2.5 用典型組合標準設計連續式復合模

直接由板、條、帶、卷料用多工位連續式復合模，一模成形沖制出形狀復雜、尺寸與幾何精度高、一致性好且互換性強、用其他加工辦法根本無法加工的輕型結構零件，是目前大力推廣應用的沖壓技術。

與傳統板料沖壓技術相比，用多工位連續模及連續式復合模一模成形沖制的沖壓零件，不僅使用沖模數量大幅減少，生產率成倍增長，更主要的是比傳統的分序多模沖制的沖壓零件質量好，工藝流程短，耗用人力物力少，占用機床及生產面積少，操作安全又便于實現沖壓過程的機械化與自動化，且生產成本大幅下降，故各種連續模的應用日趨廣泛。

2.5.1 連續模及其結構特點

通常按沖模沖壓工序（步）的組合程度和方式，將普通全鋼沖模分為：單工序沖模（亦稱單沖模）、連續模、復合模三大類。隨著模具市場的開放，這種簡單的沖模分類法，已不適應沖模及其零部件作為商品參與市場流通的需要；難以準確計算制模工時，無法確定準確制模周期；不能確定各方認同的沖模造價，無法對沖模進行造價概算、預算及最終決算，給沖模供銷合同簽約及實施造成困難。沖模分類的細化已勢在必行。在生產現場，沖模的分類多數是在上述簡單分類法的基礎上，結合沖模完成沖壓工藝作業性質給予分類和命名的。單工序沖模可分為沖孔模、落料模、彎曲模、拉深模、翻邊模等；在連續模中，用于沖孔—落料的連續模稱連續沖裁模，進行沖孔多次拉深—落料的沖模稱連續拉深模等；對于復合模，如果只是沖孔、落料復合沖裁則稱為復合沖裁模，而對落料拉深又沖孔的復合模，才稱為拉深復合模。這種分類法雖進了一步，但未能表明沖模結構形式、工位數目以及主要工藝技術功能。

眾所周知，在機械壓力機滑塊的一次沖壓行程中，在多個工位上完成多個不同而連續沖壓工步的連續模，具有與單工序沖模和單工位復合模完全不同的工藝技術功能與結構特點。

1）絕大部分連續模都采用有搭邊排樣，進行有廢料沖裁，而且搭邊寬度比相當單工序沖模和復合模的沖壓零件排樣搭邊要稍大一些。

2）無論使用條、帶、卷材等哪一種原材料沖壓，也不管采用手工送料還是自動送料，操作者都只能在模具工作區之外操作，故連續模操作安全性好。

3）連續模要不間斷沖壓，便于實現沖壓過程的機械化與自動化。

4）連續模均設有良好的送料定位系統，能保證各工位對送進材料或半成品準確定位，確保沖壓零件質量高，互換性強。連續模的定位系統通常采用以下幾種方式：

①固定擋料定位系統。由固定擋料銷（定位板）加始用擋料裝置構成定位系統，多用于料厚t＞1mm零件，五工位以下的連續模，定位精度較低，送進誤差≥±0.3mm。

②側刃切邊定位系統。由數量不等、不同截面形狀與結構的定距側刃，配或不配側壓裝置構成的側刃切邊定位系統，多用于料厚t≤1mm的薄料多工位連續沖壓，定位精度較高，送進誤差≤±0.15mm。

③導正校準定位系統。由導正銷、導正凸模、專設工藝定位孔配導正銷等裝置，對送料進距進行校準精確定位，通常與固定擋料系統或側刃切邊定位系統配合，構成成套精準定位系統，可使送進誤差≤±0.04mm。

5）連續模工位間送料方式，即模內各工位送進方式是結構設計的重要組成部分，通常采用如下幾種方式：

①直送法。原材料入模，自動或手動直接送到各工位。這種方法適用于具有群孔的沖裁件，采用分工位沖裁，最后組合在一個工位上落料為成品沖壓零件。各工位無直接關系，如沖孔、沖槽孔……落料。連續沖裁模多屬于工位少、形狀簡單的沖壓零件用連續模。

