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級進模是一種成本低廉且安全的零件制造方法。精心設(shè)計模具結(jié)構(gòu)可確保最佳性能。
一副級進模在一次沖壓動作中可在模具不同工位進行不同的沖壓操作。這些再通過模具的帶料上同時進行的沖壓動作制造出零件。每個工位可進行一個或多個操作，但要生產(chǎn)出完整的零件條料必須經(jīng)過每一個工位。而零件依靠零件之間的載體輸送到各個工位，并在最后一個工位進行切除。
為了使模具性能最佳，在設(shè)計和制造級進模具時，必須考慮以下六個方面：
零件排樣
送料方式
零件頂出和送進
設(shè)計零件載體
壓料裝置
殼體拉深
零件排樣
設(shè)計級進模首先必須正確地理解零件圖，必須考慮材料、重要表面、孔的尺寸和和位置、毛刺方向、材料纖維方向、表面粗糙度和其他因素。
模具設(shè)計要求設(shè)計者必須對零件有透澈的了解，特別是對形狀和輪廓不規(guī)則的零件。然而，現(xiàn)代計算機繪圖使得零件數(shù)據(jù)可以直接下載到設(shè)計者的電腦上，使得設(shè)計者可能不熟悉零件重要特性。另外,因為計算機繪圖經(jīng)常出現(xiàn)這種情況：圖上只顯示一個面，可能是內(nèi)表面也可能是外表面，使得很多計算機繪制的圖形難以看懂。電腦繪圖經(jīng)常顯示所有的線條，包括隱藏部分，為實線而非虛線，這導(dǎo)致錯誤，進而導(dǎo)致模具結(jié)構(gòu)錯誤。
為了更好地看懂復(fù)雜零件外形，可用蠟板，橡膠皮或者木板做成具有零件某個視圖方向上的外形的模型。模型不要求精確的尺寸，其主要是用來形象地表示零件形狀。也可以用這些模型來決定應(yīng)該在級進模的哪個工位成形零件哪個部分的外形。
材料送進
必須確保條料準(zhǔn)確地進入模具。如果條料導(dǎo)向錯誤，那么最初的10次沖壓動作作對模具造成的損傷可能比接下來的100000次沖裁還大。當(dāng)卷料送進入模具時必須順利導(dǎo)向且有限位裝置。良好的導(dǎo)向能力時非常重要的，因為這樣操作人員就不必將手伸入模具，而且可以縮短接上下一卷材料所需的時間。除此之外，導(dǎo)向裝置必須時可調(diào)的以適應(yīng)條料寬度的變化。對第一次沖裁而言條料送進位置非常重要，必須確定條料在每個工位的送進位置的以保證凸模不沖偏，會導(dǎo)致沖頭變形或切不完整，可能造成條料不平衡送進時單側(cè)受力。任一種可能都會造成凸凹模錯位使得沖頭受剪切損壞。
條料送進不當(dāng)成形時可能導(dǎo)致偏載或者邊緣卷起，影響上下模之間的相對位置。墊塊必須能夠承受這些載荷，特別是成形較厚材料時更應(yīng)如此。
一個步距的凹口或止動銷可作為定位點控制條料送進位置，黃銅標(biāo)簽或標(biāo)記槽也提供了視覺定位 ，但是這些都不夠準(zhǔn)確，不夠有效。通過在將步距限位銷安裝在支點上，并用限位開關(guān)監(jiān)控以防止條料送進不到位或送進過多以保護壓力機。
零件頂出和送進
級進模通常要求將條料抬高到距模具工作位置一定高度水平線上，使得條料送進到指定位置，而與清理廢料和毛刺或者利用制件外形清理模具無關(guān)。
正常情況下，所有抬高裝置必須上升到同一高度使條料在送進過程中保持水平。條料不能由凹陷，否則零件會被從正確位置拔出。相對于安排在條料側(cè)面的彈簧銷和球頭抬料銷，桿式抬料裝置效果更好。
多數(shù)時候一旦材料送進問題解決，則要求桿式抬料裝置可以承受較高的沖壓速率。雖然成本比球頭抬料裝置高，但性能要好的多，而且安裝時間也縮短了。
一旦條料進入導(dǎo)料槽，條料就必須能夠自動送進到所有后續(xù)工位而不需要人工在每個導(dǎo)向位置或抬料處對準(zhǔn)導(dǎo)向。而且條料在抬料桿上應(yīng)該保持平衡不在送進是偏向一側(cè)。在抬料桿頭部應(yīng)裝上一個金屬帽蓋，形成一個凹槽，在條料送進時拖住條料不使其彎曲變形。
