侧刃定距级进模：多工位快速冲压工艺

在条料的送料方向上，具有两个以上工位，并在压力机的一次行程中，在不同工位上完成两道或两道以上的冲压工序的冲模叫级进模。

级进模常用的定距方法有三种，当工位较少时，采用挡料销定距；当工位较多或采用条料连续冲裁时采用侧刃定距；当采用卷料用自动送料装置送料冲裁时，常用自动送料装置粗定距，用导正销精定距。

1.挡料销定距级进模

图1-77所示为采用挡料销定距的级进模，首次冲裁时，将条料紧靠长导料板向前送进，将条料送到落料凹模3洞口1mm左右，冲厚材料可增加始用挡料装置。当压力机滑块下行时，凸模12冲孔，凸模17冲一小缺口，以便下一次冲裁定位。第二次冲裁时，将缺口送至固定挡料销23处定距，以后各次冲裁可在不同工位同时完成冲孔和落料工作。

图1-77 挡料销定距级进模

1—下模座 2、15—销 3—凹模 4、19—导柱 5—导料板 6—卸料板 7、18—导套 8—橡胶 9—上模座 10—凸模固定板 11—卸料螺钉 12、17—凸模 13—模柄 14、20、21—螺钉 16—垫板 22—承料板 23—挡料销

2.侧刃定距级进模

图1-78所示为焊片制件图，图1-79所示为焊片排样图。图1-80所示为侧刃定距级进模，它

图1-78 焊片制件图

图1-79 焊片排样图

图1-80 侧刃定距级进模

1—下模座 2、26—导柱 3—凹模 4、9、20—螺钉 5—卸料板 6、27—导套 7—上模座 8—橡胶 10—卸料螺钉 11、15、19、24—销 12—模柄 13—侧刃 14、16、22—凸模 17—垫板 18—固定板 21—挡料销 23—侧刃挡板 25—承料板

以侧刃13代替了挡料销控制条料送进距离（步距）。侧刃是特殊功用的凸模，其作用是在压力机每次冲压行程中，沿条料边缘切下一块长度等于送料进距的料边。在条料送进过程中，切下的缺口向前送进被侧刃挡板23挡住，送进的距离即等于进距。侧刃定距有采用单侧刃的，也有采用双侧刃的，两个侧刃前后沿对角排列。采用双侧刃的主要目的是减少条尾材料的损失。但侧刃切下的料本身就是废料，是材料损耗。是否采用双侧刃，要看第二个侧刃切去材料的面积是否小于所能利用的料尾材料的面积，如相差不多，可只采用单侧刃，为了充分利用料尾材料，再用挡料销21作为料尾冲压时定距用。要注意的是，当用侧刃定距时，挡料销不起定距作用。

图1-81～图1-87所示为侧刃定距级进模的主要零件。

图1-81 凹模

图1-82 凸模

图1-83 凸模

图1-84 侧刃

图1-85 卸料板

图1-86 固定板

图1-87 导料板

3.自动送料装置粗定距、导正销精定距级进模

图1-88所示为触点基片制件图，图1-89所示为触点基片排样图，图1-90所示为触点基片级进模。

经排样工艺试样，图1-89a所示的工序排列，易使制件在冲切后的细长条形状产生变形，即使经过校平，整形也达不到制件要求，所以选择方案二。

因制件对外形尺寸要求不高，为使材料得到充分利用，成卷带料纵剪后的宽度尺寸即为制件宽度尺寸32mm，导正销孔则借用制件上的安装定位孔中ϕ2.5mm。

因外形无特殊要求，略有毛刺也不影响使用，所以最后采用单边切断获取制件。

冲模采用四导柱滚动导向模架，为确保凸

图1-88 触点基片制件图

图1-89 触点基片排样图

a）方案一 ①冲导正销孔、内形分步冲切 ②内形分步冲切 ③内形分步冲切 ④校平 ⑤切断分离

b）方案二 ①冲导正销孔、内形分步冲切 ②内形分步冲切 ③内形分步冲切 ④校平 ⑤切断分离

图1-90 触点基片级进模

1、3、5、6、8、10、11—凸模 2、4、7、9—固定凸模拼块 12—上模座 13、16、29—垫板 14—凸模固定板 15—切断凸模 17—卸料板 18—矩形截面弹簧 19—卸料定距套 20、36—螺钉 21—模柄 22—导正销 23—冲导正销孔凸模 24—导柱 25、27—导套 26—钢珠保持圈 28—凹模固定板 30—下模座 31—挡块 32—校平上凸模 33—校平下凸模 34、35、38、39、40、41、42、43、44、45—凹模镶块 37—后导料板 46—承料板 47—前导料板

