多工位级进模设计冲压与模具
本科毕业设计论文[多工位级进模设计]
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第一章概论1.1 级进模概述一个冲压零件，如用简易模具冲制，一般来说，每项冲压工序，如冲裁（冲孔、冲切或落料）、弯曲、拉深、成型等，就需要一副模具。
这对于一个比较复杂的冲压零件来说，则需要几副模具才能完成。
因此这种简易模具的生产效率，相对来说仍是较低的。
对于大批料生产的定型产品，用简易模具进行生产是极不适应的。
多工位级进模是冷冲模的一种。
级进模又称跳步模，它是在一副模具内，按所加工的零件分为若干个等距离工位，在每个工位上设置一定的冲压工序，完成冲压零件的某部分加工。
被加工材料（一般为条料或带料）在控制送进距离机构的控制下，经逐个工位冲制后，便得到一个完整的冲压零件（或半成品）。
这样，一个比较复杂的冲压零件，用一副多工位级进模即可冲制完成。
在一副多工位级进模中，可以连续完成冲裁、弯曲、拉深、成型等工序。
一般地说，无论冲压零件的形状怎样复杂，冲压工序怎样多，均可用一副多工位级进模冲制完成。
多工位级进模的结构比较复杂，模具制造精度高，这对模具设计者来说需要考虑的内容很多，尤其是级进模条料排样图的设计，模具各部分结构的考虑等都是十分重要的。
级进模，尤其是多工位级进模，配合高速冲床，实现高速自动化作业，能使冲压生产料率大幅度提高。
它在提高生产效率、降低成本、提高质量和实现冲压自动化等方面有着非常现实的意义。
多工位级进模可以对于一些形状十分复杂的冲压件进行冲裁、弯曲、拉深、成形加工。
对大批量生产的冲压零件尤其应当采用多工位级进模进行冲制。
1.2 级进模特点及其现状级进模是在压力机一次行程中完成多个工序的模具，它具有操作安全的显著特点，模具强度较高，寿命较长。
使用级进模便于冲压生产自动化，可以采用高速压力机生产。
级进模较难保证内、外形相对位置的一致性。
多工位级进模冲压工艺具有生产效率高，材料利用率高，冲压设备比较简单，对操作工人技术等级要求不高等优点，所以在工业生产中，应用广泛，并已成为不可缺少的重要加工手段之一。
多工位级进模设计
基本概念
双侧载体 单侧载体是在条料的一侧设计的载体，实现对工序件的运载 。
中间载体
中间载体是指载体设计在条料的中间，该方法一般适用于对称零 件，尤其是两侧有弯曲的对称零件。
空位工位
当条料送进这个工位时，不进行任何加工，随着条料的送进，再 进入下一个工位，这样的工位称为空位工位。
级进模步距
级进模步距是指条料在模具中每送进一次，所需要向前移动的 送料距离。
平接
平接是在零件的直边上先冲切去一段，然后在另一工位再冲切去余 下部分，两侧冲切刃口平行、共线但不重叠 。
切接
切接是指在零件的圆弧部位上或圆弧与圆弧相切处进行分段切除的 连接方式，即在前工位先冲切一部分圆弧段，以后工位再冲切出其 余的圆弧部分，要求先后冲切出的圆弧光滑连接 。
单侧载体 单侧载体是在条料的一侧设计的载体，实现对工序件的运载 。
1 8孔； ③—空工位； ④—冲切两端局部余料；
⑤—冲两工件之间的分断槽余料；⑥—弯曲； ⑦—冲中部长方孔；ຫໍສະໝຸດ ⑧—载体切断，零件与条料分离
冲压工艺与模具设计
冲压工艺与模具设计
基本概念
多工位级进模
多工位级进模它是在一副模具内按照所需加工零件的冲压工 艺分成若干个等距离工位，在每个工位上设置一定的冲压工 序，完成零件某一部分的冲压工作。
搭接
形孔分两次冲裁，第1工位冲切出 A、C 区，第2工位冲出B区，B 区 长度方向比被冲裁部位的实际长度略长些，长处部分即为搭接区。
调试及维修困难。
（5）材料利用率较其他模具低，对于复杂零件产生的废料较多。
2.多工位级进模的分类
1）按冲压工序性质分类
（1） 冲裁多 工位级 进模
（2） 多工序成形 多工位级
多工位级进模的设计(基础知识)(doc 23页)
的加工工艺规程，以获得最佳的技术经济效益。
