第5章-级进冲压工艺与模具.ppt

2019/10/13,1,第5章 级进冲压工艺与模具,5.1级进冲压工艺概述,5.1.1级进冲压工艺的概念及特点,在一副模具中沿被冲原材料（条料或卷料）的直线送进方向，具有至少两个或两个以上等距离工位，并在压力机的一次行程中，在不同的工位上完成两个以上的冲压工序,2019/10/13,2,多工位级进冲压模具是一种高精度、高效率、长寿面的先进模具，是技术密集型模具的重要代表。除冲孔落料外，还可完成压筋、冲窝、弯曲、拉深等工序，甚至可以铆接、旋转等装配。,中、小型件，无论形状多么复杂、冲压工序怎么多，均可用一副级进模冲压完成,2019/10/13,3,级进冲压模的特点：,(1)生产效率高：在一副模具中完成冲裁、拉深、成形甚至装配，比复合模有更高的生产效率,(2)模具寿命长：工序可以分散到不同工位上，故不存在复合模的“最小壁厚”问题，设计时还可以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) 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,(4) 常采用高速冲床生产，自动送料、自动出件、安全检测自动化，操作安全,2019/10/13,4,级进冲压模的缺点：,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难度；同时要求模具零件互换性，在磨损或损坏后要求更换迅速、方便、可靠。,所以模具选材必须好（常采用高强度的高合金工具钢、高速钢或硬质合金等），必须采用慢走丝线切割、成形磨削、坐标镗、坐标磨等先进方法；模具造价高，制造周期长，对经验依赖性强；级进冲压材料利用率低。,2019/10/13,5,级进冲压模的使用：,主要用于薄料（0.1-1.2mm，不超过2mm）、批量大、形状复杂、精度要求较高的中小型冲压件生产，也可用于批量不大且零件很小，操作不安全的零件生产。 对于较大的冲压件适用于多工位传递式模具的冲压加工。,国内已能生产精度达2m的精密级级进冲压模，工位数最多达160个，寿命1-2亿次，世界上的高速冲床速度已达4000次/min,2019/10/13,6,5.1.2级进冲压模具的分类,（1）级进冲裁模具:完成冲孔、切槽、切断、落料，甚至铆接、旋转等装配,（2）级进冲裁弯曲模具,（3）级进冲裁拉深模具,（4）级进冲裁成形模具：主要胀形、翻边,功能分类：,（1）级进冲压模具,（2）多功能级进冲压模具：除冲压外，还可叠压、攻螺纹、铆接和锁紧；生产出来的不是单个零件，而是成批组件,2019/10/13,7,5.2级进冲压工艺设计及计算,5.2.1排样设计概述,级进冲压中，工件随冲床每冲一次就向前送进一个步距，到达不同的工位，设计中，要确定从板料毛坯到产品零件的成形过程，即各工位要进行的加工工序内容：确定排样图,设计方法和常规相同，主要是排样设计复杂,（1）被冲零件各部分在模具中的冲压顺序,（2）模具的工位数及各工位的加工内容,（3）被冲零件在条料上的排列方式、排列方位等，并反映出材料利用率的高低,（4）步距的公称尺寸和定距方式,（5）条料的宽度,（6）载体的形式,（7）模具基本结构,2019/10/13,8,级进模排样的内容,2)冲切刃口外形设计：对具有复杂外形或内孔的零件的几何形状进行分解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,1)毛坯排样：零件的展开形状在条料上的排列方式,3 ）工序排样：确定模具由多少工位组成、每个工位的具体加工工序，是毛坯排样和冲切刃口外形设计的综合，是级进模设计的关键。简称排样,应用级进模冲压，排样设计很重要，它不但要考虑材料的 （经济利用） ，还应考虑制件的 （结构形状） 、（冲压成形规律）、（模具强度） 等问题。,2019/10/13,9,排样示意图,2019/10/13,10,5.2.2毛坯排样,确定冲压件毛坯外形在条料上的截取方位与相邻毛坯的关系。需要解决:,（1）排样类型,（2）搭边值的确定,（3）步距的确定,（4）条料宽度的确定,（5）材料利用率,除了搭边值比普通冲压取得大一些，其他相同,2019/10/13,11,5.2.3冲切刃口设计,一般将复杂外形和内孔分几次冲切，分解成若干个简单的几何单元，各单元又通过组合、补缺的方式构成新的冲切轮廓，从而设计出合理的凸模和凹模刃口的外形过程。