B.7.1 工件结构及技术要求
手柄工件的结构如图B.46所示，厚度为1.2mm，材料选择Q235A钢，生产批量为中批量。
图B.46 手柄工件简图
B.7.2 冲压件工艺性分析
此工件只有落料和冲孔两个工序。Q235A钢具有良好的冲压性能，适合冲裁。工件结构相对简单，有一个ϕ8mm的孔和五个ϕ5mm的孔；孔与孔、孔与边缘之间的距离也满足要求，最小壁厚为3.5mm（大端四个ϕ5mm的孔与ϕ8mm孔、ϕ5mm的孔与R16mm外圆之间的壁厚）。工件的尺寸全部为自由公差，可看作IT14级，尺寸精度较低，普通冲裁完全能满足要求。
B.7.3 冲压工艺方案的确定
该工件包括落料、冲孔两个基本工序，可有以下三种工艺方案：
方案一：先落料，后冲孔。采用单工序模生产。
方案二：落料—冲孔复合冲压。采用复合模生产。
方案三：冲孔—落料级进冲压。采用级进模生产。
方案一模具结构简单，但需两道工序两副模具，成本高且生产效率低，难以满足中批量生产要求。方案二只需一副模具，工件的精度及生产效率都较高，但工件最小壁厚3.5mm接近凸、凹模许用最小壁厚3.2mm，模具强度较差，制造难度大，并且冲压后成品件留在模具上，在清理模具上的物料时会影响冲压速度，操作不方便。方案三也只需一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求。通过对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产以采用方案三为佳。
B.7.4 主要设计计算
（1）排样方式的确定及其计算 设计级进模时，首先要设计条料排样图。手柄的形状具有一头大一头小的特点，直排时材料利用率低，应采用直对排。如图B.47所示的排样方法，设计成隔位冲压，可显著减少废料。隔位冲压就是将第一遍冲压以后的条料水平方向旋转180°，再冲第二遍，在第一次冲裁的间隔中冲裁出第二部分工件。搭边值取2.5mm和3.5mm，条料宽度为135mm，步距为53mm，一个步距的材料利用率为78%（计算见表B.13）。查板材标准，宜选950mm×1500mm的钢板，每张钢板可剪裁为七张条料（135mm×1500mm），每张条料可冲56个工件，故每张钢板的材料利用率为76%。
（2）冲压力的计算 该模具采用级进模，拟选择弹性卸料、下出件。冲压力的相关计算见表B.13。
图B.46 手柄工件简图
B.7.2 冲压件工艺性分析
此工件只有落料和冲孔两个工序。Q235A钢具有良好的冲压性能，适合冲裁。工件结构相对简单，有一个ϕ8mm的孔和五个ϕ5mm的孔；孔与孔、孔与边缘之间的距离也满足要求，最小壁厚为3.5mm（大端四个ϕ5mm的孔与ϕ8mm孔、ϕ5mm的孔与R16mm外圆之间的壁厚）。工件的尺寸全部为自由公差，可看作IT14级，尺寸精度较低，普通冲裁完全能满足要求。
B.7.3 冲压工艺方案的确定
该工件包括落料、冲孔两个基本工序，可有以下三种工艺方案：
方案一：先落料，后冲孔。采用单工序模生产。
方案二：落料—冲孔复合冲压。采用复合模生产。
方案三：冲孔—落料级进冲压。采用级进模生产。
方案一模具结构简单，但需两道工序两副模具，成本高且生产效率低，难以满足中批量生产要求。方案二只需一副模具，工件的精度及生产效率都较高，但工件最小壁厚3.5mm接近凸、凹模许用最小壁厚3.2mm，模具强度较差，制造难度大，并且冲压后成品件留在模具上，在清理模具上的物料时会影响冲压速度，操作不方便。方案三也只需一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求。通过对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产以采用方案三为佳。
B.7.4 主要设计计算
（1）排样方式的确定及其计算 设计级进模时，首先要设计条料排样图。手柄的形状具有一头大一头小的特点，直排时材料利用率低，应采用直对排。如图B.47所示的排样方法，设计成隔位冲压，可显著减少废料。隔位冲压就是将第一遍冲压以后的条料水平方向旋转180°，再冲第二遍，在第一次冲裁的间隔中冲裁出第二部分工件。搭边值取2.5mm和3.5mm，条料宽度为135mm，步距为53mm，一个步距的材料利用率为78%（计算见表B.13）。查板材标准，宜选950mm×1500mm的钢板，每张钢板可剪裁为七张条料（135mm×1500mm），每张条料可冲56个工件，故每张钢板的材料利用率为76%。
