级进模冲压设计、产量与模具指南

从模具必须保护的零件要求开始

级进模规划应从零件功能出发，而不是只看孤立的 2D 轮廓。应标明配合界面、基准、关键孔、接触区、成形高度、毛刺方向、外观面以及不得留下模痕的表面。这些要求能说明哪些特征需要支撑，以及后续成形可能影响哪些先前完成的特征。

将功能要求与标题栏默认公差区分开。全面采用严格公差会增加模具细节、整形工序和检验工作。标出控制配合或装配的尺寸，并在影响设计时提供配合件背景。应在 DFM 评审期间解决未决问题，避免排样已成为制模基础后再修改。

设计特征时兼顾料带支撑和模具可达性

级进模必须在冲头与成形部件进入、加工和退出时夹持料带。靠近边缘的孔、窄桥、深成形、短折边和密集特征，可能使中间工位没有足够材料支撑零件。问题不仅是单个特征能否加工，还包括半成形料带能否经受所有后续工位而不扭曲、拉伸或失去定位。

应把孔边关系、折弯避让、内圆角、卡舌、凸包、切舌和开口作为一个系统评审。记录不影响功能且允许移动的特征；小幅调整可能保住载带或减少一个工位。还应写明毛刺面和轧制方向限制，因为料带方向会同时影响边缘方向与材料表现。

围绕步距、载带和导正销建立排样

排样图展示卷料如何在每次冲压行程后逐步变为成品。它确定零件方向、送料方向、步距、料宽、载带位置、废料桥和各中间形状的顺序。材料利用率固然重要，但理论废料最少的排样不一定最可靠；料带仍需有足够刚度，在每道成形工序中完成送料、定位和支撑。

步距 P 是每冲次的名义送料距离，不是模具总长，也不一定等于成品长度。送料机先推进料带，导正销再通过预先冲出的孔修正剩余位置偏差；料带导向、送料机放松与导正销进入的时机必须配合。导正销不能把损坏的载带拉直，也不能补偿任意大小的送料误差。

• 沿 S1–S4 追踪同一个零件：冲导正孔及工艺孔→冲外形并保留连接→压印→最终切断。同一冲次中，其他零件也在各自工位加工；这是教学顺序，不是通用模具方案。
• 先找连续的载带，再找零件与载带之间保留的连接。最后一道需要支撑的工序完成前，不能提前去掉它们。
• 查看成形或压印后的导正孔边缘及周围料带。孔变形、连接处拉长或废料卡滞，都可能让原本正确的工位间距失去意义。

• MISUMI — Pilot, material and guide relationships
• MISUMI — Bridge and carrier

连续拉深模料带设计：载体、连接桥与拉深工序怎样配合

连续拉深是在条料或卷料上，通过多次拉深逐步形成零件的工艺。[8]行业中也常称“连续拉伸”，这里统一使用“拉深”描述该成形过程。在料带逐工位送进的级进模中，不同工位同时加工处于不同阶段的工件；同一个工件随料带逐次前进，经过这些工位。

本文把沿送料方向保留、承担输送作用的连续材料区域称为载体（carrier，也称载料带），把工件与载体之间的局部连接称为连接桥（web）。连接桥还可以连接相邻坯料。载体、连接桥和工件原本属于同一条板料；尚未成为成品的材料，也可能承担必要的工艺功能。[3][4]

连接桥是较宽泛的结构名称；需要适应较大相对位移的柔性连接桥，可用 stretch web 或 compliant web 说明。“柔性”表示能够顺应所需运动，并不意味着整个变形过程都保持弹性，也不意味着连接只靠材料轴向伸长来让位。[3][4]

带凸缘杯形件的候选工序。每个工位同时展示该阶段的俯视与过中心轴截面，杯径变化趋势保持对应。各工位是不同工件；同一工件随料带逐次前进。圆角、板厚、工具及剖面中的连接桥省略；非按比例，不用于读取尺寸或计算展开面积。

