第一章  设计任务

1.1设计任务

设计题目：应用产品造型设计法则评析电冰箱造型

要求：（1）电冰箱的特点及销量调查。

    （2）电冰箱造型分解及评析（10个品牌以上）。

（3）应用因子分析法分析电冰箱的造型（包括几何形态、色彩、材质、贴图、控制面板）、功能、价格、品牌与其销量的关系。

1.2时间进度安排

表1-1应用产品造型设计法则评析电冰箱造型进度表

第二章       调查研究

2.1 冰箱的起源

1910 年世界上第一台压缩式制冷的家用冰箱在美国问世。1925年瑞典丽都公司开发了家用吸收式冰箱。1927年美国通用电气公司研制出全封闭式冰箱。1930年采用不同加热方式的空气冷却连续扩散吸收式冰箱投放市场。1931年研制成功新型制冷剂氟利昂12。50年代后半期开始生产家用热电冰箱。中国从50年代开始生产电冰箱。

1984年冬天，青岛海尔电冰箱总厂成立了。颠覆了欧洲上冷冻、下冷藏，而且冷冻箱很小的冰箱概念，把上冷藏、下冷冻且冷冻箱较大的新型冰箱，奉献给了中国的消费者。

2.2 冰箱的特点

冰箱是由冷藏室、冷冻室、变温室、及制冷设备和控制面板组成。家用冰箱大都为长方体状（除了少数几款个性却不畅销的冰箱）。在几何的长方体上，不同系列的冰箱以变化的线性、色彩、材质、和尺度比例来体现自己的个性。

冰箱的造型特点受箱门大小和数量的影响。以中国市场畅销的冰箱品牌来说，根据冰箱的造型，按照箱门的不同，冰箱可以分为双开门、三开门、对开门、多开门、单开门五类。如图2.1所示。其中单开门与双开门是较为传统的冰箱，机械控温。而对开门、三门或三门以上的冰箱均为智能控温，温度是可调节的（图2.1）。

冰箱作为家居环境的一个主角，一定要与整体家居环境融合。简洁、优雅、大方的外观设计能搭配不同的家居环境，永远不会过时。白色，永恒的流行色，也是冰箱行业里最畅销的颜色，其原因在于它能与不同的家居环境随意搭配。银色，高贵、神秘，充满了科技感，

                     图2.1 不同箱门数的冰箱

图2..2不同颜色的冰箱

适合对事物有独特见解的人群；黄色，时尚、热烈，充满激情的个性追求；绿色，娴淡、清爽，充满闲情逸趣，适合向往清新雅致，追求安逸生活的人群；紫色，高贵，典雅，适于追求高品位的人群使用。红色，传统中国红，配上暗花纹，吉祥、古典的美定会使冰箱成为家电中的主角；蓝色，智慧、深沉的蓝，显示出冰箱的高科技的质感，冷色调的蓝也与冰箱制冷的功能一致，在炎热的夏季给人带来一丝清凉的快意。图2.2为不同颜色的冰箱。

2.3 冰箱的销量调查

2.3.1不同箱门冰箱的销量走势（图2.3）

                     图2.3 不同箱门关注度

随着冰箱业的发展，冰箱的设计不仅考究实用性而且深入到外观设计的各个细节，比如冰箱的箱门设计。如今双开门和三开门已经比比皆是，四开门、六开门等多开门冰箱和对开门也已经屡见不鲜。图2.3便是07年第一季度至08年第一季度，不同箱门冰箱的关注度变化曲线图。

双开门冰箱在市场上的霸主地位稳若泰山。双开门冰箱的关注度比较高的原因有三点，其一，它设计结构比较经典，布局简单合理，且冷冻冷藏各得其所，既满足了居家所需又能节省空间，非常实用。其二，它的产品非常丰富，可供选择的余地较大。其三，价位在2000元—6000元不等，能够满足客户不同消费层次需求。因此深得大众消费者的宠爱。但由于 人们生活水平提高，双开门冰箱已经不能满某一些人的需求。因此双开门销量有逐渐下滑之势。

三门或多门冰箱虽然外观时尚，功能性强，尤其是中间可以按照需要随意调节温度的箱门设计受到众多消费者的好评，但是由于其价格比较高，在市场上有“叫好不叫座”之嫌。尽管三门冰箱或多门冰箱的销售情况不尽如人意，但是厂家和渠道对其仍然抱有很大期望。其原因有二：一方面是因为正好赶上了冰箱更新换代的好时候，市场潜力巨大；另一方面更重要的是三开门或多开门冰箱给消费者带来了实实在在的利益——使用更方便、保鲜能力更强、容量相对更大，便于更多功能的集成。三开门或多开门冰箱是中高端领域的产品，当前一部分消费者的冰箱处于更新换代阶段，因而成为三开门或多开门冰箱的潜在消费者。所以，其销量呈上升之势。

