多工位级进冲压工艺与模具设计.ppt

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,能独立完成810工位级进模设计，并能绘制出符合要求的图纸。,能力要求,定转子冲片,定转子冲片模具零件凸模、凹模,定转子冲片模具零件凸模、凹模,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,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，简称级进模，又称连续模、跳步模、多工位级进模。,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 ,多工位级进模的分类,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,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 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,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,毛坯排样是指毛坯在条料上的布置方式。需要解决：,毛坯是指冲压件展开后的平板毛坯,8.1.2 毛坯排样,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。,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： 轮廓的分解与重组 轮廓分解时分段搭接头的基本形式,8.1.3 冲切刃口外形设计,工件,展开后的毛坯,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,1. 轮廓的分解与重组,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。,三种搭接形式比较,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,8.1.4 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。,（1）级进冲裁的工序排样,1.工序确定与排序,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。,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。,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。,（2）级进弯曲的工序排样,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3060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 。,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,（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,1）对于有拉深又有弯曲和其它工序的工件，应先拉深后进行其 它工序的冲压。 2）拉深件底部有较大孔时，可以在拉深前先冲较小的预备孔， 以改善材料的拉深性，拉深后再将孔冲到需要的尺寸。 3）适当增加空工位作为试模时拉深次数调整的预备工位，并有 利于提高载体的刚性，便于送料。,凸缘材料的收缩是拉探时材料变形的主要特征 级进拉深排样应遵循：,级进拉深排样的一般原则,弯折线,需要的基本冲压工序： 拉深 冲孔 弯曲 落料 翻孔,（4）含局部成形工序的工件工序排样,1）对于有局部成形的带孔件，若孔距离局部成形区较近， 应先成形再冲孔。 2）轮廓旁的鼓包要先冲，以避免轮廓变形。若鼓包中心线 上有孔，应先冲出小孔，待鼓包压成后再将孔冲到需要 的尺寸。 3）在进行有局部压扁的冲压件的排样设计时，在压扁前应 将其周边余料适当切除，压扁完后再进行一次精确冲切,需要的基本冲压工序： 压筋 冲孔 弯曲 落料,有压扁工序的冲压顺序,在压扁前应将其周边余料适当切除， 压扁完后再进行一次精确冲切。,空工位简称空位，是指工序件经过时，不做任何加工的工位。 级进模中空工位的设置比较普遍。,2.空工位设置,级进模中设立空工位的目的是： 提高模具强度，保证模具寿命和产品质量 模具中设置特殊机构 在带料的级进拉深中，补偿拉深次数计算误差。 产品局部结构的改进导致模具结构也应作相应调整， 为避免重新制造新模具，利用预先设置的空工位进 行调整。,载体是级进冲压时，条料上连接工序件并将工序件在模 具上稳定送进的部分材料。,3.载体设计,载体的类型：,边料载体 单侧载体 双侧载体 中间载体,边料载体是利用毛坯搭边废料作为载体的一种形式，此时沿 整个工件周边都有废料。,（1）边料载体,单侧载体简称单载体，是指在条料的一侧留出一定宽度的 材料，并在适当位置与工序件连接，实现对工序 件的运载。