凹凸模高度设计
冲模冲裁件凸凹模尺寸计算
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Date6ຫໍສະໝຸດ 经验公式如下: PX=KX*P(N) PT=nKX*P(N) PD=Kd *P(N) 式中, PX 、PT 、PD------分別为卸料力,推件力和頂件力系数 P------冲裁力 n------同时卡在凹模洞口內的落料件数.n=H/t,H为凹模刃壁垂直 部分高度,t为料厚.当采用锥形洞口时,因无落料件卡在洞口 內,故可不计推件力.
冲压力是指冲裁时，压力机应给出的最小压力。冲 压力是冲裁力，卸料力，推件力和顶出力的总称。 冲裁力的计算公式: P=KLtτ (N) P----冲裁力(N) L----冲裁件周边长度(MM) τ ----材料的抗剪程度(MPA) t----料的厚度(MM) k----系数通常k=1.3
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DCS L&P Stamping Team
DEC 2010
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9
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3
2、降低冲裁力的方法
(1) 斜刃口及波形刃口冲裁法
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Date
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(2) 阶梯凸模冲裁法
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3、卸料力,推件力,頂件力的計算
卸料力是将箍在凸模上的板料卸下时所需要的力；推料力是 将落料件顺着冲裁凹模洞口推出时所需的力；頂件力是将落料件 逆着冲裁方向顶出凹模刃口时所需的力。
2. 凸、凹模分开加工
凸、凹模刃口尺寸的计算
工件公差（1） 、落料模应先确定凹模尺寸，其基本尺寸应按入体方向接近 或等于相应的落料件极限尺寸，此时的凸模基本尺寸按凹模相应沿入 体方向减（加）一个最小合理间隙值 Z min 。
（2） ）冲孔模应先确定凸模尺寸，其基本尺寸应按入体反向接近 或等于相应的冲孔件极限尺寸，此时凹模的基本尺寸按凸模相应沿入 体反向加（减）一个最小合理间隙值 Z min 。
（3） ）凸模和凹模的制造公差应与冲裁件的尺寸精度相适应， - 般比制件的精度高2~3级，且必须按入体方向标注单向公差。
模具磨损预留量与工件制造精度有关用△ x 表示，其中△为工件的公差 值,x 为磨损系数,其值在0.5〜1之间，根据工件制造精度选取：计算原则:计算方法落料 冲孔凸、凹模制造公差工件精度IT10级以上X =1.0工件精度IT11〜13X =0.75工件精度IT14X =0.5规则形状冲裁模凸模、凹模制造偏差51、分别加工法§凸+ §凹W Z max- Z min落料D凹=(D max - X △0D凸=(D凹-Z min )二凸=(D max - X △Z min )」凸冲孔d凸=(d min + X △) 1凸d凹=(d凸+ Z min ) 0 = ( d min + X△Z min ) 0孔心距孔心距属于磨损后基本不变的尺寸，在同一工步中，在工件上冲出的孔距为L±2/2两个孔时，其凹模型孔心距L d可按下式确定。
L d =L+ —■-8:凸、「•凹一一凸、凹模制造公差，可按IT6〜IT7级来选取，或取、•凸W0.4 ( Z max- Z min ) , '•凹W0.6 ( Z max" Z min )2、单配加工法单配加工法是用凸模和凹模相互单配的方法来保证合理间隙的一种方法。
此方法只需计算基准件（冲孔时为凸模，落料时为凹模）基本尺寸及公差，另一件不需标注尺寸，仅注明“相应尺寸按凸模（或凹模）配做，保证双面间隙在Z max〜Z min之间”即可。
凸凹模冲孔间隙选定标准
32≤d<38
D=38
25
38≤d<45
D=45
25
t>2<t≤3.5
双边间隙取
料厚的12℅)
(3.5 <t≤4.5
双边间隙取
料厚的14℅) (4.5< t≤6.0
双边间隙取
料厚的16℅)
（t＞6.0双边间隙取
料厚的18℅)
7≤d<10
D=13
19
10≤d<13
D=16
D2=56
10
注：
1，凹模高度一般取高度25。在斜面曲面上冲孔，凹模要考虑防转，且凹模刃口深度要根据型面落差加大，相应凹模高度要加大；
2，异形冲头以对角线长度相当于圆冲头直径。
3，冲头长度一般取90，特殊情况下允许用长100；
4。小冲模具冲头长度一般取70，特殊情况下允许用长80。
