多工位模具的案例
在汽車模具設計中，關于中型沖壓件在多工位模具上的應用，你了解了多少呢？
工藝布置簡介
本文所述中型沖壓件的多工位模具結構是總結了一類零件（汽車中型件）特征，將原本固有工作內容，經過精確的計算，給出合理均衡的布局方案，使工作行程內的時間和空間上都能實現一種載荷均布，從而使多個工位組合在一起工作成為可能，而非簡單的功能疊加。確保模具使用壽命的前提下，實現多個工位組合從而提高效率、減低成本。
關鍵在于實現了多個單工位模具的一體化設計，從要實現一副模具同時具備盡量多的工序內容，就必須從依靠復雜的結構甚至犧牲一部分模具強度的定向思維中解放出來。從工法和結構兩方面結合的角度突破模具設計的常規思路。
難點是該模具結構把多個單工位模具排到一副模具上沖壓時，需要考慮工序件的空間相對位置、操作空間、沖裁力分布均衡、行程排布、過程中偏載解決、加工、裝配方案等。
2. 該非標結構設計介紹
（1）主要部件介紹 圖1、圖2為該多工位模具的相關視圖。
（2）結構布局介紹 本多工位模具結構與普通模具機構相比，主要有以下特點：
第一，考慮到整體布局的平衡，模座上三個工序內容的工作部件安裝彼此獨立，中間工序內容處于模具中心，另外兩個工序內容對稱布置在兩側。
第二，考慮到人員操作方便、模具部件安裝空間及模具廢料下滑空間，把相鄰兩個工序之間設計為500mm等間距布置。
第三，考慮模座加工可行性、模具部件裝配方便性，模具壓芯限位設計采用螺釘（部件22、23、27、28）代替側銷的方案，由于修邊工位壓芯（部件24）設計需要兼顧導向（部件20）安裝、彈簧（部件21）安裝及自身強度，其輪廓尺寸超過修邊線輪廓，為避免拆壓芯時拆修邊刀塊，設計了壓芯蓋板（見圖2），使壓芯可以從模座的背面拆裝。
第四，考慮三個工序共同組成的沖壓沖次，模具在一個完整的行程里，工作力（沖裁力）分布需要均衡，壓料力分布盡量對稱，模具整體導向充分考慮防側和穩定性。
展開 沖壓件在多工位模具上的應用淺析，值得收藏！
（2）此類多工位模具結構應用制約分析 通過以上分析，可以看出此類中型件沖壓多工位結構應用的優勢所在。然而凡事都具有兩面性，此類結構同樣具有其局限性。主要表現在：①該結構需要考慮受力的均衡性，因此主要應用于對稱部件，對于形狀落差大的部件往往無法設計均衡。②此類結構受到現有機床尺寸的限制，無法應用到較大的沖壓件上。
（文章轉載于網絡，僅供學習分享，如侵權，請聯系刪除） 現在很多學習模具設計的小伙伴越來越多，很多人問我有沒有資料，第一本書看什么比較好，根據你們的需求，我將一些模具設計的資料進行了分類管理，希望你們能在模具行業前途無量。私信回復我“資料"即可領取!
