多工位級進(jìn)模

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多工位級模（連續(xù)模）的設(shè)計

1概述

多工位級進(jìn)模是在普通級進(jìn)模的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種高精度、高效率、長壽命的模具，是技術(shù)密集型模具的重要代表，是沖模發(fā)展方向之一。這種模具除進(jìn)行沖孔落料工作外，還可根據(jù)零件結(jié)構(gòu)的特點和成形性質(zhì)，完成壓筋、沖窩、彎曲、拉深等成形工序，甚至還可以在模具中完成裝配工序。沖壓時，將帶料或條料由模具入口端送進(jìn)后，在嚴(yán)格控制步距精度的條件下，依照成形工藝安排的順序，通過各工位的連續(xù)沖壓，在最終工位經(jīng)沖裁或切斷后，便可沖制出符合產(chǎn)品要求的沖壓件。為保證多工位級進(jìn)模的正常工作，模具必需具有高精度的導(dǎo)向和確鑿的定距系統(tǒng)，配備有自動送料、自動出件、安全檢測等裝置。所以多工位級進(jìn)模與普通沖模相比要繁雜，具有如下特點：

（1）在一副模具中，可以完成包括沖裁，彎曲，拉深和成形等多道沖壓工序；減少了使用多副模具的周轉(zhuǎn)和重復(fù)定位過程，顯著提高了勞動生產(chǎn)率和設(shè)備利用率。

（2）由于在級進(jìn)模中工序可以分散在不同的工位上，故不存在復(fù)合模的“最小壁厚〞問題，設(shè)計時還可根據(jù)模具強度和模具的裝配需要留出空工位，從而保證模具的強度和裝配空間。

（3）多工位級進(jìn)模尋常具有高精度的內(nèi)、外導(dǎo)向（除模架導(dǎo)向精度要求高外，還必需對細(xì)小凸模實施內(nèi)導(dǎo)向保護(hù)）和確鑿的定距系統(tǒng)，以保證產(chǎn)品零件的加工精度和模具壽命。（4）多工位級進(jìn)模常采用高速沖床生產(chǎn)沖壓件，模具采用了自動送料、自動出件、安全檢測等自動化裝置，操作安全，具有較高的生產(chǎn)效率。目前，世界上最先進(jìn)的多工位級進(jìn)模工位數(shù)多達(dá)50多個，沖壓速度達(dá)1000次／分以上。

（5）多工位級進(jìn)模結(jié)構(gòu)繁雜，鑲塊較多，模具制造精度要求很高，給模具的制造、調(diào)試及維修帶來一定的難度。同時要求模具零件具有互換性，在模具零件磨損或損壞后要求更換迅速，便利，可靠。所以模具工作零件選材必需好（常采用高強度的高合金工具鋼、高速鋼或硬質(zhì)合金等材料），必需應(yīng)用慢走絲線切割加工、成型磨削、坐標(biāo)鏜、坐標(biāo)磨等先進(jìn)加工方法制造模具。

（6）多工位級進(jìn)模主要用于沖制厚度較?。ㄒ话悴怀^2mm)、產(chǎn)量大，形狀繁雜、精

度要求較高的中、小型零件。用這種模具沖制的零件，精度可達(dá)IT10級。

由上可知，多工位級進(jìn)模的結(jié)構(gòu)比較繁雜，模具設(shè)計和制造技術(shù)要求較高，同時對沖壓設(shè)備、原材料也有相應(yīng)的要求，模具的成本高。因此，在模具設(shè)計前必需對工件進(jìn)行全面分析，然后合理確定該工件的沖壓成形工藝方案，正確設(shè)計模具結(jié)構(gòu)和模具零件的加工工藝規(guī)程，以獲得最正確的技術(shù)經(jīng)濟效益。顯然，采用多工位級進(jìn)模進(jìn)行沖壓成形與采用普通沖模進(jìn)行沖壓成形在沖壓成形工藝、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計及模具加工等方面存在大量不同，本章將重點介紹它們在沖壓工藝與模具設(shè)計上的不同之處。

2.多工位級進(jìn)模的排樣設(shè)計

排樣設(shè)計是多工位級進(jìn)模設(shè)計的關(guān)鍵之一。排樣圖的優(yōu)化與否，不僅關(guān)系到材料的利用率，工件的精度，模具制造的難易程度和使用壽命等，而且關(guān)系到模具各工位的協(xié)調(diào)與穩(wěn)定。沖壓件在帶料上的排樣必需保證完成各沖壓工序，確鑿送進(jìn)，實現(xiàn)級進(jìn)沖壓；同時還應(yīng)便于模具的加工、裝配和維修。沖壓件的形狀是千變?nèi)f化的，要設(shè)計出合理的排樣圖，必需從大量的參考資料中學(xué)習(xí)研究，并積累實踐經(jīng)驗，才能順利地完成設(shè)計任務(wù)。

排樣設(shè)計是在零件沖壓工藝分析的基礎(chǔ)之上進(jìn)行的。確定排樣圖時，首先要根據(jù)沖壓件圖紙計算出展開尺寸，然后進(jìn)行各種方式的排樣。在確定排樣方式時，還必需對工件的沖壓方向、變形次數(shù)、變形工藝類型、相應(yīng)的變形程度及模具結(jié)構(gòu)的可能性、模具加工工藝性、企業(yè)實際加工能力等進(jìn)行綜合分析判斷。同時全面考慮工件精度和能否順利進(jìn)行級進(jìn)沖壓生產(chǎn)后，從幾種排樣方式中選擇一種最正確方案。完整的排樣圖應(yīng)給出工位的布置、載體結(jié)構(gòu)形式和相關(guān)尺寸等。

