1、第7章 多工位精密級進模的設計7.1 概述級進沖壓是指壓力機的一次行程中，在模具的不同工位同時完成多種工序的沖壓。所使用的模具又稱為連續模、跳步模。在級進沖壓中，不同的沖壓工序分別按一定次序排列，坯料按步距間歇移動，在等距離的不同工位上完成不同的沖壓工序，經逐個工位沖制后，便得到一個完整的零件(或半成品)。無論沖壓零件的形狀怎樣復雜，沖壓工序怎樣多，均可用一副多工位級進模沖制完成。對于批量非常大面厚度較薄的中、小型沖壓件，宜采用精密多工位級進模。多工位精密級進模是在普通級進模的基礎上發展起來的一種精密、高效、長壽命的模具，其工位數可多達幾十個，多工位精密級進模必須配備高精度且送料進距易于調整的

2、自動送料裝置才能實現精密自動沖壓。多工位精密級進模還應在模具中設計誤差檢測裝置、模內工件或廢料去除等機構。因此與普通沖壓模具相比多工位級進模的結構比較復雜，模具設計和制造技術要求較高，同時對沖壓設備、原材料也有相應的要求，模具的成本相對也高。因此，在模具設計前必須對制件進行全面分析，然后結合模具的結構特點和沖壓件的成形工藝性來確定該制件的沖壓成形工藝過程，以獲得最佳的技術經濟效益。多工位精密級進模要求具有高精度、長壽命，模具的主要工作零件常采用高強度的高合金工具鋼、高速鋼或硬質合金等材料。模具的精加工常采用慢走絲線切割加工和成形磨削。在多工位級進模中，常有很精細的小凸模，必須對這些小凸模以精確

3、導向和保護。因此要求卸料板能對小凸模提供導向和保護功能。卸料板上相應的孔必須采用高精度加工，其尺寸及相互位置必須準確無誤。在沖壓過程中，隨模具的沖程和條料的進給，卸料板的運動必須高度平穩，則卸料板要有導向保護措施。多工位級進沖壓有以下特點：（1）生產率高。級進沖壓模具屬于多工序、多工位模具，在一副模具中包括沖裁、彎曲、拉深、成形等多道沖壓工序，因而具有高的勞動生產率。（2）操作安全。因為自動送料，自動檢測，自動出件等自動化裝置，手不必進入危險區域。模具內還裝有安全檢測裝置，可防止加工時發生誤送或意外。（3）模具壽命長。由于在級進模中工序可以分散在不同的工位上，避免了凹模壁的“最小壁厚”問題，且

4、改變了凸、凹模的受力情況，因而模具強度高、壽命較長。（4）易于自動化。大量生產時，可采用自動送料，便于實現沖壓過程的機械化和自動化。（5）可實現高速沖壓。配合高速沖床及各種輔助設備，級進模可進行高速沖壓。目前世界上高速沖床已達4000次/min。（6）減少廠房面積，半成品運輸及倉庫面積。免去用簡單模具生產制件的周轉和儲備。（7）多工位級進模通常具有高精度的導向和定距系統，能夠保證產品零件的加工精度（8）多工位級進模結構復雜，鑲塊較多，模具制造精度要求很高，給模具的制造，調試及維修帶來一定的難度；模具的造價高，制造周期長，模具設計與制造難度較大。同時要求模具零件具有互換性，在模具零件磨損或損壞后

5、要求更換迅速，方便，可靠。（9）多工位級進模主要用于中，小型復雜沖壓件的大批量生產，對較大的制件可選擇多工位傳遞式沖壓模具加工。（10）材料的利用率較其它模具低。特別是某些形狀復雜的零件，產生的廢料較多。（11）較難保持內、外形相對位置的一致性。因為內、外形是逐次沖出的，每次沖壓都有定位誤差，且連續地進行各種沖壓，必然會引起條料載體和工序件的變形。由于級進模的這些特點，當零件的形狀異常復雜，經過沖制后不便于再單獨重新定位零件，采用多工位級進模在一副模具內連續完成最為理想，如橢圓形的零件、小型和超小型零件。對于某些形狀特殊的零件，在使用簡單沖模或復合模無法設計模具或制造模具的情況下,采用多工位級

6、進模卻能解決問題。此外，一些由于使用或裝配的需要，零件需規則排列時，也可采用級進模沖制，零件先不切除下來，而被卷成盤料，在自動裝配過程中才予以分離。在同一產品上的兩個沖壓零件，其某些尺寸間有相互關系，甚至有一定的配合關系，在材質、料厚完全相同的情況下，如果用兩套模具分別沖制,，不僅浪費原材料，而且還不能保證配合精度，若將兩個零件合并在一副多工位級進模上同時沖裁，可大大提高材料利用率，并能很好地保證零件的配合精度。由于以上這些特點，使用時需要被加工的零件的產量和批量足夠大，以便能夠比較穩定而持久地生產，實現高速連續作業。同時，制件太大，工位數較多時，模具必然比較大，這時必須考慮到模具與壓力機工作

7、臺面的匹配性。7.2多工位精密級進模的排樣設計在多工位精密級進模設計中，要確定從毛坯板料到產品零件的轉化過程，即要確定級進模模具中各工位所要進行的加工工序內容，并在條料上進行各工序的布置，這一設計過程就是條料排樣。條料排樣的主要內容是在沖壓刃口外形設計的基礎上，將各工序內容進行優化組合形成一系列工序組，并對工序組排序，確定工位數和每一工位的加工工序內容，確定載體類型、毛坯定位方式；設計導正孔直徑和導正銷的數量；繪制工序排樣圖，這是多工位級進模設計的關鍵，圖7.2.1為排樣過程示意圖。 a) b) c)d) 圖7.2.1 工序排樣過程a)產品圖； b)工序分解；c)工序二次分解；d) 工序排樣圖

