多工位级进冲压工艺及模具设计
级进冲压工艺与模具
多工位级进模的设计多工位级进模是在普通级进模的基础上发展起来的一种高精度、高效率、长寿命的模具，是技术密集型模具的重要代表，是冲模发展方向之一。
这种模具除进行冲孔落料工作外，还可根据零件结构的特点和成形性质，完成压筋、冲窝、弯曲、拉深等成形工序，甚至还可以在模具中完成装配工序。
冲压时，将带料或条料由模具入口端送进后，在严格控制步距精度的条件下，按照成形工艺安排的顺序，通过各工位的连续冲压，在最后工位经冲裁或切断后，便可冲制出符合产品要求的冲压件。
为保证多工位级进模的正常工作，模具必须具有高精度的导向和准确的定距系统，配备有自动送料、自动出件、安全检测等装置。
多工位级进模比普通冲模复杂，具有如下特点：1、在一副模具中，可以完成多道冲压工序；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“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。
3、多工位级进模通常具有高精度内、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）和准确定距系统，以保证产品零件精度和模具寿命。
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1000次／分以上。
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、高速钢或硬质合金等材料），必须应用慢走丝线切割加工、成型磨削、坐标镗、坐标磨等先进加工方法制造模具。
6、多工位级进模主要用于冲制厚度较薄（一般不超过2mm)、产量大，形状复杂、精度要求较高的中、小型零件。
弹簧抱挎冲压工艺及多工位级进模设计
弹簧抱挎冲压工艺及多工位级进模设计弹簧抱挎冲压工艺和多工位级进模设计是在金属冲压加工中常用的两种工艺和设计方法。
弹簧抱挎冲压工艺是一种利用铁器的弹性来形成复杂形状的冲压工艺。
通常情况下，当板材在冲压过程中受到压力时会发生变形，然而在弹簧抱挎冲压工艺中，冲压工件的形状会通过压力的释放而迅速恢复，这是因为抱挎构件上的弹簧设计，在冲压过程中通过抱挎构件的弹性来实现形状变化。
弹簧抱挎冲压工艺不仅能够在不增加额外材料的情况下获得复杂的形状，还能够提高冲压的生产效率。
多工位级进模设计是一种将冲压加工分为多个工位进行的设计方法。
通常情况下，冲压工艺中的每个工位都有一套冲模，通过一次冲裁和成形来完成冲压工艺。
然而在多工位级进模设计中，不同的工位会按照不同的顺序进行操作，每个工位都有自己特定的功能。
通过多工位级进模设计，可以在一次通过中完成多个工序，并且能够更容易实现复杂形状的冲压。
综合运用弹簧抱挎冲压工艺和多工位级进模设计，可以实现更复杂、更高效的冲压加工。
通过弹簧抱挎冲压工艺，冲压工件的形状可以更容易地被控制和改变，而通过多工位级进模设计，可以将多个工序整合在一次通过中完成，从而提高生产效率。
在实践中，冲压工艺和设计的选择应该根据具体的加工要求和生产环境来确定，以获得最佳的加工效果。
弹簧抱挎冲压工艺和多工位级进模设计是金属冲压加工中常用的两种工艺和设计方法，它们在提高冲压加工的生产效率和加工质量方面具有显著的优势。
下面将重点讨论这两种方法的原理、应用和优势。