展開 多工位級進模排樣圖和沖壓工序（工位）的設計
因此它必須具有足夠強度和剛度，保證送料過程中不因為載體自身的變形或斷裂而影響送料，甚至損壞模具。
載體和普通沖模排樣中搭邊既相似又不同，搭邊主要是為了補償定位誤差使沖裁后的制件外形完整而設置的，所以對于要求較高的制件常采用有搭邊的沖裁。搭邊值大小以保證沖出合格制件為原則，它與沖件形狀、大小、料厚、送料方式和模具結構特點等有關。普通沖裁的排樣有“無廢料排樣”，就是無搭邊排樣。而載體在多工位級進模中是絕對不可缺少的，沒有載體便不能進行多工位級進模的自動化沖壓。-般情況下，都是利用條料的載體和連在其上的沖件，浮離凹模平面-定高度，平穩地送進到每一個工位，完成沖壓動作。載體形式的確定，在多工位級進模的排樣設計中是很重要的一個內容，它對材料利用率高低影響最大，還關系到能否保證正常生產和保證制件的沖制精度，影響到模具復雜程度和制造難度等。
由于多工位級進模在排樣設計時，常常將用于精定位的導正銷孔設置在載體上，同時為了保證載體的強度，載體的寬度尺 寸遠比普通沖壓搭邊值要大得多，有的大2~4倍。這樣材料的利用率相對低一些，因此在排樣設計時，應在不影響我體強度的前提下，盡量減小載體的尺寸，提高材料的利用率，合理確定載體形式。
(2)載體的基本類型與特點
根據制件的形狀、變形性質和料厚等不同情況，可選用的載體，基本類型有三種，即雙側載體、單側載體、中間載體。
①雙側載體雙側載體又稱雙載體。指在條料兩側分別留出一-定寬度的材料用于運載工序件，工序件連接在兩側載體的中間，此種載體的外形保持很完整，導正銷定位孔常放在兩側載體上。載體的強度和送料穩定性最好，所以是最為理想的載體，故又稱標準載體，不足之處是材料的利用率較低。
雙側載體可分為等寬雙側載體、不等寬雙側載體和邊料載體。
展開 汽車左右前地板多工位生產工藝研究
通過優化某汽車左右前地板的多工位生產工藝及模具結構設計，將左右件對接生產，即一模兩件（傳輸方向）生產。有效降低了模具開發成本，將原來的八套模具減少至四套模具，減少了投資費用，提高了材料利用率和生產效率，降低生產成本，節省了模具存放空間。
目前汽車行業節奏越來越快，新車型的生準周期越來越短，多工位的高柔性和高效率備受行業青睞，而為了充分發揮多工位的高生產效率，需要在零件的生產工藝上進行充分研究。本文通過對多工位左右前地板的生產工藝進行研究，得到一模雙件（傳輸方向）的新生產方式，希望給國內采用大型多工位生產線生產的同行提供新的思路。
傳統生產工藝
圖1 汽車左右前地板零件
圖1為某車型左右前地板零件。左右前地板零件尺寸較大，單件尺寸（1250mm×600mm×160mm），拉延深度較深，局部起伏較大。受多工位對料片最大尺寸限制（圖2），考慮拉延工藝補充部分以及模具結構布置要求，因此傳統生產方式采用單件生產。
圖2 多工位板料最大尺寸要求
單件生產時需要對兩側進行工藝補充，經分析可以達到成形要求。確認4工序內容為：拉延、修邊（側修邊）、翻邊（側翻邊、側沖孔），如圖3所示。因需要考慮四角夾件，因此需要在四角留有至少30mm×30mm的夾持平面。經分析確認，板料采用(1400mm×750mm）長方料，材料利用率=（零件凈重）4.2877kg÷(板料重量 ）5.769kg =74.3%。
圖3 單件工藝分布圖
新型生產工藝
成形性分析
為了提升生產效率，左右前地板在多工位上采用一模兩件（傳輸方向）的生產方式，如要采用這種形式，就必須對整體尺寸進行充分優化，首先選擇在平面部分對接，中間連接最小間隙選擇20mm，翻邊補充部分取消，以板料法蘭邊和翻邊平面作為壓料面，充分減少工藝補充。
展開 
多工位壓力機在家電領域的應用