②攜帶法。形狀復雜、具有細小長懸臂的沖壓零件采用連續模沖壓，多采用分次沖去結構廢料或搭邊的方法，將工件留在條料上，用送進原材料攜帶工件至各工位連續沖壓，最后工位切斷或落料出件；另一種方法是沖孔、整體落料，將落料工件從凹模中頂回，嵌入到原材料搭邊框內，用送進原材料攜帶至下一工位成形。上述分切式與嵌入式攜帶法，只適用于連續模諸工位都在同一平面且沿送料方向直線排列，否則便不能實施。

③傳遞法。需要長彎邊、多向彎曲及拉深、翻邊成形的沖壓零件，當采用連續模沖制時，沖壓零件彎曲或拉深成形，需要有較大沖壓工作空間，需要整體落料的展開毛坯，從沖孔后落料的凹模洞口下推出，由專用楔傳動推送機構，推送毛坯到下一工位成形。如果展開毛坯由專用落料模提供，則可用楔—料斗—滑板的送料裝置，用料推料的方法，將料斗下漏出的毛坯，逐件推送至各工位，進行連續沖壓。上述推送與料推料兩種傳遞法，都需要專用送料系統。特別是推送傳遞法，其沖模的各工位布局不僅不在一個平面上，而且總體呈L形。這類沖模均屬自動或半自動沖模。

6）連續模要連續不間斷沖壓，所用沖壓設備都比計算的和間斷沖壓需要的公稱壓力大1倍左右，為的是防止在連續不間斷沖壓中，沖壓設備輸出壓力與功因其飛輪轉速下降而減小，從而影響正常沖壓工作。沖模為適應連續沖壓，也應該采用加強型模架（導柱加粗、上下模座加厚），以防其承載后產生過大彈性變形，長期工作而出現疲勞變形與裂紋等損壞。

2.5.2 連續模與連續式復合模的結構類型

沖制板料立體形沖壓零件的連續模，不僅有沖孔、切斷、落料等沖裁工位，而且還有各種不同的成形工位，如彎曲、翻邊、扳邊、拉深、壓波、壓印等；有一些連續模還具有復合沖裁或綜合式復合沖壓作業，如沖孔翻邊、落料拉深或切斷彎曲等復合沖壓工位。對于在不同工位上進行分離與變形作業的連續模和具有復合沖裁、復合沖壓工位的連續模，按照德國工程師協會（VDI）編輯出版的《技術準則手冊》中的定義、說明及舉例，都應稱之為連續式復合模。

連續模在我國的相關標準與資料中，命名都不統一，有的稱跳步模、級進模，也有的稱順序模、程序模等，稱連續模較為科學也貼近實際。近年來，連續模、連續式復合模這種名稱已逐步為有關方面認同。

常用的連續模按其導向與卸料方式、工藝技術功能不同，有以下幾種結構類型：

1）無導向固定卸料結構連續沖裁模。

2）無導向固定卸料結構連續式復合模。

上述兩種連續模，用于沖制簡單形狀的平板沖裁件、圓形與方形拉深件、預沖孔翻邊件等，一般不超過三個工位，結構也簡單。這類沖模在現場生產中采用較多，其典型結構組合曾納入機械行業標準，即原JB/T 8065.1、2—1995。

3）滑動導向導柱模架固定卸料結構連續沖裁模與連續復合模。

4）滑動導向導柱模架彈壓卸料結構連續沖裁模與連續復合模。

5）滑動導向導柱模架彈壓卸料導板式連續沖裁模與連續復合模。

6）固定卸料導板式連續沖裁模與連續復合模。

上述3）～6）四種連續模是現場生產中使用廣泛的連續模。其典型結構組合曾納入機械行業標準，即原JB/T 8065.3、4—1995，原JB/T 8066.1、2—1995及原JB/T 8068.1～4—1995。上述3）～5）采用各種結構形式的滑動導向導柱模架，均可換用滾動導向滾珠導柱模架，再派生出三種高精度連續模結構形式。

