1、多工位級進模設計BREAD PPT DESIGN制作者：何玉松制作者：何玉松BREAD PPT DESIGN2綜述綜述 多工位級進模是一種在一副模具內將制件加工成所需工件的沖壓工藝,它將一副模具分成若干個等距離工位,在每個工位上設置定的沖壓工序,完成零件的某部分沖制工作,經多道工序沖制完成所需要的沖壓件。BREAD PPT DESIGN3目錄目錄分類2 2排樣設計3 3模具結構設計4 4特點1 1BREAD PPT DESIGN4一、多工位級進模的特點一、多工位級進模的特點1.可以完成多道沖壓工序，局部分離與連續成形結合。2.具有高精度的導向和準確的定距系統。3.配備有自動送料、自動出件、安全

2、檢測等裝置。4.模具結構復雜，鑲塊較多，模具制造精度要求很高，制造和裝調難度大。 沖制厚度較薄（一般不超過2mm)、產量大，形狀復雜、精度要求較高的中、小型零件。 用于：用于：BREAD PPT DESIGN5二、多工位級進模的分類二、多工位級進模的分類1.1.按沖壓工序性質分按沖壓工序性質分 1)多工位級進沖裁模具 2)多工位級進沖裁成型模具BREAD PPT DESIGN63)多工位級進沖裁拉深模具 4)多工位級進沖裁成型模具BREAD PPT DESIGN72. 2. 按級進模的設計方法分按級進模的設計方法分1)封閉形孔連續式級進模這種級進模的各個工作形孔(除定距側刃形孔外)與被沖零件的

3、各個孔及制件外形(彎件指展開外形)的形狀一致,并把它們分別設置在一定的工位上,材料沿各工位經過連續沖壓,最后獲得所需沖件。用這種方法設計的級進模稱封閉形孔連續式級進模。如圖1所示為沖制制件及其展開圖和排樣圖。 圖1 沖壓件、展開圖和排樣圖 (a)沖壓件;(b)展開圖;(c)排樣圖 BREAD PPT DESIGN8如圖1所示零件,采用分斷切除多段式級進模時，其排樣圖如圖2所示,共分八個位: 第一工位:沖導正釘孔 第二工位:沖2 1.8孔。 第三工位:空位。第四工位:沖切兩端局部廢料。 第五工位:沖兩工件間的分斷槽廢料。 第六工位:彎曲。 第七工位:沖中部312長方孔。 第八工位:切載體 圖2：

4、分斷切除多段式級進模條料排樣圖 BREAD PPT DESIGN92)分斷切除余料級進模 這種級進模對沖壓零件的復雜異形孔和零件的整個外形采用分段切除多余廢料的方式進行,即在前一工位先切除一部分廢料,在以后工位再切除一部分廢料,經過逐個工位的連續沖制,就能獲得一個完整的零件或半成品。對于零件上的簡單形孔,模具上相應的形孔可與零件上的形孔做成一樣。BREAD PPT DESIGN10 三、多工位級進模的排樣設計三、多工位級進模的排樣設計 排樣設計是多工位級進模設計的重要內容，是模具結構設計的依據之一。它影響到材料利用率、沖件質量、模具結構、成本和壽命。 排樣的主要內容：排樣的主要內容：1.將各工

5、序內容進行優化組合形成一系列工序組，并對工序組排序；2.確定工位數和每一工位的加工工序內容；3.確定載體類型；4.毛坯定位方式；5.設計導正孔直徑和導正銷的數量；6.繪制工序排樣圖。BREAD PPT DESIGN11排樣示意圖排樣示意圖方盒級進模排樣示意圖方盒級進模排樣示意圖BREAD PPT DESIGN123.1 3.1 多工位級進模的設計步驟多工位級進模的設計步驟 (1)接受設計任務,研究原始資料,收集有關數據。 (2)進行工藝計算。 (3)繪制零件展開圖,設計條料排樣圖并進行工藝會審。(4)模具結構設計,并繪制裝配草圖。(5)繪制模具裝配圖、零件圖,編寫模具使用維修說明書。BREAD