模良好导向，在凸模固定板14、卸料板17和凹模固定板28之间增加了4个小导柱、导套，卸料板17与上模座12采用8支等长卸料定距套19连接，以确保卸料板平稳。

冲裁部分凹模采用YG15硬质合金分成10个小型凹模，镶块34、35、38～45组合在一起镶入凹模固定板28内。校平上凸模32固定在卸料板17内，校平下凸模33镶入凹模固定板28内，凸模1、3、5、6、8、10、11采用W6Mo5Cr4V2高速钢制造，硬度为62～64HRC，靠固定凸模拼块2、4、7、9固定在凸模固定板14上。

制件最后切断分离后由下模座漏料孔排出，并由下面安装的收集料筒收集，以免与冲裁废料混合。

4.垫片级进模

图1-91所示为微电动机用垫片及其排样图，图1-92所示为垫片级进模。本模具一次冲11个制件，共采用18个工位，第一步冲导正销孔，第二～六步冲腰形内孔，第八～十六步落料外形，第十八步切断废料，其余空位。

图1-91 微电动机用垫片及其排样图

本模具采用自动送料机构送料，采用导正销11精定位。因生产量大，充分考虑维护、刃磨方便。采用三板式总体结构，四根导柱1固定在卸料板24上。对刃磨上模凸模和下模凹模方便，且模具运动平稳，凸模固定板8和凹模固定板15内孔形状完全一致，便于一起加工，确保凸、凹模间隙均匀。

废料切刀12采用可卸结构。废料是否切断，可根据现场管理需要来确定。

5.转子片级进模

图1-93所示为微电动机用转子片级进模，是一模四件冲孔落料级进模。由于制件精度高、生产量大，除采用滚动导向装置外，还在凸模固定板11、卸料板9、凹模固定板4之间增加小导柱导向。并采用自动送料装置和导正销精定位。

6.定转子铁心自动叠装硬质合金级进模

（1）自动叠装技术的结构形式与优点

1）自动叠装的模具结构形式。一种是在模具内全密叠压式，叠压成组的铁心不需要模外再加压，即可装机使用；另一种是半叠压式，出模后已叠合的铁心片之间存在间隙，需要模外再加压才能达到所需的结合力。

2）自动叠装的优点

① 提高了铁心的精度，外形一致性好，端面平整，质量好。全密叠压式铁心的外径偏差不大于0.03mm，半叠压式的铁心外径偏差能保证不大于0.02mm。

② 铁心采用叠装冲压后结合强度高，甚至超过焊接铁心，一般定子外径不大于250mm均可采用。

③ 自动叠装技术在级进模上应用后，不降低模具的冲裁速度及模具使用寿命。实际使用中冲裁速度为200～400次/min，刃磨寿命达到120万次以上，每次刃磨0.05～0.08mm，模具使用寿命1亿次以上。技术经济效益比较高。

图1-92 垫片级进模

1—导柱 2—上模座 3、23—导套 4、21—钢珠保持圈 5、7、10—凸模 6—垫板 8—凸模固定板 9—模柄 11—导正销 12—废料切断凸模 13—卸料螺钉组合件 14—凹模镶件 15—凹模固定板 16、18、19—凹模镶件 17—垫板 20—导料销 22—下模座 24—卸料板 25—微动开关 26—弹簧 27—触杆 28—检测导正销 29—镶套 30—支板 31—导料板