當(dāng)帶料排樣圖設(shè)計完成后，模具的工位數(shù)及各工位的內(nèi)容；被沖制工件各工序的安排及先后順序，工件的排列方式；模具的送料步距、條料的寬度和材料的利用率；導(dǎo)料方式，彈頂器的設(shè)置和導(dǎo)正銷的安排；模具的基本結(jié)構(gòu)等就基本確定。所以排樣設(shè)計是多工位級進(jìn)模設(shè)計的重要內(nèi)容，是模具結(jié)構(gòu)設(shè)計的依據(jù)之一，是決定多工位級進(jìn)模設(shè)計優(yōu)劣的主要因素之一。

2.1排樣設(shè)計的原則

多工位級進(jìn)模的排樣，除了遵守普通沖模的排樣原則外，還應(yīng)考慮如下幾點：（1）先制作沖壓件展開毛坯樣板（3~5個），在圖面上反復(fù)試排，待初步方案確定后，在排樣圖的開始端安排沖孔、切口、切廢料等分開工位，再向另一端依次安排成形工位，最終

安排工件和載體分開。在安排工位時，要盡量避免沖小半孔，以防凸模受力不均而折斷。（2）第一工位一般安排沖孔和沖工藝導(dǎo)正孔。其次工位設(shè)置導(dǎo)正銷對帶料導(dǎo)正，在以后的工位中，視其工位數(shù)和易發(fā)生竄動的的工位設(shè)置導(dǎo)正銷，也可在以后的工位中每隔2~3個工位設(shè)置導(dǎo)正銷。第三工位可根據(jù)沖壓條料的定位精度，設(shè)置送料步距的誤差檢測裝置。（3）沖壓件上孔的數(shù)量較多，且孔的位置太近時，可分布在不同工位上沖出孔，但孔不能因后續(xù)成形工序的影響而變形。對有相對位置精度要求的多孔，應(yīng)考慮同步?jīng)_出。因模具強度的限制不能同步?jīng)_出時，應(yīng)有措施保證它們的相對位置精度。繁雜的型孔可分解為若干簡單形孔分步?jīng)_出。

（4）成形方向的選擇（向上或向下）要有利于模具的設(shè)計和制造，有利于送料的順暢。若成形方向與沖壓方向不同，可采用斜滑塊、杠桿和擺塊等機構(gòu)來轉(zhuǎn)換成形方向。（5）為提高凹模鑲塊，卸料板和固定板的強度，保證各成形零件安裝位置不發(fā)生干擾，可在排樣中設(shè)置空工位，空工位的數(shù)量根據(jù)模具結(jié)構(gòu)的要求而定。

（6）對彎曲和拉深成形件，每一工位的變形程度不宜過大，變形程度較大的沖壓件可分幾次成形。這樣既有利于質(zhì)量的保證，又有利于模具的調(diào)試修整。對精度要求較高的成形件，應(yīng)設(shè)置整形工位。為避免U形彎曲件變形區(qū)材料的拉伸，應(yīng)考慮先彎曲45度，再彎成90°。（7）在級進(jìn)拉深排樣中，可應(yīng)用拉深前切口，切槽等技術(shù)，以便材料的滾動。（8）當(dāng)局部有壓筋時，一般應(yīng)安排在沖孔前，防止由于壓筋造成孔的變形。突包時，若突包的中央有孔，為有利于材料的滾動，可先沖一小孔，壓突后再沖到要求的孔徑。（9）當(dāng)級進(jìn)成形工位數(shù)不是好多，工件的精度要求較高時，可采用“復(fù)位〞技術(shù)，即在成形工位前，先將工件毛坯沿其規(guī)定的輪廓進(jìn)行沖切，但不與帶料分開，當(dāng)凸模切入材料的20%~35%后，模具中的復(fù)位機構(gòu)將作用反向力使被切工件壓回條料內(nèi)，再送到后續(xù)加工工位進(jìn)行成形。

2.2載體和搭口的設(shè)計

搭邊在多工位級進(jìn)模中有著特別的作用，它是將坯件傳遞到各工位進(jìn)行沖裁和成形加工，并且使坯件在動態(tài)送料過程中保持穩(wěn)定確鑿的定位。因此，在多工位級進(jìn)模的設(shè)計中把搭邊稱為載體。載體是運輸坯件的物體，載體與坯件或坯件和坯件的連接部分稱為搭口。1．載體形式

載體形式一般可分為如下幾種。

（1）邊料載體（圖6.2.1）邊料載體是利用材料搭邊或余料沖出導(dǎo)正孔而形成的載體,此種載體送料剛性較好，省料，簡單。使用該載體時，在彎曲或成形部位，往往先切出展開形狀，再進(jìn)行成形，后工位落料以整體落料為主?？刹捎枚嗉帕?，提高了材料的利用率。

（2）雙邊載體（圖6.2.2）雙邊載體實質(zhì)是一種增大了條料兩側(cè)搭邊的寬度，以供沖導(dǎo)正工藝孔需要的載體，一般可分為等寬雙邊載體（圖6.2.2a）和不等寬雙邊載體（即主載體和輔助載體，圖6.2.2b）。雙邊載體增加邊料可保證送料的剛度和精度，這種載體主要用于薄料（t≤0.2mm），工件精度較高的場合，但材料的利用率有所降低，往往是單件排列。（3）單邊載體（圖6.2.3）單邊載體主要用于彎曲件。此方法在不參與成形的適合位置留出載體的搭口，采用切廢料工藝將搭口留在載體上，最終切斷搭口得到制件，它適用于t≤0.4mm的彎曲件的排樣。在圖6.2.3中，圖a和圖b在裁切工序分解形狀和數(shù)量上不一樣，圖a第一工位的形狀比圖b