05.24 五金模具設計之凸模與凹模刃口尺寸的確定

凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影響衝裁件的尺寸精度。模具的合理間隙值也靠凸、凹模刃口尺寸及其公差來保證。

一、凸、凹模刃口尺寸計算原則

1．衝裁件斷面都帶有錐度。光亮帶是測量和使用部位，落料件的光亮帶處於大端尺寸，衝孔件的光亮帶處於小端尺寸；且落料件的大端（光面）尺寸等於凹模尺寸，衝孔件的小端（光面）尺寸等於凸模尺寸。

2．在測量與使用中，落料件是以大端尺寸為基準，衝孔孔徑是 以小端尺寸 為基準。

3．凸模輪廓越磨越小，凹模輪廓越磨越大，結果使間隙越用越大。

計算原則：

1．設計落料模先確定凹模刃口尺寸：以凹模為基準，間隙取在凸模上，即衝裁間隙通過減小凸模刃口尺寸來取得。

設計衝孔模先確定凸模刃口尺寸：以凸模為基準，間隙取在凹模上，衝裁間隙通過增大凹模刃口尺寸來取得。

2．根據沖模在使用過程中的磨損規律，設計落料模時，凹模基本尺寸應取接近或等於工件的最小極限尺寸；設計衝孔模時，凸模基本尺寸則取接近或等於工件孔的最大極限尺寸。模具磨損預留量與工件製造精度有關。

3．衝裁（設計）間隙一般選用最小合理間隙值（Zmin）。

4．選擇模具刃口製造公差時，要考慮工件精度與模具精度的關係，即要保證工件的精度要求，又要保證有合理的間隙值。一般沖模精度較工件精度高2～4級。

對於形狀簡單的圓形、方形刃口，其製造偏差值可按ＩＴ６～ＩＴ７級來選取；

對於形狀複雜的刃口製造偏差可按工件相應部位公差值的1/4來選取；

對於刃口尺寸磨損後無變化的製造偏差值可取工件相應部位公差值的1/8並冠以（±）。

5．工件尺寸公差與沖模刃口尺寸的製造偏差原則上都應按“入體”原則標註為單向公差。但對於磨損後無變化的尺寸，一般標註雙向偏差。落料件上偏差為零，下偏差為負；衝孔件上偏差為正，下偏差為零。

加工方法：

1. 分開加工具有互換性、製造週期短，但Zmin不易保證，需提高加工精度，增加製造難度。適用於：圓形或簡單刃口。

2. 配合加工,Zmin易保證，無互換性、製造週期長。適用於：異形或複雜刃口。

二、凸、凹模刃口尺寸的計算方法

1．按凸模與凹模圖樣分別加工法

（1）落料

設工件的尺寸為D-Δ ，根據計算原則，落料時以凹模為設計基準。首先確定凹模尺寸，使凹模的基本尺寸接近或等於工件輪廓的最小極限尺寸；將凹模尺寸減去最小合理間隙值即得到凸模尺寸;

（2）衝孔

設衝孔尺寸為d+Δ ，根據計算原則，衝孔時以凸模為設計基準。首先確定凸模尺寸，使凸模的基本尺寸接近或等於工件孔的最大極限尺寸；將凸模尺寸增大最小合理間隙值即得到凸模尺寸。

（3）孔心距

孔心距屬於磨損後基本不變的尺寸。 在同一工步中，在工件上衝出孔距為 L± 兩個孔時，，其凹模型孔中心距 可按下式確定。

為了保證可能的初始間隙不超過Zmax，即

凸、凹模的製造公差，可按ＩＴ６～ＩＴ７級來選取，也可查表（如表）選取，但需校核。如不滿足上式，但只是稍不滿足可取 ;

x—係數，是為了使衝裁件的實際尺寸儘量接近衝裁件公差帶的中間尺寸，與工件製造精度有關 ，

當製件公差為 IT10以上，取x＝1；

當製件公差為 IT11～13，取x＝0.75；

當製件公差為 IT14者，取x＝0.5。

2．凸模與凹模配合加工

配合加工就是先按設計尺寸製出一個基準件（凸模或凹模），然後根據基準件的實際尺寸再按最小合理間隙配製另一件。

特點：模具的間隙由配製保證，工藝比較簡單，不必校核。

並且還可放大基準件的製造公差，使製造容易。

適用於：異形或複雜刃口。

設計時：基準件的刃口尺寸及製造公差應詳細標註，非基準件上只標註公稱尺寸，但在圖樣上註明：“凸(凹)模刃口按凹(凸)模實際刃口尺寸配作，保證最小雙面合理間隙值Zmin”。

配合加工應注意的幾點問題：

（1）根據磨損後輪廓變化情況，正確判斷出模具刃口尺寸類型：磨損後變大，變小還是不變。

（2）根據尺寸類型，採用不同計算公式。

磨損後變大的尺寸，採用分開加工時的落料凹模尺寸計算公式。

磨損後變小的尺寸，採用分開加工時的衝孔凸模尺寸計算公式。

磨損後不變的尺寸，採用分開加工時的孔心距尺寸計算公式。

（3）刃口製造偏差可按工件相應部位公差值的1/4來選取。對於刃口尺寸磨損後無變化的製造偏差值可取工件相應部位公差值的1/8並冠以（±）。

（4）沖模刃口尺寸屬於半邊磨損時：計算方法與前述相同，衝裁間隙和製造公差各取半。

（5）採用電火花加工沖模時：一般凸模作基準件，電火花加工的凹模與之配作，保證間隙。

（6）若採用成形磨削加工沖模時：一般也是凸模作基準件，凹模按凸模配合加工，保證間隙.

不同尺寸類型，採用不同計算公式：

(1）凸模或凹模磨損後會增大的尺寸——第一類尺寸A

落料凹模或衝孔凸模磨損後將會增大的尺寸，相當於簡單形狀的落料凹模尺寸，所以它的基本尺寸及製造公差的確定方法與分別加工時落料凹模相同。

(2）凸模或凹模磨損後會減小的尺寸——第二類尺寸B

衝孔凸模或落料凹模磨損後將會減小的尺寸，相當於簡單形狀的衝孔凸模尺寸，所以它的基本尺寸及製造公差的確定方法與分別加工時衝孔模相同。

(3）凸模或凹模磨損後會基本不變的尺寸——第三類尺寸C

凸模或凹模在磨損後基本不變的尺寸，不必考慮磨損的影響，相當於簡單形狀的孔心距尺寸，所以它的基本尺寸及製造公差的確定方法與分別加工時的孔心距相似計算。

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