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第8章 多工位級進沖壓工藝與模具設計,8.1 多工位級進沖壓排樣設計 8.2 多工位級進模典型結構 8.3 多工位級進模零件設計 8.4 多工位級進模的圖樣繪制,,能獨立完成8~10工位級進模設計，并能繪制出符合要求的圖紙。,能力要求,定轉子沖片,定轉子沖片模具零件——凸模、凹模,定轉子沖片模具零件——凸模、凹模,集成電路中的引線框及模具零件,引線框模具,沖制引線框的凸、凹模,空調翅片,空調翅片模具,,,沖制空調翅片凸、凹模,接插件端子,,,,接線端子模具,,接線端子模具零件,易拉罐罐蓋及拉環(huán),,,多工位級進沖壓的概念,,無論沖壓件的形狀如何復雜，沖壓工序怎樣多，從理論上來說均可以用一副多工位級進模來沖制完成,多工位級進沖壓是指在壓力機的一次行程中，在送料方向連續(xù)排列的多個工位上同時完成多道沖壓工序的沖壓方法。 這種方法使用的模具即為多工位級進沖壓模具，簡稱級進模，又稱連續(xù)模、跳步模、多工位級進模。,按所完成的主要沖壓工序性質分： 1）多工位級進沖裁模具 2）多工位級進沖裁成形模具 按所能完成的功能分： 1）多工位級進沖壓模具 2）多功能多工位級進沖壓模具 按所沖零件的名稱分： 1）集成電路引線框架級進模 2）電動機鐵心片級進模 3）電子連接器級進模 4）空調器翅片級進模 …………,,,,多工位級進模的分類,8.1 多工位級進沖壓排樣設計—— 級進模設計的關鍵,排樣是指沖裁件在板料、條料、帶料上的布置方式。 排樣的結果用排樣圖表達。,沖壓順序 模具工位數(shù)及各工位的作用 零件在條料上的排列方式 送進的步距 條料的寬度 載體的形式 模具的基本結構,級進模排樣圖包含的主要內容,沖壓順序 模具工位數(shù)及各工位的作用 零件在條料上的排列方式 送進的步距 條料的寬度 載體的形式 模具的基本結構,排樣與模具實物對照,8.1.1 排樣設計的內容,1）毛坯排樣：用于確定毛坯（展開后的形狀）在條料上的 截取方位和相鄰毛坯之間的關系。 2）沖切刃口外形設計：針對復雜幾何外形的工件，其外形 需分解進行多次沖切時，需在工序排樣前解決 沖切刃口外形設計。 3）工序排樣：確定模具有多少工位組成，每個工位的具體 加工工序等。,,屏蔽蓋毛坯排樣圖,屏蔽蓋的沖切刃口外形設計,屏蔽蓋的工序排樣圖,毛坯排樣,沖切刃口外形設計,工序排樣,1）毛坯排樣方式的選擇 2）搭邊值的確定 3）進距的確定 4）條料寬度的確定 5）選擇板料及裁板方式的確定,毛坯排樣是指毛坯在條料上的布置方式。需要解決：,毛坯是指沖壓件展開后的平板毛坯,8.1.2 毛坯排樣,毛坯排樣方案：具有多樣性，即同一個毛坯，其在條料上的布置方式是多樣的。,沖切刃口外形設計是指對具有復雜外形或內孔的零件的幾何形狀進行分解或成形工序的需要，以確定零件形狀的沖壓順序，是工序排樣前必須完成的設計工作。 主要是凸、凹模刃口形狀的設計，主要需要解決2個問題： 輪廓的分解與重組 輪廓分解時分段搭接頭的基本形式,8.1.3 沖切刃口外形設計,工件,展開后的毛坯,沖切刃口的設計原則：,保證產(chǎn)品的形狀、尺寸、 精度和使用要求。 有利于簡化模具結構。 各段間的連接應平直或圓滑。 注意選擇搭接點的位置并盡可能減少搭接點數(shù)量。 有公差要求的邊或在使用中有滑動配合要求的應一次沖切。 復雜外形或內孔應分解，有窄槽或細長臂的部位最好分解。 外輪廓各段毛刺方向有不同要求時應分解。 刃口分解應考慮加工方便,1. 輪廓的分解與重組,刃口分解不唯一,2. 輪廓分解時分段搭接頭的基本形式,1）交接：即毛坯輪廓沖切刃口分解與重組后，新的沖切 刃口之間相互交錯，有少量重疊部分。 