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。