五金衝壓件凸凹模具的間隙設計

刃口尺寸計算的基本原則

衝裁件的尺（chǐ）寸精度主要決定於模具刃口的尺寸精度，模具的公道（dào）間隙值也（yě）要（yào）靠模具刃口尺寸及製（zhì）造精度來保證。正確確（què）定模具刃（rèn）口尺寸及其製造公差，是設計衝裁模主要 任務之一。從生產實踐中可以（yǐ）發現：

1．由於 凸 、凹（āo）模之（zhī）間存在間隙，使（shǐ）落（luò）下 的料或衝出 的孔都帶有錐度，且落料件的（de）大端尺寸即是凹（āo）模尺寸，衝孔件的小端尺寸 即是 凸 模尺寸。

2．在丈量與使用中（zhōng），落料件是以（yǐ）大端尺寸為基準，衝孔孔徑是 以小端尺（chǐ）寸 為基準（zhǔn）。

3．衝裁時， 凸 、凹模要與衝裁件（jiàn）或廢物發生摩擦， 凸模愈磨愈（yù） 小，凹模 愈（yù）磨愈 大，結果使間隙愈用愈大

由此在決定模具刃口尺寸及其製造公差時需考慮下述原則：

1．落料件尺（chǐ）寸由凹模尺寸決定， 衝孔時孔的（de） 尺寸由（yóu） 凸 模尺寸決定。 故設計落料模時 ，以凹（āo）模為基準 ，間隙取在 凸模上 ；設計 衝（chōng）孔模時 ，以 凸模為 基準，間隙取在凹模上。

2．考（kǎo）慮到衝裁中 凸（tū） 、凹模的磨損，設計 落料模時 ，凹模基本尺寸應取尺寸公差範圍的較小（xiǎo）尺寸；設（shè）計衝孔模時（shí），凸模基本 尺寸則應取工件（jiàn）孔尺寸公（gōng）差範（fàn）圍內的較大尺寸（cùn）。這樣，在 凸 、凹模磨損到一定程度（dù）的情（qíng）況（kuàng）下，仍能衝（chōng）出合格製件。 凸 、凹模間隙則取最小公道（dào）間隙值。

3．確定衝模刃口製（zhì）造公差時，應考慮製件的公差要求（qiú）。假如對刃口精度要求過高( 即製造公差過（guò）小 )，會使模具製造困難，增加本錢，延（yán）永生產周期（qī）；假如對刃口精度要求過低(即（jí）製造公差過大（dà） )，則生產出來的製件可（kě）能分歧格，會使模具的壽命（mìng）降低。製件精度與模具製造精度的關係見表（biǎo） 2—1。若製件沒有標（biāo）注公差， 則對於 非（fēi） 圓形件按國家標（biāo）準（zhǔn） “非配合尺寸的公差數值”IT14級處理（lǐ），衝模則可按IT11級製造（zào）；對（duì）於圓形件，一般可按IT7～ ６級（jí）製造 模具。衝壓件的尺寸公差應按“進體（tǐ）”原則標注為單向公差，落料件上偏差為零，下偏差為負；衝孔件上偏差為正，下偏差為零。

刃口尺（chǐ）寸的計算方法

由於模具加工方法不同，凸模與 凹模刃口部分尺寸的計算公式與製造公差（chà）的標注也不同，刃口尺寸的計算方法可分為二種情況。

( 一 ) 凸模與凹模分開加（jiā）工

采用這種（zhǒng）方法，是指凸模和凹模分別按圖紙加工（gōng）至尺寸。要分別標注凸（tū）模和凹模刃口尺寸與製造公差(凸模δp、凹模δd)，它適用於圓形或簡單外形的製件。為了保證初始間隙值小於最（zuì）至公道間隙2cmax，必須滿足下列條件（jiàn）：

｜δ p｜＋｜δd｜≤２cmax－2cmin

或取（qǔ）δp＝0.4(2cmax－2cmin)

δd＝0.6(2cmax－2cmin)

也就是說，新製造的模具應該是｜δp｜＋｜δd｜＋２cmin≤2cmax。 否則製造 的模具間隙已超過答應變動範圍 2cmin～2cmax。

下麵（miàn）對落（luò）料和衝孔兩種情（qíng）況分別（bié）進行討論。

a)落料b)衝孔

1．落料：

設工件的尺（chǐ）寸為D０－△，根據計算原則，落（luò）料時以凹模為設計基準。首先確定凹模尺（chǐ）寸，使凹模基本尺寸（cùn）接近或即是製件輪廓的（de）最小極限（xiàn）尺寸（cùn），再減小凸 模尺（chǐ）寸以保證最小（xiǎo）公道間隙值 2cmin。各（gè）部分分配位置見圖（tú）2.3.1(a)。其（qí）計算公（gōng）式如下：

