2.3　凸、凹模刃口尺寸計算

凸、凹模的刃口尺寸和公差，直接影響沖裁件的尺寸精度。合理的間隙值也是靠凸模和凹模刃口的尺寸和公差來保證的。凸、凹模的刃口尺寸和公差的確定需考慮到?jīng)_裁變形的規(guī)律、沖裁件精度要求、模具磨損和制造特點等情況。

2.3.1　凸、凹模刃口尺寸計算原則

實踐證明，落料件的尺寸接近于凹模刃口的尺寸，而沖孔件的尺寸則接近于凸模刃口的尺寸。在測量與使用中，落料件是以大端尺寸為基準(zhǔn)，沖孔件是以小端尺寸為基準(zhǔn)，即落料和沖孔是以光亮帶尺寸為基準(zhǔn)的。沖裁時，凸模會愈磨愈小，凹模會愈磨愈大。考慮到以上情況，在決定模具刃口尺寸及其制造公差時應(yīng)遵循以下原則。

①落料時，制件尺寸決定于凹模尺寸；沖孔時，孔的尺寸決定于凸模尺寸。故設(shè)計落料模時，應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上；設(shè)計沖孔模時，應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上。因使用中，隨著模具的磨損，凸、凹模間隙將越來越大，所以初始設(shè)計時，凸、凹模間隙應(yīng)取最小合理間隙。

②由于沖裁中凸模、凹模的磨損，故在設(shè)計落料模時，凹模公稱尺寸應(yīng)取制件尺寸公差范圍內(nèi)的較小尺寸；設(shè)計沖孔模時，凸模公稱尺寸應(yīng)取制件尺寸公差范圍內(nèi)的較大尺寸。這樣，在凸模、凹模受到一定磨損的情況下仍能沖出合格的制件。

③凹、凸模的制造公差主要與沖裁件的精度和形狀有關(guān)，一般比沖裁件的精度高2～3級。若制件沒有標(biāo)注公差，則對于非圓形件，按國家標(biāo)準(zhǔn)“非配合尺寸的公差數(shù)值”的IT14精度處理，對圓形件可按IT10精度處理。模具精度與沖裁件精度對應(yīng)關(guān)系見表2-5。

④沖裁模刃口尺寸均按“入體”原則標(biāo)注，即凹模刃口尺寸偏差標(biāo)注正值，凸模刃口尺寸偏差標(biāo)注負值；而對于孔心距，以及不隨刃口磨損而變的尺寸，取為雙向偏差。

沖裁模刃口尺寸與公差位置關(guān)系見圖2-4。

2.3.2　凸、凹模刃口尺寸計算

由于模具的加工和測量方法不同，凸模與凹模刃口部分尺寸的計算方法可分為兩類。

（1）凸模與凹模分開加工

這種方法適用于圓形或簡單規(guī)則形狀的沖裁件。為了保證合理的間隙值，其制造公差（凸模制造公差δ_p，凹模制造公差δ_d）必須滿足下列關(guān)系。

其取值有以下幾種方法。

①按表2-6查取。

②規(guī)則形狀一般可按凸模IT6、凹模IT7級精度查標(biāo)準(zhǔn)公差表選取。

③按下式取值：

δ_p=0.4（Z_max-Z_min），δ_d=0.6（Z_max-Z_min）　　（2-2）

沖孔：

　　（2-3）

　　（2-4）

落料：

　　（2-5）

　　（2-6）

孔心距：

　　（2-7）

式中　D_d，D_p——落料凹模與凸模刃口尺寸，mm；

        d_d，d_p——沖孔凹模與凸模刃口尺寸，mm；

        L_min——制件孔距最小極限尺寸，mm；

        D_max——落料件最大極限尺寸，mm；

        d_min——沖孔件最小極限尺寸，mm；

        δ_p，δ_d——凹模上偏差與凸模下偏差，mm；

        Δ——沖裁件公差，mm；

        Z_min——凸、凹模最小初始雙面間隙，mm；

        Z_max——凸、凹模最大初始雙面間隙，mm；

        x——磨損系數(shù)，與制造精度有關(guān)，可按表2-7選取，或按下列關(guān)系選取：沖裁件精度在IT10以上時，x=1；沖裁件精度在IT11～IT13時，x=0.75；沖裁件精度在IT14以下時，x=0.5。

