​五金衝壓件凸凹模具的間隙設計

刃口尺寸計算的基（jī）本原則

衝裁件（jiàn）的尺寸精度主要決定於模具刃口的尺寸（cùn）精度，模具的（de）公（gōng）道間隙值（zhí）也要靠模具刃口尺寸及製造（zào）精度（dù）來保證。正（zhèng）確確定（dìng）模具刃口尺寸及其製造公差，是設計衝裁模主要 任務之一。從生產實踐中可以發現（xiàn）：

1．由於 凸 、凹模（mó）之間存（cún）在（zài）間隙（xì），使落下 的料或衝（chōng）出 的孔（kǒng）都帶有錐度，且落料件的大端尺（chǐ）寸即是凹模（mó）尺寸，衝（chōng）孔件的小端尺寸 即（jí）是 凸 模尺寸。

2．在丈量（liàng）與使用中，落料件（jiàn）是以大（dà）端尺（chǐ）寸為基準，衝孔孔徑是 以小端尺寸 為基準。

3．衝裁時， 凸 、凹模要與衝裁件或廢物發生摩擦， 凸模愈磨愈 小（xiǎo），凹模 愈磨愈 大，結果（guǒ）使間隙（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下述原則：

1．落料件（jiàn）尺寸由凹模尺寸決定（dìng）， 衝孔時孔的 尺寸由 凸 模尺寸決定。 故設計落料模（mó）時 ，以凹模為（wéi）基準 ，間隙取（qǔ）在 凸模上 ；設（shè）計 衝孔模（mó）時 ，以 凸模為 基準，間隙取（qǔ）在凹模上。

2．考慮到衝裁中 凸 、凹（āo）模的磨損，設計 落料模時（shí） ，凹模基（jī）本尺寸應取尺寸（cùn）公差（chà）範圍的較小尺（chǐ）寸；設計衝孔（kǒng）模時，凸模基本 尺寸則應取工件孔尺寸公差範圍內的（de）較大尺寸。這樣，在（zài） 凸 、凹模磨損到一（yī）定程度（dù）的情況下，仍能（néng）衝出合格製件。 凸 、凹模間隙則取最小公道間隙（xì）值。

3．確定衝模刃口製造（zào）公差時，應考慮製件的公差要求。假如（rú）對刃口（kǒu）精度（dù）要求過高( 即製造公（gōng）差過小 )，會使模具製造困難，增加本錢，延永生產周期；假如對刃口精度要求過低(即製造公（gōng）差過大 )，則生產出來的（de）製件可能分歧格，會使模具的壽命降（jiàng）低。製件精（jīng）度與模具製造精度的關（guān）係見（jiàn）表 2—1。若製件沒有標注公差， 則對於（yú） 非 圓形件按國（guó）家標準（zhǔn） “非配合（hé）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級製造 模具。衝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（chà）為（wéi）零，下偏差為負；衝（chōng）孔件上偏差為正，下偏（piān）差為零。

刃口尺寸的計算方法

由於（yú）模具加工方（fāng）法（fǎ）不（bú）同，凸模與 凹模刃（rèn）口部分尺寸的計算公式與製造公差的標（biāo）注也不同，刃口尺寸的計算方法可分為二種情況。

( 一 ) 凸模與凹模分開加工

采（cǎi）用這種方法，是指凸模和凹（āo）模分別（bié）按圖紙加工至（zhì）尺寸。要分（fèn）別標注凸模（mó）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（yě）就是說（shuō），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（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．落料：

設工件的（de）尺寸為D０－△，根（gēn）據計算原則，落料（liào）時以凹模為設計基準。首先確（què）定凹（āo）模尺寸，使凹模基本尺寸接近或即是（shì）製（zhì）件輪廓的最小極限尺寸，再減小凸 模尺寸以保證最小公道間隙（xì）值 2cmin。各部（bù）分分配位置（zhì）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：

設衝孔尺寸為d＋△0根（gēn）據以上原則，衝孔時以 凸模（mó）設（shè）計 為基準，首先確定凸模刃口尺寸（cùn），使凸模基本 尺寸接近或即是工件孔的最大極限尺寸，再增大凹（āo）模尺寸以保證（zhèng）最小公道間隙（xì） 2cmin。各部分分配位置見圖2—12b)， 凸模（mó）製（zhì）造偏差取負 偏差（chà），凹模取正偏差。其計算公式如下：