Dd＝（Ｄmax－x△）＋δd0  （2—1)

Dp＝ （Ｄd－2cmin)－δp＝（Ｄmax－x△－2cmin)－δp （ ２—2)

2.衝孔：

設衝孔尺寸為d＋△0根據以上原則，衝（chōng）孔時以 凸模設計 為基準，首先確定凸（tū）模刃口（kǒu）尺寸，使凸模基本 尺寸（cùn）接近或（huò）即是工（gōng）件孔的最大極限尺寸，再增大凹模（mó）尺寸以保證最（zuì）小公道間（jiān）隙 2cmin。各部分分配位置見圖2—12b)， 凸（tū）模製造偏差取負 偏差，凹模取正偏差。其計算公式如下（xià）：

在同（tóng）一工（gōng）步中衝出製件兩個（gè）以上孔時，凹模（mó）型孔中心距 Ld按下式確定 ：

Ld＝ （ Lmin＋05△)±0.125△ (2—5)

式中Ｄd——落料凹模基本尺寸(mm)；

Ｄp——落料 凸模基本 尺寸(mm)；

Dmax——落料件（jiàn）最大極限尺寸（cùn）(mm)；

dd——衝孔凹模基本（běn）尺寸(mm)；

dp——衝孔 凸（tū）模基本 尺寸(mm)；

dmin—— 衝（chōng）孔件孔的 最（zuì）小極（jí）限尺寸(mm)；

Ld——同 一工步（bù） 中凹模孔距基本（běn）尺寸(mm)；

Lmin——製件孔距最小極限尺寸(mm)；

△——製件公差 (mm)；

2cmin—— 凸 、凹模最小初始雙麵間隙(mm)；

δp—— 凸模下 偏差，可按IT6選（xuǎn）用（yòng）(mm)；

δd——凹模（mó）上偏（piān）差，可按IT7選用(mm)；

x——係數（shù），是為了使衝裁件的實際尺寸盡量接（jiē）近（jìn）衝裁件公差帶的中（zhōng）間（jiān）尺寸，與（yǔ）工件製造精度有關（guān） ，可查表 2.3.1或按下列關係取值：

當製件公（gōng）差為 IT10以上，取x＝１

當製件公差（chà）為 IT11～ １３ ，取x＝075

當製（zhì）件（jiàn）公差為 IT14者，取x＝05。

表 2.3.1 係數x

解：該零件屬於無特殊要（yào）求（qiú）的一般衝孔、落料件。36由落料獲得，2—6及18由衝孔（kǒng）同時獲得。查表 2.3.1，2cmin＝０.04，2cmax＝0.06，則（zé）2cmax－2cmin＝0.06－0.04＝0.02mm

由公差表查（chá）得（dé）：6＋0.12為IT12級，取x＝0.75；36＋0.62為（wéi）IT14級，取x＝0.5。

設凸 、凹模（mó）分別按 IT6和IT7級加工製造，則（zé）

衝孔 dp＝ （ dmin＋x△)－δp

＝（ ６＋ 0.75×0.12)－0.008＝6.09－0008mm

＝（ dp＋2cmin）＋δd0

＝（ 6.09＋0.04)＋０.012

＝ 6.13＋0.012０mm

校（xiào）核｜δ p｜＋｜δd｜≤2Cmin

0.０08 ＋0.０12 ≤0.06－0.04

0.02＝0.02(滿足間隙（xì）公（gōng）差條件)