（2）冲压力的计算 该模具采用级进模，拟选择弹性卸料、下出件。冲压力的相关计算见表B.13。
图B.47 手柄排样图
表B.13 条料及冲压力的相关计算
图B.47 手柄排样图
表B.13 条料及冲压力的相关计算
根据计算结果，冲压设备拟选J23—25。
（3）压力中心的确定及相关计算 计算压力中心时，先画出凹模型口图，如图B.48所示。坐标系建立在图示的对称中心线上，将冲裁轮廓线按几何图形分解成L1～L6共6组基本线段，用解析法求得该模具的压力中心C点的坐标（13.57，11.64）。有关计算见表B.14。由计算结果可以看出，该工件冲裁力不大，压力中心距坐标原点的偏移量较小，为了便于模具的加工和装配，模具中心仍选在坐标原点o。若选用J23—25冲床，C点仍在压力机模柄孔投影面积范围内，满足要求。
根据计算结果，冲压设备拟选J23—25。
（3）压力中心的确定及相关计算 计算压力中心时，先画出凹模型口图，如图B.48所示。坐标系建立在图示的对称中心线上，将冲裁轮廓线按几何图形分解成L1～L6共6组基本线段，用解析法求得该模具的压力中心C点的坐标（13.57，11.64）。有关计算见表B.14。由计算结果可以看出，该工件冲裁力不大，压力中心距坐标原点的偏移量较小，为了便于模具的加工和装配，模具中心仍选在坐标原点o。若选用J23—25冲床，C点仍在压力机模柄孔投影面积范围内，满足要求。
图B.48 凹模型口图
表B.14 压力中心数据表
图B.48 凹模型口图
表B.14 压力中心数据表
（4）工作零件刃口尺寸计算 在确定工作零件刃口尺寸计算方法之前，首先要考虑工作零件的加工方法及模具装配方法。结合模具的特点，工作零件的形状相对较简单，适宜采用线切割机床分别加工落料凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板。这种加工方法可以保证这些零件各个孔的同轴度，使装配工作简化。因此工作零件刃口尺寸计算就按分开加工的方法来计算，具体计算见表B.15。
表B.15 工作零件刃口尺寸的计算 （单位：mm）
（4）工作零件刃口尺寸计算 在确定工作零件刃口尺寸计算方法之前，首先要考虑工作零件的加工方法及模具装配方法。结合模具的特点，工作零件的形状相对较简单，适宜采用线切割机床分别加工落料凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板。这种加工方法可以保证这些零件各个孔的同轴度，使装配工作简化。因此工作零件刃口尺寸计算就按分开加工的方法来计算，具体计算见表B.15。
表B.15 工作零件刃口尺寸的计算 （单位：mm）
（5）卸料橡皮的设计 卸料橡皮的设计计算见表B.16。选用的四块橡皮板的厚度务必一致，不然会造成受力不均匀，运动时产生歪斜，影响模具的正常工作。
表B.16 卸料橡皮的设计计算
（5）卸料橡皮的设计 卸料橡皮的设计计算见表B.16。选用的四块橡皮板的厚度务必一致，不然会造成受力不均匀，运动时产生歪斜，影响模具的正常工作。
表B.16 卸料橡皮的设计计算
B.7.5 模具总体设计
（1）模具类型的选择 由冲压工艺分析可知，采用级进冲压，模具类型为级进模。
（2）定位方式的选择 因为该模具采用条料，控制条料的送进方向为导料板，无侧压装置。控制条料的送进步距为挡料销初定距，导正销精定距。而第一件的冲压位置因为条料长度有一定余量，可以靠操作工目测来定。
（3）卸料、出件方式的选择 因为工件料厚为1.2mm，相对较薄，卸料力也比较小，故可采用弹性卸料。又因为是级进模生产，所以采用下出件比较便于操作与提高生产效率。
（4）导向方式的选择 为了提高模具使用寿命和工件质量，方便安装调整，该级进模采用中间导柱的导向方式。
B.7.6 主要零部件设计
（1）工作零件的结构设计
1）落料凸模。结合工件外形并考虑加工，将落料凸模设计成直通式，采用线切割机床加工，两个M8螺钉固定在垫板上，与凸模固定板的配合按H6/m5。
