​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（de）尺寸精度主要決定於模具（jù）刃口的（de）尺寸精度，模具的（de）公道間隙值也要靠模具刃口尺寸及製造精度來保證。正確確定模具刃口尺寸及其製造公差，是設計衝（chōng）裁模主要 任務之一。從生（shēng）產（chǎn）實踐中可以發現：

1．由於 凸 、凹模之間（jiān）存在間隙，使落下 的料或衝出 的孔都帶有錐度，且落料件的（de）大端（duān）尺寸（cùn）即是凹模尺寸，衝孔件的小端尺（chǐ）寸 即是 凸（tū） 模尺寸。

2．在丈量（liàng）與使用中，落料件（jiàn）是以大端尺寸為基準，衝孔孔徑是 以小端尺寸 為基（jī）準。

3．衝（chōng）裁（cái）時， 凸 、凹模要與衝裁（cái）件或廢物發生摩擦（cā）， 凸模愈磨愈 小，凹模 愈磨愈 大，結果使間隙愈（yù）用（yòng）愈大

由此在決定模具刃口尺寸（cùn）及其製（zhì）造公差時需考慮下述原則：

1．落料件尺寸（cùn）由凹模尺寸決定， 衝孔時孔的 尺寸由 凸 模尺寸決定。 故設（shè）計落料模時 ，以凹模為基準 ，間隙取在 凸模上 ；設計 衝孔模時 ，以 凸模為 基準，間（jiān）隙取在凹模上。

2．考慮（lǜ）到衝裁中 凸 、凹模的磨損，設計 落料模（mó）時 ，凹模基本尺寸（cùn）應取尺寸公差範圍的較小尺寸；設計衝孔模時，凸模基本 尺寸則應取工件孔尺寸公差範圍內的較大尺寸。這樣，在 凸 、凹（āo）模磨（mó）損到一定程度的情況（kuàng）下，仍（réng）能衝出合格製件。 凸 、凹模間隙則取最小公道間隙值。

3．確定（dìng）衝模刃口製造公差時，應（yīng）考慮製件的公差要求。假如對刃口精度（dù）要求過高( 即製造公差（chà）過小 )，會使模具製造困難（nán），增加本錢，延永（yǒng）生（shēng）產周期；假如（rú）對刃口精度要求過低（dī）(即製造公差過大 )，則（zé）生產出來的製件可能分歧格，會（huì）使（shǐ）模具的壽命降低。製件精度與模（mó）具製造精度的關係見表 2—1。若製件沒有標注公（gōng）差， 則（zé）對於 非 圓形件按國家標準 “非配合（hé）尺寸的公差數值”IT14級處理，衝模則可按（àn）IT11級製造；對於圓形件，一般（bān）可按IT7～ ６級製造 模具。衝壓件的尺寸公差應按“進體”原則標注為（wéi）單向公差，落料件上偏差為零（líng），下偏差為（wéi）負；衝孔（kǒng）件上偏差（chà）為（wéi）正，下偏差為零。

刃口尺寸的計算（suàn）方法

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

( 一 ) 凸（tū）模與（yǔ）凹模分開加工

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

｜δ p｜＋｜δd｜≤２cmax－2cmin

或取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（fǒu）則製造 的模具間隙已超過答應變動範圍 2cmin～2cmax。

下麵對落料和衝孔兩種情況分別進（jìn）行討論。

a)落料b)衝（chōng）孔

1．落料：

設工件（jiàn）的（de）尺寸為D０－△，根據計算原則，落料時以凹模為設計基準。首先（xiān）確（què）定凹模（mó）尺寸，使（shǐ）凹模（mó）基（jī）本尺寸接近或即是製件輪（lún）廓的最（zuì）小極限尺寸，再減小凸 模尺寸以保證最小公（gōng）道間隙值 2cmin。各部分分配位置見圖（tú）2.3.1(a)。其計算公式如下（xià）：

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（shí）以 凸模設計 為基準，首先確定凸模刃口尺寸，使凸模基本 尺寸接近或即是工件孔的最大極限尺寸，再增大凹模尺寸以保證最小公道間隙 2cmin。各部分分配位置見圖2—12b)， 凸模製造偏（piān）差取負 偏差，凹模取（qǔ）正偏差。其計算公式如下：

在同一工步中衝出製件兩個以上孔時，凹模型孔中心距 Ld按下式確定 ：

Ld＝ （ Lmin＋05△)±0.125△ (2—5)

式中Ｄd——落料凹（āo）模基本尺寸(mm)；

Ｄp——落料 凸模基本 尺（chǐ）寸(mm)；

Dmax——落料件最大極限尺寸(mm)；

dd——衝孔凹模基本尺寸（cùn）(mm)；

dp——衝孔 凸模基本 尺寸(mm)；

dmin—— 衝孔件孔的 最小極限尺（chǐ）寸(mm)；

Ld——同（tóng） 一工步 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（chà） (mm)；

2cmin—— 凸（tū） 、凹模最小初始雙麵間隙(mm)；

δp—— 凸模下 偏差，可按IT6選用(mm)；

δd——凹模上偏差，可按IT7選用(mm)；

x——係（xì）數，是為了使衝裁件（jiàn）的實際尺寸盡量接近衝裁件公差帶的中間尺寸（cùn），與工（gōng）件製（zhì）造精度有關 ，可查表 2.3.1或按下列關係取（qǔ）值：

