多工位級進模.doc

多工位級模（連續(xù)模）的設(shè)計1 概述多工位級進模是在普通級進模的基礎(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后，在嚴(yán)格控制步距精度的條件下，按照成形工藝安排的順序，通過各工位的連續(xù)沖壓，在最后工位經(jīng)沖裁或切斷后，便可沖制出符合產(chǎn)品要求的沖壓件。為保證多工位級進模的正常工作，模具必須具有高精度的導(dǎo)向和準(zhǔn)確的定距系統(tǒng)，配備有自動送料、自動出件、安全檢測等裝置。所以多工位級進模與普通沖模相比要復(fù)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） 多工位級進模通常具有高精度的內(nèi)、外導(dǎo)向（除模架導(dǎo)向精度要求高外，還必須對細(xì)小凸模實施內(nèi)導(dǎo)向保護）和準(zhǔn)確的定距系統(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，世界上最先進的多工位級進模工位數(shù)多達50多個，沖壓速度達1000次分以上。（5） 多工位級進模結(jié)構(gòu)復(fù)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，方便，可靠。所以模具工作零件選材必須好（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），必須應(yīng)用慢走絲線切割加工、成型磨削、坐標(biāo)鏜、坐標(biāo)磨等先進加工方法制造模具。（6） 多工位級進模主要用于沖制厚度較薄（一般不超過2mm)、產(chǎn)量大，形狀復(fù)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IT10級。由上可知，多工位級進模的結(jié)構(gòu)比較復(fù)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)計前必須對工件進行全面分析，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，以獲得最佳的技術(shù)經(jīng)濟效益。顯然，采用多工位級進模進行沖壓成形與采用普通沖模進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許多不同，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. 多工位級進模的排樣設(shè)計排樣設(shè)計是多工位級進模設(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須保證完成各沖壓工序，準(zhǔn)確送進，實現(xiàn)級進沖壓；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，必須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，然后進行各種方式的排樣。在確定排樣方式時，還必須對工件的沖壓方向、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)實際加工能力等進行綜合分析判斷。同時全面考慮工件精度和能否順利進行級進沖壓生產(chǎn)后，從幾種排樣方式中選擇一種最佳方案。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（35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、切廢料等分離工位，再向另一端依次安排成形工位，最后安排工件和載體分離。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。第二工位設(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23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。復(fù)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)生干涉，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)，以便材料的流動。（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，為有利于材料的流動，可先沖一小孔，壓突后再沖到要求的孔徑。