​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（cái）件（jiàn）的尺寸精度主要決（jué）定於模具刃口的尺（chǐ）寸精度，模具的公道間（jiān）隙值也要靠模（mó）具刃口尺寸及（jí）製造精度來保證（zhèng）。正確確（què）定模具刃口（kǒu）尺寸及其（qí）製（zhì）造公差，是設計衝裁模主要 任務之一。從生產實踐中可以發現：

1．由於 凸 、凹模之間存在間隙，使落下 的料或衝出 的孔都帶（dài）有錐（zhuī）度，且（qiě）落料件的大端尺寸即是凹模尺寸，衝孔件的小端尺寸 即是 凸 模尺寸。

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

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

由此在決定模具刃口尺寸（cùn）及其製造（zào）公差時需考慮下述（shù）原則：

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

2．考慮到衝裁（cái）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尺寸；設（shè）計衝孔模時，凸模基（jī）本 尺寸則應（yīng）取工件（jiàn）孔尺寸公差（chà）範圍（wéi）內的較大尺寸。這樣，在 凸 、凹模磨損到一定程度的（de）情況下（xià），仍能（néng）衝出（chū）合格（gé）製件。 凸 、凹模間隙則（zé）取（qǔ）最小公道（dào）間隙（xì）值。

3．確定衝模刃口製造公（gōng）差時，應考慮製件的公差要求。假（jiǎ）如對刃口精度要求（qiú）過高( 即製造公差過小 )，會使模具（jù）製造困（kùn）難，增加本錢，延永生產周期；假如對刃口精（jīng）度要（yào）求過低(即製造公差過大 )，則生產出來的製件可能分歧格，會使（shǐ）模具的壽命降低。製（zhì）件精度與模具製造精度的關係（xì）見表 2—1。若製件沒有標注公差， 則對於 非 圓形件按國家標準 “非配合尺（chǐ）寸的（de）公差數值”IT14級處理，衝（chōng）模則可按IT11級製（zhì）造；對於圓形（xíng）件，一般可按IT7～ ６級製造 模具。衝壓件（jiàn）的尺寸公（gōng）差應按“進體（tǐ）”原則標注為單向公差，落（luò）料件上偏差為零，下偏差為負；衝孔件上偏差為正，下偏差（chà）為零。

刃口尺寸的計算方法

由於模具加（jiā）工方法不同（tóng），凸模（mó）與 凹模刃口（kǒu）部分尺寸的計（jì）算公式與製造公差的標注也不同，刃口尺（chǐ）寸（cùn）的計算方法可分為二種情（qíng）況。

( 一 ) 凸模與凹模（mó）分開加工（gōng）

采用這種方法（fǎ），是指凸模和凹模（mó）分別（bié）按圖紙（zhǐ）加工至尺寸。要分別標注凸模和（hé）凹模刃口尺寸與製造公差(凸模（mó）δp、凹模（mó）δd)，它適用於圓形或（huò）簡單（dān）外形（xíng）的製件。為了保證初始間隙值（zhí）小於最至公道（dào）間隙（xì）2cmax，必須滿足下列（liè）條（tiáo）件：

｜δ p｜＋｜δd｜≤２cmax－2cmin

或取δp＝0.4(2cmax－2cmin)

δd＝0.6(2cmax－2cmin)

也（yě）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。

下麵對落料和衝孔兩種情（qíng）況分別進行討論。

a)落料b)衝孔

1．落料：

設工件的尺寸為（wéi）D０－△，根（gēn）據計算原則，落料時以凹（āo）模為設計基準。首先確定凹模尺寸，使凹模基本（běn）尺寸接近或即是製件輪廓的最小極限尺寸，再減小凸 模尺寸（cùn）以保證最小公道（dào）間隙值 2cmin。各部分分配位（wèi）置見圖2.3.1(a)。其計算公（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（yǐ）上原則，衝孔時以 凸模設計 為基準，首先確定（dìng）凸（tū）模刃口尺寸，使凸模基本 尺寸接近或即是工件孔（kǒng）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（fèn）配位置（zhì）見圖2—12b)， 凸模製造偏差取負 偏差，凹模取正偏差。其計算公式如下：

