五（wǔ）金衝壓件凸凹模具的間隙設計

刃口尺寸計算的基本（běn）原則

衝裁件的尺寸精度主要決定於模具刃口（kǒu）的尺寸精度，模具的公道間隙值也要靠（kào）模具刃口尺寸及製（zhì）造精度（dù）來保證。正（zhèng）確確定模具刃口尺（chǐ）寸及其（qí）製造公差，是設計衝裁模主要 任務之一。從生產實踐中可（kě）以發現：

1．由於 凸 、凹模之間存在間隙，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，衝孔件的小端尺寸 即是 凸（tū） 模尺寸。

2．在（zài）丈量與使用中，落料件是（shì）以大端（duān）尺寸為基準，衝孔孔徑是 以小端尺寸 為基準（zhǔn）。

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

由（yóu）此在決定模具刃口（kǒu）尺寸（cùn）及其製（zhì）造公差時需（xū）考（kǎo）慮下述原則：

1．落料件尺寸由凹（āo）模尺寸決定， 衝孔（kǒng）時（shí）孔的 尺寸由 凸 模尺寸決定。 故設計落料模時 ，以凹模（mó）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（kǎo）慮到衝裁中 凸（tū） 、凹模的磨損，設計 落料模時 ，凹模基本（běn）尺寸應取（qǔ）尺寸公（gōng）差範圍的較小尺寸；設計衝孔模時，凸模基本 尺寸則應取工件孔（kǒng）尺寸公（gōng）差範圍內的較（jiào）大尺寸。這樣，在 凸 、凹（āo）模（mó）磨損到一定程度的情況下，仍能衝出合格製件（jiàn）。 凸 、凹模間隙則取最小公道間隙值。

3．確定衝模刃口製造公（gōng）差時，應考慮（lǜ）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（kùn）難，增加本錢，延永生產周（zhōu）期（qī）；假如對刃（rèn）口精度要求過低(即製造公差過大 )，則生產（chǎn）出（chū）來的製件可能分歧格，會使模具的（de）壽命（mìng）降（jiàng）低。製（zhì）件（jiàn）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， 則對於 非 圓形件按國家標準 “非配合尺寸的（de）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（jí）製（zhì）造 模（mó）具。衝壓件（jiàn）的尺寸公差（chà）應按“進體”原則標注為單向公（gōng）差，落料件（jiàn）上偏差為零，下偏差為負；衝孔件（jiàn）上（shàng）偏差為正，下偏差為零。

刃口尺寸的計算方法

由於模具加工方法不同，凸模與（yǔ） 凹模（mó）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（suàn）方法可分為二種情況。

( 一 ) 凸（tū）模與凹模分開加工

采用這種方法，是指凸模（mó）和凹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（bǎo）證初（chū）始間隙值小於最至（zhì）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，新製造的模（mó）具應該是｜δp｜＋｜δd｜＋２cmin≤2cmax。 否則製造 的模具間隙已超（chāo）過（guò）答應變動範圍 2cmin～2cmax。

下麵對落料和衝孔（kǒng）兩種情況分別進（jìn）行討論。

a)落料b)衝孔

1．落料：

設工件的尺寸為D０－△，根據計算原則（zé），落料時（shí）以凹模為設計基準。首（shǒu）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小極限（xiàn）尺（chǐ）寸，再減小凸 模尺寸以（yǐ）保證最（zuì）小公道間隙值 2cmin。各部分分配位置見圖2.3.1(a)。其計算公（gōng）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 凸模設計 為基準，首先確定凸模刃口尺寸，使凸模基本 尺寸接近或即是工（gōng）件孔的最大極限尺寸，再增大凹模尺寸以保證最小公道間隙 2cmin。各部（bù）分分配（pèi）位置見圖（tú）2—12b)， 凸模製造偏差取負 偏（piān）差，凹模（mó）取正偏差（chà）。其計算公式如下：

在同一工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——落料凹模基本尺寸（cùn）(mm)；

Ｄp——落料 凸模基本 尺（chǐ）寸(mm)；

Dmax——落料件最大極限尺寸(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（zuì）小極限尺寸(mm)；

