中职 冲压工艺与模具结构（第2版） 第冲压工艺与模具结构（第2版）-6章电子课件.ppt

中职 冲压工艺与模具结构（第2版）第冲压工艺与模具结构（第2版）-6章电子课件 高教版 6.1 多工位级进模概述 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、长寿命的模具（如图6-1所示）。多工位级进模与普通冲模相比要复杂，具有如下特点。在一副模具中，可以完成冲裁、弯曲、拉深和成形等多道冲压工序；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。由于在级进模中工序可以分散在不同的工位上，故不存在复合模的“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。多工位级进模通常具有高精度的内、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）和准确的定距系统，以保证产品零件的加工精度和模具寿命。多工位级进模常采用高速冲床生产冲压件，模具采用自动送料、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1 000次/min以上。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、成形磨削、坐标镗、坐标磨等先进加工方法制造模具。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。第第六六章章级级进进模模结结构构6.1 多工位级进模概述多工位级进模的结构比较复杂，模具设计和制造技术要求较高，同时对冲压设备、原材料也有相应的要求，模具的成本高。图6-2所示为级进模的一种基本结构。该模具结构比普通冷冲模的模板多了四种，即卸料板垫板9、下垫板4、下托板1和下垫块2。卸料板垫板的作用主要是便于在卸料板上安装导正销、成形凸模等受力不大的零件，以缩短这些零件的长度，否则这些零件需固定在凸模固定板上。下垫板4在凹模下面，主要是因为凹模结构较复杂，制造困难,其中间的标准型孔和复杂型孔要尽量采用镶件嵌入凹模中。下托板1和下垫块2主要是为了增加模具的闭合高度，满足压力机使用的要求。该模具的托料装置由托料导向组件和顶料组件组成。通过托料装置将带料托起一定的高度，使带料中的凸起与凹模工作面有一定的距离，便于送料。第第六六章章级级进进模模结结构构6.2 排样 图6-3所示为某级进冲压制件图及展开图。图6-4所示为该制件的级进冲压排样图。从排样图可知，冲裁该制件的模具工位数为13步，步距为77mm，条料宽度为45mm。各工步的内容及顺序可以从排样图看出：第一步为冲孔，主要是冲裁中间压凸包位置的余料，冲出凸包中翻孔前的底孔，冲出导正孔，以及冲出两侧弯曲边的外形；第二步利用第一步冲出的底孔进行翻孔，在中间位置进行切舌，为后续工步进行粗定距，第三步为压包压字，将切舌孔中的舌头部分压平，冲出上下两端弯曲边的外形，由于该两端外形较复杂，外形分两次冲出，剩余部分由第三步冲出；第四步冲出最上端的一个小孔和续上一工步冲出上下两端弯曲边的外形；第五步冲出制件中间的方孔，同时压毛边，即倒毛刺；第六步向上弯上下两端和中间四小段；第七步向下弯两侧；第八步两端进行Z形弯曲，为后续工步弯成90预弯；第九将为上端向上弯成90，第十步将下端向上弯成90，第十一步将上下两端弯成90，第十二步向上弯两边及冲离制件与条料的连接部分；第十三步推出制件，切断废料。第第六六章章级级进进模模结结构构6.2.1 排样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。利于成形，后面工序不能影响前面已成形工序。选择合理的载体方式与载体大小，为送料顺利要保证载体的刚度，但也不能降低材料利用率。冲裁轮廓形状分解时的前、后连接方式应避免出现错位、不平直、不圆滑、毛刺等。为了提高模具局部强度、储备工位，便于模具零件安装和运动，应正确设置空工位。第第六六章章级级进进模模结结构构6.2.2 载体和搭口 载体：在多工位级进模的设计中把搭边称为。载体是运送坯件的物体。搭口：载体与坯件，或坯件和坯件的连接部分称为搭口。第第六六章章级级进进模模结结构构1载体形式载体形式一般可分为如下几种：（1）边料载体（2）双边载体（3）单边载体（4）中间载体（5）载体的其他形式第第六六章章级级进进模模结结构构（1）边料载体 边料载体是利用材料搭边或余料冲出导正孔而形成的载体，如图6-5所示。