冲裁模具设计步骤(精)
冲裁模(冲压模具)课程设计 说明书
弓形连接固定片复合模设计零件名称：弓形连接固定片生产批量：中批量材料：零件材料为08钢，厚度为1.5mm图1-1一、零件工艺性分析弓形双孔连接固定块片是家用发电风扇中的一连接固定零件，零件的精度要求较低，具有较高的强度和刚度。
外形最大尺寸为70mm，属于小型零件。
该零件应中批量生产，外精度不高，只需平整，外轮廓是该零件需要保证的重点。
该零件用到的冲压工序有冲孔、落料，因此可设计冲孔落料复合模生产此零件。
二、工序设计及工艺计算1、排样毛坯最大尺寸70mm，不算太小，为保证冲裁件的质量，模具寿命和操作方便，采用有搭边，单排排样，如下图2-1所示，冲裁件之间的搭边值a=1.5mm,冲裁件与条料件侧边之间的搭边值a=2.3mm。
1图2-1-1计算条料的宽度：B=70+2×2.3+c=74.7（mm）其中c为调料可能的摆动量，c=0.1mm计算条料的步距：A=20+1.5=21.5（mm)图2-1-2一个步距内材料的材料利用率：η＝985.182/(74.7*21.5)×100％= 61.34％2、压力中心确定和压力机的选择(1)、冲裁力的计算冲裁力 F p＝Lt σb Kp (2-2-1) 其中：由图2-2知，周长L=213.057mm；=900Mpa, 此时，Kp=1，则：材料:08F钢板，查表，σbFp＝213.057X1X900X1＝191.75（kN） (2-2-2) 根据以上模具结构类型，采用弹性卸料和漏料出件，卸料力F q＝KF,取K＝0.05,则：F q ＝0.05×191.75＝9.59（kN） (2-2-3)推料力Fq1＝nK1Fp，去凹模刃壁垂直部分高度h＝5mm,t＝1mm,n＝5/1=5;取K1＝0.06，则：F q1＝5X0.06X191.75＝57.53（kN） (2-2-4)顶件力Fq2=K2Fp,K2=0.06,则：Fq2=0.06X191.75=11.51 （kN） (2-2-5) 本套模具用到的由压力机提供的有冲裁力和推料力，因此：总冲压力F＝FP+ F q1总＝191.75+57.53=249.28（kN） (2-2-6) （2）、压力中心的确定压力中心在两小圆垂直中心线上（3）、压力机的选择，取系数为1.3，则选用的压力机公称压力P≥(1.1~1.3) F总＝1.3×249.28＝324（kN）P≥1.3F总初选压力机公称吨位为400kN,型号为J23-40，其主要工艺参数如下：公称压力：400KN;滑块行程：100mm;行程次数：80次∕分;最大闭合高度：300mm;最大装模高度：220mm；闭合高度调节量：80mm;工作台尺寸（前后×左右）：150mm×300mm;模柄孔尺寸：直径50mm,深度70mm;工作垫板：厚度80mm,孔径200mm；电动机功率：1.5kW。
冲裁模具设计步骤
冲裁模具设计步骤第一步工作：对所设计模具之产品进行可行性分析，以电脑机箱为例，首先将各组件产品图纸利用设计软件进行组合分析（套图），确保各产品图纸的正确性，另一方面可以熟悉各组件在整个机箱中的重要性，以确定重点尺寸，这样在模具设计中很有好处。
第二步：对产品进行分析采用什么样的模具结构，并对产品进行排工序，确定各工序冲工内容，并利用设计软件进行产品展开，在产品展开时一般从后向前展开，例如一产品需要量五个工序，则从加工成品开始展开，一直向前四工序、三工序、二工序、一工序，并展开一个图形后复制一份再进行前一工序的展开。
注意，这一步很重要，同时要细心。
第三步：依产品展开图进行备料，在图纸中确定模板尺寸，包括各固定板、卸料板、凸凹模、镶件等。