首先，弹簧抱挎冲压工艺是一种利用铁器的弹性来形成复杂形状的冲压工艺。
通常情况下，当板材在冲压过程中受到压力时会发生变形，然而在弹簧抱挎冲压工艺中，冲压工件的形状会通过压力的释放而迅速恢复，这是因为抱挎构件上的弹簧设计，在冲压过程中通过抱挎构件的弹性来实现形状变化。
弹簧抱挎冲压工艺有许多优点。
首先，它能够在不增加额外材料的情况下获得复杂的形状，从而降低了材料浪费。
多工位级进冲压工艺及模具设计
５ Ｉ ． ０－ １ ２ －
２ １４ 计 算材 料 利用率 ．．
零 件 名 称 ： 片 ， 图 垫 如
生产批量 ： 大批 量 ：
零件材料 １ ０号 钢 ， 零 件 厚 度 ：ｍ ｍ ２
图 ２ 零 件 排 样 图
图 １ 工件 图
冲 裁 件 的实 际面 积 与所 用板 料 面积 的百 分 比叫材 料
不利于 模具 寿 命 的保 证。综 合 上述 分析 ， 其操 作性 及加 料可 以 冲 ２ 从 ５个 工件 ， 由文 献［ ， 张钢板 的材 料利用 率 ４ 每 １ 得 工 的经 济性 考虑 ， 采用 多工位 级进模 对零件进 行加 工。 拟
２ 零件 工艺 计算
２１ 排样计 算 ．
＝
１ 总＝ １
× １ ０％ ０
Ｌ ｎ
２ ６ ８７ ５ ３ ０×１ ０％ ５Ｘ １ ２ ．／ ７Ｘ１ ０ ０
５ ． ４ ９％
２１１排 样 方式 的选择 ．．
＝
综 合 考虑模 具 寿命 和 冲件质 量 ，采 用 有废料 排样 ， 沿 根 据计 算 结果知 道选 用直排材 料利 用率 可达 ５ ．％ ， ４９ 冲 件 外形 冲裁 ， 冲件 周边 都 留有搭 边。 冲 件尺 寸 完全 由 满足 要 求。 在 冲模 来 保证 ， 因此冲件 精度 高。 ２２ 冲压 力计 算 －
２１３ 确 定步 距 与定距定 位 方式 ．． 由文 献 ， 得 级进 模送 料步距
Ｓ ＝Ｄ＋ ａ
＝
பைடு நூலகம்
本文 结合 现 有 的生产水 平 ， 用 多工位 级进 模 生产 垫 采 ５１． ｍ ２ｍ 片， 以实现 自动 化生 产 ， 高 冲压 生 产效率 。 提 本模 具采 用 侧刃定 距。 在条 料送 进过 程 中 ， 下 的缺 切 １设 计任 务与 分析 口向前送 进被 侧刃挡块 挡住 ， 进 的距 离 即等于步 距。 送 １１ 设计 任 务 ． 结合 以上 分析 ， 本零件 成形 的排样 图如 图 ２所 示。
多工位级进模设计实例
多工位级进模设计实例
1.6 计算冲裁各工艺力
6.总的冲裁力 7.卸料力 8.推件力 9.冲裁总工艺力
多工位级进模设计实例
1.7 压力中心的确定
由于冲裁力较小，并且采用对角导柱模架， 受力平稳，同时根据零件的排样图可以看出， 模具压力中心不会超出冲模模柄的投影面积。 故压力中心确定为本模具的凹模对称中心。
冲压工艺与模具设计
多工位级进模设计实例
1.1 零件的工艺性分析
1. 零件尺寸精度
2. 零件结构
形状
3. 确定冲压 工艺方案
多工位级进模设计实例
1.1 零件的工艺性分析
簧片
1.2 排样设计
多工位级进模设计实例
排样图
1.3 模具工作工程
多工位级进模设计实例
模具工作过程
1.4 材料利用率
多工位级进模设计实例
落料凸模
多工位级进模设计实例
1.10 模具主要部件零件图
卸料板
多工位级进模设计实例
1.10 模具主要实例
1.5 凹模轮廓尺寸
1
2
凹模计算尺寸
根据凹模轮廓 尺寸选取标准
凹模
选取模具结构 的典型组合