6、 PPT DESIGN133.2 3.2 排樣設計原則排樣設計原則 (1)合理確定工位數。在不影響凹模強度的原則下,工位數選得越少越好。(2)適當設置空工位。有時為了提高凹模強度或便于安裝凸模,在排樣圖上設置空工位,在空位上不對條料進行沖壓加工。(3)考慮材料的利用率,盡量按少、無廢料排樣,以便降低成本、提高經濟效益。多排或雙排排樣比單排排樣要節省材料,但模具制造困難,給操作也帶來不便。(4)合理確定沖裁位置。凹模孔型距離太近影響其強度,太遠又會增大模具外形,浪費材料,且降低沖裁精度。(5)為保證條料送進步距的精度,必須設置導正孔,其位置盡可能設置在廢料上,這樣可增大導正直徑,使工作更為可靠。

7、BREAD PPT DESIGN14(6)有沖孔與落料工序時,沖孔在前,有時可以將以沖孔作為導正孔。若工件上沒有孔,則可在第一工位上設置工藝孔,以做導正孔用。(7)制件上的孔位置精度要求高時,在不影響凹模強度的前提下,盡量在同一工位中沖出,以保證質量。(8)在工位較多時,一般將分離工序安排在前,接著安排成型工序。對精度要求高的拉深件和彎曲件,應在成型工序后再安排整形工序,最后安排切斷或落料工序。(9)沖制不同形狀及尺寸的多孔工序時,盡量把大孔和小孔分開安排在不同工位,以便修磨時能保證孔距精度。(10)在沖裁形狀復雜的制件時,可用分段切除方法,以提高凹模強度并便于模具加工與制造。 BREAD P

8、PT DESIGN153.33.3含局部成形工序的排樣設計原則含局部成形工序的排樣設計原則 （1）有局部成形時，可根據具體情況將其穿插安排在各工位上進行，在保證產品質量的前提下，利于減少工位數。（2）局部成形會引起條料的收縮，使周圍的孔變形，因此不應安排在條料邊緣區或工序件外形處，局部成形區周圍的孔應在成形后再沖。（3）輪廓旁的凸包要先沖，以避免輪廓變形。若凸包中心線上有孔，應在壓凸包前先在孔的位置上沖出直徑較小的孔，以利于材料從中心向外流動，待壓好凸包后再沖孔到要求的尺寸。（4）鐓形前應將其周邊余料適當切除，然后在鐓形完成后再安排進行一次工序，沖去被延展的余料。BREAD PPT DESIG

9、N163.4 3.4 排樣設計時應考慮的問題排樣設計時應考慮的問題 (1)多工位級進模的送料方式:在高速沖床上用自動送料機構,以導正銷精確定位。(2)零件形狀:分析沖壓零件形狀,抓作零件的主要特點,分析研究,找出工位之間關系,保證沖壓過程順利進行。特別對形狀異常復雜、精度要求高、含有多種沖壓工序的零件,應根據變形理論分析,采取必要措施給予保證。 （3）沖裁力的平衡:力求壓力中心與模具中心重合,其最大偏移量不超過模具長度的1/6(或寬度的1/6)。由于多工位級進模往往在沖壓過程中產生側向力,因此,必須分析側向力產生部位、大小和方向,采取一定措施,力求抵消側向力。BREAD PPT DESIGN1

10、7 (4)模具結構:結構盡量簡單,制造工藝性好,便于裝配、維修和刃磨。 (5)被加工材料:多工位級進模對被加工材料有嚴格要求。在設計條料排樣圖時,對材料的供料狀態,被加工材料的物理力學性能、材料厚度、纖維方向及材料利用率等均要全面考慮。 (6)沖壓件的毛刺方向:沖壓零件經凸、凹模沖切后,其斷面有毛刺。在設計多工位級進模條料排樣圖時,應注意毛刺的方向。(7)正確設置側刃位置與導正孔：側刃是用來保證送料步距的,所以,側刃一般設置在第一工位(特殊情況可在第二工位)。若僅以側刀定距的多工位級進模,又是以剪切的條料供料時,應設計成雙側刃定距,即在第一工位設置一側刃,在最后工位再設置一個。BREAD PP

