多工位沖壓模具設(shè)計(jì)

摘 要：隨著我國模具行業(yè)的快速發(fā)展，沖壓工藝成為了現(xiàn)代制造業(yè)中越來越重要的一種技術(shù)。沖壓生產(chǎn)靠模具和壓力機(jī)來進(jìn)行加工，具有產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、交換性好，節(jié)約成本的特點(diǎn)。多工位沖壓方法則是指在多工位連續(xù)自動(dòng)沖壓床上進(jìn)行沖壓的方法。級(jí)進(jìn)模是多工位沖壓工藝模具中發(fā)展前景最廣、應(yīng)用范圍最大的一種模具，但是其技術(shù)和設(shè)備要求較高，文章主要闡述多工位沖壓模式的工藝及優(yōu)勢(shì)，從而分析其中級(jí)進(jìn)模的結(jié)構(gòu)和具體的排樣設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：多工位沖壓；級(jí)進(jìn)模；設(shè)計(jì)

多工位沖壓工藝有占地少、效率高、質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，是諸如汽車制造業(yè)等經(jīng)常采用的冷沖壓工藝，但多工位沖壓模具設(shè)計(jì)與單工位模具有許多不同。多工位級(jí)進(jìn)模是由普通級(jí)進(jìn)模為基礎(chǔ)發(fā)展起來的，是沖模工藝的發(fā)展方向之一，除了進(jìn)行沖孔落料工作外，還可根據(jù)零件所需的成形性質(zhì)而進(jìn)行壓筋、彎曲、拉深等工序。多工位級(jí)進(jìn)模的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)和制造技術(shù)要求高，因此，本文將詳細(xì)對(duì)級(jí)進(jìn)模的結(jié)構(gòu)和排樣設(shè)計(jì)等問題進(jìn)行分析，也提出了具體級(jí)進(jìn)模的主要零部件的設(shè)計(jì)。

1 多工位沖壓

1.1 多工位沖壓模具

沖壓加工，是在壓力機(jī)上使用各種沖壓模具，對(duì)放置其中的板料施力產(chǎn)生形變、達(dá)到要求的尺寸和性能的一種技術(shù)。多工位沖壓模具，相對(duì)于普通沖壓模具來說，有著產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)、占地面積小、工作效率高等優(yōu)勢(shì)。若想實(shí)現(xiàn)沖壓自動(dòng)化，采用多工位沖壓工藝則是主要途徑。在我國，由于設(shè)備陳舊、技術(shù)有限等問題，故多采用連續(xù)模、簡(jiǎn)單模、復(fù)合模等投資小的沖壓工藝。

1.2 多工位沖壓模具的特點(diǎn)

多工位沖壓工藝就是在壓力機(jī)中將許多道沖壓制件合并在一起。因此，多工位沖壓模具大大的減少了占地面積，沖壓制件的合并也減少設(shè)備的數(shù)量，這種沖壓工藝可以每沖壓一次就產(chǎn)生一個(gè)成形的零件，于是便減少了半成品的產(chǎn)生和運(yùn)輸，由此看來，多工位沖壓工藝既能提高生產(chǎn)效率，還可以降低成本提高產(chǎn)品質(zhì)量。全套模具造價(jià)低，滿足各生產(chǎn)零件的需求。

1.3 設(shè)計(jì)原則

以拉深模為例，設(shè)計(jì)原則首先要進(jìn)行一些必要的計(jì)算，計(jì)算成本和工步，既能提高工作效率還節(jié)約了成本，避免了無關(guān)緊要的工步磨損模具。計(jì)算包括：確定拉深毛坯的形狀、拉深的次數(shù)和高度、拉深的間隙等，其中拉深高度的計(jì)算有個(gè)初始拉深高度，如果偏高，就會(huì)使多余的材料形成皺紋，在模具設(shè)計(jì)中要適當(dāng)調(diào)整拉深間隙，防止產(chǎn)生阻力使零件掉底斷裂。坯件在拉深工序中會(huì)變形縮小的現(xiàn)象，這在其他工序中不會(huì)出現(xiàn)，因此要注意坯件與夾持機(jī)構(gòu)的計(jì)算也尤為重要。多工位沖壓工藝與單工位沖壓工藝相比，需要定位孔和連接體，雖然利用率有時(shí)變低，但其高效、安全等優(yōu)勢(shì)則遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于板料成本。

