1、冲压工艺与冲模设计 第2版 主编 翁其金 第九章自动模与多工位级进模 第一节 冲压生产的自动化与自动模8h-10冲压生产的自动化按照自动化范围和自动化程度不同分为冲压全过程自动化、自动压力机与冲压自动生产线、自动模。从冲压自动化技术发展的情况来看,目前冲压加工自动化主要是把加工材料自动送到冲模的作业点(工作位置)上,并把冲压件自动取出为主的自动化。这里包括三种情况:采用自动压力机;在普通压力机上安装通用的自动送料装置、自动卸件装置、自动出件装置以及检测装置;冲模本身带有自动送料、卸件、出件、检测等装置的自动模。8h-10自动模是冲压生产自动化的最基本也是最重要的单元。所谓自动模通常是指具有独立
2、而完整的送料、定位、出件和动作控制机构,在一定时间内不需要人工进行操作而自动完成冲压工作的冲模。可见,自动模是由冲模本身和自动化装置两大部分组成。不实现冲模的自动化,或不具备适应高速、自动压力机的冲模,冲压生产率的提高和生产安全就没有根本的保证。8h-10自动模中的送料、出件等装置主要由模具本身的运动部分来驱动(一般是上模),还可以由压力机的曲轴或滑块来驱动,也可以由单独的驱动装置(如机械、液压、气压等)来驱动。自动模的送料、卸件、出件的动作最大特点是周期性间歇地与冲压工艺协调进行。实现周期性动作的机构有棘轮机构、槽轮机构、凸轮机构、定向离合器、平面连杆机构等。自动模的自动化装置就是自动模的驱
3、动装置通过周期性动作机构使自动化装置的工作零件产生周期性工作。8h-10第二节自动送料装置8h-10一、自动送料装置的分类按送进材料的形式分为以下两类:1)送料装置将原材料送入模具的装置。2)上件装置工序件送入模具的装置。详细的自动送料装置的分类见表9-1。8h-10详细的自动送料装置的分类见表9-1。8h-10二、两种常用自动送料装置现介绍两种目前在生产实际中最常用的自动送料装置1.气动夹板式送料装置气动送料装置是近几年国内外迅速发展的一种送料装置。这种装置有推式和拉式两种结构。下面介绍推式送料装置。(1)气动夹板式送料装置的结构与规格图9-1为推式气动送料装置的结构。8h-10图9-1推式
4、气动送料装置8h-10表9-2推式送料器的性能8h-10(2)气动夹板式送料装置的工作原理图9-2为推式气动夹板式送料装置的气动原理图。8h-10图9-3送料与冲压动作协调关系8h-10保证自动送料装置的正常工作和送料精度。A压力机滑块下降,推杆撞击导向阀,或通过凸轮、限位开关、使电磁阀闭合;(4)气动夹板式送料装置有关部件的调整凸轮与限位开关的调整:图9-4为凸轮、限位开关与电磁阀电路示意图。(3)送料与冲压动作的协调送料过程必须与压力机滑块行程协调,才能8h-10图9-4凸轮、限位开关与电磁阀8h-10图9-5送进步距的调整8h-10辊轴自动送料装置是通过一对辊轴定向间歇转动而进行间歇送料
5、的,如图9-6所示。按辊轴安装的方式有立辊和卧辊,应用较多的卧辊又有单边和双边两种,单边卧辊一般是推式的,少数用拉式。双边卧辊是一推一拉的,其通用性更大,能用于很薄的条、带、卷料的送料,保证材料全长被利用。2.辊轴自动送料装置8h-10图9-6辊轴自动送料装置简图a)单边卧辊推式b)双边卧辊推拉式1偏心盘2拉杆3棘轮或定向离合器4、5齿轮6、8辊轴7推杆8h-10(1)辊轴送料装置的工作过程图9-7为四杆机构传动的单边辊轴自动送料装置结构图。图9-7辊式送料装置结构图8h-10图9-8送进步距与辊轴直径及其转角的关系(2)辊轴送料装置的结构特性1)驱动力传递方式及送进步距的调节。送进步距大小按
6、下式计算(图9-8):8h-10图9-9脉冲控制步进电动机的辊轴送料8h-10图9-10凸轮驱动的辊轴送料8h-10图9-11定向离合器a)普通定向离合器b)异形滚子定向离合器2)定向离合器。8h-103)辊轴。d1=(9-2)图9-12凸轮式抬辊机构8h-104)抬辊装置。5)压紧装置。6)制动装置。7)上、下辊之间的传动。图9-13送料辊的传动8h-108)冲压与送料动作的配合。图9-14送料周期图8h-10图9-15为单边拉式辊轴送料自动级进模。其周期性间歇送料是由上模通过调节螺杆1带动普通超越离合器实现的。当上模上升时,带动超越离合器外轮2逆时针转动,离合器处于啮合状态,从而带动辊轴3
