多工位级进模设计与制造(中)翻译原文.doc

编号： 毕业设计(论文)外文翻译（原文）题 目： 多工位级进模设计与制造 学 院： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名： 学 号： 指导教师单位： 桂林航天工业学院 姓 名: 黎传 职 称： 副教授 2012 年 5 月 15 日摘 要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，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。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。它的设计与制造与普通冲压模大致相同，一般包括冲压工艺性分析、确定冲压工艺方案、选择模具结构形式、冲裁工艺计算、主要零部件的结构与尺寸确定、各零部件的加工制造与装配等。关键词：多工位；级进模；设计；制造目 录 1 多工位级进模的研究现状及发展趋势11.1 多工位级进模的研究现状11.2 多工位级进模的发展趋势22 多工位级进模设计基础32.1 多工位级进模的特殊含义32.2 多工位级进模冲压特点与功能42.3 多工位级进模的使用条件与合理应用52.3.1 多工位级进模使用的基本条件52.3.2 多工位级进模的合理应用62.4 多工位级进模的设计步骤和注意事项72.5 多工位级进模的基本结构73 级进模设计与冲压工艺分析83.1 级进冲裁与工艺性83.2 工位确定的原则84 多工位级进模的排样设计94.1 排样设计的原则94.2 载体和搭口的设计105 多工位级进模的主要零部件设计115.1 凸模设计115.2 凹模设计115.3 模板设计115.4 其它零件设计126 多工位级进模制造与装配126.1 多工位级进模装配特点126.2 级进模快速制造技术127 级进模的维护要领与故障的排除157.1 级进模的维护要领157.2 模具常见故障的排除16参考文献19 桂林电子科技大学毕业设计（论文）外文翻译（原文） 第 19 页 共 19 页1 多工位级进模的研究现状及发展趋势1.1 多工位级进模的研究现状 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，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。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：（1） 在一副模具中，可以完成包括冲裁，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。 （2） 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。 （3） 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。 （4） 多工位级进模常采用高速冲床生产冲压件，模具采用了自动送料、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1000次分以上。 （5） 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、成型磨削、坐标镗、坐标磨等先进加工方法制造模具。 （6） 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。 由上可知，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。因此，在模具设计前必须对工件进行全面分析，然后合理确定该工件的冲压成形工艺方案，正确设计模具结构和模具零件的加工工艺规程，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。1.2 多工位级进模的发展趋势随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。近年来许多模具企业因此加大了用于技术进步的投资力度，一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Eng-ineer、I-DEAS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldf随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性7。近年来许多模具企业因此加大了用于技术进步的投资力度，一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow等CAE软件，并成功应用于多工位级进模的设计中。 目前，以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步，东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发，在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得了显著进步。