五金衝壓件凸凹模具的間隙設計

刃口（kǒu）尺寸計算的基本原則

衝裁件的尺寸（cùn）精度主要決定於模具刃口的尺寸精度，模具的公道間（jiān）隙值也要靠（kào）模具刃口尺寸及製造精度來保證。正確確定（dìng）模（mó）具刃口尺寸及其製造（zào）公差，是設計衝裁（cái）模主要 任（rèn）務之一。從生產實踐中（zhōng）可以發現（xiàn）：

1．由於 凸 、凹模之間存在間隙，使落下（xià） 的料或（huò）衝出 的孔都帶有錐度，且落（luò）料件的大端尺寸即是凹模尺寸（cùn），衝孔件的小端尺寸 即是 凸 模尺寸。

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

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

由此（cǐ）在決定模具刃口尺寸及其製造公差時需考慮下述原則：

1．落料件尺寸由凹模尺寸決定， 衝孔時孔的（de） 尺寸由 凸 模尺寸決定。 故（gù）設計落料模時 ，以凹模為基準 ，間隙取在 凸模上 ；設計 衝孔模（mó）時 ，以 凸模（mó）為 基準，間隙取在凹模上。

2．考慮到（dào）衝（chōng）裁中 凸 、凹模的磨損，設計 落料模時 ，凹模基（jī）本尺（chǐ）寸應取尺寸公差範圍的較（jiào）小尺寸；設計衝孔模時，凸模基本 尺（chǐ）寸（cùn）則應取工件孔尺寸公差範圍（wéi）內的較大尺寸。這樣（yàng），在 凸（tū） 、凹（āo）模磨損到一定程度的（de）情況（kuàng）下，仍能衝出合格製件。 凸 、凹（āo）模間隙則取最小公道間隙值。

3．確定衝（chōng）模刃口製造公（gōng）差時，應考慮製件的公差要求。假如對刃口精度要求過（guò）高( 即（jí）製造公差過小 )，會使模具製造困難，增加本錢，延永生產周期；假如對（duì）刃口精度要求過低(即製造公差（chà）過大 )，則生產出來的製件可能分歧格，會使模具（jù）的壽命降低。製件精度與模具製（zhì）造精（jīng）度的關係見表 2—1。若製件沒有（yǒu）標注公差， 則對於 非 圓形件按國家標準 “非配合尺（chǐ）寸的公差數值”IT14級處理，衝模則可按IT11級製造；對於（yú）圓形件（jiàn），一般可按IT7～ ６級製造 模具。衝壓件的尺寸公（gōng）差應（yīng）按“進體”原（yuán）則標（biāo）注（zhù）為單向公差，落料件（jiàn）上偏差為零，下偏（piān）差為負；衝孔件上偏差為（wéi）正，下偏差為零。

刃口尺寸的計算（suàn）方法

由於模具（jù）加工方法不同，凸（tū）模與 凹模刃口部分尺寸的計算（suàn）公（gōng）式與製造公差（chà）的標（biāo）注也不（bú）同（tóng），刃口尺寸的計算方法可分（fèn）為二種情（qíng）況。

( 一 ) 凸模與凹模分開加工

采用這種方法，是指凸模和（hé）凹模（mó）分別按圖紙加工至（zhì）尺寸。要分別標注凸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至公（gōng）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（zhì）造的模具應（yīng）該是｜δp｜＋｜δd｜＋２cmin≤2cmax。 否則製造 的模具間隙已（yǐ）超過答應變動範圍 2cmin～2cmax。

下麵對（duì）落（luò）料（liào）和衝孔兩種（zhǒng）情況分別進行（háng）討論。

a)落料b)衝孔

1．落（luò）料：

設工（gōng）件（jiàn）的尺寸為D０－△，根據（jù）計算原（yuán）則，落料時以凹模為設計基準。首先（xiān）確定凹模尺寸，使凹（āo）模基本尺寸接（jiē）近或即是製件輪廓的最小極限尺（chǐ）寸，再減小凸 模尺寸（cùn）以保證最小公道間隙值 2cmin。各部分（fèn）分配位置見圖2.3.1(a)。其計算公式如下：

Dd＝（Ｄmax－x△）＋δd0  （2—1)

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

2.衝孔（kǒng）：

設衝孔尺寸為（wéi）d＋△0根據以上原則，衝孔時以 凸模設計 為（wéi）基準，首先確定凸模刃口尺寸，使凸模基本 尺寸接近或即是（shì）工（gōng）件孔的最大極限（xiàn）尺寸，再（zài）增大凹模尺寸以保證（zhèng）最小公道間隙 2cmin。各部分（fèn）分配位置見圖2—12b)， 凸（tū）模製造偏（piān）差取負 偏差，凹模取正偏差。其計算公式如下：

在同一工步（bù）中衝出（chū）製件兩個以上孔時，凹模型孔（kǒng）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（běn）尺寸(mm)；