圖1 皮帶輪工序分布圖
圖2 單機聯線多工位生產線
采用多機聯線加工時，若一臺設備出現問題，則會導致整線停止，維修保養比較難，影響生產效率，并且所需要的廠房占地面積比較大，人員參與度比較大，模具的開發費用和制造費用比較高。
第二代單機多工位生產線
為提高生產效率，降低故障率，考慮一機多用，即：由1 臺壓力機取代14 臺壓力機，采用多工位形式，并針對該零件提出了第二代加工工藝，即鍛沖復合成形工藝。從生產效率上講，多工位壓力機的應用縮短了生產流程，減少80%人力，人均生產率提高4 倍。興鍛生產的變頻單機多工位壓力機如圖3 所示。
第三代伺服單機多工位生產線
規模化的生產需要穩定的質量來保障效益。隨著勞動成本的提高，自動化、智能化的需求越來越高，加之對資源和環境因素的要求，市場展示了對伺服多工位壓力機的需求。我公司借鑒學習了日本的伺服直驅壓力機技術，并實現了規模化和標準化生產，伺服電機同傳統電機相比，能夠提供更精準的控制，在驅動技術、節能環保、精確控制等方面有巨大優勢，由伺服馬達驅動的壓力機，壓力直接由伺服馬達的扭力輸出轉變而成，其低速大扭矩伺服電機和齒輪直接驅動，減少了中間環節，確保傳動的可靠性和效率，電機的最大峰值扭矩60000Nm、400rpm，驅動器最大電流3320A、額定功率550kW。通過伺服技術和多工位技術的應用，我公司伺服多工位壓力機具有自動化、智能化、操作安全、沖壓件綜合成本低、勞動生產率高、制件質量高等特點，能夠滿足客戶大批量生產的需要。
特殊超大型伺服壓力機的傳動主要包括：伺服電機、高速軸、中間齒輪、中間齒輪軸、偏心齒輪、低速軸、連桿、滑塊。
展開 多工位級進模的設計基礎知識
多工位級進模的設計基礎知識
多工位級進模設計步驟和設計要點
1 多工位級進模設計步驟
多工位級進模的結構一般都比較復雜， 精度要求高，造價當然也高，設計制造周期也長，因此在設計模具時，必須十分仔細，全面考慮每一個環節，特別是一些模具有幾個方向的運動，機構復雜，且其體積又有一定限制，不僅給設計工作帶來很多困難，還要善于處理設計工作中的各種矛盾，把模具設計合理。
有關多工位級進模的設計步驟，沒有固定的模式，如圖3-7所示為其設計與制造的簡明流程圖。
2 多工位級進模的設計要點
設計多工位級進模時，設計師應注意如下設計要點。
①要合理地進行工序安排。
②要合理地確定工位數及留有空工位。
③要重視排樣圖的設計和正確繪制排樣圖。
④要設計完善的導料和浮頂裝置。
⑤要設計出可靠而穩定的卸料機構。根據不同沖壓性質，做到卸料板能滿足多個功能的要求。
⑥要設計出精確的定距結構。
⑦凸、凹模的結構設計要合理。
⑧要有可靠的安全監測機構。
⑨要在滿足使用和一定壽命的前提下，注意模具結構設計的工藝性，用料經濟，加工維修方便，降低模具的制造成本。
①更多地采用模具標準件和典型組合。
多工位級進模排樣圖和沖壓工序(工位)的設計
1 級進模排樣的作用與重要性
(1)級進模排樣的作用
級進模的排樣是指一個或多 個制件在條料或帶料 上分幾個工位沖制的布置方法。排樣的t化程度不同，材料的利用率、制件的尺寸精度、生產率、模具結構與制造復雜程度、模具使用壽命長短以及沖壓件生產成本都受影響。所以排樣作為級進模設計的重要步驟，不僅必不可少，而且作用很大。它是多工位級進模設計時的設計基礎和重要組成部分，也是多工位級進模設計時的重要依據。排樣在先，模具結構設計在后，這個順序不可顛倒。
展開 多工位自動化點焊技術的研究與應用
為實現空氣調節器外罩類零件的點焊自動化，改變傳統單工位點焊工藝生產效率低下，提高產品外觀效果，保證零件質量的一致性，項目組設計了一條基于工業機器人的多工位柔性自動點焊線體。線體在外罩類零件的前后底板、殼體和防護網工序間實現自動上下料和自動焊接。本文將介紹線體的總體方案、控制方案及相關的設計創新點。