在同（tóng）一工（gōng）步中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（āo）模基本尺寸(mm)；

Ｄp——落料（liào） 凸模基本 尺寸(mm)；

Dmax——落料（liào）件最大極限尺寸(mm)；

dd——衝孔凹模基本尺寸(mm)；

dp——衝孔 凸模（mó）基本 尺寸(mm)；

dmin—— 衝孔件孔的 最小極限尺寸(mm)；

Ld——同 一工步 中（zhōng）凹模孔距基本尺寸(mm)；

Lmin——製件孔距最小極（jí）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 偏差，可按IT6選用(mm)；

δd——凹模上偏差，可按IT7選用(mm)；

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

當製（zhì）件公（gōng）差為 IT10以上，取x＝１

當製件公差（chà）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：該零件屬於無特殊要求（qiú）的一般衝孔、落料件。36由落料獲得，2—6及18由衝（chōng）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（jí），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 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，進步製造精度，才能保證間隙（xì）在公道範圍內（nèi），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（jiā）工

對於（yú）外形複雜或薄板工件的（de）模具，為了保證衝裁凸 、凹模間有一定的間隙值，必須采用配合加工。此方法是先做好其中（zhōng）的一件 ( 凸模或 凹模)作為基準件，然後以此基準件的實際尺寸來配加工另 一件，使它們之間保持一定的間隙。因此（cǐ），隻在基準件上標注（zhù）尺寸和製造公差，另一件隻標注（zhù）公稱尺寸並注（zhù）明配做所留的間隙值。這樣δ p與δd就不再受（shòu）間隙限製。根據經驗，普通（tōng）模具的製造公差一般可取δ＝△／ 4(精密模具的製造公差可選幾μ)。這種方法不僅輕易保證凸 、凹模（mó）間隙值很小，而且還可放大基準件的製（zhì）造公差，使製造（zào）輕易。在計算複雜外形的凸（tū） 凹模工作部分（fèn）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：凸模或 凹模磨（mó）損（sǔn）會增（zēng）大的尺（chǐ）寸：

第二類：凸模或 凹模磨損後會減小的尺寸：

第三類：凸（tū）模或 凹模磨（mó）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，對於凹模來說則是（shì）第一類尺寸；尺寸 d對於凸模來說 屬於第一類尺寸，對於凹模來說（shuō）屬（shǔ）於第二類（lèi）尺寸；尺寸e，對 凸 模（mó）和凹模來說都屬於第三類尺寸。下麵（miàn）分別討論（lùn）凸模（mó）或 凹模這三類尺（chǐ）寸的不（bú）同計算方法（fǎ）。

複雜外形（xíng）衝裁件（jiàn）的尺寸分類

對於落料凹模或衝孔凸模在 磨損後將會增大的第一類尺寸，相當（dāng）於簡單外形的落料凹模尺寸，所以它的基本（běn）尺寸及製造公差的（de）確定方法（fǎ） 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 模尺寸，所以它的（de）基本尺寸（cùn）及製造公（gōng）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（dì）三類尺寸不（bú）必考慮磨損的影響，凸、凹模的基本尺寸（cùn）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（hòu）度t＝1mm，〔 材料為 10號鋼)衝裁件的凸（tū）、凹模刃口尺寸及製造公差。

解：該衝裁（cái）件屬落料件，選凹模為設計基準件，隻需計算落料凹模刃口（kǒu）尺（chǐ）寸及製造公差， 凸模刃口尺寸由凹模的實際尺寸按間隙要（yào）求配作。

由表（biǎo） 2—3查得，2cmin＝0.10mm，2cmax＝0.14mm，由表2—5查得：對於尺（chǐ）寸為 80mm，選x＝0.5；尺寸為15mm，選x＝1；其餘尺寸（cùn）均選x＝0.75。落（luò）料凹模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 ＝ （ 15－0.12＋0.5×0.12)±1／８×0.12mm＝14.94±0.015mm

落（luò）料凸模的基本尺寸與凹模（mó）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（xì）與落料凹模配作。

a)落料凹模尺;b)落料凸模尺寸（cùn）(按（àn）凹模實際尺（chǐ）寸（cùn）配件，保證雙麵間隙值為（wéi） 0.10 ～ 0.14mm