8、7.2.1多工位級進模條料排樣的設計原則條料排樣圖的設計是多工位級進模設計的重要依據，是決定級進模優劣的主要因素之一。條料排祥圖設計的好壞，直接影響模具設計的質量。當條料排祥圖確定了，則零件的沖制順序、模具的工位數及各工位內容、材料的利用率、模具步距的基本尺寸、定距方式、條料載體形式、條料寬度、模具結構、導料方式等都得到了確定。排樣圖設計錯誤，會導致制造出來的模具無法沖壓零件。因此，在設計條料排樣圖時，必須認真分析，綜合考慮，進行合理組合和排序。擬定出多種排樣方案，加以比較最終確定最佳方案。在排樣設計分析時要考慮以下原則：（1）要保證產品零件的精度和使用要求及后續工序沖壓的需要。（2）工序應盡

9、量分散,以提高模具壽命，簡化模具結構。（3）要考慮生產能力和生產批量的匹配，當生產能力較生產批量低時，則力求采用雙排或多排，使之在模具上提高效率，同時要盡量使模具制造簡單，模具壽命長。（4）高速沖壓的級進模用自動送料機構送料時，用導正銷精確定距，手工送料時則多用側刃粗定位，用導正銷精確定距。為保證條料送進的步距精度，第一工位安排沖導正孔，第二工位設置導正銷，在其后的各工位上優先在易竄動的工位設置導正銷。（5）要抓住沖壓零件的主要特點，認真分析沖壓零件形狀，考慮好各工位之間的關系,確保順利沖壓，對形狀復雜、精度要求特殊的零件，要采取必要的措施保證。（6）盡量提高材料利用率，使廢料達到最小限度。對

10、同一零件利用多行排列或雙行穿插排列可提高材料利用率。另外，在條件允許的情況下，可把不同形狀的零件整合在一幅模具上沖壓，更有利于提高材料利用率。（7）適當設置空位工位，以保證模具具有足夠的強度，并避免凸模安裝時相互干涉，同時也便于試模調整工序時利用（圖7.2.2）。圖7.2.2空位示意圖 （8）必須注意各種產生條料送進障礙的可能，確保條料在送進過程中通暢無阻。 （9）沖壓件的毛刺方向：當零件提出毛刺方向要求時，應保證沖出的零件毛刺方向一致；對于帶有彎曲加工的沖壓零件，應使毛刺面留在彎曲件內側；在分段切除余料時，不能一部分向下沖，有些位置向上沖，造成沖壓件的周邊毛刺方向不一致。 （10）要注意沖壓

11、力的平衡。合理安排各工序以保證整個沖壓加工的壓力中心與模具中心一致，其最大偏移量不能超過L/6或B/6（其中L、B分別為模具的長度和寬度），對沖壓過程出現側向力，要采取措施加以平衡。（11）級進模最適宜以成卷的帶料供料，以保證能進行連續、自動、高速沖壓，被加工材料的力學性能要充分滿足沖壓工藝的要求。（12）工件和廢料應保證能順利排出，連續的廢料需要增加切斷工序。（13）排祥方案要考慮模具加工的設備的條件，考慮模具和沖床工作臺的匹配性。7.2.2工序的確定與排序在條料排樣設計中,首先是要考慮被加工的零件在全部沖壓過程中共分為幾個加工工序，各工序的加工內容及如何進行工序的優化組合，并對工序組排序。

12、在確定工序數目和順序時，要針對各沖壓工序的特點考慮各有關原則。1.級進沖裁工序排樣的基本原則（1）各工序的先后應按復雜程度而定，一般以有利于下道工序的進行為準，以保證制件的精度要求和零件幾何形狀的正確。沖孔落料件，應先沖孔，再逐步完成外形的沖裁。尺寸和形狀要求高的輪廓應布置在較后的工位上沖切（圖7.2.3）。 圖7.2.3 排樣示例(一) 圖7.2.4排樣示例(二) a)原排樣；b)修改后的排樣 （2）當孔到邊緣的距離較小，而孔的精度又較高時，沖外輪廓時孔可能會變形，可將孔旁外緣先于內孔沖出（圖7.2.4）。 （3）應盡量避免采用復雜形狀的凸模，并避免形孔有尖的凸角、窄槽、細腰等薄弱環節。復雜

13、的形孔應分解為若干個簡單的孔形，并分成幾步進行沖裁，使模具型孔容易制造。 （4）有嚴袼要求的局部內、外形及位置精度要求高的部位，應盡量集中在同一工位上沖出，以避免步距誤差影響精度。如果確實在一個工位完成這一部分沖壓有困難，需分解成兩個工位，最好放在兩個相鄰工位連續沖制為好。如在一個零件上有一組孔，其孔距位置尺寸要求嚴格，這一組應該力求設計在一個工位，使誤差只受模具制造的誤差影響,而不受步距誤差的影響。 （5）對于一些在普通低速沖床上沖壓的多工位級進模，為了使模具簡單、實用、縮小模具體積或由于條件所限，甚至只能采用側刃做定距，為了減少步距的累積誤差，凡是能合并的工位，只要模具能保證零件的精度，模

14、具本身具有足夠的強度，就不要輕易分解、增加工位。尤其對于那些形狀不宜分解的零件，更不要輕率地增加工位(圖7.2.5)。圖7.2.5排樣示例(三)（6）分段型切除余料排樣中的條料，因沖切加工其強度逐漸變弱，在安排各工位的加工內容時要考慮條料寬度方向的導向。 （7）應保證條料載體與零件連接處有足夠的強度與剛度。當沖壓件上有大小孔或窄肋時應先沖小孔（短邊），后沖大孔（長邊）。 （8）凹模上沖切輪廓之間的距離不應小于凹模的最小允許壁厚，一般取為2.5t（t為工件材料厚度)，但最小要大于2mm。 （9）輪廓周界較大的沖切，盡量安排在中間工位，以使壓力中心與模具幾何中心重合。2.級進彎曲工序排樣的基本原則