當（dāng）製件（jiàn）公差為 IT10以上，取x＝１

當製件公差（chà）為 IT11～ １３ ，取x＝075

當（dāng）製件公差為 IT14者，取x＝05。

表 2.3.1 係數x

解：該零件屬於無特殊要求的一般衝孔、落料件。36由（yóu）落料獲得，2—6及18由衝孔同時（shí）獲得。查表 2.3.1，2cmin＝０.04，2cmax＝0.06，則2cmax－2cmin＝0.06－0.04＝0.02mm

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

設凸 、凹模分（fèn）別按（àn） IT6和IT7級加工製造，則

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

校核｜δ p｜＋｜δd｜≤2Cmin

0.０08 ＋0.０12 ≤0.06－0.04

0.02＝0.02(滿（mǎn）足間隙公差條件)

孔距尺寸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（xiào）核 0.016＋0.025＝０.04＞0.02

由此可知，隻有縮小δ p、δd，進步製造精（jīng）度，才能保證間隙在公道範圍內，此時（shí）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（yú）外形複雜或薄板（bǎn）工件（jiàn）的模具，為了保證衝裁凸 、凹模間有一定（dìng）的間隙值，必須采（cǎi）用配合加工。此方（fāng）法（fǎ）是先做好其（qí）中的一件 ( 凸模或 凹模)作為基準件，然（rán）後以此基準（zhǔn）件的實際尺寸（cùn）來配加工另 一件，使它們之間保持一定的間隙。因此，隻在（zài）基準件上標注尺寸和製造公差，另一件隻標注公稱尺寸並注明配做所留的間隙值。這樣δ p與δd就不（bú）再受間隙限製。根據經（jīng）驗，普通模具的製造公差一般可取δ＝△／ 4(精密模具的製造（zào）公差可選（xuǎn）幾μ)。這種方法不僅輕易（yì）保證凸 、凹（āo）模間（jiān）隙值很小，而且還可（kě）放（fàng）大基準件的製造公差，使製造輕易（yì）。在計算複雜外形的凸 凹模工作部（bù）分的尺寸時 ，可以發現 凸 模和凹模磨損後，在一個 凸模或 凹模上會同時存在著三類不同磨損性質的尺寸，這時需要區別對待。

第一類：凸（tū）模或 凹模磨損會增大（dà）的尺寸：

第二類（lèi）：凸模（mó）或 凹模磨（mó）損後會減小的尺寸：

第三類（lèi）：凸（tū）模或 凹模（mó）磨損（sǔn）後基本（běn）不變的尺寸。

其（qí）中尺寸的a、b、c對 凸模來 說是屬（shǔ）於第二類尺寸，對（duì）於凹模來說則是第一類尺寸；尺寸 d對於凸（tū）模來說 屬於第一類尺寸，對於凹模（mó）來說屬於第二類尺寸；尺寸e，對 凸 模和凹模來說都屬於（yú）第（dì）三類尺寸。下（xià）麵分別討論凸模或 凹模這三類尺寸的不同（tóng）計算（suàn）方法。

複雜外形衝裁件的尺寸分類

對於落料凹模或衝孔凸模在 磨損後將會增大的第一類尺寸，相當於簡單外形的落料凹（āo）模尺寸，所以它的（de）基本（běn）尺寸及製造公差（chà）的確定方法 就與（yǔ）式 (2—1)相同。第一類尺（chǐ）寸： Aj＝ （ Ａmax－x△)＋0.25△ (2—6)

對於衝孔凸模或 落料（liào）凹模在磨（mó）損後將會減小（xiǎo）的（de）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（chǐ）寸及製造公差的（de）確定方法 就與式(2—3)相同。

第二類尺寸：Ｂj＝ （ Ｂmin＋x△)－0.25△ (2—7)

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

第三類尺寸： 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（hòu）度t＝1mm，〔 材料為（wéi） 10號鋼)衝裁件的凸、凹模刃口尺寸及製造公差。

解：該衝（chōng）裁件屬落料件，選凹模為設計基準件，隻需計算落料凹模刃口尺寸及（jí）製造公差， 凸模刃口（kǒu）尺寸由凹模的實際尺寸按間隙要求配作。

由表（biǎo） 2—3查得，2cmin＝0.10mm，2cmax＝0.14mm，由表2—5查（chá）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。落料凹模的基本尺寸計算（suàn）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（āo） ＝(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

落料凸模的基本尺寸與凹模相同，分別是 79.79mm、39.75mm、34.75mm、22.07mm、14.94mm。但不（bú）必標注公差注明以 0.1～0.14mm雙麵間隙與落料凹模配作。

a)落料凹模尺;b)落（luò）料凸模尺寸(按凹模實際尺寸配件，保（bǎo）證雙麵間隙（xì）值為 0.10 ～ 0.14mm