第2章 多工位级进冲压制件的排样设计

2.1 冲压零件的展开与工序分解

在多工位精密级进模设计中，要确定从毛坯板料到产品零件的转化过程，即要确定级进模模具中各工位所要进行的加工工序内容，并在条料上进行各工序的布置，这一设计过程就是料带排样。料带排样的主要内容是在冲压刃口外形设计的基础上，将各工序内容进行优化组合形成一系列工序组，并对工序组排序，确定工位数和每一工位的加工工序内容，确定载体类型、毛坯定位方式；设计导正孔直径和导正销的数量；绘制工序排样图，这是多工位级进模设计的关键。采用级进模具生产的冲压件，其大部分都是形状比较复杂的成形零件，首要的工作是将零件展开为平面尺寸，并对各冲压工序进行分解；然后将展开和分解的逆过程布置在条料上，形成排样图。

2.1.1 冲压零件的展开与工序分解

级进冲压带料的排样设计是级进模设计的重要内容。排样的设计前，必须认真研究产品的结构工艺性、产品的使用要求、技术要求和生产纲领。思考工序分解、工位内容的设计、工位布置、冲压方向设计，如图2-1、图2-2所示。

（1）工序分解。工序分解是在产品的展开过程中，对产品形状形成的冲压工序要素进行分解，如冲孔、落料、弯曲、局部成形等。展开的形状即为制件毛坯形状，是排样的基本形状尺寸。它在料带上的布置，决定了材料的利用率和料带的尺寸。

（2）工位内容设计。工序分解后，将分解的项目按各种冲压工艺的成形原则，进行工位内容的设计。例如，先分离工序，再成形，再分离的原则；弯曲时先弯外后弯内原则等。

（3）工位内容布置。设计完后，将设计方案布置在设计的条料上，完成工位的布置。

（4）冲压方向确定。工位布置在条料上后，根据条料的技术要求，如制件的毛刺方向、制件及废料的回收的难易、成形制件是否干涉等，设计冲压方向。

完成以上4个步骤后画出排样图，如图2-3所示为排样过程示意图。

通过图2-3所示案例可知，在多工位级进模设计中，当一个产品零件展开后，最重要的便是分析工序如何分解（拆解），分解的方式有许多种，怎样分解才能又快又好地确定模具结构，较优化的工序数、工位数和产品生产质量，尽可能制定出最佳方案。

1．工序分解的原则

（1）尽量将工件的毛刺方向向下（包括冲孔、切边、落料等）。

（2）原则上先安排局部成形，再冲孔，切废料，再折边成形，最后分离制件。

（3）在冲孔、落料时要考虑模具的冲裁力和模具的强度，合理安排冲孔与落料。

（4）折边成形尽可能以同一方向折边；不同方向折边时要考虑模具的结构，尽量简单易行、维修方便；同方向折边不要相互干涉，以免影响产品的外形与尺寸。

（5）在打凸时凸包尽可能向下，打较大的凸包时要安排在第一工序冲压，并且打凸和打凸附近的冲孔不要排在一个工位内，以避免打凸时拉料，产生变形。

（6）当折边或推平（压平）附近有较大的冲孔时，估计折边会产生拉料，推平（压平）会产生压料不死，如强行成形将影响产品外观，或达不到尺寸要求。应考虑先折边、推平（压平），再冲孔，以此来保证产品的要求。

（7）当冲锥形螺钉沉孔和翻螺纹孔时，如果其附近有孔或其离边料尺寸较小，即先冲锥形螺钉沉孔与翻螺纹孔会产生板料变形，要安排先冲锥形螺沉钉孔，翻螺纹孔后再冲孔、切边、落料。

（8）在弯曲“”形时，可能会产生两侧材料流动不均匀现象，安排工序时必须考虑弯曲对板料的影响，再安排工序。

（9）当产品有平面度要求与形位公差要求时，要考虑其成形方式，以确保其平面度或形位公差特殊要求。

（10）当产品有较多的小高度Z形弯曲面时，由于不能算准其尺寸，即使能算准其尺寸，但由于综合因素（如小高度Z形弯曲冲的R角，材质的内部性能不同等）的影响，会造成产品尺寸的不稳定，在这种情况下可以采用先折小高度Z形弯曲成形，后切边或落料。

2．常见工序的分解

1）多孔冲孔工序的分解（见表2-1）

2）落料工序的局部分解（见表2-2）

3）翻孔工序的局部分解（见表2-3）

4）凸包工序的局部分解（见表2-4）

5）“”形件弯曲工序的局部分解（见表2-5）

6）小高度“Z”形件弯曲工序的局部分解（见表2-6）

7）折边工序分解方案（见表2-7）

8）推平与压平工序分解方案（见表2-8）

9）翻边压平工序分解方案（见表2-9）

10）卷圆工序分解方案（见表2-10）

11）典型弯曲工序分解方案（见表2-11）

2.1.2 冲压零件的工位排样案例

1．冲裁件的分解与排样

如图2-4所示冲孔落料件，制品可分解为冲孔、落料两个基本冲压工序。由于外形落料形状不规则，为了保证模具凸、凹模的强度和模具刃口形状尽可能简单，以有利于模具制造，落料进一步分解为冲缺口和矩形落料，见工序分解图。根据工序分解，可设计如图2-5、图2-6所示的两种排样方案。图2-5中切缺口切在材料整体的部分，材料比较充分，同时导正后冲切，断面质量高。该方案在整个冲压过程中冲压力是对称的。图2-6所示切缺口在条料的侧面冲缺口，图2-6（a）所示冲切后边缘是开放的，侧面导向的精度降低；图2-6（b）所示弥补了图2-6（a）的问题，但搭边值增大，材料利用率有所降低。

如图2-7所示为一个多孔的冲孔落料件，制品同样分解为冲孔、落料两个基本冲压工序，由于孔的数量比较多，而且孔间距较小，在进行冲孔工位布置时，将孔分解为三次完成，如图2-7（a）所示。图2-7（b）所示为分解后工位布置图。

2．弯曲件的分解与排样

如图2-8所示支架弯曲零件，该制件可分解为冲裁、弯曲两个冲压工序。冲裁又分解为落料（弯曲展开尺寸）、冲孔；弯曲分解为A部弯曲和B部弯曲，如图2-9所示。

如图2-10所示是外形冲裁的排样方法，由于制件弯曲有纹向的要求，排样方案将冲裁件横放，为保证送料精度，应考虑在条料的两侧设计导正销精定位。外形的分离首先要考虑需要弯曲的部位，只有将弯曲部位的料与带料分离，后续工位才能实现弯曲。在考虑分离时，同时要考虑保留载体与制件连接的部位，该连接部位一定要可靠，弯曲时不能变形。这部分材料的分离往往是弯曲以后。排样冲压的顺序是冲导正孔、冲废料、落制件。

在级进模中安排冲孔工序，原则上安排在外形冲裁之前，可以和导正孔同时冲压。

弯曲工序的安排如图2-11所示。A部弯曲分两次完成，如图2-11（c）所示工序1预弯，完成外角90°和内角45°，如图2-11（d）所示；工序2完成内角90°及A部的整形，如图2-11（e）所示。B部弯曲分两次弯曲完成，如图2-11（f）所示；工序1弯曲完成外角90°，如图2-11（g）所示；工序2完成内角90°的弯曲，如图2-11（h）所示。

图2-12所示为图2-8弯曲件的完整的级进冲压排样图。工位，1冲孔；工位2，切弯曲边缘废料；工位3，B端预弯、工位4，B端弯曲并整形；工位5，空工位；工位6，A端预弯、工位7，A端弯曲并整形；工位8、9，切废料落料。

3．拉深件的分解与排样

如图2-13所示带凸缘的拉深件罩，可分解为落料、拉深、切边等冲压工序，如图2-14所示。拉深需要多次拉深，拉深次数及有关工序参数要通过计算来确定，表2-12是计算确定的该零件的一些工序尺寸。