注意：如果直接在产品展开图中进行备料并加入定位销钉、导柱、螺丝孔的位置。
可以大大的提高设计效益。
如果进行手工计算效率太低。
第四步：模具图的绘制，在备料图纸中再制一份出来，进行各组件的绘制，并且加入线切割的穿丝孔，在成型模中，上下模的成型间隙，一定不能忘记。
尺寸的标注也是一个非常重要的工作。
第五步：校对设计实例 1冲裁、弯曲、拉深及成形是冷冲压的基本工序，下面以常见的冲裁件、弯曲件及拉深件为例介绍冲裁、弯曲及拉深的冲压工艺分析、工艺方案拟订、工艺计算及模具设计。
零件简图：如图3-1所示．名称：垫圈生产批量：大批量材料：Q235钢材料厚度：2mm要求设计此工件的冲裁模。
图3-1一.冲压件工艺分析该零件形状简单、对称，是由圆弧和直线组成的。
根据冲模手册表2-10、2-11查得，冲裁件内外所能达到的经济精度为IT14，孔中心与边缘距离尺寸公差为±0.1mm．将以上精度与零件简图中所标注的尺寸公差相比较，可认为该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证．其它尺寸标注、生产批量等情况，也均符合冲裁的工艺要求，故决定采用利用导正销进行定位、刚性卸料装置、自然漏料方式的冲孔落料模进行加工。
2-9 精密冲裁工艺与模具
三、精冲(齿圈压板冲裁) 精冲(齿圈压板冲裁)
1 精冲工艺特点
与普通冲裁模相比，模具结构上多一个齿圈压 板与顶出器，且凸凹模间隙极小，凹模刃口带 有圆角。 冲裁时，在V形齿的内面 在 形齿的内面 产生横向侧压力， 产生横向侧压力，以阻止材 料在剪切区内撕裂和金属的 横向流动， 横向流动
精冲工艺主要有： 光洁冲裁、负间隙冲裁， 光洁冲裁、负间隙冲裁， 带齿圈压板精冲、整修、 带齿圈压板精冲、整修、 对向凹模精冲、往复冲裁等 对向凹模精冲、往复冲裁等。
一、光洁冲裁
光洁冲裁（小间隙小圆角冲裁）。凸、 凹模间隙小于0.01～0.02mm， 落料时，凹模刃口带小圆角、倒角或椭 圆角，凸模仍为普通形式； 冲孔时，凸模刃口带小圆角、倒角或椭 圆角，凹模为普通形式 。
四、整修
整修：将普通冲裁后的毛坯放在整修模中 加工，除去粗糙不平的冲裁剪切面和锥 粗糙不平的冲裁剪切面和锥 获得光滑平整的断面。整修后，零 度 ， 获得光滑平整的断面 件尺寸精度可达IT6~IT7级，表面粗糙度 Ra值可达0.8～0.4µm。 整修方法主要有外缘整修、内孔整修、 外缘整修、内孔整修、 外缘整修 叠料整修和振动整修。 叠料整修和振动整修
整修时应将毛坯的大端放在整修凹模的 刃口上，否则会使粗糙面增大且有毛刺。 刃口上，否则会使粗糙面增大且有毛刺。
2 内孔整修
利用凸模切除余量。 利用凸模切除余量 整修目的是校正孔的坐标位置，降低表面粗糙度 和提高孔的尺寸精度。 整修时要求凸模刃口锋利外，还需有合理的余量。
内孔整修时，凸模应从孔的小端进入 内孔整修时，凸模应从孔的小端进入。 孔在整修后由于材料的弹性变形，使孔 径稍有缩小。
冲裁及冲裁模设计
第 2 章 冲裁
2 -2 冲裁模具间隙
2.2.1 间隙对冲裁件质量的影响
冲裁件的质量：断面质量、尺寸精度 a 间隙对断面质量的影响 小间隙、合理间隙、大间隙情况下的剪切过程 断面特征值与间隙的关系图。
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第 2 章 冲裁
2-2 冲裁模间隙
间隙对断面质量的影响
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第 2 章 力、变形和冲裁件正常的断面状况 a）冲孔件 b）落料件