1.4 多工位模具的具體設(shè)計(jì)

多工位模具的設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)沖壓模具相比，遵循后者設(shè)計(jì)理念之余，要考慮一下因素：一是沖壓力的平衡，在設(shè)計(jì)初一定要計(jì)算好各工序的壓力，不同工序的壓力一定不同，如果不能平衡這種沖壓力勢(shì)必要對(duì)壓力機(jī)有所損害，同時(shí)沖成的零件精密度也大打折扣。二是要增加空位。空工位的增加可以使零件受力平衡，兩道工序間加入這一空位，在空間上形成對(duì)稱的模式，分散了脫模的摩擦力，便于零件的夾持。設(shè)計(jì)初要進(jìn)行各參數(shù)的計(jì)算，如多工位壓力機(jī)的工位距、平面送料高度、各個(gè)工位的模具大小尺寸等，可以采用手動(dòng)進(jìn)料或自動(dòng)進(jìn)料、彈壓卸料等制件穩(wěn)定零件，實(shí)現(xiàn)制件在各工位間送料平穩(wěn)、可靠。模具設(shè)計(jì)中應(yīng)注意一下問題：一是要保證工位的結(jié)構(gòu)緊湊，由于整個(gè)壓力機(jī)的大小是固定的，工位緊湊才能是壓力機(jī)小型化，減少占地空間。二是注意沖壓模具上下模的高度。一定要保持高度相同，只有高度一致才能更穩(wěn)定、安全的進(jìn)行送料和夾緊制件。三是對(duì)夾持器的正確使用。首先，模具要設(shè)置夾取空間，便于夾持器輕便、安全的應(yīng)用。四是多工位沖壓模具的導(dǎo)向和定位。壓力機(jī)的一定要配備定位銷，在拉深工位上每沖出一個(gè)定位孔就要在下模上設(shè)置一個(gè)定位銷。為使定位銷免于在送料精度上產(chǎn)生誤差，這里也可以在下模上安裝導(dǎo)向柱，在不影響夾緊運(yùn)動(dòng)曲線的前提下，其高度盡量越長越好，但不能超過送料桿的提升行程。

2 多工位級(jí)進(jìn)模

級(jí)進(jìn)模是從連續(xù)模發(fā)展起來的一種新型的沖壓模具，其更先進(jìn)、發(fā)展空間更大、使用價(jià)值也更高。多工位級(jí)進(jìn)模是指工位多于5步的級(jí)進(jìn)模。其特點(diǎn)是：一是導(dǎo)向精度高，定距系統(tǒng)準(zhǔn)確、二是可以自動(dòng)送料自動(dòng)出件，配備安全監(jiān)測(cè)裝置，三是可以完成多道沖壓工序，實(shí)現(xiàn)連續(xù)成形與局部分離的結(jié)合，四是不同工位承載不同工序，避免了復(fù)合模的“最小壁厚”的問題。多用于制作較薄、形狀復(fù)雜、精度要求高的中小型零件。

2.1 多工位級(jí)進(jìn)模的排樣設(shè)計(jì)

排樣設(shè)計(jì)的原則是，除了遵循普通沖模的排樣原則外，一要注意載體樣式的選擇，可采用雙邊載體、中間載體、單邊載體等條料連接工序件。二要注意連接方式，采用交接、平接、切接等方式避免出現(xiàn)錯(cuò)位，不平直、不圓滑等問題。三要注意設(shè)置空工位，來提高模具局部強(qiáng)度，四要注意零件成形方向的選擇，可以便于送料的暢通。

2.2 多工位級(jí)進(jìn)模的結(jié)構(gòu)

