第四章--多工位精密自动级进模结构

第四章多工位精密自动级进模结构第一节多工位精密自动级进模及其排样第二节多工位精密自动级进模典型结构及主要部件第三节多工位精密自动级进模的安全保护第一节多工位精密自动级进模及其排样多工位精密自动级进模是精密、高效、长寿命的冲压模具。它适用于冲压小尺寸、薄料、形状复杂的大批量冲压件。多工位精密自动级进模多工位精密自动级进模成形产品一、多工位精密自动级进模的要求和特点1．要求（1）模具结构具有更高的合理性多工位精密自动级进模必须带有自动送料装置，且送料精度高，送料进距易于调整，并带有高精度的误差检测装置。考虑到凸模通常很精细，必须加以精确导向和保护，因而要求卸料板能对凸模提供导向和保护功能。（2）模具制作具有更高的精度和寿命为了达到多工位精密自动级进模精度高、寿命长的要求，其模具的主要工作零件常采用高强度高合金工具钢、高速钢或硬质合金等材料来制造。加工方法常采用慢走丝线电极电加工和成形磨削。另外，卸料板上相应的孔必须采用高精度加工，其尺寸及相互位置必须准确无误。2．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，从而免去了用单工序模的周转和每次冲压的定位过程，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，不必集中在一个工位上，故不存在复合模的“最小壁厚”问题，可根据需要留出空工位，从而保证模具强度，延长模具寿命。（3）多工位精密自动级进模常采用高速冲床生产冲压件，模具采用了自动送料、自动出件等自动化装置，操作安全，具有较高的劳动生产效率。（4）模具结构复杂，制造精度要求很高，给模具制造、调试及维修带来一定难度。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。（5）多工位精密自动级进模主要用于小型复杂冲压件的大批量生产，对较大的制件可选择如图所示的多工位传递式冲压模具加工。多工位传递式冲压模具二、多工位精密自动级进模的排样排样是多工位精密自动级进模设计的关键。排样图的优化与否，不仅关系到材料的利用率、制件的精度、模具制造的难易程度和使用寿命等，而且直接关系到模具各工位加工的协调与稳定。如图所示为多工位精密自动级进模冲压产品的排样带料示例。排样带料1．排样设计应遵循的原则（1）可制作冲压件展开毛坯样板（3～5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，最后安排制件和载体分离。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工位设置导正销，也可以在以后的工位中每隔2～3个工位设置导正销。第三工位根据冲压条料的定位精度，可设置送料步距的误送检测装置。（3）冲压件上孔的数量较多，且孔的位置太近时，可考虑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。对相对位置精度有较高要求的多孔，应考虑同步冲出，因模具强度的限制不能同步冲出时，后续冲孔应采取保证孔相对位置精度要求的措施。对于复杂的型孔，可分解为若干简单型孔分步冲出。（4）为提高凹模镶块、卸料板及固定板的强度和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。（5）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。若有不同于冲床滑块冲程方向的冲压成形动作，可采用斜滑块、杠杆和摆块等机构转换成形方向。（6）对弯曲和拉深成形件，每一工位变形程度不宜过大，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。（7）为避免U形弯曲件变形区材料的拉深，应考虑先弯成45°再弯成90°。（8）在级进拉深排样中，可应用拉深前切口、切槽等技术，以便于材料的流动。（9）压筋一般安排在冲孔前，在凸包的中央有孔时，可先冲一小孔，压凸后再冲至要求的孔径，这样有利于材料的流动。（10）当级进成形工位数不是很多，制件的精度要求较高时，可采用压回条料的技术。即将凸模切入料厚的20％～35％后，模具中的机构将被切制件反向压入条料内，再送到下一工位加工，但不能将制件完全脱离带料后再压入。（11）在级进冲压过程中，各工位分段切除余料后，形成完整的外形，此时一个重要的问题是如何使各段冲裁的连接部位平直或圆滑，以免出现毛刺、错位、尖角等。因此应考虑分段切除时的搭接方法。搭接方法如图所示，图a为搭接，第一次冲出A、B两区，第二次冲出C区，搭接区是冲载C区凸模的扩大部分，搭接量应大于0.5倍材料厚。图b为平接，除了必须如此排样时，应尽量避免。平接时在平接附近要设置导正销，如果工件允许，第二次冲裁宽度要适当增加一些，凸模修出微小的斜角（一般取3°～5°）。a）b）搭接方法a）搭接b）平接2．带料的载体在级进模的设计中，通常把搭边称为载体。作为运送带料的物体，载体的主要作用是：消除或减少带料在各工位变形时所产生的相互影响，运送带料到各工位进行各种冲裁、弯曲、翻边、拉深、成形等。因此，要求载体能够在带料的动态送进中，使带料保持送进稳定、定位准确，这样才能顺利地加工出合格的制件。（1）边料载体边料载体是利用材料搭边而形成的载体，载体上可冲导正用的工艺孔，然后使用该孔进行定位。边料载体采用边料载体时，一般要求料厚t≥0.2mm，步距可大于20mm；可多件排列，尤其圆形件能提高材料利用率；可用于在载体上有冲导正工艺孔的带料或条料。（2）双载体双载体实质是一种增大条料两侧搭边的宽度，以供冲导正工艺孔需要的载体。特别是所冲带料较薄时，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、制件精度较高的场合。弯曲成形件双载体这种载体形式通常使用在料厚t＜0.2mm的薄料，且往往是单件排列。