对开门冰箱是时下高端产品，随着人们生活水平的不断提高，许多人喜欢一步到位，于是对开门冰箱成为这部分人群的首选，并且对开门冰箱的销量呈上升趋势。

单门冰箱已渐渐走出城市，并且其消费者仅限于城市单身贵族和打工族，以及三、四级市场。随着人们生活水平和消费水平的提高，单开门冰箱的销量将不可避免的走低。

2.3.2不同容积冰箱的销量走势（图2.4）

                     图2.4  不同容积关注度比例

总体上来看，容积为200-250升冰箱是市场的主流产品，关注比例最高，其主要原因是冰箱在一二级市场的覆盖率高达90%以上，接近饱和。在此市场上，人们购买冰箱的目的更多是为了更新换代产品或使用新技术。而处于这一容积段冰箱多为中高端产品，是冰箱厂商大力开发的领域，产品非常丰富，因而成为具有较强购买力的一二级市场消费者的首选。

目前中国城市家庭的收入状况以中低等水平偏多，再加上广大未被开拓的农村市场急剧增长的市场需求，价格相对便宜的180-200升容积段以及180以下容积段成为这一部分消费者的首选。180-200升容积的冰箱，多处于20##-3000元价位段。此类冰箱的潜在消费人群较多，是城市单身一族、两口之家和城市打工一族的宠儿，因此也得到较高的关注比例。

250-300升和300升以上容积的冰箱多为三开门、多开门和对开门的豪华级冰箱，属于奢侈品行列，在日韩较为流行，而在我国尚处于起步阶段，因此关注比例不高，关注人群有限。但也呈上升趋势。

2.3.3不同价格冰箱的销量走势（图2.5）

                    图2.5  不同价格关注度比例

2000元以下这一价位段的冰箱多属于双开门式的传统冰箱，性价比比较高，所占的体积较小，在三四级市场较为受受宠。在一二级市场的消费者更愿意选择附加功能多、造型美观、价格相对较高的冰箱。因此2000元以下的冰箱关注度会逐渐下降。

目前中国的消费者普遍能够接受的是3000元以下价位段的产品，并且在2000元以下和20##-3000元价位段之间进行选择。虽然目前2000元以下冰箱仍占主流地位，但是20##-3000元价位冰箱的性价比较高，其竞争实力不可低估。

3000-6000元多为三开门冰箱或多开门电脑温控式冰箱，此价位段冰箱外观设计讲究，功能性强（中间层的温度可以按需要随意调节），是处于一二级市场的消费者更新换代其产品时的首选产品。同属于中档冰箱，但是3000-4000元价位段冰箱的后劲十足，上涨趋势明显。而4000-6000价位段冰箱上升态势表现温和，上涨空间不大。两者在第二季度都表现出了较高的增长势头，可见中端冰箱市场的潜力具大。

6000-8000元多为豪华型冰箱，其外观多为彩色面板设计，颇为时尚，而且功能丰富，多为具有很强购买力的人群所关注。由此可见，6000-8000元价位段稳中有升，其关注人群逐渐增多，处于被消费者逐渐认可的状况。
    8000元以上多为容积较大和有视觉震撼力的对开门冰箱和艺术型冰箱，其设计精良、极具人性化，但因为价格昂贵，因此购买人群有限。消费者对它的关注多属于猎奇心理。

2.3.4总体销量走势（图2.6）

根据对20##年与20##年全国冰箱市场的销量调查来看，冰箱的销量在五月至七月会有一个高峰期（如图所示）。原因在于5~7月是由于气温炎热导致冰箱的需求量激增。而一月份小小的高峰则是由于春节的来临，各大厂商纷纷做品牌促销和宣传优惠活动，赢得了消费者的青睐。10月份的以来，本应是冰箱销量的淡季，但由于国庆黄金周的到来，各大品牌纷纷做促销宣传活动，再次引起了冰箱销量的一个高峰期。三、四级市场渐开。在三级市场，冰箱的市场容量每年以20%以上的速度在递增；在四级市场，增长速度一般在100%以上。