,2019/10/13,12,冲切刃口设计需要解决:,1.轮廓的分解与重组,（1）有利于简化模具结构，分解段数应尽量少，重组成形后的凸模和凹模外形要简单、规则，要有足够的强度，要便于加工,2019/10/13,13,（2）轮廓分解应保证产品零件的形状、尺寸、精度和使用要求,（3）内、外形轮廓分解后各段间的连接应平直或圆滑,（4）分段搭接点应尽量少，搭接点位置要避开产品零件的薄弱部位和外形的重要部位，放在不注目的位置,（5）有公差要求的直边和使用中有滑动配合要求的边应在一次冲切，不宜分段，以免误差累积,2019/10/13,14,A面使用过程中是配合面，最好选图（c）,2019/10/13,15,（6）复杂外形以及有窄槽或细长臂的部位应分解，复杂内形应分解,（7）毛刺方向有不同要求时应分解,（8）轮廓分解应考虑加工设备条件和加工方法，便于加工,轮廓分解与重组不是唯一的，设计过程十分灵活，经验性强，难度大，设计时应考虑多种方案,2019/10/13,16,1.轮廓分解时分段搭接头的基本形式,内、外轮廓分解后，各段之间必然要形成搭接头，不恰当的分解会导致搭接头处产生毛刺、错牙、尖角、塌角、不平直和不圆滑等质量问题,常见搭接头有三种:,(1)平接:把零件的直边段分两次冲切，先在一个工位上冲去一部分，再下一工位再冲去余下的部分。两次冲切刃口平行、共线，但不重叠。,2019/10/13,17,平接在搭接头处易产生毛刺、错牙、不平直等质量问题。生产中应尽量避免采用。为保证平接各段搭接质量，应在各段的冲切工位设导正销,2019/10/13,18,(2)交接:前、后两次冲切刃口之间相互交错，有少量重叠部分，按交接方式进行刃口分解，对保证搭接头的质量比较有利，实际生产多采用,(3)切接：毛坯圆弧部分分段冲切时的搭接形式，前一工位先冲切一部分圆弧段，后续工序再冲切其余部分，前后两段相切,2019/10/13,19,切接也容易在搭接头处产生毛刺、错牙、不圆滑等质量问题。为了改善切接质量，在圆弧段设计凸台,2019/10/13,20,5.2.4工序排样,是对毛坯排样和冲切刃口设计进行优化组合,解决内容：,1.工序的确定和排序,工序的顺序以有利于下道工序进行为原则，做到先易后难，先冲平面形状后冲立体形状。,（1）级进冲裁的工序排样,1）带孔的冲裁件，先冲孔后冲外形,2019/10/13,21,（1）级进冲裁的工序排样,2）尽量避免采用复杂形状的凸模、凹模，即对复杂的型孔或外形进行分解，采用分段切除的办法,2019/10/13,22,（1）级进冲裁的工序排样,3）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,2019/10/13,23,（1）级进冲裁的工序排样,4）尺寸与形状要求高的轮廓应在较后的工位上冲出,5）外形薄弱部分的冲切应安排在较前的工位,6）当孔到边缘的距离较小，而孔的精度又较高时，若先冲孔后冲外形，可能会导致孔变形，此时应先将孔外缘冲出，再冲孔。,7）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中心重合,2019/10/13,24,（2）级进弯曲的工序排样,1）对于带孔的弯曲类零件，一般先冲孔，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，当孔靠近弯曲变形区且又有精度要求时应先弯曲后冲孔,2019/10/13,25,（2）级进弯曲的工序排样,2）弯曲时应先弯曲外面再弯曲里面，弯曲半径过小时应加整形工序,2019/10/13,26,（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）在一个工位上弯曲变形程度不宜过大。对于复杂的弯曲件，应分解成简单弯曲工序的组合，经过逐次弯曲而成。