3.2.5　凸、凹模刃口尺寸的计算

1.尺寸计算原则

模具刃口尺寸精度是影响冲裁件尺寸精度的首要因素，模具的合理间隙值也要靠模具刃口尺寸及其公差来保证。因此，正确确定凸、凹模刃口尺寸和公差，是冲裁模设计中的重要工作。

（1）凸、凹模尺寸的特点。

[1]由于凸、凹模之间存在间隙，使落下的料或冲出的孔都是带有锥度的，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，冲孔件的小端尺寸等于凸模尺寸。

[2]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。这是因为落料件与其他零件发生配合连接时，大端尺寸为控制尺寸，而冲孔件的控制尺寸则为小端尺寸。

[3]冲裁过程中，凸、凹模要与冲裁零件或废料发生摩擦，凸模越磨越小，凹模越磨越大，其结果是间隙越用越大。

（2）落料和冲孔工序应遵循的原则。

由此在决定模具刃口尺寸及其制造公差时，确定凸、凹模刃口尺寸应首先区分落料和冲孔工序，并遵循如下原则。

[1]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。

[2]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。这样，凸、凹模在磨损到一定程度时，仍能冲出合格的零件。

2.尺寸计算方法

由于冲模加工方法不同，刃口尺寸的计算方法也不同。冲模加工方法基本上可分为两类：凸、凹模分别加工和凸、凹模配合加工。

（1）凸、凹模分别加工。

凸、凹模分别加工法的优点是，凸、凹模具有互换性，制造周期短，便于成批制造。其缺点是，为了保证初始间隙在合理范围内，需要采用较小的凸、凹模具制造公差才能满足要求，模具制造成本相对较高。表3-5是规则形状冲裁时凸、凹模的制造偏差。这种方法主要适用于圆形或简单规则形状的工件，因冲裁此类工件的凸、凹模制造相对简单，精度容易保证。当采用凸、凹模分别加工时，需在图纸上分别标注凸模和凹模刃口尺寸及制造公差。

冲模刃口与工件尺寸及公差分布情况如图3-7所示。

表3-5　规则形状（圆形、方形）冲裁时凸、凹模的制造偏差

冲孔时以凸模为设计基准件。设冲孔尺寸首先确定凸模尺寸，使凸模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。

落料时以凹模为设计基准件。设工件的尺寸首先确定凹模尺寸，使凹模的基本尺寸接近或等于工件轮廓的最小极限尺寸；将凹模尺寸减小最小合理间隙值即得到凸模尺寸。

x——在模具设计中考虑磨损所取的系数，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。x的值为0.5～1.0，与工件制造精度有关，可查表3-6选取。

表3-6　磨损系数x

为了保证间隙值，模具加工偏差和模具间隙之间还应该满足下列条件：

【例3-1】如图3-8所示的垫片零件图，材料为A3钢，料厚t=2 mm。试计算冲裁凸、凹模刃口尺寸及公差。

【解】该垫片的外圆由落料制成、内圆由冲孔制成，需要分别计算落料和冲孔两道工序所用模具的工作部分尺寸。查表3-1，知该垫片为一般冲裁件。可按表3-4来选取初始单面间隙，查出

由表3-5查出凸、凹模制造公差：

落料部分：

（2）凸、凹模配合加工。

对于形状复杂或料薄的工件，为了保证凸、凹模之间的间隙值，必须采用配合加工。所谓配合加工，就是先做好其中的一件为基准件，然后以此基准件来加工另外一件，使它们之间保持一定的间隙。因此只是在基准件上标注尺寸和制造公差，另一件仅标注基本尺寸并注明配作的间隙值。模具制造公差将不受间隙限制，一般可取为制件制造公差的1/4。这种加工方法不仅容易保证凸、凹模间隙很小，还可以放大基准件的制造公差，使制造容易，故目前一般工厂都采用此方法加工模具。对落料件来讲，应该选凹模为基准件；对冲孔件来讲，则应该选凸模为基准件。

模具在工作过程中会发生磨损，对于一个形状复杂的工件，模具工作部分在工作过程中的磨损情况不同，基准件的刃口尺寸要根据磨损趋势分别进行考虑。根据模具磨损后尺寸的变化趋势，可以把尺寸分为三类：A类，磨损后尺寸增加；B类，磨损后尺寸减小；C类，磨损后尺寸不变。图3-9是一个落料件凹模尺寸分类示意图，图3-10是一个冲孔件凸模尺寸分类示意图。

对于复杂形状的落料件和冲孔件，其基准件的刃口尺寸可按下面的公式进行计算：

【例3-2】某厂生产变压器硅钢片，料厚为0.35 mm，零件图如图3-11所示。试计算冲裁凸、凹模刃口尺寸及公差。

【解】这是一个落料件，选凹模为基准件，因此在计算中用角标A来表示标注凹模尺寸，根据凹模磨损趋势，分别将尺寸分为A、B、C三类。

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，保证双面间隙为0.03～0.05 mm（由表3-4查得）。