上述3）～4）連續模的結構形式，在生產現場使用較多。其中，滑動導向導柱模架固定卸料結構連續沖裁模與連續復合模使用尤為廣泛。前面已列舉了圖2-13～圖2-16等多套應用實例，可供參考。

滑動導向導柱模架彈壓卸料導板式連續沖裁模與連續復合模，是用于沖制薄料與超薄料，即沖壓材料厚度t為0.05～1mm的高精度、復雜形狀沖壓零件用沖模的主要結構類型。

固定卸料導板式連續沖裁模與連續復合模，主要用于料厚t>0.2～6mm的小型金屬板沖壓零件，特別是一些小尺寸、復雜形狀的沖壓零件，見圖2-11、圖2-12。

2.5.3 用典型組合標準設計連續式復合模

1.滑動導向導柱模架彈壓卸料導板式結構連續式復合模

多數連續式復合模比連續沖裁模工位數多，結構也復雜。一模成形沖制各種立體成形件的多工位連續式復合模，除必須擁有沖裁工件展開毛坯的各種沖裁工位外，還必須依成形沖制的工藝需要，設置多個成形工位，往往一個不太復雜的立體成形件，也要三個以上工位才能實現一模成形。而連續沖裁模多數用二或三工位即可完成，超過五工位的連續沖裁模較少。

實例1

圖2-17所示卡環沖壓零件七工位連續復合模，是小型儀表零件沖壓常用的滑動導向后側導柱模架彈壓卸料導板式連續復合模。其主要結構特點如下：

1）直接用帶料一模成形沖出立體形卡環零件，配備通用送料裝置，可以全自動連續沖壓，不僅生產率高，而且操作安全性好，操作者勞動強度小。

2）沖壓工步安排為：沖矩形孔、切口、彎U形、空擋、有芯彎圓、折彎、切斷七個工位。第Ⅳ工位空擋是為了拉開第Ⅲ、第Ⅴ工位距離；否則，因工件尺寸小而凸模、凹模尺寸大，安裝到固定板上沒有足夠的位置，甚至要相碰，裝不上去。切斷前折彎30°是為了達到工件尺寸要求。七工位均在同一凹模框表面沿送料方向排布，結構緊湊。

3）除采用加強型模架提高模具整體剛度外，還使用加厚彈壓導板，以利于對細長小凸模的橫向大面積支承，沖壓過程中凸模不會發生縱彎折斷。

4）采用高精度Ⅰ級導柱模架，模具工作零件按IT7制造。

5）采用典型結構組合標準設計（原JB/T 8066.1、2—1995）。由于該沖壓零件尺寸小，選用橫向送料結構形式為宜。

6）第Ⅴ工位有芯彎圓的彎芯橫向動作機構屬非標準部件，要專門設計。

2.滑動導向導柱模架固定卸料橫向送進連續式復合模

這類結構的連續式復合模在用條、帶、卷料一模成形連續沖制一般精度的小型復雜形狀沖壓零件中，應用十分廣泛。圖2-18～圖2-21所示為由原材料通過沖裁，切去廢料獲得展開毛坯后，用不同變形作業，包括：扳邊、多向彎曲及拉深等，沖出形狀復雜的立體成形零件。

圖2-17 卡環零件彈壓卸料導板式七工位連續復合模

1—固定板 2—凹模板 3—卸料板 4—導套 5—導柱 6—沖矩形孔凸模 7—凸模固定板 8—墊板 9—上模座 10—模柄 11—彎曲芯子 12—角形擺桿 13—壓簧 14—切斷凸模 15—壓形凸模 16—彎圓凸模 17—彎曲凸模 18—切槽口凹模孔

實例2

圖2-18中所示儀表底盤形狀復雜，需要對35mm×24mm的矩形框的三邊一次扳出，拐角R=3mm，相當于矩形盒淺拉深成形。兩個35mm矩形長邊上各有兩個R2mm（即Φ4mm）的半圓凸耳。繪出其展開平毛坯圖形狀，與沖壓零件形狀近似，見排樣圖Ⅱ工位所示。