外罩零件生產背景
空氣調節器制造行業作為傳統的人員密集型行業，其涉及到大量的鈑金零件加工生產，以窗機外罩為例，目前均靠人工進行外罩殼體、前后底板和防護網4 個組件的取放，手動將外罩殼體、前后底板和防護網依次進行焊接。
由于生產過程需多人進行協作，經多次搬運與翻轉，生產效率低且零件一致性差。點焊時火花四濺，作業環境較為惡劣。工人進行機械化的反復操作，動作浪費多，勞動強度高，諸多浪費與低效等導致生產成本過高。基于此背景，結合工業機器人的應用，項目組規劃設計了一條集上下料與點焊加工生產于一體的多工位自動化點焊線體，如圖1 所示，對傳統生產模式進行革新。
圖1 自動化線體設計圖
自動化生產方案設計
隨著我國制造業的不斷轉型升級，傳統的人員密集型崗位在日趨先進的自動化技術下被逐步替代。而工業機器人作為制造業主要的自動化設備之一，已在鈑金零件生產過程中得到廣泛應用。
項目組針對窗機外罩組件的加工流程，為完成自動化線體各功能的實現，依靠觀察記錄大量人工作業，分析關鍵動作作為基礎數據，展開各工序的分解與逐個工位設計，見表1。
表1 各個工序的分解和逐個工位設計
自動化作業關鍵工步
第一個工步為上料、焊接動作。
展開 多工位壓力機在五金沖壓件加工廠的應用
五金沖壓件加工廠生產加工沖壓件產品，不止要用到普通壓力機床，有時還要用到多工位壓力機床。
轉塔式數控多工位壓力機又稱回轉頭數控步沖壓力機。這種壓力機是沖壓件廠家目前使用最廣泛的數控壓力機。該機用計算機控制板料送進距離、位置，自動選擇模具（一臺壓力機可同時安裝幾十副標準沖模），可以沖制出形狀復雜、精度很高的制件。
該壓力機的沖裁原理與普通壓力機不同，它采用逐點步沖沖裁成形原理，因而可以一模多用，以數量有限的標準模具，根據編制的數控程序沖制出各種各樣的制件。
轉塔式數控多工位壓力機，具有高精度、自動化程度高、生產效率高、不需專用模具等優點，因此適合于小批量、高精度、多型孔的鈑金件生產，特別適合于新產品的研制開發。
展開 加工沖壓件用的多工位級進模與普通級進模的對比
多工位級進模是在普通級進模的基礎上發展起來的一種高精度、高效率、長壽命的模具，是技術密集型模具的重要代表，是沖模發展方向之一。這種模具除進行沖孔落料工作外，還可根據沖壓件結構的特點和成形性質，完成壓筋、沖窩、彎曲、拉深等成形工序，甚至還可以在模具中完成裝配工序。
加工沖壓件時，將帶料或條料由模具入口端送進后，在嚴格控制步距精度的條件下，按照成形工藝安排的順序，通過各工位的連續沖壓，在最后工位經沖裁或切斷后，便可沖制出符合產品要求的沖壓件。為保證多工位級進模的正常工作，模具必須具有高精度的導向和準確的定距系統，配備有自動送料、自動出件、安全檢測等裝置。所以多工位級進模與普通沖模相比要復雜，具有如下特點。
①在一副模具中，可以完成多道沖壓件加工工序（包括沖裁，彎曲，拉深和成形等）；減少了使用多副模具的周轉和重復定位過程，顯著提高了勞動生產率和設備利用率。
②由于在級進模中工序可以分散在不同的工位上，故不存在復合模的“最小壁厚”問題，設計時根據模具強度和模具的裝配需要留出空工位，從而保證模具的強度和裝配空間。
③多工位級進模通常具有高精度的內、外導向（除模架導向精度要求高外，還必須對細小凸模實施內導向保護）和準確的定距系統，以保證沖壓件產品零件的加工精度和模具壽命。
④多工位級進模常采用高速沖床生產沖壓件，模具采用了自動送料、自動出件、安全檢測等自動化裝置，操作安全，具有較高的生產效率。目前，世界上最先進的多工位級進模工位數多達50多個，沖壓速度達1000次／min以上。
