五金衝壓件凸凹（āo）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（dù）主（zhǔ）要決定（dìng）於模具刃口的尺寸精（jīng）度，模具的公道間隙值也要（yào）靠模具刃口尺寸及製造精度來保證。正（zhèng）確確定模具刃口（kǒu）尺寸及其製造公差，是（shì）設（shè）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（luò）下 的料或衝出 的孔都帶有錐度，且落料件的大端尺（chǐ）寸即是凹模（mó）尺寸，衝孔件的（de）小端尺（chǐ）寸 即是 凸 模尺寸。

2．在丈量（liàng）與使用中，落料件是（shì）以（yǐ）大端尺寸為基準（zhǔn），衝孔孔（kǒng）徑是 以小端尺寸（cùn） 為基準。

3．衝裁時， 凸 、凹模要與衝裁（cái）件或廢物發生摩擦， 凸模愈磨愈 小，凹模 愈磨愈 大，結（jié）果使間隙（xì）愈用愈大

由此在決定模具刃（rèn）口尺寸及其製造公差時需考慮下述原則（zé）：

1．落料件（jiàn）尺寸（cùn）由凹模尺寸決定， 衝孔時孔的 尺寸由 凸 模尺寸決定。 故設計落料模時 ，以凹模為基準 ，間隙取在 凸模上 ；設計（jì） 衝孔模時 ，以 凸模（mó）為 基準（zhǔn），間隙取在凹模上。

2．考慮到（dào）衝裁中 凸 、凹模的磨損（sǔn），設計（jì） 落料（liào）模時 ，凹模（mó）基（jī）本尺寸應（yīng）取尺寸公（gōng）差範圍的較小尺寸（cùn）；設計衝孔模時，凸模基本 尺（chǐ）寸則應取工件孔尺寸公差範圍（wéi）內的較大尺寸。這樣，在 凸 、凹模磨損到（dào）一定程度的情況下，仍能衝出合（hé）格製件。 凸 、凹模間隙則取最小（xiǎo）公道間隙值（zhí）。

3．確（què）定衝模刃口製造公差時，應考慮製件的公差要求。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；假如對刃口精度要（yào）求過低(即製（zhì）造公差過大 )，則生產出來的製件可能（néng）分（fèn）歧格，會使模具的壽（shòu）命降低。製件精度（dù）與模具製造（zào）精度（dù）的關係見表 2—1。若製件（jiàn）沒有標注公差， 則對於 非 圓（yuán）形件（jiàn）按（àn）國家標準 “非配合尺寸的公（gōng）差數值”IT14級處理，衝模則可按IT11級製（zhì）造；對（duì）於圓形件，一般可（kě）按IT7～ ６級製造 模具。衝壓件的尺寸公差應按（àn）“進體”原則標注為單向公差，落料件上偏差為零，下偏差為負；衝孔件上偏差為正，下偏差為零。

刃口尺寸（cùn）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差的標注也不同，刃口尺寸的計算方（fāng）法可分為二種情況。

( 一 ) 凸模與凹模分開加工

采用這種方法，是指凸模和凹模（mó）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）公差(凸模δp、凹（āo）模δd)，它適用於圓（yuán）形或簡單外形的製件。為了保（bǎo）證初始間隙值小（xiǎo）於最（zuì）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)

也就是說（shuō），新製造的模具應該是（shì）｜δp｜＋｜δd｜＋２cmin≤2cmax。 否則製造 的模（mó）具間隙已（yǐ）超（chāo）過答應變動範圍 2cmin～2cmax。

下麵對落料和衝孔兩種情（qíng）況分別進行討論。

a)落料b)衝孔

1．落料：

設工件（jiàn）的尺寸為D０－△，根據計算原則，落料時（shí）以凹模為設計（jì）基準（zhǔn）。首先確（què）定凹模尺寸，使凹模基本尺寸接近或即是製（zhì）件輪廓的最小極限尺寸，再減小凸 模尺（chǐ）寸以保證（zhèng）最小公道間隙值 2cmin。各部分分配位置見圖2.3.1(a)。其計算公式（shì）如下：

Dd＝（Ｄmax－x△）＋δd0  （2—1)

Dp＝ （Ｄd－2cmin)－δp＝（Ｄmax－x△－2cmin)－δp （ ２—2)

2.衝孔：

設衝孔（kǒng）尺寸為d＋△0根據以上原則，衝孔時（shí）以 凸模設計 為基準，首先（xiān）確定（dìng）凸模刃口尺寸，使（shǐ）凸模基本 尺（chǐ）寸接近或即是工件孔的最大極限（xiàn）尺寸，再增大凹模尺寸以保證最小（xiǎo）公道間隙 2cmin。各部（bù）分分配位置見圖2—12b)， 凸模製造偏差取負 偏差（chà），凹模（mó）取正偏差。其計算公式如下：

