）距设定模具PITCH。（如电脑连接器常用PIN距为1.27mm；2.16mm；2.54mm；2.77mm等，PITCH可取相应数字或其整数倍。）

b. 模具成型件（下料、折弯等）的强度等。PITCH取值小时，材料的有效利用率将提高。

七. 下料工序的设计

在级进模中，采取切除余料的方法来形成冲件的外形。余料的切除即下料工序的设计需注意：

a. 考虑成型部位的强度及加工的难易，余料的切除常以分散工位来完成。而下料顺序的安排有可影响到冲件成型的精度，必须加以注意。应充分考虑冲切力对材料产生牵引而对冲件成型精度的影响。而针对某些下料工序考虑可否安排至折弯等成型工序之后，或尽可减少折弯等成型工序前冲切之面积，以使冲压更为稳定、可靠。

b. 为抑制冲切时材料的滑移而产生冲件的翻转、扭曲等变形，针对冲件细小部的下料，其卸料板一定采用镶块结构，并对材料施以局部的强压（即卸料镶块高度局部加高0.03mm）。许可时，可在卸料镶块上开设导料槽，对该局部施以导位后，再进行冲切。

c. 无法一次完成的下料工程，其冲切与冲切的交点应尽可选于冲件外形的线段转折处，且应交叉一段，以防冲切后产生交点毛刺或段差。

d. 冲裁间隙一般取单边C=3 %～5 % t，综合考虑选用材料性能等因素。间隙的大小，对模具或成型件（凸、凹模）寿命产生影响。间隙小时，屑料排除的阻力加大，因此针对细小突出部位的下料，间隙的取值常作适当的放大，以提升凸、凹模的使用寿命。间隙的大小，对冲件的尺寸产生影响，间隙大时，落料尺寸小于凹模尺寸之趋向增大，冲孔尺寸大于凸模尺寸的趋向增大。凸模与固定板（或镶块）的间隙取单边0.005，与卸料板（或镶块）的间隙取单边0.003，以保证模具的冲压精度。

e. 凸模的设计采用向上固定（压板式或侧顶）方式。针对细小凸模可加大外形，而在冲切端将加出部分去除，以增加凸模整体强度，凸模的固定可采挂台式，挂于固定镶块上，再用压板将镶块压住。凸模刃口的端部形状（直面、斜面及方向、圆弧状等）有可影响到下料尺寸的精度（冲裁力的变化影响

所致。参《级进模中冲压件产生翻料及扭曲的抑制方法》，〈模具制造〉1999.№6〉）、刃口部强度及屑料的排除（屑料上升、屑料阻塞）顺畅否，需视情形进行设计。凹模的设计采镶块式向下固定方式（凹模镶块常分割为刀口部及垫块两部分），为防冲压时向上带出的情形，采用导料板将其局部压住，也可用侧顶式或压板等结构形式。为预防凹模镶块在生产维修中频繁组合而产生的穴孔磨损问题（特别是研磨拼块式），可设计为侧加垫块式结构（二面或四面），如此也方便于解决冲裁间隙的偏移（必要时）问题。

f. 各工位镶块(固定、卸料及凹模）的设计，需注意是否可实施互换及组立的方向性（及有无防呆功能），即进行必要的防呆处理（镶块角部做C角，相似形状的下料工位镶块予以不同外形尺寸），以防止人为疏忽导致组立时发生错误而损坏模具。

八. 弯曲成形工位的设计

不同的弯曲形状，需采用不同的弯曲技术，同时，材料的纹向会对一些弹性件造成缺陷，需加以考虑。

a. 弯曲方向不同，将改变模具结构。向下弯曲，由于毛边在内，可获得外观光洁的制件，且有毛刺的一面处于受压状态，不易产生裂纹。

b. 弯曲的设计，尽可能分散工位进行，如此可减轻成型时材料的牵引、拉擦伤变形，使材料流动顺畅，且后续生产中尺寸稳定，维护方便。

C. 有效防止成型时材料的滑移。即折弯位施以准确之导位导正（折弯前及折弯中先导位再折，视必要设置），以抑制成型之不稳定。正确调整卸料板与凹模板接触尺寸（一般容料间隙为料厚t-0.03～0.05mm)，并在上模或下模于成型部（或尽可靠近成型部）设浮顶块，对冲件先实施预压，再完成成型，以抑制弯曲失稳现象。在对排样的设计中就应尽可能考虑冲件对称排列、对称成型。折弯凸模或折弯凹模设计为浮顶式，也是折弯时有效防止材料滑移的方式之一。

d. 视情形冲制折弯线，如此会使成型较为容易、稳定。视必要于弯曲位设置顶卸料以避免料带的卡滞现象发生。厚料弯曲后易发生粘合，薄料易发生变形，有严格外观要求的冲件，请注意顶卸料痕迹对冲件的影响。

九. 导正销的设计

导正销是维持料带在模内准确位置的重要零件。自动送料器的送料误差、材料宽度与导料板配合尺寸误差以及材料在模内产生局部变异所产生的误差都是由导正销来消除的。设计时应考虑：

a. 料带第一步冲制工艺圆孔，第二步必须施以导正。

b. 导正销以多为宜，且优先设于料带易于产生窜动及成型的关键部位，以防加工中心的偏移。

c. 导正销采用固定式装于卸料板上。冲较厚材料时一般装于上模固定板上，且设计为弹顶式，以增加柔性。而在卸料板上装弹顶式导正销套，以利于卸料。

d. 导正销尺寸取小于冲导孔凸模0.02～0.03mm加工，导正部分长度取材料厚度的2～3倍。

e. 较厚材料的冲压及成型复杂的冲压件考虑加设切边（侧刃）装置。侧刃冲切时易产生跳屑，需施以冲切形状、尺寸及冲切工艺方面的改善。（参：《级进模侧刃的设计》刊于《模具制造》2001.№9)