2）平接：把零件的直邊段分兩次沖切，兩次沖切刃口平 行、共線，但不重疊。 3）切接：是毛坯圓弧部分分段沖切時的達接形式，即在前 一工位先沖切一部分圓弧段，在后續(xù)工位上再沖 去其余部分，前后兩段應相切。,,三種搭接形式比較,主要需要解決： 工序確定與排序 空工位設置 確定載體形式和毛坯定位方式 定距形式選擇與進距精度 繪制工序排樣圖,8.1.4 工序排樣,1）先沖孔，后沖外形。盡量避免采用復雜形狀的凸模、 凹模，即對復雜的孔型或外形進行分解，采用分段切 除的辦法。,（1）級進沖裁的工序排樣,1.工序確定與排序,2）零件上有嚴格要求的相對尺寸，應放在同一工位沖出。若無 法安排在同一工位沖出，可安排在相近工位上沖出。,3）當工件上孔到邊緣的距離較小，而孔的精度又較高時， 應分步在兩個工位上沖出，先沖外緣再沖孔 。,4）當工件上孔間距離較小，為保證凹模強度及提供夠用 的凸模安裝位置，應將孔安排在相鄰的兩工位沖出。,5）輪廓周界較大的沖切工藝盡量安排在中間沖切，以使壓力 中心與模具幾何中心重合。,1）對于帶孔的彎曲類零件，一般應先沖孔，再沖切掉需要彎 曲部分的周邊材料，然后再彎曲，最后切除其余廢料，使 工件與條料分離。但當孔靠近彎曲變形區(qū)且又有精度要求 時應先彎曲后沖孔，以防孔變形。 2）壓彎時應先彎外面再彎里面，彎曲半徑過小時應加整形工序。,（2）級進彎曲的工序排樣,3）毛刺方向一般應位于彎曲區(qū)內側，以減少彎曲破裂的危 險，改善產(chǎn)品外觀。,4）彎曲線應安排在與纖維方向垂直的方位，當零件在相互垂 直的方向或幾個方向都要進行彎曲時，彎曲線應與條料的 纖維方向成30°～60°的角度。,5）對于小型不對稱的彎曲件，為避免彎曲時載體變形和側向滑動，應盡量成對彎曲后再剖切分開 。,6）對于一個零件的兩個彎曲部分有尺寸精度要求時，則應在同一工位一次成形以保證尺寸精度。,7）在一個工位上，彎曲變形程度不宜過大。對于復雜的彎曲 件，應分解為簡單彎曲工序的組合，經(jīng)逐次彎曲而成 。 8）盡可能以沖床行程方向作為彎曲方向，以簡化模具結構。,以一個平面為壓料面彎曲,同一工位上的彎曲變形程度不宜過大,（3） 級進拉深的工序排樣,級進拉深按材料變形區(qū)與條料分離情況，可分為： 無工藝切口的帶料級進拉深 有工藝切口的帶料級進拉深,無工藝切口,有工藝切口,切口形式,1）對于有拉深又有彎曲和其它工序的工件，應先拉深后進行其 它工序的沖壓。 2）拉深件底部有較大孔時，可以在拉深前先沖較小的預備孔， 以改善材料的拉深性，拉深后再將孔沖到需要的尺寸。 3）適當增加空工位作為試模時拉深次數(shù)調整的預備工位，并有 利于提高載體的剛性，便于送料。,凸緣材料的收縮是拉探時材料變形的主要特征 級進拉深排樣應遵循：,級進拉深排樣的一般原則,,,彎折線,,,需要的基本沖壓工序： 拉深 沖孔 彎曲 落料 翻孔,（4）含局部成形工序的工件工序排樣,1）對于有局部成形的帶孔件，若孔距離局部成形區(qū)較近， 應先成形再沖孔。 2）輪廓旁的鼓包要先沖，以避免輪廓變形。若鼓包中心線 上有孔，應先沖出小孔，待鼓包壓成后再將孔沖到需要 的尺寸。 3）在進行有局部壓扁的沖壓件的排樣設計時，在壓扁前應 將其周邊余料適當切除，壓扁完后再進行一次精確沖切,需要的基本沖壓工序： 壓筋 沖孔 彎曲 落料,有壓扁工序的沖壓順序,在壓扁前應將其周邊余料適當切除， 壓扁完后再進行一次精確沖切。,空工位簡稱空位，是指工序件經(jīng)過時，不做任何加工的工位。 級進模中空工位的設置比較普遍。,2.空工位設置,級進模中設立空工位的目的是： 提高模具強度，保證模具壽命和產(chǎn)品質量 模具中設置特殊機構 在帶料的級進拉深中，補償拉深次數(shù)計算誤差。 