例如，吉林大学汽车覆盖件成型技术所独立研制的汽车覆盖件冲压成型分析KMAS软件，华中理工大学模具技术国家重点实验室开发的注塑模、汽车覆盖件模具和级进模CAD/CAE/CAM软件，上海交通大学模具CAD国家工程研究中心开发的冷冲模和精冲研究中心开发的冷冲模和精冲模CAD软件等。 而多工位级进模技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。专家认为，未来多工位级进模具制造技术有以下几大发展趋势： （1）全面推广CAD/CAM/CAE技术 模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步，普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟，各企业将加大CAD/CAM技术培训和技术服务的力度；进一步扩大CAE技术的应用范围10。计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。 （2）高速铣削加工 国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点11。高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。 （3）模具扫描及数字化系统 高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的CAD数据，用于模具制造业的“逆向工程”。模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大的作用。 （4）电火花铣削加工 电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术，这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术，它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样)，因此不再需要制造复杂的成型电极，这显然是电火花成形加工领域的重大发展12。国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。预计这一技术将得到发展。 （5）提高模具标准化程度 我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到30%左右。国外发达国家一般为80%左右。 （6）优质材料及先进表面处理技术 选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉积(TiN、TiC等)、等离子喷涂等技术。 （7）模具研磨抛光将自动化、智能化 模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，以提高模具表面质量是重要的发展趋势。 （8）模具自动加工系统的发展 这是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机床合理组合；配有随行定位夹具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控柔性同步系统；有质量监测控制系统。 2 多工位级进模设计基础2.1 多工位级进模的特殊含义 冲模按其功能和模具结构，有单工序模，复合模和级进模之别。它们都是借助压力机，将被冲的材料放入凸凹模间，在压力机的作用下。是材料产生分离或变形，完成冲压工作。 单工序模：只在压力机的一次行程中，完成一道冲压工序的冲模。 复合模：指模具只有一个工位，并在压力机的一次行程中，完成两个或两个以上冲压工序的冲模。 级进模：又称跳步模，连续模和多工位级进模。指模具上沿被冲原材料的直接送进方向，具有两个或两个以上的工位，并在压力的一次行程中，完成两个或两个以上冲压工序的冲模。常见的冲孔工序有冲孔（圆孔或异形孔、窄缝、窄槽等）、压弯、拉深、再拉深、整形、成形、落料等。由于冲件各不相同，所完成的冲压工序性质和工位数也各不相同，内容也非常丰富。其所用的模具在统称级进模的前提下，一般用制件名称或多少工位加制件名称冠在级进模的前面，以此称呼不同的级进模。如簧片级进模，12工位级进模等。 级进模在过去，因技术水平的限制（主要是制件高精度困难），工位数相对较少，3-5个常见，10个工位就算多的了。近年来，由于模具设计与制造高新技术的应用和发展，工位数已不再是限制模具设计与制造的关键。从目前了解的情况，工位间的步距精度可控制在3之内，工位数已达几十个；冲压次数也大大提高；而且新材料的应用和精度的提高，使得模具的寿命大大提高。多工位级进模是当代冲压模具中生产率最高，最适合大量生产应用，之后越来越多地被大多数用户认识并使用的一种高效高速高质长寿的实用模具。因此多工位级进模的广泛应用，是展示现代冲压模具水平的一个重要标志。2.2 多工位级进模冲压特点与功能 就其冲压而言，多工位级进模和其他冲模相比，其主要特点如下： （1）所使用的材料主要是有色和黑色金属，材料的形状多为具有一定宽度的长条料，带料或卷料。