第 2 章 冲裁
2 -2 冲裁模具间隙
间隙的概念 模具凸凹模刃口缝隙间的距离。 单边间隙c、双边间隙z。 间隙对冲裁件的质量、模具寿命、冲裁力都有很大 的影响，是冲裁工艺和模具设计中的最重要的工艺参数。 2.2.1 间隙对冲裁件质量的影响 2.2.2 间隙对冲裁力的影响 2.2.3 间隙对模具寿命的影响 2.2.4 间隙的确定
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第 2 章 冲裁
2-1 冲裁变形机理
2.1.5 断面特征
1）圆角带：冲裁过程中，纤维的弯曲与拉伸形成， 软材料圆角大。 2）光亮带：塑剪变形时，由于相对移动，凸凹模侧 压力将毛料压平形成的光亮垂直断面。
3）断裂带：刃口微裂纹受拉应力不断扩展形成的撕 裂面，导致断面粗糙并有斜度。 4）毛刺：由微裂纹位置与冲裁间隙等引起，是金属 拉断而形成的金属刺残留在冲裁件上
板 坯
F v 1
F v 2
F h 2
F h 2
F v 2
凹 模
板坯受力简图 Diagram of sheet metal under load
10
第 2 章 冲裁
2-1 冲裁变形机理
2.1.3 裂纹的形成与发展 裂纹产生的条件：当变形区的应变达到极限塑性应变值时， 就产生微裂纹 裂纹扩展的方向：沿着最大剪切应变速度的方向扩展 裂纹的成长过程：裂纹首先在低应力区产生，由于变形过 程中最大剪切应变的速度方向发生变化，使得新的裂纹不断产 生，旧裂纹的扩展不断停止，然后在旧裂纹的前端附近重新产 生新的裂纹，不断产生的微裂纹的根部汇成了一条主裂纹 极限塑性应变值除和材质外，还和应力状态、变形历史（损 伤程度）有关。
冲裁工艺与模具设计-冲裁模设计步骤及实例
第2章 冲裁工艺及冲裁模设计
实际确定冲裁工艺方案时，通常可以先拟定出 几种不同的工艺方案，然后根据冲件的生产批 量、尺寸大小、精度高低、复杂程度、材料厚 度、模具制造、冲压设备及安全操作等方面进 行全面分析和研究，从中确定技术可行、经济 合理、满足产量和质量要求的最佳冲裁工艺方 案。
或级进冲裁； 冲件尺寸较大时，料薄时可用复合冲裁或单工序冲裁，料厚时受
压力机压力限制只宜采用单工序冲裁； 冲件上孔与孔之间或孔与边缘之间的距离过小时，受凸凹模强度
限制，不宜采用复合冲裁而宜用级进冲裁，但级进模轮廓尺寸受 压力机台面尺寸限制，所以级进冲裁宜适应尺寸不大、宽度较小 的异形冲件； 形状复杂的冲件，考虑模具的加工、装配与调整方便，采用复合 冲裁比级进冲裁较为适宜，但复合冲裁时其出件和废料清除较麻 烦，工作安全性和生产率不如级进冲裁。
《冲压工艺及模具设计》
第2（章１冲）裁模具工类艺型及冲裁模设计
模具类型主要是指单工序模、复合模、级进模三种。有些单件试 制或小批量生产的情况下，也采用简易模或组合模。
模具类型应根据生产批量、冲件形状与尺寸、冲件质量要求、材 料性质与厚度、冲压设备与制模条件、操作与安全等因素确定。
（２）操作与定位方式
《冲压工艺及模具设计》
第2章 冲裁工艺及冲裁模设计
4 进行必要的工艺计算 在冲裁工艺与模具结构方案确定以后，为了进
一步设计模具零件的具体结构，应进行以下有 关工艺与设计方面的计算：
《冲压工艺及模具设计》