（9）當(dāng)級進成形工位數(shù)不是很多，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)定的輪廓進行沖切，但不與帶料分離，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)加工工位進行成形。2.2 載體和搭口的設(shè)計搭邊在多工位級進模中有著特殊的作用，它是將坯件傳遞到各工位進行沖裁和成形加工，并且使坯件在動態(tài)送料過程中保持穩(wěn)定準(zhǔn)確的定位。因此，在多工位級進模的設(shè)計中把搭邊稱為載體。載體是運送坯件的物體，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，再進行成形，后工位落料以整體落料為主。可采用多件排列，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（t0.2mm），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合適位置留出載體的搭口，采用切廢料工藝將搭口留在載體上，最后切斷搭口得到制件，它適用于t0.4mm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復(fù)雜，并且細(xì)頸處模具鑲塊易開裂，分解為圖b后的鑲塊便于加工，且壽命得到提高。圖c是一種加了輔助載體的單邊載體。（4）中間載體中間載體常用于一些對稱彎曲成形件，利用材料不變形的區(qū)域與載體連接，成形結(jié)束后切除載體。中載體可分為單中載體和雙中載體。中載體在成形過程中平衡性較好。圖6.2.4所示是同一個零件選擇中載體時不同的排樣方法。圖6.2.4a是單件排列，圖6.2.4b是可提高生產(chǎn)效率一倍的雙排排樣。圖6.2.5所示零件要進行兩側(cè)以相反方向卷曲的成形，選用單中載體難以保證成形件成形后的精度要求，而選用可延伸連接的雙中載體既可保證成形件的質(zhì)量。此方法的缺點是載體寬度較大，會降低材料的利用率。中載體常用于材料厚度大于0.2mm的對稱彎曲成形件。（5）載體的其他形式有時為了下一工序的需要,可在上述載體中采取一些工藝措施。 加強載體加強載體是載體的一種加強形式，在料厚t0.1mm薄料沖壓中，載體因剛性較差而變形造成送料失穩(wěn)，使沖壓件幾何形狀產(chǎn)生誤差，為保證沖壓精度，對載體局部采取的壓筋、翻邊等提高載體剛度的加強措施，而形成的載體形式，如圖6.2.6。 自動送料載體有時為了自動送料的需要，可在載體的導(dǎo)正孔之間沖出與鉤式自動送料裝置匹配的長方孔，送料鉤鉤住該孔，拉動載體送進的。2.3 排樣圖中各沖壓工位的設(shè)計要點沖裁，彎曲和拉深等都有自身的成形特點，在多工位級進模的排樣設(shè)計中其工位的設(shè)計必須與成形特點相適應(yīng)。1級進模沖裁工位的設(shè)計要點（1）在級進沖壓中，沖裁工序常安排在前工序和最后工序，前工序主要完成切邊（切出制件外形）和沖孔。最后工序安排切斷或落料，將載體與工件分離。（2）對復(fù)雜形狀的凸模和凹模，為了使凸模、凹模形狀簡化，便于凸模，凹模的制造和保證凸模、凹模的強度，可將復(fù)雜的制件分解成為一些簡單的幾何形狀多增加一些沖裁工位。（3）對于孔邊距很小的工件，為防止落料時引起離工件邊緣很近的孔產(chǎn)生變形，可將孔旁的外緣以沖孔方式先于內(nèi)孔沖出，即沖外緣工位在前，沖內(nèi)孔工位在后。對有嚴(yán)格相對位置要求的局部內(nèi)，外形，應(yīng)考慮盡可能在同一工位上沖出，以保證工件的位置精度。2多工位級進彎曲工位的設(shè)計要點（1）沖壓彎曲方向 在多工位級進模中，如果工件要求向不同方向彎曲，則會給級進加工造成困難。彎曲方向是向上，還是向下，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計是不同的。如果向上彎曲，則要求在下模中設(shè)計有沖壓方向轉(zhuǎn)換機構(gòu)（如滑塊、擺塊）；若進行多次卷邊或彎曲，這時必須考慮在模具上設(shè)置足夠的空工位，以便給滑動模塊留出活動的余地和安裝空間。若向下彎曲，雖不存在彎曲方向的轉(zhuǎn)換，但要考慮彎曲后送料順暢。若有障礙則必須設(shè)置抬料裝置。（2）分解彎曲成形 零件在作彎曲和卷邊成形時，可以按工件的形狀和精度要求將一個復(fù)雜和難以一次彎曲成形的形狀分解為幾個簡單形狀的彎曲，最終加工出零件形狀。圖6.2.8是4個向上彎曲的分解沖壓工序。在級進彎曲時，被加工材料的一個表面必須和凹模表面保持平行，且被加工零件由頂料板和卸料板在凹模面上保持靜止，只有成形的部分材料可以活動。圖a為先向下預(yù)彎后再在下一工位向上進行直角彎曲。其目的是減少材料的回彈和防止因材料厚度不同而出現(xiàn)的偏差。圖b是將卷邊成形分為3次彎曲的情況。圖c是將接觸線夾的接合面從兩側(cè)水平彎曲加工的示例，沖裁在圓角帶在內(nèi)側(cè)，分3次彎曲。