因为它是在连续的几乎不间断的情况下进行冲压工作，所以要求使用的条料越长越好。多数使用材料的厚度都在0.15-1.5mm之间，而且有色金属居多，料宽的尺寸要求必须一致，应在规定的公差（通常小于0.2mm）范围内，而且不能有明显的毛刺，不允许有扭曲，波浪和锈斑等缺陷存在。为了保证制件尺寸和形位公差方面有较好的一致性，要求材料有较高的厚度精度和较为均匀的力学性能。（2）所用的压力机刚性要足够，精度高而且滑块能长期承受较大的侧向力，一旦发生故障，压力机要有急停的功能。压力机的行程相对较小，最适宜使用可调行程压力机，在模具工位数较少，冲压力较小和冲压次数降低的情况下，开式压力机用得多。而在模具工位数较多，冲压力较大和冲压次数较高的情况下，使用闭式压力机比较适合。（3）送料方式案“步距”间歇或直线连续送给。送料过程中“步距”精度必须严格控制，才能保证冲件的质量和精度。多工位级进模“步距”精度是压力机上的送料装置和模具上用于定位的导正装置等共同精确定位得到保证的。模具的步距精度可控制在小于。（4）冲压的全过程在完成成品件前的毛坯件始终不离开（区别于多工位传递模）条料和载体。在级进模中，所有工位上的冲裁，那些被冲掉的部分都是无用的工艺或设计废料，而留下的部分送到模具的下一工位上继续被冲压，完成后面工序。各工位的冲压工序虽然独立进行，但制件与条料始终连接在一起，直到最后那个工位需要落料时，合格制件才被分离条料冲落下来。（5）适用于大批量中小型产品零件的生产。冲压精度高，相当于IT10-IT13，尺寸一致性好，冲件有很好的互换性。（6）生产率高。由于排样采用多排，一次冲压出多件。采用高速冲压，每分钟比普通冲裁高出十多倍，生产效率高。（7）在一副模具的不同工位上，可以完成多种性质的冲压工序。例如冲压、落料、压弯、压包、压筋、翻边、翻孔、镦压、拉深、切边、压铆、攻螺纹、锁紧等。经冲压生产出来的不再是大批量的单个零件，也可以是成批的组件。（8）模具综合技术含量高。模具结构比较复杂，加工精度和模具制造技术要求高，没有较先进的精加工设备和和熟练而有经验的模具钳工、加工、装配、调试和维修均难得获得完满的效果。（9）可实现自动化生产，当模具调整好后，带料或卷料经开卷机、矮平机、控制器、送料器、压力机和模具，制件板收集器将废料切断或收卷等。（10）模具制造周期较长，成本高。多工位级进模随着工位数的增加，相应的要加工的模具零件数也多了，其中工作零件除采用常规的方法加工外，精加工都要采用高精度的精加工设备，不仅加工周期长，而且工时费用比普通加工高许多，所以成本比普通冲模高。（11）工作零件采用超硬材料制造。模具寿命长，由于多工位级进模可以将复杂的内外形分解成由若干个工位冲成，每个工位的冲压复杂性相对比较简单。工作零件采用硬质合金或铜锈硬质合金，使模具的使用寿命大大延长，寿命最长的达亿次以上。2.3 多工位级进模的使用条件与合理应用如前所述，级进模有许多特点与功能，但它的结构比较复杂，加工制造比一般模具要求高，而且使用条件也并非太简单。因此，对它的应用要从技术和经济方面考虑。2.3.1 多工位级进模使用的基本条件（1）必须有一副合格的多工位级进模所谓合格，应该是具有一定精度，一定功能并能实现稳定，连续正常的生产。现有许多模具都是委托专业模具厂制造的。用户在接受该模具时，必须严格检查该模具是否达到正常使用要求，模具结构，冲压工艺方案设计，试冲样件方面等有无缺陷和不足，在履行合同和有关技术条款中，有无未尽事宜，模具交付使用时，必须经过试冲合格验收通过。（2）必须有调整维修、保养、刃磨修理的技术能力多工位级进模的刃磨与一般模具不同，他不是简单地将某一个凸模或凹模磨去多少就完事。对于那些有弯曲，拉深成形的多工位级进模，在刃磨凸凹模刃口时，还要相应的修正其他部分的相对高度，使刃磨或修理后的各凸凹模之间仍保持原设计应有的原始差量。对于这种刃磨和修理，必须要求修理人员具有较高的专业理论和实践技能。用户也应为之配置供刃磨和修理使用的精密磨削加工和检测用的检测设备。（3）必须拥有能满足级进模连续冲压生产要求的冲压设备。这种冲压设备与普通压力机相比，要求精度，刚度更好一些，功率，冲次，台面尺寸更大一些，制动系统更稳定，同时还应具备行程可调（一般使用行程可调的偏心压力机）等功能，便于级进模调试。而且压力机的行程选用较小，这样可以保持模架的导柱导套工作过程始终不脱开，这样有利于保证冲压精度。冲压设备还应附有高精度的自动送料装置和安全保护装置，这在自动冲压无人看管的情况下，保持连续安全工作十分重要。（4）必须有稳定的高质量的适合多工位级进模生产的冲压用料。用多工位级进模冲压生产，属于高效率大生产，所以对冲压用料是比较严的。冲压过程中，不会因为料有问题而影响生产。所谓提供的材料要稳定高质量，主要是指材料的牌号，力学性能，每批材料都要一致，符合该材料所规定的技术要求，软硬符合使用要求。料的薄厚和宽度尺寸应在规定的公差范围内，表面状态良好。即使在试模时，也要严格地按正常生产用料用于试模。总之，使用多工位级进模冲压用料必须达到使用要求，千万不能用不合格的料。（5）制件应具备适合多工位级进模冲制的条件。1）制件产量比较大，一般不少于5万件。2）制件的精度适中，一般为大于IT10级，近几年随着模具加工技术的进步，多工位级进模的制造精度明显提高有的达IT8级以内。