第2（章１冲）裁排工样艺设及计冲与裁计模算设计 根据冲件形状特征、质量要求、模具类型与结构方 案、材料利用率等方面因素进行冲件的排样设计。设 计排样时，在保证冲件质量和模具寿命的前提下，主 要考虑材料的充分利用，所以，对形状复杂的冲件， 应多列几种不同排样方案 （特殊形状件可用纸板按冲 件比例作出样板进行实物排样），估算材料利用率， 比较各种方案的优缺点，选择出最佳排样方案。 排样方案确定以后，查出搭边值，根据模具类型和定 位方式画出排样图，计算条料宽度、进距及材料利用 率，并选择板料规格，确定裁板方式 （纵裁或横 裁），进而确定条料长度，计算一块条料或整块板料 的材料利用率。
冲压冲裁模具设计--课程设计
工件为图1所示的落料冲孔件，材料为08F钢，材料厚度1。
5mm，生产批量为大批量.工艺性分析内容如下:1。
材料分析冲裁件材料为08F钢板，其中08F中F表示是沸腾钢，08表示为含碳量为万分之八,是优质碳素结构钢，具有良好的可冲压性能。
2. 结构分析冲裁件结构简单对称，但外形的直角不便于模具的加工，并且影响模具的寿命建议将90º的直角改为R1的工艺圆角.3. 精度分析：零件上有3个尺寸标注了公差要求,由公差表查得40、36、ø1８都为IT11级,所以普通冲裁可以达到零件的精度要求.由以上分析可知，该零件可以用普通冲裁的加工方法制得. (二）冲裁工艺方案的确定零件为一落料冲孔件，可提出的加工方案如下：方案一：先落料,后冲孔。
采用两套单工序模生产。
方案二:落料—冲孔复合冲压，采用复合模生产.方案三：冲孔—落料连续冲压,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，生产效率低，零件精度较差,在生产批量较大的情况下不适用。
方案二只需一副模具,冲压件的形位精度和尺寸精度易保证，且生产效率高。
尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状较简单，模具制造并不困难.方案三也只需一副模具，生产效率也很高,但与方案二比生产的零件精度稍差。
欲保证冲压件的形位精度，需在模具上设置导正销导正，模具制造、装配较复合模略复杂。
所以，比较三个方案欲采用方案二生产。
（三)零件工艺计算1。
刃口尺寸计算根据零件形状特点,刃口尺寸计算采用分别加工制造法。
（1）落料件尺寸的基本计算公式为（2）冲孔基本公式为查凸、凹模最小间隙表２。
５得最小间隙Z min=0.132mm，最大间隙Z max=0.240mm,凸、凹模分别按IT６，IT７级加工制造，根据标准公差数值表得尺寸40ｍｍ:凸模制造公差，凹模制造公差。
尺寸36ｍｍ：凸模制造公差，凹模制造公差.尺寸40ｍｍ：＝，满足间隙要求。
尺寸36ｍｍ:＝，满足间隙要求。
冲压模具设计的一般流程
冲压模具设计的一般流程
1.审查产品图纸：首先需要仔细审查产品的工程图纸，了解产品的各
个尺寸要求、工艺要求以及其他相关要求。
2.确定冲压工艺：根据产品的要求，确定适合的冲压工艺，选择冲压
机械设备，确定最佳的冲压工艺参数。
3.设计模具结构：根据产品的工程图纸和冲压工艺要求，设计模具的
结构。
包括上模、下模、保护板、导向机构和顶针等。
4.确定模具尺寸：根据产品的尺寸要求，确定模具的尺寸。
包括上模、下模的尺寸以及模具的总高度。
5.设计冲裁件：在冲压模具中，通常需要设计一些冲裁件，用于切割
产品或者打孔等。
根据产品的要求，设计相应的冲裁件。
6.进行模具分解：将整个模具分解为若干个零部件，根据设计要求，
分布绘制模具的各个零件的图纸。
7.图纸绘制：根据模具的总装图和各个零件的图纸，进行详细的绘制
和标注。
确保各个零件的尺寸和位置准确无误。
8.模具加工：根据图纸，通过数控机床等设备进行各个零件的加工。
包括铣削、车削、磨削等工艺。
9.模具装配：将各个零件按照设计图纸的要求进行装配，完成整个冲
