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关于级进模发展的调研报告
1 多工位级进模具概述
多工位级进模具是在普通级进模具的基础上发展起来的，它是一种高精度，高效率，长寿命，有两个或两个以上工位的模具，是模具技术密集的重要代表，也是未来模具发展方向之一。这种模具不仅可以进行冲孔落料还可以根据零件的结构特点和成型性质完成压筋，冲弯，弯曲，拉深等成型工序，甚至还可以在模具上完成装配工序。冲压时将带料或条料由模具入口端送进去后，在严格控制步距精度的条件下，按照成形工艺安排的顺序通过各工位的连续冲压，在最后工位经冲裁过切断后便可冲出符合产品精度要求的冲压件。为了保证多工位级进模的正常工作，模具必须具有高精度的导向和准确的定位系统，配置有自动送料，自动出件，安全检测装置。所以多工位级进模比普通冲模相对较复杂，具有如下特点：
（1）在一副模具中可以完成包括冲裁，弯曲，拉升和成形装配等多道工序；减少了使用多副模具的周转和重复定位过程，显著提高了劳动生产率和设备的使用率。
（2）由于在级进模中工序可以分散在不同的工位上，故不存在符合模具的“最小壁厚”问题，设计时还可以根据模具强度和模具的装配需要留出空位，从而保证模具的强度和装配空间。
（3）多工位级进模通常具有高精度的内，外导向和准确的定距系统以保证产品零件的加工精度和模具使用寿命。
（4）多工位级进模常采用高速冲床生产冲压件，模具采用了自动送料，自动出件，安全检测等自动化装置，操作安全具有较高的生产效率。
（5）多工位级进模结构复杂镶块较多，模具制造精度要求很高，给模快的制造，调试以及维修带来一定的难度。同时要求零件模具具有互换性，在模具磨损或损坏后要求更换迅速，可靠，方便。所以模具工作零件选材要好，必须应用慢走丝线切割加工，成型模削，坐标镗，坐标磨等先进加工方法制造模具。
（6）多工位级进模主要用于冲制厚度较薄，产量大，形状复杂，精度高的中小行、型零件制造精度可达IT10级。
2 多工位级进模具国外研究进展
国外级进模CAD/CAE/CAM的研究始于上世纪60年代末，70年代便有初步应用，但仅限于二维图形的简单冲裁级进模，其主要功能如条料排样、凹模布置、工艺计算和NC编程等。弯曲级进模CAD/CAM系统出现在80年代，如日本日立公司和富士通公司的弯曲级进模系统等。为了能够适应复杂模具的设计，富士通系统采用了自动设计和交互设计相结合的方法，在该系统中除毛坯展开、弯曲回弹计算和工步排序为自动处理外，其余均需要设计人员的参与。
(1) 在国外CAD/CAE/CAM已成为普遍应用的技术。在CAD的应用方面，已经超越了甩掉图板、二维绘图的初级阶段，目前3D设计已达到了70 - 89% 。PROE, UG，CIMATRON等软件的应用很普遍，一些国家还开发了级进模专用的3D设计软件。应用这些软件不仅可完成2D设计，同时可获得3D模型，为NC编程和CAD/CAM的集成提供了保证。应用3D设计，还可以在设计时进行装配干涉的检查，保证设计和工艺的合理性。此外，CAE技术已经逐渐成熟，应用Dynaform, Autoform
等软件，模拟金属变形过程，分析应力应变的分布，预测破裂、起皱、回弹等缺陷。
(2)设计上采用了先进的设计理念。如为了便于模具设计与计算，各道工序均以一个统一的基准点为中心，以坐标尺寸的方式标注尺寸。选定基准点后，产品上任何一个点的坐标尺寸，都能准确地计算出来。各工序的模具尺寸以该基准点为中心，用坐标尺寸标注，给模具设计与制造带来方便。此外，将各工序的加工内容、尺寸要求、加工部位、冲压方向、压力中心及相互关系等，用一张图表示出来，称为加工要领图。有了加工要领图，对各道工序的关系就可一目了然，不仅便于模具设计，而且对模具加工和调整也方便。