,（2）单侧载体,双侧载体（又称标准载体）是在条料两侧分别留出一定 宽度的材料运载工序件。有等宽双载体和不等 宽双载体2种。,（3）双侧载体,不等宽双载体,中心载体是指在条料的中间留出材料运载工序件。分单 中载体和双中载体2种。,（4）中心载体,双中载体,进距（或步距）是指条料在模具中逐次送进时每次应 向前移动的距离。,侧刃定距。 侧刃与导正销联合定距。 自动送料装置与导正销、侧刃联合定距。,4. 定距形式选择与进距精度,（1）定距形式选择,多工位级进模的定距形式主要有三种：,1） 侧刃定距,当侧刃单独做定距零件时，侧刃定距在料厚t=0.1mm1.5mm，工位数不多的纯冲裁级进模中是一种比较常用的定距方式。 侧刃可以是单侧刃也可以用双侧刃,即以上模中的导正销插入条料上的导正孔以矫正条料的位置，保证凸、凹模和工序件之间具有正确的位置。,2）侧刃与导正销联合定距,侧刃冲侧边与导正销孔的冲切 均在第一工位完成。 侧刃起粗定位，导正销起精确定位。 注意导正销的长度。 模具的工作顺序是：导正销先导正，接着卸料板压料，最后冲压。,直接导正,间接导正,直接导正是利用产品零件本身的孔作为导正孔，导正销可 安装于凸模之中，也可专门设置。 间接导正是利用载体上或废料上专门的导正孔进行导正 。,导正方式,导正销的设置原则,导正销孔一般放在条料的空处，可以放在条料的两侧， 也可以放在条料的中间，还可以利用工件本身的孔作 为导正销孔进行定位。 通常在第一工位冲出导正销孔，从第二工位开始进行 导正，但并不是每一工位都设置导正销导正，导正销 的位置及数量应视具体情况而定。 重要的加工工位之前要有导正销。在自动冲压的模具 中，被导正的工位数不应少于整个工位数的一半。,导正销不能单独定距，必须与侧刃或自动送料装置等配合使用。,3）导正销、侧刃与自动送料装置混合定距,导正销与自动送料装置混合使用在高速（400次/min以上）、精密（定距定位精度5m）、自动化冲压生产中是一种比较常用的定距定位方式。 自动送料装置和侧刃起粗定位，导正销仍然起精确定位，导正销孔的设置如前所述，被导正的工位数应占总工位数的一半。,（2）进距精度,进距精度：即允许的进距公差范围。,展开后的毛坯,（1）排样设计过程,5排样设计举例,1）毛坯排样,2）冲切刃口外形设计,3）工序排样,（2）排样图的绘制,1）首先绘制一条水平线，再根据确定的进距绘出各工位的中心。 2）从第一工位开始，绘制冲压加工的内容。 3）再绘第二工位的加工内容，此时第一工位加工好的形状也应该绘出。 4）绘制第三工位的加工内容，即使是空位也应绘出，并且第一、第二工位所 加工出的形状也应该表达。 5）以此类推，直到绘完所有工位。 6）检查各工位的内容是否绘制正确，对不正确的地方进行修改。 7）检查完后再绘制出条料的外形。 8）为便于识图，每个工位的加工内容可以画上剖面线或分别涂上不同的颜色 9）标注必要的尺寸，即进距、料宽、导正销孔径、侧刃所冲料边宽度等，并 注上送料方向、工位数及各工位冲压工序名称。,级进冲裁排样图一个视图表达,14脚IC引线框,级进拉深排样图2个视图表达,级进弯曲排样图2个视图表达,材料为08钢，料厚为1.5mm，大量生产，试完成： 1）工艺性分析 2）毛坯展开尺寸确定 3）工艺方案确定 4）画出上述方案的两种 工序排样图,练习一,材料为Q235， 料厚为1.0mm， 生产批量为大量生产,练习二,材料：08 料厚：1mm,练习三,8.2 多工位级进模典型结构,1.冲孔落料多工位级进模,2.冲裁弯曲多工位级进模,3.冲裁拉深多工位级进模,4.落料复位成形多工位级进模,落料复位成形是指在工件上的孔全部冲出后，在成形前，先沿毛坯的外轮廓进行冲切，使毛坯与条料分离，由于凹模内装有强力顶料板，因此坯料是在凸模与顶料板的夹持下进行分离的，等凸模回程时，顶料板将切下的毛坯再压回条料孔内，即复位，然后随条料向前移动一个或二个工位再进行后续的成形。,落料复位排样图示例,落料复位冲件举例库钩,8.3 多工位级进模零件设计,8.3.1 工作零件设计,1.凸模设计 （1）凸模的结构形式及安装方式 1）圆形凸模,常用不拆卸的圆形凸模,螺塞和垫柱顶压细小凸模的结构,缩小的凸模结构,2）异形凸模,尺寸较大异形凸模螺钉固定,用压板固定侧面开槽凸模,用横销固定凸模,用挂台固定的凸模,硬质合金凸模的安装与固定,凸模高度可调结构,凸模固定示例一,凸模固定示例二,带顶出销防止废料回升的凸模,1）在同一副模具中各凸模绝对高度不一致，应确定一基 准凸模的工作长度，基淮长度为35、40、45、 65mm，其它凸模按基准长度计算，尽量选用标准凸 模长度。凸模工作部分基准长度由制件料厚和模具结 构大小等因素决定，在满足多种凸模结构的前提下， 基准长度力求最小。 2）凸模应有一定的使用高度和足够的刃磨量。 3）注意各种凸模加工的同步性，即保证凸模进入工作 前，导料销插入导料孔，卸料板将条料压紧。,（2）凸模长度,注意导正销长度,（1）凹模的结构形式及固定方式 1）整体式凹模,2.凹模设计,2）镶块式凹模,凹模镶块实物,凹模镶块实物,3）拼合式凹模,拼合型孔凹模,拼合型孔凹模,2凹模外形尺寸的确定,多工位级进模的凹模外形都是矩形，已有标准， 可以直接选用 。 