五金衝壓件凸凹模具的間隙設計

刃口尺（chǐ）寸計算的（de）基本原則

衝裁件的尺寸精度主要決定於模具刃口的尺寸精度，模具的公道間隙值（zhí）也要靠模具刃口尺寸及製造（zào）精度來保（bǎo）證。正確確定模具刃口尺寸及其製（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（yóu）於 凸 、凹模之間存在間隙，使落下 的料或衝（chōng）出 的孔都帶有錐度，且落（luò）料（liào）件（jiàn）的大端尺寸即是凹模尺寸，衝孔件的小端尺寸 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（yǐ）小端尺寸 為基準。

3．衝裁時， 凸 、凹模要與衝（chōng）裁件或廢物（wù）發（fā）生摩擦， 凸模愈磨愈 小，凹模 愈（yù）磨愈 大，結果使間隙愈（yù）用（yòng）愈大

由此在決定模具刃口（kǒu）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（chōng）孔（kǒng）時孔（kǒng）的 尺寸由 凸 模尺（chǐ）寸決定（dìng）。 故設計落料模時 ，以凹模為（wéi）基準 ，間隙取在 凸模上 ；設計 衝孔模時 ，以 凸（tū）模為 基準（zhǔn），間隙取在凹模上。

2．考慮到衝裁中 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（chǐ）寸；設計衝孔模時，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（yàng），在 凸 、凹模磨（mó）損到（dào）一定程度的情況下（xià），仍能衝出合（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，應考慮製件的（de）公差（chà）要求（qiú）。假（jiǎ）如對刃口精度要求過高( 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(即製造公差（chà）過大 )，則生產出來的製（zhì）件可能分歧格，會（huì）使（shǐ）模具的壽命降低。製件精度與模具製造精度的關係見表 2—1。若製件沒有標（biāo）注公差， 則對於 非 圓形件按國家標準 “非配合尺寸的公差數（shù）值”IT14級（jí）處（chù）理，衝模則可按IT11級製造；對（duì）於圓形件，一般可按IT7～ ６級製造 模具。衝壓件的尺寸公（gōng）差應按“進體”原則（zé）標注（zhù）為（wéi）單向公差，落料件上偏差為（wéi）零，下偏差為（wéi）負；衝孔件上偏差為正（zhèng），下偏差為零。

刃口尺寸的計算（suàn）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差的標注也不同，刃口尺寸的計算方法（fǎ）可分為二種情況。

( 一（yī） ) 凸模與凹模分開加工

采用這種方法，是指凸模和凹（āo）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造（zào）公（gōng）差(凸（tū）模δp、凹（āo）模（mó）δd)，它適用於圓（yuán）形或簡單外形的（de）製件。為了保證初始間隙值小於最至公道間（jiān）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)

也就是說，新製造的模（mó）具應該是｜δp｜＋｜δd｜＋２cmin≤2cmax。 否則製造 的模具（jù）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：

設工件的尺寸為D０－△，根據計（jì）算原則，落料時以凹模為設計基準。首先（xiān）確定凹模尺（chǐ）寸，使凹模基本尺（chǐ）寸接近或即是製件輪廓的最小極限尺寸，再減（jiǎn）小凸 模尺寸以保證最小公道間隙值 2cmin。各部分分（fèn）配位（wèi）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，首先確定凸模刃口尺寸，使凸（tū）模基（jī）本 尺寸接近或即是工件孔的（de）最大（dà）極限尺寸，再增大凹模（mó）尺寸以保證最小公（gōng）道間隙 2cmin。各部分分配位置見圖2—12b)， 凸模製（zhì）造偏差取負（fù） 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 凸模基本 尺寸(mm)；

Dmax——落（luò）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（āo）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（mó）最小初始雙麵間隙(mm)；

δp—— 凸模下（xià） 偏差，可按IT6選用(mm)；

δd——凹模上（shàng）偏差，可按IT7選用(mm)；

x——係數，是為了使衝（chōng）裁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（zào）精度（dù）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（zhì）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（wú）特殊要求的一（yī）般衝孔、落料件。36由落料獲得，2—6及18由（yóu）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，取x＝0.5。

設凸 、凹（āo）模分別按 IT6和IT7級加（jiā）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（zhī），隻有縮小δ p、δd，進步製造精度（dù），才能保證間隙在公道範圍內，此時（shí）可取（qǔ）：

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) 凸模和凹模配合加工

對於外形複（fù）雜或薄板工件的（de）模具，為了保證（zhèng）衝裁凸 、凹模間有一定的間隙值，必須采用配（pèi）合（hé）加工。此方法是先（xiān）做好其中的一件 ( 凸模或 凹模)作為基準件，然後以（yǐ）此基準件的實（shí）際尺寸來配加工另 一件，使它們之間（jiān）保持一定的間隙。因（yīn）此，隻在基準件（jiàn）上標注尺寸和製造公差，另（lìng）一（yī）件隻標注公稱尺寸（cùn）並注明配做所留的間隙值。這樣δ p與δd就不再受間隙（xì）限製。根（gēn）據經驗，普通模具的製造（zào）公差一般可取δ＝△／ 4(精（jīng）密模具的製造公差（chà）可選幾μ)。這種方法不僅輕易保證凸（tū） 、凹模間隙值很小，而且還可放大基準件的製造公差，使製造輕易。在計算複雜外形的凸 凹模工作部分的（de）尺寸時 ，可以發現 凸 模和（hé）凹模磨損後，在一個（gè） 凸模或 凹模（mó）上會同時存在（zài）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 凹模磨損會增大的尺寸：

第二類：凸模或 凹模磨損後會減小的尺寸：

第（dì）三類：凸模（mó）或 凹模磨損（sǔn）後基本不變的尺寸。

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

複雜外形衝裁件的尺寸分類

對於落料凹模或衝（chōng）孔凸模在 磨損（sǔn）後將會增（zēng）大的第一類尺寸，相（xiàng）當於（yú）簡（jiǎn）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 就與式（shì） (2—1)相同。第（dì）一類（lèi）尺寸（cùn）： Aj＝ （ Ａmax－x△)＋0.25△ (2—6)

對（duì）於衝孔凸模或 落料（liào）凹（āo）模在磨損後（hòu）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（tā）的基本（běn）尺寸及製造公差的（de）確定方法 就與式（shì）(2—3)相同（tóng）。

第二類尺寸：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寸（cùn）不（bú）必考慮磨損的影響，凸、凹模（mó）的基本尺寸按式 (2—5)計算。

第三類尺寸： Cj=(Cmin＋0.5△)±0.125△(2—8)

當（dāng）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（dù）t＝1mm，〔 材料為 10號鋼)衝裁件的凸、凹模刃口尺寸及製造公差。

解：該衝裁（cái）件（jiàn）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（de）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

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

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