对精度要求较高的复杂弯曲件，应以整形工序保证工件的精度,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精度,2019/10/13,27,（2）级进弯曲的工序排样,7）对于小型单角弯曲件，为避免弯曲时载体变动和侧向滑动，应尽量成对弯曲后再剖切分开,8）尽可能以冲床行程方向作为弯曲方向，以简化模具结构,2019/10/13,28,（3）级进拉深的工序排样,不像单工序拉深那样单个坯料送进，它是把载体、搭边和坯料连接在一起连续送进级进拉深模成形,级进拉深不能中间退火，要求材料有较高的塑性,由于工序相互制约，因此每一工位拉深的变形程度不能太大，均小于单个毛坯的拉深,2019/10/13,29,（3）级进拉深的工序排样,无切口级进拉深在整体上拉深，相邻两个拉深工序之间相互约束，材料在纵向流动比较困难，变形程度大时就容易拉裂，每道工序变形程度不能太大，工位数较多,优点是节省材料,适合于拉深有较大的相对厚度（t/D）1001,凸缘直径相对较小（d1/d=1.11.5）和相对高度h/d较低,2019/10/13,30,（3）级进拉深的工序排样,有切口级进拉深是在零件的相邻处切开一切口或切缝。相邻两工序相互影响和约束较小，此时的拉深与单个毛坯拉深相似.,因此，每道工序的拉深系数可小些，即拉深的次数可少些，且模具较简单，但毛坯材料消耗较多。,用于拉深较困难的拉深件，即相对厚度（t/D）100较小,凸缘相对直径（d1/d）较大，相对高度h/d较大。,2019/10/13,31,2.空工位设置,简称空位，指工序经过时，不做任何冲压加工的工位。,原因是提高模具强度、保证模具的寿命和产品质量以及模具中的特殊机构等。,2019/10/13,32,3.载体设计,级进冲压时条料连接工序件并将工序件在模具上稳定送进的部分材料。,2019/10/13,33,3.载体设计,四类载体。,（1）边料载体：条料搭边废料作为载体。整个工件周边都有废料，稳定性好、简单。,2019/10/13,34,3.载体设计,四类载体。,（2）单侧载体（单载体）：在条料一侧留出一定宽度，并在适当的位置与工序连接，实现对工序件的运载。适合于条料厚度t在0.5mm以上的冲压件，特别对于零件一端或几个方向带有弯曲的场合。,2019/10/13,35,3.载体设计,四类载体。,（3）双侧载体（标准载体、双载体）：在条料两侧分别留出一定宽度的材料运载工序件，工序件连接在两侧载体的中间，比双载体更稳定，具有更高的定位精度。主要用于薄料（t0.2mm），工件精度较高的场合。但材料的利用率有所降低，往往是单件排列。,2019/10/13,36,3.载体设计,四类载体。,（4）中间载体：与单侧载体相似，比单侧和双侧载体节省材料，在弯曲工序排样中应用较多，最适合（t0.2mm），两外侧有弯曲的具有对称性零件。中间载体宽度灵活掌握，但不小于单载体宽度。,2019/10/13,37,4.定位形式选择,由于级进冲压是将产品的冲压加工工序分在多个工位上完成，为了保证前、后工位工序件的冲切刃口能准确衔接、匹配。要求工序件在每一工位上都能准确定位。,2019/10/13,38,纵向定位包括定距和导正，横向定位是导料。,级进定位方式：表5.1,（1）侧刃定位：一般应安排在第1工位，目的是使冲压一开始条料就能按一定步距送进。,（2）导正销定位：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落料凹模 2导正销 3冲导正孔凸模,2019/10/13,39,（2）导正销定位,1）导正销孔直径,级进模的导正销孔多数是设置在条料的载体上（也可设置在工序件的孔上），因此导正销孔的直径的大小直接影响到材料的利用率，不能取过大，也不能取过小，否则不能保证导正销的强度。,导正销孔直径，应综合考虑板料厚度、材质、硬度、毛坯尺寸、载体形式和尺寸、排样方案、导正方式、产品精度要求和结构特点、加工速度等因素。表5.2,2019/10/13,40,2）导正销孔位置,直接导正：利用产品零件本身的孔作为导正孔，导正销可安装于凸模中，也可单独设置。,间接导正：利用载体或废料上专门冲出的导正销孔进行导正。,导正销孔进行导正一般在第1工位上冲出，紧接第2工位要有导正销，以后每隔24个工位等距离设置。导正销孔可以设置单排或双排，主要取决于工件的形状和模具结构，当条料宽度较大时尽量采用双排导正销。,导正销孔精确定位时，有时会引起导正孔变形或划伤，尽量避免在工件上直接导正，和侧刃和自动送料联合定位。,2019/10/13,41,3）侧刃与导正销孔混合定位,侧刃作为粗定位，导正销起精确定位的作用。