在同一工步中衝（chōng）出製件兩個以上孔時，凹（āo）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(mm)；

Ｄp——落料 凸（tū）模（mó）基本 尺寸(mm)；

Dmax——落料件最大極限尺寸(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 最小極限尺寸(mm)；

Ld——同 一工步 中凹模（mó）孔距基本尺寸(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（tū）模下（xià） 偏差，可按IT6選用(mm)；

δd——凹模上偏差，可（kě）按IT7選用(mm)；

x——係數，是為了使衝（chōng）裁件（jiàn）的（de）實際尺寸（cùn）盡（jìn）量接近衝裁件公差帶的中間尺寸，與（yǔ）工件製造精（jīng）度有關 ，可（kě）查表 2.3.1或按（àn）下列關係取值：

當製件公差（chà）為 IT10以上，取（qǔ）x＝１

當製件公差為（wéi） IT11～ １３ ，取x＝075

當製件公差為 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（chōng）孔、落料件。36由落料獲得，2—6及（jí）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（āo）模分別按 IT6和IT7級加工製造，則（zé）

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（chà）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，隻有縮小δ p、δd，進步（bù）製（zhì）造精度，才（cái）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（gù） Dd＝35.69＋0012mmDp＝35.65－0008mm

(二) 凸模（mó）和凹模（mó）配合加工

對於（yú）外形複雜或薄板工件的模具，為了保證衝裁（cái）凸 、凹模（mó）間有一定的間隙值，必須采用（yòng）配合加工。此方法是先做好其中的一件 ( 凸模或 凹模（mó）)作為基準件，然後以此基準件（jiàn）的實際尺寸來配（pèi）加工另 一件，使它（tā）們之間保（bǎo）持一定的間隙（xì）。因此，隻（zhī）在基準件上標（biāo）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就不再受間隙限製。根據經（jīng）驗，普通模具的製造（zào）公差一般可取δ＝△／ 4(精密模具的製造公（gōng）差（chà）可選（xuǎn）幾μ)。這（zhè）種方法不僅輕易保證凸 、凹（āo）模間（jiān）隙值很（hěn）小（xiǎo），而且（qiě）還可放大（dà）基準件的製造公差，使製造輕易。在計算（suàn）複雜（zá）外形的凸 凹模工（gōng）作部分的（de）尺寸時 ，可以（yǐ）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（tóng）磨損（sǔn）性質的尺寸，這時需要區別對（duì）待。

第一類：凸模或 凹（āo）模磨損會增大的（de）尺寸：

第二類：凸模或 凹（āo）模磨損後會減小的尺寸：

第三類：凸模（mó）或 凹模磨損後（hòu）基（jī）本（běn）不變的（de）尺寸。

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

複雜外形衝裁（cái）件的（de）尺寸分類

對於落料凹模或衝孔凸模在 磨（mó）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（yǐ）它的基本尺寸（cùn）及製造公差（chà）的確定方（fāng）法 就與（yǔ）式 (2—1)相同。第一類尺寸： Aj＝ （ Ａmax－x△)＋0.25△ (2—6)

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

第二（èr）類尺寸（cùn）：Ｂj＝ （ Ｂmin＋x△)－0.25△ (2—7)

對於凸模或凹模在磨（mó）損後基本不變的第三類尺寸（cùn）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（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)衝裁件的凸、凹模刃口尺寸及製造公（gōng）差。

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

由表 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（jun1）選x＝0.75。落料（liào）凹模（mó）的基本尺寸計算如下：

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

b凹（āo） ＝ （ 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（yǔ）凹模相同，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（yǔ）落料凹（āo）模配作。

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