圖d是帶有彎曲，卷邊的工件示例，分4次彎曲成形。可見，在分步彎曲成形時，不變形部分的材料被壓緊在模具表面上，變形部分的材料在模具成形零件的加壓下進行彎曲，加壓的方向需根據(jù)彎曲要求而定，常使用斜滑塊和擺快技術(shù)進行力或運動方向的轉(zhuǎn)換。如要求從兩側(cè)水平加壓時，需采用水平滑動模塊，將沖床滑塊的垂直運動轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑒幽K的水平運動。（3）彎曲時坯料的滑移 如果對坯料進行彎曲和卷邊，應(yīng)防止成形過程中材料的移位造成零件誤差。采取的措施是先對加工材料進行導(dǎo)正定位，當(dāng)卸料板、材料與凹模三者接觸并壓緊后，再作彎曲動作。3多工位級進拉深成形工位的設(shè)計要點在進行多工位級進拉深成形時，不像單工序拉深那樣以散件形式單個送進坯料，它是通過帶料以載體、搭邊和坯件連在一起組件形式連續(xù)送進，級進拉深成形。如圖6.2.9所示。 但由于級進拉深時不能進行中間退火，故要求材料應(yīng)具有較高的塑性。又由于級進拉深過程中工件間的相互制約，因此，每一工位拉深的變形程度不能太大。由于零件間留有較多的工藝廢料，材料的利用率有所降低。要保證級進拉深工位的布置滿足成形的要求，應(yīng)根據(jù)制件的尺寸及拉深所需要的次數(shù)等工藝參數(shù)，用簡易臨時模具試?yán)?，根?jù)試?yán)畹墓に嚽闆r和成形過程的穩(wěn)定性，來進行工位數(shù)量和工藝參數(shù)的修正，插入中間工位或增加空工位等，反復(fù)試制到加工穩(wěn)定為止。在結(jié)構(gòu)設(shè)計上，還可根據(jù)成形過程的要求，工位的數(shù)量，模具的制造組成單元式模具。級進拉深按材料變形區(qū)與條料分離情況，可分為無工藝切口和有工藝切口兩種工藝方法。無切口的級進拉深，即是在整體帶料上拉深。由于相鄰兩個拉深工序件之間相互約束，材料在縱向流動較困難，變形程度大時就容易拉裂。所以每道工序的變形程度不可能大，因而工位數(shù)較多。這種方法的優(yōu)點是節(jié)省材料。由于材料縱向流動比較困難 ，它只適用于拉深有較大的相對厚度（t/D）100>1，凸緣相對直徑較?。╠t /d=1.11.5）和相對高度h/d較低的拉深件。有切口的級進拉深是在零件的相鄰處切開一切口或切縫（圖6.2.9b）。相鄰兩工序件相互影響和約束較小，此時的拉深與單個毛坯的拉深相似。因此，每道工序的拉深系數(shù)可小些，即拉深次數(shù)可以少些，且模具較簡單。但毛坯材料消耗較多。這種拉深一般用于拉深較困難，即零件的相對厚度較小，凸緣相對直徑較大和相對高度較大的拉深件。關(guān)于級進拉深的工序計算可詳細(xì)參考有關(guān)沖壓設(shè)計手冊。2.4 條料的定位精度條料的定位精度直接影響到工件的加工精度,特別是對工位數(shù)比較多的排樣,應(yīng)特別注意條料的定位精度。排樣時，一般應(yīng)在第一工位沖導(dǎo)正工藝孔，緊接著第二工位設(shè)置導(dǎo)正銷導(dǎo)正，以該導(dǎo)正銷矯正自動送料的步距誤差。在模具加工設(shè)備精度一定的條件下，可通過設(shè)計不同型式的載體和不同數(shù)量的導(dǎo)正銷，達到條料所要求的定位精度。條料定位精度可按下列經(jīng)驗公式計算：條料的定位精度是確定凹模、固定板和卸料板等零件型孔位置精度的依據(jù)。為了減少多工位級進模各工位之間步距的積累誤差，在標(biāo)注凹模、固定板和卸料板等零件與步距有關(guān)的孔位尺寸時，均以第一工位為尺寸基準(zhǔn)向后標(biāo)注，不論距離多大，均以對稱偏差標(biāo)注型孔位置公差，以保證孔位制造精度。圖6.2.10是圖6.2.11所示沖件的凹模板與步距有關(guān)的孔位尺寸的標(biāo)注示例。2.5 排樣設(shè)計后的檢查排樣設(shè)計后必須認(rèn)真檢查，以改進設(shè)計，糾正錯誤。不同工件的排樣其檢查重點和內(nèi)容也不相同，一般的檢查項目可歸納為以下幾點：1材料利用率 檢查是否為最佳利用率方案。2模具結(jié)構(gòu)的適應(yīng)性 級進模結(jié)構(gòu)多為整體式，分段式或子模組拼式等，模具結(jié)構(gòu)型式確定后應(yīng)檢查排樣是否適應(yīng)其要求。3有無不必要的空位 在滿足凹模強度和裝配位置要求的條件下，應(yīng)盡量減少空工位。4工件尺寸精度能否保證。由于條料送料精度，定位精度和模具精度都會影響到制件關(guān)聯(lián)尺寸的偏差，對于工件精度高的關(guān)聯(lián)尺寸，應(yīng)在同一工位上成形，否則應(yīng)考慮保證工件精度的其它措施。如對工件平整度和垂直度有要求時，除在模具結(jié)構(gòu)上要注意外，還應(yīng)增加必要的工序（如整形，校平等）來保證。