拉深时，为什么连接处需要让位

拉深形成杯形或壳形时，周围材料需要向成形区域流入。连接点如果位于会发生明显位移的边缘，连接桥就必须适应这种运动。连接约束过强，可能把工件拉偏，或使连接处受损；连接过软，又会削弱搬运时的支撑。[4]

可以把这件事分成两个问题：送料时，工件能否保持可重复的位置；成形时，工件需要移动的边缘能否按预期移动。这两个问题要求的刚度并不完全相同，因此“把连接桥做宽一些”或“开更多避让口”都不能单独作为答案。

固定式连接可用于连接端相对位移较小的阶段或区域；柔性连接桥则通过合适的连接路径和变形方式适应运动。选择时要核对材料拉入、连接端位移、工件稳定性和切离条件，不能只看一段连接桥是否容易弯动。[3][4]

以载体端A为参照，比较拉深前后坯料端B的局部位移。P为名义导正孔间距，Δu仅表示位移关系，未给定数值。实际载体仍需检查变形，图中不假定纯弹性、回复能力或最大允许位移；独立原理示意，非按比例。

工序顺序要说明材料何时释放、何时继续受控

以带凸缘的杯形件为例，可以先列出一条候选路线：冲导正孔及局部切口 → 形成坯料轮廓并保留连接桥 → 首次拉深 → 按需要安排再拉深与整形 → 修边及功能加工 → 切离。这里的箭头表示工序关系，实际可能拆成更多工位，也可能合并或调整。

初期切口需要给后续变形留空间，同时保住足够的输送和定位材料。切口开得过早、过大，后面可能失去支撑；应释放的区域仍保持过强的连接约束，又可能把成形位移传给载体。评审时，应在每一工位标出“这一步切掉什么、留下什么、下一步靠什么定位”。

圆杯的再拉深通常通过减小杯体直径、增加深度来逐步接近目标形状；材料要在杯壁与凸缘之间重新分配。工序图的俯视与轴截面示意采用一致的杯径变化趋势，省略圆角、板厚和工具细节，不用于读取尺寸或计算展开面积。[10]

最终零件上位置要求高的孔，应从成品基准倒推加工时机。若先冲的孔周围还会继续变形，就要核查孔形与位置是否随之改变；不能把料带上的导正孔与成品上的功能孔混为一谈。

再拉深次数也不能从总高度直接指定。材料状态、初始坯料、圆角、压料与润滑都会影响候选路线；若要安排中间退火或其他线外工序，还需重新考虑连续生产怎样衔接。上述路线用于评审，不给出通用的工位数量。

先选载体布局，再选连接方式

单侧、双侧描述载体布局；固定式、柔性描述连接特性。它们属于两个不同的设计维度：单侧或双侧载体都可以配合适合该工序的连接桥，不能把四者当成互斥方案。比较时仍需统一零件、材料和目标产出。[3][5]

第二步：比较连接特性

评审柔性连接时，除了看它能否“让开”，还要看每次送料停止后工件落在哪里。连接桥与工件的动态响应会影响工位间的通过和落位，因此需要一起检查抬料、送料动作与连接结构。[5]

步距和带宽，不能只按成品外形排得下就确定

步距 P 是料带每次前进的名义距离，带宽 B 是带料横向尺寸。布置工位时，应同时考虑前工序坯料、成形后的外廓、连接桥变形空间、工具边界和废料路径。成形后的外廓缩小，不代表最初的坯料也只占同样大的平面。

比较同一零件的排样时，可定义稳态材料利用率（以成品净材料计）：η＝nA净／(BP)×100%。其中n为稳定生产时每步产出的零件数；A净为一件成品保留材料在原始等厚板料中的等效平面面积，单位mm²；带宽B和步距P均用mm。A净不是成形后的俯视投影面积，也不是包含后续修边废料的投料坯料面积。

若已知成品保留的板料体积V净，可用A净＝V净／t₀换算；若已知质量m净，可用A净＝m净／(ρt₀)。t₀为原板厚度，ρ为同种板料的密度。采用mm、mm³和g时，密度要用g/mm³；质量应扣除涂层、紧固件等非原板料部分，不能将它们计入材料利用率。