3）用单工序模不经济，用复合模有难冲压加工的情况下，只能用多工位级进模。4）用单工序模不便定位和冲压加工，只能用多工位级进模生产的某些小而复杂的微型或超小型件。2.3.2 多工位级进模的合理应用尽管多工位级进模有许多特点，但由于制造周期相对长些，成本相对高些的原因，应用时必须慎重考虑。合理选用多工位级进模，应符合如下情况：（1）制件应该是重要产品，而且需要量确实比较大。不适合采用单工序模冲制。某些形状异常复杂的制件，需要多次冲压才能完成制件的形状和尺寸要求，还有若采用单工序冲压无法定位和冲压的，而只能采用多工位级进模在一副模具内完成连续冲压才能获得所需制件。不适合采用复合模冲制。如某些形状特殊的制件，如集成电路引线框，电表铁心，转子片等。使用复合模是无法设计与制造模具的，而应用多工位级进模能圆满解决问题。 （2）冲压用的材料长短，厚薄比较适宜。多工位级进模用的冲件材料一般都是条料，料不能太短，以致冲压过程中换料次数太多，生产效率上不去；料太薄，送料导向定位困难，料太厚，无法矫直，自动送料困难。 （3）制件的形状尺寸大小要适当。当制件的料厚大于5mm，外形尺寸大于250mm时，不仅冲压力大而且模具结构尺寸大，故不适宜采用级进模。 （4）模具的总尺寸和冲压用力适用于生产车间现有的压力机大小，同时必须和压力机的相关参数匹配。 2.4 多工位级进模的设计步骤和注意事项 简单地说，级进模设计步骤就是设计者从接到设计任务后到完成设计图样，这中间所进行的工作先后顺序。由于设计所采用的具体方法不同，有的用先进的CAD进行设计的，有的用人工智能通过绘图板设计的，但不管采用什么方法进行设计，其想要达到的目的和结果是一致的，即用较少的时间要设计出质量最好的经济而实用的多工位级进模具。 有关多工位级进模设计的步骤，没有固定的模式，但基本顺序差异不大（见图1-1），而且设计级进模的步骤和其他冲模的设计步骤没有什么区别。主要的差别在于设计内容不同，下面就一些具体问题做些说明。（1）冲件的工艺分析。级进模是集分离和成形工序的多工艺，多工序冲压加工于一体的模具。所需冲制零件的工艺性分析较普通冲模要求高。必须全面了解掌握冲件的材料状态，形状结构、公差等级、展开尺寸、尺寸基准、冲裁面的毛刺方向，生产批量等信息。关键的工艺数据或工序样件应预先验证，必要时可先用手工或用简易模具验证，如弯曲件的展开尺寸，翻边预孔的孔径，镦压的材料塑性变量等，尤其是带料连续拉深是不允许的，不可能进行中间退火处理的，这就要求对工序过程与工序尺寸一定要认真校验，仔细复核。（2）排样图设计是在掌握全部正确的工艺数据后进行的一次关键工作，排样的设计基准必须遵循基准统一原则，工序的了解与排列顺序，定距方式要合理，载体的选择与冲压的工序的连接形式要适当，结合模具的强度与模具工作零件及辅助机构的设置应避免干扰有效空间，最大限度地位及冲件材料的利用率等。（3）在排样设计后，模具中工作零件，结构零件，辅助零件与标准零件的选用要结合总体结构要求进行，先设计结构总图在绘制模具零件图，并提出相应的使用，保养与维护要求。2.5 多工位级进模的基本结构 多工位级进模的结构随着制件的形状和要求不同而变化，但基本结构所包含的内容是相同的。多工位级进模是冷冲中的一种，它也由上，下模两部分组成。 上模部分为上模座到卸料板之间那部分常与压力机滑块相固定，随压力机滑块上，下往复实现冲压运动。 下模部分为下模座至凹模之间的那部分，也就是一般与压力机工作台相固定的那部分。3 级进模设计与冲压工艺分析3.1 级进冲裁与工艺性 级进模的设计基础与冲压工艺，主要依赖于单工序模。但有的地方，由于级进针复杂的形孔分步冲压成，不存在复合模的最小壁厚问题，所以在冲压工艺的可行性要求方面，使用多工位级进模比使用单工序模反而更宽松一些。往往采用单工序模冲压有困难，采用多工位级进模冲却没有问题。因此，级进冲裁的工艺性，在参考普通冲裁的工艺性基础上，可以放宽要求。 一般情况下，平板状片形件，不论其内形复杂到什么程度，原则上采用纯级进冲裁都无问题。只是内形比较简单，不用分段冲或分段冲少，工位数少些；内形比较复杂，分段多，工位数多些。3.2 工位确定的原则 在条料排样图设计中，首先是要考虑被加工的零件在全部冲压过程中共分几个加工工位，并在其中要设置几个空位工位，以及各工位的加工内容和各工位主要加工的尺寸与精度。工位的多少和各工位的加工内容没有硬性规定，但应当遵循以下的基本原则灵活地设定： （1）应当保证冲件的精度要求和零件几何形状的正确。在划分工位时，对零件要求精度比较高的部位，应尽量集中在一个工位一次冲压完成为好，以避免步距凝望影响精度要求。如果确实在个工位完成这一部分冲制有困难，需要分解成两个工位，最好放在两个相邻工位连续冲制为好。（2）对于复杂的形孔与外形分断切除时， 只要不受精度要求和摸具周界尺寸的限制，应力求做到各段形孔以简单、规则、容易加工为其本原则。对于多工位级进模出于采用精确的导正钉做校正定距，为此适当地增加几个工位，把要加工的模具形孔分解得最简单和很规则，这不仅对模具制造创造了有利的条件，对模具寿命也有提高。（3）对于一些在普通低速冲床上冲压的多工位级进模，为了使模具简单、实用、缩小模具体积或由于条件所限，甚至只能采用侧刃做定距，为了减少步距的累积误差，凡是能合并的工位，只要模具能够保证零件的精度，模具本身有足够的强度，就不要轻易分解、增加工位。