3
根据典型组合 选取标准模架
4
多工位级进模设计实例
1.6 计算冲裁各工艺力
1.工件外轮廓周边长度 2.孔(φ6 mm)周边长度 3.侧刃冲切长度 4.冲切一个工件的周边长度 5.一个工步内冲切工件的总长度
9、21—
10—防转销；
11—模柄； 13—卸料螺钉；
14—垫板； 15—
16—弹簧； 17—导套；
18—导柱； 20—承料板；
22—下模座
簧片落料冲孔级进模
冲压工艺与模具设计-多工位级进模设计
3）条料的导正定位 导正销的工作原理。 导正就是用装于上模的导正销插入 条料上的导正孔以矫正条料的位置， 保持凸模、凹模和工序件三者之间 具有正确的相对位置。
1－落料凸模 2－导正销 3－冲导正孔凸模
4）条料的导向和顶料装置 （1）浮动顶料装置
图6.36 浮动顶料装置 (a)顶料钉 (b)顶料管 (c)顶料块
二、相关知识学习
2.多工位级进模的结构类型 1）固定导料板多工位级进模 2)半弹压板多工位级进模 3）整体弹压板多工位级进模 4）分段弹压板多工位级进模
二、相关知识学习
3.多工位级进模主要零部件的设计 1）凸模：在一副多工位级进模中，凸模种类一般都比较多。截
面有圆形和异形的，还有冲裁和成形用凸模。 常用的凸模固定法：
任务6.3 多工位级进模结构设计
一、布置工作任务 二、相关知识学习 三、制定实施计划 四、工作任务实施
五、工作结果评估 六、拓展训练
一、布置工作任务
为电动机定子片和转子片模具进行主要零部件设计和模具结构设计。
二、相关知识学习
1.多工位级进模的结构组成 该模具与普通模具相比较，有如下特点。
(1)支撑牢固 (2)导向精密 (3)导料准确 (4)定位精确 (5)卸料可调
项目6 成形类模具设计
任务6.1 了解多工位级进模的设计基础 任务6.2 多工位级进模排样设计 任务6.3 多工位级进模结构设计
ห้องสมุดไป่ตู้
任务6.1 了解多工位级进模的设计基础
1.多工位级进模的特点
1）所使用的材料主要是黑色或有色金属，材料的形状多为具 有一定宽度的长条料、带料或卷料。 2)送料方式为按“步距"间歇或直线连续送给。 3）冲压的全过程在未完成成品件前，毛坯件始终不离开(区 别于多工位传递模)条料和载体。 4)冲压生产效率高; 5)操作安全简单 6)模具寿命长 7)产品质量高 8)设计和制造难度较大 9)生产成本较低
冲压工艺与模具设计第七章 多工位精密级进模的设计
第7章多工位精密级进模的设计本章学习要求7.1概述7.2多工位精密级进模的排样设计7.3多工位精密级进模主要零部件的设计7.4多工位精密级进模的安全保护 7.5多工位精密级进模自动送料装置7.6多工位精密级进模的典型结构第7章多工位精密级进模的设计本章学习要求：1.掌握常见多工位精密级进模的设计特点特点；2.掌握多工位精密级进模的工位排样设计；3.熟悉多工位精密级进模主要零部件的设计；4.熟悉多工位精密级进模典型结构采用的各种机构。
第7章多工位精密级进模的设计7.1 概述级进冲压是指压力机的一次行程中，在模具的不同工位同时完成多种工序的冲压。
多工位精密级进模是在普通级进模的基础上发展起来的一种精密、高效、长寿命的模具，其工位数可多达几十个。
多工位精密自动级进模有如下特点：（1）生产率高。
级进冲压模具属于多工序、多工位模具。
（2）操作安全。
自动送料、检测，自动出件等自装置，手不必进入危险区。
（3）模具寿命长。
