2.3　凸、凹模刃口尺寸计算

凸、凹模的刃口尺寸和公差，直接影响冲裁件的尺寸精度。合理的间隙值也是靠凸模和凹模刃口的尺寸和公差来保证的。凸、凹模的刃口尺寸和公差的确定需考虑到冲裁变形的规律、冲裁件精度要求、模具磨损和制造特点等情况。

2.3.1　凸、凹模刃口尺寸计算原则

实践证明，落料件的尺寸接近于凹模刃口的尺寸，而冲孔件的尺寸则接近于凸模刃口的尺寸。在测量与使用中，落料件是以大端尺寸为基准，冲孔件是以小端尺寸为基准，即落料和冲孔是以光亮带尺寸为基准的。冲裁时，凸模会愈磨愈小，凹模会愈磨愈大。考虑到以上情况，在决定模具刃口尺寸及其制造公差时应遵循以下原则。

①落料时，制件尺寸决定于凹模尺寸；冲孔时，孔的尺寸决定于凸模尺寸。故设计落料模时，应以凹模为基准，间隙取在凸模上；设计冲孔模时，应以凸模为基准，间隙取在凹模上。因使用中，随着模具的磨损，凸、凹模间隙将越来越大，所以初始设计时，凸、凹模间隙应取最小合理间隙。

②由于冲裁中凸模、凹模的磨损，故在设计落料模时，凹模公称尺寸应取制件尺寸公差范围内的较小尺寸；设计冲孔模时，凸模公称尺寸应取制件尺寸公差范围内的较大尺寸。这样，在凸模、凹模受到一定磨损的情况下仍能冲出合格的制件。

③凹、凸模的制造公差主要与冲裁件的精度和形状有关，一般比冲裁件的精度高2～3级。若制件没有标注公差，则对于非圆形件，按国家标准“非配合尺寸的公差数值”的IT14精度处理，对圆形件可按IT10精度处理。模具精度与冲裁件精度对应关系见表2-5。

④冲裁模刃口尺寸均按“入体”原则标注，即凹模刃口尺寸偏差标注正值，凸模刃口尺寸偏差标注负值；而对于孔心距，以及不随刃口磨损而变的尺寸，取为双向偏差。

冲裁模刃口尺寸与公差位置关系见图2-4。

2.3.2　凸、凹模刃口尺寸计算

由于模具的加工和测量方法不同，凸模与凹模刃口部分尺寸的计算方法可分为两类。

（1）凸模与凹模分开加工

这种方法适用于圆形或简单规则形状的冲裁件。为了保证合理的间隙值，其制造公差（凸模制造公差δ_p，凹模制造公差δ_d）必须满足下列关系。

其取值有以下几种方法。

①按表2-6查取。

②规则形状一般可按凸模IT6、凹模IT7级精度查标准公差表选取。

③按下式取值：

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

冲孔：

　　（2-3）

　　（2-4）

落料：

　　（2-5）

　　（2-6）

孔心距：

　　（2-7）

式中　D_d，D_p——落料凹模与凸模刃口尺寸，mm；

        d_d，d_p——冲孔凹模与凸模刃口尺寸，mm；

        L_min——制件孔距最小极限尺寸，mm；

        D_max——落料件最大极限尺寸，mm；

        d_min——冲孔件最小极限尺寸，mm；

        δ_p，δ_d——凹模上偏差与凸模下偏差，mm；

        Δ——冲裁件公差，mm；

        Z_min——凸、凹模最小初始双面间隙，mm；

        Z_max——凸、凹模最大初始双面间隙，mm；

        x——磨损系数，与制造精度有关，可按表2-7选取，或按下列关系选取：冲裁件精度在IT10以上时，x=1；冲裁件精度在IT11～IT13时，x=0.75；冲裁件精度在IT14以下时，x=0.5。

（2）凸模与凹模配合加工 

对于形状复杂或薄材料的制件，为了保证凸、凹模间一定的间隙值，必须采用配合加工。此方法是先加工其中一件（凸模或凹模）作为基准件，再以它为标准来加工另一件，使它们之间保持一定的间隙。因此，只在基准件上标注尺寸和公差，另一件配模只标注公称尺寸及配做所留的间隙值。这样δ_p、δ_d就不再受间隙的限制。通常可取δ=Δ/4。这种方法不仅容易保证很小的间隙，而且还可放大基准件的制造公差，使制模容易、成本降低。

①落料模。落料时应以凹模为基准模，配制凸模。设图2-5（a）为某落料凹模刃口形状及尺寸，按工作时凹模磨损后尺寸分变大、变小和不变三种情况：

a.凹模磨损后变大的尺寸［如图2-5（a）中A₁、A₂所示］，可按落料凹模尺寸公式计算。

　　（2-8）

b.凹模磨损后变小的尺寸［如图2-5（a）中B₁、B₂所示］，相当于冲孔凸模尺寸。

　　（2-9）

c.凹模磨损后不变的尺寸［如图2-5（a）中C₁、C₂所示］，相当于孔心距。

　　（2-10）

落料凸模刃口尺寸按凹模尺寸配制，并在图样技术要求中注明“凸模尺寸按凹模实际尺寸配制，保证双面间隙为Z_min～。

②冲孔模。冲孔时应以凸模为基准模，配制凹模。设图2-5（b）所示为某冲孔凸模刃口形状及尺寸，按工作时，凸模磨损后尺寸变大、变小和不变三种情况：

a.凸模磨损后变小的尺寸［如图2-5（b）中A₁、A₂所示］，可按冲孔凸模尺寸公式计算。

　　（2-11）

b.凸模磨损后变大的尺寸［如图2-5（b）中B₁、B₂所示］，可按落料凹模尺寸公式计算。

　　（2-12）

c.凸模磨损后不变的尺寸［如图2-5（b）中C₁、C₂所示］，相当于孔心距。

　　（2-13）

此时，冲孔凹模刃口尺寸按凸模尺寸配制，并在图样技术要求中注明“凹模尺寸按凸模实际尺寸配制，保证双面间隙为。

【例2-1】　冲制图2-6所示某拖拉机用垫圈，材料为Q235，料厚t=2mm，试计算凸、凹模刃口尺寸。

解：

方法一：凸模与凹模分开加工。

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查标准公差表，得：

δ_d=+0.025mm，δ_p=-0.016mm

，说明凸、凹模公差能满足条件。

查表2-7得落料部分x=0.5，落料模刃口尺寸为：

冲孔部分，δ_d按IT7、δ_p按IT6查标准公差表，得：

，说明凸、凹模公差能满足条件。

查表2-7得冲孔部分x=0.75，冲孔模刃口尺寸为：

方法二：凸模与凹模配合加工。

落料部分以凹模为基准，且凹模磨损后该处尺寸增大。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为：

落料凸模刃口尺寸按凹模实际刃口尺寸配制，保证双面间隙值为0.246～0.360mm。

冲孔部分以凸模为基准，且凸模磨损后该处尺寸减小。查表2-7得x=0.75，所以冲孔凸模刃口尺寸为：

冲孔凹模刃口尺寸按凸模实际刃口尺寸配制，保证双面间隙值为0.246～0.360mm。