該沖壓零件排樣圖設計為三個工位。第Ⅰ工位僅沖出兩個斜槽孔，確定扳邊與尾部平板連接部位，限制扳邊長度35mm，并依靠對稱布置的兩個凹形切邊側刃，在第Ⅰ工位切除原材料一定寬度的料邊，精確定位。第Ⅱ工位用切開而不分離的沖裁方法，切出沖壓零件要扳邊的展開毛坯輪廓，與Ⅰ工位沖出的兩上斜槽孔連通。同時，還沖出沖壓零件平板尾部的兩個1.5mm×5mm的矩形孔。第Ⅲ工位是個綜合式復合沖壓工位：無扳邊尾部外廓落料與原材料分離、扳邊成形、沖26mm×19mm矩形孔等，三工步在一個工位上完成。

在結構設計上，要充分考慮到沖模必備的專用技術功能和連續沖壓的需要。

1）設置雙邊成對側刃切邊定位，確保各工位送進誤差≤±0.15mm。

2）各工位在同一凹模表面，沿送料方向呈直線布置，用送進原材料攜帶工件至各工位簡單方便。

圖2-18 底板滑動導向對角導柱鋼模架固定卸料橫向送進三工位連續式復合模

1—墊板 2—銷釘 3—頂件器 4—沖孔凸模 5—卸料器 6—彈簧 7—落料凸模 8—沖口凸模 9—切開凸模 10—沖矩形孔凸模 11—側刃 12—凹模

3）第Ⅲ工位用壓邊拉深的方法實施外緣扳邊。壓邊靠下彈頂器（頂件器）加壓，扳邊后沖26mm×19mm矩形孔，是在行程末尾，用裝在下模該工位中心的沖孔凸模，向上反向沖孔。依靠裝在沖孔凹模洞口中的彈性卸料器，將沖孔廢料頂出并落在工位表面，可與同時由下模頂件器頂出的成品沖壓零件一并由送進材料攜帶出模。

4）第Ⅱ工位切開沖壓零件扳邊部位展開毛坯后，需要反頂回原搭邊框中，故在Ⅱ工位切開凹模洞口中裝有頂件器。

5）沖壓零件扳邊后的最大高度為10mm。為使壓邊拉深向上扳邊，具有更大作業空間，使Ⅲ工位下模頂出工件，不碰撞卸料板下表面，并利于順暢出件，除加厚導料板之外，還在Ⅲ工位卸料板下表面開挖一個凹口，以增大作業高度；改用緊固卸料板的埋入式圓柱頭內六角螺釘，為外露的六角螺釘，使局部減薄的卸料板仍可安全夾緊固定。

6）按典型組合標準給定的尺寸規格，選配滑動導向對角導柱鋼模架。

實例3

圖2-19所示為儀表殼底滑動導向鋼模架固定卸料橫向送進四工位連續式復合模。該沖模的連續沖壓工藝工步及沖模結構雖與圖2-18頗為相似，但有一些值得汲取的獨到之處。

圖2-19 儀表殼底滑動導向鋼模架固定卸料橫向送進四工位連續式復合模

1—銷釘 2—六角螺釘 3、8—卸料板 4—下模座 5—彈簧 6、17—內孔彎邊凸模 7—頂件器 9—切斷凸模 10—彎邊凸模 11—固定板 12—成形側刃 13—壓筋凸模 14—沖矩形孔凸模 15—導料板（加厚的） 16—凹模

1）采用了非標準的成形側刃。該側刃切除條料的長度L等于送料進距S，而側刃內側沖裁出沖壓零件展開毛坯的部分外廓。這種側刃除具有普通常規側刃節制送料控制進距的作用外，還具有切除沿邊與結構廢料的沖裁凸模作用，是一模成形多工位連續模經常采用的一種非標準、雙重作用的側邊凸模。其設計方法同單邊剪切的沖裁凸模，但仍須保證與匹配凹模在沖裁刃口上具有合理間隙。

