五金模具设计之凸模与凹模刃口尺寸的确定

凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影响冲裁件的尺寸精度。模具的合理间隙值也靠凸、凹模刃口尺寸及其公差来保证。

1凸、凹模刃口尺寸计算原则

冲裁件断面都带有锥度。光亮带是测量和使用部位，落料件的光亮带处于大端尺寸，冲孔件的光亮带处于小端尺寸；且落料件的大端（光面）尺寸等于凹模尺寸，冲孔件的小端（光面）尺寸等于凸模尺寸。

在测量与使用中，落料件是以大端尺寸为基准，冲孔孔径是 以小端尺寸 为基准。

凸模轮廓越磨越小，凹模轮廓越磨越大，结果使间隙越用越大。

计算原则：

设计落料模先确定凹模刃口尺寸：以凹模为基准，间隙取在凸模上，即冲裁间隙通过减小凸模刃口尺寸来取得。

设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸：以凸模为基准，间隙取在凹模上，冲裁间隙通过增大凹模刃口尺寸来取得。

根据冲模在使用过程中的磨损规律，设计落料模时，凹模基本尺寸应取接近或等于工件的最小极限尺寸；设计冲孔模时，凸模基本尺寸则取接近或等于工件孔的最大极限尺寸。模具磨损预留量与工件制造精度有关。

冲裁（设计）间隙一般选用最小合理间隙值（Zmin）。

选择模具刃口制造公差时，要考虑工件精度与模具精度的关系，即要保证工件的精度要求，又要保证有合理的间隙值。一般冲模精度较工件精度高2～4级。

对于形状简单的圆形、方形刃口，其制造偏差值可按ＩＴ６～ＩＴ７级来选取；

对于形状复杂的刃口制造偏差可按工件相应部位公差值的1/4来选取；

对于刃口尺寸磨损后无变化的制造偏差值可取工件相应部位公差值的1/8并冠以（±）。

工件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差原则上都应按“入体”原则标注为单向公差。但对于磨损后无变化的尺寸，一般标注双向偏差。落料件上偏差为零，下偏差为负；冲孔件上偏差为正，下偏差为零。

加工方法：

分开加工具有互换性、制造周期短，但Zmin不易保证，需提高加工精度，增加制造难度。适用于：圆形或简单刃口。

配合加工,Zmin易保证，无互换性、制造周期长。适用于：异形或复杂刃口。

1凸、凹模刃口尺寸的计算方法

1．按凸模与凹模图样分别加工法

（1）落料

设工件的尺寸为D-Δ ，根据计算原则，落料时以凹模为设计基准。首先确定凹模尺寸，使凹模的基本尺寸接近或等于工件轮廓的最小极限尺寸；将凹模尺寸减去最小合理间隙值即得到凸模尺寸;

（2）冲孔

设冲孔尺寸为d+Δ ，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理间隙值即得到凸模尺寸。

（3）孔心距

孔心距属于磨损后基本不变的尺寸。 在同一工步中，在工件上冲出孔距为 L± 两个孔时，，其凹模型孔中心距 可按下式确定。

为了保证可能的初始间隙不超过Zmax，即

凸、凹模的制造公差，可按ＩＴ６～ＩＴ７级来选取，也可查表（如表）选取，但需校核。如不满足上式，但只是稍不满足可取 ;

x—系数，是为了使冲裁件的实际尺寸尽量接近冲裁件公差带的中间尺寸，与工件制造精度有关 ，

当制件公差为 IT10以上，取x＝1；

当制件公差为 IT11～13，取x＝0.75；

当制件公差为 IT14者，取x＝0.5。

2．凸模与凹模配合加工

配合加工就是先按设计尺寸制出一个基准件（凸模或凹模），然后根据基准件的实际尺寸再按最小合理间隙配制另一件。

特点：模具的间隙由配制保证，工艺比较简单，不必校核。

并且还可放大基准件的制造公差，使制造容易。

适用于：异形或复杂刃口。

设计时：基准件的刃口尺寸及制造公差应详细标注，非基准件上只标注公称尺寸，但在图样上注明：“凸(凹)模刃口按凹(凸)模实际刃口尺寸配作，保证最小双面合理间隙值Zmin”。

配合加工应注意的几点问题：

（1）根据磨损后轮廓变化情况，正确判断出模具刃口尺寸类型：磨损后变大，变小还是不变。

（2）根据尺寸类型，采用不同计算公式。

磨损后变大的尺寸，采用分开加工时的落料凹模尺寸计算公式。

磨损后变小的尺寸，采用分开加工时的冲孔凸模尺寸计算公式。

磨损后不变的尺寸，采用分开加工时的孔心距尺寸计算公式。

（3）刃口制造偏差可按工件相应部位公差值的1/4来选取。对于刃口尺寸磨损后无变化的制造偏差值可取工件相应部位公差值的1/8并冠以（±）。

（4）冲模刃口尺寸属于半边磨损时：计算方法与前述相同，冲裁间隙和制造公差各取半。

（5）采用电火花加工冲模时：一般凸模作基准件，电火花加工的凹模与之配作，保证间隙。

（6）若采用成形磨削加工冲模时：一般也是凸模作基准件，凹模按凸模配合加工，保证间隙.

不同尺寸类型，采用不同计算公式：

(1）凸模或凹模磨损后会增大的尺寸——第一类尺寸A

落料凹模或冲孔凸模磨损后将会增大的尺寸，相当于简单形状的落料凹模尺寸，所以它的基本尺寸及制造公差的确定方法与分别加工时落料凹模相同。

(2）凸模或凹模磨损后会减小的尺寸——第二类尺寸B

冲孔凸模或落料凹模磨损后将会减小的尺寸，相当于简单形状的冲孔凸模尺寸，所以它的基本尺寸及制造公差的确定方法与分别加工时冲孔模相同。

(3）凸模或凹模磨损后会基本不变的尺寸——第三类尺寸C

凸模或凹模在磨损后基本不变的尺寸，不必考虑磨损的影响，相当于简单形状的孔心距尺寸，所以它的基本尺寸及制造公差的确定方法与分别加工时的孔心距相似计算。