凸模与凹模的结构设计

冲裁模设计举例图2.69所示零件为电视机安装架下板展开坯料，材料为1Cr 13，厚度mm t 3=，未注圆角半径mm R 1=，中批量生产，确定产品的冲裁工艺方案并完成模具设计。

图2.69 零件图1． 冲裁件工艺性分析零件的加工涉及冲孔和落料两道工序。

除孔中心尺寸公差为±0.1mm 和孔径尺寸公差为+0.2mm 外,其余尺寸均为未注公差,查表2.4可知，冲裁件内外形的达到的经济精度为IT12～IT14级。

符合冲裁的工艺要求。

查表2.2可知，一般冲孔模冲压该种材料的最小孔径为d ≥1.0t ，t =3mm,因而孔径ø8mm 符合工艺要求。

由图可知，最小孔边距为：d =4mm ，大于材料厚度3mm ，符合冲裁要求。

2． 确定冲裁工艺方案及模具结构形式该冲裁件对内孔之间和内孔与外缘之间有较高的位置精度的要求，生产批量较大，为保证孔的位置精度和较高的生产效率，采用冲孔落料复合冲裁的工艺方案，且一次冲压成形。

模具结构采用固定挡料销和导料销对工件进行定位、弹性卸料、下方出料方式的倒装式复合冲裁模结构形式。

3． 模具设计与计算（1）排样设计排样设计主要确定排样形式、条料进距、条料宽度、材料利用率和绘制排样图。

1）排样方式的确定。

根据冲裁件的结构特点，排样方式可选择为：直排。

2）送料进距的确定。

查表2.7，工件间最小工艺搭边值为mm 2.2，可取mm a 31=。

最小工艺边距搭边值为mm 5.2，取mm a 3=。

送料进距确定为mm h 44.199=。

3）条料宽度的确定。

按照无侧压装置的条料宽度计算公式，查表2.8、表2.9确定条料与导料销的间隙和条料宽度偏差分别为mm mm b 0.1,0.10=∆=。

()()0100093132862-∆-∆-=+⨯+=++=b a L B4）材料利用率的确定。

%08.91%10044.1999344.19686=⨯⨯⨯==Bh A η 4）绘制排样图。

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。

结构形式冷冲模的凸模总的来说分为两大部分，即凸模的工作部分和凸模的安装部分。

凸模的工作部分是直接完成冲压加工的，其断面形状、尺寸应根据冲压件的形状尺寸以及冲压工序的性质，特点进行设计。

凸模的安装部分是将凸模的安装在凸模固定板上，然后固定在模座上，使之成为一体构成上模。

在厚板料上冲小孔时，为了不使小孔凸模由于细而在冲载时折断，可在细小凸模外面加以护套保护，以在冲压时对冲孔凸模起到导向的作用。

为了增加凸模的强度和刚度，小型整体式凸模的非工作部分，应采用直径或断面尺寸逐渐增大的多级凸模结构形式，但台阶之间要圆滑过渡，以免因为冲压时应力集中而造成凸模折断。

固定方法凸模的安装部分多数是与固定板结合后安装在模座上的，其凸模的安装形式是根据凸模冲压时受力状态、在模具中安装位置有限空间、模具对该凸模具有的特殊要求、凸模自身形状与其工艺特性等因素所决定的。

在生产中安装方式主要有以下集中形式：a.背台式固定法背台式固定法是采用较多的一种安装形式。

多用于冲压力较大、要求稳定性好的凸模安装，其凸模的安装部分上端有大于安装断面尺寸的背台，以防止凸模在固定板中脱落，凸模和固定板多采用过度配合或过硬配合形式，其装配稳定性较好，但不便于经常的拆卸和维修。