此时侧刃长度应大于步距0.05 0.08毫米，以便导正销插入导正孔时条料略向后移动。在设计模具时，导正孔一般应在第一个工位冲出，导正销设置在第二个工位。,1导尺 2侧刃冲去的料边 3侧刃挡块 4导正销,2019/10/13,42,5.2.5排样举例,1. 排样设计过程,因为是弯曲件，首先求出展开图（若是冲裁件，此步可省略；若是拉深件，先计算展开尺寸、拉深次数、每次拉深的半成品尺寸及条料宽度尺寸）。然后按照毛坯排样、再冲切刃口外形尺寸、最后按排样步骤进行。,2019/10/13,43,（1）毛坯排样,整个工件面积约1131.1mm2（包括工件中间的方孔和两端的小孔。,a=1133.1/（6426.6）=0.67 b=1133.1/（64.626）=0.67 c=1133.1/（64.625）=0.70 d=1133.1/（5230.1）=0.72,2019/10/13,44,（2）冲切刃口外形尺寸,先冲导正孔、两个小孔和中间方孔，后续工序利用导正销定位。,弯曲之前将待弯部分与条料分离，考虑简化模具和保证强度，分两步冲出连接槽。,2019/10/13,45,（3）工序排样,在上述排样的基础上，设计出工序排样图。,2019/10/13,46,2. 排样图的绘制,（1）绘制一条水平线，根据步距绘出各工位的中心。,（2）从第1工位开始，绘制冲压加工内容。(切口、导正销孔、侧刃定距）,（3）绘出第2工位内容，第1工位切口、冲孔也应画出。,（4）绘出第3工位内容，即使空位也应画出，第1工位、第2工位形状也应表达。,（5）以此类推，绘完所有，最后1步为落料时，只需绘出落料外形。,2019/10/13,47,2. 排样图的绘制,（6）检查各工位是否绘制正确，不对处修改。,（7）绘出条料外形，有侧刃成形定位时应绘制侧刃加工形状。,（8）每工位绘上剖面线或分别涂上不同颜色。,（9）标注必要尺寸：步距、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名称。,2019/10/13,48,5.3级进模的典型结构,5.3.1冲裁级进模,厚度0.15mm引线片，外形比较简单规则，孔为异形，且较为复杂，有宽度3mm、长度10mm窄条，9个1.2小孔相距很近。,普通模具冲压冲异形孔模具复杂，强度难以保证，小圆孔太近无法冲出，所以级进模。9孔和异型孔分别在3个工位上冲出，异形孔在3个工位上冲出,2019/10/13,49,5.3.1冲裁级进模,采用了内、外导向，利用小导柱11、小导套10保护细小凸模，同时为了操作安全，设置了安全挡板6。,1、21、26螺钉；2下模座；3、22圆柱销；4凹模；5-导料板；6安全挡板；7落料凸模；8弹簧；9卸料螺钉；10小导套；11小导柱；12、13、15、17、18冲孔凸模；14模柄；16止动销；19侧刃；20上模座；23垫板；24导套；25凸模固定板；27卸料板；28导柱；29、32销钉；30侧刃挡块；31螺钉；33托料板,2019/10/13,50,5.3.2冲裁弯曲级进模,将条料的局部冲裁与坯料的依次弯曲有机地组合在一起。是级进模中结构最复杂、运动机构最多的一种模具。,冲裁的作用是在规定的工位冲导正孔，冲成不受弯曲影响的零件上各种型孔，在弯曲成形工位前冲出待弯曲部位的展开尺寸与形状，在条料上冲出传递坯料的载体，弯曲后冲孔和使弯曲件与载体分离。,2019/10/13,51,嵌入式插销零件图,料厚1.4mm，需要冲孔、切舌、弯曲多道工序。如单工序生产，需要多副模具、多次重复定位、生产效率低、精度难以保证。故采用级进模。,2019/10/13,52,嵌入式插销零件图,采用了浮顶装置16、17以保证第5工位弯曲后能将带料托起，以方便送料。,1 下模座； 2凹模； 3卸料板； 4凸模固定板； 5垫板； 6上模座；7裁搭边凸模；8弯曲凸模； 9模柄； 10弯曲凸模； 11裁搭边凸模；12顶板；13衬套； 14冲孔凸模； 15、18弹簧；16、17浮顶装置；19螺塞；20-导料板；,2019/10/13,53,5.3.3冲裁拉深级进模,是冲压工艺应用最早的一种。在成批或大量生产中，外形尺寸在60mm以内，材料厚度在2mm以下的以拉深成形为主的冲压件均可用带料的级进拉深成形。,带料级进拉深是在带料上直接（不截成单个毛坯）进行拉深。零件拉深完成后才从带料上冲裁下来。