显然，采用多工位级进模进行冲压成形与采用普通冲模进行冲压成形在冲压成形工艺、模具结构设计及模具加工等方面存在许多不同，本章将重点介绍它们在冲压工艺与模具设计上的不同之处。
2. 多工位级进模的排样设计排样设计是多工位级进模设计的关键之一。
排样图的优化与否，不仅关系到材料的利用率，工件的精度，模具制造的难易程度和使用寿命等，而且关系到模具各工位的协调与稳定。
冲压件在带料上的排样必须保证完成各冲压工序，准确送进，实现级进冲压；同时还应便于模具的加工、装配和维修。
冲压件的形状是千变万化的，要设计出合理的排样图，必须从大量的参考资料中学习研究，并积累实践经验，才能顺利地完成设计任务。
排样设计是在零件冲压工艺分析的基础之上进行的。
确定排样图时，首先要根据冲压件图纸计算出展开尺寸，然后进行各种方式的排样。
在确定排样方式时，还必须对工件的冲压方向、变形次数、变形工艺类型、相应的变形程度及模具结构的可能性、模具加工工艺性、企业实际加工能力等进行综合分析判断。
同时全面考虑工件精度和能否顺利进行级进冲压生产后，从几种排样方式中选择一种最佳方案。
完整的排样图应给出工位的布置、载体结构形式和相关尺寸等。
当带料排样图设计完成后，模具的工位数及各工位的内容；被冲制工件各工序的安排及先后顺序，工件的排列方式；模具的送料步距、条料的宽度和材料的利用率；导料方式，弹顶器的设置和导正销的安排；模具的基本结构等就基本确定。
所以排样设计是多工位级进模设计的重要内容，是模具结构设计的依据之一，是决定多工位级进模设计优劣的主要因素之一。
2.1 排样设计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）先制作冲压件展开毛坯样板（3~5个），在图面上反复试排，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，最后安排工件和载体分离。
多工位级进模设计
4)多工位级进冲裁成型模具
多工位级进模设计
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图1 冲压件、展开图和排样图 (a)冲压件;(b)展开图;(c)排样图
2. 按级进模的设计方法分 1)封闭形孔连续式级进模 这种级进模的各个工作形孔(除定距侧
刃形孔外)与被冲零件的各个孔及制件外 形(弯件指展开外形)的形状一致,并把它 们分别设置在一定的工位上,材料沿各工 位经过连续冲压,最后获得所需冲件。用 这种方法设计的级进模称封闭形孔连续式 级进模。如图ຫໍສະໝຸດ 所示为冲制制件及其展开 图和排样图。
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多工位级进模设计
综述
多工位级进模是一种在一副模具内将制件加工成所需工件的冲压 工艺,它将一副模具分成若干个等距离工位,在每个工位上设置—定的冲 压工序,完成零件的某部分冲制工作,经多道工序冲制完成所需要的冲压 件。
多工位级进模设计
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目录
冲制厚度较薄（一般不超过2mm)、产量大，形状复杂、 用于：精度要求较高的中、小型零件。
多工位级进模设计
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二、多工位级进模的分类
1.按冲压工序性质分 1)多工位级进冲裁模具
2)多工位级进冲裁成型模具
多工位级进模设计
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5
3)多工位级进冲裁拉深模具
(10)在冲裁形状复杂的制件时,可用分段切除方法,以提高凹模强度并 便于模具加工与制造。
多工位级进模设计
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3.3含局部成形工序的排样设计原则