图2-15所示是该零件冲压生产的排样方法之一。考虑拉深过程中材料的变形流动，拉深前采用了切工艺废料工艺，完成拉深毛坯与带料的分离。第1工位设计冲导正孔，目的是使带料有较高的送料精度。排样图中在切工艺缺口和第一次拉深之间、第一次拉深和第二次拉深之间设计了空工位。

2.2 多工位级进冲压排样的设计方法

2.2.1 多工位级进模冲压零件的排样设计原则

零件在带料上排样图的设计是多工位级进模设计的重要内容，是决定级进模设计质量的主要因素之一。零件级进冲压排样图的设计，直接影响模具设计的质量。一旦排样图确定了，则零件的冲制顺序、模具的工位数及各工位内容、材料的利用率、模具步距的基本尺寸、定距方式、条料载体形式、条料宽度、模具结构、导料方式等都得到了确定。若排样图设计错误，会导致制造出来的模具无法冲压零件或冲压的零件质量达不到要求。因此，在设计带料排样图时，必须认真分析，综合考虑，进行合理组合和排序，拟订出多种排样方案，加以比较，最终确定最佳方案。在排样设计分析时要考虑以下原则：

（1）要保证产品零件的精度和使用要求及后续工序冲压的需要。

（2）工序应尽量分散，以提高模具寿命，简化模具结构。

（3）要考虑生产能力和生产批量的匹配，当生产能力较生产批量低时，则力求采用双排或多排，使之在模具上提高效率；同时要尽量使模具制造简单、模具寿命长。

（4）高速冲压的级进模用自动送料机构送料时，用导正销精确定距，手工送料时则多用侧刃粗定位，用导正销精确定距。为保证条料送进的步距精度，第1工位安排冲导正孔，第2工位设置导正销，在其后的各工位上优先在易窜动的工位设置导正销。

（5）要抓住冲压零件的主要特点，认真分析冲压零件形状，考虑好各工位之间的关系，确保顺利冲压，对形状复杂、精度要求特殊的零件，要采取必要的措施保证。

（6）尽量提高材料利用率，使废料达到最低限度。对同一零件利用多行排列或双行穿插排列可提高材料利用率。另外，在条件允许的情况下，可把不同形状的零件整合在一副模具上冲压，更有利于提高材料利用率。

（7）适当设置空位工位，以保证模具具有足够的强度，并避免凸模安装时相互干涉，同时也便于试模调整工序时利用（如图2-16所示）。

（8）必须注意各种产生条料送进障碍的可能，确保条料在送进过程中通畅无阻。

（9）冲压件的毛刺方向。当零件提出毛刺方向要求时，应保证冲出的零件毛刺方向一致；对于带有弯曲加工的冲压零件，应使毛刺面留在弯曲件内侧；在分段切除余料时，不能一部分向下冲，有些位置向上冲会造成冲压件的周边毛刺方向不一致。

（10）要注意冲压力的平衡。合理安排各工序以保证整个冲压加工的压力中心与模具中心一致，其最大偏移量不能超过L/6或B/6（其中L、B分别为模具的长度和宽度），对冲压过程出现侧向力，要采取措施加以平衡。

（11）级进模最适宜以成卷的带料供料，以保证能进行连续、自动、高速冲压，被加工材料的力学性能要充分满足冲压工艺的要求。

（12）工件和废料应保证能顺利排出，连续的废料需要增加切断工序。

（13）排样方案要考虑模具加工设备的条件，以及模具和冲床工作台的匹配性。

2.2.2 排样的设计要求

1．制件在条料上的获取方法

（1）切制件留载体。带料在模具上，一个工位一个工位冲压以后，成品制件在最后工位上从载体上冲落下来，载体仍保持原样（如图2-17所示）。这种方法常用于制件简单、工位少的模具，并且产品的批量不很大。

（2）切载体留制件。带有弯曲成形的零件，为了保证零件的弯曲，先要将要弯曲部位与带料分离，通过搭口把制件留在载体上，如图2-18所示。采用这种方式，在级进模最后工位条料排样上的残留载体将成为多余的产物（即废料），若处理不好，将影响正常操作。可设置专用废料卷绕装置，将废料卷绕成一定大小后卸除；也可采用切载体留制件的方法，在最后工位切除载体，制件留在凹模表面后，由压缩空气吹到集件装置中。

（3）切载体也切制件。这种方式是制件和载体冲切后均采用漏料方法下落，为了避免制件与废料下落时混淆，在下模座里要设有制件料斗或漏料通道，将它们分别排出。此法在大批量、自动冲压生产中应用普遍。

（4）留载体也留制件。这种方式常常由于后续工序（指本模具之外的加工）的需要，条料上的制件虽经多工位级进模冲压成形，但仍留在载体上，如小电流接线端子和集成电路金属引线框架。要求每十个或几十个制件为一个单元，冲切成一长条，如图2-19所示是晶体管金属引线脚（该零件30个一组进行封装）。

2．工序件的携带方法

排样中未冲压成的成品件，均可称为工序件或坯件，它在条料（带料）上的携带方法，在排样设计时必须确定。目前常用的方法有两种，即落料后又被压回到原条料内和通过载体传递。

（1）工序件落料后又被压回到原条料内。这种方法主要用于料厚>0.5mm，并且在其后为最后工位或后工位数已不多的，就要进行压弯成形等场合。它是在落料工位的凹模内加反向压力，使工序件落料后重新被压入带料内，并用带料作为载体传递到下一工位成形，如图2-20所示。工位8，制件与条料分离后压回条料。

（2）通过某种载体在模具冲压时在模具内有序传递。利用冲切废料的方法使制件和载体通过必要的“桥”连接在一起，冲切废料的目的是使制件成形部分与条料分离。制件的成形是在载体的传递过程中在有关工位上进行的，制件成形结束后，在最后的工位将其从条料上分离出来。这也是在级进模排样中常常应用的方法。

3．冲压时材料变形和分离安排的合理性

每个工位材料的变形和分离合理与否，都是与最终能否冲出合格制件、能否进行正常冲压生产联系在一起的。排样时应根据不同冲压工序，从材料的变形和分离合理性方面多考虑。

（1）对于纯冲裁的分离变形，特别是窄而细长的零件（如表针）、材料薄而形状特殊的片形件（如半导体和集成电路引线框等），采取冲切废料的排样方法比较合理。

（2）对于压弯件，须将其展开，展开外形部分应先冲切分离。压弯时应遵循先弯外侧、后弯内侧的顺序进行排样。同时，最小弯曲半径应符合设计参数要求，对于太小的弯曲半径，排样时应加整形工位。

（3）弯曲成形部分若邻近孔，为避免变形，应符合弯曲工艺要求。

（4）对于浅的压筋、镦形冲压加工，要考虑材料的流动对邻近孔的影响，这时应先进行镦形、压筋，再冲孔，如图2-21所示。

（5）需要冲出较大底孔的拉深件，在排样中可先冲预备孔，这样有利于拉深成形。

（6）级进拉深应遵守材料的拉深变形程度由大变小的原则，合理分配；圆角半径过小（R≤4t时），要考虑设置整形工位。

4．毛刺方向

有的制件对毛刺方向有要求，在排样时，不论是双排还是多排，要保证各排冲出的制件毛刺方向一致，不允许在一副模具中，冲出制件毛刺的方向有正有反。如图2-22所示是双排的排样图，图2-22（a）所示是排样的冲压方法是，制件先冲一排后，翻转冲第二排的排样，这种冲压方法冲下的两个制件毛刺方向相反；图2-22（b）所示是制件在同一平面内旋转180°后形成的第二排排样，采用这种双排，同时冲下的两个制件毛刺方向相同。