2）最后工位配備切斷刀，將經沖孔、空擋工位、壓筋并彎曲成形復合沖壓的工件從條料上切斷分離開。成形工件順切斷凹模旁的落件坡，滑落入零件箱。

3）卸料板的結構形式與緊固件的選用與圖2-18完全相同。

實例4

圖2-20所示芯夾四工位連續式復合模，是一模成形沖制小型復雜形狀立體成形零件較為典型的沖模結構。

圖2-20 芯夾滑動導向導柱模架固定卸料、橫向送料四工位連續式復合模

1—卸料板 2—彎曲成形凸模 3—凸模 4—成形側刃 5—凹模 6—頂桿 7—預彎曲凹模 8—預彎凹模彈頂墊 9—彈簧

（1）沖壓加工難點 對該沖壓零件進行工藝分析可知，其沖壓加工難點在于以下幾點：

1）其展開毛坯具有對稱的細長懸臂，長近15mm、寬3mm，而料厚t=0.6mm，很容易彎扭變形，尤其在將展開毛坯送入最后成形工位之前，故平穩送進非常重要。

2）直接沖裁展開毛坯的一對細長懸臂，不僅凸模極易損壞，壽命低，而且毛坯因料薄難免扭曲而推不出凹模。

3）沖裁間隙很小，單邊間隙為0.012～0.024mm，要保證沖裁刃口都具有均勻一致的沖裁間隙，有一定制模難度。尤其在寬度僅2～3mm、長達15mm的矩形斷面懸臂凸模上，兩邊刃口如此小的間隙都要同樣均勻，制模要求過高，制造難度大。

4）如何在一對懸臂部位彎曲成形為封閉的空心方環形，彎成形后又如何從凸模上完好卸下，是該沖模結構設計的關鍵問題之一。

5）對這種多向彎曲成形的復雜形狀立體形沖壓零件，若要實現連續沖壓一模成形，就必須設計出合理的沖壓工藝工序，并用合理的沖模結構作保障。

（2）排樣圖設計采取的技術措施

1）按沖壓零件展開平毛坯圖，見圖2-20排樣圖Ⅱ工位圖形，采用單列直排，用裁搭邊法獲取展開毛坯。沖壓零件展開毛坯有一對懸臂細長落料，結構廢料很寬大，用裁搭邊法切除結構廢料，留下工件與條料連接，便于用送料攜帶送進。沖切去結構廢料，面積大、形狀簡單，凸、凹模刃口均易制造。

2）用成形側刃沖切去展開毛坯兩懸臂頭部，使沖模結構進一步簡化。

3）切斷分離與最終成形在一個工位完成，使成形不受相連工位及條料拉扯的影響。

（3）沖模結構設計的主要特點

1）按選定典型組合的標準規格，配備滑動導向對角導柱Ⅰ級高精度鋼模架。

2）在Ⅳ工位切斷彎曲成形之前的第Ⅲ工位，進行預彎成形，見圖2-20中B—B剖視圖。

3）將導料板加厚以增大模具工作區高度，滿足彎形需要。

4）減薄卸料板，改用六角螺釘緊固。

5）彎曲成形凹模洞口做一個臺階止口，沖壓零件彎曲成形并包在凸模上，穿過臺階止口后，因脫離模腔，會產生回彈而使沖壓零件口部稍稍張開，待凸模回程后會被臺階止口卸下而掉入模下零件箱。

實例5

圖2-21所示為扣蓋滑動導向對角導柱鋼模架固定卸料橫向送進三工位連續式復合模。其沖壓工藝與沖模結構都具有典型性與實用性。這種小型淺拉深成形件雖精度要求不高，但其成形，尤其連續沖壓一模成形，容易出現拉深時底角部裂口、斷裂或口部起皺，以及凸腰成形過淺、過深使裂口以及整體形狀歪扭等疵病，造成次品或廢品。其沖壓工藝及沖模結構設計采取了如下技術措施：