（1）有局部成形时，可根据具体情况将其穿插安排在各工位上进行，在 保证产品质量的前提下，利于减少工位数。
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。
典型弯曲冲压件多工位级进模设计
很 难 预 先 估 计 ， 问题 只有 在 模 具 加 工 以 后 才 能 暴
空 工位 ；６ ）铆 合 ；７ ）空 工 位 ；８ ）折 弯 ；９ ）空
收稿 日期 ：２ １ －１－ ３ ０ １ １ ０ 作者简介 ：苏君 （ ９ ７一），女 ，讲 师 ，研究方 向为模具设计 与制造 。 １７ ［ ０ 第３ 卷 ６１ ４ 第３ 期 ２ １— ３上 ） ０２ ０ （
析 ， 经 分 析 弯 曲后 能 够 达 到 技 术 要 求 。 零 件 的 网
格划 分 如 图２ 所示 。
１ 设 计 过 程
１１ 工 艺分 析及 三维 实 体造 型 ．
工 件 为 一 ｕ形 弯 曲 件 ，材 料 为０ 钢 板 ，厚 度 ８ ２５ ． ｍｍ，大 批 量生 产 ，未 注公 差 尺寸 为Ｉ ２ 。工 Ｔ１级
要求。
Ｐ ＤＷ （ ｒｇｅｓ ｅＤｉ Ｄｅｉｎ Ｐ ｏ ｒｓｉ ｅ ｓ ）模 块 是一 个基 ｖ ｇ
于ＵＧ的三 维级 进模 Ｃ ＡＤ系统 ，Ｐ ＤＷ优 化 了冲 模设
图 １工 件 三 维 模 型
计 过 程 ，极 大 地 提 高 冲 压 级 进 模 设 计 效 率 。利 用 Ｐ ＤＷ 可 以 进 行 毛 坯 生 成 、坯 料 排 样 、废 料 设 计 、 条 料 排 样 、 模 架 设 计 、冲 孔 设 计 和 让 位 槽 设 计 ， 而且 提 供 大 量 的 标 准 部 件 库 和 一 个 钣 金 零 件 的 识 别模 块 ，从 而加 快 了模 具设 计 的速 度 。
Ｓ ＿ｈ ２ ，其 他 系统 默认 设 置 。调 入模 架 如 图９ Ｐ ＝０ 所 示 ，还 可 以对此 模架 进行 分割 。
图６ 条 料 排 样
图９ 模 架 图
多工位级进模设计解析
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二、多工位级进模的分类
1.按冲压工序性质分 1)多工位级进冲裁模具
2)多工位级进冲裁成型模具
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3)多工位级进冲裁拉深模具
4)多工位级进冲裁成型模具
(4)合理确定冲裁位置。凹模孔型距离太近影响其强度,太远又会增大 模具外形,浪费材料,且降低冲裁精度。
(5)为保证条料送进步距的精度,必须设置导正孔,其位置尽可能设置在 废料上,这样可增大导正直径,使工作更为可靠。
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(6)有冲孔与落料工序时,冲孔在前,有时可以将以冲孔作为导正孔。若 工件上没有孔,则可在第一工位上设置工艺孔,以做导正孔用。
1
特点
2
分类
3 排样设计
4 模具结构设计
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3
一、多工位级进模的特点
1.可以完成多道冲压工序，局部分离与连续成形结合。 2.具有高精度的导向和准确的定距系统。 3.配备有自动送料、自动出件、安全检测等装置。 4.模具结构复杂，镶块较多，模具制造精度要求很高，制造 和装调难度大。
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排样示意图
方 盒 级 进 模 排 样 示 意 图
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3.1 多工位级进模的设计步骤
(1)接受设计任务,研究原始资料,收集有关数据。 (2)进行工艺计算。 (3)绘制零件展开图,设计条料排样图并进行工艺会审。 (4)模具结构设计,并绘制装配草图。 (5)绘制模具装配图、零件图,编写模具使用维修说明书。