7、和4转动,把带料向右送进。当上模下降时,超越离合器外轮顺时针转动,离合器处于脱离状态,辊轴3和4不动,带料也静止不动,冲模进入冲压工作行程。如此循环达到自动送料目的。(3)辊轴送料的特点及应用场合辊轴送料装置通用性强,适用范围广。8h-10图9-15辊轴送料自动级进模1调节螺杆2离合器外轮3、4辊轴5导料滚子8h-10三、自动上件装置将经过冲压或剪切加工的平面形状或其他形状的工序件,自动送到下一道冲压工序的模具上进行冲压,这种送料装置统称为自动上件装置。由于工序件的形状多种多样,因而上件装置的形式很多(见表9-1)。一般的上件装置还需配置一些辅助装置,组成如图9-16所示的系统。即把待加工的工
8、序件装入料斗中,然后经过配出机构(包括分配机构和定向机构)使工序件具有正确的方位,并且连续不断地排列经过料槽进入上件装置,再由上件装置送到模具上进行冲压。自动生产线中的工序件也可不经过料斗和配出机构,直接通过上件机构进入模具的作业点上。8h-10现介绍几种常用的上件装置。1.推板式上件装置推板式上件装置的工作原理如图9-17所示。将已整理定向的平板状工序件置于料匣中(或由配出机构把工序件直接送至推板前),当推板向左运动时,将工序件从料匣底部推出,逐个推到模具上。当推板向右运动并从料匣底部退出时,料匣中的工序件随即落下相当于一块料厚的距离,使最下一块料停在送料线上,完成了一次送料的循环。8h-1
9、0。图9-16工序件自动送料系统8h-10图9-17推板式上件装置的工作原理图1工序件2料匣3推板8h-10下次送料照此循环进行设计推板式上件装置时必须注意如下几点:1)为了保证工序件能顺利推出且每次只推出一件,推板在工序件导滑槽中的高度和料匣出口高度应按下式确定:h1=(0.60.7)t(9-4)2)料匣轴线到凸模轴线的距离s为坯料在送进方向上的长度l的整数倍,而推板的行程比工序件在送进方向长度大12mm。3)采用推板式上件的平板件厚度一般应大于0.5mm,并要求平整、去毛刺,不宜有过多的润滑剂,以免阻碍送进。8h-10图9-18是具有推板式上件装置的半自动弯曲模。摇杆11、连杆10和推板4
10、通过连接件1、7连接组成的机构实质上是曲柄滑块机构。当上模下行时,上模通过滚轮6压下摇杆和连杆,推板沿导向件2、3组成的导滑槽往右运动(侧视图),退出料匣9底部,工序件落下一个板料厚度的距离,弯曲凸模8和凹模13进行弯曲工作。当上模回程时,推板在弹簧的作用下向左复位(摇杆和连杆也复位),把工序件向左推进一步,一件推一件地把前面的工序件推入弯曲凹模工作位置(限位板5定位)。同时顶杆12把弯曲好的工件推离弯曲模工作位置。8h-10机构送出的工序件依次送到模具上进行冲压。带动转盘转动的机构有棘轮机构、槽轮机构、蜗轮蜗杆、凸轮机构、摩擦器等。图9-19为斜楔驱动棘轮机构的转盘式送料装置。其工作原理如下
11、:当上模下行的,斜楔通过滚轮推动滑板向右运动,从而使棘爪带动棘轮(转盘)转过一定角度,即转动一个工位,把工序件送到凹模上。当上模回程,斜楔离开滚轮后,滑板在拉簧作用下复位。此时转盘在定位爪作用下不动。照此循环动作,继续送料。转盘料孔中的工序件可以由配出机构送来。2.转盘式自动上件装置转盘式自动上件装置是常见的一种上件装置。间歇旋转的转盘把配出8h-10由于转盘式上件装置送料作业点离开冲模作业点,较安全,因而广泛用于小型的杯形、平板形等工序件的送料。图9-20为转盘式上件的半自动冲裁弯曲模。当上模下行时,滚轮8推动斜楔6带动摆杆9摆动,棘轮7在摆杆中的棘爪拨动下作顺时针转动。由于棘轮与转盘3为刚