1）采用大搭邊、有工藝切口拉深，使拉深凸腰成形復合沖壓（第Ⅱ工位）過程中的材料流動不受相連原材料牽扯帶來的阻力影響，確保成形達到要求。

2）在拉深凹模彈頂墊內裝可伸縮導正銷。在拉深之前，導正銷先插入到第Ⅰ工位沖制的兩個圓孔中，對送入第Ⅱ工位的材料進距進行微調校準，以確保沖壓零件成形外廓與孔的同軸度。

3）為保證壓凸腰與拉深成形的相對高度，拉深與壓凸腰用凸模采用分體鑲嵌結構，保持恒定的高度差。

4）為使成形工位和第Ⅲ工位有足夠的成形與送料攜帶工件的工作空間，可加厚導料板，適當減薄卸料板，并采用外露六角螺釘緊固。

圖2-21 扣蓋滑動導向對角導柱鋼模架固定卸料橫向送進三工位連續式復合模

1—六角螺釘 2—卸料板 3—下模座 4—導柱 5—導套 6—上模座 7—凸模鑲套 8—固定銷 9—拉深壓腰凸模 10—沖孔凸模 11—工藝切口凸模 12—凹模 13—側刃 14—銷釘 15—彈簧 16—橡膠體 17—彈頂墊

5）采用單邊矩形側刃對送進條料切邊定位，以保證各工位送料進距精度。

3.采用典型組合標準設計連續復合模的注意事項

從圖2-17～圖2-21的沖模結構設計實例中，可以得出以下結論：

1）選用典型組合標準設計法進行沖模結構設計，只限于曾納入機械行業標準的四大類14種結構形式。

2）典型組合標準僅對模芯以外的零部件，如配用模架，按規格成套的螺釘、銷釘這類的緊固件，墊板及限位柱等，給定了類型、材料、尺寸規格等，給予標準化；對支承與安裝及主要工作零件，如卸料板、固定板、導料板、凹模等按標準規格配備成套，給定了外廓尺寸，與凸、凹模刃口，模腔等匹配模孔與相關尺寸，應另繪出加工圖，故僅進行半標準化。

3）模芯即模具工作部分（凸模、凹模、凸凹模及相關零件），包括凸模固定板、導板、卸料板的模孔、頂件器、卸料（件）器及整套機構等都必須依照沖壓零件圖、沖壓零件展開平毛坯圖、沖壓工藝排樣圖等進行設計。

4）典型組合標準中沒涉及沖模的送料定位系統，必須按沖壓工藝排樣圖與選定的典型結構類型進行設計。

5）典型組合標準中大都沒有考慮沖模的安全防護機構及裝置，設計中按需要和使用習慣，在模具工作區之外安裝防護柵、防護屏或光、聲、電感應防護系統，確保操作安全。

6）對于沖模的主要工作零件加固結構、鑲拼結構、快換組合結構等，典型組合標準中均不涉及，都應由設計者按需要設計。

7）選用典型組合標準設計沖模，必須進行以下必要的計算：①多工位連續模和復雜形狀大、中型單工序沖模的壓力中心；②細長小孔凸模、沖深孔凸模的抗壓強度、抗縱彎剛度驗算；③沖壓力計算及合理沖壓設備類型及公稱壓力的確定；④查閱GB/T 16743—2010《沖裁間隙》，計算合理間隙值；⑤計算沖模刃口、模腔尺寸，并選定制造精度等級；⑥核定沖模的主要技術規格及匹配設備安裝尺寸。

8）沖模的矩形凹模周界一般為L×B=315mm×250mm。對于固定卸料導板式沖模許用最大凹模周界還要小一些，為L×B=280mm×160mm，連續模與連續式復合模的凹模多為矩形。當凹模周界超越上述許用范圍時可設計非標準沖模結構。

9）有一些形狀復雜、尺寸較大，以及需要橫向沖壓、諸工位不能在同一凹模平面沿送料方向呈直線布置的連續式復合模，附帶有送料與卸（出）件機構的自動或半自動連續式復合模，均不能采用或不能完全采用典型結構組合標準。