多工位级进模设计
多工位级进模设计多工位级进模的特点是生产效率高，生产周期短，占用的操作人员少，非常适合大批量生产。
主要介绍了多工位级进模有别于普通冲模的工作特点和设计特点。
标签：模具；多工位级进模；冲压模具1 多工位级进模定义及特点1.1 多工位级进模定义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、高寿命的模具，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。
1.2 多工位级进模特点冲压时，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。
所以多工位级进模与普通冲模相比要复杂，具有如下特点：其特点概括起来有以下几条：（1）可以完成多道冲压工序，局部分离与连续成形结合。
（2）具有高精度的导向和准确的定距系统。
（3）配备有自动送料、自动出件、安全检测等装置。
（4）模具结构复杂，镶块较多，模具制造精度要求很高，制造和装调难度大。
（5）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。
用这种模具冲制的零件，精度可达IT10级。
2 多工位级进模的排样设计2.1 排样设计应遵循的原则排样设计是在零件冲压工艺分析和必要的工艺试验的基础之上进行的。
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）利于成形，后工序不能影响前已成形工序。
（2）载体形式选择：多工位冲压时条料上连接工序件，并使工序件在模具上稳定送进的部分材料。
其中，载体的基本形式分为双边载体、单边载体、中间载体等几种载体。
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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。
7.1.2 多工位级进模分类
1.按冲压工序性质分类 (1)冲裁多工位级进模 (2)成形工序多工位级进模 2.按冲压件成形方法分类 (1)封闭形孔级进模 (2)切除余料级进模
[例7-2] 某排样图为单中载体，隔一步设有导正销导正，
步数n=25，步距公差±T/2=±0.002mm，则条料定位累计
误差为
T =CT ∑
n =1.2×(1/2)×0.004×
25 =0.012 mm
3.工序件定位方式：挡料销、侧刃、自动送料装置对工序 件送 进时定距，设置导正销则可以对工序件精确定位。
难点：
多工位级进模的排样设计和零部件设计。
7.1 概 述
多工位精密级进模
7.1 概 述
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、高寿命的模具，是技术密集型模具的重要
代表，是冲模发展方向之一。
7.1.1 多工位级进模特点
1.可以完成多道冲压工序，局部分离与连续成形结合。 2.具有高精度的导向和准确的定距系统。 3.配备有自动送料、自动出件、安全检测等装置。
第7章 多工位级进模设计
本章内容：
介绍多工位级进模有别于普通冲模的工作特点、结构特点 和设计特点。
学习目的与要求：
1．了解常见多工位级进模的工作原理、结构特点和典型 结构； 2．掌握多工位级进模的工步设计、排样设计； 3．了解多工位级进模零部件设计特点。
重点：
多工位级进模的排样设计、结构特点和零部件设计特点。
(2)工序排样类型
(2)工序排样类型
混合型工序排样
单侧载体
单侧、双侧载体尺寸
具体尺寸见图7-13
7.2.5 多工位级进模的定距
1. 步距与步距精度 步距对称偏差值:
T K
±T/2=±
23 n
[例7-1] 凹模步距
尺寸及公差。 1. 步距与步距精度 2.定位误差 条料定位误差经验计算