沖導(dǎo)正銷孔 沖2個1.8mm圓孔 空工位 沖切兩端局部余料沖兩工件之間的分?jǐn)嗖塾嗔?彎曲 沖中部長方孔 載體切斷，零件與條料分離5彎曲、拉深等成形工序成形時，由于材料的流動，會引起材料流動區(qū)的孔和外形產(chǎn)生變形，因此材料流動區(qū)的孔和外形的加工應(yīng)安排在成形工序之后。6此外，還應(yīng)從載體強度是否可靠，工件已成形部位對送料有無影響，毛刺方向是否有利于彎曲變形，彎曲件的彎曲線與材料纖維方向是否合理等方面進行分析檢查。排樣設(shè)計經(jīng)檢查無誤后，應(yīng)正式繪制排樣圖，并標(biāo)注必要的尺寸和工位序號，進行必要的說明。圖6.2.11為一彎曲件的排樣圖。3 多工位級進模典型結(jié)構(gòu)多工位級進模一般是按其主要沖壓加工工序進行分類，有沖孔落料多工位級進模、沖裁彎曲多工位級進模、沖裁拉深多工位級進模三種基本類型。沖孔落料多工位級進模與第2章介紹的普通級進模類似，相對較簡單。下面主要介紹沖裁彎曲多工位級進模和沖裁拉深多工位級進模。3.1 絲架級進彎曲模絲架制件如圖6.3.1所示，材料為不銹鋼。其工序排樣如圖6.3.2所示。 沖導(dǎo)正孔；壓筋；沖外形；L形彎曲；切外形；U形彎曲；彎曲整形；切斷分離絲架制件模具結(jié)構(gòu)如圖6.3.3和圖6.3.4所示。其結(jié)構(gòu)特點如下：（1） 各工序凹模做成整體或拼塊式，嵌入凹模固定板內(nèi)。這種結(jié)構(gòu)型式適用于較大的嵌塊凹模。凹模固定板嵌塊的固定孔可用座標(biāo)磨床磨削加工，保證嵌塊裝配后的位置精度。（2） 工序為L形彎曲加工，其彎曲高度尺寸如圖6.3.2工序所示，直邊高度僅有0.2mm，還不到料厚的一倍，為保證彎曲精度，凸模和凹模間隙小于料厚，采用負(fù)間隙彎曲成形。（3） 工序為U形彎曲，下模如圖6.3.5 所示。它的特點是U形彎曲時，通過件2將件1向下的運動轉(zhuǎn)換成件4向上的加工運動，以保證制件的的形狀要求。工序的上模如圖6.3.6所示。在U形彎曲的加工中，凹模向上運動的高度不能接觸到制件的凸筋。（4）工序為彎曲整形，下模如圖6.3.7 所示，上模如圖6.3.8 所示。上模的件3由上模座的螺釘孔臺肩支承，螺釘頭上面裝有彈簧，當(dāng)件2接觸到下模的件4后，隨著壓力機滑塊的下降，件3不再向下運動，而件1繼續(xù)向下運動，并由斜面推動件2和下模的件5對制件進行彎曲整形。（5）模具各工序的上模與主模架均獨立固定，并且凸模固定板多采用組合式，如圖6.3.5和圖6.3.6所示。這種結(jié)構(gòu)有利于加工凸模固定孔，試模調(diào)整和零件互換方便。3.2 雙筒制件級進拉伸模1雙筒制件拉深時的金屬流動規(guī)律（1） 用平板毛壞拉深在拉深普通的單圓筒制件時，圓筒側(cè)壁是依靠周圍相應(yīng)凸緣的金屬不斷流入側(cè)壁而成形的，側(cè)壁的變形條件在圓周上各處都一樣，所以變形比較均勻。但是，對于如圖6.3.9（a）所示的雙筒拉深件，情況就不同了，中間相鄰的兩個側(cè)壁成形時都從兩個圓筒之間相毗連的凸緣得到材料，這就導(dǎo)致了變形的復(fù)雜性。當(dāng)圓筒的高度h與直徑d的比值稍大時，兩個相鄰側(cè)壁就被拉破。為了掌握雙筒拉深件金屬流動規(guī)律，對此做了拉深網(wǎng)格試驗研究。圖6.3.9（b）所示是通過毛坯尺寸計算并修正后得到的雙筒拉深件平板毛坯，圖6.3.9（c）所示是刻有網(wǎng)格的毛坯在拉深后的變形情況。將圖6.3.9（b）和6.3.9（c）加以比較可以看出，雙筒拉深件的外形尺寸各處均小于毛坯。由圖（c）可明顯看到，毗連凸緣處的材料在拉深過程中向相鄰側(cè)壁流動。此外，兩個圓筒底部的材料也向相鄰側(cè)壁流動。毛壞上相距15mm的圓筒中心點，在拉深后有了位移，這兩點之間的距離縮短為13.8mm，即各自向內(nèi)側(cè)移動了0.6mm，這表明圓筒底部的材料可以沿著凸模端面流動而進入相鄰側(cè)壁。在X軸線上，毛坯尺寸原為33.6mm，拉深后變?yōu)?8.8mm，收縮了4.8mm。在X軸線附近范圍內(nèi)尺寸的縮小，主要是因為材料流入了兩個圓筒在X軸線附近的外側(cè)壁，其次是補充流入了相鄰內(nèi)側(cè)壁。在Y軸線上，毛坯尺寸原為32.5mm，拉深后縮短成28.3mm，收縮了4.2mm。在Y軸線附近范圍內(nèi)尺寸的縮小，是補充毗連凸緣被拉入相鄰側(cè)壁的結(jié)果。由圖6.3.9（c）還可以看出，中間毗連凸緣處的網(wǎng)格，由原來的正方形變?yōu)殚L方形，X軸方向比原來變大，而Y軸方向變小。這是因為該處材料被拉入兩邊相鄰側(cè)壁，在X軸方向受到很大拉應(yīng)力，而在Y軸方向，因其它部位凸緣材料被拉入Y軸方向圓筒的側(cè)壁，致使Y方向各處尺寸都要縮小，Y軸線附近的材料沿Y軸方向受到擠壓應(yīng)力，也促使了X軸方向的伸長。