                     图2.6  07年度冰箱销量走势

第三章    冰箱造型分解及评析

3.1产品设计基本法则

一、人机工程学应用法则

人机工程学是关于正确使用人的智力和体力的学问，是研究“人—机—环境”系统中人、机、环境三大要素之间的关系，为解决该系统中人的效能、健康问题提供理论与方法的科学。

二、形式美法则

一件工业产品的造型构成，是有造型要素的比例分配及单元对整体的关系而确立的。设计师根据产品的功能要求，根据对这一产品的销售对象心理的把握，根据自己的美学知识，对产品进行整体的与细部的构成。这种设计的过程，在形式感上可因循一些美学法则来进行。产品造型设计不能以设计师个人没学好恶来决定的，它需要以满足大多数销售对象为前提，而基本的美学法则，是大多数人都能够接受的。

形式美的特点与规律，概括起来主要表现为：在变化和统一中求得对比和协调，在堆成均衡中求得安定和轻巧，在比例和尺度中求得节奏和韵律，在主次和同异中求得层次和整合。

三、经济性法则

工业发达国家和地区经济发展的经验告诉我们：在竞争日趋激烈的今天，谁能设计出更符合当代人生活方式的商品，谁就能去的巨大的经济效益。现代经营观念认为设计、制造和销售产品只是企业经营的开始，企业经营的真正重点是要使用户在使用产品的过程中感到满足。这时不仅要求产品的使用性能要完全满足使用者的需要，并且要求产品的使用费用最少。

3.2冰箱造型设计评析项目的确定

（1）人体结构尺寸与造型尺度  根据国家标准GB/T12985—91《在产品设计中应用人体百分数的通则》，按使用百分数的不同，将产品分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型三类。其中，冰箱属于Ⅲ型产品。即冰箱的结构尺寸与造型尺度应该按照平均尺寸来设计。

（2）显示器的选择与设计   由于冰箱的控制面板主要是调节温度，因此用数字显示器更为合理，认读简单准确。

（3）控制器的选择与设计   冰箱的控制面板功能较少，使用不频繁。设计时，要能区别不同的功能键，使之易于辨认，并尽量减少控制器的数量和操作的复杂程度。控制器的大小要适当，造型新颖美观。

（4）控制台面设计    控制面板高度要合理。

（5）门把手的设计    用户与冰箱接触最多的莫过于冰箱的把手。把手的设计要圆润、舒适，尽量不出现棱角。

（6）几何比例    矩形中，黄金率矩形和平方根矩形具有肯定的外形，在造型中被普遍利用。

（7）模数法则    选取人体的某一尺寸作为模数，使产品的尺寸限定在某一范围之内。

（8）均衡与稳定    均衡感是对支点和物体量感的相对位置的视觉判断，产品造型的均衡感是设想支点在正中或接近正中的位置；稳定是指视觉上的稳定，它与物理意义上的实际稳定的要求是一致的。

（9）统一与变化    造型要素的一致、调和、重复、呼应，最终形成造型物整体的风格与主调。包括：形式与功能的统一、尺度与比例统一、格调统一；变化是指利用造型要素的差异性，求得在统一完整的基础上体现局部的特点，互相衬托，使造型更加活泼动人，具有视觉美感。

（10）经济性法则评价  性价比合理。

3.3不同品牌冰箱的评析

    表3-1是对不同品牌冰箱（图3.1）的评析：

  表3-1项目评析表

  

                  图3.1 不同品牌的冰箱

第四章     因子分析法

4.1 调查问卷的制作

所谓因子分析法就是从可以观测的变量，给出的样本资料阵中，求出因子载荷矩阵A，预测公共因子。其基本思想是将实测的多个指标，用少数几个潜在的指标（因子）的线性组合来表示。因子分析的主要应用有两个方面：一是寻求基本结构，简化观测系统；二是对变量或样本进行分类。

在应用因子分析法分析电冰箱的造型（包括几何形态、色彩、材质、贴图、控制面板）、功能、价格、品牌与其销量的关系中，可观测的变量为人们在购买冰箱时对造型、功能、价格、品牌的所关注的程度，要预测的公共因子为影响冰箱销量的主要因素。

