​五金衝壓件凸凹（āo）模具的間隙設計

刃口尺寸計算（suàn）的基本原則

衝裁件的尺寸精度主要決定於模具刃口（kǒu）的尺寸（cùn）精度，模具的公道間隙（xì）值也要靠模具刃口（kǒu）尺寸及製造（zào）精度來保證。正確確定模具刃口尺寸及其製造公差，是設計衝裁模（mó）主要 任務之一。從生產實踐中可（kě）以發現：

1．由於 凸 、凹模（mó）之（zhī）間存在間隙，使落下 的料或衝出 的孔都帶有錐（zhuī）度，且落料件的大端尺寸即（jí）是凹模尺（chǐ）寸，衝孔件的（de）小端尺寸 即是 凸 模尺寸。

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

3．衝（chōng）裁時， 凸 、凹模要與衝裁件或廢物發生摩擦， 凸模愈磨愈 小，凹模 愈（yù）磨愈 大，結果使（shǐ）間隙愈用愈大（dà）

由此在決定模具刃（rèn）口（kǒu）尺寸及其製（zhì）造公差時需考慮下述原則（zé）：

1．落料件尺寸由凹模尺寸決定， 衝（chōng）孔（kǒng）時孔的 尺寸由 凸 模尺寸決定。 故設計落料（liào）模時 ，以（yǐ）凹模為基準 ，間隙取在 凸模上 ；設計 衝（chōng）孔模時 ，以 凸模為 基準，間隙取（qǔ）在凹模上。

2．考慮（lǜ）到衝裁中 凸 、凹模的磨損，設計 落料模時 ，凹模基本尺寸應取尺寸公差範圍的較小尺（chǐ）寸；設（shè）計衝孔模（mó）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（zhè）樣，在 凸 、凹（āo）模磨損到一定程度的情（qíng）況（kuàng）下，仍能衝出合格（gé）製件。 凸（tū） 、凹模（mó）間隙則取最小公道間隙值。

3．確定衝模刃（rèn）口（kǒu）製造公差時（shí），應考慮製件的（de）公差要求。假如對刃口精度要求（qiú）過高（gāo）( 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（kǒu）精度（dù）要求過低(即製造公差過大 )，則生產出來的製（zhì）件可能分歧格，會使模具的壽命降低。製件精（jīng）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（zé）對於 非 圓形件按（àn）國家標準 “非配合尺寸的公差數值”IT14級處理，衝模則可按IT11級製造；對於圓形件，一般可按IT7～ ６級製造 模具。衝壓件（jiàn）的尺寸公差（chà）應按“進體”原則（zé）標注為單向公差，落料件上偏差為（wéi）零，下偏差為負；衝孔件（jiàn）上偏差為正，下偏差（chà）為零。

刃口尺寸（cùn）的計算方法

由於模（mó）具加工方（fāng）法不同，凸模與 凹（āo）模刃（rèn）口部分尺寸的計算公式與製造公差的標注也不（bú）同（tóng），刃口尺寸（cùn）的計算方法可分為二種情況。

( 一 ) 凸模與凹（āo）模分開加工

采用這種方法，是指凸模和凹模分別按圖紙加工至尺寸。要分（fèn）別標注凸模和凹模（mó）刃口尺寸與製造公差(凸模δp、凹模δd)，它適用於圓形（xíng）或簡單外形的（de）製件。為了保證初始間隙值小於最（zuì）至公道間隙2cmax，必須滿足（zú）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，新製造的模具應該是｜δp｜＋｜δd｜＋２cmin≤2cmax。 否則製造 的模具間隙已超過答應變動範圍 2cmin～2cmax。

下麵對落料和衝孔兩（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D０－△，根據計算原（yuán）則，落（luò）料（liào）時以凹模為設計基準。首（shǒu）先（xiān）確（què）定凹模尺寸，使凹模基本尺寸接（jiē）近或即是製（zhì）件輪廓的（de）最小極限尺寸，再減小凸 模尺寸以保證最小公道間隙值（zhí） 2cmin。各部分分配位置見（jiàn）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（mó）設計 為基準，首先確定凸模刃（rèn）口尺寸，使凸模基本 尺（chǐ）寸接近或即（jí）是工件孔的最大極限尺寸，再增大凹模尺寸以保證最小（xiǎo）公道間隙 2cmin。各（gè）部分分配（pèi）位置見圖2—12b)， 凸模製造偏差取負 偏（piān）差，凹模取正偏差。其計算公式如下（xià）：