圖6.3.9（d）所示是雙筒制件在拉深時的金屬流動規(guī)律。圖中箭頭表示材料流動方向，相鄰側(cè)壁是由毗連凸緣和圓筒底部的材料流入而成形的，同時毗連凸緣Y軸方向的材料也向毗連凸緣流動，補充該處流入相鄰側(cè)壁的材料。（2）用儲料毛坯拉深為了改變雙筒拉深件的金屬流動困難，可先將材料預(yù)儲在毗鄰側(cè)壁凸緣內(nèi)，拉深時由這部分材料流入相鄰側(cè)壁，可以獲得滿意的結(jié)果。方法是在毗鄰側(cè)壁的凸緣中間壓一個筋，其毛坯形狀如圖6.3.9（e）所示。拉深時金屬流動情況如圖6.3.9(f)所示，X軸線附近的筋被拉平，而遠(yuǎn)離X軸線部分的筋逐漸被拉少。2雙筒焊片級進拉深模雙筒焊片的制件簡圖和工序排樣如圖6.3.10所示。制件材料為 H62黃銅，該制件級進拉深的實現(xiàn)，主要是采用了儲料毛坯的雙筒制件拉深方法。首次拉深時將條料的儲料筋拉平，以后各工序均與單個圓制件拉深工序相同。儲料筋的尺寸，先按制作側(cè)壁與儲料筋儲料面積相等計算，試模后確定。雙筒焊片模具結(jié)構(gòu)如圖6.3.11所示。模具特點是凹模做成嵌塊式，各拉深工序凹模嵌塊的肩角R均不相同，但在拉深過程中又很重要，為了保證加工精度和試模過程中便于修正，以及互換要求，采用嵌塊凹模結(jié)構(gòu)是合理的。1壓筋；2沖槽孔；3切邊；4首次拉深；510第n次拉深；11整形；12沖底孔;13落料;4 多工位級進模主要零部件的設(shè)計由6.3可見，多工位級進模工位多、細(xì)小零件和鑲塊多、機構(gòu)多，動作復(fù)雜，精度高，其零部件的設(shè)計，除應(yīng)滿足一般沖壓模具零部件的設(shè)計要求外，還應(yīng)根據(jù)多工位級進模的沖壓成形特點和成形要求、分離工序和成形工序差別、模具主要零部件制造和裝配要求來考慮其結(jié)構(gòu)形狀和尺寸，認(rèn)真進行系統(tǒng)協(xié)調(diào)和設(shè)計。4.1 凸模一般的粗短凸?？梢园礃?biāo)準(zhǔn)選用或按常規(guī)設(shè)計。而在多工位級進模中有許多沖小孔凸模，沖窄長槽凸模，分解沖裁凸模等。這些凸模應(yīng)根據(jù)具體的沖裁要求，被沖裁材料的厚度，沖壓的速度，沖裁間隙和凸模的加工方法等因素來考慮凸模的結(jié)構(gòu)及其凸模的固定方法。對于沖小孔凸模，通常采用加大固定部分直徑，縮小刃口部分長度的措施來保證小凸模的強度和剛度。當(dāng)工作部分和固定部分的直徑差太大時，可設(shè)計多臺階結(jié)構(gòu)。各臺階過渡部分必須用圓弧光滑連接，不允許有刀痕。特別小的凸?？梢圆捎帽Ｗo套結(jié)構(gòu)(圖2.9.4)。0.2左右的小凸模，其頂端露出保護套約3.04.0mm。卸料板還應(yīng)考慮能起到對凸模的導(dǎo)向保護作用，以消除側(cè)壓力對凸模的作用而影響其強度。圖6.4.1為常見的小凸模及其裝配形式。沖孔后的廢料若隨著凸?；爻藤N在凸模端面上帶出模具，并掉在凹模表面，若不及時清除將會使模具損壞。設(shè)計時應(yīng)考慮采取一些措施，防止廢料隨凸模上竄。故對2.0以上的凸模應(yīng)采用能排除廢料的凸模。圖6.4.2所示為帶頂出銷的凸模結(jié)構(gòu)，利用彈性頂銷使廢料脫離凸模端面。也可在凸模中心加通氣孔，減小沖孔廢料與沖孔凸模端面上的“真空區(qū)壓力”，使廢料易于脫落。除了沖孔凸模外，級進模中有許多分解沖裁的制件輪廓沖裁凸模。這些凸模的加工大都采用線切割結(jié)合成型磨削的加工方法。 圖6.4.3為成型磨削凸模的6種形式，圖a為直通式凸模，常采用固定方法是鉚接和吊裝在固定板上，但鉚接后難以保證凸模與固定板的較高垂直度，且修正凸模時鉚合固定將會失去作用。此種結(jié)構(gòu)在多工位精密模具中常采用吊裝。圖b，c是同樣斷面的沖裁凸模，其考慮因素是固定部分臺階定在單面還是雙面，及凸模受力后的穩(wěn)定性。圖d兩側(cè)有異形突出部分，突出部分窄小易產(chǎn)生磨損和損壞，因此結(jié)構(gòu)上宜采用鑲拼結(jié)構(gòu)。圖e為一般使用的整體成形磨削帶突起的凸模。圖f用于快換的凸模結(jié)構(gòu)。圖6.4.3 成型磨削凸模圖6.4.4為上述凸模常用的螺釘固定和錐面壓裝的固定方法。對于較薄的凸模，可以采用圖6.4.5 a）所示銷釘?shù)跹b的固定方法或圖6.4.5 b）所示的側(cè)面開槽用壓板固定凸模的方法。a)銷釘?shù)跹b b)帶壓板槽的小凸模1凸模；2銷釘；3凸模固定板圖6.4.5 凸模常用的固定方法（2）需要指出的是，沖裁彎曲多工位級進?；驔_裁拉深多工位級進模的工作順序一般是先由導(dǎo)正銷導(dǎo)正條料，待彈性卸料板壓緊條料后，開始進行彎曲或拉深，然后進行沖裁，最后是彎曲或拉深工作結(jié)束。