其总长L可按下式计算：L=20mm+14mm+1.2mm+28.8mm=64mm，整体结构如图B.49a所示。
2）冲孔凸模。因为所冲的孔均为圆形，而且都不属于需要特别保护的小凸模，所以冲孔凸模采用台阶式，一方面加工简单，另一方面又便于装配与更换。其中冲五个ϕ5的圆形凸模可选用标准件BⅡ形式（尺寸为5.15mm×64mm）。冲ϕ8mm孔的凸模结构如图B.49b所示。
3）凹模。凹模采用整体凹模，各冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工，安排凹模在模架上的位置时，要依据计算压力中心的数据，将压力中心与模柄中心重合。其轮廓尺寸可按以下公式确定：
①凹模厚度：H=kb=0.2×127mm=25.4mm（查表得k=0.2）。
②凹模壁厚：c=（1.5～2）H=38～50.8mm。
③取凹模厚度H=30mm，凹模壁厚c=45mm，凹模宽度B=b+2c=（127+2×45）mm=217mm。
④凹模长度L取195mm（送料方向）。
⑤凹模轮廓尺寸为195mm×217mm×30mm，结构如图B.49c所示。
（2）定位零件的设计 落料凸模下部设置两个导正销，分别借用工件上ϕ5mm和ϕ8mm两个孔作导正孔。ϕ8mm导正孔的导正销的结构如图B.50所示。导正销应在卸料板压紧板料之前完成导正，考虑料厚和装配后卸料板下平面超出凸模端面1mm，所以导正销直线部分的长度为1.8mm。导正销采用H7/r6安装在落料凸模端面，导正销导正部分与导正孔采用H7/h6配合。
粗定距的活动挡料销、弹簧和螺塞选用标准件，规格为8×16。
B.7.5 模具总体设计
（1）模具类型的选择 由冲压工艺分析可知，采用级进冲压，模具类型为级进模。(www.xing528.com)
（2）定位方式的选择 因为该模具采用条料，控制条料的送进方向为导料板，无侧压装置。控制条料的送进步距为挡料销初定距，导正销精定距。而第一件的冲压位置因为条料长度有一定余量，可以靠操作工目测来定。
（3）卸料、出件方式的选择 因为工件料厚为1.2mm，相对较薄，卸料力也比较小，故可采用弹性卸料。又因为是级进模生产，所以采用下出件比较便于操作与提高生产效率。
（4）导向方式的选择 为了提高模具使用寿命和工件质量，方便安装调整，该级进模采用中间导柱的导向方式。
B.7.6 主要零部件设计
（1）工作零件的结构设计
1）落料凸模。结合工件外形并考虑加工，将落料凸模设计成直通式，采用线切割机床加工，两个M8螺钉固定在垫板上，与凸模固定板的配合按H6/m5。
其总长L可按下式计算：L=20mm+14mm+1.2mm+28.8mm=64mm，整体结构如图B.49a所示。
2）冲孔凸模。因为所冲的孔均为圆形，而且都不属于需要特别保护的小凸模，所以冲孔凸模采用台阶式，一方面加工简单，另一方面又便于装配与更换。其中冲五个ϕ5的圆形凸模可选用标准件BⅡ形式（尺寸为5.15mm×64mm）。冲ϕ8mm孔的凸模结构如图B.49b所示。
3）凹模。凹模采用整体凹模，各冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工，安排凹模在模架上的位置时，要依据计算压力中心的数据，将压力中心与模柄中心重合。其轮廓尺寸可按以下公式确定：
①凹模厚度：H=kb=0.2×127mm=25.4mm（查表得k=0.2）。
②凹模壁厚：c=（1.5～2）H=38～50.8mm。
③取凹模厚度H=30mm，凹模壁厚c=45mm，凹模宽度B=b+2c=（127+2×45）mm=217mm。
④凹模长度L取195mm（送料方向）。
⑤凹模轮廓尺寸为195mm×217mm×30mm，结构如图B.49c所示。
（2）定位零件的设计 落料凸模下部设置两个导正销，分别借用工件上ϕ5mm和ϕ8mm两个孔作导正孔。ϕ8mm导正孔的导正销的结构如图B.50所示。导正销应在卸料板压紧板料之前完成导正，考虑料厚和装配后卸料板下平面超出凸模端面1mm，所以导正销直线部分的长度为1.8mm。导正销采用H7/r6安装在落料凸模端面，导正销导正部分与导正孔采用H7/h6配合。
