五金衝壓件凸凹模具的間隙設計

刃口（kǒu）尺寸計（jì）算的基本原則（zé）

衝裁件的（de）尺寸精度主要（yào）決定於模具刃口的尺寸精度，模具的公道間隙值也要靠模具刃口尺寸及製造精（jīng）度來（lái）保證。正確確定模具刃口尺（chǐ）寸及其製造公差，是設計衝裁模主要（yào） 任務之一。從生產實踐中可以發現：

1．由於 凸 、凹模（mó）之間存在間隙，使落（luò）下 的料或衝出 的孔都帶有錐度，且落料件的大端尺寸即是凹模尺寸，衝（chōng）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，衝孔孔徑是（shì） 以小端尺寸 為基（jī）準。

3．衝裁時， 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（dà），結果使間隙愈用（yòng）愈（yù）大

由此在決（jué）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 尺寸由 凸 模（mó）尺寸決（jué）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（kǒng）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（mó）損，設計 落料模時 ，凹模基本尺寸應（yīng）取尺寸公差範圍的（de）較（jiào）小尺寸；設計衝（chōng）孔（kǒng）模時，凸模基本 尺寸則應（yīng）取工件（jiàn）孔尺寸公差範圍（wéi）內的較大尺寸。這樣，在 凸 、凹模磨損到一定（dìng）程度的情（qíng）況下，仍能（néng）衝出合格製件。 凸 、凹模間隙則取最小公道（dào）間隙值。

3．確定衝模刃口製造公差（chà）時，應考（kǎo）慮製件的公（gōng）差要求。假如對刃口精度要求過高( 即製造公差過小 )，會使模具製造困難，增加本錢，延永生產周期；假如對刃口精度（dù）要（yào）求過低(即製造公差過大 )，則生產出來的製件可能分歧（qí）格，會使模具的壽命降低。製件精度（dù）與模具製造精度的關係見表 2—1。若製件沒有標注公（gōng）差， 則對於 非（fēi） 圓形件按國家標準 “非配合尺寸的公差數值”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（zhù）為單向公差，落料件上（shàng）偏差為零，下偏差為負；衝孔件上偏差為正，下偏差為（wéi）零。

刃口尺寸的計算方法

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

( 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（zhì）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（chū）始間隙值小於最至公道（dào）間隙2cmax，必須滿足（zú）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。 否則製造 的模具間隙已超過答（dá）應變（biàn）動範圍 2cmin～2cmax。

下麵對落料和衝孔兩種情況分別（bié）進行討論。

a)落料b)衝孔

1．落料：

設工件的尺寸為D０－△，根（gēn）據計算原則，落料時以凹模為設計基準。首先確定（dìng）凹模尺寸，使凹模基（jī）本尺寸接近或即是製件輪廓的最小極限尺寸，再減小凸 模尺寸以保證最（zuì）小公道間（jiān）隙值 2cmin。各（gè）部分分配（pèi）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（shè）衝孔（kǒng）尺寸為d＋△0根據以上原則，衝孔時以 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（huò）即是工件（jiàn）孔的最大極限尺寸，再增（zēng）大凹模尺（chǐ）寸（cùn）以保證最小公（gōng）道間隙 2cmin。各部分分配位置見圖2—12b)， 凸模製造偏差取（qǔ）負 偏差，凹模取正偏差。其計算公式如下：

在同一工步中衝出製件兩個以上（shàng）孔時，凹模型孔（kǒng）中心距 Ld按下（xià）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（luò）料 凸模基本 尺寸(mm)；

