多工位级进模的主要零部件设计

李豪

摘要：根据工件的形状、工艺要求，设计出安装座多工位级进模设计的主要零部件。重点介绍了定位、托料导向、卸料装置。利用相关的理论知识和计算机辅助系统如：AutoCAD、CAXA等来完成本次的冲压设计。

关键词：多工位级进模;模具结构设计

0  引言

多工位级进模工位多、细小零部件额镶块多、机构多，动作复杂，精度高，其零部件的设计，除应满足一般冲压模具零件的设计要求外，还应依据多工位级进模的冲压形式成型特点和成形要求，分离工和成形工序差别。按模具主要零部件制造和装配要求来考虑其结构形式和尺寸，认真进行系统协调和设计。

1  模具结构

本次模具（图1）包括成型零件、支承固定零件、定位装置、导向装置、卸料装置等。

2  主要设计

2.1 凸凹模

2.1.1 凸、凹模的刃口尺寸计算

凸模和凹模的刃口尺寸和公差，会直接影响到冲裁制件的成型质量。通过刃口尺寸公差来确定凸、凹模制件的合理间隙值。所以，刃口尺寸的计算是多工位级进模设计中非常重要的一项工作。

①落料：以凹模尺寸为基准，取较小尺寸工件尺寸公差范围。落料凸模的基本尺寸，则按照凹模的基本尺寸最小初始间隙。②冲孔：以凸模尺寸为基准，取较大尺寸的工件尺寸公差范围。而冲孔凹模的基本尺寸，则按照凸模的基本尺寸最小初始间隙。③孔心距：凹模孔心距的基本尺寸取在工件孔心距公差带的中点上，按双向对称偏差标注。④冲模刃口制造公差：确保工件的精度要求为准，合理的凸凹模间隙值，模具具有一定的使用寿命。

由于模具为大批量生产，对于凸模的互换性要求较高，模具成批制造，所以应该选择具有互换性的凸、凹模模具，所以本次设计选用具有制模精度要求高、制造困难、相应地会增加加工成本劣势的凸、凹模分开加工的方法。计算公式如下：落料：Dd=（Dmax-x△），Dp=（Dd-Zmin）;冲孔：dp=（dmin+x△），dd=（dp+Zmin），孔心距：Ld=（Lmin+0.5△）±0.5δd。式中，Dd，Dp为落料凹凸模尺寸，dpdd为冲孔凸凹模尺寸，Ld为凹模孔心距的尺寸，公差δd取工件公差的1/4，即δd=1/4*△，Lmin为工件孔心距的下极限尺寸， Dmax为落料件的上极限尺寸， dmin为冲孔件孔的下极限尺寸， △为冲裁件制造公差， Zmin为最小初始双面间隙，δdδp为凸凹模的制造公差， x为系数，应使冲裁件的实际尺寸尽量接近冲裁件公差带的中间尺寸。

产品要求：材料：08F;料厚：1mm;未住圆角R1;未注公差IT12;大批量生产。产品制件图如图2所示，制件展开图如图3所示。

A1：x=0.75 △=0.25，Dd=（Dmax-x△）=（35- 0.75*

0.25）=34.813，Dp=（Dd -Zmin）=（34.813-0.100）=34.7130

A2：x=0.75 ，△=0.25，Dd=（Dmax-x△）=（40-0.75*0.25）=39.813，Dp=（Dd -Zmin）=（39.813-0.100） =39.713