11、T DESIGN18(8)注意條料在送進過程中的阻礙:設計多工位級進模條料排樣圖時,應保證條料在送進過程中的暢通無阻,否則就無法實現自動沖壓。(9)當零件外緣或形孔采用切廢法分段切除時,應注意各段間的連接,要十分平直或圓滑,保證被沖零件的質量。 由于多工位級進模的工位多,模具制造誤差、步距間誤差的積累,因此經各工位切廢料后,易出現外緣或各形孔的連接處不平直、不圓滑、錯牙、尖角、塌角等缺陷。這是設計排樣圖時不注意而造成的。 BREAD PPT DESIGN193.5 3.5 載體設計載體設計 載體載體：多工位沖壓時條料上連接工序件，并使工序件在模具上穩定送進的部分材料。載體與工序件之間的連接段稱

12、為搭接頭。 載體的形式載體的形式：單側載體、雙側載體、中間載體、無載體和邊料載體。BREAD PPT DESIGN203.5.1 3.5.1 單側載體單側載體 單側載體是在條料的一側設計的載體。導正銷孔多放在單側載體上，其送進步距精度不如雙側載體高。一般應用于條料厚度為0.5mm以上的沖壓件。主要適用于零件一端或幾個方向都有彎曲，往往只能保持條料的一側有完整的外形場合。BREAD PPT DESIGN213.5.2 3.5.2 雙側載體雙側載體 在條料的邊緣兩側設計的載體，被加工的零件連接在兩側載體的中間 ，采用雙側載體送進十分平穩可靠，但材料利用率較低。適用于彎曲線的方向垂直于送料方向的排樣

13、方式。 （雙側載體可分為等寬雙側載體和不等寬雙側載體）。BREAD PPT DESIGN223.5.3 3.5.3 中間載體中間載體 中間載體是指載體設計在條料中間， 一般適用于對稱零件，尤其是兩外側有彎曲的對稱零件。中間載體不僅可以節省大量的原材，還利于抵消由于兩側壓彎時產生的側向力。對于一些不對稱的單向彎曲的零件，也可采用中間載體將被加工的零件對稱與中間載體排列在兩側，變不對稱零件為對稱性排列，即提高了生產效率，又提高了材料利用率，也抵了彎曲時產生的側向壓力。BREAD PPT DESIGN233.5.4 3.5.4 無載體無載體 邊料載體邊料載體無載體邊料載體邊料載體BREAD PPT

14、DESIGN243.5.5 3.5.5 載體與搭邊的區別載體與搭邊的區別 區別：載體與條料搭邊相似,但又有所不同,搭邊的寬度主要是根據沖壓工藝要求,能將沖件一個個符合圖樣要求地沖下來。而載體必須要有足夠的強度,要能運載條料上沖出的零件,使它能平穩地送進。在多工位級進模中,條料排樣圖設計時,有時兩側的“搭邊”設計得很寬。這實際是搭邊與條料的載體合二為一。一般來說,為了保證載體寬度的強度和設置導正孔的需要,載體寬度大于搭邊寬度24倍。 為了保證送料準確,通常在載體上或工件之間的條料上按送料步距設置導正孔，這樣可補償或修正由于高速沖壓引起的送料誤差。導正孔一般在第一工位上沖出,便于在以后工位上進行導

15、正。在多工位級進模上,通常10個工位需設置34個導正銷,導正往往設置在重要工作之前。工位越多,導正銷的數量也越多。 BREAD PPT DESIGN253.6 3.6 分段沖切的設計分段沖切的設計 3.6.1 分段沖切的目的分段沖切的目的 使模具刃口分解和重組，把復雜的內、外形輪廓分解為若干簡單的幾何單元，以簡化凸模和凹模形狀（如下圖所示）。 刃口分解要求BREAD PPT DESIGN263.6.2 3.6.2 分段沖切的分割原則分段沖切的分割原則刃口的分段應有利于簡化模具結構，形成的凸模外形要簡單、規則，要便于加工，并要有足夠的強度。 內、外形輪廓分解后，各段間的連接應平直或圓滑。分段搭接