压模具的制作。
10.模具调试：完成模具制作后，进行模具的调试，确保模具能够正
常运行，满足产品的工艺要求。
11.产出产品：经过模具调试后，使用冲压机械设备进行批量生产，产出满足产品要求的冲压件。
12.模具维护和修理：冲压模具在使用过程中，需要进行定期的维护和修理，确保模具长时间稳定运行。
精 密 冲 裁
8—凸模； 9、21—垫板； 10—座圈；
11—压边圈； 12—顶件板；
13—冲孔凸模固定板； 14—支承环；
15—压床上工作台； 19、20—传力杆；
22、27—模座； 23—冲孔凸模；
24—
25—导向装置；
26—支承顶杆
活动凸模式复合精冲模
精密冲裁
1.5 精密冲裁模的结构及特点
1—压床下工作台； 2—专用下结合环； 3、13、19—传力杆； 4—上垫板；5—凸模座板； 6—顶件板；7—冲孔凸模； 8—闭锁销；9—凸模； 10、21—顶杆； 11—导向件； 12—垫座； 14—专用上结合环； 15— 16、30—液压活塞； 17—压板； 18、28—支承销； 20、29—模座； 22—压边圈； 23—支板； 24—冲孔凸模；25—凹模； 26—缩紧环；27—下垫板
1.2 精密冲裁的工艺方法
精密冲裁
1—凹模； 2—切屑； 3—凸模； 4—工件
1.2 精密冲裁的工艺方法
精密冲裁
1）小间隙圆角刃口冲裁
1.2 精密冲裁的工艺方法
精密冲裁
2）负间隙冲裁
1.2 精密冲裁的工艺方法
精密冲裁
对向凹模冲裁过程 1—顶件器； 2—材料； 3—冲裁凸模； 4—凸起凹模； 5—凹模； 6—废料；
26—垫片； 27—卸料板；
28—碟簧
简易精冲落料模
精密冲裁
1.6 精密冲裁模齿圈的设计
抑制冲件以外的力， 如与冲压方向相垂直的 水平侧向力对冲件的影 响。
固定被加工的板料， 避免材料受弯曲或拉 伸。
压应力提高了被加 工材料的塑性变 形能力。
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길벗
출판분야
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冲裁模具设计步骤
第一步工作:对所设计模具之产品进行可行性分析 , 以电脑机箱为例, 首先将各组件产品图纸利用设计软件进行组合分析 (套图 , 确保各产品图纸的正确性,另一方面可以熟悉各组件在整个机箱中的重要性,以确定重点尺寸,这样在模具设计中很有好处。
第二步:对产品进行分析采用什么样的模具结构 , 并对产品进行排工序, 确定各工序冲工内容, 并利用设计软件进行产品展开, 在产品展开时一般从后向前展开, 例如一产品需要量五个工序, 则从加工成品开始展开,一直向前四工序、三工序、二工序、一工序,并展开一个图形后复制一份再进行前一工序的展开。
注意, 这一步很重要, 同时要细心。
第三步:依产品展开图进行备料, 在图纸中确定模板尺寸, 包括各固定板、卸料板、凸凹模、镶件等。
注意:如果直接在产品展开图中进行备料并加入定位销钉、导柱、螺丝孔的位置。
可以大大的提高设计效益。
如果进行手工计算效率太低。
第四步:模具图的绘制 , 在备料图纸中再制一份出来, 进行各组件的绘制,并且加入线切割的穿丝孔,在成型模中,上下模的成型间隙, 一定不能忘记。
尺寸的标注也是一个非常重要的工作。
第五步:校对
设计实例 1
冲裁、弯曲、拉深及成形是冷冲压的基本工
序,下面以常见的冲裁件、弯曲件及拉深件为例介绍冲裁、弯曲及拉深的冲压工艺分析、工艺方案拟订、工艺计算及模具设计。
零件简图:如图 3-1所示.