15、 （1）對于沖壓彎曲類零件，先沖孔再分離彎曲部位周邊的廢料后進行彎曲，最后再切除其余廢料。 （2）靠近彎邊的孔有精度要求時，應彎曲后再沖，以防止孔變形。 （3）為避免彎曲時載體變形和側向滑動，對小件可兩件組合成對稱件彎曲，然后再剖分開如圖7.2.2。 （4）凡屬于復雜的彎曲零件，為了便于模具制造并保證彎曲角度合格，應分解為簡單彎曲工序的組合，經逐次彎曲而成，切不可強行一次彎曲成形。力求用簡單的模具結構來滿足彎曲件的形狀（圖7.2.6）。對精度要求較高的彎曲件，應以整形工序保證零件質量。圖7.2.6彎曲件的分解（5）平板毛坯彎曲后變為空間立體形狀，毛坯平面應離開凹模面一定高度，以使工序件能在進一

16、步向前送進時不被凹模擋住，這一高度稱為送進線高度。 a) b)圖7.2.7復雜形狀零件彎曲（6）對于一個零件的兩個彎曲部分有尺寸精度要求時，則彎曲部分應當在同一工位一次成形。這樣不僅保證了尺寸精度，而且能夠準確地保持成批零件加工后的一致性。（7）應保證零件彎曲線與材料碾壓紋向垂直，當零件在互相垂直的方向或幾個方向都要進行彎曲時，彎曲線必須與條料紋向成30°60°的角度。（8）盡可能以沖床行程方向作為彎曲方向，若要作不同于行程方向的彎曲加工，可采用斜楔滑塊機構，對閉口型彎曲件，也可采用斜口凸摸彎曲，圖7.2.7為復雜形狀零件彎曲。3.級進拉深工序排樣的基本原則（1）對于有拉深

17、又有彎曲和其它工序的制件,應當先進行拉深，再安排其它工序。這是由于拉深過程中必然有材料的流動，若先安排其它工序，拉深時將造成已定型的部位產生變形。（2）凡屬于多次拉深的多工位級進模，由于連續沖壓的原因，其拉深工序的安排，拉深系數的選取應以安全穩定為原則。具體地說，如果經過計算在三次拉深與四次拉深之間,應用四次拉深，以保證連續沖壓的合格率。必要時還應當有整形工序，以保證沖壓件的質量。（3）為了便于級進拉深模在試模過程中調整拉深次數和各次拉深系數的分配，應適當安排幾個空位工位，作為預備工位。（4）拉深件底部帶有較大孔時，可在拉深前先沖較小的預備孔，改善材料的拉深性，拉深后再將孔沖至要求的尺寸。（5

18、）拉深過程中筒形件高度在逐步增加，使各工序件高度不一致，引起了載體變形，影響拉深件質量。對此，可在每次拉深后設置一空位工位，減少帶料的傾斜角度，改善拉深件質量。（6）級進拉深有兩種排樣方式，無切口帶料拉深和有切口帶料拉深，如圖7.2.8。若拉深的深度較大，為了便于材料的流動，可應用拉深前切口，切槽等技術。圖7.2.8帶料拉深方法4.含局部成形工序排樣的基本原則（1）有局部成形時，可根據具體情況將其穿插安排在各工位上進行，在保證產品質量的前提下，利于減少工位數。（2）局部成形會引起條料的收縮，使周圍的孔變形，因此不應安排在條料邊緣區或工序件外形處，局部成形區周圍的孔應在成形后再沖（圖7.2.9）

19、。圖7.2.9局部成形后沖孔（3）輪廓旁的凸包要先沖，以避免輪廓變形。若凸包中心線上有孔，應在壓凸包前先在孔的位置上沖出直徑較小的孔，以利于材料從中心向外流動，待壓好凸包后再沖孔到要求的尺寸。（4）鐓形前應將其周邊余料適當切除，然后在鐓形完成后再安排進行一次工序，沖去被延展的余料。7.2.3帶料排樣的載體設計載體是指級進模沖壓時，條料內連接工序件并運載其穩定前進的這部分材料。在排樣過成中，載體設計是非常重要的，不僅決定了材料的利用率，而且關系到制件的精度和沖制效果，更是直接影響模具結構的復雜程度和制造的難易成度。載體與一般沖裁時條料的搭邊不盡相同，搭邊的作用主要是補償定位誤差，滿足沖壓工藝的基

20、本要求，使條料有一定的剛度，便于送進，保證沖出合格的制件。而條料的載體除了滿足以上的要求外，必須有足夠的強度，要能夠運載條料上沖出的零件，并且能夠平穩地送進到后續沖壓工位。載體的強度非常重要。載體發生變形，則整個條料的送進精度就無法保證，嚴重者會使條料無法送進而損壞模具造成事故。因此從保證載體強度出發，載體寬度遠大于搭邊寬度。但條料載體強度的增強，并不能單純靠增加載體寬度來保證，重要的是要合理地選擇載體形式。由于被加工零件的形狀和工序要求不同，其載體的形式是各不相同的。載體的基本形式主要有雙載載體、單載載體和中間載體這三種。1.雙載體雙側載體是在條料的邊緣兩側設計的載體，被加工的零件連接在兩側

21、載體的中間。雙側載體是理想的載體，可使工件到最后一個工位前條料的兩側仍保持有完整的外形,這對于送進、定位和導正都十分有利。采用雙側載體送進十分平穩可靠，但材料利用率較低。雙側載體可分為等寬雙側載體和不等寬雙側載體。等寬雙側載體一般應用于送進步距精度高、條料偏薄，精度要求較高的沖裁件多工位級進模或精度較高的沖裁彎曲件多工位級進模。在載體兩側的對稱位置可沖出導正銷孔，在模具的相應位置設導正銷，以提高定位精度，如圖7.2.10所示。7.2.10等寬雙側載體不等寬雙側載體寬的一側稱為主載體，窄的一側稱為副載體。一般在主載體上設計導正銷孔。此時，條料沿主載體一側的導料板前進。沖壓過程中可在中途沖切去副載

