五（wǔ）金衝壓件凸凹模具的（de）間隙設計

刃（rèn）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尺寸精度，模具的公道間隙（xì）值也要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，是（shì）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 、凹模之間存在間隙，使落下 的料或衝出（chū） 的孔都帶（dài）有錐度，且（qiě）落料件（jiàn）的大端尺寸即是凹模尺寸，衝孔件的（de）小端尺寸 即是 凸 模尺寸。

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

3．衝裁（cái）時， 凸 、凹模要（yào）與衝裁件或廢物發生摩擦， 凸模（mó）愈磨愈 小，凹模 愈磨愈 大，結果使間隙愈用愈大

由此在決定模具（jù）刃口尺寸及其製造公差時需考（kǎo）慮下述原（yuán）則：

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

2．考慮到衝裁中（zhōng） 凸 、凹模的磨損，設計 落料模時 ，凹（āo）模基本尺寸應取尺寸公差範圍的（de）較小尺寸；設（shè）計衝孔模時，凸模基本（běn） 尺寸（cùn）則應取工件孔（kǒng）尺寸公差範圍內的較大尺寸。這樣，在 凸 、凹模磨損（sǔn）到一定程度的情況下，仍能衝出合格製件。 凸 、凹模間隙則取最小公道間隙值。

3．確定衝模刃口製造公差時，應考慮製件的公差要求（qiú）。假如對刃口（kǒu）精度要求過（guò）高( 即製造公差過（guò）小 )，會使模具製造困難（nán），增加本錢，延永生產周期；假如對（duì）刃口精度要求過低(即製（zhì）造公差過大 )，則生（shēng）產出（chū）來的製件（jiàn）可能分歧格，會使模具的壽命降低（dī）。製件精度與模具製造精度的關係見表 2—1。若製件沒有標注公差（chà）， 則對於 非 圓形件按國家標準 “非（fēi）配合尺寸的公差數值（zhí）”IT14級處理，衝模則可（kě）按IT11級（jí）製造；對（duì）於圓形件，一般可按IT7～ ６級製造 模具。衝壓（yā）件的尺寸公差應按“進體”原則（zé）標注（zhù）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，下（xià）偏差為零。

刃口尺寸的計算方法

由於模具加工方法不同，凸模（mó）與 凹模刃口部分尺（chǐ）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可分為二（èr）種情況。

( 一 ) 凸模（mó）與凹模分開（kāi）加工

采用這種方法，是指（zhǐ）凸模和凹模分（fèn）別按（àn）圖紙加（jiā）工至尺寸。要分別標注凸模和凹模刃口（kǒu）尺寸與製造公（gōng）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（bì）須滿足下列條件（jiàn）：

｜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 的模具間隙已超過答應（yīng）變（biàn）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（cùn）為D０－△，根據計算原則，落料（liào）時以（yǐ）凹模為設計基準。首先確定凹模尺寸，使凹模基本尺寸接近或即是製件輪廓的最（zuì）小極限尺寸，再減（jiǎn）小凸 模尺寸（cùn）以（yǐ）保證最小公道（dào）間隙值 2cmin。各部分分配位（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，使凸模（mó）基本 尺寸接近或即是工件（jiàn）孔的最（zuì）大極限尺寸，再增（zēng）大凹（āo）模尺寸以保證最小公道間隙（xì） 2cmin。各部分分配位置見圖2—12b)， 凸模製造（zào）偏差取負 偏差（chà），凹模取正偏差。其計（jì）算公式（shì）如下：

在同一工步中衝出製件兩個以上孔時，凹模型孔中心（xīn）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（luò）料件最（zuì）大極限（xiàn）尺寸(mm)；

dd——衝孔凹模基本尺寸（cùn）(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（yī）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（mó）最小初始雙（shuāng）麵間隙(mm)；

δp—— 凸模下 偏差，可按IT6選用(mm)；

δd——凹模（mó）上偏（piān）差，可按IT7選用(mm)；

x——係數，是為了（le）使衝裁件（jiàn）的實際尺寸盡量接近衝裁件公差帶（dài）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（zhì）件公差為 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的一般衝孔、落料（liào）件。36由落料獲得，2—6及18由衝孔同時獲得。查表 2.3.1，2cmin＝０.04，2cmax＝0.06，則2cmax－2cmin＝0.06－0.04＝0.02mm

由（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 、凹模分別按 IT6和IT7級加工製（zhì）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（kě）知，隻有縮小δ p、δd，進步製造精度，才能（néng）保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（hé）凹模（mó）配合（hé）加工

對於外形複雜或（huò）薄板工（gōng）件的模（mó）具，為了保證衝裁凸 、凹模（mó）間有一定的間隙值，必須采用配合加工。此（cǐ）方法是先做好（hǎo）其中的一件 ( 凸模或 凹模)作為基準件，然後以此基準件的實（shí）際尺寸來配加工另 一件，使它們之（zhī）間保持一定的間隙。因（yīn）此，隻在基準件上標注尺寸和製造公差，另一件隻標注公稱尺寸並注明配做所留的間（jiān）隙值。這樣δ p與δd就不再受（shòu）間隙限製。根據（jù）經（jīng）驗，普通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（fāng）法不僅輕易保證凸 、凹模間隙值很（hěn）小，而（ér）且還可放大基準（zhǔn）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（fèn）的尺寸時 ，可以發現 凸 模和凹模磨損（sǔn）後，在一（yī）個 凸模或 凹模上會同時存在著三類不同磨損性質（zhì）的（de）尺寸，這時需要區別對（duì）待。

第一類（lèi）：凸模或 凹（āo）模磨（mó）損會增大的尺（chǐ）寸：

第二類：凸模或 凹模磨損後會減小（xiǎo）的尺寸：

第（dì）三類：凸模或 凹模磨損後基本不（bú）變的尺寸。

其中尺寸的a、b、c對 凸模（mó）來 說是屬（shǔ）於第二類尺寸（cùn），對於凹模來說則是第一類尺寸；尺寸 d對於凸模來說 屬於（yú）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（mó）來說都屬於第三（sān）類尺（chǐ）寸。下麵分別討論凸模或 凹模這三類尺寸的不同（tóng）計算方法。

複雜外形衝裁件的尺寸分類

對於落料凹模或衝孔凸模在 磨損後將會（huì）增大的第一類尺寸，相當於簡單外形的（de）落料凹模尺寸，所以它的基本尺寸及製造公差（chà）的確定方法 就（jiù）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（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，所以它的基本尺寸及製造公差的確定方法 就與式(2—3)相同。

第二類尺寸：Ｂj＝ （ Ｂmin＋x△)－0.25△ (2—7)

對於凸模或凹模在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，厚度t＝1mm，〔 材料為 10號鋼（gāng）)衝裁件的凸（tū）、凹模刃口尺寸及製造公差。

解：該衝裁件屬（shǔ）落料件，選凹模為設計基準件，隻需計算落料凹模刃口尺寸及製造公差， 凸模刃口（kǒu）尺寸由凹模的（de）實際尺寸按間隙要求（qiú）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（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 ＝(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（běn）尺寸（cùn）與凹模相同，分別是（shì） 79.79mm、39.75mm、34.75mm、22.07mm、14.94mm。但不必（bì）標注公差注明以 0.1～0.14mm雙麵（miàn）間隙與落料凹模（mó）配作。

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