粗定距的活动挡料销、弹簧和螺塞选用标准件，规格为8×16。
图B.49 工作零件
a）落料凸模 b）冲孔凸模 c）凹模
（3）导料板的设计 导料板的内侧与条料接触，外侧与凹模齐平，导料板与条料之间的间隙取1mm，这样就可确定导料板的宽度了，导料板的厚度可查表确定。导料板采用45钢制作，热处理硬度为40～45HRC，用螺钉和销钉固定在凹模上。导料板的进料端安装有承料板。
（4）卸料部件的设计
1）卸料板的设计。卸料板的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同，厚度为14mm。卸料板采用45钢制造，淬火硬度为40～45HRC。
图B.49 工作零件
a）落料凸模 b）冲孔凸模 c）凹模
（3）导料板的设计 导料板的内侧与条料接触，外侧与凹模齐平，导料板与条料之间的间隙取1mm，这样就可确定导料板的宽度了，导料板的厚度可查表确定。导料板采用45钢制作，热处理硬度为40～45HRC，用螺钉和销钉固定在凹模上。导料板的进料端安装有承料板。
（4）卸料部件的设计
1）卸料板的设计。卸料板的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同，厚度为14mm。卸料板采用45钢制造，淬火硬度为40～45HRC。
图B.50 导正销
2）卸料螺钉的选用。卸料板上设置四个卸料螺钉，公称直径为12mm，螺纹部分为M10×10mm。卸料螺钉尾部应留有足够的行程空间。卸料螺钉拧紧后，应使卸料板超出凸模端面1mm，有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。
（5）模架及其他零部件设计 该模具采用中间导柱模架，这种模架的导柱在模具中间位置，冲压时可防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。以凹模周界尺寸为依据，选择模架规格。导柱d/mm×L/mm分别为ϕ28×160，ϕ32×160；导套d/mm×L/mm×D/mm分别为ϕ28×115×42，ϕ32×115×45。上模座厚度H上模取45mm，上模垫板厚度H垫取10mm，固定板厚度H固取20mm，下模座厚度H下模取50mm，那么，该模具的闭合高度：
H闭=H上模+H垫+L+H+H下模-h2=（45+10+64+30+50-2）mm=197mm
式中 L为凸模长度，L=64mm；H为凹模厚度，H=30mm；h2为凸模冲裁后进入凹模的深度，h2=2mm。
可见该模具闭合高度小于所选压力机J23—25的最大装模高度（220mm），可以使用。
B.7.7 模具总装图
通过以上设计，可得到如图B.51所示的模具总装图。模具上模部分主要由上模板、垫板、凸模（7个）、凸模固定板及卸料板等组成。卸料方式采用弹性卸料，以橡皮为弹性元件。下模部分由下模座、凹模板、导料板等组成。冲孔废料和成品件均由漏料孔漏出。条料送进时采用活动挡料销13作为粗定距，在落料凸模上安装两个导正销4，利用条料上ϕ5mm和ϕ8孔作导正销孔进行导正，以此作为条料送进的精确定距。操作时完成第一步冲压后，把条料抬起向前移动，用落料孔套在活动挡料销13上，并向前推紧，冲压时凸模上的导正销4再作精确定距。活动挡料销位置的设定比理想的几何位置向前偏移0.2mm，冲压过程中粗定位完成以后，当用导正销作精确定位时，由导正销上圆锥形斜面再将条料向后拉回约0.2mm，从而完成精确定距。用这种方法定距，精度可达到0.02mm。
B.7.8 冲压设备的选定
通过校核，选择的开式双柱可倾压力机J23—25能满足使用要求。其主要技术参数如下：公称压力：250kN，滑块行程：65mm，最大闭合高度：270mm，最大装模高度：220mm，工作台尺寸（前后×左右）：370mm×560mm，垫板尺寸（厚度×孔径）：50mm×ϕ200mm，模柄孔尺寸：ϕ40mm×60mm，最大倾斜角度：30°。
B.7.9 模具零件加工工艺
该副冲裁模中模具零件加工的关键是工作零件、固定板以及卸料板，若采用线切割加工技术，这些零件的加工就变得相对简单。图B.49a所示落料凸模的加工工艺过程见表B.17。凹模、固定板以及卸料板都属于板类零件，其加工工艺比较规范，在此不再详细说明。