(3)各模具生产企业根据自身的生产能力、经验等，制定了自己的标准。它包括计的标准化，模具零件和模具结构的标准化。模具标准件的采用率一般均设在80%以上。模具企业的主要任务是设计模具结构和零件，并加工凸、凹模等主要零件(其制造精度在2μ，寿命可达2亿个冲次)，进行装配调试等。其他模具零件均可作为标准件在市场上采购。有些模具企业，模具零件的粗加工、半精加工，也由相对固定的协作厂家去完成。因此，模具设计、生产周期大大缩短。
3 本课题国内研究进展
我国是进入80年代后才开始研制级进模的，经历了三十多年的努力，从无到有，终于有了较大的发展。如80年代后期的大连电机厂、上海星火模具厂、南京720厂和90年代中期后来居上的湖南钻石硬质合金工具有限公司、天水长城精密模具厂、北京市机电研究院精密模具公司，在消化吸收国外先进级进模技术的基础上，自行研制出的一些中小型级进模，在生产中获得了较好的使用效果。级进模CAD方面，许多高等院校作了大量的工作，如浙江大学、上海交通大学塑性工程系等。本世纪初，美国UGS公司与我国华中科技大学合作的在UG-2.0 (现为NX)软件平台上开发出的基于三维几何模型的级进模CAD/CAM软件NX-PDW。该软件包括工程初始化、工艺预定义、毛坯展开、毛坯排样、废料设计、条料排样、压力计算和模具结构设计等模块，具有特征识别与重构、全三维结构关联等显著特色，己在2003年作为商品化产品投入市场。与此同时，新加坡、马来西亚、印度及我国台湾、香港有关机构和公司也在开发和试用新一代级进模CAD/CAM系统随着技术的发展，对级进模的成形质量要求越来越高，但传统的级进模设计中较少考虑到冲压载体的变形对成形精度的影响，从而造成设计、制造的误差，最终使零件精度下降。由于级进模成形过程中金属的变形行为非常复杂，利用传统理论手段分析级进模载体的变形问题存在一定困难，迄今国内外相关的研究很少。基于有限元法的数值模拟仿真技术(CAE)已有多年的历史，利用该技术不仅能够实时地描述金属塑性成形过程，给出金属的塑性流动模式、各种物理场量的分布规律、详尽的塑性变形过程的参数，而且还能预测塑性成形过程的缺陷，优化塑性成形工艺过程。如今，数值模拟已经成为塑性加工领域的一项重要技术，对金属塑性成形技术的进步产生了巨大的推动作用。
与国外工业发达国家比较，我国的多工位级进模技术仍然存在较大的差距，主要是表现在以下四个方面:
(1)冲压工序比较单一，多数以冲裁级进模为主，少部分为冲裁拉深级进模，模具结构比较简单、功能性不强。
(2)模具模板幅面尺寸比较小，一般在1200x600 mm内，一次冲制的产品数量也在十几件以内，属中小型级进模。
(3)模具精度不高，冲裁间隙误差在0.015 mm以上，制件产品容易产生毛刺。
(4)模具使用寿命相对较短，一般一次刃磨在50万次以内，模具材料主要以普通模具钢为主或采用硬质合金。另外，国内很少有人在此领域从事深入系统的研究。近年来，人们也意识到模具技术是与被加工材料、模具加工设备和模具材料密切相关的，我国总的工业水平落后于国外工业发达国家，因此，不能完全照搬国外的模具结构和标准，必须有适用于本国国情的模具设计思想和理论。国内级进模技术面临如何在消化吸收国外先进模具技术的基础上，结合本国的国情来设计、制造自己的模具产品这一重大课题。随着我国工业化进程的加速，大型多工位级进模的需求将会越来越大，在模具设计、制造方面，国内迫切需要有自己的理论指导和实践经验来实现高品质模具的国产化。