以下是对人们在购买冰箱时最关注的因素调查表：

请问您的家庭在购买冰箱时最注重的因素是什么？请在下列表格中勾选出来，其中5为很重要，0为无所谓。

表4-1 购买冰箱各因素注重情况调查表

4.2调查分析

调查结果统计：

                     表4-2 调查结果

注：实际调查人数为3 2人，对该问题回答的有效人数为20人

使用SPSS软件进行因子分析，得出如下几组图表：

                          表4-3 解释方差总和

 图4.1 碎石图

                           表4-4  因子负荷矩阵

分析：

（1）由表4-3解释方差总和的特征值可看出，第一个因子的特征值为2.106，大约占去方差的26.321%。三个因子的特征值共占去方差的67.578%。

（2）由图4.1可看出前三项因子之间的特征值的差值比较大，而4~8之间差值均比较小，这说明前三项因子提供了原始数据的足够信息。

（3）由表4-4因子负荷矩阵可看出，第一因子F1中系数绝对值的主要有：品牌、控制面板、贴图、颜色，把这四个变量概括为外观因子。F2主要有价格，把这个变量概括为价格因子。F3主要功能，把这个变量概括为功能因子。

（4）综上所述，外观、价格、功能为影响人们冰箱消费的三大主因素。

21世纪，随着人们生活水平的提高，人们在购买一个产品时，不仅仅考虑其价格和实用性，而产品外观造型已被提升到超越价格和功能的地位。冰箱这样的大型家电，在质量上各个品牌都能够保证，因此能够取得质的飞跃，除了技术上的不断革新，外观也是只拦路虎。俗语曰“人要衣装，佛要金装”，好的外观不仅能够吸引消费者的眼球，更可以提升产品档次，摆脱最底层的激烈竞争，并且能够提高企业的形象。

消费者在购买一件产品时，第一印象非常重要，这如同两个从未谋面的人第一次见面的第一印象。一个产品性价比再高，如果造型不够美观，那这件产品将会大打折扣！要吸引人，首先在外观上打动消费者！

参考文献

1 张伟社，张涛主编.产品系统设计[M].陕西：陕西科学技术出版社，2006

2 吴劲芸，蒋厚亮，牛铁主编.时尚设计大本营[M].山东：3 山东电子音像出版社，2007

4 许涤龙主编.SPSS应用试验教程[M].湖南：湖南大学出版社，2008

5 陈正昌主编.多变量分析方法统计软件应用[M].北京：中国税务出版社，2007

6 何晓佑主编.产品设计程序与方法[M].北京：中国轻工业出版社，2002

7 王明旨主编.产品设计[M].北京：中国美术学院出版社，1999

第二篇：工装、模具设计课程设计说明书

武汉理工大学《工装、模具设计》课程设计说明书

目 录

1 绪论 .............................................................................................................................................. 3

2 冲裁件的工艺分析....................................................................................................................... 4

2.1 工艺分析 ............................................................................................................................ 4

2.1.1 冲裁件的形状与尺寸要求 ..................................................................................... 4

2.2 制定工艺方案 .................................................................................................................... 5

2.2.1零件工艺要求 .......................................................................................................... 5

2.2.2 工艺方案的选择 ..................................................................................................... 5

3 工艺计算 ...................................................................................................................................... 6

3.1 冲压力的计算 .................................................................................................................... 6

3.1.1 冲裁力的计算 ......................................................................................................... 6

3.1.2 退料力、顶出力的计算 ......................................................................................... 6

3.1.3 降低冲裁力的方法 ................................................................................................. 7

3.2计算压力中心 ..................................................................................................................... 7

4 模具主要零部件设计 ................................................................................................................... 9

4.1 凸、凹模设计 .................................................................................................................... 9

4.1.1 计算冲裁间隙 ......................................................................................................... 9

4.1.2 凸、凹模刃口尺寸计算 ......................................................................................... 9

4.1.3 凸模结构设计 ....................................................................................................... 10

4.1.4 凹模结构设计 ....................................................................................................... 11

4.2 卸料装置设计 .................................................................................................................. 12

4.3 螺钉和销钉的选择 .......................................................................................................... 13

4.3.1螺钉的选择 ............................................................................................................ 13

4.3.2 销钉的选择 ........................................................................................................... 13

4.4 导向零件的选择 .............................................................................................................. 13

4.4.1 分析 ....................................................................................................................... 13

4.4.2 导柱、导套的选择 ............................................................................................... 13

4.5 支撑零件选择（上、下模座） ...................................................................................... 14

4.5.1 上、下模座选择原则 ........................................................................................... 14

4.5.2 上、下模座的选择 ............................................................................................... 14

4.6 模架的选择 ...................................................................................................................... 14

5 冲压设备选择 ............................................................................................................................ 16

5.1 典型冲压设备概述 .......................................................................................................... 16

5.2 冲压设备选择原则 .......................................................................................................... 16

5.2.1 冲压设备类型的选择 ........................................................................................... 16

5.2.2 冲压设备规格的确定 ........................................................................................... 16

5.3 选择冲压设备 .................................................................................................................. 17

