​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

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

1．由於 凸 、凹模之間存在間（jiān）隙，使落下 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（cùn），衝孔件的小端尺寸 即是 凸 模尺寸。

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

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

由此在決（jué）定模具刃口尺寸及（jí）其（qí）製造公差時需考慮下述原則：

1．落料件尺寸由（yóu）凹模尺寸決定， 衝孔時孔的 尺寸由（yóu） 凸 模尺寸決定。 故設計落（luò）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（mó）為 基準，間隙取在凹模上。

2．考慮（lǜ）到衝裁中 凸 、凹模的磨損，設計 落料模時 ，凹模基（jī）本尺寸應取尺寸公差範圍的較小尺寸；設計衝孔模時，凸模基本 尺（chǐ）寸（cùn）則應取工件（jiàn）孔尺寸（cùn）公差範圍內的較大（dà）尺寸。這樣，在 凸 、凹模磨損到一定程度（dù）的情況下，仍能衝（chōng）出合（hé）格製件。 凸 、凹模間隙則取最小公道間隙值。

3．確定衝模刃口製造公差時，應考（kǎo）慮製（zhì）件的公（gōng）差要求。假如對刃口精度要求過高( 即製造公（gōng）差過小（xiǎo） )，會（huì）使模具（jù）製造困難（nán），增加本錢，延永生產（chǎn）周期；假如對刃（rèn）口精度要（yào）求過低(即製造公差過大 )，則（zé）生產出來的製件可能分歧格，會使模具的壽命降低。製件精度與模具製造精度的關係見（jiàn）表 2—1。若製件沒有標注公差， 則對於 非 圓形（xíng）件按國家標準 “非配合尺寸的公差數值”IT14級處（chù）理，衝模則可按IT11級製造；對（duì）於圓（yuán）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（dān）向公差，落（luò）料件（jiàn）上偏（piān）差為零，下偏差為（wéi）負；衝孔件上偏差（chà）為（wéi）正，下（xià）偏差為零。

刃口尺寸的計算方法

由於（yú）模具加工方（fāng）法不同，凸模與 凹模刃口部分尺寸（cùn）的（de）計算公式與製造（zào）公差的標注也不同，刃口（kǒu）尺寸的計算方法可分為二種情況（kuàng）。

( 一 ) 凸模與凹（āo）模分開加工

采（cǎi）用這種方法，是指凸模和（hé）凹模（mó）分別按圖紙加工至尺寸。要分別標注凸模和（hé）凹模刃口尺（chǐ）寸（cùn）與製（zhì）造公差(凸模δp、凹模δd)，它適（shì）用於圓形或簡（jiǎn）單外形的（de）製件。為（wéi）了保證初始間（jiān）隙值小於最至（zhì）公（gōng）道（dào）間隙2cmax，必（bì）須滿（mǎn）足下列條件：

｜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（de）模具應該是｜δp｜＋｜δd｜＋２cmin≤2cmax。 否則製造 的模（mó）具間隙已（yǐ）超過答應變動範（fàn）圍 2cmin～2cmax。

下（xià）麵對落料和（hé）衝孔兩（liǎng）種情況分別進行討論。

a)落料b)衝孔

1．落料：

設工件的尺寸為（wéi）D０－△，根據計算原則，落料時以凹模為設計基（jī）準（zhǔn）。首先確定凹模尺寸，使凹模基本尺（chǐ）寸接近或即是製件輪廓的最小極限（xiàn）尺寸，再（zài）減小凸 模尺寸以（yǐ）保證最小（xiǎo）公道間（jiān）隙值 2cmin。各部分分配位置見圖2.3.1(a)。其計（jì）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根據以上原則，衝孔時（shí）以（yǐ） 凸（tū）模設計 為基準，首先確定（dìng）凸模刃（rèn）口尺（chǐ）寸，使凸模基本 尺寸接近或即是工件孔的最大極限（xiàn）尺寸，再增大凹模尺寸（cùn）以保證最小公道間隙（xì） 2cmin。各（gè）部分（fèn）分配位置見圖2—12b)， 凸模製造偏差取負 偏差，凹（āo）模取正偏差。其計算公（gōng）式如下：

在同一（yī）工步中衝出製（zhì）件兩個以上孔時，凹模（mó）型孔中（zhōng）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 凸模基（jī）本 尺寸(mm)；