產(chǎn)品局部結構的改進導致模具結構也應作相應調整， 為避免重新制造新模具，利用預先設置的空工位進 行調整。,載體是級進沖壓時，條料上連接工序件并將工序件在模 具上穩(wěn)定送進的部分材料。,3.載體設計,載體的類型：,邊料載體 單側載體 雙側載體 中間載體,邊料載體是利用毛坯搭邊廢料作為載體的一種形式，此時沿 整個工件周邊都有廢料。,（1）邊料載體,單側載體簡稱單載體，是指在條料的一側留出一定寬度的 材料，并在適當位置與工序件連接，實現(xiàn)對工序 件的運載。,（2）單側載體,雙側載體（又稱標準載體）是在條料兩側分別留出一定 寬度的材料運載工序件。有等寬雙載體和不等 寬雙載體2種。,（3）雙側載體,不等寬雙載體,中心載體是指在條料的中間留出材料運載工序件。分單 中載體和雙中載體2種。,（4）中心載體,雙中載體,進距（或步距）是指條料在模具中逐次送進時每次應 向前移動的距離。,側刃定距。 側刃與導正銷聯(lián)合定距。 自動送料裝置與導正銷、側刃聯(lián)合定距。,4. 定距形式選擇與進距精度,（1）定距形式選擇,多工位級進模的定距形式主要有三種：,1） 側刃定距,當側刃單獨做定距零件時，側刃定距在料厚t=0.1mm～1.5mm，工位數(shù)不多的純沖裁級進模中是一種比較常用的定距方式。 側刃可以是單側刃也可以用雙側刃,即以上模中的導正銷插入條料上的導正孔以矯正條料的位置，保證凸、凹模和工序件之間具有正確的位置。,2）側刃與導正銷聯(lián)合定距,側刃沖側邊與導正銷孔的沖切 均在第一工位完成。 側刃起粗定位，導正銷起精確定位。 注意導正銷的長度。 模具的工作順序是：導正銷先導正，接著卸料板壓料，最后沖壓。,直接導正,間接導正,直接導正是利用產(chǎn)品零件本身的孔作為導正孔，導正銷可 安裝于凸模之中，也可專門設置。 間接導正是利用載體上或廢料上專門的導正孔進行導正 。,導正方式,導正銷的設置原則,導正銷孔一般放在條料的空處，可以放在條料的兩側， 也可以放在條料的中間，還可以利用工件本身的孔作 為導正銷孔進行定位。 通常在第一工位沖出導正銷孔，從第二工位開始進行 導正，但并不是每一工位都設置導正銷導正，導正銷 的位置及數(shù)量應視具體情況而定。 重要的加工工位之前要有導正銷。在自動沖壓的模具 中，被導正的工位數(shù)不應少于整個工位數(shù)的一半。,導正銷不能單獨定距，必須與側刃或自動送料裝置等配合使用。,3）導正銷、側刃與自動送料裝置混合定距,導正銷與自動送料裝置混合使用在高速（400次/min以上）、精密（定距定位精度≤±5μm）、自動化沖壓生產(chǎn)中是一種比較常用的定距定位方式。 自動送料裝置和側刃起粗定位，導正銷仍然起精確定位，導正銷孔的設置如前所述，被導正的工位數(shù)應占總工位數(shù)的一半。,（2）進距精度,,進距精度：即允許的進距公差范圍。,展開后的毛坯,（1）排樣設計過程,5．排樣設計舉例,1）毛坯排樣,2）沖切刃口外形設計,3）工序排樣,（2）排樣圖的繪制,1）首先繪制一條水平線，再根據(jù)確定的進距繪出各工位的中心。 2）從第一工位開始，繪制沖壓加工的內容。 3）再繪第二工位的加工內容，此時第一工位加工好的形狀也應該繪出。 4）繪制第三工位的加工內容，即使是空位也應繪出，并且第一、第二工位所 加工出的形狀也應該表達。 5）以此類推，直到繪完所有工位。 6）檢查各工位的內容是否繪制正確，對不正確的地方進行修改。 7）檢查完后再繪制出條料的外形。 8）為便于識圖，每個工位的加工內容可以畫上剖面線或分別涂上不同的顏色 9）標注必要的尺寸，即進距、料寬、導正銷孔徑、側刃所沖料邊寬度等，并 注上送料方向、工位數(shù)及各工位沖壓工序名稱。