12、性连接,因而棘轮转动带动转盘一起转动,直到滚轮离开斜楔斜面进入直边部分,棘轮连同转盘不再转动,待小导柱5插入转盘上的导向孔后进行冲压。当上模回程时,在拉簧的作用下,斜楔复位,棘轮和转盘分别在定位爪10和定位楔1作用下不动。照此循环动作,继续送料和冲压。8h-108h-10图9-19斜楔驱动棘轮机构的转盘式送料装置1斜楔2滚轮3模座4凹模5转盘6定位爪7棘爪8拉簧9滑板8h-10图9-20转盘式上件半自动冲裁弯曲模1定位楔2凹模3转盘4固定卸料板5小导柱6斜楔7棘轮8滚轮9摆杆10定位爪8h-103.冲压机械手随着冲压技术的发展,多工位压力机和多台压力机冲压联动生产线的应用,冲压机械手在冲压安全
13、生产和提高生产率等方面起到了突出的作用。现介绍二向机械手送料装置。这种送料装置用于普通压力机上的多工位传递模中,它将工序件依次从上一工位传至下一工位,从而完成一个完整冲压件的冲压过程。8h-10图9-21二向式机械手送料原理a)送料装置示意图b)送料周期循环图1凸轮2拉杆3摇臂4轴5扇形齿轮6齿条7滑块8连接板9夹板10小滑块11斜楔12滚轮13弹簧14夹钳15冲件8h-104.自动上件的附属装置自动上件的附属装置很多,有储料器、料槽、分配器、定向器、控制器等。它们的作用是储存一定数量的工序件并经过分配与定向,使之具有一定的方向,经过料槽,有次序地送到上件装置,以便按预定的规律送至冲模的工作位
14、置上。振动式料斗是典型的综合了储料、分配、定向等作用的装置,如图9-22所示。8h-10它由料斗1、心轴2、托板3、电磁铁4、弹性支架5、底座6等组成。其工作原理如下:接通工频电源,并经降压和整流(小型工序件也可以不整流)后输入电磁铁,在周期性变化磁场作用下,电磁振动器的衔铁连同料斗和工序件产生上下振动,由于料斗是用三个倾斜的弹簧片支承的,因而在上下振动的同时必然产生圆周方向振动,两个方向振动的合成是螺旋方向振动。结果使工序件沿着料斗内壁上的螺旋导轨蠕动前进,直至送入料槽。通常需要工序件在料斗中定向,因而需要根据不同工序件的具体要求,在螺旋轨道上装有各种形状的分配与定向机构,如图9-23所示振
15、动式料斗结构不复杂,制造较方便,适应性强,使用很广泛。8h-10图9-22振动式料斗1料斗2心轴3托板4电磁铁5弹性支架6底座8h-10图9-23振动式料斗的分配与定向机构8h-10如图9-24所示的半自动冷挤压模采用振动式料斗储料并以分配器2和定向器1对坯料进行分配和定向。经定向后的坯料经过料槽进入挤压模的送料轨道(由导料板7构成)上。当上模下行时,斜楔8推动滚轮9带动滑板3后移,此时料槽里的坯料进入轨道,同时对已进入凹模的坯料进行挤压。当上模回程时,靠拉簧的作用使滑板复位,带动推料板6向前运动,把坯料再送入凹模。当上模再次下行时,又进行挤压,同时,料槽里的坯料又进入轨道。如此重复上述动作,
16、继续进行挤压加工。在滑板上装有压料板4和压料钉5,其作用是在坯料送进过程起压料作用。8h-108h-10第三节自动出件装置8h-10自动出件装置是使自冲模卸下的冲压件自动送离冲压模具作业点的装置。它有气动式、机械式和机械手三种形式。8h-10一、气动式出件装置图9-25压缩空气吹件装置1凸轮2气阀上腔3阀门4孔5喷嘴6气阀下腔8h-10气动式出件装置的主要形式有两种,即压缩空气吹件和气缸活塞推件。图9-25为直接用压缩空气把冲件吹离冲模的气动式出件装置。其工作原理是:由管道引来的压缩空气经气阀送到喷嘴。气阀的开或关由曲轴端的凸轮1来控制。当冲压件从模具中顶出时,凸轮1半径较大的部分推动阀门3打
17、开(图示状态),从而使压缩空气由气阀上腔2进入气阀下腔6,再通过孔4流向喷嘴,把冲压件吹离冲模工作位置。当凸轮小半径部分与阀杆端滚子接触时,由于气阀中弹簧的作用,阀门关闭,气路切断,此时可以进行送料和冲压。气体压力一般为0.40.6MPa。压缩空气吹件装置结构简单,广泛用于小型冲件的出件(如多工位级进模中),但吹出的冲压件无定向,噪声大。8h-10二、机械式出件装置机械式出件装置的结构形式很多。图9-26是接盘式出件装置。它是由上摇杆和下摇杆及接盘组成,接盘与下摇杆焊接成一个整体并互成角,上、下摇杆之间为铰接并分别与上、下模铰接。这种结构保证了上模回程到最高位置时,接盘处于水平位置,以便冲压件