A3：△=0.12，X=1，Dd=（Dmax-x△）=（4-1*0.12）=3.88，Dp=（Dd -Zmin）=（3.88-0.100）=3.78

A4：△=0.12，X=1，dp=（dmin+x△）=（4+1*0.12）=4.12，dd=（dp+Zmin）=（4.12+0.100）=4.22

A5：△=0.12，X=1，dp=（dmin+x△） =（4+1*0.12）=4.12，dd=（dp+Zmin）=（4.12+0.100）=4.22

A6：△=0.12，X=1，Dd=（Dmax-x△）=（4-1*0.12）=3.88，Dp=（Dd -Zmin）=（3.88-0.100）=3.78

A7：△=0.12，X=1，dp=（dmin+x△）=（3+1*0.12）=3.12，dd=（dp+Zmin）=（3.12+0.100）=3.22

A8：△=0.21，Ld=（Lmin+0.5△）±0.5δd=（19+0.5*0.21）±0.5*0.05=19.105±0.025

A9：△=0.12，X=0.75，dp=（dmin+x△）=（3+1*0.75）=3.75，dd=（dp+Zmin）=（3.75+0.100）=3.85

A10：△=0.12，X=1，dp=（dmin+x△）=（6+1*0.12）=6.12，dd=（dp+Zmin）=（6.12+0.100）=6.22

A11：△=0.12，X=1，dp=（dmin+x△）=（4+1*0.12）=4.12，dd=（dp+Zmin）=（4.12+0.100）=4.22

A12：△=0.18，Ld=（Lmin+0.5△）±0.5δd=（12+0.5*0.18）±0.5*0.045=12.09±0.023

A13：△=0.12，X=0.75，dp=（dmin+x△）=（4.9+1*0.75）=5.65，dd=（dp+Zmin）=（5.65+0.100）=5.75

2.1.2 凸凹模類型选择

因为凸、凹模要有足够的强度和刚度，安装牢固，便于维修和更换，有统一的标准和余料排除方便及时。本次设计选用的是吊装和凸模固定板的办法。凹模：S=46，凹模厚度：按照公式：H=KS（≧8），其中系数K查表K=0.3-0.4，取0.3，所以，H=46*0.3=13.8≈14mm;凹模宽度：按照公式：B=S+（2.5-4.0）H=46+3*14=88mm，凹模长度：L=S1+2*S2，其中S1=457，查表S2=32，所以，L=457+32*2=521mm。综合考虑本次设计选择使用嵌块安装形式的凹模，刃壁选用阶梯型直刃壁，凹模板厚度取30mm。

2.2 带料的定位装置

自动送料机构送料时，条料的准确定位是通过导正销（图4）来确定。设计模具时，在排样图中的第一工位冲出的应该是作为精定位的导正孔，导正销的设定应该紧随其后，设在冲导正孔的第二工位，可用于检测条料送进步距误差的检测凸模应当设定在第三工位。因导正销在同一副模具中需多处使用，所以所有导正销的突出长度x，直径尺寸和头部形状必须保持一致，使得所有的导正销承受基本相等的载荷。本次设计导正销与导正孔的配合结构图如图4所示。

2.3 带料的导向与托料装置

托料导向装置（图5）是首先具有托料，其次具有导料这双重作用的重要的模具部件。当送料结束，上模下行时，卸料板凹坑底面首先压缩导向钉，使条料与凹模面平齐并开始冲压。当上模回升时，弹簧将托料导向钉推至最高位置，进行下一步的送料导向。托料钉（图6）常选用合金工具钢，淬硬到58～62HRC，并与凹模孔成H7/h6配合。本次设计中取值：槽宽：h=2mm;槽深：（D-d）/2=（3～5）t=（12-6）/2=3t=3mm;头高：h1=3mm;坑深：T=h1+（0.3～0.5）mm=3mm+0.5mm=3.5mm;卸料板沉孔深：B=h1+（0.3-0.5）=3.5mm;浮动高度：h=材料向下成形的最大高度+（1.5～2）mm=14mm。

2.4 卸料装置

卸料装置（图7）的主要作用为保证冲压结束后及时平稳的卸料，以及对各凸模起到精确导向和有效地保护作用。主要由卸料板，弹性元件，卸料螺钉和辅助导向零件等组成了卸料装置。

弹压卸料板（图7.a）采用高速钢或合金工具钢制造。淬火硬度56～58HRC，其型孔的工作面表面粗糙度Ra0.4～0.1μm。辅助导向机构，小导柱和小导套（图7.b）（20*130，20*40*26，GCr15 HRC58-），为滚珠式导柱导套。内螺纹式卸料螺钉（图7.c），弹簧压力在卸料螺钉上经过里的传导传至卸料板。卸料弹簧（图7.d）为4根，計算、查《冲压工艺及冲模设计》P57表3-11选用圆柱型压缩弹簧，其外径为D=22mm，d=1.6，H=62，t=10，H2=40.3，F2=22，n1=6.5，允许符合Pmax=2100N。

参考文献：

[1]翁其金，徐新成.冲压工艺及冲模设计[M].北京：机械工业出版社，2008-1.

[2]陈炎嗣.多工位级进模设计与制造[M].北京：机械工业出版社，2006-10.

[3]齐卫东.简明冲压模具设计手册[M].北京：北京理工大学出版社，2010-8.

[4]成虹.冲压工艺与模具设计[M].二版.北京：高等教育出版社，2006，7.

[5]肖祥芷，王孝培主编.冲压模具设计[M].北京：电子工业出版社，2007，3.