b.铆接式固定法凸模装入固定板以后，将凸模上端留出的斜面，以防凸模脱落。

这种凸模固定形式，多用于不规则形状断面的凸模安装，凸模可做成直通式以便于加工。

但这类凸模，在热处理淬火时，应采用局部淬火工艺，即铆接安装部分淬火硬度不应过高，以便于铆接。

c.叠装固定法对于一些中型或者大型凸模，其自身的安装基面过大，一般可采用螺钉及销钉将凸模固定在凸模固定板上，方法安装简便、稳定性好。

d.浇注粘结固定法对于冲在厚度小于2mm以下、冲压力不大的冲模，可用低熔点合金、环氧树脂、无机黏结剂等浇注粘结固定。

利用这种方法，其固定板与凸模间有明显的大的间隙，固定板只需粗略加工，方便省工。

凸模安装部分也无需要精密加工，简化了装配。

各种冲压模具结构形式与设计普通冲模的结构形式与设计凹模结构尺寸1.凹模厚度 H 和壁厚 C 凹模厚度 H可按下式计算：式中 F ——最大冲裁力（ N）。

但 H 必须大于 10mm，如果冲裁轮廓长度大于 51mm，则上式计算值再乘以系数1.1 ～ 1.4 。

凹模壁厚按下式确定：C=（1.5 ～2）H（mm）2.凹模刃口间最小壁厚一般可参照表1。

表 1 凹模刃口间最小壁厚（mm）材料厚度 t冲件材料≤ 0.50.6 ～ 0.8≥1铝、紫铜0.6 ～ 0.80.8 ～ 1.0(1.0～ 1.2)t 黄铜、低碳钢0.8 ～ 1.0 1.0 ～ 1.2(1.2～ 1.5)t 硅钢、磷铜、中碳钢 1.2 ～ 1.5 1.5 ～ 2.0(2.0～ 2.5)t常用凸模形式简图特点适用范围典型圆凸模结构。

下端为工作部分，中间的圆柱部分用以与固定板配合冲圆孔凸模，用以冲裁（安装），最上端的台肩承受向下拉（包括落料、冲孔）的卸料力直通式凸模，便于线切割加工，如各种非圆形凸模用以冲凸模断面足够大，可直接用螺钉固定裁（包括落料、冲孔）断面细弱的凸模，为了增加强度和凸模受力大，而凸模相刚度，上部放大对来说强度、刚度薄弱凸模一端放长，在冲裁前，先伸入单面冲压的凸模凹模支承，能承受侧向力整体的凸模结构上部断面大，可直单面冲压的凸模接与模座固定节省贵重的工具钢或硬凸模工作部分组合式质合金组合式凸模，工作部分轮廓完整，圆凸模。

节省工作部分与基体套接定位的贵重材料冲裁凹模的刃壁形式简特点适用范围图刃壁带有斜度，冲件或废料不易滞留在刃孔内，因而减轻对刃壁的磨适用于冲件为任何形状、各损，一次刃磨量较少。

刃口尺寸随刃种板厚的冲裁模（但料太薄不磨变化宜采用）凹模工作部分强度好α一般取5′～ 30 ′刃壁带有斜度，漏料畅通，但由于适用于材料厚度小于3mm 刃壁与漏料孔用台肩过渡，因此凹模的冲裁模工作部分强度较差凹模厚度即有效刃壁高度。

刃壁带有斜度，冲件或废料不易滞留在刃孔内，因而刃壁磨损小，一次刃磨量少。

2．凸模与凹模配作法采用凸、凹模分开加工法时，为了保证凸、凹模间一定的间隙值，必须严格限制冲模制造公差，因此，造成冲模制造困难。

对于冲制薄材料（因Zmax与Zmin的差值很小）的冲模，或冲制复杂形状工件的冲模，或单件生产的冲模，常常采用凸模与凹模配作的加工方法。

配作法就是先按设计尺寸制出一个基准件（凸模或凹模），然后根据基准件的实际尺寸再按最小合理间隙配制另一件。

这种加工方法的特点是模具的间隙由配制保证，工艺比较简单，不必校核+ ≤ 的条件，并且还可放大基准件的制造公差，使制造容易。

设计时，基准件的刃口尺寸及制造公差应详细标注，而配作件上只标注公称尺寸，不注公差，但在图纸上注明：“凸（凹）模刃口按凹（凸）模实际刃口尺寸配制，保证最小双面合理间隙值Zmin”。

采用配作法，计算凸模或凹模刃口尺寸，首先是根据凸模或凹模磨损后轮廓变化情况，正确判断出模具刃口各个尺寸在磨损过程中是变大，变小还是不变这三种情况，然后分别按不同的公式计算。

(1）凸模或凹模磨损后会增大的尺寸——第一类尺寸A落料凹模或冲孔凸模磨损后将会增大的尺寸，相当于简单形状的落料凹模尺寸，所以它的基本尺寸及制造公差的确定方法与公式（2.4.1）相同第一类尺寸：(2）凸模或凹模磨损后会减小的尺寸——第二类尺寸B；冲孔凸模或落料凹模磨损后将会减小的尺寸，相当于简单形状的冲孔凸模尺寸，所以它的基本尺寸及制造公差的确定方法与公式（2.4.3）相同。

第二类尺寸：(3）凸模或凹模磨损后会基本不变的尺寸——第三类尺寸C；凸模或凹模在磨损后基本不变的尺寸，不必考虑磨损的影响，相当于简单形状的孔心距尺寸，所以它的基本尺寸及制造公差的确定方法与公式（2.4.5）计算。

第三类尺寸：号钢。

试计算冲裁件的凸模、凹模刃口尺寸及制造公差。

解：该冲裁件属落料件，选凹模为设计基准件，只需要计算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模实际尺寸按间隙要求配作。