3
修边冲孔模设计标准
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冲孔凹模之规定
料厚t
冲孔直径d
凹模外径D2
平面上冲孔刃口深度
t≤2.0
d<7
D2=16
6
7≤d<10
D2=20
8
10<d<15
D2=25
8
15≤d<21
D2=32
8
21≤d<26
D2=38
8
26≤d<34
D2=45
8
34≤d<40
D2=50
8
40≤d<45
D2=56
8
2<t≤3.5
d<6
D2=16
8
6≤d<10
D2=20
8
凹凸边尺寸计算
(４)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。
(５)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。
2.凸、凹模刃口尺寸计算方法
式中 h——凹模洞口的直刃壁高度； t——板料厚度。
3.压力机公称压力的确定 压力机的公称压力必须大于或等于各种冲压工艺力的总和Fz 采用弹性卸料装置和下出料方式的冲裁模时：
采用弹性卸料装置和上出料方式的冲裁模时：
采用刚性卸料装置和下出料方式的冲裁模时：
4.降低冲裁力的措施 (1)阶梯凸模冲裁 (2 )斜刃冲裁 （3）加热冲裁（红冲）
落料凸模的基本尺寸与凹模相同，分别是79.79 mm，39.75 mm，34.75 mm， 22.07 mm，14.94 mm，不必标注公差，但要在技术条件中注明：凸模实际刃口尺 寸与落料凹模配制，保证最小双面合理间隙值
例2-2（续）
五 冲裁力计算和模具压力中心的确定
1.冲裁力的计算 用普通平刃口模具冲裁时，冲裁力F一般按下式计算：
1.凸、凹模刃口尺寸计算原则
(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)由于凸模在使用中越磨越大，凹模在使用中则越磨越小，因此在设计落料 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。
凸模与凹模的配合间隙范围
凸模与凹模的配合间隙范围凸模与凹模是工业生产过程中常见的零件配合形式，其配合间隙范围对于产品的质量和性能至关重要。
本文将探讨凸模与凹模的配合间隙范围及其影响因素。
一、凸模与凹模的定义凸模是指具有凸起形状的模具零件，常用于冲压、注塑等加工工艺中，用于成型、压制产品。
凹模是指具有凹陷形状的模具零件，常用于冲压、压铸等加工工艺中，用于成型、压制产品。
二、凸模与凹模的配合间隙范围凸模与凹模的配合间隙范围是指两者之间的间隙大小，它直接影响着产品的尺寸精度、装配性能、摩擦阻力等。
一般来说，凸模与凹模的配合间隙范围应根据具体的工艺要求和产品要求来确定，但也有一些经验值可供参考。
1. 无间隙配合：当凸模与凹模的间隙为零时，即两者完全贴合，形成无间隙配合。
这种配合方式适用于对尺寸精度要求极高的产品，如精密仪器等。
但由于没有间隙，装配时需要使用专门的设备和工艺，成本较高。
2. 过盈配合：过盈配合是指凸模的尺寸略大于凹模的尺寸，两者之间形成一定的压力。
这种配合方式可以提高产品的密封性和承载能力，适用于对密封性要求较高的产品，如汽车发动机密封件等。
3. 游隙配合：游隙配合是指凸模与凹模之间有一定的间隙，允许一定的相对位移。
这种配合方式适用于对装配过程要求较高的产品，如机械连接件等。
游隙的大小需要根据实际情况来确定，一般来说，游隙范围可以在0.01mm到0.5mm之间。
三、影响凸模与凹模配合间隙的因素凸模与凹模的配合间隙受到多种因素的影响，主要包括以下几个方面：1. 工艺要求：不同的工艺对凸模与凹模的配合间隙有不同的要求。
比如，冲压工艺要求凸模与凹模的配合间隙较小，以保证产品的尺寸精度；而注塑工艺则要求凸模与凹模的配合间隙较大，以便顺利注塑。
2. 材料特性：材料的热胀冷缩性质对凸模与凹模的配合间隙有一定的影响。
对于热胀冷缩性较大的材料，应适当增大凸模与凹模的配合间隙，以免在温度变化时产生过大的应力。
3. 产品要求：不同的产品对凸模与凹模的配合间隙有不同的要求。
模具凹凸模计算
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1页脚内容 1、零件尺寸计算
凹模是成型塑件外形的模具零件，其工作尺寸属包容尺寸，在使用过程中凹模的磨损会使得包容尺寸逐渐的增大。
所以，为了使得模具的磨损留有修模的余地以及装配的需要，在设计时，包容尺寸尽量取下极限尺寸，尺寸公差取上偏差。
具体计算公式如下：
（1） 凹模的工作尺寸计算
凹模的径向尺寸计算公式：
式中：L 1 塑件外形公称尺寸；
k 塑料的平均收缩率；
∆ 塑件的尺寸公差；
δ 模具制造公差，取塑件相应尺寸公差的1/3到1/6.
