五金衝壓件凸凹模具的間隙設計

刃（rèn）口尺寸（cùn）計（jì）算的基本原則

衝（chōng）裁件的尺寸精度主要決定於模具刃口的尺寸精度，模（mó）具的公（gōng）道間隙值也要（yào）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（chà），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（huò）衝出 的孔都帶有錐度（dù），且落料件的大端尺寸即是凹模尺（chǐ）寸，衝孔件的小端尺（chǐ）寸 即（jí）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 以小（xiǎo）端尺寸（cùn） 為（wéi）基準。

3．衝裁時， 凸 、凹模要（yào）與衝裁件或（huò）廢物發（fā）生摩（mó）擦， 凸模愈（yù）磨愈 小，凹模 愈磨愈（yù） 大，結果使間（jiān）隙（xì）愈用愈大

由此在決定模具刃口尺寸及其製造公差時需考慮（lǜ）下述原則：

1．落料件尺寸由凹模尺（chǐ）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（jì） 衝孔（kǒng）模時 ，以 凸（tū）模為 基（jī）準，間隙取在凹模上。

2．考慮到衝裁中 凸 、凹模的磨損，設計 落（luò）料模時 ，凹模基本（běn）尺寸應（yīng）取尺寸公差（chà）範圍的較小尺寸；設計（jì）衝孔模時（shí），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 、凹模（mó）磨（mó）損到一（yī）定程度的（de）情況下，仍能衝出合格製件。 凸 、凹模間隙則取最小公道間隙值（zhí）。

3．確（què）定衝模刃口製造公差時，應考慮製（zhì）件的公差要求。假（jiǎ）如對刃（rèn）口精度要（yào）求過高( 即製造公差過小 )，會（huì）使模具製造困難，增加本錢，延永（yǒng）生產周期；假如對刃口精度要求過低(即製造公差過大 )，則生產出來的製件可能分（fèn）歧格，會使模具的（de）壽命降低。製件精（jīng）度與模具製造精度的關係見表 2—1。若製件沒有標注公差， 則對於 非 圓形件按國家標準 “非（fēi）配（pèi）合尺寸的公差數值”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（zhì）造 模具。衝（chōng）壓件的尺寸公差應按“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（zhèng），下偏差為零（líng）。

刃口尺寸的計算方法

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

( 一（yī） ) 凸模與凹模分開加工

采用（yòng）這種方法，是指凸模和凹模分別（bié）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δp、凹模δd)，它適用於圓形或簡單外形的製件。為了（le）保（bǎo）證初始間隙值小（xiǎo）於最至公（gōng）道間隙2cmax，必須滿足下列條件：

｜δ p｜＋｜δd｜≤２cmax－2cmin

或（huò）取δp＝0.4(2cmax－2cmin)

δd＝0.6(2cmax－2cmin)

也就是說，新製造（zào）的模具應該是｜δp｜＋｜δd｜＋２cmin≤2cmax。 否則製造 的（de）模（mó）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行討論。

a)落料b)衝孔

1．落料：

設工件的（de）尺寸為D０－△，根據計算原則，落料時以凹模為設（shè）計基（jī）準。首（shǒu）先確定凹模尺寸，使凹模（mó）基本尺寸接近或即是製件輪廓的最（zuì）小極限尺寸，再減小凸 模尺寸以保證最小（xiǎo）公（gōng）道間隙值 2cmin。各（gè）部（bù）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（shè）衝孔尺寸為d＋△0根據以上原（yuán）則，衝（chōng）孔時以 凸模設計 為（wéi）基準，首先確定凸（tū）模刃口尺（chǐ）寸（cùn），使凸模基本 尺寸接近或即是工件（jiàn）孔的最大極（jí）限尺寸，再（zài）增大凹模尺寸以保證最（zuì）小公道間隙 2cmin。各部分分配位（wèi）置（zhì）見（jiàn）圖2—12b)， 凸模（mó）製造偏差（chà）取負 偏差（chà），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（gè）以上孔時，凹模型孔中心（xīn）距 Ld按（àn）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 凸模基本 尺寸(mm)；