22、體，以便進行側向沖壓加工或其它加工（圖7.2.11）。在沖切副載體之前應將主要沖裁工序都進行完畢，以確保沖制精度。 圖7.2.11不等寬雙側載體2. 單側載體單側載體是在條料的一側設計的載體，實現對工序件的運載。導正銷孔多放在單側載體上，其送進步距精度不如雙側載體高。有時可再借用一個零件本身的孔同時進行導正，以提高送進步距精度，防止載體在沖制過程中有微小變形，影響步距精度。與雙側載體相比，單側載體應取更大的寬度。在沖壓過程中，單側載體易產生橫向彎曲，無載體一側的導向比較困難。單側載體一般應用于條料厚度為0.5以上的沖壓件，特別是對于零件一端或幾個方向都有彎曲，往往只能保持條料的一側有完整的外形

23、場合，采用單側載體較多，如圖7.2.12。圖7.2.12單側載體排樣圖在沖裁細長零件時，為了增強載體的強度，并不過分增加載體寬度，仍設計為單側載體,但在每兩個沖壓件之間適當位置用一小部分連接起來，以增強條料的強度，稱為橋接式載體，其中連接兩工序件的部分稱為橋。采用橋接式載體時，沖壓進行到一定的工位或到最后再將橋接部分沖切掉，如圖7.2.13。 7.2.13橋接式載體排樣圖3. 中間載體中間載體是指載體設計在條料中間，如圖7.2.14（同一個零件的兩種不同排樣方法）。一般適用于對稱零件，尤其是兩外側有彎曲的對稱零件。它不僅可以節省大量的原材，還利于抵消由于兩側壓彎時產生的側向力。對于一些不對稱的

24、單向彎曲的零件，也可采用中間載體將被加工的零件對稱與中間載體排列在兩側（如圖7.2.2），變不對稱零件為對稱性排列，即提高了生產效率，又提高了材料利用率，也抵了彎曲時產生的側向壓力。圖7.2.14中間載體排樣圖7.2.4分段沖切的設計 1.分段沖切的目的有的沖壓零件內孔和外形的形狀較為復雜，同時零件還包含有彎曲、拉深、成形等多種沖壓工序，此時往往將內孔和外形采用分段切除多余廢料的方法，如圖7.2.15 。使模具刃口分解和重組，把復雜的內、外形輪廓分解為若干簡單的幾何單元，以簡化凸模和凹模形狀，便于加工，縮短模具制造周期。通過刃口的分解還能改善凸模和凹模的受力狀態，提高模具的強度和壽命，并可滿足

25、特殊的工藝需要，便于制件在摸具中的級進成形。圖7.2.15刃口分解要求2.分段沖切的分割原則 刃口的分段應有利于簡化模具結構，形成的凸模外形要簡單、規則，要便于加工，并要有足夠的強度。同時，應保證產品零件的形狀、尺寸、精度和使用要求。內、外形輪廓分解后，各段間的連接應平直或圓滑。 分段搭接點應盡量少，搭接點位置要避開產品零件的薄弱部位和外形的重要部位，放在不注目的位置。有公差要求的直邊和使用過程中有滑動配合要求的邊應一次沖切，不宜分段，以免產生誤差積累。 復雜外形以及有窄槽或細長臂的部位最好分解，復雜內形最好分解。外輪廓各段毛刺方向有不同要求時應分解。刃口分解要考慮加工設備條件和加工方法，便于

26、加工。3.分段切除時的搭口形式選擇級進模在分段切除沖制過程中，余料切除后各段間要連接成一個完整的沖壓零件。由于級進模工位多，模具的制造誤差及步距間的誤差累積都有可能使沖切后形孔各段出現各種質量問題。因此，為保證沖壓零件的質量，就必須合理地選擇連接方式，并加上必要的措施，使各段間連接得非常平直和圓滑，以免出現毛剌、錯位、尖角、塌角等。連接方法可分為搭接、平接、切接三種方式。搭接如圖7.2.16所示，若第一次沖出A、C兩區,第二次沖出B區，圖示的搭接區是沖裁B區凸模的擴大部分，搭接區在實際沖裁時不起作用，主要是克服形孔間連接時的各種誤差，以使形孔連接良好，保證制件在分段切除后連接整齊。搭接最有利于

27、保證沖件的連接質量，在分段切除中大部分都采用這種連接方式。 圖7.2.16搭接方法平接是在零件的直邊上先沖切去一段，然后在另一工位再切去余下的一段，兩次沖切刃口平行，共線但不重疊，如圖7.2.17。平接方式易出現毛刺、錯牙和不平直等質量問題，設計時，應盡量避免采用。若需采用時，要提高模具步距和凸模、凹模的制造精度，并對平接的直線前后兩次沖切的工位均設置導正銷對條料導正。二次沖切的凸模連接處的延長部分修出微小的斜角(3°5°)，以防由于種種誤差的影響在連接處出現明顯的缺陷。 圖7.2.17平接連接方式示意圖 圖7.2.18切接連接方式示意圖切接的方式與平接相似，平接是指直線段

28、，而切接是指在零件的圓弧部分上或圓弧與圓弧相切的切點進行分段切除的連接方式(圖7.2.18)。與平接相似，切接也容易在連接處產生毛刺、錯位、不圓滑等質量問題，需采取與平接相同的措施。 7.2.5空位工位及步距設計1.空位工位當條料每送到這個工位時，不作任何加工，隨著條料的送進，再進入下一工位，這樣的工位為空位工位。在排樣圖中，增設空位工位的目的是為了保證凹模、卸料板、凸模固定板有足夠的強度，確保模具的使用壽命，或是為了便于在模具中設置特殊結構，或是為了作必要的儲備工位、便于試模時調整工序用。在多工位級進模中，空位工位雖為常見，但絕不能無原則地隨意設置。由于空位工位的設置，無疑將會增大模具的尺寸