计算凹模上口径尺寸L2
查表可得L 上=75，∆=0.76， ∆=3/1δ到∆6/1
计算凹模下口径尺寸L3
查表可得L 下=60，∆=0.64， 16.0=δ
凹模的深度尺寸计算公式：
式中：H1 塑件高度方向的公差尺寸。
查表可得H1=130，∆=1.1，27.0=δ
2、凸模的工作尺寸计算
凸模是成型塑件内形的，其工作尺寸属于被包容尺寸，在使用过程中凸模的磨损会使包容尺寸逐渐的减小。
所以，为了使得模具的磨损留有修模的余地以及装配的需要，在设计模具时，被包容尺寸尽量取上限尺寸，尺寸公差取下偏差。
具体计算公式如下；
凸模的径向尺寸计算公式：
式中1l 塑件内形径向公称尺寸。
计算凸模的上口径尺寸
计算凸模的下口径尺寸
凸模的高度尺寸计算公式：
式中1h 塑件深度方向的公称尺寸。
凸模的设计
2.6.2 凸模的设计
为了使凸模在冲裁时不发生失稳弯曲，凸模
纵向压力P∑应小于或等于临界压力P0,
即P∑≤P0
➢
根据欧拉公式：
Pc
2 EJ
l 2
故
2 EJ
l 2
P
lm ax
2E m J in 2P
2.6.2 凸模的设计
➢ 2、凸模的固定方法
➢ 凸模固定到固定板中的配合或间隙对不要求常拆 换的凸模用N7/m6或M7/m6（双边0.02mm过盈， 需要经常更换的凸模一般用H7/h6（双边0.01mm 的间隙）弹压导板模中凸模与固定板成0.1mm的 双面间隙。
1）铆接固定法：一般用作非圆形小截面直通式凸模 的固定，就是将固定板的型孔倒角（1×45°） 后，再将反铆后的凸模装入，最后一起磨平，如 图2-24左半部份所示。
2.6.2 凸模的设计
图2-30 凸模疲劳强度图算法
3） 如果对凸模寿命要求校核，则可利用疲劳强度图表进行 校核。例如图2-30，已知料厚t=4mm，抗剪强度τ=500Mpa， 凸模直径d=12mm，求得点Ⅱ在冲次n=1×105以上，故可判 断该凸模可冲105次以上。
2.6.2 凸模的设计
４、凸模护套
➢ 当凸模自由长度大于max时，则应采用护套保护凸模。图 2-31 a）、b）是两种简单的圆形凸模护套。
➢ 图a）所示护套1、凸模2均用铆接固定。 ➢ 图b）所示护套1采用台肩固定 ➢ 图c）所示护套1固定在卸料板（或导板）4上。 ➢ 图d）是一种比较完善的凸模护套，三个等分扇形块6固定
在固定板中，具有三个等分扇形的护套1固定在导板4中， 可以在固定扇形块6内滑动，因此可使凸模在任意位置均 处于三方导向与保护之中。但是结构复杂，制造比较困难。
冲压件凸凹模具间隙设计
冲压件凸凹模具间隙设计随着工业制造技术的发展，冲压件在制造过程中起着越来越重要的作用。
而冲压件的生产主要依赖于凸凹模具的质量和精度。
其中，凸凹模具间隙的设计对冲压件质量的影响非常关键。
下面将介绍冲压件凸凹模具间隙设计的相关知识。
一、什么是冲压件凸凹模具间隙凸凹模具是冲压件生产过程中必需的关键部件。
凸模和凹模之间的距离称为凸凹模具间隙。
凸凹模具间隙的大小决定了冲压件的形状、尺寸和表面质量。
准确掌握凸凹模具间隙设计对于提高冲压件精度、提高生产效率具有十分重要的意义。
二、为什么要设计凸凹模具间隙在冲压件生产中，加工压力必须通过凸凹模具间隙传递给冲压件上，通过变形使得原材料变成我们要求的形状。