6 模具装配图 ................................................................................................................................ 18

7 总结 ............................................................................................................................................ 20

参考文献 ........................................................................................................................................ 21 2

武汉理工大学《工装、模具设计》课程设计说明书

1 绪论

模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料(固态或液态)流动，使之形成所需要的形体，用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料厂消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。

模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。早在19xx年3月中国政府颁布的《关于当前产业政策要点的决定》中，将模具列为机械工业技术改选序列的第一位。

模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中60%~90%的产品的零件，组件和部件的生产加工。

模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模具市场为例。汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一市场占整个模具市场一半左右。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了明确。汽车基本车型不断增加，一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元。为了适应市场的需求，汽车将 不断换型，汽车换型时约有80%的模具需要更换。中国摩托车产量位居世界第一，据统计，中国摩托车共有14种排量80多个车型，1000多个型号。单辆摩托车约有零件2000种，共计5000多个，其中一半以上需要模具生产。一个型号的摩托车生产需1000副模具，总价值为1000多万元。其他行业，如电子及通讯，家电建筑等，也存在巨大的模具市场。

3

武汉理工大学《工装、模具设计》课程设计说明书

2 冲裁件的工艺分析

2.1 工艺分析

2.1.1 冲裁件的形状与尺寸要求

工件名称：垫板

工件简图：如图1所示

材料 ：08F钢

材料厚度：

0.3mm

图1 工件简图

冲裁件的尺寸要求：零件图上未注公差的尺寸属自由尺寸，可按IT14级确定工件的公差。

查公差表可得尺寸公差：

零件外形：25-0.52 mm

零件内形：4.20+0.3 0 mm

孔心距 : 5±0.3 mm

4

武汉理工大学《工装、模具设计》课程设计说明书

2.2 制定工艺方案

2.2.1零件工艺要求

此工件只有冲孔和落料两个工序，材料为08F钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁。工件结构简单，有一个Φ4.2mm的椭圆孔和两个Φ1mm的圆孔，孔与孔、孔与边缘之间的距离也满足要求，最小壁厚为2mm（椭圆与Φ1、两个Φ1的孔之间及椭圆、Φ1孔与外圆之间的厚度）。工件的尺寸全部为自由公差，可按IT14级，尺寸精度较低，普通冲裁完全能满足要求。

2.2.2 工艺方案的选择

该工件包括落料、冲孔两个基本工序，可以有以下三种工艺方案：

方案一：先落料，后冲孔，采用单工序模。

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。

由于本次设计任务为冲孔，所以采用方案一，单工序模，模具结构简单，方便设计和制造。

5

武汉理工大学《工装、模具设计》课程设计说明书

3 工艺计算

3.1 冲压力的计算

3.1.1 冲裁力的计算

冲裁力是冲裁过程中凸模对板料施加的压力，它是随凸模进入材料的深度（凸模行程）而变化的。通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值。

工件的冲裁力为：

F=KLtτb

式中：F—冲裁力

L—冲裁周边长度

t—材料厚度

τb—材料抗剪强度

K—系数（一般取值1.3）

经计算得冲裁周边长度L=66.1mm

查表得08F钢的抗剪强度为220Mb-310Mb，取260Mb

则工件的冲裁力F=1.2×66.1×0.3×260=6703 N

3.1.2 退料力、顶出力的计算

退料力、顶出力包括卸料力、推件力和顶件力。

卸料力：从凸模上卸下卡住的料所需的力；

推件力：将梗塞在凹模内的料顺冲裁方向推出所需要的力；

顶件力：逆冲裁方向将料从凹模内顶出所需要的力。

卸料力的计算：Fx=KxF

=0.05×6703

=335.15 N

推件力的计算：Ft=nKtF

6

武汉理工大学《工装、模具设计》课程设计说明书

=10×0.063×6703

=4222.89 N

顶出力的计算：Fd=KdF

=0.08×6703

=536.24 N

式中：F—冲裁力

Kx、Kt、Kd—卸料力、推件力、顶出力系数

n—凹模孔口中同时卡有的工件数

n=h/t

h—凹模洞口的直刃壁的高度

t—板料厚度

3.1.3 降低冲裁力的方法

为了实现小设备冲裁大工件，或使冲裁过程平稳以减少压力机振动，常采用以下方法降低冲裁力。

1. 阶梯凸模冲裁

在多凸模的冲裁中，将凸模设计成不同的长度，使工件端面呈阶梯式布置，这样，各凸模冲裁力的最大峰值不同时出现，从而达到降低冲裁力的目的。

2. 斜刃冲裁

用平刃口冲裁模具时，沿人口整个周边同时冲切材料，故冲裁力很大。若将凸模（或凹模）刃口平面做成与其轴线倾斜一个角度的斜刃，则冲裁时刃口就不是全部同时切入，而是逐步地将材料切离，这样就相当于把冲裁件整个周边长分成若干小段进行剪切分离，因而能明显降低冲裁力。