此种载体送料刚性较好，省料，简单。使用该载体时，在弯曲或成形部位，往往先切出展开形状，再进行成形，后工位落料以整体落料为主。可采用多件排列，提高了材料利用率。第第六六章章级级进进模模结结构构（2）双边载体 双边载体实质是一种增大了条料两侧搭边的宽度，以满足冲导正工艺孔需要的载体，一般可分为等宽双边载体（如图6-6（a）所示）和不等宽双边载体（即主载体和辅助载体，如图6-6（b）所示）。双边载体增加边料可保证送料的刚度和精度，这种载体主要用于薄料（t=0.2mm）及工件精度要求较高的场合，但材料的利用率有所降低，往往是单件排列。第第六六章章级级进进模模结结构构（3）单边载体 单边载体主要用于弯曲件。此方法在不参与成形的合适位置留出载体的搭口，采用切废料工艺将搭口留在载体上，最后切断搭口得到制件，它适用于t=0.4mm的弯曲件的排样。在图6-7所示单边载体中，图6-7（a）和图6-7（b）所示在裁切工序分解形状和数量上不一样，图6-7（a）所示第一工位的形状比图6-7（b）所示复杂，并且细颈处模具镶块易开裂，分解为图6-7（b）所示的镶块后便于加工，且寿命得到提高。第第六六章章级级进进模模结结构构（4）中间载体 中间载体常用于一些对称弯曲成形件，利用材料不变形的区域与载体连接，成形结束后切除载体。中间载体可分为单中载体和双中载体。中间载体在成形过程中平衡性较好。图6-8所示是同一个零件选择中间载体时不同的排样方法。图6-8（a）所示是单件排列，图6-8（b）所示是可提高生产效率一倍的双排排样。图6-9所示零件两侧要进行相反方向卷曲成形，选用单中载体难以保证成形件成形后的精度要求，而选用可延伸连接的双中载体即可保证成形件的质量。此方法的缺点是载体宽度较大，会降低材料的利用率。中间载体常用于材料厚度大于0.2mm的对称弯曲成形件。第第六六章章级级进进模模结结构构（5）载体的其他形式 加强载体。加强载体是载体的一种加强形式。在料厚t=0.1mm的薄料冲压中，载体因刚性较差变形造成送料失稳，使冲压件几何形状产生误差。为保证冲压精度，对载体局部采取加压筋、翻边等提高载体刚度的加强措施，而形成的载体形式，如图6-10所示。自动送料载体。有时为了自动送料的需要，可在载体的导正孔之间冲出与钩式自动送料装置匹配的长方孔，送料钩钩住该孔，拉动载体送进。第第六六章章级级进进模模结结构构2搭口与搭接 搭口是指各分段冲裁的连接部位。图6-11所示的B区为搭口。搭口要有一定的强度，并且搭口的位置应便于载体与工件最终分离。为了使搭口连接部位冲裁后平直或圆滑，以免出现毛刺、错位、尖角等，应考虑切除搭口时或分段切除时的搭接方式。常见搭接方式如图6-11所示，图6-11（a）所示为交接方式，第一次冲出A,C两区，第二次冲出B区，搭接区是冲裁B区凸模的扩大部分。搭接量应大于0.5倍的料厚。图6-11（b）所示为平接方式，平接时要求位置精度较高，除非必须如此排样，否则应尽量避免使用此搭接方法。平接时在平接附近要设置导正销，如果工件允许，第二次冲裁宽度应适当增加一些，凸模要修出微小的斜角（一般取35）。从图6-4所示排样图中第三工步和第四工步可以看出，由于上下两端弯曲边的外形分两步冲出，因此在第四工步冲孔部位，必须与第三工步已冲出部分进行搭接。将搭接部分放大，如图6-12所示。搭接量为1mm，在制件方向，还有一个R0.87的凸起，主要防止因搭接部分不光滑，留有毛刺。第第六六章章级级进进模模结结构构6.2.3 工位布置 冲裁、弯曲和拉深等都有自身的成形特点，在多工位级进模的排样设计中，其工位的设计必须与成形特点相适应。第第六六章章级级进进模模结结构构1冲裁工位的布置要点 在级进冲压中，冲裁工序常安排在前工序和最后工序。前工序主要完成切边（切出制件外形）和冲孔，如图6-4中第一至四步；最后工序安排切断或落料，将载体与工件分离，如图6-4中的最后两工步。对复杂形状的凸模和凹模，为了使凸模、凹模形状简化，便于凸模、凹模的制造和保证凸模、凹模的强度，可将复杂的制件分解为一些简单的几何形状，多增加一些冲裁工位。如图6-4中制件两端外形较复杂，如果只用一次冲出，凸模很容易损坏，也不便于模具制造与调试。对于孔边距很小的工件，为防止落料时引起离工件边缘很近的孔产生变形，可将孔旁的外缘以冲孔方式先于内孔冲出，即冲外缘工位在前，冲内孔工位在后。