18、在冲模推件装置的推动下落到接盘上(图9-26a);当上模下行时,上、下摇杆向外摆动,接盘有较大倾斜角,使工件从接盘滑下(图9-26b)。8h-10图9-26接盘式出件装置a)接件状态b)出件状态1上摇杆2工件3接盘4下摇杆8h-10图9-27接盘式出件装置接盘式出件装置的结构形式还很多,如图9-27所示。8h-10图9-28弹簧式出件装置图9-28为弹簧式出件装置。它是利用弹簧(簧片)的弹力,将冲压件推离冲模工作位置。8h-10图9-29出件周期图8h-10三、出件与冲压工作的配合出件装置的动作必须与冲压过程协调配合,冲件一般应在下一次被加工原材料或工序件送至冲模之前取出。图9-29为出件周期
19、图,从图看出,一般把上模脱离下模,冲件可以推出时至上模回到上止点之前作为出件时间。但对于不同的出件装置和不同的驱动方式,出件时间先后也有所不同。8h-10第四节自动检测与保护装置8h-10为使冲压生产的自动化能够顺利进行,必须防止整个冲压工作过程发生故障,以免冲压工作中断和发生冲模或设备的损坏甚至造成人身事故。为此,在必要的环节,必须采用各种监视和检测装置,当发生送料差错、材料重叠或弯曲、料宽超差、冲压件未推出、材料用完等现象时,检测装置便发出信号,使压力机自动停止运转,以实现冲压加工的自动控制,保证生产过程有节奏地、稳定地进行。8h-10图9-30为自动模及其有关环节所具有的各种监视与检测装
20、置示意图。一般来说,检测与保护装置系统是由能感觉出差错的检测部分(如传感器等)及将检测出的信号向压力机发出紧急停止运转命令的控制部分组成的。8h-10图9-30冲压自动化的监视与检测装置一、原材料的检测与自动保护图9-31a是监视材料厚度的、采用限位开关的一种自动保护装置。图9-31原材料的检测装置a)1开关2杠杆3材料4顶销b)1杠杆2触头3开关4卷料c)1工序件2顶杆3开关8h-10顶起杠杆一端,使之绕铰接轴逆时针方向转动,从而压下常闭开关的触头,切断电源,压力机停止运行。图9-31b和图9-31c分别为卷料送进和工序件送进的检测装置。图9-31b表示,正常工作时材料张紧,抬起杠杆下端,使
21、常开的限位开关闭合。当卷料料尾离开料架时,杠杆逆时针转动,其上端脱离限位开关触头,切断电源,压力机停止运转。图9-31c表示当料匣中的工序件用完后,弹簧将顶杆顶起,顶杆下端脱离常开开关,切断电源,压力机停止运转。8h-10二、模具内的检测与保护装置图9-32是模具内的检测装置。其中图9-32a是定位检测法示意图。它是在定位板上设置传感器,只有材料送至预定的位置,并接触传感器,压力机才会开动进行冲压工作,如果送进步距不足,材料不接触传感器,压力机就不工作。图9-32b检测法用于级进模,当材料送到活动挡料器时,常开触头KA1方能接通,压力机才能开动,否则压力机不能开动。如果上次冲压后,由于某种原因
22、冲件未被顶出凹模,常闭触头KA2处于被顶件器顶开状态,压力机滑块将停在上止点不动。如果冲孔凸模折断,材料没有冲出孔,或送进不到位,则导正销被顶起,常闭触头KA3被顶开,滑块也处于停止状态。8h-10图9-32模具内的检测装置a)1传感器2定位挡板3剪切4材料b)1冲孔凸模2导正销3活动挡料器4顶件器8h-10当出现冲件或废料没有从模具工作区推出时,自动保护装置就能发出信号,使压力机停止运转。相反,压力机就能正常运转。其办法通常用带传感器的检测装置,光电式监视与检测装置就是其中的一种。所谓光电式检测装置就是利用光敏二极管的特性进行冲压过程的检测。光敏二极管的特性是遮光时其内阻很大;受光时,其电阻