送進步距測量和抬料裝置的設(shè)置方案可通過在模具設(shè)計時用一塊與條料等寬度的透明紙板模擬條料來確定。紙板邊緣位于根據(jù)模具設(shè)計方案確定的第一工位沖裁時條料應(yīng)送進的位置，然后在紙板上標(biāo)示模具第一個工位所要進行的所有操作，比如：切槽和沖孔。接著將紙帶移動到第二個拉深工位，并在紙板上標(biāo)示該工位進行的操作。在每個工位重復(fù)該操作則可在紙帶上顯示出送到最后工位時條料的形狀，在根據(jù)條料形狀設(shè)置定距和抬料裝置。
零件載體
為將條料從一個工位運送到下一個工位，必須在條料上的零件之間留下部分材料作為運送條料前進的載體。這些載體可以是條料條料間的十字形部分或者由幾條窄條帶，如邊側(cè)載體。
零件在進行翻邊，成形或者拉深操作時要求邊緣材料向內(nèi)流動，這就需要載體在模具工作期間能夠橫向移動或垂直收縮，或兩者都有。需要給載體提供足夠的活動空間，使得載體收縮和移動時不會將相鄰的零件拽離原來位置。
另一個需要關(guān)注的問題是材料在壓力機開合模具期間的垂直運動。如，有的零件需要幾次才能拉深成形，在這些工位之間材料就發(fā)生垂直流動。如圖3所示為在級進模中向上拉深成形法蘭，由壓邊圈帶動材料鄰近的材料向下運動，材料垂直運動。
與壓力機下行時相同，必須注意壓力機上行時要保證載體運動靈活，因為載體向上運動可能會與向下運動有所不同?？稍谀＞咴O(shè)計階段做零件輪廓，壓邊圈和固定鋼板的輪廓，然后按順序放在模具斷面視圖之上，將這些零件根據(jù)相對之間的關(guān)系向下運動就可以模擬沖壓過程中上模是怎樣合模的，可顯示出開合模時零件之間的相對位置。
所有級進模的共同點是零件靠坯料上的材料運送到模具中的各個工位，這些材料有各種不同的術(shù)語稱呼，如載體，筋，條帶，連接帶等等。在本例中，我們一概稱之為載體，其主要有以下五種形式：
原載體－所有操作可在零件上完成，不需要事先切出載體。
中間載體－先切出零件形狀，留下靠近中間的一段條帶。適用與在周邊進行切除工序的零件。如果載體寬度較大，允許在單側(cè)切出零件。
等寬雙側(cè)載體－條帶對稱分布在零件兩側(cè)，用一段窄長的條料運送零件，適用于須切除零件之間材料的零件。
邊料載體－載體在零件的邊緣，適用于在中間成形的零件。
單側(cè)載體－載體位于零件一側(cè)，運送零件到最后一個工位或中間工位，可在零件三個方向上成形。
根據(jù)零件在級進工位中成形的不同要求，載體有各種不同的類型?？稍谀＞唛]合期間沒有運動的坯料邊緣留余料或在做一個或兩個甚至三個缺口作為載體。
根據(jù)載體在零件上的連接點的位置和易于模具廢料切除，載體可以是直的或者有弧度的環(huán)形。在成形，翻邊或拉深杯筒形零件時，模具開合時載體還可以橫向或向上和向下移動。
模具工作時可能使得載體移動，要求載體具有伸縮性。撇開載體伸縮性不論，載體的主要功能是將零件盡可能地運送到離模具下個工位的定距、定位裝置盡可能近的位置，以便進行精確定位。如果載體伸長過多則下一個工位零件無法準(zhǔn)確定位，而如果有兩個載體，一個伸長而另一個沒伸長，也會導(dǎo)致定位不好。
在載體上打一個凹坑可防止載體伸長。如果中心載體或單側(cè)載體拱起變形，可用壓痕進行矯正。設(shè)計凹痕結(jié)構(gòu)并在凸模上打上相同形狀的印記，則可以很容易地進行側(cè)向和垂直方向定位。
條料邊緣翹曲是由于卷片筒使得條料與模具的導(dǎo)料裝置相碰而引起的，使得條料邊緣卷起，并最終導(dǎo)致條料送進不到位。對此經(jīng)常在相應(yīng)工位上改善導(dǎo)料板邊緣和設(shè)置更精確的導(dǎo)向裝置來解決另外一種解決邊緣卷起的方法是在第一個工位裁去兩邊的材料。在側(cè)刃處設(shè)擋料塊作為定距裝置以防止材料的過送進。
載體形狀是否合理由以下決定：
零件之間的空位部分： 盡量使載體在坯料橫向?qū)挾群涂v向步距之內(nèi)，如果不能滿足這個條件，則設(shè)計人員需要考慮是否增加條料寬度或步距以保證載體的尺寸。
載體與零件連接部分：如果由兩個載體，盡量使兩個載體的形狀和長度大小一致，以使兩個載體韌性和靈活性相同。
凸凹模的清理：模具閉合時凸模進入坯料以下或者凹模升到坯料之上，要求開模時將相應(yīng)的零件或廢料推出。如果載體與模塊相干涉，可將載體縱向設(shè)置以便清理。