,这种拉深生产率很高，但模具结构复杂，只有大批量生产且零件不大的情况下才采用，或者零件特别小，手工操作很不完全，虽不是大批生产，也可以采用。,2019/10/13,54,冲裁拉深级进模,六角形拉深件，7个工位。,2019/10/13,55,冲裁拉深级进模,采用正装结构。采用双侧刃定距，避免了料尾损失，凹模全部是镶平形式，维修方便。,1落料凸模； 2、3冲孔凸模； 4、6、7弯曲凸模； 5、22护套； 8切口凸模；9侧刃；10压边圈； 11-导料板；12刮料板；13侧刃挡块；14、15、16浮顶销；17凹模镶套； 18凹模镶块； 19 凹模框；20-下模座； 21垫板,2019/10/13,56,5.4级进冲压模设计,5.4.1级进冲压模具的分类,级进冲压模具结构复杂，零件数量比较多，一般级进冲压模由几十个乃至几百个零件组成,可分为工作零件和辅助零件。 表5.3(P180)。,2019/10/13,57,5.4.2工作零件设计,工作零件主要指凸模和凹模。和其他冲压工艺的工作零件有许多地方是相同的。,1.凸模设计,（1）凸模的结构形式及安装方式,级进冲压模一副模具中，既有成形用凸模，又有许多冲小孔凸模、冲窄长槽凸模、分解冲裁凸模等。凸模根据具体冲压性质的要求，被冲材料的厚度、冲压的速度、冲裁间隙和凸模的加工方法等因素综合考虑其结构和固定方法。,2019/10/13,58,（1）凸模的结构形式及安装方式,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。0.2mm左右的小凸模，其顶端露出保护套约3.04.0mm。,卸料板还应考虑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。,2019/10/13,59,（1）凸模的结构形式及安装方式,2019/10/13,60,（1）凸模的结构形式及安装方式,除了冲孔凸模外，级进模中有许多分解冲裁的制件轮廓冲裁凸模。加工大都采用线切割结合磨削的加工方法。,(a)直通式凸模外，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的垂直度，且修整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，如(b),固定部分台阶设在单面 。,（c）为同样断面的冲裁凸模,固定部分台阶设在双面，受力稳定 。,2019/10/13,61,（1）凸模的结构形式及安装方式,(d)两侧有异形突出部分，突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。,(e)为一般使用的整体成形磨削带突起的凸模。,（f）为用于快换的凸模结构。,2019/10/13,62,（1）凸模的结构形式及安装方式,螺钉固定和锥面固定。,2019/10/13,63,（1）凸模的结构形式及安装方式,对于较薄的凸模可采用侧面开槽用压板固定的方法。,2019/10/13,64,（2）凸模长度,1）当同一副模具中各凸模绝对长度不一致时，应确定一基准凸模的工作长度，基准长度为35、40、45，65mm，其他凸模按基准长度计算，尽量选用标准凸模长度。,凸模工作部分的基准长度，由工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，力求最小。,2）凸模应有一定的使用高度和足够的刃磨量。,3）注意凸模工作的同步性，即保证凸模进入工作前，导料销插入导料孔，卸料板将调料压紧。,2019/10/13,65,（2）凸模长度,冲裁弯曲级进模或冲裁拉深级进模的工作顺序，一般是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。,冲裁凸模和成形凸模长度是不一样的。,2019/10/13,66,2.凹模设计,（1）凹模的结构形式和固定方式,1)整体式凹模,主要用于工位数不多的小型级进模,2019/10/13,67,（1）凹模的结构形式和固定方式,2)嵌块式凹模,特点是嵌块套外形做成规则形，且可选用标准的嵌块，在嵌块上加工出型孔，嵌块损坏后可迅速更换备件,2019/10/13,68,（1）凹模的结构形式和固定方式,3)拼块式凹模,将凹模组件按位置关系装配在凹模容框内，并在下面加整块垫板以组成整体凹模。