23、值变小,光照越强,电阻值越小。因此,可以借助光敏二极管把光的信号转换成电的信号,使压力机工作或停止。因这种装置调整方便,抗振性强,工作灵敏度高,因而在送料、推件等过程的监视及安全保护方面应用较广泛。三、出件检测与自动保护装置8h-10第五节自动模设计要点8h-10一、对自动模的要求对自动模设计与制造提出如下一般要求:1)要根据冲压件产量和复杂程度,确定是否采用自动模和冲模的自动化程度。2)自动模的各种动作,包括送料、冲压、出件应按预定的冲压工作循环,有节奏地、可靠地协调配合,这是自动模稳定工作的基本条件。3)组成自动模各机构、元件均应可靠,包括零件强度、刚度应足够;弹性元件的弹力及工作行程应足
24、够,液压、气动、电气装置应符合冲压工作的特点要求,安全可靠。4)具备必要的检测装置,以保证设备、模具和人身的安全,保证冲压自动化的顺利进行。8h-10二、自动模设计应注意的问题1)正确确定自动化程度。但是,冲压件的形状、尺寸、板料厚度也限制了自动化方式和自动化程度的应用。例如,中小型冲压件,尤其小型冲压件,采用各种自动化系统都较适宜,可是大型件就较困难。2)正确选择自动模结构形式。实现间歇送料的驱动机构的选用原则是:当压力机滑块每分钟行程次数低时可采用棘轮等驱动机构;当压力机滑块每分钟行程次数高时应采用异形滚子的定向离合器;高速压力机宜用凸轮驱动的辊式送料装置等。8h-10采用不同结构的送料和
25、出件装置,其冲压周期图是不同的,但基本要求都一样,即冲压工作行程必须在送料动作结束之后;出件必须在凸、凹模脱离且能够取出冲件时开始;当采用辊式送料时,抬辊时间必须保证冲压材料的导正,等等。4)自动模中的送料或出件机构应有一定的调节范围和必要的送进精度,以适应材料尺寸在一定范围的变化和保证准确送料。3)正确确定自动模冲压周期图。5)设计自动模还应该注意与自动模有联系的生产环节。8h-10第六节多工位级进冲压模具8h-10一、多工位级进模的分类1.按级进模所包含的工序性质分多工位级进模不仅能完成所有的冷冲压工序,而且能进行装配等。但冲裁是最基本的工序。按工序性质可分为冲裁多工位级进模,冲裁拉深多工
26、位级进模,冲裁弯曲多工位级进模,冲裁成形(胀形、翻孔、翻边、缩口、校形等)多工位级进模,冲裁拉深弯曲多工位级进模,冲裁拉深成形多工位级进模,冲裁弯曲成形多工位级进模,冲裁拉深弯曲成形多工位级进模等。8h-102.按冲压件成形方法分类(1)封闭形孔级进模这种级进模的各个工作形孔(除侧刃外)与被冲零件的各个形孔及外形(对于弯曲件即展开外形)的形状完全一样,并分别设置在一定的工位上,材料沿各工位经过连续冲压,最后获得成品或工序件(图9-33)。(2)切除余料级进模这种级进模是对冲压件较为复杂的外形和形孔,采取逐步切除余料的办法(对于简单的形孔,模具上相应形孔与之完全一样),经过逐个工位的连续冲压,最
27、后获得成品或工序件。8h-10图9-33封闭形孔连续式多工位冲压8h-10二、多工位级进模设计步骤总的来说,多工位级进模设计与普通冲模设计一样,都必须首先进行零件工艺性分析和冲压工艺设计,进而进行模具设计。但由于多工位级进模集分离工序与成形工序中的许多冲压性质不同的工序于一副模具中,因而多工位级进模设计与普通冲模设计有很大的不同,要求也高得多。8h-10三、多工位级进模的排样图设计1.载体与搭口的选择如图9-34所示,载体的作用是运送冲件至各个工位进行连续冲压,保证冲件在动态中保持稳定准确的定位。而搭口是起连接载体与冲件或冲件与冲件的作用。8h-10图9-34切除余料的多工位冲压a)零件图b)
28、条料排样图8h-10载体的基本形式如图9-35所示。(1)等宽双侧载体(图9-35a)条料送进平稳,送进步距精度高,可在载体上冲导正销孔,以提高送进步距精度。(2)单侧载体(图9-35b)条料刚度和送进步距精度不如双侧载体,宜用于板料厚度大于0.5mm和零件一端或几个方向都有弯曲的场合。(3)中间载体(图9-35c)这种载体节省材料,适用于对称性零件,尤其两外侧有弯曲的对称性零件,抵消了两侧弯曲时产生的侧压力。(4)原载体(图9-35d)原载体系在条料上撕切出工件的展开形状,留出载体搭口,而后在各工位级进成形的一种载体。(5)边料载体(图9-35e)边料载体是在搭边或余料处冲出导正孔的一种载体