对有严格相对位置要求的局部内、外形，应考虑尽可能在同一工位上冲出，以保证工件的位置精度。如图6-4所示第四步中的上端小孔必须在第三步冲出其外缘后才能冲出，否则孔容易变形。第第六六章章级级进进模模结结构构2弯曲工位的布置要点第第六六章章级级进进模模结结构构（1）冲压弯曲方向在多工位级进模中，如果工件要求向不同方向弯曲，则会给级进加工造成困难。弯曲方向是向上还是向下，模具结构设计是不同的。如果向上弯曲，则有的要求在下模中设计有冲压方向转换机构（如滑块、摆块），或将弯曲凹模布置在卸料板中，凸模布置在下模；若进行多次卷边或弯曲，则这时必须考虑在模具上设置足够的空工位，以便给滑动模块留出活动的余地和安装空间。若向下弯曲，虽不存在弯曲方向的转换，但要考虑弯曲后送料顺畅。若有障碍，则必须设置抬料装置。第第六六章章级级进进模模结结构构（2）分解弯曲成形 零件在作弯曲和卷边成形时，可以按工件的形状和精度要求将一个复杂和难以一次弯曲成形的形状分解为几个简单形状的弯曲，最终加工出零件形状。图6-13所示是4个向上弯曲的分解冲压工序。在级进弯曲时，弯曲成形周边不变形的材料必须通过顶块和卸料板压紧，只有成形部分材料才可以活动。图6-13（a）所示为先向下预弯后再在下一工位向上进行直角弯曲。其目的是利用材料加工硬化，减少材料的回弹和防止因材料厚度不同而出现的偏差。图6-13（b）所示是将卷边成形分为3次弯曲的情况。图6-13（c）所示是将接触线夹的接合面从两侧水平弯曲加工的示例，冲裁的圆角带在内侧，分3次弯曲。图6-13（d）所示是带有弯曲、卷边的工件示例，分4次弯曲成形。从图6-4中可知，制件上下两端的四角弯曲，分了4次才弯曲成形。可见，在分步弯曲成形时，不变形部分的材料被压紧在模具表面上，变形部分的材料在模具成形零件的加压下进行弯曲，加压的方向需根据弯曲要求而定，常使用斜滑块和摆块技术进行力或运动方向的转换。若要求从两侧水平加压，则需采用水平滑动模块，将冲床滑块的垂直运动转变为滑动模块的水平运动。相关具体结构将在后面内容中进一步讲述。第第六六章章级级进进模模结结构构（3）弯曲时坯料的滑移对坯料进行弯曲和卷边时，应防止成形过程中材料的移位造成零件误差。采取的措施是先对加工材料进行导正定位，当卸料板、材料与凹模三者接触并压紧后，再作弯曲动作。第第六六章章级级进进模模结结构构3拉深成形工位的布置要点 在进行多工位级进拉深成形时，不像单工序拉深那样以散件形式单个送进坯料，它通过带料以载体、搭边和坯件连在一起的组件形式连续送进，级进拉深成形，如图6-14所示。但由于级进拉深时不能进行中间退火，故要求材料应具有较高的塑性。又由于级进拉深过程中工件间的相互制约，每一工位拉深的变形程度不能太大。由于零件间留有较多的工艺废料，材料的利用率有所降低。要保证级进拉深工位的布置满足成形的要求，应根据制件的尺寸及拉深所需要的次数等工艺参数，用简易临时模具试拉深，根据试拉深的工艺情况和成形过程的稳定性，来进行工位数量和工艺参数的修正，插入中间工位或增加空工位等，反复试制到加工稳定为止。在结构设计上，还可根据成形过程的要求、工位的数量、模具的制造等，组成单元式模具。级进拉深按材料变形区与条料分离情况，可分为无工艺切口和有工艺切口两种工艺方法。a.无切口的级进拉深，即在整体带料上拉深。由于相邻两个拉深工序件之间相互约束，材料在纵向流动较困难，变形程度大时就容易拉裂。所以每道工序的变形程度不可能大，因而工位数较多。这种方法的优点是节省材料。由于材料纵向流动比较困难，它只适用于拉深有较大的相对厚度（t/D）1001，凸缘相对直径较小（dt/d=1.11.5）和相对高度（h/d）较小的拉深件。b.有切口的级进拉深是在零件的相邻处切开一切口或切缝，如图6-14（b）所示。相邻两工序件相互影响和约束较小，此时的拉深与单个毛坯的拉深相似。因此，每道工序的拉深系数可小些，即拉深次数可以少些，且模具较简单。但毛坯材料消耗较多。这种拉深一般用于拉深较困难，即零件的相对厚度较小，凸缘相对直径较大和相对高度较大的拉深件。第第六六章章级级进进模模结结构构6.3 典型多工位精密级进模的结构分析 第第六六章章级级进进模模结结构构6.3.1 模具结构分析图6-16所示是图6-3所示制件的级进冲压模具图，料带材料为马口铁（马口铁是电镀锡薄钢板的俗称，英文缩写为SPTE，是指两面镀有商业纯锡的冷轧低碳薄钢板或钢带，该材料将钢的强度和成型性与锡的耐蚀性、锡焊性和美观的外表结合于一种材料之中，具有耐腐蚀、无毒、强度高、延展性好的特性，广泛应用于食品、饮料、油脂、化工、涂料、油漆、喷雾剂、瓶盖及其他许多日用品的包装）。