对于弯曲件，排样时应尽可能使毛刺面处于弯曲件的内侧，毛刺方向朝向凸模，这样可保证弯曲变形区获得较小的圆角半径，不会出现裂纹，保证弯曲件的质量。

2.2.3 载体的类型及设计

1．载体与搭边的区别

载体在排样中就是用来运载冲压零件向前送进的那一部分工艺材料。它必须具有足够的强度和刚度，保证送料过程中不会因为载体自身的变形或断裂而影响送料，甚至损坏模具。

载体和普通冲模排样中搭边既相似又不同，搭边主要是为了补偿定位误差使冲裁后的制件外形完整而设置的。搭边值大小以保证冲出合格制件为原则，它与冲件形状、大小、料厚、送料方式和模具结构特点等有关。普通冲裁“无废料排样”，就是无搭边排样。而载体在多工位级进模中是不可缺少的，没有载体便不能进行多工位级进模的自动化冲压。一般情况下，都是利用带料的载体连接在其上的冲件，浮离凹模平面一定高度，平稳地送进到每个冲压工位，完成冲压动作。

载体形式的确定，在多工位级进模的排样中是很重要的，它对材料的利用率高低影响最大，还关系到能否保证正常生产和保证制件冲制精度和效果，影响模具结构的复杂程度和制造难度。

由于多工位级进模在排样设计时常常将用于精定位的导正销孔设置在载体上，同时为了保证载体的强度，载体的宽度尺寸比普通冲压搭边值要大，有的要大2～4倍，所以材料的利用率相对低一些。在排样设计时，应在不影响载体强度的前提下，尽量减小载体的尺寸，提高材料的利用率。

2．载体的基本类型与特点

根据制件的形状、工序变形性质和材料厚度等不同情况，可选用的载体基本类型有三种，即双侧载体、单侧载体和中间载体。

1）双侧载体

双侧载体又称为双载体，是在条料的边缘两侧设计的载体。在最后将制件分离前，制件与条料的两侧相连，被加工的零件连接在两侧载体的中间。双侧载体是稳定的载体，可使工件到最后一个工位前条料的两侧仍保持完整的外形，这对于送进、定位和导正都十分有利。采用双侧载体送进十分平稳可靠，但材料利用率较低。

双侧载体可分为等宽双侧载体、不等宽双侧载体和边料载体。

等宽双侧载体一般应用于送进步距精度高、条料偏薄、精度要求较高的冲裁件多工位级进模或弯曲件多工位级进模。在载体两侧的对称位置可冲出导正销孔，在模具的相应位置设导正销，以提高定位精度，如图2-23所示。

不等宽双侧载体宽的一侧称为主载体，窄的一侧称为副载体。一般在主载体上设计导正销孔。此时，条料沿主载体一侧的导料板前进。冲压过程中可在中途冲切去副载体，以便进行侧向冲压加工或其他加工（如图2-24所示）。在冲切副载体之前，应将主要冲裁工序都进行完毕，以确保冲制精度。

边料载体是利用材料搭边冲出导正销孔而形成的一种载体，这种载体简单又能提高材料的利用率，对干外形为圆形的冲裁、浅拉深成形的制件排样应用十分普遍。排样的送料步距可大于20mm，且可多件排列，如图2-25、图2-26所示。

2）单侧载体

单侧载体是在带料的送进过程中，带料的一侧外形被切掉，另一侧保持完整外形，实现对工序件的运载。导正销孔设计在单侧载体上，其送进步距精度不如双侧载体高。有时可再借用一个零件本身的孔同时进行导正，以提高送进步距精度，防止载体在冲制过程中有微小变形，影响步距精度。与双侧载体相比，单侧载体应取更大的宽度，以保证载体强度。在冲压过程中，单侧载体易产生横向弯曲，无载体一侧的导向比较困难。

单侧载体一般用于条料厚度为0.5mm以上的冲压件，特别是对于零件一端或几个方向都有弯曲，排样中只能保持条料的一侧有完整外形的场合，应用单侧载体较多，如图2-27、图2-28所示。

在冲裁细长零件时，为了增强载体的强度，并不过分增加载体宽度，仍设计为单侧载体，但在每两个冲压件之间适当位置用一小部分连接起来，以增强条料的强度，称为桥接式载体，其中连接两工序件的部分称为桥。采用桥接式载体时，冲压进行到一定的工位或到最后再将桥接部分冲切掉，如图2-29所示。

3）中间载体

中间载体是指载体设计在条料中间，如图2-30所示（同一个零件的两种不同排样方法），一般适用于对称零件，尤其是两外侧有弯曲的对称零件。中间载体不仅可以节省大量的原材，还利于抵消两侧压弯时产生的侧向力。对于一些不对称的单向弯曲的零件，也可采用中间载体将被加工的零件对称放置在中间载体两侧（如图2-16所示），变不对称零件为对称性排列，既提高了生产效率，又提高了材料利用率，也抵消了弯曲时产生的侧向压力。

2.2.4 分段切除余料的设计

1．分段冲切的目的

当级进模冲压的零件内孔和外形的形状较为复杂，同时零件还包含有弯曲、拉深、成形等多种冲压工序时，为了保证模具制造和冲压件质量要求，此时常采用将内孔或外形分段切除余料的方法，如图2-31所示。该方法使模具刃口分解和重组，把复杂的内、外形轮廓分解为若干简单的几何单元，以简化凸模和凹模形状，便于加工，缩短模具制造周期。通过刃口的分解还能改善凸模和凹模的受力状态，提高模具的强度和寿命，并可满足特殊的工艺需要，便于制件在摸具中的连续冲压成形。

2．分段冲切的分割原则

（1）形状轮廓的分割应有利于简化模具结构，形成的凸模外形要简单、规则，要便于加工，并要有足够的强度。同时，应保证产品零件的形状、尺寸、精度和使用要求。

（2）内、外形轮廓分解后，各段间的连接应平直或圆滑。

（3）分段搭接点应尽量少，搭接点位置要避开产品零件的薄弱部位和外形的重要部位，放在不注目的位置。

（4）有公差要求的直边和使用过程中有滑动配合要求的边应一次冲切，不宜分段，以免产生误差积累。

（5）复杂外形以及有窄槽或细长臂的部位最好分解，复杂内形最好分解。

（6）外轮廓各段毛刺方向有不同要求时应分解。

（7）刃口分解要考虑加工设备条件和加工方法，便于加工。

3．分段切除余料时的连接方式的选择

级进模在分段切除冲制过程中，余料切除后各段间要形成一个完整的冲压零件。由于级进模工位多，模具的制造误差及步距间的误差累积都有可能使冲切后形孔各段出现各种质量问题。因此，为保证冲压零件的质量，就必须合理地选择连接方式，并加上必要的措施，使各段间连接过渡得非常平直和圆滑，以免出现毛刺、错位、尖角、塌角等。

连接方法可分为搭接、平接、切接三种方式。

搭接如图2-32（a）所示，若第一次冲出A、C两区，第二次冲出B区，图示的搭接区是冲裁B区凸模的扩大部分，搭接区在实际冲裁时不起作用，主要是克服形孔间连接时的各种误差，使形孔连接良好，保证制件在分段切除后连接整齐。搭接最有利于保证冲件的连接质量，在分段切除中大部分都采用这种连接方式。

图2-32（b）所示是平接，在冲A、C区域时，零件的直边先冲切去了一段，在另一工位冲压B区时，再切去余下的一段，两次冲切刃口平行，共线但不重叠。平接方式易出现毛刺、错牙和不平直等质量问题，设计时，应尽量避免采用。若需采用时，要提高模具步距和凸模、凹模的制造精度，并对平接的直线前后两次冲切的工位均设置导正销对条料导正。二次冲切的凸模连接处的延长部分修出微小的斜角（3°～5°），以防由于种种误差的影响在连接处出现明显的缺陷。

图2-32（c）所示为切接，与平接相似。平接是指直线段，而切接是指在零件的圆弧部分上或圆弧与圆弧相切的切点进行分段切除的连接方式。切接也容易在连接处产生毛刺、错位、不圆滑等质量问题，需采取与平接相同的措施。

