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ASME B94.28-1970——凹模镶块（基础直让位，压配）
⭕ ANSI/ASME B94.28-1970 是美国国家标准体系中针对精密冲压模具（Precision Stamping Dies，也称永久模具 Permanent Dies）用压配式凹模镶块的专门标准，全称为”Die Buttons — Basic Straight Relief, Press Fit”（凹模镶块——基础直让位，压配式）。该标准由美国机械工程师学会（ASME）负责组织编订，B94 技术委员会第 16 分委会（冲头与凹模）制定，并与美国冲头制造商协会（NAPM）协作，规定了凹模镶块的尺寸、公差、术语、规格与孔型分类，覆盖最大冲孔直径达 1 英寸（25.4 mm）的无头式与带头式镶块。它与滚珠锁紧冲头（B94.18）、带头冲头（B94.14）、冲头导套（B94.23）等共同构成一套可互换的标准化冲压工具系统，是模具设计、制造与采购中广泛引用的基础文件。
💡 凹模镶块是冲压模具中与冲头配合形成剪切刃口的”阴模”元件：冲头冲穿板材进入镶块内孔，内孔刃口段（Land）与冲头外圆之间形成理想冲裁间隙，保证断面质量并保护刃口。标准化镶块让不同厂商产品实现互换，大幅简化备件管理与模具维护。
一、标准主题与适用范围 📌
本标准的主题是压配式直让位凹模镶块的标准化，其范围包括：
- 孔型：圆孔（Round）、椭圆孔（Oblong）、方孔（Square）与矩形孔（Rectangular）四种基本冲孔形状。
- 结构型式：无头式（Headless Type）与带头式（Head Type）两大类。
- 尺寸上限：最大被冲孔直径（Pierced Hole Size）为 1 英寸（25.4 mm）。
- 让位型式：直让位（Straight Relief），即让位孔为等径直孔，大于工作孔以便废料（slug）顺畅通过。
无头式镶块主要依靠压配（Press Fit）整体固定在凹模固定板或保持器孔中，适用于厚凹模固定板并可采用沉孔（counterbored hole）安装；带头式镶块除压配外还依靠头部台肩（shoulder）定位，适用于需要更大承载面积与轻压配（甚至过渡配合）的场合。标准明确说明：精度冲压模具由模具制造者在模架（die set）内制造，用于大批量生产特定金属零件，本标准的用途正是保证这类镶块的互换性。
⚠️ 标准仅覆盖最大冲孔直径不超过 1 英寸的镶块。对于更大孔径或非标孔型，B94.28 不适用，应按实际冲压工况另行设计或查阅相关标准族；把大孔径镶块硬套本标准规格会导致强度与让位能力不足。
二、术语体系与结构要素 🔧
标准第 2 章定义了完整的专用术语，是工程交流的共同语言：
| 术语 | 符号 | 定义与工程作用 |
|---|---|---|
| 孔径（Hole Diameter） | P | 工作孔（刃口段）直径；方孔取对边距离，其他形状取大尺寸 P 与小尺寸 W |
| 刃口段长度（Land Length） | B | 工作端精确孔径所占长度，含刃磨余量，保证重磨后仍保持正确孔径与形状 |
| 体径（Body Diameter） | D | 与凹模固定板或保持器孔配合的圆柱段直径，承受并传递冲裁反力 |
| 头径（Head Diameter） | H | 带头式镶块头部直径，大于体径，用于扩大承载面积与台肩定位 |
| 头厚（Head Thickness） | T | 镶块头部厚度 |
| 总长（Overall Length） | L | 镶块全长，按固定板厚度选取 |
| 导入直径（Lead Diameter） | — | 无头式镶块让位端体径略小的一段，便于压入时先进入并对中 |
| 圆角（Fillet） | — | 带头式镶块体径过渡到头部时的圆角，避免尖角应力集中 |
| 对角线（Diagonal） | G | 矩形孔的对角线尺寸；矩形孔外接圆极限直径 GMAX |
| 让位孔径（Relief Hole Diameter） | R | 直让位孔直径，大于工作孔，保证废料顺利排出 |
💡 “直让位”（Straight Relief）是 B94.28 区别于 B94.27（锥度让位）与 B94.30（可变压配）的核心特征：让位孔为等径直孔、无锥度台阶，废料以未变形状态直接穿过，适合废料尺寸相对稳定、要求排出顺畅且刃口段较短的场合。
三、镶块类型与规格体系 📏
标准规定了 8 种规格类型，按孔型与结构组合命名，并给出 NAPM 统一类型编号：
| 类型编号 | 结构 | 孔型 | 适用特点 |
|---|---|---|---|