29、，使模具的誤差累積增大，因此，在排樣考慮空位工位設置時要遵循以下原則：用導正銷做精確定位的條料排樣圖因步距積累誤差較小，對產品精度影響不大，可適當地多設置空位工位，因為多個導正銷同時對條料進行導正，對步距送進誤差有相互抵消的可能。而單純以側刃定距的多工位級進模，其條料送進時隨著工位數的增多而誤差累積加大，不應輕易增設一個空位工位。當模具的步距較大時（步距16 mm），不宜多設置空位工位。尤其對于一些步距大于30的多工位級進模更不能輕易設置一個空工位。反之，當模具的步距較小（一般8）時，增加一些空位工位對模具的影響不大。有時步距過小，如果不多增設空位工位，模具的強度就較低，而且，模具的一些零部件

30、就無法安裝。此時，就應該考慮增加空位工位。精度高、形狀復雜的零件在設計排樣圖時，應少設置空位工位；精度較低、形狀簡單的零件在設計排樣圖時，可適當地多設置空位工位。2.步距基本尺寸的確定級進模的步距是確定條料在模具中每送進一次，所需要向前移動的送料距離。步距的精度直接影響沖件的精度。設計級進模時，要合理地確定步距的基本尺寸和步距精度。步距的基本尺寸,就是模具中兩相鄰工位的距離。級進模任何相鄰兩工位的距離都必須相等（有關步距的內容參見第2章）。步距的精度直接影響沖件的精度。由于步距的誤差，不僅影響分段切除余料，導致外形尺寸的誤差，還影響沖壓件內、外形的相對位置。也就是說，步距精度越高，沖件精度也越

31、高，但模具制造也就越困難。所以步距精度的確定必須根據沖壓件的具體情況來定。影響步距精度的因素很多，但歸納起來主要有：沖壓件的精度等級、形狀復雜程度、沖壓件材質和厚度、模具的工位數，沖制時條料的送進方式和定距形式等。多工位級進模步距精度的經驗公式為： （7.2.1）式中為多工位級進模步距對稱極限偏差值（）；為沖件沿條料送進方向最大輪廓基本尺寸(指展開后)精度提高三級后的實際公差值（）；n為模具設計的工位數；k為修正系數。單載體時：每步有導正銷，k=1/2；雙載體時：每步有導正銷，k=1/3；當載體每隔一步導正時，精度系數取1.2k；每隔二步導正時，精度系數取1.4 k。 7.2.6定位形式選擇與

32、設計1.定位形式 在級進模中，由于產品的加工工序安排在多個工位上順次完成，為了保證前后兩次沖切中，工序件的準確匹配和連接，必須保證其在每一工位上都能準確定位。根據工序件的定位精度，級進模的定位方式可采用擋料銷、鍘刃、自動送料機構、導正銷等。前三者使用時只能作為粗定位，級進模的精確定位都是采用導正銷與其它粗定位方式配合使用。在多工位精密級進模中一般都不使用擋料銷，常使用自動送料機構，配合沖床沖程運動，使條料作定時定量地送進。但不能單獨靠自動送料機構定距，只有在單獨拉深的多工位級進模中才可單獨采用。側刃和導正銷是級進模中普遍采用的定位方式，使用時必須遵循一定的原則，才能取得較好的定位效果。2.導正

33、孔的確定原則導正孔是通過裝于上模的導正銷插入其中矯正條料位置來達到精確定位目的，一般與其它定位方式配合使用（圖7.2.19）。圖7.2.19導正銷工作示意圖1-側面導板；2-托料釘；3-側刃擋塊；4-導正銷導正孔可利用零件本身的孔，或利用廢料載體上的孔，前者為直接導正，后者為間接導正。直接導正的材料利用率高，外形與孔的相對精度容易保證，模具加工容易，但易引起產品孔變形。間接導正的材料利用率較低，載體和毛坯的位置不易保證，模具加工工作量增加,但產品孔不會變形。導正孔直徑的大小會影響材料利用率、載體強度、導正精度等,應結合考慮板料厚度、材質、硬度、毛坯尺寸、載體形式、尺寸、排樣方案、導正方式、產品

34、結構特點和精度等因素末確定。一般導正孔最小直徑應大于或等于料厚的4倍。下面所列為導正孔直徑的經驗值: t0.5mm dmin=1.5mm1.5mm t0.5mm dmin=2.0mm t1.5mm dmin=2.5mm在設計的排樣圖上確定導正孔位置時應遵循以下原則：在條料排樣的第一工位就要沖制出導正銷孔，緊接第二工位要有導正銷，以后每隔24工位的相應位置等間隔地設置導正銷，并優先在容易竄動的工位設置導正銷。導正孔位置應處于條料的基準平面（即沖壓中不參與變形、位置不變的平面）上，否則將起不到定位孔的作用，一般可選在條料載體或余料上。對于較厚的材料，也可選擇零件上的孔作為導正孔，但在沖壓過程中，該

35、孔經導正銷導正后，精度會被破壞，甚至會變形，應在最后的工位上予以精修完成。重要的加工工位前要有導正銷。圓筒形件在連續拉深時，可不必設置導正銷孔，而直接利用拉深凸模進行導正。必須要設置導正銷而又與其它工序干涉時，可設置空位工位。3.側刃設計側刃也是級進模中普遍使用的一種定位方式（第2章已討論），是在條料的一側或兩側沖切定距槽，通過條料送進距離等于側刃沖切缺口長度，即控制步距達到使工序件定位的目的。它適用于0.11.5mn厚的板料，對于大于1.5nm或小于0.1的板料不宜采用，定位精度比擋料銷要高,一般適于IT11ITl4級精度沖壓件的定位，個別也能滿足ITl0級精度，但工位不宜過多。由于側刃凸模