沖裁是在成形工作開始后進行，并在成形工作結(jié)束前完成。所以沖裁凸模和成形凸模高度是不一樣的，要正確設(shè)計沖裁凸模和成形凸模高度尺寸。4.2 凹模多工位級進模凹模的設(shè)計與制造較凸模更為復(fù)雜和困難。凹模的結(jié)構(gòu)常用的類型有整體式、拼塊式和嵌塊式。整體式凹模由于受到模具制造精度和制造方法的限制已不適用于多工位級進模。1嵌塊式凹模圖6.4.6 所示是嵌塊式凹模。嵌塊式凹模的特點是：嵌塊套外形做成圓形，且可選用標(biāo)準(zhǔn)的嵌塊，加工出型孔。嵌塊損壞后可迅速更換備件。嵌塊固定板安裝孔的加工常使用坐標(biāo)鏜床和坐標(biāo)磨床。當(dāng)嵌塊工作型孔為非圓孔，由于固定部分為圓形必須考慮防轉(zhuǎn)。圖6.4.7為常用的凹模嵌塊結(jié)構(gòu)。a圖為整體式嵌塊，b圖為異形孔時，因不能磨削型孔和漏料孔而將它分成兩塊（其分割方向取決于孔的形狀），要考慮到其拼接縫要對沖裁有利和便于磨削加工，鑲?cè)牍潭ò搴笥面I使其定位。這種方法也適用于異形孔的導(dǎo)套。在設(shè)計排樣時，不僅要考慮嵌塊布置的位置還應(yīng)考慮嵌塊的大小，以及與凹模嵌塊相對應(yīng)的凸模、卸料嵌套等。如圖6.4.8所示。2拼塊式凹模拼塊式凹模的組合形式因采用的加工方法不同而分為兩種結(jié)構(gòu)。當(dāng)采用放電加工的拼塊拼裝的凹模，結(jié)構(gòu)多采用并列組合式；若將凹模型孔輪廓分割后進行成形磨削加工，然后將磨削后的拼塊裝在所需的墊板上，再鑲?cè)氚寄？虿⒁月菟ü潭?，則此結(jié)構(gòu)為成形磨削拼裝組合凹模。圖6.4.9為圖6.2.2所示彎曲零件采用并列組合凹模的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中省略了其他零部件。拼塊的型孔制造用電加工完成，加工好的拼塊安裝在墊板上并與下模座固定。圖6.4.10為該零件采用磨削拼裝的凹模結(jié)構(gòu)，拼塊用螺釘，銷釘固定在墊板上，鑲?cè)肽？虿⒀b在凹模座上。圓形或簡單形狀型孔可采用圓凹模嵌套。當(dāng)某拼塊因磨損需要修正時，只需要更換該拼塊就能繼續(xù)使用。磨削拼裝組合的凹模，由于拼塊全部經(jīng)過磨削和研磨，拼塊有較高的精度。在組裝時為確保相互有關(guān)聯(lián)的尺寸，可對需配合面增加研磨工序，對易損件可制作備件。關(guān)于分塊原則和拼塊的設(shè)計見2.9。拼塊凹模的固定主要有以下三種形式a) 嵌塊在排樣中的布置 b) 零件圖 c) 凸模、卸料嵌套、凹模嵌塊相互位置 （1）平面固定式平面固定是將凹模各拼塊按正確的位置鑲拼在固定板平面上，分別用定位銷(或定位鍵)和螺釘，定位和固定在墊板或下模座上,如6.4.11所示。該形式適用于較大的拼塊凹模，且按分段固定的方法。（2）嵌槽固定式嵌槽固定是將拼塊凹模直接嵌入固定板的通槽中，固定板上凹槽深度不小于拼塊厚度的2/3各拼塊不用定位銷，而在嵌槽兩端用鍵或楔定位及螺釘固定，如6.4.12所示。（3）框孔固定式框孔固定式有整體框孔和組合框孔兩種，如6.4.13所示。整體框孔固定凹模拼塊時，拼塊和框孔的配合應(yīng)根據(jù)脹形力的大小來選用配合的過盈量。組合框孔固定凹模拼塊時，模具的維護，裝拆較方便。當(dāng)拼塊承受的脹形力較大時，應(yīng)考慮組合框連接的剛度和強度。4.3 帶料的導(dǎo)正定位在精密級進模中不采用定位釘定位，因定位釘有礙自動送料且定位精度低。設(shè)計時常使用導(dǎo)正銷與側(cè)刃配合定位的方法，側(cè)刃作定距和初定位,導(dǎo)正銷作為精定位。此時側(cè)刃長度應(yīng)大于步距0.050.1mm，以便導(dǎo)正銷導(dǎo)入孔時條料略向后退。在自動沖壓時也可不用側(cè)刃，條料的定位與送料進距控制靠導(dǎo)料板、導(dǎo)正銷和送料機構(gòu)來實現(xiàn)。在設(shè)計模具時，作為精定位的導(dǎo)正孔，應(yīng)安排在排樣圖中的第一工位沖出，導(dǎo)正銷設(shè)置在緊隨沖導(dǎo)正孔的第二工位，第三工位可設(shè)置檢測條料送進步距的誤差檢測凸模，如6.4.14所示。圖6.4.15是導(dǎo)正過程示意圖。雖然多工位級進沖壓采用了自動送料裝置，但送料裝置可出現(xiàn)0.02左右的送進誤差。由于送料的連續(xù)動作將造成自動調(diào)整失準(zhǔn)，形成誤差積累。圖6.4.15a出現(xiàn)正誤差（多送了c），圖b為導(dǎo)正銷導(dǎo)入材料使材料向F方向退回的示意圖。導(dǎo)正銷的設(shè)計要考慮如下因素。1導(dǎo)正銷與導(dǎo)正孔的關(guān)系導(dǎo)正銷導(dǎo)入材料時，即要保證材料的定位精度，又要保證導(dǎo)正銷能順利地插入導(dǎo)正孔。