五金衝壓件（jiàn）凸凹（āo）模具的間隙設計

刃口尺（chǐ）寸計算（suàn）的基本原則

衝裁件（jiàn）的尺寸精度主要決定於模具刃口的尺（chǐ）寸精（jīng）度，模具的（de）公道間隙（xì）值（zhí）也要靠模具刃口尺寸（cùn）及製造精度來保證。正確確定模具（jù）刃（rèn）口尺寸及其製造公差，是設計衝裁（cái）模主要 任務之（zhī）一。從生產實踐中可以發現：

1．由於 凸 、凹模之間（jiān）存在間隙，使（shǐ）落下 的料或衝（chōng）出 的孔都帶有錐度，且落料件的大端尺寸即是凹模尺寸，衝孔件的小端尺寸 即（jí）是 凸 模尺寸。

2．在（zài）丈量（liàng）與使用中，落料件是以大端尺寸為（wéi）基準，衝孔孔徑是 以小端（duān）尺寸 為基準。

3．衝裁時， 凸 、凹模要與（yǔ）衝裁件或廢物發（fā）生（shēng）摩擦， 凸模愈磨愈 小，凹模 愈磨愈 大，結（jié）果使間隙愈用愈大

由此在決定模具（jù）刃口（kǒu）尺寸及（jí）其製造公差時需考慮下述原則：

1．落料（liào）件尺寸由凹模尺寸決定， 衝孔時孔的 尺寸由 凸 模尺寸決定。 故設計落料模時 ，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，間隙取在凹模上。

2．考慮到衝裁中 凸 、凹模的磨損，設計 落料模（mó）時 ，凹模基本尺寸應取尺寸公（gōng）差範圍的較小（xiǎo）尺寸；設計衝（chōng）孔模時，凸模（mó）基本 尺寸則應取工件孔尺寸公差範圍內的較大尺寸（cùn）。這樣，在 凸 、凹模磨損到一（yī）定程度（dù）的情況下，仍能衝出合格製件。 凸（tū） 、凹模間隙（xì）則取最小公道間隙值。

3．確定衝模刃口製造公差時，應考慮製件的公差要求。假如對刃口精度要求過高( 即製（zhì）造公差過小 )，會（huì）使模具製造困難，增加本錢，延永生產周期；假如對刃口精度要求過低(即製造公差過大 )，則生產出來（lái）的製（zhì）件可能分歧格（gé），會（huì）使（shǐ）模具的壽命降低。製件精度與模具製造（zào）精度的關係見表 2—1。若製件沒有標注公差， 則對於 非 圓形件按國（guó）家標準（zhǔn） “非配合尺寸（cùn）的公差數值”IT14級處理，衝模則可按IT11級製造；對於圓形件，一般可按IT7～ ６級（jí）製造 模具。衝壓件（jiàn）的尺寸公差應按“進體”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（piān）差為正，下偏差為零。

刃口尺（chǐ）寸的（de）計算方法

由於模具加工（gōng）方法（fǎ）不同，凸模與 凹模刃口部（bù）分尺寸的計算公式與製造（zào）公差的標注也不同，刃口尺寸的計算方法可分為二（èr）種情況。

( 一 ) 凸模與凹模分開加工（gōng）

采用這種方（fāng）法，是指凸（tū）模和凹模分別按（àn）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（zhì）公道間隙2cmax，必須滿足下列（liè）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。 否則製（zhì）造 的模具間隙已超過答應（yīng）變動範圍 2cmin～2cmax。

下麵對落料和衝孔兩種情況分別進行討論。

a)落料b)衝孔

1．落（luò）料：

設工件的（de）尺寸（cùn）為D０－△，根據計算原則，落料時以凹模為（wéi）設計基準。首先（xiān）確定凹模尺寸，使凹模基本尺寸接近或（huò）即是製件輪廓的最小極限尺寸，再減小凸（tū） 模尺寸以（yǐ）保證最小公道間隙值 2cmin。各部分分配位置見圖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：

設衝孔尺（chǐ）寸為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（shǐ）凸模基本 尺寸接近或即是工件孔（kǒng）的最大極（jí）限尺寸，再（zài）增大凹模尺寸以（yǐ）保證（zhèng）最小公道間隙 2cmin。各部分分配位置見圖2—12b)， 凸模製造偏差取負 偏差，凹模取正偏差（chà）。其計算公式如下：