2.2.5 工位数的设计

工位数不是越多越好，宜少勿多。工位数太多，将带来一系列问题，如不可避免的累积步距误差、模具面积和重量变大、模具材料费用加大等。

1．合理确定必要工位

当遇到复杂的制件外形或孔之间间距太近时，考虑到冲裁凸、凹模的强度和模具加工等问题，可分解成多次局部冲裁最后完成制件外形要求，在多个工位上加工而成，即采用增加工位数为代价简化凸模、凹模几何形状。

对精度要求较高的弯曲件、拉深件，应考虑整形工位。

2．适当设计空工位

当条料每送到这个工位时，不作任何加工，随着条料的送进，再进入下一工位，这样的工位为空位工位。在排样图中，增设空位工位的目的是为了保证凹模、卸料板、凸模固定板有足够的强度，确保模具的使用寿命，或是为了便于在模具中设置特殊结构，或是为了作必要的储备工位（对复杂弯曲件或拉深件），便于试模时调整工序用。在多工位级进模中，空位工位虽为常见，但绝不能无原则地随意设置。因为空位工位的设置，无疑将会增大模具的尺寸，使模具的误差累积增大，所以在排样考虑空位工位设置时要遵循以下原则：

（1）用导正销做精确定位的条料排样图因步距积累误差较小，对产品精度影响不大，可适当地多设置空位工位，因为多个导正销同时对条料进行导正，对步距送进误差有相互抵消的可能。而单纯以侧刃定距的多工位级进模，其条料送进时随着工位数的增多而误差累积加大，不应轻易增设一个空位工位。

（2）当模具的步距较大时（步距>16mm），不宜多设置空位工位。尤其对于一些步距大于30mm的多工位级进模，更不能轻易设置空工位。反之，当模具的步距较小（一般<8mm）时，增加一些空位工位对模具的影响不大。有时步距过小，如果不多增设空位工位，模具的强度就较低，而且模具的一些零部件也无法安装。此时，就应该考虑增加空位工位。

（3）精度高、形状复杂的零件在设计排样图时，应少设置空位工位；精度较低、形状简单的零件在设计排样图时，可适当地多设置空位工位。

3．步距基本尺寸的确定

级进模的步距是确定条料在模具中每送进一次，所需要向前移动的送料距离。步距的精度直接影响冲件的精度。设计级进模时，要合理地确定步距的基本尺寸和步距精度。步距的基本尺寸，就是模具中两相邻工位的距离。

步距的精度直接影响冲件的精度。步距的误差不仅影响分段切除余料，导致外形尺寸的误差，还影响冲压件内、外形的相对位置。也就是说，步距精度越高，冲件精度也越高，但模具制造也就越困难。所以步距精度的确定必须根据冲压件的具体情况来定。影响步距精度的因素很多，但归纳起来主要有：冲压件的精度等级、形状复杂程度、冲压件材质和厚度、模具的工位数，冲制时条料的送进方式和定距形式等。

多工位级进模步距精度的经验公式为

式中，δ 为多工位级进模步距对称极限偏差值（mm）；β 为冲件沿条料送进方向最大轮廓基本尺寸（指展开后）精度提高三级后的实际公差值（mm）；n为模具设计的工位数；k为修正系数。

单载体时：每步有导正销，k=1/2；双载体时：每步有导正销，k=1/3；当载体每隔一步导正时，精度系数取1.2k；每隔二步导正时，精度系数取1.4k。

2.2.6 工序先后的安排

1．带孔冲裁件

一般先冲孔后落料，若孔到边缘的距离比较小，而孔的精度又比较高时，排样应考虑先冲外形，再在导正销导正的情况下冲孔，以避免先冲孔、后落料时，造成孔的变形，达不到孔的精度要求，如图2-33（b）所示。图2-33（a）所示是先冲孔再冲孔边缘外形，不利于孔及孔位尺寸精度的工位布置图。

2．弯曲件

应首先安排冲切掉弯曲件周边（指弯曲件展开后）以外废料，再进行弯曲成形，最后落料或切断。若多角弯曲件的弯曲，其中某个尺寸精度要求较高时，此处应先考虑避免两次直角弯曲时材料的延伸，可采取预弯到一过渡形状，先弯成45°，如图2-34所示，再进一步弯到尺寸要求。在弯曲制件时，为了防止弯曲过程条料的窜动，在排样和模具结构设计时要考虑有利于模具在弯曲制件时，对材料的夹紧。图2-34（b）所示排样，弯曲工序1时，制件的上端未考虑预弯，受力不对称，在弯曲下端部分时，将引起制件往下窜动。改为图2-34（c）所示的排样，弯曲工序1的上端部分考虑了预弯，使弯曲工序1在弯曲成形过程中，制件两端都受力，保证成形过程稳定，并对弯曲工序2的材料变形非常有利。

3．带有压筋（压凸）的制件

如图2-35（a）所示为带有压筋的制件。对于这类制件，一般先压筋（压凸），后冲孔，再落料。有些筋在制件上是直通的，有些只有部分。

如图2-35（b）所示压凸包，变形是材料拉深与胀形的一种复合成形，由于变形材料有流动，在安排工序时应先压凸后冲切制件外形，对质量有保证。如有的凸包中心有孔，应在压凸前先在孔的位置冲一个较小的孔，这样有利于材料从中心向外流动，压凸后将孔冲至需要尺寸。

4．有立体成形的制件

有立体成形的制件应按其复杂程度而定，一般以有利于下道工序的进行为原则，做到先易后难，按先冲平面形状，后冲立体形状的顺序安排。

5．需设置工艺孔或工艺切口的制件

某些制件在冲压时，为保证冲压件的质量，需要设置工艺孔或工艺切口。例如冲方孔前，在此孔位置中心上先冲个圆孔作为工艺孔，供定位使用；切口弯曲成形时，在其弯曲形状边缘先冲出封闭的长孔或切口，再弯曲；连续拉深开始前，常在条料的第1工位和第2工位变形区外侧，先冲出一条或几条切口，以利于材料塑性变形。

6．对于同一尺寸或位置精度要求高的制件

若制件孔与孔之间或孔与外形之间有较高形位公差要求，应尽量安排在同一工位中冲出。如果必须进行两次或多次冲裁才能得到制件要求的形状，则在排样上也要先冲裁废料，再切弯成形，并在制件的尺寸方面要采取一些措施，避免重复冲裁搭接处不正而出现毛刺。如图2-36所示排样，材料料厚0.1mm，第1工位采用双侧刃定距，同时还冲两个特形孔；第2工位是切口弯曲，设计时，考虑到送料步距的误差，有意使第1工位冲废料后留下的中间部分与切口弯曲后留下的中间部分单边差0.1mm，形成一个台阶，这种做法在制件结构允许的情况下，排样设计比较合理。

2.2.7 定位形式选择与设计

1．定位形式

在级进模中，由于产品的加工工序安排在多个工位上顺次完成，为了保证前后两次冲切中，工序件的准确匹配和连接，必须保证其在每一工位上都能准确定位。根据工序件的定位精度，级进模的定位方式可采用挡料销、侧刃、自动送料机构、导正销等。前三者使用时只能作为粗定位，级进模的精定位都是采用导正销导正。导正销与其他粗定位方式配合使用构成定位形式。

在多工位精密级进模冲压时，常使用自动送料机构，配合冲床冲程运动，使条料定时定量地送进，并且实现初始定位，要做精确定位时，必须采用导正销导正。在组合使用时，必须遵循一定的原则，才能取得较好的定位效果。

2．导正孔的确定原则

导正孔是通过装于上模的导正销插入其中矫正条料位置来达到精确定位的目的，一般与其他定位方式配合使用（如图2-37所示）。

导正孔可利用零件本身的孔，或利用废料载体上的孔，前者为直接导正，后者为间接导正。直接导正的材料利用率高，外形与孔的相对精度容易保证，模具加工容易，但易引起产品孔变形。间接导正的材料利用率降低，模具加工工作量增加，但产品孔不会变形。