凸凹模具间隙设计的目的在于保证凸模和凹模之间没有摩擦，同时又要保证模具间隙不至于过大而影响冲压件的精度和表面质量。
三、凸凹模具间隙如何设计凸凹模具间隙的设计主要包括如下三个方面：（1）根据加工工艺选取最佳的模具间隙：在确定凸凹模具间隙的大小时，需要考虑到原材料的厚度、加工过程中的变形系数以及原材料和凸凹模具之间的摩擦力等因素。
凸凹模具间隙应当能够让原材料在加工过程中适当地变形，从而避免原材料出现鼓包、皱纹等现象，同时还要保证凸模和凹模之间的距离不至于过大，影响冲压件的精度和表面质量。
（2）根据冲压件表面质量要求确定最佳的模具间隙：不同的冲压件需要具备不同的表面质量要求。
一些外观部件，如汽车车身、手机外壳等需要具有较高的表面质量。
在此种情况下，凸凹模具间隙的大小应该控制在较小的范围内，以避免影响表面光洁度。
而对于一些非外观部件，其表面质量要求较低，基本不影响其使用功能，因此，凸凹模具间隙的大小可以相对较大一些。
（3）根据不同的原材料确定最佳的模具间隙：冲压件的生产用料较多，不同的原材料需要根据不同的特性来确定凸凹模具间隙的大小。
如在生产不锈钢冲压件时，凸凹模具间隙应控制在较小的范围内，而在铝合金冲压件生产中，凸凹模具间隙可能因原材料的本身密度小而需要设置大一些。
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凹凸模具设计厚度高度
在一般情况下，凸模的强度是足够的，不必进行强度计算。
但是，对细长的凸模，或凸模断面尺寸较小而毛坯厚度又比较大的情况下，必须进行承压能力和抗纵向弯曲能力两方面的校验。
１．凸模承载能力校核凸模最小断面承受的压应力σ，必须小于凸模材料强度允许的压力［σ］，即：
σ＝Ｐ／Ｆmin ≤［σ］
故非圆凸模Fmin ≥Ｐ／［σ］(2—27)
对圆形凸模dmin ≥４tτ［σ］(2—28)
式中
σ——凸模最小断面的压应力(MPa)；
P——凸模纵向总压力(N)；
Fmin ——凸模最小断面积(mm ２）；
dmin ——凸模最小直径(mm）；
t——冲裁材料厚度(mm)
τ——冲裁材料抗剪强度(MPa)；
［σ］——凸模材料的许用压应力(MPa)。
２．凸模抗弯能力校核凸模冲裁时稳定性校验采用杆件受轴向压力的欧拉公式。
根据模具结构的特点，可分为无导向装置和有导向装置的凸模(图2.8.4)进行校验。
对无导向装置的凸模，其受力情况相当于一端固定另一端自由的压杆，其纵向的抗弯能力可用下列公式校验：
对圆形凸模Lmax ≤30d 2／（2—29)
对非圆形凸模Lmax ≤135（2—30)
图2.8.4 凸模的自由长度
(a)无导向装置的凸模(b)有导向装置的直通式凸模(c)有导向装置的阶梯式凸模
有导向装置的凸模，其不发生失稳弯曲的凸模最大长度为：
对圆形凸模Lmax ≤85d ２／Ｐ(2—31)
对非圆形凸模Lmax ≤380 (2—32)
以上各式中，I为凸模最小截面的惯性距(mm ４）；P为凸模的冲裁力(N)；d为凸模最小直径(mm)。
据上述公式可知，凸模弯曲不失稳时的最大长度Lmax ，与凸模截面尺寸、冲截力的大小、材料机械性能等因素有关。
同时还受到模具精度、刃口锋利程度、制造过程、热处理等影响。
为防止小凸模的折断，常采用如图2.8.5所示的结构进行保护。
(五)凸模的护套