36、有制造誤差，側刃刃口鈍化后會影響側刃步距的精度，所以單一用側刃定級進模工位只能有36個，在多工位級進模中一般以側刃作粗定位，以導正銷作精定位。7.2.7排樣設計后的檢查排樣設計前，必須對制件進行認真消化和研究。排樣設計后必須認真檢查，以改進設計，糾正錯誤。不同制件的排樣其檢查重點和內容也不相同，一般的檢查項目可歸納為以下幾點：（1）材料利用率。檢查是否為最佳利用率方案。（2）模具結構的適應性。級進模結構多為整體式，分段式或子模組拼式等，模具結構型式確定后應檢查排樣是否適應其要求。（3）有無不必要的空位。在滿足凹模強度和裝配位置要求的條件下，應盡量減少空工位。（4）制件尺寸精度能否保證。由于條料

37、送料精度，定位精度和模具精度都會影響到制件關聯尺寸的偏差，對于制件精度高的關聯尺寸，應在同一工位上成形，否則應考慮保證制件精度的其它措施。如對制件平整度和垂直度有要求時，除在模具結構上要注意外，還應增加必要的工序（如整形，校平等）來保證。（5）彎曲、拉深等成形工序成形時，由于材料的流動，會引起材料流動區的孔和外形產生變形。則材料流動區的孔和外形的應置于變形工序之后，或增加修整工序。（6）此外還應從載體強度是否可靠，制件已成形部位對送料有無影響，毛刺方向是否有利于彎曲變形，彎曲件的彎曲線是否與材料紋向垂直或成45°等方面進行分析檢查。7.3多工位精密級進模主要零部件的設計多工位精密級進

38、模主要零部件的設計，除應滿足一般沖壓模具的設計要求外，還應根據精密級進模的沖壓特點，模具主要零部件裝配和制造要求來考慮其結構形狀和尺寸。7.3.1凸模一般的粗短凸模可以按標準選用或按常規設計。而在多工位精密級進模模具中有許多沖小孔的細小凸模，沖窄長槽凸模，分解沖裁凸模和受側向力的彎曲凸模等。這些凸模的設計應根據具體的沖壓要求，如沖壓材料的厚度、沖壓速度、沖裁間隙和凸模的加工方法等因素來考慮凸模的結構及其凸模的固定方法。1.圓凸模對于沖小孔凸模，通常采用加大固定部分直徑，縮小刃口部分長度的措施來保證小凸模的強度和剛度。當工作部分和固定部分的直徑差太大時，可設計多臺階結構。各臺階過渡部分必須用圓弧

39、光滑連接，不用許有刀痕。圖7.3.1為常見的圓形小凸模及其裝配形式。特別小的凸模可以采用保護套結構（圖7.3.2），0.2左右的小凸模，其頂端露出保護套約3.04.0mm。對于細小凸模可設計以輔助導向對小凸模保護（圖7.3.3），以消除側壓力對小凸模的作用而影響其強度。圖7.3.1常見的圓形小凸模及其裝配形式 圖7.3.2采用保護套結構的凸模 圖7.3.3 以輔助導向保護小凸模沖孔后的廢料若有貼附在凸模端面上，會使模具損壞，故對2.0以上的凸模應采用能排除廢料的凸模。圖7.3.4所示為帶頂出銷的凸模結構，利用彈性頂銷使廢料脫離凸模端面。也可在凸模中心加通氣孔，減小沖孔廢料與沖孔凸模端面上的“真

40、空區壓力”，使廢料易于脫落。圖7.3.4排除廢料的凸模2.異型凸模除了圓形凸模外，級進模中有許多分解沖裁的沖裁凸模。這些異型凸模的形狀比較復雜，為了加工出精密零件，大都采用電火花線切割粗加工，然后成形磨削精密加工的方法，達到異型凸模所要求的形狀、尺寸和精度。圖7.3.5為成型磨削凸模的6種典型結構，圖a為直通式凸模，常采用固定方法是鉚接和吊裝在固定板上，但鉚接后難以保證凸模與固定板的較高垂直度，且修正凸模時鉚合固定將會失去作用。該結構在多工位精密模具中常用吊裝。圖b，c是同樣斷面的沖切凸模，其考慮因素是固定部分臺階采用單面還是雙面，及凸模受力后的穩定性。圖d兩側有異形突出部分，突出部分窄小易產

41、生磨損和損壞，因此結構上宜采用鑲拼結構。圖e為帶突起的整體成形磨削凸模。圖f用于快換的凸模結構。圖7.3.5成型磨削凸模的典型結構上述凸模常用圖7.3.6所示的螺釘吊裝和錐面壓裝的固定方法。對于較薄的凸模，可以采用圖7.3.7a）所示銷釘吊裝的固定方法或圖b）所示的側面開槽用壓板固定凸模的方法。 c)為壓板壓裝在凸模固定板的示意圖。圖7.3.6凸模常用的固定方法（一） a)銷釘吊裝 b)帶壓板槽的小凸模 圖7.3.7凸模常用的固定方法（二）1凸模；2銷釘；3凸模固定板 對于承受較大側壓力的凸模，可采用圖7.3.8所示的側彎保護結構。圖7.3.8側彎保護結構7.3.2 凹模多工位級進模凹模的設計

42、與制造較凸模更為復雜和困難。凹模的結構常用的類型有整體式、嵌塊式、鑲拼式和綜合拼合式凹模。整體式凹模由于受到模具制造精度和制造方法的限制在多工位級進模中使用較少。1.嵌塊式凹模圖7.3.9所示是嵌塊式凹模。嵌塊式凹模的特點是：嵌塊套做成圓形，且可選用標準的零件。嵌塊套損壞后可迅速更換備件。嵌塊套固定板安裝孔的加工常使用坐標鏜床和坐標磨床。當嵌塊套工作孔為非圓形孔，固定部分為圓形時必須考慮防止嵌塊套的轉動。 圖7.3.9嵌塊式凹模 圖7.3.10凹模嵌塊圖7.3.10為常用的凹模嵌塊套結構。a）圖為整體式，當嵌塊套為異形孔且精度要求較高時，因不能磨削型孔和漏料孔，可將它分成兩塊（其分割方向取決于