Dmax——落料件最大極限尺寸(mm)；

dd——衝孔凹模基本尺（chǐ）寸(mm)；

dp——衝孔（kǒng） 凸模基本 尺寸(mm)；

dmin—— 衝孔件孔的（de） 最小極限尺寸(mm)；

Ld——同 一工步 中凹模孔距基本尺寸（cùn）(mm)；

Lmin——製件孔距最小極限尺寸(mm)；

△——製件公差 (mm)；

2cmin—— 凸（tū） 、凹模最小初始雙麵間隙(mm)；

δp—— 凸（tū）模下 偏（piān）差，可按IT6選用(mm)；

δd——凹模上偏差，可按IT7選用(mm)；

x——係數，是為了使衝裁（cái）件的實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或按下列關係（xì）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

當製件公差為 IT14者，取x＝05。

表 2.3.1 係數x

解：該零件屬於無特（tè）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（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（jí），取x＝0.75；36＋0.62為IT14級，取x＝0.5。

設凸 、凹模分別按 IT6和（hé）IT7級加工製造（zào），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（jiàn）)

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（yǒu）縮小δ p、δd，進步製造精度，才（cái）能保證間隙在公道範圍內，此時可（kě）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（tū）模和凹模配合加工

對於外形複雜或薄板工（gōng）件的模（mó）具（jù），為（wéi）了保證衝裁凸 、凹模間有一（yī）定的間（jiān）隙值，必須采（cǎi）用配合加工（gōng）。此方（fāng）法是先做好其中的一件 ( 凸模或（huò） 凹模)作為基準件，然後以此基準（zhǔn）件（jiàn）的實際尺寸來配加工另 一件，使它們之間保持一定的（de）間（jiān）隙。因此，隻在基準件上標注尺（chǐ）寸和製造公差，另一件隻標（biāo）注公稱尺寸並注明配做所（suǒ）留的間隙值。這樣δ p與δd就不再受間隙限製。根據經驗，普（pǔ）通模（mó）具的製造公差一般可取δ＝△／ 4(精密模具的（de）製造公差可選幾（jǐ）μ)。這（zhè）種方法不僅輕易（yì）保證凸 、凹模間隙值（zhí）很小（xiǎo），而（ér）且還可（kě）放大基準件的製造公差，使製造（zào）輕易。在計算複雜外形（xíng）的凸 凹模工作（zuò）部分（fèn）的尺寸時 ，可以發現（xiàn） 凸 模和凹模磨損（sǔn）後，在一個 凸模或 凹模上會同時存在著三類不同磨損性（xìng）質的尺寸，這時需要區別對待。

第一類：凸模或 凹模磨（mó）損會（huì）增大的尺寸：

第二類：凸模或 凹（āo）模磨損後會減小的尺寸：

第三類：凸模或 凹模磨損後基本不變的尺寸。

其中尺寸的a、b、c對 凸模來 說是屬於第二類尺寸，對於（yú）凹模來說則是（shì）第一類尺寸（cùn）；尺寸 d對於凸模來說 屬於第一類尺寸，對於凹模來說屬於第二類（lèi）尺寸；尺（chǐ）寸e，對 凸 模（mó）和凹模來說都屬於第（dì）三類（lèi）尺寸。下麵分別討（tǎo）論凸模或 凹模這（zhè）三類尺寸的不同計算方法。

複雜外形衝裁（cái）件的尺寸分類（lèi）

對（duì）於落料凹模或衝孔凸模在 磨（mó）損後將會增大（dà）的第一類尺寸，相當於簡單外形的落料凹模尺寸（cùn），所（suǒ）以它的（de）基本尺寸及製造公差的確定方法 就與式 (2—1)相同。第一類尺寸： Aj＝ （ Ａmax－x△)＋0.25△ (2—6)

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

第二類（lèi）尺寸：Ｂj＝ （ Ｂmin＋x△)－0.25△ (2—7)

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

第三類尺（chǐ）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（liào）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（shè）計基準件，隻需計算落料凹模刃口尺寸及製造公差， 凸模刃口尺寸由凹模的實（shí）際尺寸按間隙要求配作。

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（āo）模的基本尺寸（cùn）計算如下：

a凹（āo） ＝（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（āo） ＝ （ 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（xiàng）同，分別是 79.79mm、39.75mm、34.75mm、22.07mm、14.94mm。但（dàn）不必標注公差（chà）注明以 0.1～0.14mm雙麵間隙與（yǔ）落料凹模配作。

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