⑤多工位級進模結構復雜，鑲塊較多，模具制造精度要求很高，給模具的制造、調試及維修帶來一定的難度。同時要求模具零件具有互換性，在模具零件磨損或損壞后要求更換迅速、方便、可靠。
展開 雙機多工位工藝技術應用與研究
對于沖壓市場，多工位沖壓線的出現與成熟應用大幅增加了沖壓件的生產效率，因此越來越多的零部件廠商投資大型多工位生產線。
大型多工位生產線應用特點與難點
大型多工位生產線本文所指的是1600 噸及以上設備的沖壓線，投資這樣的生產線成本較高，但是生產效率、能耗、占地面積、土建等方面都有很好的優化。一條多工位沖壓生產線需重點解決壓力機、自動化三次元及模具這三方面問題。其生產節拍國內高端品牌廠商及國外廠商一般能做到25～30spm，但是最終的生產線效率受多方面的影響。
大型多工位壓力機的制造，如2500t 或3000t 壓力機整機重量會在1000噸左右，單體零部件尺寸和重量都已突破常規壓機的極限，從而給設計加工和裝配等都帶來很大的挑戰。因此這些生產線對制造廠商的生產能力要求極高，國內也僅有幾家設備商能設計制造此類大型生產線。
多工位的零件沖壓工藝，一般是前幾道工序為成形工藝（稱之為上流側
）
，需求沖壓力大，后幾個工序（稱之為下流側
）
為落料切邊等工藝，需要沖壓力小。
兩者的沖壓能力比例為3:2，即上流側需求能力為60%，下流側需求能力為40%，如圖1 所示。
圖1 上流側60%，下流側40%
這樣的沖壓特點，導致壓機承受很大的偏載負荷（圖2
）
。
常規多工位壓機的設計如果要克服這種大偏載則只能降低沖壓噸位使用，從而導致壓機噸位“名不副實”，能力利用率低。
圖2 多工位壓機偏載曲線
雖然也有壓力機廠家能夠制造分上下流側的抗偏載多工位壓機，如金豐、舒勒、小松等，但壓機需求廠商的零件多樣復雜，對于小沖壓件的沖壓則不需要很大的噸位，這就又導致“大牛拉小車”的情況發生，實際節能并不如預期。
展開 
多工位級進模，原來是這么個原理！
材料為SPCD，料厚為1.6mm，原工藝采用1副多工位彎曲級進模和一副鉚接模來完成，也就是說在專業廠家采購的鉚釘和在多工位級進模生產出的彎曲件經過鉚接模鉚合在一起。所需模具及設備多，機床利用率低，而且成本較高，并且制件的鉚接部分在流水線上安裝時容易脫落、松動導致質量不穩定。
圖1 等離子電視連接支架
經分析，設計成自動送料的一出二連續拉深多工位級進模來生產，并在級進模內設計有自動攻螺紋技術，這樣一來大大降低工人的勞動強度和生產成本。有效保證了制件的質量，提高該制件在市場的競爭能力。
該制件須向下拉深、彎曲較為合理。并要求在制件的拉深內徑攻M6螺紋孔，那么在生產中需經過沖切外形廢料、拉深、攻螺紋、彎曲、切斷等工序組合而成，均經合理分解后，按一定的成形順序要求設置在不同的沖壓工位上。
該制件內孔為M6的擠壓攻螺紋，經過積累的經驗得出，滿足該制件的M6螺牙，那么對攻螺紋前拉深內徑要控制在?5.65±0.02mm才能達成。如攻螺紋前拉深內徑偏大會造成M6的螺牙不飽和，反之內徑偏小造成擠壓絲錐容易折斷，將無法正常生產。其中M6的螺紋孔，要求在級進模內同時完成自動攻螺紋工藝。由壓力機一次行程生產出2個完整的拉深、彎曲及攻螺紋的制件，故生產效率高，但同時在沖壓過程中實現拉深、彎曲及自動攻螺紋等功能大大提高了模具設計與制造的難度。
二、排樣設計
該制件排樣設計時主要考慮以下幾個方面。
①模具剛性好、精度高的級進模通用模架，攻螺紋模塊位于模具的中部，因而模具結構設計成 4大模塊：沖裁、拉深模塊，單獨拉深模塊，攻螺紋模塊、彎曲及載體與制件分離模塊。
②合理制定工位數，以適應模架周界及考慮累積誤差對零件精度的影響。
展開 多工位級進模在五金沖壓件加工中的作用