,級進沖裁排樣圖——一個視圖表達,14腳IC引線框,級進拉深排樣圖——2個視圖表達,級進彎曲排樣圖——2個視圖表達,,,材料為08鋼，料厚為1.5mm，大量生產(chǎn)，試完成： 1）工藝性分析 2）毛坯展開尺寸確定 3）工藝方案確定 4）畫出上述方案的兩種 工序排樣圖,練習一,材料為Q235， 料厚為1.0mm， 生產(chǎn)批量為大量生產(chǎn),練習二,材料：08 料厚：1mm,練習三,8.2 多工位級進模典型結構,1.沖孔落料多工位級進模,,2.沖裁彎曲多工位級進模,,,,3.沖裁拉深多工位級進模,,,,,,,4.落料復位成形多工位級進模,落料復位成形是指在工件上的孔全部沖出后，在成形前，先沿毛坯的外輪廓進行沖切，使毛坯與條料分離，由于凹模內裝有強力頂料板，因此坯料是在凸模與頂料板的夾持下進行分離的，等凸?；爻虝r，頂料板將切下的毛坯再壓回條料孔內，即復位，然后隨條料向前移動一個或二個工位再進行后續(xù)的成形。,落料復位排樣圖示例,,落料復位沖件舉例——庫鉤,,8.3 多工位級進模零件設計,8.3.1 工作零件設計,1.凸模設計 （1）凸模的結構形式及安裝方式 1）圓形凸模,常用不拆卸的圓形凸模,螺塞和墊柱頂壓細小凸模的結構,縮小的凸模結構,2）異形凸模,尺寸較大異形凸模——螺釘固定,用壓板固定側面開槽凸模,用橫銷固定凸模,用掛臺固定的凸模,,硬質合金凸模的安裝與固定,凸模高度可調結構,,凸模固定示例一,,凸模固定示例二,,帶頂出銷防止廢料回升的凸模,,1）在同一副模具中各凸模絕對高度不一致，應確定一基 準凸模的工作長度，基淮長度為35、40、45、…、 65mm，其它凸模按基準長度計算，盡量選用標準凸 模長度。凸模工作部分基準長度由制件料厚和模具結 構大小等因素決定，在滿足多種凸模結構的前提下， 基準長度力求最小。 2）凸模應有一定的使用高度和足夠的刃磨量。 3）注意各種凸模加工的同步性，即保證凸模進入工作 前，導料銷插入導料孔，卸料板將條料壓緊。,（2）凸模長度,,注意導正銷長度,（1）凹模的結構形式及固定方式 1）整體式凹模,2.凹模設計,2）鑲塊式凹模,,凹模鑲塊實物,,凹模鑲塊實物,3）拼合式凹模,拼合型孔凹模,拼合型孔凹模,,2．凹模外形尺寸的確定,多工位級進模的凹模外形都是矩形，已有標準， 可以直接選用 。 首先根據(jù)排樣圖的大小初步確定凹模的有效工作范 圍，再考慮凹模強度、凹模上需要安裝的導料板、 側沖裝置等等的需要初步估算凹模的尺寸，根據(jù)估 計的凹模外形尺寸查閱相關標準得到凹模外形的標 準尺寸。,8.3.2 定位零件設計,多工位級進模對送進模具中的帶（條）料的定位 包括定距、導料和抬料，即需要控制帶（條）料 在模具中的x、y、z三個方向的位置。,,,,,,X方向,y方向,z方向,1. 定距零件設計,定距的主要目的是保證各工位工序件能按設計要求等距 向前送進，即控制帶（條）料的x方向位置，常用的定距 裝置有：,擋料銷 側刃 導正銷 自動送料裝置,在多工位級進模中，擋料銷因操作不方便幾乎不用,（1）側刃——標準結構,（1）特殊側刃——非標準結構,側刃除作定距外，兼起切除廢料用。側刃的刃口截面形狀 取決于工件被沖切部分的形狀,（2）導正銷——標準結構,導正銷是級進模中應用最為普遍的用于精確定距的零件， 但導正銷不能單獨使用。 1）多工位級進模中的導正銷多為間接導正，注意固 定方式。 2）導正銷與沖導正孔凸模之間的尺寸關系。 3）導正銷的突出量。 4）注意沖壓順序,間接導正的導正銷 的固定方式,帶彈頂器的導正銷,突出于卸料板下平面的導正銷,,導正銷的突出量,當導正銷在一副模具中多處使用時，其突出長度x、直徑d和頭部形狀必須保持一致，以使所有的導正銷承受基本相等的載荷,2．