（2）自动叠装机理与冲压特点

1）自动叠装机理。从冲裁原理知，冲裁时凸凹模之间有间隙，当间隙较小时，落料件的尺寸大于凹模尺寸，孔的尺寸小于凸模尺寸，即落料件的尺寸大于孔的尺寸，所以将落料件装入孔中有过盈量。而叠装正是利用被包容件的底部大端尺寸压入包容件口部的小端尺寸，使其自然形成的过盈量达到紧固连接的目的。所以，只要在定转子适当部位冲出一定几何形状的叠装点，形成包容和被包容面，就能将硅钢片叠装为成组铁心，这就是铁心自动叠装的冲压机理。

图1-92 （续）

2）冲压特点。排样时，在定转子冲片上增加了冲叠压点的工位，将落料工位复合成带叠片计数功能的叠装工位。有些转子的铁心还附加有自动扭角功能，这是由叠压点在冲片上不断改变位置而形成的。叠装点沿落料方向的上部是凹形孔，下部为凸起，凹形孔可视为包容面，凸起可视为被包容面，如图1-94所示。自动冲压时，通过精确送料，在冲模落料工位使上面一片硅钢片的凸起部分准确地与下面一片的凹形孔重合在一起，当上面一片受到落料凸模的压力作用时，下面一片借助其外形与凹模壁的摩擦所产生的反作用力使两片产生叠装，由于材料产生的弹性变形，达到片与片之间紧密连接。如此一来，上面的冲片就一片片地和下面的冲片紧紧地叠装在一起，使落料孔中积存若干个叠装成形的成组冲片（图1-94b）。由落料凹模洞口落下的已不再是单个冲片，而是按冲压顺序一片挨一片排列整齐、冲裁断面相同、毛刺方向一致、达到规定厚度

图1-93 微电动机用转子片级进模

1—下模座 2、16—垫板 3、8—小导套 4—凹模固定板 5、6、7—凹模镶件 9—卸料板 10—小导柱 11—凸模固定板 12—导正销 13、14、20—凸模 15—上模座 17—强力弹簧 18—卸料螺钉 19—模柄 21—螺塞 22、25、31—弹簧 23—浮动检测销 24—横销 26—支架 27—微动开关 28—导料板 29—导套 30—滚珠保持架 32—导柱

图1-94 叠装时包容件与被包容件的过盈连接(www.xing528.com)

的铁心。

（3）定转子铁心的排样 图1-95所示为电扇用电动机定转子铁心，材料为D23硅钢片，料厚为0.5mm，定子叠压力为80～100N，转子叠压力为60～80N。在定子片的轭部设4个V形叠压点，如图1-96所示，其尺寸为5mm×1.5mm，在转子片轴孔与槽孔之间设置3个叠压点，供扭转斜槽所用。

图1-97所示为排样图，设有8个工位，工位①冲轴孔及2×ϕ8mm导正销孔；工位②冲转子槽；工位③冲扭斜槽及转子叠压点兼记数；工位④转子落料叠装；工位⑤冲定子槽；工位⑥冲定子叠压点兼记数；工位⑦定子落料叠装；工位⑧切断废料，由废料切断装置完成。

图1-95 电扇用电动机定转子铁心

a）转子 b）定子

（4）模具结构 图1-98所示为一典型的定转子铁心自动叠装硬质合金级进模，本模具在1250kN高速压力机上使用。一般情况下，组成完整的生产线，附有开卷机、自动校平机、自动送料装置、自动加油润滑装置和废料切断等辅助设备。压力机的实际冲压次数在160～400次/min之间。模具采用精密滚动导向模架精密导向装置、定位卸料装置和安全保护装置等。具体要求与特点简要说明如下：

图1-96 V形叠压点

图1-97 排样图

1）模架。本模具的模架精度、刚度比普通级进模高，模架采用6对滚动导柱、导套。导柱、导套装配后相对于上、下模座的垂直度为0.005mm/100mm。装入级进模的每对导柱、导套，装配前经过选择，保证配合过盈量为0.02～0.025mm。上、下模座的厚度为普通模具的2.5～3倍。材料采用45钢或40Cr钢，经调质处理硬度达28～32HRC。上、下平面的平行度为0.003mm/100mm，表面粗糙度值不大于Ra0.8μm。导柱和导套的材料采用GCr15钢，硬度为62～64HRC。