3. 加热冲裁（红冲）。

3.2计算压力中心

模具的压力中心就是冲压合力的作用点。

确定模具的压力中心

7

武汉理工大学《工装、模具设计》课程设计说明书

(1)按比例画出图形的轮廓，如图2所示

图2 图形轮廓

（2）任意位置画出坐标轴X,Y

（3）将组成图形的轮廓划分为若干简单的线段求出各线段长L1，L2，L3……Ln L1=πR1=3.14×4.2=12.9mm

L2=1/4πR2=1/4×3.14×9=7mm

L3=4.6mm

L4=1/2πD=1/2×3.14×11=17.3mm

L5=15.4mm

（4）确定各段的重心位置X1、X2……X5和Y1、Y2……Y5

L1（6，6.9）L2（12.94,4）L3（13.7,0）L4（21.4,5.5）L5（17.17,11）

(5)按压力中心计算公式算出压力中心坐标（X0，Y0）。

X0=(L1X1+L2X2+X3L3+L4X4+L5X5)÷(L1+L2+L3+L4+L5)

=(77.4+40.6+115.9+370.22+264.4)÷(12.9+7+4.6+17.3+15.4)

=14.08

Y0=(L1Y1+L2Y2+L3Y3+L4Y4+L5Y5)÷(L1+L2+L3+L4+L5)