29、8h-102.多工位级进模工位排列原则1)排列数应根据产量、零件形状及尺寸、模具制造与维修水平、材料利用率等而定。2)工序性质、数量与顺序的确定应根据零件工艺性要求,各种冲压工序变形规律与极限变形程度,零件的精度要求,冲压工艺稳定性,模具制造难易程度等,并考虑多工位连续冲压的特点,参照实际生产中类似零件排样图,经认真分析与计算而定。8h-10 在多工位级进模中,为了提高工艺稳定性,弯曲、拉深、成形等工序的变形程度宜小些。在工序顺序安排方面,原则上宜先安排冲孔、切口、切槽等冲裁工序,再安排弯曲、拉深、成形等工序,但如果孔位于成形工序变形区的,则在成形后冲出,对于精度要求高的,在成形之后应加校平或
30、整形工序,最后切断或落料分离。工步安排必须保证零件形状及尺寸的准确性。精度要求高的部位(如孔心距、孔边距、两成形部位间)应尽量安排在一个工位上或相邻两工位上冲出。8h-10 复杂内孔或外形按分步冲出时,只要不受冲件精度和模具轮廓尺寸限制,应力求凸、凹模简单规则,以便于模具制造,提高模具使用寿命。但也应注意控制工位数。工位设置应保证凹模有足够强度,凸模容易安装固定。为此,除设置必要的空工位外,还应当避免凹模孔口距离太近,凸、凹模出现尖角、狭槽等。3)空工位设置与工位数的控制。8h-108h-10在切除余料的多工位级进模中,分段切除必须保证各段连接平滑无毛刺。连接方式有三种,即搭接(图9-34第5
31、工位)、平接(图9-35c)和切接(图9-34第8工位)。由于平接和切接容易产生毛刺,因此前后两个工位应设导正销,以提高定位精度。4.成形的方向问题多工位级进冲压过程中必须保持条料的基本平面为一水平面,其成形部分只能向上或向下。对于弯曲、拉深等成形工序究竟采用向上或向下成形,主要应考虑模具3.切除余料过程连接方式选择8h-105.冲压力的平衡问题排样图设计的结果应尽量使冲压力中心与模具中心重合,两者偏移量不能超过模板长(L)或宽(B)的1/6。还要注意成形过程产生侧压力的部位、方向、大小及影响,采取必要措施予以平衡。6.冲压毛刺方向问题有的冲压件有毛刺方向的要求,无论采用双排或多排,必须保证冲
32、出的冲件毛刺方向一样。对于弯曲件,毛刺朝内较好,从这个意义上讲,向下弯曲可以达到要求。8h-107.侧刃与导正销设置多工位级进模一般都设导正销精定位,侧刃则是起粗定位作用。当使用送料精度较高的送料装置时,可不设侧刃,只设导正销即可;当送料精度较低或手工送料时,则设置侧刃粗定位,导正销精定位。导正销孔在第一工位冲出,第二工位开始导正,以后根据零件精度要求,每隔适当工位设导正销。它可以是零件上的孔,也可以在载体或余料上冲工艺导正孔。对于带料连续拉深,则可借助拉深凸模进行导正。但更多的是冲导正工艺孔。8h-108.排样图的设计排样图设计时必须自始至终认真考虑模具结构、装配方法、各零件尤其各工艺零件的
33、加工工艺及加工方法。排样的结果必须保证条、带料送进过程不发生步距变化;送进过程畅通无阻,不受浮动装置和工作零件高低部位的阻碍。9.侧向冲压问题需要侧向冲压时,应力求将凸模的侧向运动方向垂直于送料方向,以便侧向冲压机构设在送料方向的两侧。多工位级进模排样图设计实例:图9-36为簧片的多工位级进冲压排样图。带料为锡磷青铜,t=0.3mm。8h-10四、多工位级进模的步距精度与条料的定位误差多工位级进模的工位间公差(步距公差)直接影响冲件精度。步距公差小,冲件精度高,但模具制造难。因此,应根据冲件的精度和复杂程度,材质及板料厚度,模具工位数,送料和定位方式,适当确定级进模的步距公差。8h-10=(9