2）凸模与凹模。凸凹模选用YG20硬质合金，为提高使用寿命，使其特性更适宜于高速冲裁硅钢片，对硬质合金进行高温等静压处理，以细化晶粒，提高强度。

凸凹模及卸料板采用拼块结构，既便于加工又能保证加工精度，其加工精度达0.002mm。拼块凸模采用压板固定。

凹模由四个模块组成，结构形式如图2-12所示。各模块采用Cr12MoV合金工具钢制造，凸凹模拼块采用YG20硬质合金，由线切割粗加工后再用光学曲线磨削，以保证尺寸精度和互换性。模块用螺钉、销钉固定在下模座上，凹模拼块镶入套圈内，再嵌入模块内。

各凹模孔的孔距精度一般控制在0.002～0.005mm范围内。

转子铁心叠压点凹模部分除图1-98所示结构外，还可设计成图1-99所示结构。

图1-98 定转子铁心自动叠装硬质合金级进模

1—上模座 2—凸模固定板 3—转子扭角转动机构 4—上垫板 5—弹压卸料板 6—定子紧箍结构 7—定子落料凸模 8—定子落料凹模 9—定子叠压点凸模 10—定子槽凸模 11—定子槽凹模 12—转子落料叠装凹模 13—转子紧箍结构 14—转子落料叠装凸模 15—下模座 16—转子扭角凹模 17—转子扭角凸模 18—转子槽凹模 19—转子槽凸模 20—导正销孔凹模 21—下垫板 22—导正销孔凸模 23—轴孔凹模 24—凹模固定板 25—轴孔凸模

图1-99 转子叠压点凹模

1—转子扭角固定板 2—转子扭角凹模 3—固定轴

图1-100 卸料板结构

1—卸料板镶件 2—卸料板 3—转子槽凸模 4—压板 5—固定板

3）卸料装置。卸料装置采用弹压式结构，其结构如图1-100所示。要求卸料板在长期工作状态下始终保持运动平稳、耐磨、刚性好、不变形、保持高的尺寸精度。卸料板采用Cr12MoV合金工具钢制造，卸料板镶块也采用此钢制造，硬度为56～60HRC。卸料板不仅具有压料、卸料作用，更重要的是具有保护凸模精密准确导向作用。卸料板的制造精度高于凹模，与凸模配作，双边间隙为0.006～0.01mm。

为了保证模具在使用中的动态精度和力点的平衡，模具闭合时卸料板并不压紧卷料，而留有0.05～0.2mm间隙。弹簧压缩量为2.7～3mm。卸料板采用如图1-101所示弹压结构。由于多个套管9长度容易保证一致，所以装配后的卸料板与下模处于理想的平行状态。

4）转子扭角机构。图1-102所示为转子扭角传动机构（图1-98中的零件3），本模具采用机械传动，有上模驱动的转子扭角机构与下模驱动的转子扭角机构，本模具采用上模驱动的转子扭角机构。利用该机构，驱动上模部分的凸模使转子铁心片V形等叠压点凸起成形，同时扭转一定角度。其扭转斜度靠每片冲片上改变V形等叠压点的上模间歇旋转的。上模旋转的速比分别由三联齿轮经变速为H、M、L三挡，H为高挡速比，i=15.8；M为中挡速比，i=31.6；L为低挡速比，i=63.2。

图1-101 卸料板的弹压结构

1、7—螺钉 2—垫块 3—顶杆 4—弹簧 5—螺塞 6—上模座 8—垫圈 9—套管 10—卸料板

图1-102 转子扭角传动机构

1、2、3、4、7、8、12、13—齿轮 5—蜗杆 6—蜗轮 9、10、11—三联齿轮 14—离合器

转子扭角机构由杠杆和传动机构组成。杠杆使上模的上下运动转变为机构主动轴正反运动。传动机构将主轴的正反转变换为单向间歇回转，使机构按设定的回转角度输出，以控制叠装凸模。