多工位級(jí)進(jìn)模的類型，包括沖裁彎曲多工位級(jí)進(jìn)模，分離工序先沖成型孔之后再彎曲成形，也包括沖成零件由復(fù)雜變簡(jiǎn)單的孔落料多工位級(jí)進(jìn)模，還包括整體帶料拉深、帶料切口拉深的沖裁拉深多工位級(jí)進(jìn)模。一般的工作順序?yàn)椋簩?dǎo)正條料，進(jìn)行成形工藝，之后沖裁至成形結(jié)束。

2.3 級(jí)進(jìn)模的零件設(shè)計(jì)

一是凸模。可按一般的標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計(jì)，值得注意的是要對(duì)沖小孔、洗長槽進(jìn)行細(xì)致的結(jié)構(gòu)和裝配設(shè)計(jì)。二是凹模，包括嵌塊式凹模、拼塊式凹模。采用平面、直槽、框孔等固定拼塊凹模。三是托料裝置。由于帶料要經(jīng)過沖裁、拉深、彎曲等工藝，條料自身會(huì)產(chǎn)生不同程度的彎曲和突出，設(shè)置托料裝置就是保證帶料的突起部位能高于凹模工作面使得帶料的推進(jìn)順利進(jìn)行。包括托料釘、托料管、脫料快。條料的定位要考導(dǎo)料版、送料機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)其與送料的進(jìn)距控制。四是卸料裝置。卸料裝置是用來壓料、卸料和進(jìn)行材料導(dǎo)向的保護(hù)。卸料辦要安裝在整個(gè)模具的上模，其卸料釘要均勻?qū)ΨQ的分布，在安裝上藥嚴(yán)格謹(jǐn)慎。五是級(jí)進(jìn)模的模架設(shè)計(jì)。模架是為了實(shí)現(xiàn)沖壓工藝的自動(dòng)化而設(shè)計(jì)的，可以提高生產(chǎn)效率、保證工作安全進(jìn)行的一種保護(hù)措施，包括滾動(dòng)的導(dǎo)柱導(dǎo)套、穩(wěn)定的底座等，尤其是要采用四導(dǎo)柱的模架，其精度和剛性方面表現(xiàn)極佳。最后是級(jí)進(jìn)模的安全監(jiān)測(cè)裝置。這種檢測(cè)裝置是為了保護(hù)模具、避免壓力機(jī)損害的一種裝置，可以設(shè)在模具內(nèi)或模具外均可。

3 結(jié)束語

模具行業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)了我國現(xiàn)代制造業(yè)對(duì)多工位沖壓模具的應(yīng)用。多工位沖壓工藝有著效率高、品質(zhì)優(yōu)等特點(diǎn)，可以沖成精度要求高、形狀精準(zhǔn)的成件，與傳統(tǒng)的沖壓工藝相比，雖然技術(shù)和設(shè)備的要求較高，但從其制造效益的角度來看還是很有產(chǎn)業(yè)價(jià)值的。級(jí)進(jìn)模是多工沖壓模具中應(yīng)用最廣、發(fā)展前景最好的一種模具。本文通過分析級(jí)進(jìn)模的結(jié)構(gòu)等來進(jìn)行具體的模具設(shè)計(jì)，包括凹模、導(dǎo)向柱、托料卸料等工序，希望可以為各行制造業(yè)提供好的理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持。

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作者簡(jiǎn)介：楊威（1969，11-），男，籍貫：吉林省榆樹縣，1992年畢業(yè)于哈爾濱機(jī)電專科學(xué)校工業(yè)企業(yè)電氣自動(dòng)化專業(yè)，同年進(jìn)入哈爾濱軸承廠，一直從事軸承的生產(chǎn)制造工作，對(duì)軸承的生產(chǎn)管理、制造工藝、質(zhì)量控制、機(jī)械設(shè)備管理都有深入的研究，領(lǐng)導(dǎo)和參與的軸承鍛造沖壓等多項(xiàng)課題都獲得黑龍江省科學(xué)技術(shù)成果獎(jiǎng)。