多工位級進模是根據五金沖壓件的基本要求將沖裁、彎曲、拉深、成形等基本沖壓工序綜合在一副模具之中的不同工位上完成的模具。多工位級進模的特點如下。
(1)生產效率高
級進模可以在一副模具中完成復雜的沖裁、彎曲、拉深、成形等工序，減少了中間轉運和重復定位工作，加上自動送料機構，可以實現高速、自動沖壓，顯著提高了生產效率。
(2)操作安全簡單
級進模在沖壓時，操作者不必將手伸入模具的危險區域，模具內裝有安全檢測裝置，當五金沖壓件加工時發生意外時，壓力機自動停機，自動化程度較高。
(3)模具壽命長
對于工件結構復雜的內形或外形可分解為簡單的凸模或凹模形狀，在不同的工位上分步逐次沖壓，在工序集中的部位還可以設置空位，從而提高了模具的強度和壽命。此外，采用卸料板兼作凸模導向板，也有利于提高模具壽命。
(4)制件質量高
級進模具在一副模具中完成工件的全部成形工序，克服了用單工序模具時多次定位帶來的操作不便和累積誤差。模具的導向精度和定位精度較高，能保證五金沖壓件的加工精度。
(5)生產成本較低
由于級進模生產率和自動化程度較高，需要的設備和操作人員較少，因此，在沖壓件大批量生產時，成本相對較低。
(6)設計和制造難度大
多工位級進模結構復雜，技術含量高，設計靈活性大、難度大；設計和制造周期長，費用高。級進模適用于多工位、批量較大、材料較薄的中、小型五金沖壓件生產。
文章推薦：沖壓件加工中多工位級進模的工序分類
展開 沖壓件加工中多工位級進模的工序分類
沖壓件加工中會用到多工位級進模，多工位級進模又分很多種，那么在這多工序級進模中按加工工序分類都包含什么？
一、沖裁級進模
以電機轉子、定子和集成電路引線框架、晶體管引線等平面沖壓件為例，這些零件具
有非常窄小的引線寬度、橋部、小孔和切口等，受模具強度的影響或加工能力的限制，不能在一個工位上完成全部沖壓，因而可采用分工步的沖裁級進模。
二、彎曲級進模
在沖壓件加工中對于某些帶彎曲形狀的沖裁件或小型彎曲件，常常由于制件太小而操作不便，需要用彎曲級進模生產。若彎曲件具有多個彎曲方向，應在彎曲工藝上妥善處理，排好先后次序。如果要求獲得較高的生產率，應采用多個或多列排樣的級進模。為了提高彎曲件的精度，設計彎曲級進模時需要控制彎曲件的回彈值，并考慮彎曲部位的尺寸可以修正。
三、拉深級進模
1、拉深級進模是在長帶料上連續拉深，中間不進行材料退火等處理，因而要求有較好的拉深工藝可靠性。由于在沖壓件加工中拉深件容易起皺和破裂，因此要正確確定壓邊面積和壓邊力的大小。采用帶料切口拉深或不切口拉深，決定首次拉深直徑和拉深高度，以及確定凸、凹模首次拉深的圓角半徑，都是拉深級進模的關鍵。設計時，常在首次拉深以后留一兩個空位，以便試模后還可作適當的變更與調整。
2、在沖壓件加工拉深過程中，凸緣直徑、帶料步距、制件的直徑和高度以及壓邊力等因素都在變化。所以，每一步均應獨立考慮其沖壓特點，設計合適的結構。
3、用切幾個同心圓的二次切口法拉深，材料利用率低。而且不切口的整帶料連續拉深法，雖然在工藝上要困難些，但由于連續拉深使材料產生的溫升，在尚未完全冷卻時就進行下道工序的拉深，這與單道工序的拉深相比，在材料塑性變形方面更為有利。如果適當減少材料寬度，增大拉深系數，不切口拉深法還可以擴大它的應用范圍。
展開 沖壓件加工使用的多工位級進模排樣設計的原則
⑨當級進成形工位數不是很多、工件的精度要求較高時，可采用“復位”技術，即在成形工位前，先將工件毛坯沿其規定的輪廓進行沖切，但不與帶料分離，當凸模切入材料的20％～35％后，模具中的復位機構將作用反向力使被切工件壓回條料內，再送到后續加工工位進行成形。
文章推薦：特殊形狀五金沖壓件中盒形件的簡單介紹