因此，模具结构上可以不考虑弯曲后的回弹。该制件采用级进冲压模成形时，难点是制件在四个方向都有弯曲，其中上下两个方向是四角弯曲。因此模具结构较为复杂。制件排样见图6-4。该模具结构要点如下。由于模具较大，模板分成两块，满足设备加工的要求。一般模板长宽超过600mm450mm便要求分块。凹模成形部分结构做成拼块结构，便于调试和修模。在第九工步和第十工步弯曲制件时，模具采用了滑块结构，利用合模力和滑块本身的重力使滑块移动，有效地解决了弯曲后带料与弯曲凸模脱离的问题。图6-17（a）所示为镶件，嵌于卸料板中，图6-17（b）所示为滑块，图6-17（c）所示为两件装配立体图。图6-18（a）所示为第九工步开模状态图，图6-18（b）所示为闭模状态图。第第六六章章级级进进模模结结构构 图6-19所示为第八工步模具状态图。图6-19（a）所示为开模状态图，图6-19（b）所示为闭模状态图。图6-20所示为第十一工步模具状态图。图6-20（a）所示为开模状态图，图6-20（b）所示为闭模状态图。第第六六章章级级进进模模结结构构6.3.2 集成电路引线框级进模第第六六章章级级进进模模结结构构1集成电路引线框的技术要求图6-21所示冲压件是集成电路16条脚引线框，该制件主要技术要求如下。材料为0.3mm的锡磷青铜，在引线端部虚线内的部分，要求打扁校平，并使材料厚度变薄至0.28mm（见图6-17中2.4mm2.4mm部分）。在引线端部3.9mm3.9mm面积内（虚线所示）要均匀分布16条脚的引线，因此每条脚的宽度和空隙宽度均不能超过0.4mm。在集成电路塑料塑封后，其外露引线部分应在19.56mm7.62mm范围内均匀分布，因此引线由内向外要各自定向转弯，引线脚愈多，转变愈多。为了塑封模的定位，各引线粗细应均匀，要求每10个引线框成一组，其孔距累积误差（18.2910=182.9）不准超过0.02mm，因此每工步的平均误差应小于0.002mm。第第六六章章级级进进模模结结构构2引线框级进模的结构特点引线框级进模结构如图6-22所示，其结构特点如下。模具采用滚动式、四导柱、可拆装精密模架。为了保证制件精度，在冲压工艺上采用了级进、复合式冲裁，排样如图6-23所示，即外引线部分采用级进式冲裁，内引线部分采用复合冲裁。为了使引线框的各条引线在一个平面上不扭、不翘，内引线冲裁采用复合、复位冲裁，即先冲下废料，再用凹模推板将废料“复入”带料中，在带料转至下一工步时，再将它冲出。这样做既有利于提高冲件精度，又有利于提高薄弱的凹模寿命。采用了双侧刃、双侧面导板及双弹压导正销的导向结构，提高了材料的送料精度。在卸料板结构上，采用了小导柱、导套导向，定位套筒组合式卸料螺钉控制弹压卸料板对凹模的平行度等措施。在凸模保护方面，采用了缩小凸模长度的办法。在保证凹模精度方面，采用了分段镶拼的办法。在压力机行程控制方面，采用了限位柱结构，使凸模进入凹模深度方面得到了控制。为了获得每10个引线框为一组的引线条，便于集成电路塑封的大量生产，在本模具上采用了由端面凸轮、棘轮及切刀等组成的自动切断机构，如图6-24所示。压力机每冲裁10次，凸轮到位，使滑块按图6-24所示位置往左移动，切断凸模（切刀）被压下，即切断一次料。当切断完成后，由棘轮机构带动凸轮转过凸轮凸起的位置，切刀受到弹簧力的作用而缩回原位，不再起切断作用。除了采用该机构实现定尺寸的冲切外，还可采用传感元件和自动切料机构组合，控制定尺寸料长。第第六六章章级级进进模模结结构构6.3.3 自动叠装马达铁芯级进模设计 硅钢片叠装铁芯是电动机的重要部件，铁芯的质量对电动机性能有直接影响。铁芯由导磁率高、低损耗的硅钢片制成，为减少损耗，要求铁芯沿轴向分割为薄片，一台铁芯通常由几十片甚至上百片硅钢片叠压组成。为了提高叠装后的整齐度，保证一定叠压力，满足大批量要求，可以设计成自动叠装铁芯级进模。第第六六章章级级进进模模结结构构1工艺分析图6-25所示为一步进电机铁芯冲片图，材料为0.5mm的DW470-50硅钢片，定子和转子叠压高度相等，并有外观好，毛刺低，叠压后形位公差小等要求。转子的外径比定子的内径小1mm，具备套冲的条件。若采用单工序或复合模都不能同时完成两工件的冲裁，则选用自动叠装级进模加工，就完全能够满足上述要求。