配合間隙大，定位精度低；配合間隙過小，導(dǎo)正銷磨損加劇并形成不規(guī)則形狀，從而又影響定位精度。2導(dǎo)正銷的突出量導(dǎo)正銷的前端部分應(yīng)突出于卸料板的下平面，如圖6.4.16b所示。突出量的取值范圍為0.6t<<1.5t。薄料取較大的值，厚料取較小的值，當(dāng)t=2mm以上時，=0.6t3導(dǎo)正銷的頭部形狀導(dǎo)正銷的頭部形狀從工作要求來看分為引導(dǎo)和導(dǎo)正部分，根據(jù)幾何形狀可分為圓弧和圓錐頭部。圖6.4.17a為常見的圓弧頭部，圖6.4.17b為圓錐頭部。4導(dǎo)正銷的固定方式圖6.4.18所示為導(dǎo)正銷的固定方式，圖a為導(dǎo)正銷固定在固定板或卸料板下，圖b為導(dǎo)正銷固定在凸模上。導(dǎo)正銷在一副模具中多處使用時，其突出長度 x、直徑尺寸和頭部形狀必須保持一致，以使所有的導(dǎo)正銷承受基本相等的載荷。4.4 帶料的導(dǎo)向和托料裝置多工位級進模依靠送料裝置的機械動作,把帶料按設(shè)計的進距尺寸送進來實現(xiàn)自動沖壓.由于帶料經(jīng)過沖裁，彎曲，拉深等變形后,在條料厚度方向上會有不同高度的彎曲和突起,為了順利送進帶料，必須將已被成形的帶料托起，使突起和彎曲的部位離開凹模洞壁并略高于凹模工作表面。這種使帶料托起的特殊結(jié)構(gòu)叫浮動托料裝置。該裝置往往和帶料的導(dǎo)向零件共同使用。1浮動托料裝置圖6.4.19所示，是常用托料裝置，結(jié)構(gòu)有托料釘，托料管和托料塊三種。托起的高度一般應(yīng)使條料最低部位高出凹模表面1.5mm2mm，同時應(yīng)使被托起的條料上平面低于剛性卸料板下平面(23)t左右，這樣才能使條料送進順利。托料釘?shù)膬?yōu)點是可以根據(jù)托料具體情況布置，托料效果好，凡是托料力不大的情況都可采用壓縮彈簧作托料力源。托料釘通常用圓柱形，但也可用方形（在送料方向帶有斜度）。托料釘經(jīng)常是成偶數(shù)使用，其正確位置應(yīng)設(shè)置在條料上沒有較大的孔和成形部位下方。對于剛性差的條料應(yīng)采用托料塊托料，以免條料變形。托料管設(shè)在有導(dǎo)正孔的位置進行托料，它與導(dǎo)正銷配合（H7/h6），管孔起導(dǎo)正孔作用，適用于薄料。 這些形式的托料裝置常與導(dǎo)料板組成托料導(dǎo)向裝置。2浮動托料導(dǎo)向裝置托料導(dǎo)向裝置是具有托料和導(dǎo)料雙重作用的模具部件，在級進模中應(yīng)用廣泛。它分為托料導(dǎo)向釘和托料導(dǎo)軌兩種。（1）托料導(dǎo)向釘托料導(dǎo)向釘如圖6.4.20所示，在設(shè)計中最重要的是導(dǎo)向釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計和卸料板凹坑深度的確定。圖a是條料送進的工作位置，當(dāng)送料結(jié)束，上模下行時，卸料板凹坑底面首先壓縮導(dǎo)向釘，使條料與凹模面平齊并開始沖壓。當(dāng)上?；厣龝r，彈簧將托料導(dǎo)向釘推至最高位置，準(zhǔn)備進行下一步的送料導(dǎo)向。圖b，c是常見的設(shè)計錯誤。前者卸料板凹坑過深，造成帶料被壓入凹坑內(nèi)；后者是卸料板凹坑過淺，使帶料被向下擠入與托料釘配合的孔內(nèi)。因此，設(shè)計時必須注意尺寸的協(xié)調(diào)，其協(xié)調(diào)尺寸推薦值為：浮動高度:h=材料向下成形的最大高度+(1.52)mm尺寸D和d可根據(jù)條料寬度，厚度和模具的結(jié)構(gòu)尺寸確定。托料釘常選用合金工具鋼，淬硬到5862HRC，并與凹模孔成H7/h6配合。托料釘?shù)南露伺_階可做成可拆式結(jié)構(gòu)，在裝拆面上加墊片可調(diào)整材料托起位置的高度，以保證送料平面與凹模平面平行。（2）浮動托料導(dǎo)軌導(dǎo)向裝置圖6.4.21為托料導(dǎo)軌式的結(jié)構(gòu)圖，它由4根浮動導(dǎo)銷與2條導(dǎo)軌導(dǎo)板所組成，適用于薄料和要求較大托料范圍的材料托起。設(shè)計托料導(dǎo)軌導(dǎo)向時，應(yīng)將導(dǎo)軌導(dǎo)板分為上下兩件組合，當(dāng)沖壓出現(xiàn)故障時，拆下蓋板可取出條料。4.5 卸料裝置的設(shè)計卸料裝置是多工位級進模結(jié)構(gòu)中的重要部件。它的作用除沖壓開始前壓緊帶料，防止各凸模沖壓時由于先后次序的不同或受力不均而引起帶料竄動，并保證沖壓結(jié)束后及時平穩(wěn)的卸料外。更重要的是卸料板將對各工位上的凸模(特別是細(xì)小凸模)在受側(cè)向作用力時，起到精確導(dǎo)向和有效的保護作用。卸料裝置主要由卸料板，彈性元件，卸料螺釘和輔助導(dǎo)向零件所組成。