（2）凸模與凹模配合加工 

對于形狀復(fù)雜或薄材料的制件，為了保證凸、凹模間一定的間隙值，必須采用配合加工。此方法是先加工其中一件（凸模或凹模）作為基準(zhǔn)件，再以它為標(biāo)準(zhǔn)來加工另一件，使它們之間保持一定的間隙。因此，只在基準(zhǔn)件上標(biāo)注尺寸和公差，另一件配模只標(biāo)注公稱尺寸及配做所留的間隙值。這樣δ_p、δ_d就不再受間隙的限制。通常可取δ=Δ/4。這種方法不僅容易保證很小的間隙，而且還可放大基準(zhǔn)件的制造公差，使制模容易、成本降低。

①落料模。落料時應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)模，配制凸模。設(shè)圖2-5（a）為某落料凹模刃口形狀及尺寸，按工作時凹模磨損后尺寸分變大、變小和不變?nèi)N情況：

a.凹模磨損后變大的尺寸［如圖2-5（a）中A₁、A₂所示］，可按落料凹模尺寸公式計算。

　　（2-8）

b.凹模磨損后變小的尺寸［如圖2-5（a）中B₁、B₂所示］，相當(dāng)于沖孔凸模尺寸。

　　（2-9）

c.凹模磨損后不變的尺寸［如圖2-5（a）中C₁、C₂所示］，相當(dāng)于孔心距。

　　（2-10）

落料凸模刃口尺寸按凹模尺寸配制，并在圖樣技術(shù)要求中注明“凸模尺寸按凹模實際尺寸配制，保證雙面間隙為Z_min～。

②沖孔模。沖孔時應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)模，配制凹模。設(shè)圖2-5（b）所示為某沖孔凸模刃口形狀及尺寸，按工作時，凸模磨損后尺寸變大、變小和不變?nèi)N情況：

a.凸模磨損后變小的尺寸［如圖2-5（b）中A₁、A₂所示］，可按沖孔凸模尺寸公式計算。

　　（2-11）

b.凸模磨損后變大的尺寸［如圖2-5（b）中B₁、B₂所示］，可按落料凹模尺寸公式計算。

　　（2-12）

c.凸模磨損后不變的尺寸［如圖2-5（b）中C₁、C₂所示］，相當(dāng)于孔心距。

　　（2-13）

此時，沖孔凹模刃口尺寸按凸模尺寸配制，并在圖樣技術(shù)要求中注明“凹模尺寸按凸模實際尺寸配制，保證雙面間隙為。

【例2-1】　沖制圖2-6所示某拖拉機用墊圈，材料為Q235，料厚t=2mm，試計算凸、凹模刃口尺寸。

解：

方法一：凸模與凹模分開加工。

查表2-3得：Z_max=0.360mm，Z_min=0.246mm，Z_max-Z_min=0.114mm。

落料部分，δ_d按IT7、δ_p按IT6查標(biāo)準(zhǔn)公差表，得：

δ_d=+0.025mm，δ_p=-0.016mm

，說明凸、凹模公差能滿足條件。

查表2-7得落料部分x=0.5，落料模刃口尺寸為：

沖孔部分，δ_d按IT7、δ_p按IT6查標(biāo)準(zhǔn)公差表，得：

，說明凸、凹模公差能滿足條件。

查表2-7得沖孔部分x=0.75，沖孔模刃口尺寸為：

方法二：凸模與凹模配合加工。

落料部分以凹模為基準(zhǔn)，且凹模磨損后該處尺寸增大。查表2-7得x=0.5，其凸、凹模公差δ_p=δ_d=Δ/4。所以落料凹模刃口尺寸為：

落料凸模刃口尺寸按凹模實際刃口尺寸配制，保證雙面間隙值為0.246～0.360mm。

沖孔部分以凸模為基準(zhǔn)，且凸模磨損后該處尺寸減小。查表2-7得x=0.75，所以沖孔凸模刃口尺寸為：

沖孔凹模刃口尺寸按凸模實際刃口尺寸配制，保證雙面間隙值為0.246～0.360mm。