珠海格力电器股份有限公司 广东珠海 519070
摘要：多工位冲压模具具有占地少、效率高、质量稳定等优点，是诸如汽车钣金件等经常采用的冷冲压工艺。多工位冲压模具设计与单工位模具有许多不同，本文对多工位拉深模的设计要点和技巧进行论述，并举出实例为冲压模具设计者提供参考。
关键词：多工位；冲压模具设计；
前言
在我国，许多冲压新技术起步并不晚，有些虽然达到了国际先进水平，但常常很难形成生产力。先进冲压工艺应用不多，有的仅处于试用阶段，吸收、转化、推广速度慢。技术开发费用投入少，导致企业对先进技术的掌握应用慢，开发创新能力不足，中小企业在这方面的表现尤为突出。
1.多工位拉深模的设计
1.1设计原则
进行多工位连续拉深模设计时，首先要进行一些计算，通过计算后订出初步方案，再通过一些辅助软件，比如有限元分析软件AutoForm或DynaForm等对初步方案进行优化，确定最终方案。在多工位冲压模具设计时，有些传统设计观念应该修正。其一，常想“用最少的工步完成全部的过程”。从模具制造成本看，减少一个工步，可节省一部分费用。但在多工位冲压生产中，往往是通过增加一些工步来使模具生产得更稳定，产品质量更高，从而得到更好的综合效益。其二，片面“追求较高的材料利用率”。严格地说，多工位冲压由于其特殊的工艺要求，需要有定位孔和连接体，其利用率有时低于单工位的冲压生产工艺。但纵观多工位冲压具有制件质量稳定、生产效率高、人工成本低、安全等优点，其效益远远大于原料的成本。
1.2确定拉伸毛坯
由拉深件的形状求出坯料的形状是设计的第一步。计算方法可参照有关书籍的经验公式，但目前运用的有关计算公式都存在一定误差，所以最终坯料形状都要由设计者根据根据有限元分析软件的分析结果和结合实际生产经验决定。
1.3拉深次数计算
通常采用的是计算拉深比K=D/d，再通过K值查表得出拉深次数。但这种方法只适用于圆简形件，对非圆形拉深的计算应以传统的拉深比计算法为基础，附加考虑形状因素，最终求出拉深次数。
1.4拉深压边力计算
压边圈的压力必须适当，如果过大，拉伸时材料流动性差，从而会导致工件的破裂，如果压边圈的压力过低，则会使拉伸时材料流动不均匀，工件容易出现凸缘起皱现象。压边力对拉深成型影响很大，因此计算压边力的时需根据经验公式，有条件的可以进行有限元分析，同时结合实际情况，以得到合适的压边力。
1.5拉深高度
多道拉深件经第一次拉深后，在其雏形基础上再进行逐次成形，最终变成制件的形状。在这个过程中，有一个重要的参数就是初始拉深高度。当初始拉深高度偏低时，容易在后道工序出现掉底断裂现象。当初始拉深高度偏高时，会产生多余的材料，这部分多余材料最终会在制件上形成皱纹，影响制件的外观。所以在设计时，要避免在最终工序前，拉深高度大于制件拉深高度，而应分析材料的移动和变化趋势使拉深高度控制在制件拉深高度内的合理值。
1.6拉深间隙
坯料经过拉深后外周受压力作用变厚，变厚的材料进入模具时，由于板厚大于模具间隙会产生附加阻力，有时该阻力会使零件发生掉底断裂现象，所以在模具设计时应适当调整模具间隙或增加修整工序。
2.多工位模具设计的工序排列和平面布局
2.1工序的排列
按正常的冲压加工过程排列出平面布局。工序性质、数量与顺序的确定要根据零件工艺性要求、各种冲压工序变形规律与极限变形程度、零件的精度要求、冲压工艺稳定性、模具制造难易程度以及多工位连续冲压的特点来决定。一般先冲侧刃、导正孔、压印、打凸包、撕裂，后冲孔、落料、成形，最后分离，以保证加工可行性和稳定性、各工位之间的成形相互不受影响和凸模与凹模具有足够的强度。具体如下：
（1）对于纯冲裁件，原则上应先冲导正销孔和尺寸精度要求较高的孔或型孔，并在材料连续不断地送进过程中分工位冲出制件外形的各部分轮廓，最后得到一个完整的冲压零件。
（2）对于带有冲裁、弯曲的制件，应先冲导正销孔和冲切出型孔及需要弯曲、成形部位的局部展开外形，然后弯曲成形。再分步逐个冲出余下的局部外形和型孔，冲切靠近弯曲区边缘的孔或侧壁孔。最后工位将载体与冲件连接部分的局部外形神切分离。
（3）对于靠近弯曲部位的孔，为简化模具，一般应先冲切型孔后再弯曲成形。如果所冲型孔的形状及位置精度要求较高，则应先确定精确孔形及孔位尺寸。最好还是先弯曲成形再侧向冲压、冲孔，以避免型孔在弯曲时产生变形。
（4）对于有孔距精度要求的弯曲件，应先弯曲成形后再冲型孔。
2.2适当增加空位工序
为了受力平衡或加大制件成型所需的空间，一般增加空工位。通常在两道工序间要加入空工位。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，或是为了作必要的储备工位，以便于试模时调整工序用。在多工位级进模中，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，因此，在排样考虑空位工位设置时，要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。
2.3模具维修、寿命、安全
模具的使用是很频繁的，因为生产次数过多以及模具的使用过于频繁，都会导致模具中一些易损部位的磨损加剧，使得模具的使用寿命降低，增加生产成本。为了提高模具的使用寿命，可以通过增加一些新的工艺减少模具的磨损。对于出现故障的模具，要及时找专业人员维修，尽量使用标准件或者是质量较高的工件，降低出现故障的概率，并且模具中会有一些危险部件，如果使用不当会对工人造成伤害，因此在设计的时候需要考虑到防护措施，避免造成严重的人身伤害，从而降低工作效率。
3.结语
模具行业的发展，促进了我国现代化制造业对多工位冲压模具的应用。多工位冲压工艺有着效率高、品质优等特点，可以冲成精度要求高、形状精准的成件，与传统的冲压工艺相比，虽然技术和设备的要求较高，但从其制造效益的角度来看还是很有产业价值的。在模具冲压过程中，细节处理可能会直接影响到冲压件的品质，所以要在模具设计中应对产生的压力和间隙等问题进行控制。同时为了达到产品形状尺寸的要求，不能够拘泥或局限于各种工艺基本模式中，而应不断发展和创新，在模具设计中对机械运动灵活运用。
文章通过分析多工位冲压模具的具体设计原则，包括工序确定及其布局问题、冲压模具制作时的起皱和开裂现象，以及可以通过调整压边力的大小；调整凹、凸模的配合形状；调整压料面的间脉等方式解决这类问题，以提高冲压件的品质。希望可以为各行制造业提供好的理论基础和技术支持。
参考文献：
[1].杨威.多工位冲压模具设计[J].科技创新与应用,2013,17(021):33-33.
[2].宋子明.多工位高速冲压模具的设计[J].锻压技术,1992(2):58-59.