1卸料板的結(jié)構(gòu)多工位級進模的彈壓卸料板，由于型孔多，形狀復(fù)雜，為保證型孔的尺寸精度，位置精度和配合間隙，多采用分段拼裝結(jié)構(gòu)固定在一塊剛度較大的基體上。圖6.4.22是由5個拼塊組合而成的卸料板?；w按基孔制配合關(guān)系開出通槽，兩端的兩塊按位置精度的要求壓入基體通槽后，分別用螺釘，銷釘定位固定。中間三塊拼塊經(jīng)磨削加工后直接壓入通槽內(nèi)，僅用螺釘與基體連接。安裝位置尺寸采用對各分段的結(jié)合面進行研磨加工來調(diào)整，從而控制各型孔的尺寸精度和位置精度。2 卸料板的導(dǎo)向形式由于卸料板有保護小凸模的作用，要求卸料板有很高的運動精度，為此要在卸料板與上模座之間增設(shè)輔助導(dǎo)向零件-小導(dǎo)柱和小導(dǎo)套，如圖6.4.23所示。當(dāng)沖壓的材料比較薄，且模具的精度要求較高，工位數(shù)又比較多時，應(yīng)選用滾珠式導(dǎo)柱導(dǎo)套。3卸料板的安裝形式卸料板采用卸料螺釘?shù)跹b在上模。卸料螺釘應(yīng)對稱分布，工作長度要嚴(yán)格一致。圖6.4.24是多工位級進模使用的卸料螺釘。外螺紋式：軸長L的精度為0.1mm，常使用在少工位普通級進模中；內(nèi)螺紋式：軸長精度為0.02mm，通過磨削軸端面可使一組卸料螺釘工作長度保持一致；組合式：由套管，螺栓和墊圈組合而成，它的軸長精度可控制在0.01mm。內(nèi)螺紋和組合式還有一個很重要的特點，當(dāng)沖裁凸模經(jīng)過一定次數(shù)的刃磨后再進行刃磨時，對卸料螺釘工作段的長度必須磨去同樣的量值，才能保證卸料板的壓料面與沖裁凸模端面的相對位置。而外螺紋式卸料螺釘工作段的長度刃磨較困難。圖6.4.25所示卸料板的安裝形式是多工位級進模中常用的結(jié)構(gòu)。卸料板的壓料力，卸料力都是由卸料板上面安裝的均勻分布的彈簧受壓而產(chǎn)生的。由于卸料板與各凸模的配合間隙僅有 0.005mm， 所以安裝卸料板比較麻煩，在不十分必要時，盡可能不把卸料板從凸模上卸下。考慮到刃磨時既不把卸料板從凸模上取下，又要使卸料板低于凸模刃口端面便于刃磨。采用把彈簧固定在上模內(nèi)，并用螺塞限位的結(jié)構(gòu)。刃磨時只要旋出螺塞，彈簧即可取出，不受彈簧作用力作用的卸料板隨之可以移動，露出凸模刃口端面，即可重磨刃口，同時更換彈簧也十分方便。卸料螺釘若采用套管組合式，修磨套管尺寸可調(diào)整卸料板相對凸模的位置，修磨墊片可調(diào)整卸料板使其達到理想的動態(tài)平行度（相對于上，下模）要求。圖6.4.25 b)采用的是內(nèi)螺紋式卸料螺釘，彈簧壓力通過卸料螺釘傳至卸料板。為了在沖壓料頭和料尾時，使卸料板運動平穩(wěn)，壓料力平衡，可在卸料板的適當(dāng)位置安裝平衡釘，使卸料板運動的平衡。4.6 限位裝置級進模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，凸模較多，在存放，搬運，試模過程中，若凸模過多地進入凹模，容易損傷模具，為此在設(shè)計級進模時應(yīng)考慮安裝限位裝置。如圖6.4.26所示，限位裝置由限位柱與限位墊塊，限位套組成。在沖床上安裝模具時把限位墊裝上，此時模具處于閉合狀態(tài)。在沖床上固定好模具，取下限位墊塊，模具即可工作，對安裝模具十分方便。從沖床上拆下模具前，將限位套放在限位柱上，模具處于開啟狀態(tài)，便于搬運和存放。當(dāng)模具的精度要求較高，且模具有較多的小凸模時，可在彈壓卸料板和凸模固定板之間設(shè)計一限位墊板，能起到較準(zhǔn)確控制凸模行程的限位作用。4.7 加工方向的轉(zhuǎn)換機構(gòu)在級進彎曲或其它成形工序沖壓時，往往需要從不同方向進行加工。因此需將壓力機滑塊的垂直向下運動，轉(zhuǎn)化成凸模(或凹模)向上或水平等不同方向的運動，實現(xiàn)不同方向的成形。完成這種加工方向轉(zhuǎn)換的裝置通常采用斜楔滑塊機構(gòu)或杠桿機構(gòu)，如圖6.4.27所示。圖中a是通過上模壓柱5打擊斜楔1，由件1推動滑塊2和凸模固定板3，轉(zhuǎn)化為凸模4的向上運動，從而使成形件在凸模4和凹模之間局部成形（突包）。這種結(jié)構(gòu)由于成形方向向上，凹模板板面不需設(shè)計讓位孔讓開已成形部位，動作平穩(wěn)，因此應(yīng)用廣泛。圖中b是利用杠桿擺動轉(zhuǎn)化成凸模向上的直線運動，實現(xiàn)沖切或彎曲。圖中c是用擺塊機構(gòu)向上成形。圖中d是采用斜滑塊機構(gòu)進行加工。級進模中滑塊的水平運動，多數(shù)是靠斜楔將壓力機滑塊的上下運動轉(zhuǎn)換而來的。在設(shè)計斜滑塊機構(gòu)時，應(yīng)參考有關(guān)設(shè)計資料，根據(jù)楔塊的受力狀態(tài)和運動要求進行正確的設(shè)計，合理地選擇設(shè)計參數(shù)。