| 22.00 | 无头式 | 圆孔 | 最常用，全压配固定于厚固定板 |
| 22.01 | 无头式 | 椭圆孔 | 长条孔冲裁，如散热片、槽形件 |
| 22.02 | 无头式 | 方孔 | 方形开口，配合方头冲头 |
| 22.03 | 无头式 | 矩形孔 | 窄长矩形开口，注意对角线限制直径 |
| 22.10 | 带头式 | 圆孔 | 台肩定位，轻压配或过渡配合 |
| 22.11 | 带头式 | 椭圆孔 | 带头式长条孔冲裁 |
| 22.12 | 带头式 | 方孔 | 带头式方孔冲裁 |
| 22.13 | 带头式 | 矩形孔 | 带头式矩形孔冲裁 |
为提高互换性，标准对各规格给出了体径 D、刃口段长度 B、让位孔径 R、导入直径及总长 L 的系统尺寸表；矩形孔与椭圆孔的大尺寸 P 必须保证落在极限外接圆直径 GMAX 之内，以避免装夹干涉与刃口削弱。
⚠️ 矩形孔与椭圆孔的设计原则：给定小尺寸 W 后，大尺寸 P 必须通过计算保证其外接圆直径不超过限制直径 GMAX。忽视这一约束会使镶块壁厚过薄，导致压配时变形甚至开裂。
四、压配与公差设计 🛠️
B94.28 的一个显著特点是改变了以往”无头式镶块随名义体径增大而加大压配量”的传统做法，改为统一规定体径（D 直径）公差，且该公差与带头式镶块及带头式冲头（参考 USAS B94.14-1968）一致。标准起草者认为：标准能够控制零件的公差，但无法也不应强行规定镶块在保持器孔中的配合性质，因为保持器孔由他人按不同用途制造，配合应随工况合理变化。
- 压配：适用于对中精度与承载要求高、不需频繁拆换的场合，无头式镶块主用。
- 台肩定位+轻压配/过渡配合：带头式镶块使用，头部台肩承担轴向载荷，便于拆卸与更换。
- 导入段：压入时先进入固定板孔，保证垂直对中，防止刃口碰伤。
🚨 压入时必须保证镶块轴线与固定板孔轴线重合。操作中使用导向棒或专用压装工具，禁止直接锤击刃口端；安装后应校验刃口与冲头的同心度，否则将产生单边间隙、偏磨与毛刺超标。
五、工程实践要点 📋
- 🔍 选型流程：按所需冲孔形状（圆/方/椭圆/矩形）与名义尺寸选孔型 → 确定无头或带头 → 按固定板厚度选总长 L → 核对体径 D 与固定板孔公差，确定压配/过渡配合性质。
- 🔧 间隙确定：凹模孔径 = 冲头直径 + 双边冲裁间隙；间隙按材料品种与板厚选取（通常为板厚的 3%～8%），最终以内外刃磨保证实际尺寸。
- 📏 废料通道检查：安装后确认直让位孔 ≥ 废料外形尺寸加适当余量，废料应自由落下，避免堵塞引发二次冲切。
- 🔨 维护：刃口磨损后整体更换同规格镶块；定期检查压配松动、头部台肩磨损与刃口裂纹。
六、常见问题解答 ❓
❓ 问：B94.28 与 B94.27（锥度让位）如何选择？
答：B94.28 为直让位（等径让位孔），结构简单、废料直通，适合废料外形稳定、要求顺畅排出的场合；B94.27 为锥度让位，靠锥面自动导正废料、抗卡滞能力更强，适合薄料与形状不规则的废料。两者刃口段设计不同，不能混用。
答：B94.28 为直让位（等径让位孔），结构简单、废料直通，适合废料外形稳定、要求顺畅排出的场合；B94.27 为锥度让位，靠锥面自动导正废料、抗卡滞能力更强，适合薄料与形状不规则的废料。两者刃口段设计不同，不能混用。
❓ 问：无头式与带头式镶块分别用于什么场合？
答：无头式靠全压配固定，用于厚固定板及不需要频繁更换的位置；带头式靠头部台肩定位，可承受更大轴向载荷，必要时可采用轻压配甚至过渡配合，便于拆卸更换。
答：无头式靠全压配固定，用于厚固定板及不需要频繁更换的位置；带头式靠头部台肩定位，可承受更大轴向载荷，必要时可采用轻压配甚至过渡配合，便于拆卸更换。
❓ 问：为什么要限制矩形孔的大尺寸 P？
答：为保证镶块壁厚与强度，矩形孔外接圆直径不得超过极限直径 GMAX；否则壁厚过薄，压配时会变形，冲裁时可能爆裂。设计时应先定 W，再计算允许的最大 P。
答：为保证镶块壁厚与强度，矩形孔外接圆直径不得超过极限直径 GMAX；否则壁厚过薄，压配时会变形，冲裁时可能爆裂。设计时应先定 W，再计算允许的最大 P。
🔍 问：标准与 NAPM 及 B94.14 冲头的关系？
答：NAPM（美国冲头制造商协会）是主要协作单位；B94.28 与 B94.14-1968（带头冲头）采用一致的公差体系，保证冲头-镶块配合协调。采购时可要求供应商提供 NAPM 类型编号与符合性声明。
答：NAPM（美国冲头制造商协会）是主要协作单位；B94.28 与 B94.14-1968（带头冲头）采用一致的公差体系，保证冲头-镶块配合协调。采购时可要求供应商提供 NAPM 类型编号与符合性声明。