尤其对于那些形状不易分解的零件，更不要轻率增加工位。（4）凡属于多次拉深的多工位级进模，由于连续冲压的原则，其拉深工序的安排，拉深系数的选取应以安全稳定为原则，具体地说，如果经过计算在三次拉深与四次拉深之间，应用四次拉深，以保证连续冲压的合格率。必要时还应当有整形工序，以保证冲压件的质量。（5）凡属于复杂的弯曲零件，为了便于模具制造并保证弯曲角度合格，凡应分几次弯曲的零件，切不可强行一次弯曲成形，要力求用简单的模具结构来满足弯曲件的形状。必要时，以整形工序保证零件质量。（6）适当增加空工位。在排样图中增设空位工位的目的是为了保证模具有足够的强度，同时确保模具的使用寿命，或是为了便于模具设置特殊结构。对冲压生产而言，单工位模具结构单一，生产效率低，而且钣金零件不能过于复杂，否则就需要多副单工位模具才能实现。如果采用级进模进行冲压生产，就司拟改变这些缺点。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。4 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。4.1 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（35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。在安排工位时，要尽量避免冲小半孔，以防凸模受力不均而折断。 （2）第一工位一般安排冲孔和冲工艺导正孔。第二工位设置导正销对带料导正，在以后的工位中，视其工位数和易发生窜动的的工位设置导正销，也可在以后的工位中每隔23个工位设置导正销。第三工位可根据冲压条料的定位精度，设置送料步距的误差检测装置。 （3）冲压件上孔的数量较多，且孔的位置太近时，可分布在不同工位上冲出孔，但孔不能因后续成形工序的影响而变形。对有相对位置精度要求的多孔，应考虑同步冲出。因模具强度的限制不能同步冲出时， 应有措施保证它们的相对位置精度。复杂的型孔可分解为若干简单形孔分步冲出。（4）成形方向的选择（向上或向下）要有利于模具的设计和制造，有利于送料的顺畅。若成形方向与冲压方向不同，可采用斜滑块、杠杆和摆块等机构来转换成形方向。（5）为提高凹模镶块，卸料板和固定板的强度，保证各成形零件安装位置不发生干涉，可在排样中设置空工位，空工位的数量根据模具结构的要求而定。（6）对弯曲和拉深成形件，每一工位的变形程度不宜过大，变形程度较大的冲压件可分几次成形。这样既有利于质量的保证，又有利于模具的调试修整。对精度要求较高的成形件，应设置整形工位。为避免U形弯曲件变形区材料的拉伸，应考虑先弯曲45度，再弯成90。（7）在级进拉深排样中，可应用拉深前切口，切槽等技术，以便材料的流动。（8）当局部有压筋时，一般应安排在冲孔前，防止由于压筋造成孔的变形。突包时，若突包的中央有孔，为有利于材料的流动，可先冲一小孔，压突后再冲到要求的孔径。（9）当级进成形工位数不是很多，工件的精度要求较高时，可采用“复位”技术，即在成形工位前，先将工件毛坯沿其规定的轮廓进行冲切，但不与带料分离，当凸模切入材料的20%35%后，模具中的复位机构将作用反向力使被切工件压回条料内，再送到后续加工工位进行成形。4.2 载体和搭口的设计搭边在多工位级进模中有着特殊的作用，它是将坯件传递到各工位进行冲裁和成形加工，并且使坯件在动态送料过程中保持稳定准确的定位。因此，在多工位级进模的设计中把搭边称为载体。载体是运送坯件的物体，载体与坯件或坯件和坯件的连接部分称为搭口。4.3 排样设计后的检查排样设计后必须认真检查，以改进设计，纠正错误。不同工件的排样其检查重点和内容也不相同，一般的检查项目可归纳为以下几点： （1）材料利用率 检查是否为最佳利用率方案。 （2）模具结构的适应性 级进模结构多为整体式，分段式或子模组拼式等，模具结构型式确定后应检查排样是否适应其要求。 （3）有无不必要的空位 在满足凹模强度和装配位置要求的条件下，应尽量减少空工位。 （4）工件尺寸精度能否保证。由于条料送料精度，定位精度和模具精度都会影响到制件关联尺寸的偏差，对于工件精度高的关联尺寸，应在同一工位上成形，否则应考虑保证工件精度的其它措施。如对工件平整度和垂直度有要求时，除在模具结构上要注意外，还应增加必要的工序（如整形，校平等）来保证。 （5）弯曲、拉深等成形工序成形时，由于材料的流动，会引起材料流动区的孔和外形产生变形，因此材料流动区的孔和外形的加工应安排在成形工序之后。 （6）此外，还应从载体强度是否可靠，工件已成形部位对送料有无影响，毛刺方向是否有利于弯曲变形，弯曲件的弯曲线与材料纤维方向是否合理等方面进行分析检查。排样设计经检查无误后，应正式绘制排样图，并标注必要的尺寸和工位序号，进行必要的说明。5 多工位级进模的主要零部件设计 5.1 凸模设计 冲裁凸模的形状是由产品的形状决定的，它可以采用直身结构也可采用加强型结构。主要的固定方式有：挂台固定、销钉固定、螺丝固定。压块固定、顶丝固定。这其中挂台固定最安全可靠，销钉固定不常用，其它3种固定方式主要是便于维修时快速更换。可以根据需要自由选择。 5.2 凹模设计 凹模刃口可以直接在凹模板上割出，但对于产量较大或硬度较高的产品，应设计凹模镶块，以方便维修。凹模镶块的固定方式有：挂台固定、螺丝固定、压块固定。 