硅钢片有较好的冲裁性能，能满足冲压加工要求。为满足产品的大批量要求，减少修模次数，提高效率，该模具工作零件均采用硬质合金YG20制造。因硬质合金导热性差，冲裁间隙应适当加大，双面间隙可取Z=12%t=0.06mm。由于模具产品形状复杂，尺寸精度要求较高，给制造带来了一定的困难。为实现模具加工可行，冲压运行稳定，做排样设计时应考虑将复杂形状的冲裁工位分步进行，如定子内形冲裁。技术要求如下。外观无开裂、锈、伤、变形；毛刺小于0.07mm；外形公差为叠压后的公差；单一冲片外形公差为0.02mm以下；压铆后铆压强度大于50N/mm2。第第六六章章级级进进模模结结构构2排样设计该模具的送料步距精度要求高，要求达到0.005mm。因此选用硅钢片卷料自动送料，其精度可达到0.04mm，再通过导正销精确定位，即可达到很高的定位精度。导正孔冲裁安排在第一工位。载体形式采用边料载体，这对带料宽度有非常高的要求，应该控制在0.01mm以下。转子各冲槽安排在同一工位冲裁，可以有效地保证它们的相对位置。转子轴孔是铁芯装配的关键尺寸，不仅需要达到尺寸精度，还要考虑其断面质量，所以应先安排预冲，再进行整修。定子内孔形状复杂，各转角属于极限冲裁，倘若安排整体冲裁将会导致凸模与凹模加工困难，转角磨损加快，所以需要将其分解成多个工位进行。另外，与一般的级进模相比，该模具需要安排叠压成形、计数工位、叠装成形工位。排样如图6-26所示，共分10个工位：冲导正孔与定子转子计数孔；冲转子槽及转子轴孔预冲；冲转子铆叠孔；转子落料铆叠；冲定子内孔；冲定子槽；冲定子外形；空位；冲定子铆叠孔；定子落料铆叠。第第六六章章级级进进模模结结构构3模具设计图6-27 叠压装置自动叠装铁芯级进模的结构非常复杂，设计和加工制造都有一定的难度，因此要精心设计，各种问题都应考虑周全。第第六六章章级级进进模模结结构构（1）自动叠装自动叠装是指按产品技术要求的叠压方式使冲片间达到预定的过盈连接，依靠级进模精确的送料步距，使冲片准确地压合在一起而达到冲片间预定的叠合力。叠装时，由于落料时在凹模洞口存在一定数量的冲片，每一片均与凹模洞口内壁产生挤压摩擦力，在冲裁时利用落料凸模向下运动的冲压推力，使冲裁分离的冲片凸点压入先冲裁的冲片凹形孔中，这样从落料凹模洞口中落下的不再是松散的冲片，而是通过叠压点的连接，具备同一毛刺方向和一定叠厚的铁芯部件，此时落料凹模不仅完成落料分离的冲压工序，同时也是铁芯叠装时的压装胎。但是依据以往的经验，仅仅靠摩擦力提供的叠压力是达不到要求的，这就需要设计压紧装置。如图6-27所示，在落料凹模下加装一压紧凹模，压紧凹模直径比落料凹模直径小0.02mm，这样压紧凹模即能提供更大的摩擦力，保证铁芯铆压强度大于5N/mm2的要求。（2）计数、分离机构设计铁芯厚度为35mm，需以70片为一组进行叠装。每一片均如图6-28所示冲制V形叠压点，通过V形过盈连接实现叠装，但是每一组的第一片需要冲成通孔，这样该片与上一组最后一片无法叠装，就可达到分组与分离的目的。冲制的第一片通孔凸模称计数凸模，计数凸模采用浮动结构。图6-27所示为与自动叠片功能控制箱联动的自动叠片计数分离装置，计数凸模上面的抽板机构由汽缸带动，汽缸动作由电磁阀控制。控制箱设定所需要的片数，冲床每一次行程信号都输入到控制箱内。当冲到所设定的片数时，控制箱会发出信号，通过电磁阀和汽缸，使抽板拉出，使凸模向下顶出进行冲裁，如图6-29（a）所示；当不需要冲裁时，汽缸将抽板推进，凸模后端悬空无法提供冲裁力，此时凸模不起冲裁作用，如图6-29（b）所示。第第六六章章级级进进模模结结构构（3）结构零件设计凸凹模采用硬质合金YG20制造，并尽可能设计成直通式（或近似直通式），采用线切割加工。凹模采用镶拼结构，能大大减少修模成本。除定子、转子落料大凸模采用螺钉连接和销钉定位外，其他小凸模均采用压板固定的快换方式，且与凸模固定板设计成小间隙浮动式配合，而与卸料板间隙单边为+0.005mm，实现卸料板精密导向。定距方式是自动送料装置初定位，导正销精密定位。为防止送料错误，在第二工位安排探误装置。条料厚度为0.5mm，同时硅钢片具备足够的强度，所以将送料导向设计成导料板与导料销相结合。导料销和浮料块的活动距离为2mm。第第六六章章级级进进模模结结构构（4）工艺零件设计该模具工作面积大，送料距离长，各模板均设计成组合镶拼方式，且每块都安排小导柱导向。模架材料选用45钢，并经调质、时效处理；外导柱选用滚柱导向。