5）冲压设备。选用高精度高速压力机，其公称压力大于模具所需冲裁力的1.5倍。自动送料精度保证在±（0.03～0.04）mm。

6）润滑。使用无硫化物的优质润滑剂对硬质合金叠装模进行润滑。

7.定转子铁心双回转自动叠装级进模

图1-103所示为步进电动机定转子铁心，定子铁心冲片之间旋转90°叠片，转子铁心冲片之间旋转72°叠片。图1-104所示为排样图，图1-105所示为定转子铁心双回转自动叠装级进模。双回转自动叠装过程由下列机构组成，图1-106所示为压力机曲轴传动示意图，图1-107所示为双回转传动机构，图1-108所示为双回转精度检测装置，图1-109所示为机械安全机构，图1-110所示为自动叠装计数分离装置。

本模具在自动送料、导正销精定位高速压力机上冲压，上、下模采用6根大的精密滚珠导向模架导向，卸料上用4根小导柱导向，所有技术要求同图1-98。

图1-103 步进电动机定转子铁心

a）转子 b）定子

图1-104 排样图

8.集成电路引线框架级进模

图1-111所示为双列8脚集成电路引线框架排样图，图1-112所示为双列8脚集成电路引线框架级进模下模装配简图，图1-113所示为双列8脚集成电路引线框架级进模上模装配简图。为适应高效率、高精度、高寿命的生产需要，凹模及卸料板均采用拼块结构，主要零件凸模、凹模拼块、卸料板拼块均可互换，并采用硬质合金材料制造，由内形加工变为外形加工，所以加工方便，极大地提高和保证了零件的加工精度。拼合时，凹模和卸料板采用同一拼合面，保证了模具的加工和装配精度。考虑到凸模的强度，细长的型孔可以分段冲制，但必须注意防止出现接缝产生毛刺而影响制件质量。

图1-105 定转子铁心双回转自动叠装级进模

1—转子落料凸模 2—转子落料导头 3—定子落料凸模 4—定子落料导头 5—转子回转套 6、10、15—滚针轴承 7—转子落料凹模 8—转子收紧圈 9—定子回转套 11—定子落料凹模 12—定子收紧圈 13、18—开关 14—转子法兰盘 16、19—推力滚针轴承 17—转子带轮 20—定子带轮 21—定子法兰盘 22—轴承

图1-106 压力机曲轴传动示意图

1—曲轴 2—压力机输出传动轴

图1-107 双回转传动机构

1、2、10、14—带轮 3—下模 4、5—同步带 6、7、8、9—张紧滑轮 11—定子回转驱动装置 12—联轴器 13—转子回转驱动装置 15—连接法兰 16—万向联轴器 17—压力机输出转动轴

图1-108 双回转精度检测装置

1、4—凹模固定板 2—转子回转套 3—转子落料凹模 5—定子回转套 6—定子落料凹模 7、12—定位销 8、10—手柄 9—转子检测销定位板 11—定子检测销定位板

图1-109 机械安全机构

1、5—小导柱 2—转子落料凸模固定板 3—转子落料凸模 4—转子落料凸模座 6—固定板 7—抽板 8—气缸和电磁阀

图1-110 自动叠装计数分离装置

1—气缸和电磁阀 2—抽板 3—计数凸模 4—失误滑头 5—失误导头 6—失误触杆

图1-111 双列8脚集成电路引线框架排样图

图1-112 双列8脚集成电路引线框架级进模下模装配简图

图1-113 双列8脚集成电路引线框架级进模上模装配简图

凹模拼块的固定方法采用直槽式固定方法，如图1-114所示，即将凹模固定板加工出直通槽，槽宽与凹模拼块的外形尺寸约有0.002mm的间隙配合，两端用螺钉固定左右挡块，并在靠近凹模拼块的一面各装入一块斜度为3°～7°的楔块锁紧。它同时对凹模拼块产生预压力，其大小应能抵消材料冲下后所产生的弹性变形胀力，而不致使各凹模拼块分离。凹模拼块可通过导料板用螺钉、销钉紧固压紧。

图1-114 凹模拼块直槽式固定方法

a）固定形式 b）拼块 1—左、右挡板 2—凹模固定板 3—导料板 4—中心板 5—凹模拼块 6—左、右楔块