=(89+12.56+0+95.15+169.4) ÷57.2

=6.4

8

武汉理工大学《工装、模具设计》课程设计说明书

4 模具主要零部件设计

4.1 凸、凹模设计

4.1.1 计算冲裁间隙

根据冲裁件的要求，对于尺寸精度和表面质量要求不高的零件，在满足冲裁件要求的前提下，以降低冲裁力、提高模具寿命的目的下，查表得冲裁间隙值：

08F钢，t=0.3mm

Zmin=0.021 Zmax=0.027

4.1.2 凸、凹模刃口尺寸计算

设冲孔尺寸为d0，根据计算原则，冲孔时以凸模为设计基准。首先确定凸

模尺寸，使凸模的基本尺寸接近或等于工件孔的最大极限尺寸，将凸模尺寸增大最小合力间隙值即得到凹模尺寸。

Φ1的孔：dp=(1+0.5×0.14)-0.02=1.07-0.02mm

dd=(1+0.5×0.14+0.021)0

0 +0.02 0 0 +△ =1.09mm 0 Φ4.2的孔：dp=（4.2+0.5×0.14）-0.02=4.27-0.02mm

dd=(4.2+0.5×0.14+0.021)0

孔心距：Ld=L±0.125△

=5±0.125×0.14

=5±0.018mm

上述式中：dp、dd—冲孔凸、凹模尺寸

dmin—冲孔件孔的最小极限尺寸

L、Ld—工件孔心距和凹模孔心距的公称尺寸 +0.02 =4.290+0.02 mm

9

武汉理工大学《工装、模具设计》课程设计说明书

△—工件制造公差，查表值0.14 Zmin—最小合理间隙

x—磨损系数，取0.5，按IT8级制造 δp—凸模制造公差

δd—凹模制造公差

4.1.3 凸模结构设计

凸模的采用：圆形凸模

凸模长度按下式计算：

L=L1+L2+L3+l

式中：L—凸模总长度

L1—凸模固定板厚度

L2—卸料板厚度

L3—导尺厚度

l—附加长度，一般取15~20mm

L=15+5+5+15=40mm

结构如下图3、图4所示

10

武汉理工大学《工装、模具设计》课程设计说明书

图3 凸模1

4.1.4 凹模结构设计

凹模的采用：方形凹模

使用螺钉固定。

凹模的高度

H=3√0.1F

=12mm

凹模的长度

L=b+2c

=25+2×22.5

=70mm

凹模的宽度

B=50mm

式中：H—凹模高度

11 图4 凸模2

武汉理工大学《工装、模具设计》课程设计说明书

F—总冲裁力

L—凹模长度

B—凹模宽度

b—冲裁件长度

c—凹模壁厚

根据计算，确定凹模外形尺寸为70×50×12

凹模刃口高度h=3mm

凹模结构如图5所示

图5 凹模

4.2 卸料装置设计

卸料装置分为固定卸料装置、弹性卸料装置和废料切刀三种。固定卸料板的卸料力大，卸料可靠。因此，当冲裁板料较厚，卸料力较大、平直度要求不很

12

武汉理工大学《工装、模具设计》课程设计说明书

高的冲裁件是，一般采用固定卸料装置。

弹性鞋料既起卸料作用又起压料作用，主要用在冲裁料厚1.5mm以下的板料，所得冲裁零件质量较好，平直度较高。因此，质量要求较高的冲裁件或薄板冲裁宜用弹性卸料装置。

此工件料厚1.5mm,质量要求较高，所以采用弹性卸料装置。

卸料板厚度按经验值取10mm，外形尺寸与凹模一致。

4.3 螺钉和销钉的选择

4.3.1螺钉的选择

螺钉和销钉都是标准件，螺钉用于固定模具零件。选择规定参考《冲压模具简明设计手册》 。本套模具的凹模厚度为12mm，所以选用M6螺钉。

4.3.2 销钉的选择

销钉起固定作用，常用圆柱销钉。

4.4 导向零件的选择

4.4.1 分析

导向零件是用来保证上模相对于下模的正确运动。对生产批量较大的、零件公差要求较高、寿命要求较长的模具，一般都要采用导向装置。模具中运用最广的是导柱和导套。

导柱和导套一般采用过盈配合H7/h6，分别压入下模座和上模座的安装孔中。

4.4.2 导柱、导套的选择

导柱选用标准型，导套选用标准导套。采用后侧导柱的导向方式。

13

武汉理工大学《工装、模具设计》课程设计说明书

根据凹模周界尺寸为依据选择：

导柱尺寸为d/mm×L/mm:20×130;

导套尺寸为d/mm×L/mm×D/mm;20×70×28 。

4.5 支撑零件选择（上、下模座）

4.5.1 上、下模座选择原则

模座分为上、下模座，其形状相

在选择原则上一般遵循：

（1） 尽量选择标准模架，而标准模架的型式和规格就决定了上、下模座的型式

和规格。

（2） 所选用或设计的模座必须与所选压力机的工作台和滑块的有关尺寸相适

应，并进行必要的校核。

（3） 模座的上、下表面的平行度应达到要求，平行度公差一般为4级。

（4） 上、下模座的导套、导柱安装孔中心距必须一致，精度一般要求在±0.02mm

以下；模座的导柱、导套安装孔的轴线应与模座的上、下平行面垂直，安装滑动式导柱和导套时，垂直度公差一般为4级。

4.5.2 上、下模座的选择

上模座标准编号GB2855.5-81，规格：100×80×30

下模座标准编号GB2855.6-81，规格：100×80×40

4.6 模架的选择

该模架采用的是由上模座、下模座、导柱、导套组成的滑动后侧导柱模架，特点是导向装置在后侧，横向和纵向送料都比较方便，但由于偏心载荷的作用将加剧导向装置以及凸、凹模之间的磨损，从而影响模具寿命。此模架一般用于较小的冲模。

上模座厚度取30mm，下模座厚度取40mm，上模垫板取8mm，凸模固定板厚 14

武汉理工大学《工装、模具设计》课程设计说明书

度为5mm，所以该模具的闭合高度为：

H闭=H上+H垫+L+H+H下

=30+13+40+12+40

=135mm

15

武汉理工大学《工装、模具设计》课程设计说明书

5 冲压设备选择

5.1 典型冲压设备概述

曲柄压力机的工作原理：利用曲柄压力机连杆机构进行工作，电动机通过带轮及齿轮带动曲轴运动，经连杆使滑块作直线往复运动。曲柄压力机分为偏心压力机和曲轴压力机，二者区别主要在主轴，前者主轴是偏心轴，后者主轴是曲轴。偏心压力机一般是开式压力机，而曲轴压力机有开式和闭式之分。