图2.8.5a、b是两种简单的圆形凸模护套。
图a所示护套1、凸模2均用铆接固定。
图b所示护套1采用台肩固定，凸模2很短，上端有一个锥形台，以防卸料时拔出凸模，冲裁时，凸模依靠芯轴3承受压力。
c所示护套1固定在卸料板(或导板)4上，护套1与上模导板5呈H7/h6的配合，凸模2与护套1呈H8/h8的配合。
工作时护套1始终在上模导板5内滑动而不脱离(起小导柱作用，以防卸料板在水平方向摆动)。
当上模下降时，卸料弹簧压缩，凸模从护套中伸出冲孔。
此结构有效地避免了卸料板的摆动和凸模工作端的弯曲，可冲厚度大于直径两倍的小孔。
d)是一种比较完善的凸模护套，三个等分扇形块6固定在固定板中，具有三个等分扇形槽的护套1固定在导板4中，可在固定扇形块6内滑动，因此可使凸模在任意位置均处于三向导向与保护之中。
但其结构比较复杂，制造比较困难。
采用c、d两种结构时应注意两点：一是，上模处于上止点位置时，护套1的上端不能离开上模的导向元件(如上模导板5、扇形块6)，其最小重叠部分长度不小于3～５mm。
其二，上模处于下止点位置时，护套1的上端不能受到碰撞。
图2.8.5凸模护套
(六)凸模的固定方式
平面尺寸比较大的凸模，可以直接用销钉和螺栓固定(图2.8.6)。
中、小型凸模多采用台肩、吊装或铆接固定(图2.8.7)。
对于有的小凸模还可以采用粘接固定(图2.8.8)。
对于大型冲模中冲小孔的易损凸模，可以采用快换凸模的固定方法，以便于修理与更换，如图 2.8.9所示。
图2.8.6大凸模的固定
1—凸模；2—凸模固定板；3—垫板；4—防转销
5—吊装螺钉；6—吊装横销；7—上模座
图2.8.7中小凸模的固定方式
a)环氧树脂固定;b)低熔点合金固定; c)无机粘结剂固定
图2.8.8 凸模的粘结固定
图2.8.9 快换式凸模的固定方法
2.8.3 凹模的结构设计
(一)凹模洞口的类型
常用凹模洞口类型如图 2.8.10所示，其中a)、b)、c)型为直筒式刃口凹模。
其特点是制造方便，刃口强度高，刃磨后工作部分尺寸不变。
广泛用于冲裁公差要求较小，形状复杂的精密制件。
但因废料(或制件)的聚集而增大了推件力和凹模的涨裂力，给凸、凹模的强度都带来了不利的影响。
一般复合模和上出件的冲裁模用a)、c)型下出件的用b)或a)型。
d)、e)型是锥筒式刃口，在凹模内不聚集材料，侧壁磨损小。
但刃口强度差，刃磨后刃口径向尺寸略有增大(如α＝30′时，刃磨0 1mm，其尺寸增大0.0017mm)。
凹模锥角α、后角β和洞口高度h，均随制件材料厚度的增加而增大，一般取α＝15′～30′、β＝2°～３°、h＝４～１０mm。
图2.8.10 凹模洞口的类型
(二)凹模的外形尺寸
凹模的外形一般有矩形与圆形两种。
凹模的外形尺寸应保证有足够的强度、刚度和修磨量。
凹模的外形尺寸一般是根据被冲材料的厚度和冲裁件的最大外形尺寸来确定的如图 2.8.11所示。
图2.8.11凹模外形尺寸
凹模厚度H＝Kb（≥15mm)（2—33)
凹模壁厚c＝(1 5～２)H (≥30～４０mm) (2—34)
表2.8.2 系数K值
式中
b——冲裁件的最大外形尺寸；
K——系数，考虑板料厚度的影响，查表2.8.2
根据凹模壁厚即可算出其相应凹模外形尺寸的长和宽，然后可在冷冲模国家标准手册中选取标准值。