多 工 位 级 进 模 设 计

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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
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• 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。
• 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。
• （ 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。
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• （ 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） 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。
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• （ 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 １ ０００ 次 ／ ｍｉｎ 以 上 。
模块七 多工位级进模设计
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计与工位安排
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• 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。
• （ 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
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• 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。
• （ 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
• （ 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。
• （ 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 。
• 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。
• 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 。
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• （ ６） 多 工 位 级 进 模 主 要 用 于 冲 制 厚 度 较 薄 （ 一 般 不 超 过 ２ ｍｍ） 、 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。
• （ 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 。
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。
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• （ 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。
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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。
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• 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 。
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• （ 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 。
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• 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
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。
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