由表2.3.3查得：。

镶拼式结构的凸、凹模的固定方法有哪些？各适用于哪些场合？形状复杂和大型的凹模与凸模选择镶拼结构，可以获得良好的工艺性，局部损坏更换方便，还能节约优质钢材，对大型模具可以解决锻造困难和热处理设备及变形的问题，因此被广泛采用。

镶拼式凸、凹模的固定方法主要有：平面固定法，嵌入固定法、压入固定法、斜楔固定法及低熔点合金固定法。

(1)平面固定法这种方法是把拼好的镶块，用销钉和螺钉直接在模板上定位和固定，其结构形式如图1所示。

图a、b所示结构用销钉定位，螺钉固定，用于冲裁件厚度小于1.5mm的大型凸、凹模；图c所示结构用销钉定位，螺钉加上止推键将拼块固定在模板上，用于冲裁件厚度为1.5～2.5mm的大型冲模；图d所示结构利用销钉、螺钉将镶拼的凸、凹模固定在模板的凹槽内，止推强度更大，用于冲裁件厚度大于2.5皿大型冲模的固定；图6；用螺钉固定，适用于大型圆凸模；图纟适用于大型剪切凸模；图g适用于孔距尺寸很小的多排矩形孔的冲裁凸模。

图1 镶拼式凸、凹模平面固定结构形式1—凹模镶块 2—螺钉 3—销钉 4—模板 5—止推键 6—凸模镶块(2)嵌入固定法这种方法是把拼合的镶块嵌人两边或四周都有凸台的模板槽内定位，采用基轴制过渡配合K7/h6,然后用螺钉、销钉或垫片与禊块（或键）紧固，如图2所示。

图a为螺钉固定嵌人结构；图b为用垫片嵌入固定结构；图c为楔块、螺钉固定嵌入结构。

这类结构侧向承载能力较强，主要用于中、小型凸、凹模的固定。

图2 嵌人式镶拼固定法a)螺钉、销钉固定 b)垫片嵌人固定 c)楔块螺钉固定(3)压入固定法这种方法是将拼合的凸、凹模，以过盈配合U8/h7压人固定板孔或模板槽内固定，如图3 所示，适用于形状复杂的小型冲模以及拼块较小不宜用螺钉、销钉紧固的情况。

图3 压入式镶拼(4)斜楔固定法这种方法主要是采用斜楔紧固拼块，如图4所示。

其特点是装拆、调整较方便，凹模因磨损间隙增大时，可将其中一块拼合面磨去少许，使其恢复正常间隙。

第一章绪论1塑料模具设计与制造在国民经济中的地位和作用目前在国民经济的各个部门中都广泛地使用着各式各样的塑料制品。

特别是在办公机器、照相机、汽车、仪器仪表、机械制造、交通、通信、轻工、建筑业产品、日用品以及家用电器行业中的电视机、收录机、洗衣机、电冰箱和手表的壳体等零件，都已经想胜利、塑料化方向发展。

近几年来，由于工程塑料制件的强度和精度等都得到很大提高，因而各种工程塑料零件的使用范围正在不断扩大，预计今后随着微型电子计算机的普及和汽车的轻型化，塑料制件的使用范围将会越来越大，塑料工业的生产量也将迅速增长，塑料的应用将覆盖国民经济所以部门，尤其在国防和尖端科学科技领域中有越来越重要的地位。

塑料模具的现代设计与制造和现代塑料工业的发展有极密切关系。

塑模是现代塑料工业生产中的重要工艺装备，塑模工业是国民经济的基础工业。

用塑模生产成形零件的主要优点是制造简便、材料利用率高、生产率高、产品的尺寸规格一致，特别是对大批量生产的机电产品，更能获得价廉物美的经济效果。

塑模也是成型塑料制品的主要工具，它的结构和加工精度对塑件的质量和生产效率等有直接的关系。

因而世界各国对塑模的设计与制造技术都极为关注。

近年来国外对塑模的热浇道系统、温度控制系统、应用数控机床加工及减少热处理变形等方面都作了许多探索，并取得了一定的效果。

2．塑料成型技术的发展趋势在现代塑料制件的生产中，合理的加工工艺，高效的设备，先进的模具是必不可少的三项重要因素，尤其是塑料模具对实现塑料加工工艺要求，满足塑料制件的使用要求，降低塑料制件的成本起着重要的作用。

一副好的注塑模具可成型上百万次，这与模具的设计，模具材料及模具的制造有很大的关系，从塑料模的设计，制造及模具的材料等方面考虑，塑料成型技术的发展趋势可简单地归纳为以下几个方面。

⑴．刚形表面加工向精密自动化方向发展⑵．光整加工向自动化方向发展⑶．反向制造工程制模技术的发展⑷．模具CAD/CAM技术将有更快发展⑸．模具生产专业化，标准化程度不断提高⑹．模具粗加工向高速方向发展按照塑料制品成型加工方法的不同，通常可将塑料模分为以下6大类型。