在设计单侧冲截的凹模镶块时，为防止产生废料上浮，应在不冲裁的一侧增加挤料尖角，挤住废料，不让其上浮。 5.3 模板设计 标准的级进模模板包括：卸料板、固定板、凹模板、上模座，下模座。其中卸料扳、固定板、凹模板是关键的3块模板，也是级进模必不可少的。固定板起着固定凸模的作用；卸料板主要起卸料、导向、压料3个作用；凹模板既可以充当凹模刃口，也可以在其上镶拼凹模镶块。3块模板之间用4个小导柱来导向，把4个小导柱固定在凸模固定板上，在卸料板和凹模板上分别镶4个小导套，精确控制小导柱和小导套间的配合精度，以保证凸模的运动精度。 进行级进模的设计，有一项也很重要，就是设计让位，一般弯曲或成形等工位的所有后续 工位都需要让位，而且要充分让位，不但要考虑静态让位，还要考虑动态是否需要让位。 5.4 其它零件设计 在级进模中，一些辅助零件对模具的顺利工作也起着重要的作用。 （1）导正钉。在级进模中，导正钉对产品的精度有较大的影响，一般在第一工位冲了2个孔，后续工位用这2个孔进行双导向，这样能够较好的保证产品的精度。设计导正钉时要注意控制导正钉的长度，当模具在自由状态时导正钉的直臂部分伸出卸料板的长度要小于产品的个料厚，这样就可以有效地避免带料现象。 （2）浮动送料钉。在设计送进高度时，应保证条料在这一高度迭进时，不会被任何镶块或顶杆阻碍。浮动送料钉不仅能将条料抬起，还对条料起导向作用。它的数量和位置要根据条料的宽度和厚度来相应地确定。 （3）抬料块和顶杆。当条料进行折弯、切门，拉伸等成形工序时，会产生包紧力使条料成形部位包紧在镶块上，不易脱模。为保证条料顺利弹起，应在适当位置设计抬料块或顶杆，依靠弹簧力梅条料顶出。而在最后工位，切断的产品有时会因为冲压油的作用粘附在模具上，所以最后工位上、下模均应设计顶杆，以防出现叠件现象并损伤模具。 另外，为了防止误送料和废料上浮现象损伤模具，可以设计误送料和废料上浮感应报警装置。 6 多工位级进模制造与装配6.1 多工位级进模装配特点多工位级进模装配的关键是凸模固定板、凹模固定板和卸料镶块固定板上的型孔尺寸和位置精度的协调，要同时保证多个凸模、凹模或镶块的间隙和位置符合要求。多工位级进模装配一般采取局部分装，总装组合的方法，即首先化整为零，先装配凹模固定板、凸模固定板和卸料镶块固定板等重要部件，然后再进行模具总装，先装下模部分，后装上模部分，最后调整好模具间隙和进距精度。由于多工位级进模结构多样，各生产厂家设备条件不同，所以多工位级进模的加工和装配方法选择和工艺规程的制订，应视具体模具结构和生产条件而定。6.2 级进模快速制造技术 随着全球经济的发展，新的技术革命不断取得新的进展和突破，技术的飞跃发展已经成为推动世界经济增长的重要因素。市场经济的不断发展，促使工业产 品越来越向多品种、小批量、高质量、低成本的方向发展，为了保持和加强产品在市场上的竞争力，产品的开发周期、生产周期越来越短，于是对制造各种产品的关键工艺装备模具的要求越来越苛刻。 一方面企业为追求规模效益，使得模具向着高速、精密、长寿命方向发展；另一方面企业为了满足多品种、小批量、产品更新换代快、赢得市场的需要，要求模具向着制造周期短、成本低的快速经济的方向发展。计算机、激光、电子、新材料、新技术的发展，使得快速经济制模技术如虎添翼，应用范围不断扩大，类型不断增多，创造的经济效益和社会效益越来越显著。快速经济制模技术与传统的机械加工相比，具有制模周期短、成本低、精度与寿命又能满足生产上的使用要求，是综合经济效益比较显著的一类制造模具的技术。目前，级进冲压模具加工方法 主要用到以下几种方法： （1）高速铣削加工技术 在现代模具生产中，随着对塑件的美观度及功能要求得越来越高，塑件内部结构设计得越来越复杂，模具的外形设计也日趋复杂，自由曲面所占比例不断增加，相应的模具结构也设计得越来越复杂。这些都对模具加工技术提出了更高要求，不仅应保证高的制造精度和表面质量，而且要追求加工表面的美观。随着对高速加工技术研究的不断深入，尤其在加工机床、数控系统、刀具系统、CAD/CAM软件等相关技术不断发展的推动下，高速加工技术已越来越多地应用于模具型腔的加工与制造中。 数控高速切削加工作为模具制造中最为重要的一项先进制造技术，是集高效、优质、低耗于一身的先进制造技术。相对于传统的切削加工，其切削速度、进给速度有了很大的提高，而且切削机理也不相同。高速切削使切削加工发生了本质性的飞跃，其单位功率的金属切除率提高了30%40%，切削力降低了30%，刀具的切削寿命提高了70%，留于工件的切削热大幅度降低，低阶切削振动几乎消失。随着切削速度的提高，单位时间毛坯材料的去除率增加了，切削时间减少了，加工效率提高了，从而缩短了产品的制造周期，提高了产品的市场竞争力。同时，高速加工的小量快进使切削力减少了，切屑的高速排出减少了工件的切削力和热应力变形，提高了刚性差和薄壁零件切削加工的可能性。由于切削力的降低，转速的提高使切削系统的工作频率远离机床的低阶固有频率，而工件的表面粗糙度对低阶频率最为敏感，由此降低了表面粗糙度。在模具的高淬硬钢件(HRC45HRC65)的加工过程中，采用高速切削可以取代电加工和磨削抛光的工序，从而避免了电极的制造和费时的电加工，大幅度减少了钳工的打磨与抛光量。对于一些市场上越来越需要的薄壁模具工件，高速铣削也可顺利完成，而且在高速铣削CNC加工中心上，模具一次装夹可完成多工步加工。 