卸料装置设计成背压式弹性装置，当弹压力不够时，可以将堵头螺塞向下拧，以增大弹压力。（5）加工与修模模具加工要求非常高，凸凹模加工需要慢走丝、平面磨相结合的工艺，保证尺寸精度达到0.002mm。模板、模座加工则需要数控铣、坐标磨等精密加工，特别需要保证位置精度。因为高速冲裁时，模具会产生大量的热，会导致粘膜、模具工作镶块和产品表面烧伤、废料上跳等现象，损伤模具，影响产品的外观和尺寸。需选用专用的锭子油对材料和模具同时润滑。模具调试时，V形叠压的深度要严格控制在料厚的150%170%之间，否则会出现散片或卡模等缺陷。模具装配图如图6-30所示。第第六六章章级级进进模模结结构构6.4 多工位精密级进模主要部件的结构 多工位级进模工位多，细小零件和镶块多，机构多，动作复杂，精度高。其零部件的设计，除应满足一般冲压模具零部件的结构要求外，还应根据多工位级进模的冲压成形特点和成形要求、分离工序和成形工序差别、模具主要零部件制造和装配要求来考虑其结构形状和尺寸。第第六六章章级级进进模模结结构构6.4.1 工作零件的结构 第第六六章章级级进进模模结结构构1凸模的结构和固定方法 一般的粗短凸模可以按标准选用或按常规设计。而在多工位级进模中有许多冲小孔凸模、冲窄长槽凸模、分解冲裁凸模等。这些凸模应根据具体的冲裁要求、被冲裁材料的厚度、冲压的速度、冲裁间隙和凸模的加工方法等因素，来考虑凸模的结构及其固定方法。另外，冲裁弯曲多工位级进模或冲裁拉深多工位级进模的工作顺序一般先由导正销导正条料，待弹性卸料板压紧条料后，开始进行弯曲或拉深，然后进行冲裁，最后是弯曲或拉深工作结束。冲裁在成形工作开始后进行，并在成形工作结束前完成。所以冲裁凸模和成形凸模的高度是不一样的，要正确设计冲裁凸模和成形凸模的高度尺寸。第第六六章章级级进进模模结结构构（1）凸模的结构和固定 对于冲小孔凸模，通常采用加大固定部分直径，缩小刃口部分长度的措施来保证小凸模的强度和刚度。当工作部分和固定部分的直径差太大时，可设计多台阶结构。各台阶过渡部分必须用圆弧光滑连接，不允许有刀痕。特别小的凸模可以采用保护套结构。卸料板还应考虑能起到对凸模的导向保护作用，以消除侧压力对凸模的作用而影响其强度。图6-34所示为常见的小凸模及其装配形式。级进模中制件轮廓的冲裁凸模，大都采用线切割结合成形磨削的加工方法。图6-35所示为成形磨削凸模的6种形式。图6-35（a）所示为直通式凸模，常采用的固定方法是铆接和吊装在固定板上，但铆接后难以保证凸模与固定板的较高垂直度，且修正凸模时铆合固定将会失去作用。此种结构在多工位精密模具中常采用吊装。图6-35（b）,（c）所示是同样断面的冲裁凸模，其考虑因素是固定部分台阶定在单面还是双面，及凸模受力后的稳定性。图6-35（d）所示结构两侧有异形凸出部分，凸出部分窄小易产生磨损和损坏，因此结构上宜采用镶拼结构。图6-35（e）所示为一般使用的整体成形磨削带凸起的凸模。图6-35（f）所示为用于快换的凸模结构，这种凸模常采用螺钉固定和锥面压装的固定方法，如图6-36、图6-37所示。第第六六章章级级进进模模结结构构（2）防跳屑凸模结构 冲孔后的废料随凸模回程贴在凸模端面上带出模具，并掉在凹模表面，这种现象称之为跳屑。跳屑若不及时清除将会使模具损坏。设计时应考虑采取一些措施，防止废料随凸模上窜。故对2.0以上的凸模应采用能排除废料的凸模。图6-38所示为带顶出销的凸模结构，利用弹性顶销使废料脱离凸模端面。也可在凸模中心加通气孔，减小冲孔废料与冲孔凸模端面上的“真空区压力”，使废料易于脱落。第第六六章章级级进进模模结结构构2凹模的结构和固定方法 多工位级进模凹模的设计与制造较凸模更为复杂和困难。凹模的结构常用的类型有整体式、拼块式和嵌块式。整体式凹模由于受到模具制造精度和制造方法的限制，已不适用于多工位级进模。第第六六章章级级进进模模结结构构（1）嵌块式凹模 图6-39所示是嵌块式凹模。嵌块式凹模的特点是：嵌块套外形做成圆形，且可选用标准的嵌块，加工出型孔。嵌块损坏后可迅速更换备件。嵌块固定板安装孔常使用坐标镗床、坐标磨床、线切割等加工。当嵌块工作型孔为非圆孔时，由于固定部分为圆形，必须考虑防转。若不能磨削型孔和漏料孔而将它分成两块（其分割方向取决于孔的形状），则要考虑其拼接缝应对冲裁有利和便于磨削加工，镶入固定板后用键使其定位。第第六六章章级级进进模模结结构构（2）拼块式凹模 拼块式凹模的组合形式因采用的加工方法不同而分为两种结构。