Ｄp——落料 凸模（mó）基本 尺寸(mm)；

Dmax——落料件最（zuì）大極限尺（chǐ）寸（cùn）(mm)；

dd——衝孔凹模基本尺寸(mm)；

dp——衝孔 凸模基本 尺寸(mm)；

dmin—— 衝孔件孔的 最小（xiǎo）極限尺寸(mm)；

Ld——同 一工步 中凹模（mó）孔（kǒng）距基本尺寸(mm)；

Lmin——製件孔距最小極限（xiàn）尺寸(mm)；

△——製件公差 (mm)；

2cmin—— 凸 、凹（āo）模最（zuì）小初（chū）始雙（shuāng）麵間隙(mm)；

δp—— 凸模下 偏差，可按IT6選用(mm)；

δd——凹模上偏差，可（kě）按IT7選用(mm)；

x——係數（shù），是為了使衝裁件的實際尺寸盡量接近衝裁件公差帶的（de）中間尺寸，與（yǔ）工件製造精度有關 ，可查表 2.3.1或按下列關係取值：

當製件公差為 IT10以上，取x＝１

當製件公（gōng）差為 IT11～ １３ ，取x＝075

當製（zhì）件公差為 IT14者，取（qǔ）x＝05。

表 2.3.1 係數x

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

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

設凸 、凹模（mó）分（fèn）別（bié）按 IT6和（hé）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（hé）｜δ p｜＋｜δd｜≤2Cmin

0.０08 ＋0.０12 ≤0.06－0.04

0.02＝0.02(滿足間隙公差條件)

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

校核 0.016＋0.025＝０.04＞0.02

由此可知（zhī），隻有縮小δ p、δd，進步製造（zào）精度，才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（fù）雜或薄板工件（jiàn）的模（mó）具，為了保證衝裁凸 、凹模（mó）間有一（yī）定的間隙值，必須采（cǎi）用配合加工。此方法是先（xiān）做好其中的一件 ( 凸模或 凹模)作（zuò）為基準件，然後以此基準件的（de）實際尺寸來配（pèi）加工另 一件，使它們之間保持一定的間（jiān）隙。因（yīn）此，隻在基準件上標注尺寸和製造公差，另一件（jiàn）隻標注公稱（chēng）尺寸並注明配做所留（liú）的間隙值。這樣δ p與δd就不再受間隙限（xiàn）製（zhì）。根據經驗，普通模具的製造公（gōng）差（chà）一般可取δ＝△／ 4(精密模具的製造公差可選幾μ)。這種方法不僅輕易保（bǎo）證凸 、凹模間隙值很小，而且還可放大（dà）基（jī）準件的製造公差，使製造輕易。在計（jì）算複雜（zá）外形的凸 凹模工作部分的尺寸時 ，可以發現（xiàn） 凸（tū） 模和凹模磨損後，在一個 凸模或 凹模上會同時（shí）存在著三類不（bú）同磨損性質的尺寸，這時需要區別對待。

第一類：凸模或 凹模磨損會增大（dà）的尺寸：

第二類：凸模或 凹模磨損（sǔn）後會減小的尺寸：

第三類：凸模或 凹模磨損後基本（běn）不變的尺寸。

其中尺寸的a、b、c對（duì） 凸模來 說是屬於第二類尺（chǐ）寸，對於（yú）凹（āo）模來說則是第一類尺寸；尺寸 d對（duì）於凸模來（lái）說 屬於第一（yī）類（lèi）尺寸，對於凹模來說屬於第二類尺寸；尺寸e，對 凸 模和凹（āo）模來說都屬於第三類尺寸（cùn）。下麵分別討論凸模或 凹模這三（sān）類尺（chǐ）寸的不同計算方法。

複雜外形衝裁（cái）件的（de）尺寸分類

對於落（luò）料凹模（mó）或衝孔凸（tū）模在 磨損後將（jiāng）會增大的第（dì）一類尺寸，相當於簡單外形（xíng）的（de）落料凹模尺寸，所以它的基本尺寸及（jí）製造公差（chà）的確定方法 就（jiù）與（yǔ）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（hòu）將會減小的第二類尺寸，相當（dāng）於簡單外形（xíng）的衝孔（kǒng） 凸 模尺寸，所以它的基（jī）本尺（chǐ）寸（cùn）及製造公差的確定方法 就與式(2—3)相同。

第二類尺寸：Ｂj＝ （ Ｂmin＋x△)－0.25△ (2—7)

對於（yú）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（àn）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 10號鋼)衝裁件的凸、凹模刃口尺寸及製造公差。

解：該衝裁件屬落料件，選凹模為設計基準件，隻需計算落料（liào）凹模刃口（kǒu）尺寸及製造公差， 凸模刃口尺寸由凹模的實際（jì）尺寸按間隙要求配（pèi）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。落料凹模的基本（běn）尺（chǐ）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 ＝(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（fèn）別是 79.79mm、39.75mm、34.75mm、22.07mm、14.94mm。但不必標注公差注明以 0.1～0.14mm雙麵間隙（xì）與落料凹模配作。

a)落料凹模尺（chǐ）;b)落料凸模尺寸(按凹模實際尺寸配件（jiàn），保證雙麵（miàn）間（jiān）隙值為 0.10 ～ 0.14mm