在（zài）同一（yī）工步（bù）中衝出製件（jiàn）兩個以上孔時，凹模型孔中心距 Ld按下式確（què）定 ：

Ld＝ （ Lmin＋05△)±0.125△ (2—5)

式中Ｄd——落（luò）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（chǐ）寸(mm)；

dd——衝孔凹模基（jī）本尺寸(mm)；

dp——衝（chōng）孔 凸（tū）模基本 尺寸(mm)；

dmin—— 衝孔件孔的 最小極限尺寸(mm)；

Ld——同 一工步 中凹模（mó）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（jiān）隙(mm)；

δp—— 凸模下 偏差，可按IT6選用(mm)；

δd——凹模（mó）上偏差，可按IT7選用(mm)；

x——係數，是為了使衝裁件的實際尺寸盡量接近衝裁件（jiàn）公差帶的中間尺寸，與工件製造精（jīng）度有關 ，可查表 2.3.1或按下列關係取值：

當製件公差為（wéi） 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：該零件屬於無特殊要求的一（yī）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（biǎo） 2.3.1，2cmin＝０.04，2cmax＝0.06，則2cmax－2cmin＝0.06－0.04＝0.02mm

由（yóu）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（shè）凸 、凹模（mó）分別按（àn） 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（gōng）差條（tiáo）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（xiǎo）δ p、δd，進步製造精度，才能保證間隙在公道範圍內（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（āo）模配（pèi）合加工

對於外形複雜或薄板工件的模具，為了保證衝裁凸 、凹模間（jiān）有一定的間隙值，必須采用配合加工。此方法是先做好其中的一件 ( 凸模或（huò） 凹模)作為基準件，然（rán）後以此基準件的實（shí）際尺寸來配加工另 一（yī）件，使它們之間保持一定的間隙。因此，隻（zhī）在基準件上標注尺寸和製造公差（chà），另一件隻標注公稱尺寸並注（zhù）明配做所留的間隙值。這樣δ p與δd就不再受間隙限製（zhì）。根據經驗，普通模具的製造（zào）公差一般可取δ＝△／ 4(精密模具（jù）的製造公差可選幾μ)。這種方法（fǎ）不僅輕易保證凸 、凹模間（jiān）隙值很小，而且還可放大（dà）基準（zhǔn）件的製造公差，使製造輕（qīng）易。在計算複雜外形的凸（tū） 凹模工作部分的尺寸時 ，可以發現 凸 模（mó）和凹模磨損後（hòu），在一（yī）個（gè） 凸模或 凹模上會同時存（cún）在著三類不同（tóng）磨損（sǔn）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（chǐ）寸：

第二類：凸模或 凹模磨損後會減小的尺寸：

第三類：凸模或 凹模磨損後基（jī）本不變的尺寸。

其中（zhōng）尺寸的a、b、c對（duì） 凸模來 說是屬於第二類尺寸，對於凹模來說則是第一類（lèi）尺寸；尺寸 d對於凸模（mó）來說 屬於第一類尺寸，對於凹模來說屬於第二（èr）類（lèi）尺寸；尺寸e，對 凸 模和凹模（mó）來（lái）說都屬於第三類尺寸（cùn）。下麵（miàn）分別討（tǎo）論凸模（mó）或 凹模這三類尺寸的不同計算方法。

複（fù）雜外形衝裁件的尺寸（cùn）分類

對於落料凹模或衝孔凸模在 磨（mó）損後將（jiāng）會增大的第一類尺寸，相當於簡（jiǎn）單外形的落料凹模尺寸，所以它（tā）的（de）基本尺寸及製造公差的確定方（fāng）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 落料凹模在磨損後將會減小的（de）第二類尺（chǐ）寸，相當於簡單外形的衝孔 凸 模尺（chǐ）寸，所以（yǐ）它的基本（běn）尺寸及製造公（gōng）差的確定方法 就（jiù）與式(2—3)相同。

第（dì）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三類尺寸（cùn）不必考慮磨損的影響，凸、凹模的（de）基本尺寸按（àn）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t＝1mm，〔 材料為 10號鋼)衝裁（cái）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（cùn）及製造（zào）公差， 凸模刃口尺（chǐ）寸由凹模的實際尺寸按間隙要（yào）求配作。

由表 2—3查得，2cmin＝0.10mm，2cmax＝0.14mm，由（yóu）表2—5查得：對於尺寸為 80mm，選x＝0.5；尺寸為（wéi）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（jī）本尺寸與凹模相同（tóng），分（fèn）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雙麵間隙與落料凹模配作。

a)落（luò）料凹模尺;b)落料凸模尺寸(按凹模實際（jì）尺寸配（pèi）件，保證雙（shuāng）麵間隙值為 0.10 ～ 0.14mm