高速加工技术对模具加工工艺产生了巨大影响，改变了传统模具加工采用的“退火铣削加工热处理磨削”或“电火花加工手工打磨、抛光”等复杂冗长的工艺流程，甚至可用高速切削加工替代原来的全部工序。高速加工技术除可应用于淬硬模具型腔的直接加工(尤其是半精加工和精加工)外，在EDM电极加工、快速样件制造等方面也得到了广泛应用。大量生产实践表明，应用高速切削技术可节省模具后续加工中约80%的手工研磨时间，节约加工成本费用近30%，模具表面加工精度可达1 m，刀具切削效率可提高1倍。 模具高速加工工艺包括以去除余量为目的的粗加工、残留粗加工，以及以获取高质量的加工表面及细微结构为目的的半精加工、精加工和镜面加工等。（2）高速磨削加工技术 为适应现代工业技术和高性能科技产品对机械零件加工精度、表面粗糙度与完整性、加工效率和批量化质量稳定性的要求，近年出现了一些先进的磨削加工技术，其中以超高砂轮线速度和超硬磨料砂轮为主要技术特征的超高速外圆磨削、高效深切磨削、快速点磨削技术的发展最为引人注目。超高速磨削技术特点：1）大幅度提高磨削效率，设备使用台数少；2）磨削力小、磨削温度低、加工表面完整性好；3）砂轮使用寿命长，有助于实现磨削加工的自动化；4）实现对难加工材料的磨削加工。 超高速磨削不仅可对硬脆材料实行延性域磨削，而且对钦合金、镍基耐热合金、高温合金、铝及铝合金等高塑性的材料也可获得良好的磨削效果。超高速磨削纯铝的实验表明，当磨削速度超过200m /s (纯铝静态应力波速度)时，工件表面硬化程度和表面粗糙度值开始减小，表面完整性得到改善。因为加载速度提高使得塑性应变点后移，增加了材料在弹性小变形阶段被去除的机率。因此塑性材料静态应力波速是实现“脆性”加工的临界点。 （3）电火花加工工艺技术 电火花加工是一个有利的手段模具。然而，由于共同的模具电火花放电表面标志，和其他不利因素，变质层，因此，不能死的产品质量要求。因此一般来说，在电火花加工，而且模具抛光工艺去除表面标志和变质层放电。在大多数情况下，机械抛光的手既费时费力，而且容易产生凹坑的抛光表面。因此，混粉电火花加工技术的大镜子的需要发展生产。镜面电火花加工技术的需要，发展生产。镜面电火花加工不能大于Rmax 0.8的表面粗糙度。这可以消除表面抛光工艺，以改善质量的模具，而且还降低了处理成本的模具。1）电火花铣削技术。虽然镜面火花加工在加工硬脆材料的独特优势，但由于电火花加工技术的时刻，它一直致力于改善高速电火花加工。电火花铣削进行了近年来开发的高速电火花的一种有效手段处理。电火花加工铣床驱动高速旋转的主轴旋转或管状电极棒，同时使用多连杆轴电火花加工。由于这种方法的电极电火花加工类似的情形，所谓的电火花加工。电火花铣削加工电极制造简单，易于更换电极和电极损耗补偿等容易。电火花铣削加工，以改善存在的传统的处理速度，电极磨损和表面质量之间的矛盾，并大大简化了控制放电过程，从而进一步减少处理费用，因此，电火花加工激烈的市场竞争中的一个好位置。 2）电火花线切割技术。随着模具工业的迅速发展，为了满足一些特殊情况的需要，一大批具有高强度、高硬度、高韧性、高脆性、能耐高温等特殊性能的模具材料相继产生，从而给传统的金属切削加工带来了许多新的困难与问题，用传统的加工方法难以再满足要求，这时，电火花线切割加工技术就被广泛应用与模具加工。随着电火花线切割加工技术运用于模具工业，对传统的模具加工工艺产生了很大的影响，改变了模具加工工艺流程。常规的电火花线切割加工方法是在退火后进行铣削加工；然后进行热处理、磨削或电火花加工；最后手工打磨、抛光，加工周期很长。冲模时常因淬火变形或开裂而导致报废。而电火花线切割加工技术可以加工淬火后的模板，避免热变形弊病和镶拼结构，既简化了模具结构，又能提高模具强度与寿命。 电火花线切割加工精密型腔模具的精度表现在尺寸精度、仿形精度、表面质量等三个方面。加工精密型腔模具应正确分析其各部位尺寸要求，灵活控制不同地方的尺寸精度应特别重视那些尺寸要求高的部位，精密型腔模具中的重要尺寸公差可达23微米，可见其尺寸要求的严格性。仿形精度要求亦高，型腔应清角，棱角清楚。表面粗糙度值均匀，并达到预定表面精糙度值，一般要求Ra值很小，甚至要求镜面加工，另外电火花线切割加工部位表面变质层的厚度要很小。7 级进模的维护要领与故障的排除7.1 级进模的维护要领级进模的维护，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。（1）凸凹模的维护凸、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，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。对成形的细小突出部位更需注意。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，可在模芯底部角倒出R以便容易导入)，组装时如受力不均，在凹模下加设垫片应平整，一般不超过两片(且尽可能使用钢垫)，否则容易引发凹模的断裂或成形尺寸不稳定(特别是弯曲成形)。凸模及模芯等组装完毕，应对照料带作必要检查，各部位是否装错或装反，检查凹模芯有无倒装现象发生，确认无误后方可组装卸料板或合模。注意做卸料板螺丝的锁紧确认，以便获得足够的锁紧力。