模具中凸模与凹模的大小关系(一种全新的计算凸模与凹模刃口尺寸方法)

Posted 2023-05-30

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模具中凸模与凹模的大小关系(一种全新的计算凸模与凹模刃口尺寸方法)

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。因此，计算凸、凹模刃口尺寸和公差，是冲裁模设计中的一项重要工作。但我们要认识到，冷冲模加工中，线切割加工已经非常普及，一般快走丝线切割的经济精度，达到在500 mm范围内，误差为 0.015 mm，慢走丝线切割的加工精度最高能到达0.001 mm。因此虽然线切割加工是配合加工，但加工后的凸模或凹模可以互换。

1. 分析零件图。主要检查零件图尺寸的完整性，是否有错误，并分析出零件的主要尺寸，确定零件的尺寸精度等级，断面要求，平直度要求。

2. 对于零件的圆角，过渡圆弧等次要尺寸，不需要进行计算，这些尺寸的磨损量，只要跟随主要尺寸进行偏移即可。

3. 确定加工内容是落料还是冲孔。落料时以凹模尺寸为基准，即先确定凹模尺寸。考虑到凹模尺寸在使用过程中因磨损而增大，故落料件的基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较小尺寸，而落料凸模的基本尺寸，则按凹模基本尺寸减最小初始间隙。冲孔时以凸模尺寸为基准，即先确定凸模尺寸。考虑到凸模尺寸在使用过程中因磨损而减小，故冲孔件的基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较大尺寸，而冲孔凹模的基本尺寸，则按凸模基本尺寸加最小初始间隙。

4. 确定零件主要尺寸磨损后的变化趋势。尺寸磨损后的变化趋势可以分成三类：尺寸随磨损变大；尺寸随磨损变小；尺寸磨损后不变。判断的方法是，假想向入体方向平移一段距离，将平移的曲线与原来的曲线比较：增大了，表示这个尺寸为磨损后变大；减少了，表示这个尺寸为磨损后变小；没有变化，表示这个尺寸为磨损后不变。

山形零件如图3-14（a）所示。这是一个典型的落料件，以凹模为基准。假想向入体方向平移一段距离如图3-14（b）所示，比较实线（凹模刃口尺寸）与虚线（凹模磨损后的尺寸），我们就可以得出：凹模磨损后尺寸变大的尺寸为A1、A2、A3；凹模磨损后尺寸变小的尺寸为B1、B2、B3；凹模磨损后尺寸不变的尺寸为C1、C2。

图3-14 山形零件

（a）工件（b）凸模刃口

图3-15 垫片零件

垫片零件如图3-15（a）所示，要在中间部位冲出一个异形孔。这是一个冲孔件，以凸模为基准件，假想向入体方向平移一段距离如图3-15（b）所示，比较实线（凹模刃口尺寸）与虚线（凹模磨损后的尺寸），我们就可以得出：凹模磨损后尺寸变大的尺寸为A；凹模磨损后尺寸变小的尺寸为B；凹模磨损后尺寸不变的尺寸为C。

5. 标注出工件主要尺寸的公差。根据国家标准GB/T1804－2000，未注公差尺寸的公差等级规定为IT12至IT18。但冲压行业习惯，未标公差的尺寸按精度等级IT14查标准公差表，对于孔、孔深、槽宽、及槽长尺寸按单向（+）进行标注，对于轴类尺寸按单向（-）进行标注，其余均用双向正负偏差（±）标注。

联接板零件如图3-16（a）所示，全部尺寸为未标公差，按IT14查标准公差表。尺寸60标准公差为0.74 mm；尺寸40标准公差为0.62 mm；尺寸30、20标准公差为0.52 mm；尺寸16、12标准公差为0.43 mm；尺寸10标准公差为0.36 mm。尺寸60、40为外形尺寸按单向（-）进行标注。尺寸16为槽宽、尺寸10为槽深、尺寸12为孔径按单向（+）进行标注。其余尺寸30为孔距、尺寸20为孔边距按双向正负偏差（±）标注。标注结果如图3-16（b）所示。

（a）（b）

图3-16 联接板零件

6. 计算主要尺寸刃口尺寸。

凸凹模刃口尺寸按下例公式计算。

（1）磨损后增大的尺寸计算公式

公式3-2

（2）磨损后变小的尺寸计算公式：

公式3-3

（3）磨损后尺寸基本不变的计算公式

公式3-3

式中：A磨损后增大的尺寸、B磨损后变小的尺寸、C磨损后不变的尺寸。；Amax为工件的最大极限尺寸，mm；Bmin为工件的最小极限尺寸，mm；CZ为工件的中间尺寸，mm；x为磨损系数，按冲裁件的公差等级选取。当冲裁件公差在IT10以上时，x=1.0；当冲裁件公差在IT13～IT11时，x=0.75；当冲裁件公差在IT14以下时，x=0.5；Δ为尺寸公差，mm；δ为制造偏差，mm，通常取δ=1/3～1/4Δ。

对于复杂的工件，在工程图上刃口尺寸可以不标注公差值，只需要在技术要求中注明，刃口尺寸的制造公差等级。刃口尺寸的公差等级一般工件精度高二到三级的精度。考虑到凹模比凸模加工稍难，凹模比凸模低一级。但通常刃口尺寸的公差等级为IT6～IT9。

从以上计算公式中我们可以总结出一条快速的计算方法。对于精度等级为IT14的尺寸和磨损后尺寸基本不变的尺寸，刃口尺寸就是尺寸的中间值。

7. 查表确定冲裁间隙。

8. 冲裁间隙在零件图上的表达。计算后的凸、凹模刃口尺寸与冲裁间隙，在工程图上表达方式有两种：分开加工和配作加工。

（1）分开加工是将计算出来的尺寸标注在基准件上，然后将冲裁间隙计算到非基准件上，二者用公差保证合理的冲裁间隙。例如冲孔，基准件为凸模，采用计算的刃口尺寸，将计算的刃口尺寸加冲裁间隙得到凹模尺寸；落料，基准件为凹模，采用计算的刃口尺寸，将计算的刃口尺寸加冲裁间隙得到凸模尺寸。采用这种表达方式，要满足以下条件：

|δT|+|δA|+ Zmin≤Zmax （3-5）

或写成；

|δT|+|δA|≤（Zmax-Zmin）（3-6）

式中：δT、δA—凸、凹模的制造公差，可查表3-4。

Zmax、Zmin——最大冲裁间隙、最小冲裁间隙

如果不满足上式，当稍不满足时，可适当调整δT、δA值以满足上述条件，这时，可取δT≤0.4（Zmax-Zmin）、δA≤0.6（Zmax-Zmin），如果相差很大，则应采用配合加工法。

这种方法对凸凹模的制造精度要求高，因此只用于圆形等简单形状的工件上。

（2）配作加工是将计算出来的尺寸标注在基准件上，非基准件上的尺寸与基准件一样，并在技术要求中注明配作的冲裁间隙。对于落料工序，在凸模工程图的技术要求中注明“凸模刃口尺寸按凹模刃口实际尺寸配作，保证双面最小间隙Zmin～Zmax”。对于冲孔工序，在凹模工程图的技术要求中注明 “凹模刃口尺寸按凸模刃口实际尺寸配作，保证双面最小间隙Zmin～Zmax”。这种方法对凸凹模的制造精度要求不高，因此对于形状复杂的工件，通常采用这种方法。