43、孔的形狀），但要考慮到其拼接縫對沖裁有利和便于磨削加工，鑲入固定板后用鍵使其定位。這種方法也適用于異形孔的導套。在設計排樣時，不僅要考慮如圖7.3.11a)所示嵌塊套布置的位置，還應考慮嵌塊套的大小，以及與嵌塊套相對應的凸模、卸料嵌套等,如圖7.3.11b)。圖7.3.11a)嵌塊套在排樣中的位置31 圖7.3.11b)凸模、嵌塊套、卸料套的關系2.鑲拼式凹模鑲拼式凹模的結構，因采用的加工方法不同而分為兩種。當采用放電加工的拼塊拼裝的凹模，結構多采用并列組合式結構，如圖7.3.12所示為一彎曲件的排樣圖，圖7.3.13為該排樣采用的并列組合凹模的結構示意圖，圖中省略了其它零部件。在分段拼合時，

44、要盡量以直線分割，同一工位的形孔，原則上不應分為兩段。每段凹模不宜包含太多的型孔，比較容易損壞的型孔，應獨立分段。分割線不應將型孔分段，原則上應為閉合型孔。不同沖壓工藝的工位(如彎曲、拉深、成形等)，應當與沖裁部分分開，以便于刃磨凹模刃口和成形凹模（或凸模）的安裝基面。為保證凹模型孔部位的強度，凹模分段塊的分割面到型孔邊要有足夠的距離，分段塊凹模一定要用外套將它們組合緊固（一般取H7/h6配合，見圖7.3.14），同時還要用螺釘、銷釘加以緊固。為防止分段拼合凹模的任何一塊在沖壓過程中受力下移，在模塊組合后需加整體墊板，使之與拼合凹模構成一體。圖7.3.12排樣圖圖7.3.13并列凹模結構若型孔

45、輪廓形狀比較復雜，往往可將型孔分割，變內孔加工為外形加工，最終型孔型面采用成形磨削加工，通過各小段凹模結合面的研合來保證各型孔尺寸和保證步距精度要求，種凹模結構為磨削拼裝，如圖7.3.14。拼合凹模便于刃磨、維修，不會因型孔個別位置的損壞而造成整個凹模拼塊報廢，并能解決熱處理變形較大的問題，便于加工、安裝和調整。同樣，拼合后將拼塊裝在所需的墊板上，再鑲入凹模框并以螺釘固定，并裝在凹模座上。磨削拼裝組合的凹模，由于拼塊全部經過磨削和研磨，拼塊有較高的精度。在組裝時為確保相互有關聯的尺寸，可對需配合面增加研磨工序，對易損件可制作備件。圖7.3.14磨削拼裝凹模3.綜合拼合凹模綜合拼合凹模的設計是將

46、各種拼合形式綜合考慮，利用各種拼合的特點，以適應凹模的特定要求。綜合拼合凹模適合于沖裁、彎曲、成形和異形拉深等多工位級進模使用。4.拼塊的設計（1）拼塊分割時，分割點應盡可能選在轉角或直線和曲線的交點上，避免選在有使用要求功能面上，如圖7.3.15所示。尖角處為便于加工和進行材料的熱處理，應進行分割，如圖7.3.16所示。（2）拼塊應有利于加工，裝配，測量和維修。特別是有凹進或突起等易磨損部位時，應單獨分塊，以便于加工或更換，如圖7.3.16拼塊1所示。（3）拼塊在保證有利加工并滿足熱處理要求的條件下，數量應盡量少且便于裝配。圓弧槽的分割如圖7.3.17所示。復雜的對稱型孔，應沿對稱線分割成簡

47、單的幾何線段，圖7.3.18所示。圖7.3.15 沿直線分割 圖7.3.16 尖角處分割圖7.3.17圓弧處分割 圖7.3.18對稱線分割（4）如果孔心距精度要求較高，或型孔中心距加工出現誤差要求而可以進行調整時，可采用7.3.19所示的可調拼合結構.（5）拼塊要避免出現太大的輪廓急劇變化，輪廓盡可能的簡單。圖7.3.20a為不好的拼接, 圖 b為較合理的拼接。 7.3.19可調拼合結構圖 7.3.20輪廓變化的分割 4.拼塊凹模的固定形式(1)平面固定式平面固定是將凹模各拼塊按正確的位置拼裝在固定板平面上，分別用定位銷(或定位鍵)和螺釘，定位和固定在墊板或下模座上，如圖7.3.21所示。該形

48、式適用于較大的拼塊凹模，且按分段固定的方法。 圖7.3.21平面固定式拼塊凹模 7.3.22直槽固定式拼塊凹模嵌槽固定是將拼塊凹模直接嵌入固定板的通槽中，固定板上凹槽深度不小于拼塊厚度的2/3各拼塊不用定位銷，而在嵌槽兩端用鍵或楔定位及螺釘固定，如7.3.22所示。（3）外框固定式外框固定式有整體外框和組合外框兩種，如圖7.3.23所示。整體外框固定凹模拼塊時，拼塊和外框孔的配合應根據脹形力的大小來選用配合的過盈量(圖b)。組合框（圖a）固定凹模拼塊時，模具的維護，裝拆較方便。當拼塊承受的脹形力較大時，應考慮組合框連接的剛度和強度。a) b) 圖7.3.23外框固定式拼塊凹模 7.3.3帶料的

49、導正定位在多工位精密級進模設計時，常將導正銷與側刃配合使用，側刃作定距和初定位，導正銷作為精定位。此時側刃長度應比步距大（0.050.1）mm，以便導正銷導入導正孔時使條料略向后退。當采用自動送料機構送料時，可不用側刃，條料的準確定位由導正銷來實現。在設計模具時，作為精定位的導正孔，應安排在排樣圖中的第一工位沖出，導正銷設置在緊隨沖導正孔的第二工位，第三工位可設置檢測條料送進步距誤差的檢測凸模，如7.3.24所示。圖7.3.25是導正過程示意圖。雖然多工位級進沖壓采用了自動送料裝置，但送料裝置可出現±0.02左右的送進誤差。由于送料的連續動作將造成自動調整失準，形成誤差積累。圖a表示