34、-6)式中 步距对称偏差值(mm);T冲件沿送料方向最大轮廓尺寸(展开后)精度提高三级后实际公差值(mm);n工位数;K修正系数(见表9-3)。计算步距公差的经验公式为8h-10图9-36连接簧片排样图1冲导正孔2切除余料3冲小孔4、5、6切除余料7切舌8首次弯曲9弯曲成形10切除桥接载体11切除载体、弯曲8h-10表9-3修正系数K值8h-10例9-1如图9-34所示冲件,展开后沿送料方向最大轮廓尺寸为13.85mm,工位数为8,原图样规定冲件精度为IT14,提高到IT10,则尺寸13.85mm的公差值为0.07mm,模具的双面冲裁间隙为0.080.10mm。8h-10解:T=0.07mmn
35、=8查表9-3K=1代入式(9-6)得 =8h-10图9-37多工位级进模凹模步距尺寸及公差8h-10在级进模中,条料的定位精度直接影响到冲件的精度。在模具的步距精度一定的条件下,可以通过载体设计和导正销设置,达到要求的条料定位精度。条料定位误差按以下经验公式计算:T=CT(9-7)式中 T条料的定位积累误差;T级进模的步距公差;n工位数;C精度系数(单载体每步均设导正销时,C=1/2;加强导正定位时,C=1/4。双载体每步均设导正销时,C=1/3;加强导正定位时,C=1/5)。当载体隔一步导正时,精度系数取1.2C,隔两步导正时,精度系数取1.4C。8h-10例9-2某一排样图为单中载体,隔
36、一步有导正销导正,步数n=25,步距公差=0.002mm,则条料定位积累误差为T=1.2CT=1.20.004=0.012mm8h-10五、多工位级进模结构设计1.模架多工位级进模要求模架刚度好、精度高。因而除了小型模具可采用双导柱模架外,多采用四导柱模架。精密级进模一般采用滚珠导向模架。而且卸料板一般采用有导向的弹压导板结构,如图3-86所示。上、下模座的材料除小型模具用HT200外,多采用铸钢或锻钢或厚钢板(45钢甚至合金钢)。8h-102.凸模在一副多工位级进模中,凸模种类一般都比较多。截面有圆形和异形的,还有冲裁和成形用凸模(除纯冲裁级进模外)。大小和长短各异,有不少是细长凸模。又由于
37、工位多,凸模安装空间受到一定的限制等,所以多工位级进模凸模的固定方法也很多,如图9-38所示。应该指出,在同一副级进模中应力求固定方法基本一致;小凸模力求以快换式固定;还应便于装配与调整。8h-10外,较多的级进模凹模都是镶拼式的结构,这样便于加工、装配调整和维修;易保证凹模几何精度和步距精度。凹模镶拼原则与普通冲模的凹模基本相同。分段拼合凹模在多工位级进模中是最常用的一种结构,如图9-39所示。图9-39a是由三段凹模拼块拼合而成,用模套框紧,并分别用螺钉销钉紧固在垫板上。图9-39b凹模是由五段拼合而成。再分别由螺钉、销钉直接固定于模座上(加垫板)。另外,对于复杂的多工位级进模凹模,还可采
38、用镶拼与分段拼合综合的凹模。3.凹模除了工步较少,或纯冲裁的,精度要求不很高的级进模的凹模为整体式的8h-101)分段时最好以直线分割,必要时也可用折线或圆弧分割。2)同一工位形孔原则上分在同一段,一段也可以包含两个工位以上,但不能包含太多工位。3)对于较薄弱易损坏的形孔宜单独分段。4)凹模分段分割面到形孔应有一定距离,形孔原则上应为闭合形孔(单边冲压的形孔和侧刃除外)。5)分段拼合凹模,组合后应加一整体垫板。在分段拼合时必须注意以下几点:8h-10多工位级进冲压要求条料在送进过程中无任何阻碍,因此在完成一次冲压行程之后,条料必须浮顶到一定高度,以便下一次无阻碍送料。这不仅对含有弯曲、拉深、成
39、形等工步的多工位级进模是必要的,对纯冲裁的级进模也是必要的,因为需要防止毛刺阻碍顺利送进的可能。完整的多工位级进模导料系统应包括导料板、浮顶器(或浮动导料销)、承料板、侧压装置、除尘装置及检测装置。4.多工位级进模的导料装置8h-10(1)带台导料板与浮顶器配合使用的导料装置(图9-40a)这是常用的结构形式,尤其料边为断续的条料送进导向。图9-40a中H0为条料最大允许浮升高度;H0为条料实际浮升高度;h0为工件最大成形高度。显然H0应比h0大15mm,条料才能顺利地送进。8h-10图9-39多工位级进模的分段拼合结构8h-108h-10图9-41浮顶器8h-10又起浮顶条料的作用。图9-4