级进模中工序分散在不同的工位上，避免凹模壁的“最小壁厚”。
（4）易于自动化。
（5）可实现高速冲压。
第7章多工位精密级进模的设计（6）减少厂房面积，半成品运输及仓库面积。
（7）多工位级进模通常具有高精度的导向和定距系统。
（8）多工位级进模结构复杂，模具制造精度高，模具的造价高，制造周期长。
（9）多工位级进模主要用于大批量生产，较大的制件可选择多工位传递式冲压。
（10）材料的利用率较其它模具低。
（11）较难保持内、外形相对位置的一致性。
第7章多工位精密级进模的设计7.2 多工位精密自动级进模排样设计确定级进模模具中各工位所要进行的加工工序内容，并在条料上进行各工序的布置，这一设计过程就是条料排样。
条料排样的主要内容：1.将各工序内容进行优化组合形成一系列工序组，并对工序组排序；2.确定工位数和每一工位的加工工序内容；3.确定载体类型；4.毛坯定位方式；5.设计导正孔直径和导正销的数量；6.绘制工序排样图。
多工位级进冲压工艺与模具设计
2）零件上有严格要求的相对尺寸，应放在同一工位冲出。若无 法安排在同一工位冲出，可安排在相近工位上冲出。
3）当工件上孔到边缘的距离较小，而孔的精度又较高时， 应分步在两个工位上冲出，先冲外缘再冲孔 。
4）当工件上孔间距离较小，为保证凹模强度及提供够用 的凸模安装位置，应将孔安排在相邻的两工位冲出。
排样与模具实物对照
8.1.1 排样设计的内容
1）毛坯排样：用于确定毛坯（展开后的形状）在条料上的
截取方位和相邻毛坯之间的关系。
2）冲切刃口外形设计：针对复杂几何外形的工件，其外形
需分解进行多次冲切时，需在工序排样前解决 冲切刃口外形设计。
3）工序排样：确定模具有多少工位组成，每个工位的具体
加工工序等。
多工位级进模的分类
按所完成的主要冲压工序性质分：
1）多工位级进冲裁模具 2）多工位级进冲裁成形模具
按所能完成的功能分：
1）多工位级进冲压模具 2）多功能多工位级进冲压模具
按所冲零件的名称分：
1）集成电路引线框架级进模 2）电动机铁心片级进模 3）电子连接器级进模 4）空调器翅片级进模 …………
8.1 多工位级进冲压排样设计—— 级进模设计的关键
屏蔽盖毛坯排样图
屏蔽盖的冲切刃口外形设计
屏蔽盖的工序排样图
毛坯排样 冲切刃口外形设计 工序排样
8.1.2 毛坯排样
毛坯排样是指毛坯在条料上的布置方式。需要解决：
1）毛坯排样方式的选择 2）搭边值的确定 3）进距的确定 4）条料宽度的确定 5）选择板料及裁板方式的确定
毛坯是指冲压件展开后的平板毛坯
接插件端子
接线端子模具
接线端子模具零件
易拉罐罐盖及拉环
多工位级进冲压的概念
多工位冲压模具设计的技巧
多工位冲压模具设计的技巧
多工位冲压模具设计需要考虑多个工位之间的协调和连接，以下是一些常用的技巧：
1. 模具结构设计：选择合适的模具结构和配置，使得多个工位之间的切换和转换更加方便和快捷。
可以采用模板式设计，通过更换模板来实现多个工位的转换。
2. 工件定位设计：在每个工位上设置准确的工件定位装置，确保工件在不同工位之间的准确定位，以免出现位置偏差导致冲压失效。
3. 节省空间：考虑多工位之间的空间占用，特别是在有限空间内进行设计时，可以采用嵌套和叠加的方式来节省空间。
4. 合理布局：对多工位进行合理的布局，使得冲压过程中的传递和流动更加顺畅。
可以依据冲压流程设计工位的顺序和位置，减少工件的移动距离。
