多工位连续模工艺分析及模具结构设计

摘要：对冲压件的结构和技术要求进行分析和研究，制定了合理的连续工艺方案，并做出对应的模具结构设计。该连续模设计合理，稳定可靠，能生产出符合要求的冲压件，可为同类型模具结构设计提供参考。

Abstract： According to analyze and study the structure and technical requirements of the stamping part， the Reasonable progressive process plan is determined， Then the mold structures is also given. The result shows that， the progressive process is reasonable， stable and reliable. It can produce qualified stamping parts， and also can provide reference for the same type of mould design.

关键词：多工位连续模;工艺分析;结构设计

Key words： multi-position progressive die;process analysis;structural design

1  冲压件产品图及设计要求

技术要求：

①落料毛刺小于0.1mm，未注圆角r=0.5mm;

②大批量生产。

2  冲压件分析

从冲压件材料上来看，该钢为较软的碳素钢，其强度和硬度很低，韧性、塑性、焊接性和冷加工性能均好，易于深冲、拉延、弯曲，比较适合做冲压生产，具体力学性能见表1。

从冲压件结构上来看，该冲压件结构简单对称，无尖角，适合冲裁;对于4个？覫5.0mm的孔，由于孔径大于料厚，不属于深孔冲裁，因此在模具设计时无需对冲孔小凸模采取保护措施和强度校验。工件有两段弯曲，两端孔边距为3.5mm满足冲裁件最小孔边距Lmin≥1.5t的要求，中心孔和两端孔各为？覫10和？覫5的孔，满足最小孔径dmin≥1.0t的要求。因此从结构来看也比较适合冲压生产。但是在连续模的设计中如何保证每一次送料的进距精度是设计的难点。

3  工艺方案分析

分析零件图可知：该零件的加工成型包括：冲孔、落料、弯曲三个工序。工艺方案有：

方案一：冲孔、落料、弯曲单工序模具;

方案二：冲孔-落料复合模具，弯曲、冲孔单工序模具;

方案三：侧刃冲裁-冲孔1-冲孔2--切口-U型弯曲-Z形弯曲-切断连续模。

方案一需要四副模具，模具结构简单，制造周期短，制造简单，但成本高而生产效率低，难以满足大批量生产的要求。

方案二需要三副模具，相比方案一模具精度高，但模具制造工作量和成本比较高，同时制造周期长，操控不方便，适合中小型批量生产。

方案三只需要一副模具，制件精度和生产效率都较高，模具寿命长，且工件最小壁厚大于凸凹模许用的最小壁厚，模具强度也能满足要求[1]。冲裁件的内孔与边缘的相对位置精度较高，板料的定位精度比方案二高，适合大批量生产。

通过对上述三种方案的分析比较，该工件的冲压生产采用方案三最佳。

4  连续工序分析

连续模（又称级进模、跳步模）是指压力机在一次行程中，依次在几个不同的位置上，同时完成多道工序的冲模。冲裁件在连续模中是逐步成形的，连续成形是工序集中的工艺方法，可使切边、切口、切槽、冲孔、塑性变形、落料等多种工序在一副模具上完成。根据冲压件的实际需要，按一定顺序安排了多个冲压工序（在级进模中称为工位）进行连续冲压。它不但可以完成冲裁工序，还可以完成成形工序，甚至装配工序，许多需要多工序冲压的复杂冲压件可以在一副模具上完全成形，这就为高速自动冲压提供了有利条件[2]。由此可见，连续模是一种工位多、效率高的冲裁模[3]。

该连续模所设计的冲裁工序为：①始用挡料销和侧刃送料进距;②冲孔？覫10mm;③冲孔？覫5mm;④切口保证36.56mm和四个R3mm圆角;⑤U型弯曲;⑥防止变形干涉留出空工位;⑦Z型弯曲;⑧空工位;⑨切断工位得到合格冲压件。

6  模具结构设计

由于连续模工位数较多，因而用连续模冲制零件时，必须解决条料或带料的准确定位问题才有可能保证冲压件的质量。该冲压件的模具结构如图3所示。

该连续模的工作过程如下：当模具处于打开状态时，卸料板下平面处于上半模的最低平面，此时进行第一次送料至始用挡料销的位置，踩下冲压机离合器，模具进行第一次闭合，在此闭合过程中卸料板下平面会首先与条料上平面接触，起到压料的作用，模具上半模部分继续下行，配合侧刃完成第一次侧刃冲裁，此后模具开始回程至最高点;接着第二次送料至始用挡料销的位置，模具开始闭合，此次闭合过程中会在完成第二次侧刃冲裁的同时，还会完成？覫10孔的冲裁，然后模具开始回程至最高点;接着进行第三次送料至固定挡料销位置，模具开始闭合，此次闭合完成侧刃冲裁的同时，还会完成2-？覫10和4-？覫5孔的冲裁，然后模具回程至最高点;接着进行第四次送料至固定挡料销的位置，然后模具开始闭合，此次闭合的过程中，模具将在完成侧刃冲裁、3-？覫10和8-？覫5孔冲裁外，还会完成两个36.56mm的切口和四个R3圆角的冲裁，然后模具开始回程至最高点;接着进行第五次送料至固定挡料销，此次模具闭合在完成与第四次送料相同冲裁内容的同时还会完成第一次U型弯曲，然后模具回程至最高点;第六次送料完成的冲裁内容与第五次送料的冲裁内容相同，只是多进了一个空工位，然后模具回程至最高点;第七次送料后，模具闭合会在第六次冲裁内容的基础上新增第一次Z型弯曲;第八次送料完成的冲裁内容与第七次冲裁内容相同，只是多进了一个空工位;第九次送料后，在完成第八次送料的的冲裁内容的基础上，还完成了切断工序，此时，该模具完成了第一个合格零件的冲裁。

7  结语

该多工位连续模的结构相对比较复杂，制造及装配精度也比一般模具要求要高，因此对工人的技术水平提出了一定的要求。在模具使用过程中，每经过一段周期的生产后都必须要进行仔细的检修和刃磨，在刃磨凸模、凹模的刃口时，同时还要修正其他部分的相对高度。其中一些细小的凸模或者镶件如果出现了磨损或者损坏必须及时更换。该连续模采用了合理的结构设计，严格保证了每次送料的进距精度，动作稳定可靠，冲压件完全达到技术要求，可为同类型模具设计提供参考。

参考文献：

[1]赵峰.框架冲压件成形工艺及模具结构设计研究[J].铸造技术，2015，36（7）：1843-1848.

[2]邱永成.多工位级进模设计[M].国防工业出版社，1987.

[3]宫晓峰，于仁萍.隔离垫片多工位连续模的设计[J].制造業自动化，2014，36（1）：72-73.

[4]王孝培.冲压手册[K].北京：机械工业出版社，2000.

[5]赵峰.冲压模具刃口制造尺寸及公差的确定[J].内燃机与配件，2019，（16）：164-165.