,制造方便，加工精度高，寿命长，应用广泛。,2019/10/13,69,（2）凹模外形尺寸的确定,确定凹模厚度和长、宽尺寸，需从刃口受力情况、刃口轮廓长度、成形工序的形成要求及固定方法组合考虑。,2019/10/13,70,5.4.3定位机构设计,1.定距结构设计,目的是保证各工位工序件能按设计要求等距向前送进,常用的定距结构：,挡料销：用于精度要求不高的手工送料级进模，使用方法同普通冲压模。,导正销（精定位）+侧刃（粗定位） ：用于精密级进模中，侧刃粗定位，导正销精定位,2019/10/13,71,（1）侧刃,按侧刃进入凹模分为无导向和有导向,直入式侧刃适合于料厚小于1.2mm的薄料冲压；有导向的侧刃常用于侧刃兼做切除废料用、且被冲形状比较复杂的模具中。,2019/10/13,72,（2）导正销,导正销导入材料时，既要保证材料的定位精度，又要保证导正销能顺利地插入导正孔。,配合间隙大，定位精度低；配合间隙过小，导正销磨损加剧并形成不规则形状，从而又影响定位精度。导正销直径：表5.4,导正销的前端部分应突出于卸料板的下平面，0.8tx1.5t,薄料取大值，厚料取小值，当t=2mm以上时，x=0.6t,1导正销； 2弯曲凸模； 3冲裁凸模； 4弹性卸料板,2019/10/13,73,导正销固定方式,（a）导正销固定在凸模上；（b）导正销固定在卸料板上；其余固定在固定板上。,导正销在一副模具上多处使用时，其突出长度x、直径尺寸和头部形状必须保持一致，使所有导正销载荷基本相等,2019/10/13,74,2.导向与浮顶装置设计,带料经过冲裁、弯曲、拉深等变形后，在条料的厚度方向上会有不同高度的弯曲和突起，为了顺利送进带料，必须将已被成形的带料顶起，使弯曲和突起的部位离开凹模型孔，并略高于凹模工作表面的带料顶起结构,浮顶装置往往和带料的导向零件（导料板）共同使用构成条料的导向系统,2019/10/13,75,2.导向与浮顶装置设计,浮顶器由浮顶销、弹簧和螺塞组成。,图（a）只浮顶条料离开凹模平面，因此可以设置在任意位置，但应尽量靠近成形部分的材料平面上，浮顶力大小要均匀、适当。,2019/10/13,76,图（b）是套式浮顶结构，这种装置除了浮顶条料离开凹模平面外，还兼起保护导正销的作用，应设置在有导正销的位置上，冲压时，导正销进入套式浮顶销的内孔。,2019/10/13,77,图（c）是槽式浮顶结构，这种装置不仅浮顶条料离开开凹模平面，还对条料进行导向，此时模具局部或全部长度上不宜安装导料板，而是由装在凹模工作型孔两侧（或一侧）、平行于送料方向、带有导向槽的槽式浮顶销进行导料。,2019/10/13,78,3.导料板,两种形式：,（1）普通型导料板：结构和原理同普通模具，适用于低速、手工送料，且为平面冲裁的连续模；,（2）带凸台导料板：适用于高速、自动送料，且多为带成形、弯曲的立体冲压连续模。凸台的目的是保证条料在浮动送料过程中始终保持在导板内运动。,2019/10/13,79,5.4.4卸料装置设计,两种形式,（1）刚性卸料：,（2）弹性卸料：级进模常用，主要由卸料板、弹性元件（弹簧、橡胶垫、氮气弹簧）、卸料螺钉和辅助导向零件组成。,1凹模； 2导料板； 3弹压卸料板； 4弹簧； 5卸料螺钉； 6垫板； 7凸模； 8凸模固定板,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引起带料窜动，并保证冲压结束后平稳卸料。,更重要的是卸料板对各岗位上的凸模（特别是细小凸模）起到精确导向和有效地保护作用。,2019/10/13,80,卸料板的辅助导向形式,1小导套； 2小导柱； 3卸料板； 4固定板,由于卸料板有保护小凸模的作用，这就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。,当冲压材料比较薄，且模具的精度要求较高，工位数又比较多时，应选用滚珠式小导柱导套。,2019/10/13,81,5.4.5辅助装置,1 模架：,级进模的模架应具有足够的刚性和强度，并保证工作时运动平稳。大型模具应采用六导柱或四角导柱模架。在普通压力机上的小型模具，可选用对角导柱模架。,模架的导向装置常采用滚动导柱导套导向。 精密级进模要求模具的强度高、刚性好、精度高。