Ld——同 一工步 中凹模孔距基本尺寸(mm)；

Lmin——製件孔（kǒng）距最（zuì）小極限尺寸(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（āo）模（mó）上偏（piān）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（liàng）接近衝裁件公差（chà）帶的中間（jiān）尺寸，與工件製造精度（dù）有（yǒu）關（guān） ，可查表（biǎo） 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（wéi） IT14者，取（qǔ）x＝05。

表 2.3.1 係數x

解：該零件（jiàn）屬於無特殊要求的一般衝孔、落料件。36由落料獲得（dé），2—6及18由衝孔（kǒng）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（chá）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（fèn）別按 IT6和IT7級加工製造，則（zé）

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（chà）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（jīng）度，才能保證間隙在公道（dào）範圍內，此時可（kě）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) 凸模和凹模配合加工

對於外形複雜（zá）或薄板工件的模具，為了保證衝裁凸 、凹模間有（yǒu）一定的間隙值，必須采用配合加工。此（cǐ）方法是（shì）先做（zuò）好其中的一件 ( 凸模或 凹模)作為基準件，然後（hòu）以此基準件的實際（jì）尺寸（cùn）來（lái）配加（jiā）工（gōng）另 一件，使它們之間保（bǎo）持一定的間隙。因此（cǐ），隻在基準件上標注尺寸（cùn）和製（zhì）造公差，另一件隻標注公稱尺寸並注明配做所留的間隙值（zhí）。這樣δ p與δd就不再受間隙限製。根據（jù）經驗（yàn），普（pǔ）通模具的製造公差一般可（kě）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（kě）放大基準件的製造公差，使製造輕（qīng）易。在計算複雜外形（xíng）的凸 凹模工作部（bù）分的尺寸時 ，可以發現 凸（tū） 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（sǔn）性質的（de）尺寸，這（zhè）時需要區別對待。

第（dì）一類：凸（tū）模（mó）或 凹模磨損會增大的尺寸：

第二類：凸模或 凹模磨損後（hòu）會減小的尺寸：

第三類：凸模或 凹模磨損後基本不變的尺寸。

其中尺寸的a、b、c對 凸模來 說是屬（shǔ）於第二類尺寸，對於凹（āo）模來說則是第一類尺寸；尺寸 d對於凸模來說 屬於第一類尺寸，對於凹模來說屬於第二類尺（chǐ）寸；尺寸e，對 凸 模和凹模來說都屬於第三類尺寸。下麵分別討（tǎo）論凸模或 凹模這三類尺寸的不同計算方法（fǎ）。

複（fù）雜外形衝裁件的尺寸分類

對於落料凹模或衝孔凸模在 磨損後將會增大的第一類（lèi）尺寸，相當於簡單外形的落料凹模尺寸，所以（yǐ）它的基本（běn）尺寸及製造公差的確定方（fāng）法 就（jiù）與式（shì） (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（liào）凹模（mó）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（mó）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（dì）二類尺寸：Ｂj＝ （ Ｂmin＋x△)－0.25△ (2—7)

對於凸模或凹模在磨損後基本（běn）不變的第三類尺寸不必考慮磨損（sǔn）的（de）影響，凸、凹模的基（jī）本尺寸按式 (2—5)計算。

第三（sān）類（lèi）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、凹模（mó）刃口尺寸及製造公差。

解（jiě）：該衝裁件屬落料件（jiàn），選凹模為設（shè）計基準件，隻需計算落料凹模刃（rèn）口（kǒu）尺寸及製（zhì）造公差， 凸模刃口尺寸由凹模的實際尺（chǐ）寸（cùn）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（cùn）為 80mm，選x＝0.5；尺寸為15mm，選x＝1；其餘尺寸（cùn）均選x＝0.75。落料凹模的基本尺寸計（jì）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（yǔ）凹模相同，分別（bié）是 79.79mm、39.75mm、34.75mm、22.07mm、14.94mm。但（dàn）不必標注公差（chà）注（zhù）明以 0.1～0.14mm雙麵間隙與落料凹（āo）模配作。

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