材料厚度： 大型薄壁零件需要需要設(shè)加強筋以加強載體強度，方便條料送進。另一加強剛度和導(dǎo)向能力的方式是在坯料上開一缺口或?qū)⑦吘壵燮穑@也可以作為定距。
帶料總重量：大零件在長的級進模中制造時要有足夠大的推力送進帶料。但是厚的材料通常較重，也比薄的材料剛度大得多。根據(jù)經(jīng)驗可知，運送0.020英寸到0.060英寸厚得材料需要3/16英寸到5/16英寸寬的載體。對于厚度高于或低于這個范圍的坯料，載體寬度可很容易確定。
根據(jù)影響模具的各種因素來看，正常情況下載體全長的寬度應(yīng)當(dāng)一致，在需要材料移動的特殊區(qū)域可以不一致。大多數(shù)的自動送料機構(gòu)都是以推的形式送料而不是拉料，這就要求載體有足夠的強度 。
條料送進完成后會出動裝在模具出口位置的檢測開關(guān)。如果模具打開或閉合時需要載體彎曲而不破裂，且有足夠得強度送進零件，載體必須設(shè)計得足夠長。如果兩個彎曲載體強度不夠可以考慮設(shè)置三個。
設(shè)計時彎曲半徑要盡可能大。尖角處或者彎曲半徑太小的地方載體彎曲時會應(yīng)力集中會使材料破裂。而且要載體邊緣不要有階梯和斷口。
壓料裝置
由于體積或功能的需要，很多級進模需要在上模設(shè)置兩個或三個壓料裝置。不同工位的壓料裝置的工作行程可能都不相同，如沖裁或成形和拉深。
然而，壓料裝置經(jīng)常要通過作用在帶料上使頂料銷下沉。在這種情況下，所有壓料裝置的移動距離必須相同。如果工作行程不相同，則有些位置條料不會被完全壓住，會使附近的零件離開原來位置，送進時條料定位變得困難。
如果要求在零件翻邊，零件載體必須有一個伸縮回路，以便零件移動或者使凸模/壓邊圈擁有和其他壓邊裝置一樣的行程。而凸?；驂哼吶υ跇O限位置時要有足夠的力完成翻邊蘭。在這過程中條料相應(yīng)部分的材料垂直流動。
當(dāng)條料下降到工作位置，施壓凸?；驂哼吶νＶ瓜蛳逻\動，而上模繼續(xù)向下沖孔，切邊，向下翻邊或其他成形操作?？捎脧娏椈苫驓馄孔鳛闆_壓凸模和壓邊圈的動力源，但要保證它們要有足夠的預(yù)緊力以完成翻邊或在凸模與壓邊圈后退前壓住下模頂料裝置。
拉深殼體
殼體拉深是將板料拉深成圓柱瓶形零件。在拉深操作中，坯料直徑受殼體周長的影響。而周長又受到材料的流動性和外圍材料向內(nèi)流動阻力和邊緣阻力。
當(dāng)邊緣材料受到的阻力超過極限值后邊緣就會起皺失穩(wěn)。為了避免出現(xiàn)起皺，必須時材料可以在凸模和壓邊圈之間順利流動。造成拉深破裂的兩個主意原因是拉深件直徑與坯料直徑比值超過極限值和拉深半徑太小。
從平整的坯料拉深成殼體和將殼體拉深為直徑更小的殼體時材料向內(nèi)流動距離都有一個極限值，通常稱之為拉深系數(shù)。極限拉深系數(shù)受到材料流動性、材料抗壓能力和由受壓而引起的流動阻力等因素的影響。過大的流動阻力使殼體邊緣破壞起皺，該區(qū)域是材料抵抗力最弱的區(qū)域。
厚度不同材料的拉深系數(shù)也不一樣。舉例來講，將一坯料進行大深度拉深，第一次拉深直徑比值厚度0.015英寸的材料是32％，而0.125英寸厚的材料是48％。
對拉深凹模有一最小和最大拉深圓角半徑值，拉深圓角半徑直接影響材料的流動性。對深拉深件，0.015英寸厚的材料合適的圓角半徑是從5/32英寸到1/4英寸這個范圍。而對于0.0125英寸厚的材料，最小圓角半徑不小與11/32英寸，最大圓角半徑不大于15/32英寸。
如果圓角半徑太小，金屬流動阻力增加，會造成制件嚴(yán)重變薄或在殼帽邊緣破裂，不能很好地拉深成形。而如果半徑太大，金屬一離開凹模與壓邊圈的接觸點還沒形成直壁就開始起皺。
人們經(jīng)常是將半徑做得小一些,因為在試模期間將圓角半徑從小改為較大值比較容易，而把較大得圓角半徑改小困難得多。結(jié)果造成在杯形邊緣應(yīng)力集中過大，制件變薄嚴(yán)重或破裂。很多時候采用不適當(dāng)?shù)美畎俜直然虿缓线m得圓角半徑在第一次拉深時看不出來，但在后續(xù)工位中要花很多時間去調(diào)整。