采用放电加工的拼块拼装的凹模，结构多采用并列组合式；若将凹模型孔轮廓分割后进行成形磨削加工，然后将磨削后的拼块装在所需的垫板上，再镶入凹模框并以螺栓固定，则此结构为成形磨削拼装组合凹模。图6-40所示为图6-6所示弯曲零件采用并列组合凹模的结构示意图，图中省略了其他零部件。拼块的型孔制造用电加工完成，加工好的拼块安装在垫板上并与下模座固定。其固定主要有平面固定式（见图6-41）、嵌槽固定式（见图6-42）、框孔固定式（见图6-43）三种形式。第第六六章章级级进进模模结结构构6.4.2 定位零件的结构 在精密级进模中不采用定位钉定位，因定位钉有碍自动送料且定位精度低。设计时常使用导正销与侧刃配合定位的方法，侧刃用于定距和初定位，导正销用于精定位。此时侧刃长度应大于步距0.050.1mm，以便导正销导入孔时条料略向后退。在自动冲压时也可不用侧刃，条料的定位与送料进距控制靠导料板、导正销和送料机构来实现。第第六六章章级级进进模模结结构构1导正销的结构与固定 在设计模具时，作为精定位的导正孔，应安排在排样图中的第一工位冲出，导正销设置在紧随冲导正孔的第二工位，第三工位可设置检测条料送进步距的误差检测凸模，如6-44所示。图6-45所示是导正过程示意图。虽然多工位级进冲压采用了自动送料装置，但送料装置可出现0.02mm左右的送进误差。由于送料的连续动作，将造成自动调整失准，形成误差积累。图6-45（a）出现正误差（多送了C），图6-45（b）所示为导正销导入材料使材料向F方向退回的示意图。导正销的头部形状从工作要求来看，分为引导和导正部分；根据几何形状，可分为圆弧和圆锥头部。图6-46（a）所示为常见的圆弧头部，图6-46（b）所示为圆锥头部。图6-47所示为导正销的固定方式，图6-47（a）所示为导正销固定在固定板或卸料板下，图6-47（b）所示为导正销固定在凸模上。第第六六章章级级进进模模结结构构2带料的导向和托料装置 多工位级进模依靠送料装置的机械动作，把带料按设计的进距尺寸送进来实现自动冲压。由于带料经过冲裁、弯曲、拉深等变形后，在条料厚度方向上会有不同高度的弯曲和凸起，为了顺利送进带料，必须将已经成形的带料托起，使凸起和弯曲的部位离开凹模洞壁并略高于凹模工作表面。这种使带料托起的特殊结构叫浮动托料装置。该装置往往和带料的导向零件共同使用。常用的有浮动托料装置（见图6-48）、浮动托料导向装置（见图6-49）。第第六六章章级级进进模模结结构构6.4.3 卸料零件的结构 卸料装置是多工位级进模结构中的重要部件。它的作用除冲压开始前压紧带料，防止各凸模冲压时由于先后次序的不同或受力不均而引起带料窜动，并保证冲压结束后及时平稳地卸料外，更重要的是卸料板将对各工位上的凸模（特别是细小凸模）在受侧向作用力时，起到精确导向和有效的保护作用。卸料装置主要由卸料板、弹性元件、卸料螺钉和辅助导向零件组成。第第六六章章级级进进模模结结构构1卸料板的结构 多工位级进模的弹压卸料板，由于型孔多，形状复杂，为保证型孔的尺寸精度、位置精度和配合间隙，多采用分段拼装结构固定在一块刚度较大的基体上。图6-50所示是由5个拼块组合而成的卸料板。基体按基孔制配合关系开出通槽，两端的两块拼块按位置精度的要求压入基体通槽后，分别用螺钉、销钉定位固定。中间三块拼块经磨削加工后直接压入通槽内，仅用螺钉与基体连接。安装位置尺寸通过对各分段的结合面进行研磨加工来调整，从而控制各型孔的尺寸精度和位置精度。第第六六章章级级进进模模结结构构2卸料板的导向形式 由于卸料板有保护小凸模的作用，要求卸料板有很高的运动精度，为此要在卸料板与上模座之间增设辅助导向零件小导柱和小导套，如图6-51所示。当冲压的材料比较薄，且模具的精度要求较高，工位数又比较多时，应选用滚珠式导柱、导套。第第六六章章级级进进模模结结构构3卸料板的安装形式 图6-52所示卸料板的安装形式是多工位级进模中常用的结构。卸料板的压料力、卸料力都是由卸料板上面安装的均匀分布的弹簧受压而产生的。由于卸料板与各凸模的配合间隙仅有0.005mm，所以安装卸料板比较麻烦，在不十分必要时，尽可能不把卸料板从凸模上卸下。考虑到刃磨时既不把卸料板从凸模上取下，又要使卸料板低于凸模刃口端面便于刃磨，可采用把弹簧固定在上模内，并用螺塞限位的结构。刃磨时只要旋出螺塞、弹簧即可取出，不受弹簧作用力作用的卸料板随之可以移动，露出凸模刃口端面，即可重磨刃口，同时更换弹簧也十分方便。