16、點應盡量少，搭接點位置要避開產品零件的薄弱部位和外形的重要部位 。有公差要求的直邊和使用過程中有滑動配合要求的邊應一次沖切。復雜外形以及有窄槽或細長臂的部位最好分解，復雜內形最好分解。外輪廓各段毛刺方向有不同要求時應分解。刃口分解要考慮加工設備條件和加工方法，便于加工。BREAD PPT DESIGN273.6.3 3.6.3 分段切除時的搭口形式選擇分段切除時的搭口形式選擇連接方法可分為搭接、平接、切接三種方式。搭接BREAD PPT DESIGN28平接BREAD PPT DESIGN29切接BREAD PPT DESIGN303.7 3.7 工位設計工位設計工位設計原工位設計原則：則：1

17、)簡化模具結構2)保證沖件質量3)減少空位空位工位：空位工位：當條料每送到這個工位時，不作任何加工，隨著條料的送進，再進入下一工位，這樣的工位為空位工位。增設空位工位的目的：增設空位工位的目的：保證凹模、卸料板、凸模固定板有足夠的強度；確保模具的使用壽命；為了便于在模具中設置特殊結構；作必要的儲備工位、便于試模時調整工序用。BREAD PPT DESIGN31空位工位設置原則空位工位設置原則： 當模具的步距較大時（步距30 mm），不宜多設置空位工位。 精度高、形狀復雜的零件在設計排樣圖時，應少設置空位工位。用導正銷做精確定位的條料排樣圖因步距積累誤差較小，對產品精度影響不大，可適當地多設置空

18、位工位。工序先后的安排：工序先后的安排：1)純沖裁多工位級進模排樣先沖內形再沖外形,先沖孔再落料。2）沖裁、彎曲多工位級進模排樣先沖孔再切除彎曲部位周邊廢料，然后彎曲、落料BREAD PPT DESIGN323.8 3.8 多工位級進模的定距多工位級進模的定距進距和進距精度1、進距的基本尺寸2、進距的精度修正系數；模具設計的工位數；實際公差值，高四級后的輪廓尺寸的精度等級提將沖件沿送料方向最大；偏差值，多工位級進模進距對稱knmmmmkn32BREAD PPT DESIGN333.9 3.9 定位形式選擇與設計定位形式選擇與設計 工序件定位方式：工序件定位方式：擋料銷、側刃、自動送料裝置、導正

19、銷等。 導正孔的確定原則：導正孔的確定原則：第一工位就要沖制出導正銷孔，緊接第二工位要有導正銷； 導正孔位置應處于條料的基準平面； 重要的加工工位前要有導正銷； 圓筒形件在連續拉深時，可不必設置導正銷孔直接利用拉深凸模導正。必須要設置導正銷而又與其它工序干涉時，可設置空位工位。BREAD PPT DESIGN343.10 3.10 條料的定位精度條料的定位精度 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, ,特別是對工位特別是對工位數比較多的排樣數比較多的排樣, ,應特別注意條料的定位精度。應特別注意條料的定位精度。排樣時，一般應在第一工位沖導正工藝孔，緊接著

20、第二工位設置導正銷導正，以該導正銷矯正自動送料的步距誤差。在模具加工設備精度一定的條件下，可通過設計不同型式的載體和不同數量的導正銷，達到條料所要求的定位精度。 條料的定位精度是確定凹模、固定板和卸料板等零件型孔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。位置精度的依據。為了減少多工位級進模各工位之間步距的積累誤差，在標注凹模、固定板和卸料板等零件與步距有關的孔位尺寸時，均以第一工位為尺寸基準向后標注，不論距離多大，均以對稱偏差標注型孔位置公差，以保證孔位制造精度。BREAD PPT DESIGN353.11 3.11 排樣設計后的檢查排樣設計后的檢查 排樣設計后必須認真