Dmax——落料件（jiàn）最大極限尺寸(mm)；

dd——衝孔凹模基本（běn）尺寸(mm)；

dp——衝孔 凸模基本 尺（chǐ）寸(mm)；

dmin—— 衝孔件孔的 最小極限尺寸(mm)；

Ld——同 一工步 中凹模孔（kǒng）距基本尺寸(mm)；

Lmin——製件孔距最小極限尺寸(mm)；

△——製件（jiàn）公（gōng）差 (mm)；

2cmin—— 凸（tū） 、凹模最小（xiǎo）初始雙（shuāng）麵間隙(mm)；

δp—— 凸模下 偏差，可按IT6選用(mm)；

δd——凹模上偏差，可按IT7選用（yòng）(mm)；

x——係數，是（shì）為了使（shǐ）衝裁件的實際尺寸盡量接近衝裁件公差（chà）帶的中間尺寸，與工件製造精度有關 ，可查表 2.3.1或按下列關係取值：

當製件公差為 IT10以上，取x＝１

當製件公差為 IT11～ １３ ，取x＝075

當製件（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（shū）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

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

設凸 、凹模（mó）分別按（àn） IT6和IT7級（jí）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（luò）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（hé） 0.016＋0.025＝０.04＞0.02

由此可知，隻有縮小δ p、δd，進步製造精度，才能保證間隙在公道範（fàn）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（mó）和凹模配合加工

對於外形複雜或薄板工（gōng）件的模具，為了保證衝裁凸 、凹模間有一定的間隙值，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)作（zuò）為基準件，然後以此基準件的（de）實際尺寸來配加工（gōng）另 一件，使它們之間（jiān）保持一（yī）定的間隙。因此，隻在（zài）基準件上標（biāo）注尺寸和製造（zào）公差，另一件隻標注公稱尺寸並注（zhù）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。根據經驗（yàn），普通模具的製造公差一般（bān）可取δ＝△／ 4(精密模具的製造公（gōng）差（chà）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（dà）基（jī）準件（jiàn）的製（zhì）造公差（chà），使製造輕易。在計算複雜（zá）外形的凸 凹模工作部分的尺寸時 ，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磨損性質的尺寸，這時需要區別對待。

第一類（lèi）：凸模或 凹模磨損會增大的尺寸：

第二類：凸模或 凹模磨損後會（huì）減小（xiǎo）的（de）尺（chǐ）寸：

第三類：凸模（mó）或 凹模磨損後基（jī）本不變的尺寸（cùn）。

其（qí）中尺寸的a、b、c對 凸模來 說（shuō）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（cùn） d對於凸模來說 屬於第（dì）一類（lèi）尺寸，對於凹（āo）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尺寸。下麵分別討論（lùn）凸模或 凹模這三類（lèi）尺寸的不同（tóng）計（jì）算方法。

複（fù）雜外形（xíng）衝裁件的尺寸分類

對於落料凹模或衝孔凸模在 磨損後（hòu）將會（huì）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（tā）的基本尺寸及（jí）製造公差的確定方法 就與式（shì） (2—1)相同（tóng）。第一類尺寸： Aj＝ （ Ａmax－x△)＋0.25△ (2—6)

對於衝孔凸模或 落料（liào）凹模（mó）在磨（mó）損後將會（huì）減小的第二類（lèi）尺寸（cùn），相當於（yú）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（dìng）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（huò）凹模在磨損後基本不變的第三類尺寸不（bú）必考慮磨損的影響，凸、凹模的基（jī）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，厚度t＝1mm，〔 材料為 10號鋼)衝裁件的凸、凹模刃口尺（chǐ）寸及（jí）製（zhì）造公差。

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

由表 2—3查得，2cmin＝0.10mm，2cmax＝0.14mm，由表（biǎo）2—5查得：對於（yú）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（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 ＝ （ 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（āo） ＝ （ 15－0.12＋0.5×0.12)±1／８×0.12mm＝14.94±0.015mm

落料凸模的基（jī）本尺寸與凹模相同，分別是 79.79mm、39.75mm、34.75mm、22.07mm、14.94mm。但不必標注（zhù）公（gōng）差注明以 0.1～0.14mm雙（shuāng）麵間隙與落料凹模配作。

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