卸料螺钉若采用套管组合式，则修磨套管尺寸可调整卸料板相对凸模的位置，修磨垫片可调整卸料板，使其达到理想的动态平行度（相对于上、下模）要求。图6-52（b）所示结构采用的是内螺纹式卸料螺钉，弹簧压力通过卸料螺钉传至卸料板。为了在冲压料头和料尾时，使卸料板运动平稳，压料力平衡，可在卸料板的适当位置安装平衡钉，使卸料板运动平衡。第第六六章章级级进进模模结结构构6.4.4 限位零件的结构 级进模结构复杂，凸模较多，在存放、搬运、试模过程中，若凸模过多地进入凹模，则容易损伤模具，为此在设计级进模时应考虑安装限位装置。如图6-53所示，限位装置由限位柱与限位垫块、限位套组成。在冲床上安装模具时把限位垫装上，此时模具处于闭合状态。在冲床上固定好模具，取下限位垫块，模具即可工作，对安装模具十分方便。冲床上拆下模具前，将限位套放在限位柱上，模具处于开启状态，便于搬运和存放。当模具的精度要求较高，且模具有较多的小凸模时，可在弹压卸料板和凸模固定板之间设计一限位垫板，能起到较准确控制凸模行程的限位作用。第第六六章章级级进进模模结结构构6.4.5 其他零件的结构第第六六章章级级进进模模结结构构1方向转换装置 在级进弯曲或其他成形工序冲压时，往往需要从不同方向进行加工。因此需将压力机滑块的垂直向下运动，转化成凸模（或凹模）向上或水平等不同方向的运动，实现不同方向的成形。完成这种加工方向转换的装置通常采用斜楔滑块机构或杠杆机构，如图6-54所示。图6-54（a）所示通过上模压柱5打击斜楔1，由件1推动滑块2和凸模固定板3，转化为凸 模4的向上运动，从而使成形件在凸模4和凹模之间局部成形（突包）。这种结构由于成形方向向上，凹模板板面不需设计让位孔让开已成形部位，动作平稳，因此应用广泛。图6-54（b）所示机构利用杠杆摆动转化成凸模向上的直线运动，实现冲切或弯曲。图6-54（c）所示用摆块机构向上成形。图6-54（d）所示采用斜滑块机构进行加工。级进模中滑块的水平运动，多数是靠斜楔将压力机滑块的上、下运动转换而来的。在设计斜滑块机构时，应参考有关设计资料，根据楔块的受力状态和运动要求进行正确的设计，合理地选择设计参数。第第六六章章级级进进模模结结构构2调整机构 模具在成形时，需要对成形高度进行调整，特别是在校正和整形时，微量地调节成形凸模的位置是十分重要的。调节量太小则达不到成形件的质量要求，调节量太大易使凸模折断。图6-55所示是常用的调节机构。图6-55（a）所示通过旋转调节螺钉推动斜楔，即可调节凸模伸出的长度。图6-55（b）所示可方便地调整压弯凸模的位置，特别是由于板厚误差变化造成制件误差时，可通过调整凸模位置来保证成形件的尺寸。第第六六章章级级进进模模结结构构3安全检测装置 冲压自动化生产中，不但要有自动送料装置，还必须在生产过程中有防止失误的安全检测装置，以保护模具和压力机免受损坏。安全检测装置既可设置在模具内，也可设置在模具外。当发生失误影响到模具正常工作时，其中的各种传感器（光电传感器、接触传感器等）就能迅速地把信号反馈给压力机的制动部分，使压力机停机并报警，实现自动保护。图6-56所示为应用接触传感器和浮动导正销检测条料误送的机构示意图。第第六六章章级级进进模模结结构构6.5 多工位精密级进模的维护 级进模的维护，必须做到细心、耐心、按部就班，切忌盲目从事。因故障拆模时，需附有料带，以便问题的查询。打开模具，对照料带，检查模具状况，确认故障原因，找出问题所在，再进行模具清理，清洗掉料屑等，方可进行拆模。拆模时，受力要均匀。针对卸料弹簧在上模（固定）板与卸料板之间的模具结构形式，其卸料板的拆卸，应保证平衡弹出。卸料板的倾斜有可能导致模内凸模断裂。第第六六章章级级进进模模结结构构6.5.1 主要部件的维护第第六六章章级级进进模模结结构构1凸模、凹模的维护 凸模、凹模拆卸时，应留意模具原有的状况，以利后续装模时方便复原。更换凸模时，应看通过卸料板是否顺畅。针对维修后凸模总长度变短，当需加垫片达到需要的长度时，应检查凸模有效长度是否足够。使用新凸模或凹模镶块时，要注意清角部位的处理。内凹清角因研磨中砂轮的磨损，会有较小R产生，相对在外凸处，亦需人为修出R，以使配合间隙合理。对成形的细小凸出部位更需注意。更换已断凸模，应查其原因，同时对凹模进行检查看是否已引起崩刃，是不是需研磨刃口。组装凹模，应水平置入，再用较平的铁块置于模芯上用铜棒将其轻轻敲到位，切不可斜置而靠强力敲入（必要时，可在模芯底部倒出R角以便容易导入），组装时如受力不均，在凹模下加设垫片