（3）中载体中载体通过在带料上沿制件毛坯四周切去大部分材料，仅在带料宽度方向的中间部分留下少许连接材料而形成，中载体常用于那些材料厚度大于0.2mm的对称弯曲成形件，利用材料不变形的区域与载体连接，成形结束后切除载体。中载体可分为单中载体和双中载体。单中载体a）单件排样b）双排排样c）b图排样双中载体下图所示零件要进行两侧以相反方向卷曲的成形弯曲，选用单中载体难以保证成形件成形后的精度要求，选用可延伸连接的双中载体可保证成形件的质量。当然，载体宽度较大，材料利用率降低是其缺点。中载体在成形过程中平衡性较好。如上图所示是同一个零件选择中载体时不同的排样方法。图a是单件排列，图b是可提高生产效率一倍的双排排样。（4）单边载体单边载体只在带料的一侧留下连接材料，单边载体主要用于弯曲件。在不参与成形的合适位置留出载体的搭口（载体与坯件或坯件与坯件的连接部分称搭口），采用切废料工艺将制件留在载体上，最后切断搭口得到制件，如图所示。单边载体可用于材料厚度小于0.4mm的弯曲件的排样。图a和图b在裁切工序分解形状和数量上不同，图a第一工位形状比图b复杂，并且细颈处模具镶块易开裂，分解为图b后的镶块便于加工，且模具寿命得到提高。单边载体a）方案1b）方案2（5）其他形式载体有时为了下一工序的需要，可在上述载体中采取一些工艺措施得到其他形式的载体，如加强载体和自动送料载体。加强载体是为了使厚度不大于0.1mm的薄料送进平稳，保证冲压精度，对载体采取压筋、翻边等提高载体刚度的加强措施而形成的载体形式。有时为了自动送料，可在载体的导正孔之间冲出匹配钩式自动送料装置拉动载体送进的长方孔，从而形成自动送料载体。三、排样图的工位布置方法1．冲裁工位设计要点（1）对于复杂形状的凸模，宁可多增加一个冲裁工位，也要使凸模形状简单，以便加工凸模、凹模和保证凸模、凹模的强度。（2）对于孔边距很小的制件，为防止落料时引起离制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。（3）对于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，以保证制件的位置精度要求。（4）为增加凹模强度，应考虑在模具上适当安排空工位。2．弯曲工位设计要点（1）冲压与弯曲方向对于要求向不同方向弯曲的制件，会给级进冲压加工造成困难。弯曲方向向上还是向下，模具结构是不同的。如果向上弯曲，要求下模采用带滑块的模具结构或摆块的模具结构；若进行多重卷边弯曲，则要几处模块滑动，这时必须考虑在模具上设计足够的空工位，以便给滑动模块留出活动的余地和安装空间；若向下弯曲，则要考虑弯曲后送料顺畅；若有障碍，必须设置抬料装置。（2）弯曲成形的分解制件在作弯曲和卷边成形时，可以按其形状和精度组成分解加工的工位进行冲压。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，将冲床滑块的垂直运动转变为模块的水平运动。a）示例1b）示例2c）示例3d）示例4弯曲分解冲压工序（3）弯曲时坯料的滑移对坯料进行弯曲和卷边成形，应防止成形过程中材料移位造成的制件误差。一般采取的对策是先对加工材料进行导正定位，在卸料板与凹模接触并压紧后，再作弯曲动作。3．拉深工位设计要点进行多工位级进拉深成形时，不像单工序拉深模那样以散件形式单个送进，而是通过带料以组件形式连续送进。通过载体、搭边和坯件连在一起的组件，便于稳定作业，成形效果良好。但是，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位间的相互制约，因此，每一工位拉深的变形程度不可能太大，且工位间还留有较多的工艺废料，材料的利用率有所降低。带料级进拉深a）方案1b）方案2要保证级进拉深工位布置满足成形要求，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，根据是否拉裂或成形过程的稳定性，来进行工位数量和工艺参数的修正，插入中间工位，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、模具的制造和装配组成单元式模具。第二节多工位精密自动级进模典型结构及主要部件级进模是众多零件按照一定的装配关系组成的整体。能够连续稳定地工作并冲压出所需形状和尺寸精度的制件，能够减少制件的精加工和二次加工，成形效率高、有自动送料机构、成形工位安排合理、有防止废料和制件上升的措施及检测保护装置，耐用性好、磨损小、制造费用尽可能低等，这些都是对多工位精密自动级进模设计的要求。一个典型的多工位精密自动级进模由模板、条带、冲头、导柱、导套、定位销、螺钉、浮升销、卸料装置等零部件组成，如图所示为16脚引线框多工位精密自动级进模。16脚引线框多工位精密自动级进模一、模具典型结构1．制件技术要求集成电路16脚引线框冲压件如图所示，该制件主要技术要求如下:（1）材料为0.3mm的锡磷青铜，在引线端部虚线内的部分，要求打扁矫平，并使材料厚度变薄至0.28mm（见图中2.4mm×2.1mm部分）。（2）在引线端部3.9mm×3.9mm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。（3）在集成电路塑料塑封后，其外露引线部分应在19.56mm×7.62mm范围内均匀分布，因此引线由内向外要各自定向转弯，引线脚越多，转弯越多。（4）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积累误差（18.29×10＝182.90－0.02mm），不准超过0.02mm，因此每工步的平均误差应小于0.002mm。集成电路16脚引线框2．模具结构特点该模具结构具有如下特点：（1）采用了滚动式、四导柱、可拆装精密模架。（2）为了保证制件精度，在冲压工艺上采用了级进、复合式冲裁，排样如图所示，即外引线部分采用级进式冲裁，内引线部分采用复合式冲裁。16脚引线框冲压排样图（3）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。这样做不仅有利于提高冲件精度，而且有利于提高凹模