锁紧时应从内到外，平衡用力交叉锁紧，不可一次锁紧某一个螺丝再一次锁紧另一个螺丝，否则会造成凸模断裂或降低模具精度。（2）卸料板的维护卸料板的拆卸，可用两把起子平衡撬起，再用双手平衡使力将其取出。遇拆卸困难时，应检查模具是否清理干净，锁紧螺丝是否已全部拆卸，是否因卡料等引起模具损伤。查明原因，再作相应处理，切不可盲目处置。组合卸料板时，先将凸模及卸料板清理干净，在导柱及凸模的导入处加润滑油，将其平稳放入，使用橡胶槌子或铜棒平衡敲入至适当位置，再用双手压到位，并反复几次。如太紧，应查其原因：导柱和导套导向是否正常，各部位有否损伤，新换件是否已作适当的处理(如凸模也是否倒角，是否能通过卸料板等)，查出原因，再作适当的处置。卸料板与凹模间的材料接触面，长时间冲压产生压痕(卸料板与凹模间容料间隙一般为料厚减0.03-0.05mm，当压痕严重时，会影响材料的压制精度，造成产品尺寸异常、不稳定等，需对料板镶块和卸料板进行维修或重新研磨。等高套筒应作精度检查，它不等高时会导致卸料板倾斜，其精密导向、平稳弹压功能将遭到破坏，须加以维护。（3）导向部位的检查导柱、导套配合间隙如何，是否有烧伤或磨损痕迹，模具导向的给油状态是否正常，应作检查。导向件的磨损及精度的破坏，使模具的精度降低，模具的各个部位就会出现问题，故必须作适当保养以及定期的更换。检查导料件的精度，若导料销磨损，已失去应有的料带导正精度及功能，必需进行更换。检查弹簧状况(卸料弹簧和顶料弹簧等)，视其是否断裂，或长时间使用虽未断裂，但已疲劳失去原有的力度，必须作定期的维护、更换，否则会对模具造成伤害或生产不顺畅。（4）模具间隙的调整模芯定位孔因对模芯频繁、多次的组合而产生磨损，造成组装后间隙偏大(组装后产生松动)或间隙不均(产生定位偏差)，均会造成冲切后断面形状变差，凸模易断，产生毛刺等，可通过对冲切后断面状况检查，作适当的间隙调整。间隙小时，断面较少，间隙大时，断面较多且毛边较大，以移位的方式来获得合理的间隙，调整好后，应作适当记录，也可在孔位作记号等，以便后续维护作业。日常生产应注意收集保存原始的模具较佳状况时的料带，如后续生产不顺畅或模具产生变异时，可作为模具检修的参考。另外，辅助系统如顶料销是否磨损，是否能顶料，导正销及衬套是否已磨损，应注意检查并维护。7.2 模具常见故障的排除 （1）冲压面出现毛刺 刃口磨损或崩刃，应重新研磨。下料刃口的研磨量应以开出新的刃口(磨损部分已全部去除)为准。成形件因采用不同的加工方式，其寿命亦不同，研磨时需注意，并兼顾加设垫片的方便性。每次刃口的研磨应是针对所有的凸、凹模刃口，否则会造成维修及刃口研磨的频繁，反使生产不顺畅。模具间隙不合理，即使重新研磨刃口后，效果亦不佳，很快又出现毛刺等，须检查冲切断面形状，确认后作适当的模具间隙调整。针对一些下料的清角或细小突出部位间隙作适当的放大。 （2）跳屑产生压伤 模具间隙较大，在研磨凹模刃口后，跳屑现象会加重，需提高模芯加工精度或修改模具设计间隙。冲压速度提高时，跳屑问题更严重，应考虑降速或使用吸尘器。改善凸模形状，将凸模刃口面修成不易跳屑的形状，如加大凸模刃口面斜度或改变斜度方向等。凸模磨损后料屑附着于凸模上引发跳屑，需研磨凸模刃口。凸模较短，产生跳屑，将其加长，即增加进入凹模的凸模长度。另外，材质的影响(硬性、脆性)，冲压油过粘或油滴太快造成的附着作用，冲压振动产生料屑发散，真空吸附及模芯未充分消磁等均可造成废屑上升。针对以上各方面的因素，应作相应的处理。 （3）废料阻塞 漏料孔尺寸偏小，特别是细小突出部位，可作适当的放大。料屑翻滚，即漏料孔较大时，造成料屑翻滚而形成堵塞，需缩小漏料孔尺寸或使用吸尘器，料面滴油太多，油的粘度过高，可控制滴油量或更换油的种类(降低粘度)。刃口磨损，废料毛刺相互勾挂，落料时发生挤屑，有可能胀裂凹模，需及时研磨刃口。凹模刃部表面不良，如表面粗糙或模具过热时，粉屑烧结于直刃部表面，使料屑排除时摩擦阻力加大，需对凹模直刃部表面进行处置。凸模形状及凸模刃口面斜度研磨不利于排屑，作相应的改善。性质粘、软的材料也会造成排屑困难。 （4）卡料 严重的卡料会导致模具损坏、断裂、崩刃，使模具工作失去平衡，精度严重受损。送料方式及送料距离和材料放松位置未调整好，需重新作准确的调整。生产过程中送料距离发生变异，须重新调整。材料的宽度尺寸超差或材料弧形以及毛刺过大，应更换材料。模具安装不当，与送料机构垂直度偏差较大，重新安装模具。模具与送料机构相距较长，材料较薄，材料在送进中翘曲，使送距不准，可在空档位置加设上下压板，或在材料上下加设挤料安全检测开关，使送料异常时能及时停止冲压。模具顶卸料不佳，如上模拉料折弯处卡料等，检查是否顶出弹力不足，顶出过长，顶块(销)处理不佳，仔细观察再采取相应的对策。 （5）凸模断裂 各种因素引起的跳屑(模具内有异物)、废料阻塞及卡料均导致凸模断裂。另外，开始送料时(冲半料)，模具导向不准及卸料镶块导向部位磨损时，需作定期维护。成形件所选用的材质不恰当时，针对细小凸模作结构设计方面的改进，加大尺寸，而在冲切刃端将加出部分去除。大、小凸模相距较近，受材料牵引引发凸模断裂，须加强引导保护，或加大凸模尺寸，小凸模磨短1个料厚。冲压间隙偏小，需加大。冲压油选用不当(挥发性强)或无冲压油进行冲压，导致刃口磨损加剧或凸模崩刃、断裂等，需更换油的种类并控制