5. 成型方式选择：根据工件的形状和要求，选择合适的成型方式。
可以采用复合模式，即在同一个工位上完成多道工序，减少工位的数量。
6. 统一标准件：采用标准件和模具零部件，使得多个工位之间的切换更加方便和快捷，同时减少制造和维护的成本。
7. 模具加工精度控制：在多工位冲压模具的设计和加工过程中，要严格控制加工精度，确保各个工位的位置和尺寸的准确性。
8. 设计模拟和优化：使用模具设计软件进行模拟和优化，对多工位冲压模具的结构和工艺进行仿真分析，找出问题和改进的空间，在设计阶段就预先解决问题。
9. 设计可靠性：在多工位冲压模具设计中，要考虑生产的稳定性和可靠性，保证模具的寿命和工作效率，同时尽量减少停机时间和维护成本。
10. 模具维护与保养：对多工位冲压模具进行定期的维护和保养，及时清洁和修复，确保模具的正常工作和寿命的延长。
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2）零件上有严格要求的相对尺寸，应放在同一工位冲出。若无 法安排在同一工位冲出，可安排在相近工位上冲出。
3）当工件上孔到边缘的距离较小，而孔的精度又较高时， 应分步在两个工位上冲出，先冲外缘再冲孔 。
4）当工件上孔间距离较小，为保证凹模强度及提供够用 的凸模安装位置，应将孔安排在相邻的两工位冲出。
6）对于一个零件的两个弯曲部分有尺寸精度要求时，则应在 同一工位一次成形以保证尺寸精度。
7）在一个工位上，弯曲变形程度不宜过大。对于复杂的弯曲 件，应分解为简单弯曲工序的组合，经逐次弯曲而成 。
8）尽可能以冲床行程方向作为弯曲方向，以简化模具结构。
以一个平面为压料面弯曲
同一工位上的弯曲变形程度不宜过大
按所冲零件的名称分：
1）集成电路引线框架级进模 2）电动机铁心片级进模 3）电子连接器级进模 4）空调器翅片级进模 …………
8.1 多工位级进冲压排样设计—— 级进模设计的关键
排样是指冲裁件在板料、条料、带料上的布置方式。
排样的结果用排样图表达。
冲压顺序 模具工位数及各工位的作用 零件在条料上的排列方式 送进的步距 条料的宽度 载体的形式 模具的基本结构
（3） 级进拉深的工序排样
级进拉深按材料变形区与条料分离情况，可分为：
无工艺切口的带料级进拉深 有工艺切口的带料级进拉深
无工艺切口
有工艺切口
切口形式
级进拉深排样的一般原则
凸缘材料的收缩是拉探时材料变形的主要特征
5）轮廓周界较大的冲切工艺尽量安排在中间冲切，以使压力 中心与模具几何中心重合。
（2）级进弯曲的工序排样
1）对于带孔的弯曲类零件，一般应先冲孔，再冲切掉需要弯 曲部分的周边材料，然后再弯曲，最后切除其余废料，使 工件与条料分离。但当孔靠近弯曲变形区且又有精度要求 时应先弯曲后冲孔，以防孔变形。
2）压弯时应先弯外面再弯里面，弯曲半径过小时应加整形工序。
第8章 多工位级进冲压工艺与模具设计
8.1 多工位级进冲压排样设计 8.2 多工位级进模典型结构 8.3 多工位级进模零件设计 8.4 多工位级进模的图样绘制
能力要求
能独立完成8~10工位级进模设计，并能绘制出符 合要求的图凹模
定转子冲片模具零件——凸模、凹模
刃口分解不唯一
2. 轮廓分解时分段搭接头的基本形式
1）交接：即毛坯轮廓冲切刃口分解与重组后，新的冲切
刃口之间相互交错，有少量重叠部分。
2）平接：把零件的直边段分两次冲切，两次冲切刃口平
行、共线，但不重叠。