Dmax——落料件最大極限尺寸(mm)；

dd——衝孔凹（āo）模（mó）基本尺寸(mm)；

dp——衝孔 凸模基本 尺寸(mm)；

dmin—— 衝孔（kǒng）件（jiàn）孔的 最小極限（xiàn）尺（chǐ）寸（cùn）(mm)；

Ld——同 一工步 中凹模孔距基本尺寸(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（chū）始雙麵（miàn）間（jiān）隙(mm)；

δp—— 凸模下 偏差，可按IT6選用(mm)；

δd——凹模（mó）上偏（piān）差，可按（àn）IT7選用(mm)；

x——係數，是為了使衝裁件的實際（jì）尺寸盡量接近衝裁件公差帶的中間尺寸，與工（gōng）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（gōng）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：該零件屬於無特殊要求的一般衝孔、落料件（jiàn）。36由落料獲得，2—6及18由衝孔同時獲得。查（chá）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，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（cùn）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（yǒu）縮小δ p、δd，進步製（zhì）造精度，才能保（bǎo）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（hé）加工

對於外形複雜或薄板工件的模具，為了保證衝裁凸 、凹模間有（yǒu）一定的間隙（xì）值，必須采用配合加工。此方法是先做好其中的一件 ( 凸模或 凹模)作（zuò）為基準件，然（rán）後以此（cǐ）基準件的實際（jì）尺寸來配加工（gōng）另 一件，使（shǐ）它（tā）們之間保持（chí）一定的間隙。因此，隻在基準件上標注尺寸和製造公差，另一（yī）件（jiàn）隻標注公稱（chēng）尺寸並注明配做所留的間隙值。這樣δ p與δd就不再（zài）受（shòu）間隙限製。根據經驗，普通模具的製（zhì）造公差一般可取δ＝△／ 4(精密（mì）模具的製造公差可選幾μ)。這種方法不僅輕易保證凸 、凹模間隙值很小（xiǎo），而且還可放大基準（zhǔn）件的（de）製造公差，使製造輕（qīng）易。在計（jì）算複雜外形的凸 凹（āo）模（mó）工作（zuò）部分的（de）尺寸時 ，可以發現 凸 模和凹模磨損後，在一個 凸模或 凹模上（shàng）會同時存在著三（sān）類不同磨損（sǔn）性質的尺寸，這時需（xū）要區別對待。

第一（yī）類：凸模或 凹模磨損會增大的尺寸：

第二類：凸模或 凹模（mó）磨損後會減（jiǎn）小的尺寸：

第（dì）三類：凸模或 凹模磨損後基本不變的（de）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（mó）來說（shuō）則是（shì）第一類尺（chǐ）寸；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尺寸；尺寸e，對 凸 模和凹模來說（shuō）都屬於第三類尺寸。下麵分別討論（lùn）凸模或 凹模這三類尺寸的不同計算方法。

複雜外形衝裁件的尺寸（cùn）分類

對於落（luò）料（liào）凹模或（huò）衝孔（kǒng）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（yǐ）它的基本尺寸及製造公差的（de）確定方法 就與式 (2—1)相同。第一（yī）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會（huì）減小的第（dì）二類尺寸，相當於簡單外形的衝孔 凸 模尺寸，所以它的基本尺寸及製造公差的確定（dìng）方法 就（jiù）與式(2—3)相同。

第二類尺寸：Ｂj＝ （ Ｂmin＋x△)－0.25△ (2—7)

對於凸模或凹模在（zài）磨損後基本不變的第三類尺寸不必考慮磨損的影響，凸、凹模的基本尺寸按式 (2—5)計（jì）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（hòu）度t＝1mm，〔 材料為 10號鋼)衝裁件（jiàn）的凸、凹模刃（rèn）口尺寸及製造公差。

解：該衝裁（cái）件屬落料件，選凹（āo）模為設計基準件，隻需（xū）計算（suàn）落料凹模刃口尺寸及製造公差， 凸模刃口尺寸（cùn）由凹（āo）模的實際尺寸按間（jiān）隙要（yào）求配（pèi）作。

由表 2—3查得（dé），2cmin＝0.10mm，2cmax＝0.14mm，由表2—5查得：對於尺寸（cùn）為（wéi） 80mm，選x＝0.5；尺寸為15mm，選x＝1；其餘（yú）尺（chǐ）寸均選x＝0.75。落料凹模的基本尺寸計算如下（xià）：

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（tū）模的基本尺寸與凹模相同，分別是 79.79mm、39.75mm、34.75mm、22.07mm、14.94mm。但不必標（biāo）注公差注明以 0.1～0.14mm雙麵間隙與落料凹模配作。

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