导正孔直径的大小会影响材料利用率、载体强度、导正精度等，应结合考虑板料厚度、材质、硬度、毛坯尺寸、载体形式、尺寸、排样方案、导正方式、产品结构特点和精度等因素来确定。一般导正孔最小直径应大于或等于料厚的4倍。下面所列为导正孔直径的经验值：

t<0.5mm，

dmin=1.5mm

1.5mm≥t≥0.5mm，

dmin=2.0mm

t>1.5mm，

dmin=2.5mm

在设计的排样图上确定导正孔位置时应遵循如下原则：

（1）在条料排样的第1工位就要冲制出导正销孔，紧接第2工位要有导正销，以后每隔2～4个工位的相应位置等间隔地设置导正销，并优先在容易窜动的工位设置导正销。

（2）导正孔位置应处于条料的基准平面（即冲压中不参与变形、位置不变的平面）上，否则将起不到定位孔的作用，一般可选在条料载体或余料上。

（3）对于较厚的材料，也可选择零件上的孔作为导正孔，但在冲压过程中，该孔经导正销导正后，精度会被破坏，甚至会变形，应在最后的工位上予以精修完成。

（4）重要的加工工位前要有导正销。

（5）圆筒形件在连续拉深时，可不必设置导正销孔，而直接利用拉深凸模进行导正。

（6）必须要设置导正销而又与其他工序干涉时，可设置空位工位。

3．侧刃设计

侧刃也是级进模中普遍使用的一种定位定距零件，是在条料的一侧或两侧冲切定距槽，通过条料送进距离等于侧刃冲切缺口长度，控制步距达到使工序件定位的目的。它适用于0.1～1.5mm厚的板料，对于大于1.5mm或小于0.1mm的板料不宜采用，定位精度比挡料销要高，一般适于IT11～ITl4级精度冲压件的定位，个别也能满足ITl0级精度，但工位不宜过多。

由于侧刃凸模有制造误差，侧刃刃口钝化后会影响侧刃步距的精度，所以单一用侧刃定级进模工位只能有3～6个，在工位数较多的多工位级进模中一般以侧刃作粗定位，以导正销作精定位。

2.3 级进冲压排样设计

当排样的构思确定之后，即可开始画排样图。从构思到完成一张图的过程，绝不是简单的制图工作，而是一种设计过程，是一个不断修改、完善，灵活运用模具设计技巧的思考过程。反映在图样上，从空白变成有形。排样图的完成，设计多工位级进模就有了重要依据，当排样图确定后，模具的结构、冲压材料的利用率、冲压工位的内容及数量就基本确定了。所以设计冲压排样方案是设计多工位级进模的关键。设计排样图时要注意以下问题：

（1）尽可能使模具的冲压力的中心与压力机压力中心一致。

（2）第一次送料时，冲孔小凸模不得切于材料边缘，否则由于冲裁凸模受偏载荷力，会使凸模容易折断。

（3）一些细长类制件，当选用单侧载体时，单侧载体强度比较差，可以用“桥”的方式将已切开的一边暂时相连，待各工序完成后再将“桥”切去，使其分离，如图2-38所示。

（4）弯曲件排样时要注意弯曲力的平衡，当零件有上下两个不同的弯曲方向，如图2-39（a），且又不是对称弯曲，为保证这种弯曲制件在带料上的稳定性，可在弯曲部位的对面设计出副载体，并在载体上冲出导正孔，当导正销导入载体导正孔时，能对材料的弯曲受力进行平衡。弯曲成形后，再切除多余部分的连接带，如图2-39（c）所示，图中副载体上未提供导正销用导正孔，理想情况下应该设置较好。图2-39（b）所示的排样是不能平衡弯曲力的排样方案。

（5）用于高速冲压的多工位级进模，在排样上除设置供导正定位用的导正销孔外，还应考虑供检测用的导正孔，用以保证制件的质量和模具安全使用。

（6）带有侧向冲孔、侧向弯曲、侧向抽芯等冲压时，应尽力将侧向运动方向通过垂直于条料送进方向实现，并将侧向冲压机构设置在沿条料送进方向的两侧，排样设计时，须考虑侧向冲压的位置安排，如果位置不够，可设空工位解决。

（7）排样时应满足弯曲件弯曲线与金属材料的轧制纹向的工艺要求，尤其是弯曲半径较小时，影响弯曲件质量。

2.3.1 级进冲裁排样设计

1．级进冲裁零件的工艺性

由于级进模可以将复杂的形孔分步冲压而成，不存在复合模的最小壁厚问题，所以在冲压工艺的可行性要求方面，在采用复合模有困难的设计时，采用多工位级进摸冲却没有问题。因此，级进冲裁零件的工艺性在一般冲裁件的工艺性基础上，可以适当放宽要求。

图2-40（a）所示的平面片状零件是常见的级进冲裁零件，有些也可以用复合模生产。但出于对模具结构的考虑，这些片状件采用级进模生产是最佳的选择。图2-40（b）所示电工硅钢片零件和图2-40（c）中形似蜘蛛网状的集成电路引线框架，可以说除了用多工位级进模可以实现大批量生产之外，其他方法选择都不能满足生产的要求。

如图2-40（c）所示的集成电路引线框架零件，材料为铜合金，该零件材料的厚度都比较薄，一般为0.2mm、0.15mm、0.10mm等尺寸。其引脚分为内引脚、外引脚，内引脚靠着芯片的位置，引脚的宽度都非常小，引脚数越多引脚的宽度越小，图2-40（c）的第四组有128根引脚，每根引脚比头发丝还细，而且尺寸公差要求十分严格。

生产这类零件，虽有一些方法可以考虑，但最好的工艺方法还是冲压这种低碳环保的工艺方法。

采用级进冲裁时还要考虑如下问题：

（1）制件的料厚不能太厚，常用于级进冲裁的料厚应<3mm，多数为2mm以下。

（2）制件的外形不能太大，级进冲裁件的外形尺寸一般在300mm以下，制件尺寸太大，模具外形尺寸更大，受到压力机规格的限制。

（3）由于级进冲裁内外形常常是分别在不同冲压工位中冲出，每次冲压都有定位误差，所以很难保持内外形相对位置精度能像复合模冲压一致性好。

一般金属冲裁件的内外形精度为IT12～IT14级；落料件精度最好低于IT10级；冲孔件精度最好低于IT9级；孔对外轮廓的偏移极限偏差见表2-13。

2．级进冲裁工序排样的基本原则

（1）各工序的先后应按复杂程度而定，一般以有利于下道工序的进行为准，以保证制件的精度要求和零件几何形状的正确。冲孔落料件，应先冲孔，再逐步完成外形的冲裁。尺寸和形状要求高的轮廓应布置在较后的工位上冲切。

（2）当孔到边缘的距离较小，而孔的精度又较高时，冲外轮廓时孔可能会变形，可将孔旁外缘先于内孔冲出（如图2-33所示）。

（3）应尽量避免采用复杂形状的凸模，并避免形孔有尖的凸角、窄槽、细腰等薄弱环节。复杂的形孔应分解为若干个简单的孔形，并分成几步进行冲裁，使模具型孔容易制造。

（4）有严格要求的局部内、外形及位置精度要求高的部位，应尽量集中在同一工位上冲出，以避免步距误差影响精度。如果确实在一个工位完成这一部分冲压有困难，需分解成两个工位，最好放在两个相邻工位连续冲制为好。例如在一个零件上有一组孔，其孔距位置尺寸要求严格，这一组孔应该力求设计在一个工位，使误差只受模具制造的误差影响，而不受步距误差的影响。

