如何计算模具和工件的尺寸公差？

凸模和凹模的加工分为分开加工和配合加工两种方式。

表2-2-7 模具公差和工件公差的关系^[2]

1.凸、凹模分开加工时其尺寸与公差的确定

凸模和凹模分开加工时，需要分别计算和标注凸模和凹模的尺寸和公差。

落料时，间隙取在凸模上，则凹模尺寸：

凸模尺寸：

冲孔时，间隙取在凹模上，则凸模尺寸：

凹模尺寸：

式中D_d、D_p——落料凹模和凸模的刃口尺寸（mm）；

d_p、d_d——冲孔凸模和凹模的刃口尺寸（mm）；

D、d——落料件外径和冲孔件孔径的基本尺寸（mm）；

δ_d、δ_p——凹模和凸模的制造公差（mm）；

x——系数，见下节；

Δ——工件的公差（mm）；

c_min——最小合理单面间隙（mm）。

落料和冲孔时刃口部分各尺寸关联图如图2-2-32所示。

为了保证新模具的间隙小于最大合理单面间隙（c_max），凸模和凹模的制造公差必须满足以下条件

2.凸、凹模配合加工时其尺寸与公差的确定

所谓配合加工就是在凸模和凹模中选定一件为基准件，制造好后用它的实际尺寸来配做另一件，使它们之间达到最小合理间隙值。落料时，先做凹模，以它为基准件配作凸模，保证最小的合理间隙值；冲孔时，先做凸模，以它为基准件配作凹模，保证最小的合理间隙值。因此凸模和凹模配合加工时，只需在基准件上标注尺寸和公差，而在另一件上注明“刃口尺寸按凹模（或凸模）配作，保证单面间隙××”即可。

图2-2-33所示为落料件和凹模尺寸。凹模磨损后落料件分为三类：A类尺寸增大，B类尺寸减小，C类尺寸不变。

图2-2-34所示为冲孔件和凸模尺寸。随着凸模的磨损冲孔件也分为三类：A类尺寸增大，B类尺寸减小，C类尺寸不变。所以对于复杂形状的落料件或冲孔件，其基准件的刃口尺寸均可按以下三式计算

(www.xing528.com)

式中i——基准件代号（凹模为d，凸模为p）；

A_i、B_i、C_i——基准件尺寸（mm）；

A_max、B_min、C_min——相应的工件极限尺寸（mm）；

Δ——工件公差（mm）；

x——系数，取系数x是为了使冲裁件的实际尺寸尽量接近冲裁件公差带的中间尺寸；工件公差等级为IT10或更高取x=1；工件公差等级为IT11～IT13，取x=0.75；工件公差等级为IT14，取x=0.5；

δ_i——模具制造公差（mm）。

分析表明，无论是分开加工法还是配合加工法，基准件（凸模或凹模）尺寸和公差的计算均可用以上三个公式。

3.数控线切割编程时凸、凹模尺寸的确定

数控线切割是在凸、凹模已经淬硬的情况下对模具进行线切割加工的，技术经济效果十分显著，是当前企业最广泛采用的冲裁模具加工方法。

图2-2-32 刃口部分各尺寸关联图

a）落料模 b）冲孔模

图中δ_m表示允许磨损量

图2-2-33 落料件和凹模尺寸

图2-2-34 冲孔件和凸模尺寸

数控线切割改变了以前认为凸、凹模分开加工只能针对圆形、方形等简单形状，复杂形状的零件凸、凹模刃口必须采取配合加工的状况。现在任何复杂形状的零件，均可采用数控线切割分别加工出凸模和凹模，冲出复杂轮廓的零件，例如小模数片齿轮等零件。

数控线切割编程过程：先根据基准件（凹模或凸模）的尺寸编制线切割程序，其配对件（凸模或凹模）和相关件（卸料板或压边圈、顶件板或反压板等）不再另外编程，可利用编程软件的功能，只需在基准件程序的基础上分别输入相应的间隙数值和取向，即可获得上述各件的线切割程序。从上述编程看，凸、凹模线切割似乎是配作的过程，但实际上，凸模和凹模均是按照各自的程序分开线切割加工的。当然，此时线切割设备的精度必须满足式（2-2-6），即|δ_p|+|δ_d|≤2（c_max^-cmin）的条件。换言之，只要满足上述条件，采取以上编程过程，线切割设备就能分别切割出所需任何复杂形状的凸、凹模，并可实现模具的互换。

几种主要的数控线切割机床加工精度见表2-2-8。

表2-2-8 数控线切割机床加工精度 （单位：mm）

高精度电火花、慢走丝线切割、数控点位坐标磨和连续轨迹坐标磨等先进模具加工设备加工精度均为10^-3mm级。用这些设备加工的模具绝大多数均可以实现互换，这在大批量生产中具有重要意义。

目前许多企业均采用加工精度0.015mm的快走丝线切割机床，根据凸、凹模可分开加工的条件|δ_p|+|δ_d|≤2（c_max-c_min），即（c_max-c_min）≥0.015，从表2-2-5和表2-2-6可以发现，工件厚度超过1.5mm和1mm以后，上述精度为0.015mm的线切割机床均可对其凸模和凹模实施分开加工，并可实现互换。

对于工件厚度较薄的模具，|δ_p|+|δ_d|=0.03>2（c_max-c_min）时，同样需要采取配作的方法，即基准件完成线切割后，需用万能测量仪（或其他设备）测出基准件的实际尺寸，再按此实际尺寸配间隙编程，实施对另一模具的配做。

总之，需根据现有设备的加工精度和加工模具需控制的间隙范围，通过式（2-2-6）来确定凸模和凹模加工的方式。