图B.50 导正销
2）卸料螺钉的选用。卸料板上设置四个卸料螺钉，公称直径为12mm，螺纹部分为M10×10mm。卸料螺钉尾部应留有足够的行程空间。卸料螺钉拧紧后，应使卸料板超出凸模端面1mm，有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。
（5）模架及其他零部件设计 该模具采用中间导柱模架，这种模架的导柱在模具中间位置，冲压时可防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。以凹模周界尺寸为依据，选择模架规格。导柱d/mm×L/mm分别为ϕ28×160，ϕ32×160；导套d/mm×L/mm×D/mm分别为ϕ28×115×42，ϕ32×115×45。上模座厚度H上模取45mm，上模垫板厚度H垫取10mm，固定板厚度H固取20mm，下模座厚度H下模取50mm，那么，该模具的闭合高度：
H闭=H上模+H垫+L+H+H下模-h2=（45+10+64+30+50-2）mm=197mm
式中 L为凸模长度，L=64mm；H为凹模厚度，H=30mm；h2为凸模冲裁后进入凹模的深度，h2=2mm。
可见该模具闭合高度小于所选压力机J23—25的最大装模高度（220mm），可以使用。
B.7.7 模具总装图
通过以上设计，可得到如图B.51所示的模具总装图。模具上模部分主要由上模板、垫板、凸模（7个）、凸模固定板及卸料板等组成。卸料方式采用弹性卸料，以橡皮为弹性元件。下模部分由下模座、凹模板、导料板等组成。冲孔废料和成品件均由漏料孔漏出。条料送进时采用活动挡料销13作为粗定距，在落料凸模上安装两个导正销4，利用条料上ϕ5mm和ϕ8孔作导正销孔进行导正，以此作为条料送进的精确定距。操作时完成第一步冲压后，把条料抬起向前移动，用落料孔套在活动挡料销13上，并向前推紧，冲压时凸模上的导正销4再作精确定距。活动挡料销位置的设定比理想的几何位置向前偏移0.2mm，冲压过程中粗定位完成以后，当用导正销作精确定位时，由导正销上圆锥形斜面再将条料向后拉回约0.2mm，从而完成精确定距。用这种方法定距，精度可达到0.02mm。
B.7.8 冲压设备的选定
通过校核，选择的开式双柱可倾压力机J23—25能满足使用要求。其主要技术参数如下：公称压力：250kN，滑块行程：65mm，最大闭合高度：270mm，最大装模高度：220mm，工作台尺寸（前后×左右）：370mm×560mm，垫板尺寸（厚度×孔径）：50mm×ϕ200mm，模柄孔尺寸：ϕ40mm×60mm，最大倾斜角度：30°。
B.7.9 模具零件加工工艺
该副冲裁模中模具零件加工的关键是工作零件、固定板以及卸料板，若采用线切割加工技术，这些零件的加工就变得相对简单。图B.49a所示落料凸模的加工工艺过程见表B.17。凹模、固定板以及卸料板都属于板类零件，其加工工艺比较规范，在此不再详细说明。
图B.51 手柄级进模装配图
1—下模座 2—凹模 3—导料板 4—导正销 5—卸料板 6、7—垫板 8—卸料螺钉 9—橡皮体 10—外形凸模 11—大孔凸模 12、13—活动挡料销 14—弹簧 15—承料板
表B.17 落料凸模加工工艺过程
图B.51 手柄级进模装配图
1—下模座 2—凹模 3—导料板 4—导正销 5—卸料板 6、7—垫板 8—卸料螺钉 9—橡皮体 10—外形凸模 11—大孔凸模 12、13—活动挡料销 14—弹簧 15—承料板
表B.17 落料凸模加工工艺过程
（续）
（续）
B.7.10 模具的装配
根据级进模装配要点，选凹模作为装配基准件，先装下模，再装上模，并调整间隙、试冲、返修。具体装配见表B.18（图B.51）。
表B.18 手柄级进模的装配
B.7.10 模具的装配
根据级进模装配要点，选凹模作为装配基准件，先装下模，再装上模，并调整间隙、试冲、返修。具体装配见表B.18（图B.51）。
表B.18 手柄级进模的装配
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