（5）在对一些复杂形状进行分解冲裁时，若模具本身具有足够的强度，就不要轻易分解、增加工位。尤其对于那些形状不宜分解的零件，更不要轻率地增加工位。

（6）在分段切除余料排样中的条料，因冲切加工会使其料带的强度逐渐变弱，在安排各工位的加工内容时要考虑条料宽度方向的导向和定位。同时，应保证条料载体与零件连接处有足够的强度与刚度。当冲压件上有大小孔或窄肋时应先冲小孔（短边），后冲大孔（长边）。

（7）凹模上冲切轮廓之间的距离不应小于凹模的最小允许壁厚，一般取为2.5t（t为工件材料厚度），但最小要大于2mm。

（8）轮廓周界较大的冲切，尽量安排在中间工位，以使压力中心与模具几何中心重合。

3．级进冲裁排样的实例

1）隔离片冲裁级进模排样

如图2-41所示为隔离片零件及排样，材料镀镍铁带，料厚0.2mm。该制件的外形、窄槽、中间长方孔都很小，采用复合模成形比较困难，则考虑采用级进模排样。级进模排样需考虑窄槽和小长孔、外形等如何合理分解冲裁，排样图共设置了3个工位，条料的送料时采用侧刃定位定距。第1工位冲中间长方孔和制材左右两边的窄槽；第2工位冲制件的上下两头的凹形废料；最后工位落料。

2）铁芯片混合排样

如图2-42所示为两件料厚和材料都相同的铁芯零件，由于两个工件尺寸的特殊关系，将两个工件采用混合排样在一副级进模中，采用套裁的工艺方法，材料都是硅钢片，料厚t=0.5mm。采用这种方法，材料的利用率达到75%以上。

排样中共设置3个工位，第1工位将两个工件上的大小孔（含2个工艺导正销孔）都冲出，但要注意孔的位置尺寸是否满足冲压工艺的要求，孔位之间的尺寸能否满足模具制造和装配的要求。若不满足工艺要求，模具制造和装配的要求的孔不能安排在同一工位。第2、3工位是分别对两个制件落料。模具采用对称双侧刃和两个导正销定距定位。

3）微型电动机定子、转子片套冲排样

如图2-43所示为微型电动机定子片、转子片零件图，材料为电工硅钢片，料厚0.35mm，定子片和转子片在使用中所需的数量相等，转子的外径比定子的内径小1mm，它们具有套冲的条件，若用单工序模或复合模都不能同时完成两制件的冲裁，零件的精度要求较高，形状也比较复杂，适宜采用多工位级进模冲压制造。由于是平面制件，工序均为落料和冲孔。制件的异形孔多，在级进模的结构设计和加工制造上都有一定的难度。这类零件的生产批量较大，所以采用硅钢片卷料，采用自动送料装置送料。为了保证送料精度，在模具中要使用导正销作精确定位，保证±0.03mm送料精度。

如图2-44所示为微型电动机定子片、转子片排样图，共分为8个工位，其中6个工作工位。第1工位冲2个φ 8mm的导正孔；冲转子片各槽孔和φ 10mm中心轴孔，冲定子片两端4小孔的左侧2孔。第2工位冲定子片两端的中间2孔，冲定子片角部2个工艺孔，转子片槽和φ10mm中心轴孔的校平且去毛刺。第3工位转子片mm落料。第4工位冲定子片两端异形槽孔。第5工位为空工位。第6工位冲定子片mm内孔，定子片两端圆弧余斜切除。第7工位空工位，第8工位为定子片切断。

转子片中间φ10mm中心轴孔有较高的精度要求，12个线槽孔冲裁后不再加工，直接绕线。由于线径细绝缘层薄，不允许有明显的毛刺，所以在第2工位设置对φ10mm中心轴孔和12个线槽孔的整形工序。

在安排定子片上、下的两个长方形与mm孔的冲压顺序时，因考虑到若先冲mm孔，再冲两长方形孔，可能引起φ48.2孔的变形，难以保证0.05mm的尺寸公差，所以在第4工位先冲两长方形孔，在第6工位再冲φ48.2孔，同时将3个孔打通，完成内部冲裁。

第8工位的切断可有两种方法。若采用单边切断，应注意左、右两个剪切断面形状必定是不同的，右边留在凹模上的工件毛刺向下，而左边冲掉的工件毛刺向上。如果采用中间切去一条的方法，可保证两边的毛刺方向相同，但要多消耗一个废料条，考虑到所切的边是转子外侧，非工作部位，所以采用单边切断的方法。排样图步距为60mm，与工件宽相等。

4）引线框架的冲裁排样

如图2-45所示为集成电路（IC）16脚引线框架，材料为铁镍合金，料厚t=0.25±0.01mm。引线框架由内、外引线两部分组成。外引线相对于内引线较简单，内引线比较复杂，其状细而长，且呈悬臂状，每条引脚的宽度和空隙宽度均不能超过0.4mm。该零件尺寸精度和形位公差要求较严，如要求内引线的共面性，内引线的头部与中间的小方形2.79mm×3.56mm装置芯片部位的平行性等，这些都比半导体器件的引线框要求更严。集成电路引线脚越多，排样也越复杂，模具制造难度也越大。

如图2-46所示为16脚IC引线框的排样图。铁镍合金带的送料和初定位采用气动夹持式或辊轴式自动送料装置，并用导正销进行精定位。排样图共设置了14个工位，有7个工位采用导正销导正后冲压。第1工位冲导正销孔，第2工位是检测。第3工位至第11工位为冲内、外引线外的废料，冲裁时采用交叉分段冲切方法将内、外引线外的多余的余料冲掉，制件保留在载体上。考虑到模具的结构、强度和安装位置，排样在3～11工位之间考虑了3个空工位，分别是第4、第7、第9工位。第12工位是又一次检测，第13工位是精压校平。第14工位切断，按要求切成一组为20个一组的引线框零件的长条。

2.3.2 级进弯曲排样设计

弯曲工序排样的基本原则如下

（1）对于冲裁弯曲类零件，先冲孔再切除弯曲部位周边的废料，然后进行弯曲，最后再切除其余废料。若靠近弯边的孔有精度要求，为防止孔变形，应弯曲后再冲孔。

（2）为避免弯曲时载体变形和侧向滑动，对较小的制件可两件组合，成对称弯曲，弯曲后再剖切开。

（3）复杂的弯曲零件，为了便于模具制造并保证弯曲角度合格，应分解为简单弯曲工序的组合，经逐次弯曲而成，切不可强行一次弯曲成形。力求用简单的模具结构来满足弯曲工件的形状，如图2-47所示。对精度要求较高的工件，应考虑整形工序以保证零件质量。

（4）平板毛坯弯曲后变为空间立体形状，毛坯平面应离开凹模面一定高度，以使工序件能在进一步向前送进时不被凹模挡住，这一高度称为送进线高度。在满足工序件能顺利地送进时，送进线高度应尽量小，如图2-48所示。

（5）对于一个零件的两个弯曲部分有尺寸精度要求时，则弯曲部分应当在同一工位一次成形。这样不仅保证了尺寸精度，而且能够准确保持成批零件加工后的一致性。

（6）弯曲时，为保证零件的弯曲质量，应考虑弯曲线与材料碾压纹向垂直。当零件在互相垂直的方向或几个方向都要进行弯曲时，弯曲线必须与条料纹向成一定的角度，建议选择30°～60°。

（7）尽可能以冲床行程方向作为弯曲方向，要做不同于行程方向的弯曲成形，可采用斜楔滑块机构，对闭口型弯曲件，也可采用斜口凸模弯曲，如图2-49所示。

1）带有压弯和冲孔的晶体管引线框零件及排样图

如图2-50所示为带有压弯和冲孔的晶体管引线框零件及排样图。根据制件的形状特点和冲压工艺性要求，φ3.8孔应在弯曲后冲压，考虑到模具结构的强度和制造要求，采取分段交叉切去废料，制件与载体连在一起的排样，共设置12个工位。第1工位成形侧刃冲切定距尺寸和部分制件外形，并冲出导正孔φ1.5mm；第2～8工位冲裁废料；第9、11工位为空工位；第10工位压弯；第12工位冲φ3.8±0.5mm孔。该孔安排在最后冲制，是为了保证其形状精度。若制件需要整形，第11工位可以考虑为整形工位。