孔（kǒng）距尺寸Ｌd＝（ Ｌmin＋0.5△)±0.125△

＝［（１８－０.09）＋0.5×0.18］±0.125×0.18

＝ 18±0.023mm

落料Ｄd＝ （ Ｄmax－x△)＋δd０

＝ (36－0.5×0.62 ）＋０.025

＝３５.69＋0.025 mm

Dp＝（Ｄd－2cmin）－δp

＝（ 35.69－0.04)－0016＝35.65－016mm

校核 0.016＋0.025＝０.04＞0.02

由此可知，隻有縮小δ p、δd，進步（bù）製造精度，才（cái）能保證間隙在公道範圍內，此時可取：

δp＝0.4×0.02＝0.008mm

δd＝0.6×0.02＝0.012mm

故 Dd＝35.69＋0012mmDp＝35.65－0008mm

(二) 凸模和凹模配合加工

對於外形複雜（zá）或（huò）薄（báo）板工件的模具，為了保證（zhèng）衝裁凸（tū） 、凹模間有一（yī）定的間隙值，必須采用配合加工。此方法是先做好其中的一件 ( 凸模或 凹模)作為基準（zhǔn）件，然後以（yǐ）此基準件的實際尺寸來配加工另 一件，使它們之（zhī）間保持一定的間隙（xì）。因此，隻在基準件上標注尺寸和（hé）製造公差，另一件隻標注公稱尺寸並注明配做所留的間隙（xì）值。這樣δ p與δd就（jiù）不再受間隙限製。根據經驗，普通模具（jù）的製造公差一（yī）般可取δ＝△／ 4(精密模具的製造公差可選幾μ)。這種方法不僅輕易保證凸 、凹模間隙值很小，而且還可放大基準件的製造公差，使製造輕易。在計算複雜外形的凸 凹模（mó）工作部分的尺寸時 ，可以發現 凸 模和凹模磨損後，在一（yī）個 凸模或 凹（āo）模上會同時存在著三（sān）類不同磨損性質的尺（chǐ）寸，這時需（xū）要區（qū）別對待。

第一類：凸模或 凹模磨（mó）損會增大的尺寸：

第二類（lèi）：凸模（mó）或 凹（āo）模磨損後會減小的尺寸：

第三類：凸模或 凹模磨損後基本不變的尺寸。

其中尺寸的a、b、c對 凸模來 說是屬於第（dì）二類尺寸，對於凹模來說則是第一類尺寸（cùn）；尺寸 d對於凸模來說 屬於第一類（lèi）尺寸，對於凹模來說屬於第二類尺寸；尺寸e，對 凸 模和（hé）凹模來說都屬（shǔ）於第三類尺（chǐ）寸。下麵分（fèn）別討論凸模或 凹模這三類（lèi）尺寸的（de）不同計算方法。

複雜外形衝裁件的尺寸分類（lèi）

對於落料凹（āo）模或衝孔凸（tū）模在 磨損後將會增大的第一類尺（chǐ）寸，相（xiàng）當於簡單外（wài）形的落料凹模尺寸，所以它的基本尺寸及製造公差的確定方（fāng）法 就與式 (2—1)相同。第一類尺寸： Aj＝ （ Ａmax－x△)＋0.25△ (2—6)

對於衝孔凸模或 落料凹模在磨損後將會減小的第二類尺寸，相當於簡單外形的衝孔 凸 模尺寸，所以它的基本尺寸及製造公（gōng）差的確定方法 就與式(2—3)相同。

第二類尺寸：Ｂj＝ （ Ｂmin＋x△)－0.25△ (2—7)

對於凸模或凹模在磨損後基（jī）本不變的第三類尺寸不必考慮磨損的影響（xiǎng），凸、凹模的基本尺寸按式 (2—5)計算。

第三（sān）類尺寸： Cj=(Cmin＋0.5△)±0.125△(2—8)

當a＝８０－0.42mm，b＝40－0.34mm,c＝ 35－0.34mm，d＝２２±0.14mm，e＝15－0.12mm，厚度t＝1mm，〔 材料為 10號鋼)衝裁（cái）件的凸、凹模（mó）刃口尺寸及製造（zào）公差。

解：該衝（chōng）裁件屬（shǔ）落料件，選凹模為設計基準件，隻需計算落料（liào）凹模刃口尺寸及製（zhì）造（zào）公差， 凸模刃口尺寸由凹（āo）模的實際尺寸按間隙要（yào）求（qiú）配作。

由表 2—3查得，2cmin＝0.10mm，2cmax＝0.14mm，由表2—5查得：對於尺寸為 80mm，選x＝0.5；尺寸為15mm，選x＝1；其餘尺寸均選x＝0.75。落（luò）料凹模的基（jī）本尺寸（cùn）計算如下：

a凹 ＝（８０－0.5×0.42） ＋ 0.25×0.42 mm＝79.79 ＋ 0.105mm

b凹 ＝ （ 4 ０ －0.75×0.34) ＋ 25×0.34 mm＝39.75 ＋ 0.85mm

c凹 ＝ （ 35－0.75×0.34)＋ 0.25×0.34 mm＝34.75 ＋ 0.85mm

d凹 ＝(22－0.14＋0.75×0.28) － 0.25×0.28 mm＝22.07－０ .07 0mm

e凹 ＝ （ 15－0.12＋0.5×0.12)±1／８×0.12mm＝14.94±0.015mm

落（luò）料凸模的基本尺寸與凹模相（xiàng）同，分別是 79.79mm、39.75mm、34.75mm、22.07mm、14.94mm。但不必標注公差（chà）注明以 0.1～0.14mm雙麵間隙與落料（liào）凹模配作。

a)落料凹模（mó）尺;b)落料（liào）凸模尺寸(按（àn）凹模實際尺寸配件，保證雙麵間隙值為 0.10 ～ 0.14mm