40、2带槽浮动导料销导料装置(2)带槽浮动导料销的导料装置(图9-42)带槽浮动导料销既起导料作用8h-10图9-43浮动导轨式的导料装置8h-10章已叙述过;另一种是凸模式导正销,它与自动送料装置配合使用,广泛用于精密多工位级进模上。凸模式导正销结构形式如图9-44所示。图9-44a与凸模固定方法是一样的;图9-44b导正销带有弹压卸料块,可防止导正销把板料带上;图9-44c是浮动式导正销,可防止因误送料而导致导正销折断;图9-44d实际上与图9-44a相同,但更换方便。5.多工位级进模导正销设置按导正销安装位置分为两种:一种是凸模上的导正销,这种导正销在第三8h-10图9-44导正销结构形式8
41、h-10导正销头部结构如图9-45所示。图9-45a对导正孔直径大小不限,有良好的导正精度;图9-45b为锥形导正销。小孔用小锥度的导正销;大孔用大锥度的导正销。图9-45导正销头部结构8h-10导正销与导正孔的配合间隙直接影响到冲件精度。间隙大小可参考图9-46。图9-46导正销与导正孔的配合间隙1用于一般冲件2用于精密冲件8h-106.多工位级进模卸料装置(图9-47)图9-47多工位级进模卸料装置8h-10多工位级进模卸料装置的特点是,一般采用弹压卸料,极少用刚性卸料;卸料板一般装有导向装置,精密模具还用滚珠导向;为保证卸料平稳,卸料力较大,因而弹性元件多用强力弹簧或聚氨酯橡胶;卸料板一
42、般用镶拼结构以保证孔精度、孔距精度及与凸模的配合间隙。卸料板用螺钉销钉紧固于卸料板座上。设计多工位级进模卸料装置时还应注意以下几点:1)为使卸料板对凸模起到导向与保护作用,卸料板各型孔应与凹模型孔同轴;卸料板与凸模的配合间隙为凸、凹模冲裁间隙的1/31/4。表9-4三种间隙关系8h-10表9-4三种间隙关系2)卸料板必须具有足够的强度与耐磨性。3)卸料力必须均衡。8h-10L,也便于在凸模每次刃磨时,工作长度同时磨去同样高度。如果采用图9-48a结构,则应加上如图所示的垫片,可以达到同样的效果。图9-48卸料螺钉结构与调整在多工位级进模中卸料螺钉宜用图9-48b所示结构,以便于控制工作长度8h
43、-10六、多工位级进模实例分析例1电位器接线片多工位级进模(图9-49a),属于切除余料的冲裁、弯曲、挤压倒角多工位级进模。其特点是:所冲零件尺寸小,精度较高,板料较薄,故步距精度较高,空位多(共27个工位而有效工位只有13个工位);采用单侧载体,6个导正销;采用带导向装置的弹压卸料板,以保护细小凸模;凹模和卸料板用分段拼合,分别固定于凹模固定板(框套)和卸料板座中;冲裁间隙小,采用滚珠导向模架;在冲压过程中既有向上弯曲又有向下弯曲;一边带料是非连续面,采用带台导料板,浮动顶销浮动;工位9、10采用弹压弯曲挡底校正。图9-49c为工件与排样图。8h-10例2电扇电动机定、转子铁心的冲压、叠装多
44、工位级进模(图9-50)。该模具冲压获得的产品如图9-50a所示。材料为D23硅钢片,料厚为0.5mm。带料经冲转子轴孔、转子槽、转子叠压点、转子落料叠压、定子槽、定子叠压点、定子落料叠压七个工步。步距为87.50.005mm(见排样图9-50b)。1)正确排样与送料,并保证正常搭边值,避免硬质合金凸、凹模单边工作。2)模架应有足够的强度和刚度,上、下模座厚度为常规的2.53倍,采用45钢或40Cr并经调质处理。8h-103)凸、凹模一般用镶拼结构,凹模一般用45块拼块拼合而成。8h-108h-108h-108h-108h-10图9-51凹模固定方法8h-10图9-52凸模固定方法4)除凸模加垫板之外,凹模也加垫板,且比普通冲模厚度大,刚度好,硬度达5060HRC。5)卸料板不仅有卸料与压料作用,更重要的是起保护凸模作用。6)对于这样长使用寿命模具。