2）多部位带有弯曲和局部成形的温控器弹簧片零件

如图2-51（a）所示为电冰箱温控器弹簧片零件图，图2-51（b）为展开图。材料为铍青铜QBe19，料厚0.2mm。主要冲压工序有：制件上小异形孔的冲制，最小的方孔是1.3mm×1mm；制件上5个部位有弯曲；球形凸包成形。制件是大批量生产，质量要求较高，若采用单工序模不仅工艺繁多，而且质量不能保证，因此适宜采用多工位级进模冲压。

材料送料定位和定距采用侧刃，用导正销进行精定位。排样图共有8个工位，如图2-52所示，分别为：①冲φ3mm导正销孔（工艺孔），冲切M区工艺废料，并兼有侧刃定距作用；②冲5.5mm×1mm窄长孔，冲2个φ1.5mm圆孔，冲1.3mm×1mm小方孔；③N区、H区切废料，B部位切口弯曲0.6mm，导正销导正；④C部位两侧边弯曲1.5mm；⑤F区切废料，用2个φ1.5mm圆孔导正；⑥K区切废料，并兼有第二次侧刃定距作用，球头成形；⑦A部位30°弯曲，D部位35°弯曲；⑧E区切废料，工件分离。

安排切废料不仅要符合各工步之间的配合要求，也要注意所切的废料是否容易从凹模的孔中漏出。此例中，若M区与N区连在一起冲裁，则会给漏料孔的设计带来困难，如果处理不好，就容易卡在凹模漏料孔中而发生堵塞。在进行切废料分段设计时，要注意切废料部位的形状，使其漏料通畅而不被卡死。

第1工位冲完导正孔后，在以后的第2、第4工位设置导正销导正，第5工位因为导正销孔已被冲去，可借用φ1.5nm孔作为导正销孔进行导正。制件展开宽度为14mm，它与N切废料区宽度之和则为步距，N区宽度越小其凸模越容易损坏。为了保证凸模的安全，将N区的宽度定为0.5mm，所以确定步距为14.5mm。第6工位的K区切废料，兼有第2次侧刃的作用，这样在前后各安排一个侧刃，有利于条料的尾部完成冲压。

3）带双向弯曲的隔离片零件排样

如图2-53所示，制件为一个双向弯曲左右非对称的成形件。零件形状较小，尺寸公差与形位公差均有较高要求，材料为镀镍铁带，材料厚度 t=0.15mm，批量为大量生产。根据产品结构工艺性和生产纲领的要求，采用级进模生产是首选的冲压工艺方案。排样图设计了6个冲压工位。

第1工位冲制件的中间长圆孔；第2工位冲去成形部分两头的废料；第3工位将制件右边切断并一次压弯，制件左边部分的材料与载体相连；第4工位为二次压弯，达到尺寸3.4mm的要求；第5工位是弯制件两头的小脚成尺寸为1.2±0.1mm；第6工位为落料。考虑到制件的中间长圆孔对称度的要求，在排样时采用双侧刃定距。

4）带有多方向弯曲的固定支架排样

固定支架零件如图2-54（a）所示，材料为Q235钢带，料厚1mm，该制件具有弯曲部位和弯曲方向多的特点。弯曲部位共有8处，弯曲方向有向上（凹形）、向下（凸形）和Z形等。M3mm螺纹孔处要求2.5mm翻边高度，这样的制件在弯曲过程中会产生拉料和变形的现象，因此排样时应考虑这些问题。

图2-54（b）所示为制件的展开形状。图2-54（c）所示为固定支架排样图，共设置9个工位。第1工位冲导正销孔和φ1.2mm孔（M3mm的预冲孔）；第2～4工位冲切外形轮廓；第5工位为制件的上下两处凹形弯曲（为了保证90°弯曲，压弯凸模上可以磨出高0.1～0.2mm的凸筋）；第6工位为翻内孔（高度控制在2.5mm）并切除小端边载体，为后面的Z形弯曲创造条件。切除小端边载体后，对后面的工位，成形时条料呈悬臂式支撑状态下工作，对成形极为不利，容易产生拉料和变形，使制件的形状和尺寸精度难以保证。此时应利用M3mm的翻边内孔，在第7、8、9工位上增设导正销，或在第8工位受力最大、变形量也最大的部位（图2-54（c）的A处）增加两块刚性挡块，可减少拉料变形。同时，在设计排样时可考虑将最后起连料作用的那一边载体（搭边值）取大一点，以提高载体刚度，减小拉料变形程度的作用。第7、8工位为弯曲成形，完成大面的凸形弯曲和Z形弯曲，同时第8工位还起到整形作用；第9工位切除载体和出件。

2.3.3 级进拉深排样设计

1．级进拉深工序排样的基本原则

（1）对于有拉深又有弯曲和其他冲压工序的制件，应当先进行拉深，再安排其他工序。这是由于拉深过程中必然有材料的流动，若先安排其他工序，拉深时将造成已定型的部位产生变形。

（2）凡属于多次拉深的多工位级进模，由于连续冲压的原因，其拉深工序的安排、拉深系数的选取应以安全稳定为原则。具体地说，如果经过计算在三次拉深与四次拉深之间，应用四次拉深，以保证连续冲压的合格率。必要时还应当有整形工序，以保证冲压件的质量。

（3）为了便于级进拉深模在试模过程中调整拉深次数和各次拉深系数的分配，应适当安排几个空位工位，作为预备工位。

（4）拉深件底部带有较大孔时，可在拉深前先冲较小的预备孔，改善材料的拉深性，拉深后再将孔冲至要求的尺寸。

（5）拉深过程中筒形件高度在逐步增加，使各工序件高度不一致，会引起载体变形，影响拉深件质量。对此，可在每次拉深后设置一空位工位，减少带料的倾斜角度，改善拉深件质量。

（6）级进拉深有两种排样方式：无切口带料拉深和有切口带料拉深，如图2-55所示。若拉深的深度较大，为了便于材料的流动，可应用拉深前切口，切槽等技术。

2．级进拉深排样的工艺切口形式与工艺参数的计算

1）工艺切口形式

为了有利于材料的塑性变形，有工艺切口的带料级进拉深比较常用，选择什么样的工艺切口形式，需根据制件的形状特点而定。生产中常见的几种切口形式及应用见表2-14。

2）级进拉深排样的工艺参数的计算

带料连续级进拉深时，料宽与步距大小与带料上有无工艺切口和切口的不同形式有关，计算公式见表2-15。表2-16为带料连续级进拉深时搭边及有关切口参数的推荐值。

3．级进拉深材料变形程度确定

带料级进拉深中，无论有工艺切口或是无工艺切口，材料均要受到约束，相互牵连。无工艺切口拉深比有工艺切口拉深材料到的受约束和相互牵连要大一些。此外，带料级进拉深时，不能对中间工序的半成品进行退火，所以带料级进拉深每个工位的材料变形程度，相对于单工序拉深要小，即拉深系数应比单个毛坯拉深大，所需的拉深次数也多。

无工艺切口的带料级进拉深的第一次拉深系数m1见表2-17。最大相对高度h1/d1见表2-18。以后各次拉深系数mn见表2-19。

有工艺切口的带料级进拉深，相似于单个带凸缘件的拉深，但变形比单个带凸缘件拉深要困难一些，所以首次拉深系数要大一些，其值m1见表2-20。以后各次拉深系数，可取带凸缘件拉探的上限值，其值mn见表2-21。有工艺切口的后续各次拉深系数极限值见表2-22。不同材料实用拉深系数极限值参考表2-23。表2-24为级进拉深分类及应用表。