名称:垫圈
生产批量:大批量
材料:Q235钢
材料厚度:2mm
要求设计此工件的冲裁模。
图 3-1
一 . 冲压件工艺分析
该零件形状简单、对称, 是由圆弧和直线组成的。
根据冲模手册表 2-10、 2-11查得,冲裁件内外所能达到的经济精度为 IT14,孔中心与边缘距离尺寸公差为
±0.1mm .将以上精度与零件简图中所标注的尺寸公差相比较, 可认为该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证. 其它尺寸标注、生产批量等情况, 也均符合冲裁的工艺要求, 故决定采用利用导正销进行定位、刚性卸料装置、自然漏料方式的冲孔落料模进行加工。
方案一:采用复合模加工。
复合模的特点是生产率高, 冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高, 冲模的轮廓尺寸较小。
但复合模结构复杂, 制造精度要求高, 成本高。
复合模主要用于生产批量大、精度要求高的冲裁件。
方案二:采用级进模加工。
级进模比单工序模生产率高,
减少了模具和设备的数量, 工件精度较高, 便于操作和实现生产自动化。
对于特别复杂或孔边距较小的冲压件, 用简单模或复合模冲制有困难时, 可用级进模逐步冲出。
但级进模轮廓尺寸较大, 制造较复杂,
成本较高, 一般适用于大批量生产小型冲压件。
比较方案一与方案二 :对于所给零件, 由于两小孔比较接近边缘, 复合模冲裁零件时受到壁厚的限制,
模具结构与强度方面相对较难实现和保证, 所以根据零件性质故采用级进模加工。
二 . 设计计算
1.排样、计算条料宽度及确定步距
采用单排方案,如图 3-2。
由表 2-18确定搭边值,根据零件形状两式件间按矩形取搭边值 a=2.0mm,侧边取搭边值 a=2.2mm。
进距: 22.65+2= 25
条料宽度:
查表 2-19
图 3-2
2.计算冲压力
该模具采用钢性卸料和下出料方式1 落料力
查表 8-7
2 冲孔力
中心孔:
2个小孔:
3 冲裁时的推件力查表 2-37
取表 2-38,序号 1的凹模刃口形式, ,则
故
为避免各凸模冲裁力的最大值同时出现, 且考虑到凸模相距很近时避免小直径凸模由于承受材料流动挤压力作用而产生倾斜或折断故把三冲孔凸模设计成阶梯凸模如图 3-3
图 3-3
则最大冲压力:
3.确定模具压力中心
如图 3-4,根据图形分析,因为工件图形对称,故落料时 F 落的压力中心在上 O 1;冲孔时 F 孔 1、 F 孔 2的压力中心在 O 2上。
图 3-4
设冲模压力中心离 O 1点的距离为 x ,根据力矩平衡原理得: 由此算得
4.冲模刃口尺寸及公差的计算国际模具网 1冲孔部分对冲孔和
采用凸、凹模分开的加工方法
由表 2-23查得 ,
由表 2-28查得对冲
孔时:
,
对冲
孔时:
,
故满足条件
查表 2-30得 ,
则冲孔部分:
冲
孔部分:
尺寸极限偏差转化为
2落料部分
对外轮廓的落料,由于形状较复杂,故采用配合加工方法 , 当以凹模为基准件时, 凹模磨损后刃口部分尺寸都增大, 因此均属于 A 类尺寸。
零件图中末注公差的尺寸由表 10-11查出其极限偏差:
、
、
尺寸极限偏差转化为
、
查表 2-30得
则:
该零件凸模刃口各部分尺寸按上述凹模的相应部分尺寸配制, 保证双面间隙值。
5.确定各主要零件结构尺寸 1凹模外形尺寸的确定
凹模厚度的确定:
——取总压力
工件长
凹模宽度的确定:
取步距工件宽
2凸模长度的确定
凸模长度计算为
其中初定导尺厚卸料板厚
凸模固定板厚
凸模修磨量
则
先用冲床的公称压力应大于计算出的总压力 ;最大闭
合高度应大于冲模闭合高度
;工作台台面尺寸应能满足模
具的正确安装。
按上述要求,结合工厂实际,可称用 J23-16开式双柱可倾压力机。
并需在工作台面上配备垫块, 垫块实际尺寸可配制。
双柱可倾压力机 J23-16参数: 公称压力: 滑块行程:
最大闭合高度:
连杆调节量: 工作台尺寸(前后 ×左右 :
垫板尺寸(厚度 ×孔径 : 模柄尺寸(直径 ×深度
:
最大倾斜角度:
国际模具网
三. 设计并绘制总图、选取标准件按已确定的模具形式及参数，从冷冲模标准中选取标准模架。
绘制总图。
如图 3-5 所示，单排孔落料连续模。
按模具标准，选取所需的标准件，查清标准件代号及标记，写在总图明细表内，并将各零件标出统一代号。
图 3-5 单排冲孔落料连续模部分零件尺寸：上模座：下模座：导柱：导套：垫板：凸模固定板：凹模：卸料板：四. 绘制非标准零件图
本实例只绘制凸模、凹模、凸模固定板和卸料板四个零件图样，供初学者参考。
见图 3-6 至图 3-10。
图 3-6 落料凸模图 3-7 冲孔凸模
3-8 凹模图 3-9 凸模固定板
图 3-10 卸料板。