導料零件設計,導料的目的是保證帶料 沿著正確的方向送進模 具，即控制帶（條）料 的y方向位置,浮頂裝置的作用是限制帶（條）料在z方向上的位置，該裝置往往和帶料的導料零件共同使用構成帶料的導向系統(tǒng)。 常見的結構有： 普通浮頂裝置 套式浮頂裝置 槽式浮頂裝置,3．浮頂裝置設計,,浮頂與導料系統(tǒng),,,級進模中導料系統(tǒng)的尺寸關系,1）普通浮頂器,由普通浮頂銷、彈簧和螺塞組成，這種浮頂器只起浮頂條料 離開凹模平面的作用，因此可以設在任意位置。,由套式浮頂銷、彈簧和螺塞 組成，這種浮頂器除了浮頂 條料離開凹模平面，還兼起 保護導正銷的作用，應設置 在有導正銷的對應位置上,（2）套式浮頂器,由槽式浮頂銷、彈簧和 螺塞組成，這種浮頂器 不僅起浮頂帶料離開凹 模平面的作用，還對條 料進行導向 。,（3）槽式浮頂器,槽式浮頂銷頭部尺寸與 卸料板凹坑深度之間的關系,,,,導料板與槽式浮頂銷配合使用,浮頂塊浮料,8.3.3 卸料零件設計,常見的卸料裝置結構： 剛性卸料裝置 彈性卸料裝置 彈性卸料裝置組成： 卸料板 彈性元件（彈簧、橡膠墊、 氮氣彈簧） 卸料螺釘 輔助導向零件,多工位級進模中多數(shù)采用彈性卸料裝置,,彈性卸料裝置的作用是： 沖壓開始前壓緊帶料 沖壓結束后及時平穩(wěn)的卸料 對各工位上的凸模（特別是細小凸模）起到精確導 向和有效的保護,1. 卸料板的結構,,實際生產(chǎn)中常見的卸料板結構,,2．卸料板的導向形式,常采用小導柱、小導套給卸料板導向。,,,3．卸料板的安裝形式一,卸料板的安裝形式二,,卸料板的安裝形式三,4．彈性元件,彈簧 橡膠 氮氣彈簧,8.3.4 固定零件設計,包括模架、墊板、模柄、固定板等零部件。這些零部件基本都是標準件 。 生產(chǎn)中廣泛采用的是鋼板模架，根據(jù)凹模周界和工件的精 度要求查閱沖模滾動鋼板模架GB/T23563-2009或沖?；?動鋼板模架GB/T23565-2009進行選取。 固定板的結構與凹模相同 ，有整體式、分段式和鑲拼式等 。 墊板的結構與凹模板相同。有凸模墊板、凹模墊板、卸料板背板等。 模柄為標準件。,8.3.5 導向零件設計,多工位級進模中廣泛使用導柱、導套進行導向，導柱導套為標準件。 設在上、下模座上的導柱導套用以保證上模的正確運 動，稱為外導向。 設在模具內部的小導柱、小導套是給卸料板進行導 向，稱為內導向。 卸料板再給細小凸模進行導向，以保護細小凸模 。,多工位級進模中的導向通常是內、外雙重導向,8.3.6 沖壓方向轉換機構設計,側 沖 機 構,倒沖機構,8.3.7 安全檢測機構設計,1．送料步距異常檢測,,2．廢料回升檢測,8.4 多工位級進模的圖紙繪制,8.4.1 裝配圖的繪制要求 由主視圖、俯視圖（以下模俯視圖為主，必要時要繪出上模的仰視圖），側視圖、局部視圖等組成，在圖紙的右上角繪制工件圖和排樣圖，并繪制標題欄、明細表，注明裝配時的技術要求等。,各個視圖的繪制要求與普通模具基本相同，但 無標準可言，不同的企業(yè)有不同的繪圖要求,8.4.2 零件圖的繪制要求,1.板類零件圖的繪制 由主視圖、俯視圖和局部視圖組成，其中俯視圖最為重要 ，包括所有孔的形狀和位置，局部視圖通常是局部放大視圖，是為了標注方便；主視圖僅表達板料厚度，有時甚至會省略不畫，在技術要求中注明板厚即可。 板類零件圖繪制的關鍵是尺寸及公差的標注，目前比較常用的標注方法是基準標注法和坐標標注法。,基準標注法,,坐標標注法,2.其他零件圖的繪制,（1）視圖的表達要完整，數(shù)量盡可能少。 （2）尺寸標注準確、合理。 （3）表面粗糙度等級合適。 （4）圖面清楚、美觀。,學校的繪圖要求：一張圖紙只畫一個零件，零件的 主俯視圖保持其在裝配圖中的方位 工廠的繪圖要求：靈活多樣，為看圖方便，常將多個 零件畫在一張圖紙上。,某公司的級進模零件圖繪制示例,,