曲柄压力机的特点有：生产率高，适合各种冲压加工。

5.2 冲压设备选择原则

5.2.1 冲压设备类型的选择

（1）中小型冲压件 选择开式机械压力机

（2）大中型冲压件 选择双柱闭式机械压力机

（3）导板模或要求导套不离开导柱的模具 选择偏心压力机

（4）大量生产的冲压件 选择高速压力机或多工位自动压力机

5.2.2 冲压设备规格的确定

压力机的选用原则

（1） 公称压力 公称压力的大小，表示压力机本身能够承受的冲击大小。

（2） 滑块行程长度 是指曲柄旋转一周滑块所移动的距离，其值为曲柄半径的

两倍。

（3） 行程次数 行程次数即指滑块每分钟冲击次数。

（4） 工作台面尺寸

（5） 滑块模柄孔

（6） 闭合高度

（7） 电动机功率的选择

16

武汉理工大学《工装、模具设计》课程设计说明书

5.3 选择冲压设备

对于曲柄压力机来说，必须满足以下要求：

（1） 压力机的标称压力必须大于冲压的工艺力的总和，即Fz﹥∑F

更确切地说，应该是冲压过程的负荷曲线必须在压力机的需用负荷曲线之下。 该工件采用弹性卸料：

∑F=F+Ft=6703+4222.89=10925.89 N

即：

Fz≥10926 N=10.926 KN

（2） 压力机的装模高度必须符合模具闭合高度的要求。

（3） 压力机的行程要满足工件成形的要求。

（4） 压力机的台面尺寸必须大于模具下模座的外形尺寸，并要留有固定模具的

位置，一般每边应大于50~70mm以上。压力机台面上的漏料孔尺寸必须大于大件（或废料）的尺寸。

鉴于该工件属于小型大批量生产，在保证费用低等情况下，选择开式机械压力机。根据工件的冲压总工艺力选择：

J23-3.15开式可倾压力机（3.15表示公称压力为31.5 KN），压力机的技术参数为：

滑块公称压力P0:31.5 KN

滑块行程S：25mm

行程次数（快速）：200次/s

连杆调节量：25mm

最大闭合高度：120mm

最大装模高度：145mm

工作台尺寸（前后×左右）：90mm×100mm

最大倾斜角度：45°

垫板尺寸：（厚度×孔径）：25mm×50mm

17

武汉理工大学《工装、模具设计》课程设计说明书

6 模具装配图

主视图

俯视图

18

武汉理工大学《工装、模具设计》课程设计说明书

1—下模座 2—螺钉

3—导柱 4—凹模

5—卸料板 6—弹簧

7—导套 8—卸料螺钉 9—上模座 10—模柄 11—销钉 12—垫板 13—凸模固定板

15—Φ1凸模 16

—R4.1凸模 —挡料销 1419

武汉理工大学《工装、模具设计》课程设计说明书

7 总结

在这次课程设计中，我了解到生产合格的冲压产品必须有精密的模具、合理的冲压成型工艺和高效的冲压设备。冲模在实现冲压加工中是必不可少的工艺装备。若没有符合要求的冲模，就不能生产出合格的冲压件；没有先进的冲模，先进的冲压成型工艺就无法实现。因此在冲压生产过程中先进的冲压模具是十分重要的。

此次冲压模具的设计，我综合运用了本专业所学课程的理论和生产实际知识，这次设计培养了我独立工作的能力，巩固与扩充了冲压模具等课程所学的内容，熟练了冷冲压模具设计的步骤和方法，提高了自己的计算能力，绘图能力，熟悉了模具规范和标准，更使我认识到对于模具知识是学无止境的。同时让我认识到，毕业设计也暴露出自己专业基础的很多不足之处，比如缺乏综合应用专业知识的能力，对材料的不了解。

这次设计虽然是我独立完成，但是我现在的模具知识还比较欠缺。设计中遇到了很多问题，经过老师和同学的帮助以及自己查找文献、资料，最终还是把问题给解决了。要想成为一名合格的模具设计人员，就必须不断虚心学习，只有这样，我们的水平才会更上一个新台阶。

本次课程设计使我更加了解冲压模具的设计流程和设计原理，学会知识的融会贯通。在实际的设计过程中不仅要了解产品的工艺和技术参数，而且要懂得冲压模具和冲压设备的工作原理，只有将产品和模具紧密地联系在一起才能设计出先进的冲压模具。

20

武汉理工大学《工装、模具设计》课程设计说明书

参考文献

[1]郝滨海.冲压模具简明设计手册［M］.北京：化学工业出版社，2005.

[2]陈文琳，高锦张.塑性成形工艺与模具设计（第2版）［M］.北京：机械工业

出版社，2010.

[3]简明冷冲压工手册编写组.简明冷冲压工手册（第3版）［M］.北京：机械工

业出版社，2000.

[4]李奇涵.冲压成形工艺与模具设计［M］.北京：科学出版社，2007.

[5]邓明，吕琳.冲压成形工艺及模具［M］.北京：化学工业出版社，2008.

[6]杨占尧.冲压模具典型结构图例［M］.北京：化学工业出版社，2008. 21