公式为：T∑=CT n
带顶出销的凸模结构
成型磨削凸模结构形式
凸模常用固定方法
1-凸模;2-销钉;3-凸模固定板
刃磨后不改变闭合高度的结构
1-更换的垫片;2-磨削垫片;3-凸模;4-凹模镶套;5-磨削的垫圈;6-更换的垫圈
7.4.3 凹模设计
1.凹模板外形尺寸 (1)凹模厚度 (2)凹模长度 2.镶拼式凹模结构 (1)镶入式凹模结构 (2)拼块式凹模结构 3.倒冲结构
7.2.2 多工位级进模排样设计内容
(1)坯料排样(详见第二章相关内容)； (2)冲切刃口确定； (3)工序排样。
排样示意图
7.2.3 冲切刃口设计
1.冲切刃口设计原则 2.坯料切废后相关部位连接方式 (1)塔接 (2)平接 (3)切接
(1)塔接
(2)平接
(3)切接
7.2.4 工序排样
7.2.6 导正
导正原理 1-导料板;2-顶料销;3-侧刃挡块;4-导正销
7.2.7 工序排样原则与要点
1.级进冲裁工序排样 2.级进弯曲工序排样 3.级进拉深工序排样 4.含有局部成形时级进模的工序排样
工序排样过程
复杂零件弯曲
送进高度
带局部成形时的工序排样
7.2.8 工序排样示例
7．3 多工位级进模结构设计
级进模结构设计对模具的工作性能、制造工艺性、成 本、生产周期以及模具寿命等起决定性作用。
7.4.1 总体设计
(1)模具基本结构设计：级进模基本框架主要由正倒装关系、 导向方式、卸料方式等三个要素组成。 (2)模具基本尺寸：主要有模具的平面轮廓尺寸、闭合高度、 凸模的基准高度和各模板的厚度。
1-浮动导料销;2-小导套;3-小导柱;4-翻边凸模;5-切边凸模;6-导向套;7-冲小方孔凸 模;8-凸模护套;9-冲缺口凸模;10-凸模固定板;11-卸料板;12-侧面导板;13-冲缺口凹 模镶块;14-定位圈;15-冲孔凹模;16-顶件块;17-检测导正销;18-导线
电位器外壳零件图及冲压排样方案
(1)封闭形孔多工位冲压
(2)切除余料多工位冲压
(2)切除余料多工位冲压
带料连续拉深
带料连续拉深实例
7.2 多工位级进模的排样设计
7.2.1 多工位级进模设计步骤
多工位级进模设计与普通冲模有很大的不同，要求也要 高的多。
工艺设计时必须得到试制或小批量生产的技术数据或工 序样件，必要时还可以使用简易模具或手工进行工艺验证， 以获得较为准确的零件展开形状及尺寸、工序性质、工序数 量、工序顺序以及工序件(半成品)尺寸等。而这些都是多工 位冲压条料排样设计的重要依据，而多工位级进模排样设计 是多工位级进模结构设计的关键。排样之后便可进行凸模、 凹模、凸模固定板、垫板、卸料装置，导料、定距等零部件 的结构设计。最后绘制模具总装配图和零件图，并提出使用 维护的说明。
小导柱和小导套的典型结构
模具基本尺寸
各模板的厚度取值见表7-6。
7.4.2 凸模设计
细小凸模应实施保护、易拆装 常见的小凸模及其装配形式 带顶出销的凸模结构 成型磨削凸模的6种形式 异形凸模一般采用直通结构，用螺钉吊装固定 凸模常用的固定方法 刃磨后不改变闭合高度的结构
常见的小凸模及其装配形式
冲孔落料弯曲级进模
1-垫板;2-凹模镶块;3-导柱; 4-导正销;5-弹压导板;6-导套; 7-切断凸模;8-弯曲凸模; 9-凸模固定板;10-模柄; 11-上模座;12-分离凸模; 13-冲槽凸模;14-限为柱; 15-导板镶块;16-侧刃; 17-导料板;18-凹模;19-下模座
电位器外壳带料连续拉深多工位级进模
1.工序排样的内容和类型 (1)工序排样的内容 ①在冲切刃口设计的基础上，将各工序内容进行优化组合 形成一系列工序组，对工序排序，确定工位数和每一工位 的加工工序。 ②确定载体形式与坯料定位方式。 ③设计导正孔直径，确定导正销数量。 ④绘制工序排样图(图7-21)。 (2)工序排样类型 ①落料型工序排样; ②切边型工序排样; ③混合型工序排样
(1)凹模厚度
凹模刃口到外边缘距离
镶拼式凹模结构
镶入式凹模结构
拼装式凹模结构
倒冲结构