3）切接：是毛坯圆弧部分分段冲切时的达接形式，即在前
一工位先冲切一部分圆弧段，在后续工位上再冲 去其余部分，前后两段应相切。
模，又称连续模、跳步模、多工位级进模。
无论冲压件的形状如何复杂，冲压工序怎样多，从理 论上来说均可以用一副多工位级进模来冲制完成
多工位级进模的分类
按所完成的主要冲压工序性质分：
1）多工位级进冲裁模具 2）多工位级进冲裁成形模具
按所能完成的功能分：
1）多工位级进冲压模具 2）多功能多工位级进冲压模具
级进模排样图包含的主要内容
冲压顺序 模具工位数及各工位的作用 零件在条料上的排列方式 送进的步距 条料的宽度 载体的形式 模具的基本结构
排样与模具实物对照
8.1.1 排样设计的内容
1）毛坯排样：用于确定毛坯（展开后的形状）在条料上的
截取方位和相邻毛坯之间的关系。
2）冲切刃口外形设计：针对复杂几何外形的工件，其外形
三种搭接形式比较
8.1.4 工序排样
主要需要解决：
工序确定与排序 空工位设置 确定载体形式和毛坯定位方式 定距形式选择与进距精度 绘制工序排样图
1.工序确定与排序
（1）级进冲裁的工序排样 1）先冲孔，后冲外形。尽量避免采用复杂形状的凸模、 凹模，即对复杂的孔型或外形进行分解，采用分段切 除的办法。
集成电路中的引线框及模具零件
引线框模具
冲制引线框的凸、凹模
空调翅片
空调翅片模具
冲制空调翅片凸、凹模
接插件端子
接线端子模具
接线端子模具零件
易拉罐罐盖及拉环
多工位级进冲压的概念
多工位级进冲压是指在压力机的一次行程中，在送料方向连
续排列的多个工位上同时完成多道冲压工序的冲压方法。 这种方法使用的模具即为多工位级进冲压模具，简称级进
需分解进行多次冲切时，需在工序排样前解决 冲切刃口外形设计。
3）工序排样：确定模具有多少工位组成，每个工位的具体
加工工序等。
屏蔽盖毛坯排样图
屏蔽盖的冲切刃口外形设计
屏蔽盖的工序排样图
毛坯排样 冲切刃口外形设计 工序排样
8.1.2 毛坯排样
毛坯排样是指毛坯在条料上的布置方式。需要解决：
1）毛坯排样方式的选择 2）搭边值的确定 3）进距的确定 4）条料宽度的确定 5）选择板料及裁板方式的确定
毛坯是指冲压件展开后的平板毛坯
×
毛坯排样方案：具有多样性，即同一个毛坯，其 在条料上的布置方式是多样的。
8.1.3 冲切刃口外形设计
冲切刃口外形设计是指对具有复杂外形或内孔的零
件的几何形状进行分解或成形工序的需要，以确定零件形状 的冲压顺序，是工序排样前必须完成的设计工作。 主要是 凸、凹模刃口形状的设计，主要需要解决2个问题：
3）毛刺方向一般应位于弯曲区内侧，以减少弯曲破裂的危 险，改善产品外观。
4）弯曲线应安排在与纤维方向垂直的方位，当零件在相互垂 直的方向或几个方向都要进行弯曲时，弯曲线应与条料的 纤维方向成30°～60°的角度。
5）对于小型不对称的弯曲件，为避免弯曲时载体变形和侧 向滑动，应尽量成对弯曲后再剖切分开 。
轮廓的分解与重组
轮廓分解时分段搭接头的基本形式
工件
展开后的毛坯
1. 轮廓的分解与重组
冲切刃口的设计原则：
保证产品的形状、尺寸、
精度和使用要求。
有利于简化模具结构。 各段间的连接应平直或圆滑。 注意选择搭接点的位置并尽可能减少搭接点数量。 有公差要求的边或在使用中有滑动配合要求的应一次冲切。 复杂外形或内孔应分解，有窄槽或细长臂的部位最好分解。 外轮廓各段毛刺方向有不同要求时应分解。 刃口分解应考虑加工方便