21、檢查，以改進設計，糾正錯誤。不同工件的排樣其檢查重點和內容也不相同，一般的檢查項目可歸納為以下幾點： （1）材料利用率。 （2）模具結構的適應性。 （3）有無不必要的空位。 （4）制件尺寸精度能否保證。 （5）彎曲、拉深等成形時，材料流動區的孔和外形的應置于變形工序之后。 排樣設計經檢查無誤后，應正式繪制排樣圖，并標注必要的尺寸和工位序號，進行必要的說明。BREAD PPT DESIGN36四、模具結構設計四、模具結構設計1-套筒 2-卸料螺釘 3-側刃凸模 4-沖孔凸模 5-固定板 6-墊板 7-導正銷 8-去廢料推桿； 9-鐓壓凸模 10-切斷凸模 11-小導柱 12-模座 13-限位柱

22、14-彈壓卸料板；15-沖孔凸模 16-墊板；17-墊板 18-固定板 19-螺釘 20-下模框 21-限位柱 22-承料板 23-凹料板 24-頂塊 25-鑲塊 26-沖孔凸模 27-凹模板 28-支承板 29-墊板 30-固定環 31-導柱 32-下模座 BREAD PPT DESIGN374.1 4.1 總體設計總體設計(1)模具基本結構設計：模具基本結構設計：級進模基本框架主要由正倒裝關系、導向方式、卸料方式等三個要素組成。(2)模具基本尺寸：模具基本尺寸：主要有模架、模具的平面輪廓尺寸、閉合高度、凸模的基準高度和各模板的厚度。 多工位級進模工位多、細小零件和鑲塊多、機構多，動作復雜，

23、精度高，其零部件的設計，除應滿足一般沖壓模具零部件的設計要求外，還應根據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構形狀和尺寸，認真進行系統協調和設計。BREAD PPT DESIGN384.2 4.2 模架設計模架設計 多工位級進模要求模架剛度好、精度高。因而,除了小型模具可采用雙導柱模架外,多采用四導柱模架。精密級進模一般采用滾珠導向模架。而且,卸料板一般采用有導向彈壓導板結構。上、下模座的材料除小型模具用200外,多采用鑄鋼或鍛鋼或厚鋼板(45鋼,甚至合金鋼)。 BREAD PPT DESIGN394.3 4.3 凸模設計凸模設計

24、在一副多工位級進模中,凸模種類一般都比較多。截面有圓形和異形的,還有沖裁和成型用凸模，它可以采用直通結構也可采用加強型結構。又由于工位多,凸模安裝空間受到一定的限制等,因此多工位級進模凸模的固定方法也很多。異形凸模一般采用直通結構，用螺釘吊裝固定。 主要的固定方式有：主要的固定方式有：掛臺固定、銷釘固定、螺絲固定。壓塊固定、頂絲固定。這其中掛臺固定最安全可靠，銷釘固定不常用，其它3種固定方式主要是便于維修時快速更換。 選用固定方法的原則：選用固定方法的原則： （1）在同一副級進模中應力求固定方法基本一致； （2）小凸模和易損凸模力求以快換式固定； （3）便于裝配和調整。BREAD PPT DE

25、SIGN40凸模常用的固定方法（凸模常用的固定方法（1 1）BREAD PPT DESIGN411-凸模 2-銷釘 3-凸模固定板凸模常用的固定方法（凸模常用的固定方法（2 2）BREAD PPT DESIGN42常見的小常見的小凸模及其凸模及其裝配形式裝配形式BREAD PPT DESIGN43帶頂出銷的凸模結構帶頂出銷的凸模結構BREAD PPT DESIGN44成型磨削凸模的形式成型磨削凸模的形式BREAD PPT DESIGN454.4 4.4 凹模設計凹模設計 除工步較少、純沖裁工步及精度要求不高的級進模的凹模為整體式的外,大多數的級進模凹模都采用鑲拼式的結構,這樣便于加工、裝配調整

26、和維修;易保證凹模幾何精度和步距精度。鑲拼式凹模結構：鑲拼式凹模結構： 鑲入式凹模結構 拼塊式凹模結構固定形式：固定形式： 平面固定式 嵌槽固定式 框孔固定式BREAD PPT DESIGN46鑲拼式凹模結構鑲拼式凹模結構BREAD PPT DESIGN47鑲入式凹模結構鑲入式凹模結構 BREAD PPT DESIGN48拼裝式凹模結構拼裝式凹模結構BREAD PPT DESIGN49平面固定式平面固定式BREAD PPT DESIGN50直槽固定式直槽固定式BREAD PPT DESIGN51 a) a) 整體框孔整體框孔 b) b) 組合框孔組合框孔BREAD PPT DESIGN524.