计算示例：单排每步一件，B＝70 mm、P＝60 mm，A净＝2600 mm²，则 η＝2600／(70×60)×100%≈61.9%。若只把步距改为56 mm，算术结果约为66.3%，但前提是新排样仍保留足够的工艺与动作空间。

这个例子只比较稳定段的面积用料，不计开卷引料、尾料和不良品，也未计废料回收价值。实际成本还要结合合格率、可持续运行的速度、停机和模具维护比较。计算得到较高的利用率，不等于新方案已经能够生产。

俯视图排得下，还要检查抬起后能不能通过

拉深工件逐渐具有高度，料带评审因此必须包含侧视和运动过程。抬料机构的作用之一，是让已成形部分在工位间移动时获得通过空间；导正销则参与后续工位的定位。[5]

检查时，应沿一次完整循环追踪：上模与压料部件怎样离开工件，料带怎样抬起，工件在送料路径上经过哪些固定或运动部件，以及送料结束后怎样落位。还要核对送料机构的夹持、释放与导正动作是否相互配合；具体时序由实际机构及设备条件确定。

图中的 g 表示某一时刻工件最低点与路径上障碍物最高点之间的竖向间隙。工程检查需要关注整个运动过程中的最小间隙，并计入工件摆动、挠曲、尺寸变化和调试余量。单独用“拉深高度＋固定余量”指定抬料量，无法说明所有阶段都能通过。

1. 送料到位：送料机构把料带送入下一工位的定位范围，支承机构承托工件。
2. 导正与成形配合：导正销进入导正孔时，送料机构应按实际机构要求允许必要校正，避免夹持与导正互相牵制；随后按工艺建立定位、支承和压料条件。
3. 工具退出与抬料配合：核对冲头、导正销和压料部件怎样离开，以及工件怎样脱离下部工具；不能只检查上模是否已抬高。
4. 满足通过条件后再送料：确认仍与工件啮合或阻挡送料的部件已避让，检查整个路径上的最小间隙，并观察送料后的摆动和落位。

从缺陷位置判断该检查哪里

同一种裂纹或偏移可能由几种因素共同造成。排查时先保留完整料带和工位样件，标明发生工位、材料批次及动作条件，再比较缺陷相对连接点、导正区和成形区域的位置。

压料力偏低可能出现起皱，偏高则可能使材料流入不足并导致撕裂；不能把“有皱就一直加压”当作通用调试方法。[10]改变压料条件时，也应复查连接附近的变形和成品壁厚，避免只消除表面现象。

评审一张料带图，至少把三件事讲清楚

第一，材料怎样变成零件。每个工位应能对应到切口、拉深、再拉深、整形、修边或切离的具体目的，并说明用于判断结果的尺寸或外观要求。

第二，零件怎样从一个工位到下一个工位。评审图需要看得到载体、连接桥、导正与支承位置，并用侧视或运动检查说明有高度的工件怎样通过。

第三，方案怎样确认。试模应检查完整料带上的累计变形、各工位样件、成品尺寸和壁厚，以及拟定运行条件下的连续送料表现。只展示一个合格成品，不能回答料带是否能稳定运行。

准备讨论连续拉深方案时，可以先提供零件图、草图或照片，标出需要装配、密封或保持外观的位置，并说明预计数量和现有问题。材料、厚度或部分公差尚未确定，也可以一并注明；不需要先自行完成料带设计。

连续拉深料带的三种柔性连接设计：工艺切口、S形连接桥与局部开口

连续拉深是在条料或卷料上，通过多次拉深逐步形成零件的工艺。这里统一使用“拉深”描述这种成形过程，以区别于材料受拉伸长；带料沿工位逐步送进的模具安排则称为级进模。[8]

载体（carrier）是料带上承担支撑和输送的连续区域；连接桥（web）把坯料与载体或相邻坯料连接起来。柔性连接桥（stretch web / compliant web）需要适应连接端部的相对运动，“柔性”描述结构的顺应性，并不意味着变形全过程都是弹性的。[3][9]