在同一工步（bù）中（zhōng）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——落料凹模基本尺寸（cùn）(mm)；

Ｄp——落（luò）料 凸模基本 尺寸(mm)；

Dmax——落料件（jiàn）最大極限尺寸(mm)；

dd——衝孔（kǒng）凹模基本（běn）尺寸(mm)；

dp——衝孔 凸模基（jī）本 尺寸(mm)；

dmin—— 衝孔件孔（kǒng）的 最（zuì）小極限（xiàn）尺寸(mm)；

Ld——同 一工步 中凹模孔距基本尺寸(mm)；

Lmin——製件孔距最（zuì）小（xiǎo）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（piān）差，可按IT6選用(mm)；

δd——凹（āo）模上偏差，可按IT7選用(mm)；

x——係數，是為（wéi）了使衝裁件的實（shí）際尺寸盡量接近衝裁件公差帶的中間尺寸，與工件製造精度有關 ，可查表 2.3.1或按下列關（guān）係取值：

當製件（jiàn）公差為 IT10以上，取x＝１

當製件公差為 IT11～ １３ ，取x＝075

當製件公（gōng）差為 IT14者，取x＝05。

表（biǎo） 2.3.1 係數x

解：該零件（jiàn）屬於無特殊要求的一般衝孔、落料（liào）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（yóu）公差表查得：6＋0.12為IT12級，取x＝0.75；36＋0.62為IT14級，取x＝0.5。

設凸 、凹模分別按 IT6和IT7級加工製造，則

衝孔（kǒng） 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（liào）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（cǐ）可知，隻有縮小（xiǎo）δ p、δd，進步製造精度，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

對於外形複雜或（huò）薄（báo）板工件的模（mó）具，為了保證衝裁凸 、凹模間有一定的間隙值，必須采用配合（hé）加工。此方法是先做好其中的一件 ( 凸模或 凹模)作為基準件，然（rán）後以此基準件的實際尺寸（cùn）來配加工另 一件，使它們之間保持一定的間（jiān）隙（xì）。因此，隻在基準件上標注尺寸和製造公（gōng）差，另（lìng）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就不再受（shòu）間隙限製。根據（jù）經驗，普通模具的製造公差一（yī）般可（kě）取δ＝△／ 4(精密模具的（de）製造公（gōng）差可選幾μ)。這種（zhǒng）方法不僅輕易保證凸 、凹模間隙值很（hěn）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 凹模工作部（bù）分的尺寸時 ，可以發現（xiàn） 凸 模和凹模磨損後，在一（yī）個 凸模或 凹模上會同時存在著三類不同（tóng）磨損（sǔn）性質的（de）尺寸，這時需要區別對待。

第一類：凸模或 凹模磨（mó）損會增（zēng）大的尺寸：

第（dì）二類：凸模或 凹模磨損（sǔn）後會減小的尺寸：

第三類：凸模或 凹模磨損後基本不變的尺寸。

其（qí）中尺寸的a、b、c對 凸模來（lái） 說是屬於第二類尺寸，對於凹模來說（shuō）則是第一類尺寸；尺寸 d對於（yú）凸模（mó）來說 屬（shǔ）於第一（yī）類尺寸，對於凹模來說屬於第二類尺寸；尺寸e，對 凸 模和凹模來說都屬於第三類（lèi）尺寸。下麵分別討論凸模（mó）或 凹模這三類尺寸的不同計算（suàn）方法。

複雜外形衝裁件的（de）尺（chǐ）寸分類（lèi）

對於落料（liào）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模尺寸，所以它的（de）基本尺寸及製造公差的確定方法（fǎ） 就（jiù）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（jiāng）會（huì）減小的第二類尺寸，相當於簡單外形的衝孔 凸 模尺（chǐ）寸，所以它的基本尺寸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)

對於凸模或凹模（mó）在磨損後基（jī）本不變的第三類尺寸不必考慮磨（mó）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（dāng）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)衝裁件的凸、凹模刃口（kǒu）尺寸及製造公差（chà）。

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

由（yóu）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（tóng），分別是 79.79mm、39.75mm、34.75mm、22.07mm、14.94mm。但不必標注公差注明以 0.1～0.14mm雙麵間隙與落料凹模（mó）配作。

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