27、5 4.5 導料裝置導料裝置 多工位級進模與普通沖裁模一樣,也用導料板對條料沿送進方向進行導向,它安裝在凹模上平面的兩側,并平行于模具中心線。多工位級進模的導料板,為適應高速、自動沖壓,采用有凸臺的形式。這樣使條料在浮動送料過程中,在浮頂器對條料的彈頂作用下,仍能使條料在導料板中運動自如。 完整的導料系統包括：完整的導料系統包括：導料板、浮頂器(或浮動導料銷)、承料板、側壓裝置、除塵裝置以及安全檢測裝置等 。1.帶臺導料板與浮頂器配合使用的導料裝置2.帶槽浮動頂料銷導料裝置 BREAD PPT DESIGN53浮動頂料裝置浮動頂料裝置BREAD PPT DESIGN54帶槽浮動頂料銷導料裝置及

28、錯誤設計帶槽浮動頂料銷導料裝置及錯誤設計BREAD PPT DESIGN55浮動導軌式導料裝置浮動導軌式導料裝置 BREAD PPT DESIGN564.6 4.6 導正銷導正銷 條料的導正定位方法，常使用導正銷與側刃配合定位，側刃作定距和初定位，導正銷作為精定位。 導正銷的頭部形狀從工作要求來看分為引導和導正部分，根據幾何形狀可分為圓弧和圓錐頭部。 圖a為常見的圓弧頭部，圖b為圓錐頭部。BREAD PPT DESIGN574.6.1 4.6.1 導正銷伸出長度導正銷伸出長度 BREAD PPT DESIGN584.6.2 4.6.2 導正銷的固定方式導正銷的固定方式 圖ad為導正銷固定在固定

29、板上，圖a）結構導正銷與固定板采用H7/n6配合，一般用于導正銷直徑5的情況；圖b、c)導正銷與固定板采用H7/h6的配合；而圖d導正銷與卸料板采用H7/h6的配合，與固定板之間有較大的間隙；e、f、g是導正銷直接固定在卸料板上，采用較少。圖h結構是導正銷直接固定在落料凸模上，常用在零件上有孔的落料時。 BREAD PPT DESIGN594.7 4.7 卸料裝置卸料裝置 卸料裝置是多工位級進模結構中的重要部件。它的作用除沖壓開始前壓緊帶料壓緊帶料，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，并保證沖壓結束后及時平穩的卸料。更重要的是在多工位級進模中卸料板還將對各工位上的凸模，

30、特別是細小凸模，在受到側向作用力時，起到精確導向和有效地保護作用。 卸料裝置主要由卸料板，彈性元件，卸料螺釘和輔助導向零件所組成。安裝形式：安裝形式：卸料板采用卸料螺釘吊裝在上模。BREAD PPT DESIGN604.7.1 4.7.1 卸料板的結構卸料板的結構 BREAD PPT DESIGN614.7.2 4.7.2 卸料板的安裝卸料板的安裝 1-上模座;2-螺釘;3-墊片;4-管套;5-卸料板; 6-卸料板拼塊;7-螺塞;8-彈簧;9-固定板;10-卸料銷BREAD PPT DESIGN624.8 4.8 限位裝置限位裝置如圖所示的限位裝置由限位柱與限位墊塊或限位套等零件組成。限位裝置的總高度正是模具在鐓壓狀態下的高度加上工件的料厚，這樣安裝調試模具時只要將限位墊放在兩限位柱之間即可，模具對好后取下限位塊即可沖壓。當完成沖壓后，可將限位套套在限位柱上，使上下模保持開啟狀態，便于搬運和存放，如圖b所示。作用：作用：便于模具安裝、調試、存放和搬運。BREAD PPT DESIGN634.9 4.9 自動送料裝置自動送料裝置 實現沖壓生產的自動化，是提高沖壓生產率、保證沖壓安全生產的根本途徑和措施。自動送料裝置則是實現多工位級進模自動沖壓生產的基本機構。在