本文比较工艺切口式连接、S形柔性连接桥和局部工艺开口三种设计示例。前者按切开方式描述，S形按连接路径描述，局部开口按轮廓特征描述，三者可以组合使用；这些名称不构成互不重叠的标准三分类。

评审时先回答两个问题：拉深时，连接点需要往哪个方向移动、移动多少；送料时，保留下来的材料能否把工件稳定送到下一工位。只看材料利用率，或只看某一处连接能拉开多少，都不足以决定方案。

比较前，先统一零件几何、材料与厚度、每步产出件数、工序路线和质量要求。下表列出各方案需要回答的问题，不给三种形式作固定的高低排名。

工艺切口式连接：切开局部轮廓，保留材料路径

工艺切口沿选定轮廓切开板料，并保留连接端部；图中的细线表示切开位置，不表示冲掉一条同宽的材料。相比整块切除周围材料，这种布置有机会减少局部去料面积；一般级进模中，采用切开而非部分修边也是减少废料的一种思路。[6]

“无废料”需要说明范围。某处切缝没有冲出独立废料，不代表整条生产路线没有载体、修边、冲孔或卷料头尾损耗。文章和报价中的利用率，应按同一口径计算。

这种思路的位移能力取决于切缝怎样排列、连接路径多长、根部在哪里以及各处怎样变形。当现有空间里的连接路径较短、可释放区域有限时，继续增大位移可能使变形集中到根部，也可能把载体或邻近工位拉动。不能仅凭“无废料”三个字指定可拉深的高度。

“容易变形”也要分开说：成形时按预期让位，是柔性连接的功能；送料时出现不受控的扭曲、侧弯、下垂或位置变化，才是需要改善的运行问题。用于搬运的连接必须保留必要强度。[7]

S形柔性连接桥：用曲折路径适应位移，同时检查摆动

S形连接桥在两个连接点之间保留曲折的材料路径。其形状变化可以适应一定的相对运动，让连接点无需仅靠一段短直桥的轴向拉长来跟随工件。允许位移仍由桥长、桥宽、圆角、材料状态、受约束方向和连接位置共同决定。[4]

当所需连接点位移较大，或移动方向难以用较短连接适应时，S形可以作为候选方案。为布置连接桥与切口，如果需要增加带宽、步距或切除面积，用料率就可能下降；但“S形”本身不能决定它在所有方案中利用率最低。

较柔顺的连接还需要检查工件是否容易摆动、旋转，以及送料停止后能否落到合适位置。研究中的特定S形连接桥相较I形连接出现了更大的动态响应和落位离散，说明成形让位与输送稳定需要同时考虑；这一结果不代表所有S形连接桥都有相同表现。[5]

大型或异形件并不自动适合S形。大件还带来工件质量、悬伸、支承与工具空间问题；有些小件也可能需要较大的连接点位移。选型依据应落到具体运动，而不是只看零件的名称或尺寸类别。

局部工艺开口：分清切口、边缘缺口和封闭槽孔

局部工艺开口是本文采用的描述性名称，指在选定区域切开或去除材料，以调整周围连接区域的约束。命名时应分清几何：沿线切开的部位称工艺切口；与外边缘相通的去料开口可描述为缺口；轮廓封闭的开口应按实际形状称孔或槽孔。冲压工艺术语也区分沿封闭轮廓去料的冲孔与沿敞开轮廓去料的冲缺，不能把所有开口都叫“冲缺”。[8]

设计局部开口时，应明确释放哪个方向的约束、剩余哪些连接，以及载荷怎样传递。若某一候选排样位移余量不足，可以评估调整切口和连接路径；若另一方案占用工艺材料过多，也可以评估缩减。但需要对同一零件分别画出可行排样后比较。

增加开口不自动提高连接的顺应性或材料利用率。位置不当可能切断有效支承，开口端部和剩余窄桥也可能出现局部变形集中。因此要检查从平料、各拉深工位到最后切离的完整过程。[4]