50、送料時多送了c，圖b為導正銷導入導正孔后迫使材料向F方向退回的示意圖。導正銷的設計要考慮如下因素。圖7.3.24 條料的導正與檢測1.導正銷與導正孔的關系導正銷導入材料時，即要保證材料的定位精度，又要保證導正銷能順利地插入導正孔。配合間隙大，定位精度低；配合間隙過小，導正銷磨損加劇并形成不規則形狀，從而又影響定位精度。導正銷的使用條件如圖7.3.26a所示。圖7.3.25導正過程圖7.3.26導正銷的使用條件 2.導正銷的突出量導正銷的前端部分應突出于卸料板的下平面，如圖7.3.26b所示。突出量的取值范圍為0.6t<<1.5t。薄料取較大的值，厚料取較小的值，當t=2mm以上時，

51、=0.6t。圖7.3.27導正銷的頭部形狀3.導正銷的頭部形狀導正銷的頭部形狀從工作要求來看分為引導和導正部分，根據幾何形狀可分為圓弧和圓錐頭部。圖7.3.27a為常見的圓弧頭部，圖7.3.27b為圓錐頭部。4. 導正銷的固定方式圖7.3.28所示為導正銷的固定方式，圖ad為導正銷固定在固定板上，圖a）結構導正銷與固定板采用H7/n6配合，一般用于導正銷直徑5的情況；圖b、c)導正銷與固定板采用H7/h6的配合；而圖d導正銷與卸料板采用H7/h6的配合，與固定板之間有較大的間隙；e、f、g是導正銷直接固定在卸料板上，采用較少。圖h結構是導正銷直接固定在落料凸模上，常用在零件上有孔的落料時。 導

52、正銷在一副模具中多處使用時，其突出長度x、直徑尺寸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。圖7.3.28導正銷的固定方式7.3.4帶料的導向和托料裝置多工位級進模依靠送料裝置的機械動作,把帶料按規定的尺寸間歇送進來實現自動沖壓。由于帶料經過沖裁、彎曲和拉深等變形后，在條料厚度方向上會有不同高度的彎曲和突起，為了順利送進帶料，必須將帶料托起，使突起和彎曲的部位離開凹模工作表面。這種使帶料托起的特殊結構叫浮動托料裝置。該裝置往往和帶料的導向零件共同使用。1.浮動托料裝置圖7.3.30 浮動托料裝置a)托料釘; b)托料管; c)托料塊7.3.30所示，是常用的托料裝置，結構有托

53、料釘，托料管和托料塊三種。托起的高度一定應使條料最低部位高出凹模表面1.5mm2mm，同時應使被托起的條料上平面低于剛性導料板下平面（23）t左右，這樣才能使條料送進順利。托料釘的優點是可以根據托料具體情況布置，托料效果好，凡是托料力不大的情況都可采用壓縮彈簧作托料力源。托料釘通常用圓柱形，但也可用方形（在送料方向帶有斜度）。托料釘經常是以偶數使用，其正確位置應設置在條料上沒有較大的孔和成形部位下方。對于剛性差的條料應采用托料塊托料，以免條料變形。托料管設在有導正孔的位置進行托料，它與導正銷配合（H7/h6），管孔起導正孔作用，適用于薄料。這些形式的托料裝置常與導料板組成托料導向裝置。2.有導

54、向功能的浮動托料裝置托料導向裝置是具有托料和導料雙重作用的重要的模具部件，在級進模中應用廣泛。它分為托料導向釘和托料導軌兩種。（1）托料導向釘托料導向釘如圖7.3.31所示，在設計中最重要的是導向釘的設計和卸料板凹坑深度的確定。圖a是條料送進的工作位置，當送料結束，上模下行時，卸料板凹坑底面首先壓縮導向釘，使條料與凹模面平齊并開始沖壓。當上模回升時，彈簧將托料導向釘推至最高位置，進行下一步的送料導向。圖b，c是常見的設計錯誤。前者卸料板凹坑過深，造成帶料被壓入凹坑內；后者是卸料板凹坑過淺，使帶料被向下擠入與托料釘配合的孔內。因此，設計時必須注意尺寸的協調，其協調尺寸推薦值為：圖7.3.31托料

55、導向裝置設計及設計錯誤槽寬：h2=（1.52）t頭高：h1=(1.53)mm坑深：T=h1+(0.30.5)mm槽深：（D-d）/2=(35)t浮動高度：h=材料向下成形的最大高度+(1.52)mm尺寸D和d可根據條料寬度，厚度和模具的結構尺寸確定。托料釘常選用合金工具鋼，淬硬到5862HRC，并與凹模孔成H7/h6配合。托料釘的下端臺階可做成裝拆式結構，在裝拆面上加墊片可調整材料托起位置的高度，以保證送料平面與凹模平面平行。（2）浮動托料導軌導向裝置圖7.3.32為托料導軌式的結構圖，它由4根浮動導銷與2條導軌導板所組成，適用于薄料和要求較大托料范圍的材料托起。設計托料導軌導向時，應將導軌導

56、板分為上下兩件組合，當沖壓出現故障時，拆下蓋板可取出條料。圖7.3.32浮動托料導軌7.3.5卸料裝置的設計卸料裝置是多工位級進模結構中的重要部件。它的作用除沖壓開始前壓緊帶料，防止各凸模沖壓時由于先后次序的不同或受力不均而引起帶料竄動，并保證沖壓結束后及時平穩的卸料。更重要的是在多工位級進模中卸料板還將對各工位上的凸模，特別是細小凸模，在受到側向作用力時，起到精確導向和有效地保護作用。卸料裝置主要由卸料板，彈性元件，卸料螺釘和輔助導向零件所組成。1.多工位級進模卸料板的結構多工位級進模的彈壓卸料板，由于型孔多，形狀復雜，為保證型孔的尺寸精度，位置精度和配合間隙，極少采用整體結構，一般多采用分段拼裝結構固定在一塊剛度