首先根据排样图的大小初步确定凹模的有效工作范 围，再考虑凹模强度、凹模上需要安装的导料板、 侧冲装置等等的需要初步估算凹模的尺寸，根据估 计的凹模外形尺寸查阅相关标准得到凹模外形的标 准尺寸。,8.3.2 定位零件设计,多工位级进模对送进模具中的带（条）料的定位 包括定距、导料和抬料，即需要控制带（条）料 在模具中的x、y、z三个方向的位置。,X方向,y方向,z方向,1. 定距零件设计,定距的主要目的是保证各工位工序件能按设计要求等距 向前送进，即控制带（条）料的x方向位置，常用的定距 装置有：,挡料销 侧刃 导正销 自动送料装置,在多工位级进模中，挡料销因操作不方便几乎不用,（1）侧刃标准结构,（1）特殊侧刃非标准结构,侧刃除作定距外，兼起切除废料用。侧刃的刃口截面形状 取决于工件被冲切部分的形状,（2）导正销标准结构,导正销是级进模中应用最为普遍的用于精确定距的零件， 但导正销不能单独使用。 1）多工位级进模中的导正销多为间接导正，注意固 定方式。 2）导正销与冲导正孔凸模之间的尺寸关系。 3）导正销的突出量。 4）注意冲压顺序,间接导正的导正销 的固定方式,带弹顶器的导正销,突出于卸料板下平面的导正销,导正销的突出量,当导正销在一副模具中多处使用时，其突出长度x、直径d和头部形状必须保持一致，以使所有的导正销承受基本相等的载荷,2导料零件设计,导料的目的是保证带料 沿着正确的方向送进模 具，即控制带（条）料 的y方向位置,浮顶装置的作用是限制带（条）料在z方向上的位置，该装置往往和带料的导料零件共同使用构成带料的导向系统。 常见的结构有： 普通浮顶装置 套式浮顶装置 槽式浮顶装置,3浮顶装置设计,浮顶与导料系统,级进模中导料系统的尺寸关系,1）普通浮顶器,由普通浮顶销、弹簧和螺塞组成，这种浮顶器只起浮顶条料 离开凹模平面的作用，因此可以设在任意位置。,由套式浮顶销、弹簧和螺塞 组成，这种浮顶器除了浮顶 条料离开凹模平面，还兼起 保护导正销的作用，应设置 在有导正销的对应位置上,（2）套式浮顶器,由槽式浮顶销、弹簧和 螺塞组成，这种浮顶器 不仅起浮顶带料离开凹 模平面的作用，还对条 料进行导向 。,（3）槽式浮顶器,槽式浮顶销头部尺寸与 卸料板凹坑深度之间的关系,导料板与槽式浮顶销配合使用,浮顶块浮料,8.3.3 卸料零件设计,常见的卸料装置结构： 刚性卸料装置 弹性卸料装置 弹性卸料装置组成： 卸料板 弹性元件（弹簧、橡胶垫、 氮气弹簧） 卸料螺钉 辅助导向零件,多工位级进模中多数采用弹性卸料装置,弹性卸料装置的作用是： 冲压开始前压紧带料 冲压结束后及时平稳的卸料 对各工位上的凸模（特别是细小凸模）起到精确导 向和有效的保护,1. 卸料板的结构,实际生产中常见的卸料板结构,2卸料板的导向形式,常采用小导柱、小导套给卸料板导向。,3卸料板的安装形式一,卸料板的安装形式二,卸料板的安装形式三,4弹性元件,弹簧 橡胶 氮气弹簧,8.3.4 固定零件设计,包括模架、垫板、模柄、固定板等零部件。这些零部件基本都是标准件 。 生产中广泛采用的是钢板模架，根据凹模周界和工件的精 度要求查阅冲模滚动钢板模架GB/T23563-2009或冲模滑 动钢板模架GB/T23565-2009进行选取。 固定板的结构与凹模相同 ，有整体式、分段式和镶拼式等 。 垫板的结构与凹模板相同。有凸模垫板、凹模垫板、卸料板背板等。 模柄为标准件。,8.3.5 导向零件设计,多工位级进模中广泛使用导柱、导套进行导向，导柱导套为标准件。 设在上、下模座上的导柱导套用以保证上模的正确运 动，称为外导向。 设在模具内部的小导柱、小导套是给卸料板进行导 向，称为内导向。 卸料板再给细小凸模进行导向，以保护细小凸模 。,多工位级进模中的导向通常是内、外双重导向,8.3.6 冲压方向转换机构设计,侧 冲 机 构,倒冲机构,8.3.7 安全检测机构设计,1送料步距异常检测,2废料回升检测,8.4 多工位级进模的图纸绘制,8.4.1 装配图的绘制要求 由主视图、俯视图（以下模俯视图为主，必要时要绘出上模的仰视图），侧视图、局部视图等组成，在图纸的右上角绘制工件图和排样图，并绘制标题栏、明细表，注明装配时的技术要求等。,各个视图的绘制要求与普通模具基本相同，但 无标准可言，不同的企业有不同的绘图要求,8.4.2 零件图的绘制要求,1.板类零件图的绘制 由主视图、俯视图和局部视图组成，其中俯视图最为重要 ，包括所有孔的形状和位置，局部视图通常是局部放大视图，是为了标注方便；主视图仅表达板料厚度，有时甚至会省略不画，在技术要求中注明板厚即可。 板类零件图绘制的关键是尺寸及公差的标注，目前比较常用的标注方法是基准标注法和坐标标注法。,基准标注法,坐标标注法,2.其他零件图的绘制,（1）视图的表达要完整，数量尽可能少。 （2）尺寸标注准确、合理。 （3）表面粗糙度等级合适。 （4）图面清楚、美观。,学校的绘图要求：一张图纸只画一个零件，零件的 主俯视图保持其在装配图中的方位 工厂的绘图要求：灵活多样，为看图方便，常将多个 零件画在一张图纸上。,某公司的级进模零件图绘制示例,