“局部开口式”用于帮助读者识别特征，不作为已核实的标准料带类别。具体设计应在图纸上说明切开线、去料区、剩余连接桥与工位作用，再按统一条件比较利用率和运行表现。

安排工位顺序以控制载荷与零件移动

每个工位都应完成自身工作，而不破坏后续工位所需条件。典型顺序可能包括制作导正孔、冲内部特征、初步成形、完成其他折弯或拉深、对选定几何进行整形，最后分离零件。正确顺序取决于几何和材料表现，不能直接照搬通用工艺图。

模具工程师会分配工序，以保持料带强度、提供冲头空间并避免载荷过度集中。成形可能使附近特征位移，因此有些孔在主要成形后冲出，另一些则为定位而提前制作。轻载工位可用于料带恢复、传感或后续修正。应评审哪些工序建立关键尺寸，以及成形后如何检查。

匹配材料、压力机和送料假设

材料牌号、状态、板厚和卷料状况会影响冲裁力、回弹、成形极限、润滑与模具磨损。应向供应商提供允许的材料规格和替代规则，而不是只写一个大类。如果导电、外观、硬度、电镀兼容性或耐蚀性属于功能要求，应与图纸和采购规范一起提供。

路线还取决于压力机吨位、工作台尺寸、闭合高度、行程速度、送料设备和卷料搬运。买方应要求供应商确认拟用模具与压力机兼容。还应说明后续清洗、去毛刺、电镀或热处理，因为搬运方式可能需要保护表面与几何。

用现实的产量假设决定模具方案

级进模属于生产资产，因此报价所需信息不应只有首张采购订单数量。应提供预计年用量、典型批次、峰值需求、项目周期和预测不确定性。这些输入有助于供应商选择与项目匹配的模具结构、易损件、自动化程度、检验频率和维护计划，避免过度设计或能力不足。

比较报价时要统一整个项目的假设。明确模具范围、备用件或易耗件、模具所有权、存放和维护记录。零件价格应写明相应的产量与材料基准。如果需求可能变化，可要求多个年用量区间，以显示材料采购、调机和生产节拍带来的影响。

把制模与试模规划为受控的学习循环

模具完成不等于已批准量产。早期试模用于验证料带送料、导正销进入、工位时序、零件脱离、成形表现和成品状态。供应商可能根据试模证据调整间隙、成形部件、垫片、压力、润滑或送料设置。买卖双方应为每个有意义的试模阶段约定样件数量和测量范围。

使用编号试模和图纸版本，确保观察结果可追溯。试模报告应标明模具、材料、相关压力机条件、测量结果、缺陷、修正和未结项状态。只有约定样件、尺寸报告、材料证据以及所需的表面处理或装配检查符合批准计划后，才能放行量产。

量产启动前定义生产控制和模具维护

一次合格试模并不能单独证明重复生产过程稳定。启动前应确定调机、生产中和终检分别检查哪些特性。传感器可监控送料、落件、误送或其他模具状态，尺寸和目视检查则确认输出。控制计划应反映零件实际风险，而不是以同一频率检查所有尺寸。

维护应覆盖清洁、润滑、刃磨、易损件更换以及维修后的验证。应询问生产计数和维护事件如何记录，以及修复后的模具如何恢复生产。如果模具归买方所有，应在采购订单前定义存放、防护、记录访问、转移和报废条件。

准备能让工程团队按真实路线报价的 RFQ

发送受控 2D 和 3D 文件、材料与板厚、关键尺寸、毛刺和外观要求、表面处理、年用量、批次和项目寿命。若配合信息、装配方法、包装要求、质量文件和目的地会影响制造或物流，也应一并提供。标出允许供应商在 DFM 中质疑的假设，不要把它们隐藏起来。

要求供应商说明工艺路线、模具范围、试模计划、样件交付物、零件计价基准、里程碑与排除项。有价值的报价会公开工程假设，为买方提供一致的比较基础，并降低低价依赖漏项、检验不足或模具不合适的风险。