4．级进拉深工艺计算案例

1）无工艺切口的管罩级进拉深

图2-56所示是材料厚度为0.4mm的纯铜管罩零件，采用纯铜带整带料级进拉深工艺方法，工艺计算如下。

（1）计算毛坯直径（计算参考图2-56（b），直径按中径尺寸标注）。

根据有关手册，选择计算公式

由冲压设计手册查得修边余量δ =1.4mm；实际毛坯尺寸为

D=D1+2×δ=15.75+2×1.4=18.55（mm）

（2）计算带料宽度。

查表2-16，b1=1.5mm，由表2-15可知无工艺切口的带料宽度为

B=D+2b1=(18.55+2×1.5)=21.55（mm）（选用22mm）

（3）确定步距。

查表2-15，A=(0.8～1)D，取：

A=D=18.55（mm）

（4）计算总的拉深系数。

m总=d/D=4.75/18.55=0.26

查表2-23，纯铜的总的拉深系数[m总]=0.20～0.24，m总>[m总]，可在拉深过程中，不需要安排中间退火工艺，可进行连续级进拉深成形。

（5）确定各次拉深直径和拉深次数。根据拉深直径经验计算公式（2-2），分别计算各次拉深的凸模直径（计算时，从最后一次拉深开始）：

式中，di为某次拉深的凸模直径（mm）；d 内为制件的内径（mm）；n为级进拉深的总次数；i为某次拉深的序号。

dn=4.43+0.1[(n-n)+1]2=4.53（d10=4.53）

dn-1=4.43+0.1[n-(n-1)+1]2=4.83（d9=4.83）

dn-2=4.43+0.1[n-(n-2)+1]2=5.33（d8=5.33）

dn-3=4.43+0.1[n-(n-3)+1]2=6.03（d7=6.03）

dn-4=4.43+0.1[n-(n-4)+1]2=6.93（d6=6.93）

dn-5=4.43+0.1[n-(n-5)+1]2=8.03（d5=8.03）

dn-6=4.43+0.1[n-(n-6)+1]2=9.33（d4=9.33）

dn-7=4.43+0.1[n-(n-7)+1]2=10.83（d3=10.83）

dn-8=4.43+0.1[n-(n-8)+1]2=12.53（d2=12.53）

dn-9=4.43+0.1[n-(n-9)+1]2=14.43（d1=14.43）

括号内数值为实际用的各工位凸模直径，单位为mm。根据倒推法需10次拉深，第1次拉深d1=14.43。

考虑到制件的圆角半径较小，采用整形工序才能达到圆角要求。因此，在第10工位后面加了两次整形，一方面减少圆角半径，另一方面将直径由φ4.43mm增大到φ4.44mm。如图2-56所示第10工位拉深，第11、12工位整形，最后工位是落料。该级进模排样一共有13工位完成制件冲压成形。

（6）各工位拉深的凸、凹模圆角半径。

可根据有关设计手册，可用经验公式确定有关各工位拉深的凸、凹模圆角半径，实际生产中用的圆角比计算的大，该例的具体数值见表2-25。

（7）各工位拉深高度。根据级进拉深高度经验计算公式（2-3），分别计算各次拉深的高度尺寸（计算时，从最后一次拉深开始）：

式中，Hi为制件的某次拉深高度；h 制为制件的高度；n为级进拉深的总次数；i为某次拉深的序号。

H10=10.6[1-0.04(10-10+1)]=10.176

H9=10.6[1-0.04(10-9+1)]=9.752

H8=10.6[1-0.04(10-8+1)]=9.328

H7=10.6[1-0.04(10-7+1)]=8.904

H6=10.6[1-0.04(10-6+1)]=8.48

H5=10.6[1-0.04(10-5+1)]=8.06

H4=10.6[1-0.04(10-4+1)]=7.63

H3=10.6[1-0.04(10-3+1)]=7.21

H2=10.6[1-0.04(10-2+1)]=6.78

H1=10.6[1-0.04(10-1+1)]=5.94

以上计算各工位拉深高度，经过调整后尺寸为（单位mm）：

H10=10.7

H9=10.5

H8=10.1

H7=9.5

H6=8.8

H5=8.5

H4=7.8

H3=7.3

H2=6.6

H1=5.7

实际尺寸要经过试模后才能确定下来。由图2-56所示可以看出，从第5工位开始，上口就设计成喇叭形，便于材料流动。

2）带料有工艺切缝的单孔焊片对排级进拉深

如图2-57所示零件，为纯铜单孔焊片，材料厚0.5mm，零件属大批量生产，采用带料级进拉深。拉深工艺计算步骤如下。

（1）计算毛坯直径（拉深部分考虑为带凸缘的圆筒形件，参考图2-57（b）计算毛坯尺寸）。

① 按圆筒件拉深毛坯尺寸计算公式：

② 确定修边余量，由有关手册查得δ =1.2mm。

③ 实际毛坯直径D=D1+δ =7.89+1.2≈9.1mm（实际排样选择D=9.5mm）。

（2）计算总的拉深系数m总。

查表2-23，[m总]=（0.20～0.24），该零件可级进拉深。

（3）确定带料宽度及步距。

带料宽度：B=D+17+2b2+1.5=9.5+17+2×1.5+1.5=31（mm）

上式中尺寸17mm为对排样时两切口间中心距，它由排样而定。定距侧刃切边宽度为1.5mm，查表2-16，b2=1.5mm，n=1.5mm。

步距：A=D+n=9.5+1.5=11（mm）

（4）计算各次拉深直径。由表2-21查得各次拉深系数，拉深直径的计算结果列于表2-26。

（5）确定各次拉深凸、凹模圆角半径。

r凸1=(3～5)t=4×0.5=2.0（mm）

r凹1=(0.6～0.9)r凸1=0.9×2.0=1.8（mm）；取首次拉深r凹1=2mm

根据：r凸n=(0.7～0.8)r凸n-1≥2t

r凹n=(0.7～0.8)r凹n-1≥t

因为需5次拉深，第5次拉深凸模最小圆角半径r凸5=2×0.5=1（mm）；实际零件的圆角半径0.5mm，所以拉深后必须整形才能达到零件要求的圆角半径，每次整形工序允许减小圆角半径≤50%。

根据上述经验公式，并作适当调整，确定出各次拉深凸模圆角半径为：r 凸2=1.5mm，r 凸3=1.4mm，r 凸4=1.2mm；凹模圆角半径为：r 凹2=1.8mm，r 凹3=1.6mm，r 凹4=1.4mm。考虑两次整形r 凸5=0.8mm；r 凸5=0.5mm。

（6）计算各次拉深高度。

① 求出按毛坯D拉深后制件的凸缘直径dφs（dφs在各次拉深后均为固定值）

根据选用的毛坯直径D=9.5mm和制件的相关尺寸，用计算毛坯直径的公式计算出dφs。

② 计算首次拉深高度（图2-58）

弧长

弧长为l的旋转体表面积为Ft计算式为

Ft=π(dφ l-2rht)

根据的关系，求出dt。式中，Ft为弧长l的旋转体表面积（mm2）；dt为与Ft相应的假想毛坯直径（mm）。则：

总高度：H1=h 1+r1+ht=-1.6+1.75+1.72=1.87（mm）

以上公式是近似计算拉深件高度，经过调整后的实际设计高度H1=2.5mm。

同理，H2=3.0mm；H3=3.2mm；H4=3.5mm；H5=3.6mm；H7=3.7mm；H8=3.8mm（整形）；第3次拉深高度工序尺寸图如图2-59所示。

（7）绘制工序排样图（如图2-60所示）。

5．级进拉深排样的实例

如图2-61（a）所示的电位器外壳零件，材料为冷轧钢板，料厚0.5mm。拉深的最大深度为9mm，而且直径较大为φ27mm。拉深采用带切口的拉深，如图2-61（b）所示。该零件一次拉深基本就拉深到尺寸，第1工位冲工艺槽；第2工位拉深成形；第3工位与第4工位主要是整形，保证零件形状和转角处的圆角半径；第5工位落料成形电位器外形尺寸。