因此通常采用结构钢做模座，其厚度要求比标准模座厚，上模座加厚 5 10mm，下模座加厚 10 15mm 。,2019/10/13,82,2.固定板,级进冲压模的凸模固定板不仅要安装多个凸模，还可在其他相应位置安装导正销、斜楔、弹性卸料装置、小导柱、小导套等，因此固定板应具有足够的厚度和一定的耐磨性。,固定板的厚度可按凸模的40%选用。一般连续固定板可选用45钢，淬火硬度4348HRC；,精度要求高的连续模固定板，应选T10、CrWMn等,淬火硬度5256HRC；,低速冲压，各凸模不需经常拆卸时，固定板可不淬火；,2019/10/13,83,垫板、模柄、紧固螺钉、销钉应尽量选用标准件。 螺孔和销孔间距或与刃口之间的距离一般不小于 1.3d,2019/10/13,84,5.5级进模设计举例,例题：手柄，材料Q235，大批量，材料厚度1.2mm，完成工艺和模具设计,1.冲压工艺性分析,Q235具有良好的冲压性能，适合冲裁,结构相对简单，最小孔径5，满足最小孔径要求要求,孔最小间距3.5mm，满足最小孔距要求,精度未注，选IT14,2019/10/13,85,5.5级进模设计举例,2.冲压工艺方案确定,工序：冲孔、落料,方案1：先落料，后冲孔，单工序生产。,方案2：落料冲孔复合冲压，复合模生产。,方案3：冲孔、落料级进冲压，级进模生产。,方案1模具结构简单，但生产效率低，不能满足大批量生产的要求,方案2工件精度及生产效率都高，但模具比较复杂，制造难度大，且操作不便。,方案3生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求。选方案3,2019/10/13,86,5.5级进模设计举例,3.模具结构形式确定,（1）模具类型的选择：级进模,（2）定位方式的选择：利用无侧压装置的导料板导料，侧刃定距，导正销精定距。,（3）卸料、出件方式的选择：刚性卸料和下出件方式。,（4）导向方式的选择：为保证导向精度，这里选用中间导柱的导向方式。,2019/10/13,87,5.5级进模设计举例,4.主要设计计算,（1）排样设计：因为外形、孔都简单，可直接工序排样,根据工件结构，选用直排。查表2.1，搭边值1.5mm，侧搭边值为1.8mm，条料宽度： B=（95+16+8+1.82）=122.6mm,侧刃定距料宽1.5mm 条料宽=（122.6+1.5）=124.1mm,步距L=（16+16+1.5）=33.5mm,第1工位：冲孔，同时定位，同时用侧刃冲去等于步距的料边,第2工位：空位（增大凹模与5孔距,第3工位：第1工位冲孔作为定位，落料,2019/10/13,88,4.主要设计计算,（2）冲压力的计算：因为刚性卸料，不需要考虑卸料力的大小。只需要算出5个5孔、1个8孔、侧刃力、落料力,表1.3 =320MPa 式2.14 F=KLt=1.34061.2320=202.7kN,冲压设备选型J23-25,2019/10/13,89,4.主要设计计算,（3）压力中心的确定:,1)按比例绘出各凹模型孔图,2）求出每一型孔的压力中心位置，圆形孔压力中心在圆心；外形按式2.18、2.19计算；，侧刃压力中心在几何中心上；压力中心坐标（25.7，0）,3）求模具压力中心：同样方法求出（28.34，44.66）,2019/10/13,90,4.主要设计计算,（4）工作零件刃口尺寸计算:,因形状简单，适宜采用线切割机床分别加工落料凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板。,2）这种加工方法可以保证同轴度，装配工作简化。表5.5,2019/10/13,91,5.模具总体设计,模具总图:,1、6、8螺钉； 2凹模； 3导正销；4落料凸模；5上模座；7垫板；9模柄； 10、11、19销钉；12、14冲孔凸模； 13固定板； 15侧刃； 16导套；17卸料板； 18-导料板； 20-下模座,2019/10/13,92,6.模具主要零件设计,（1）落料凸模:,材料:Cr12 热处理5860HRC,2019/10/13,93,6.模具主要零件设计,（2）冲孔凸模:,材料:Cr12 热处理5860HRC,2019/10/13,94,6.模具主要零件设计,（3）凹模:,材料:Cr12 热处理6062HRC,