在同一工步中衝出製件兩個（gè）以上孔時，凹模型孔中心（xīn）距（jù） Ld按下式確定 ：

Ld＝ （ Lmin＋05△)±0.125△ (2—5)

式中Ｄd——落料（liào）凹模基本尺寸(mm)；

Ｄp——落料 凸模基本 尺（chǐ）寸(mm)；

Dmax——落料件（jiàn）最大極限尺（chǐ）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（chōng）孔件孔（kǒng）的 最小極限尺（chǐ）寸(mm)；

Ld——同 一工（gōng）步 中（zhōng）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 、凹模最小初始雙麵（miàn）間隙(mm)；

δp—— 凸模下（xià） 偏差，可按IT6選用(mm)；

δd——凹模上偏差，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（dāng）製件公差為 IT10以上，取x＝１

當製（zhì）件公差為 IT11～ １３ ，取x＝075

當製件公差（chà）為 IT14者，取x＝05。

表 2.3.1 係數x

解：該零件屬（shǔ）於（yú）無特殊要求的一般衝孔、落料件。36由落（luò）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

由公差表查得（dé）：6＋0.12為IT12級，取x＝0.75；36＋0.62為IT14級，取x＝0.5。

設凸 、凹模（mó）分（fèn）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Ｌd＝（ Ｌmin＋0.5△)±0.125△

＝［（１８－０.09）＋0.5×0.18］±0.125×0.18

＝ 18±0.023mm

落（luò）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（bù）製造精度，才能保證（zhèng）間隙在公道範圍內，此時（shí）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 凹模（mó）)作為基準件，然後以此基準件的實際尺寸來配加工另 一件，使它們之間保（bǎo）持（chí）一定的間隙。因此（cǐ），隻（zhī）在基準件上（shàng）標注尺寸和製造公差，另（lìng）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。根據經驗，普通模（mó）具的製造公差一般可取δ＝△／ 4(精密模具（jù）的製造公（gōng）差（chà）可選幾μ)。這種方法不僅輕易（yì）保證凸 、凹模間隙值很（hěn）小，而且還可放大基（jī）準件的製造公差，使（shǐ）製造輕易。在計算複雜外形的凸 凹模工作（zuò）部分的尺寸時 ，可以發現 凸 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性質的尺寸，這時需要區別（bié）對待。

第一（yī）類：凸模或（huò） 凹模磨損會增大的尺寸：

第二類：凸模或（huò） 凹模磨損後會減小的尺寸：

第三類：凸模或 凹模磨損後（hòu）基本不變的尺（chǐ）寸。

其中尺寸的a、b、c對 凸模來 說是屬於第二類尺寸，對於凹模來說則是第一類尺（chǐ）寸；尺寸 d對於凸模來說 屬（shǔ）於第一類尺寸，對於凹模來說（shuō）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（cùn）。下麵分別討論凸模或 凹模這三類尺寸的不同計算方（fāng）法。

複雜外（wài）形衝裁件的尺寸分類

對（duì）於落料凹模或衝（chōng）孔凸模在 磨損後將（jiāng）會增大（dà）的第一類尺寸，相當於簡單外形的落料凹模尺寸，所以它的基本尺寸及（jí）製造公差的確定（dìng）方法 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第二類尺寸，相當於簡單（dān）外（wài）形的衝孔 凸（tū） 模尺寸，所以它的（de）基本（běn）尺寸（cùn）及製造（zào）公差的確定方法 就與（yǔ）式（shì）(2—3)相同。

第二類尺寸：Ｂj＝ （ Ｂmin＋x△)－0.25△ (2—7)

對於凸模或凹（āo）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（hào）鋼)衝裁件的（de）凸、凹模刃口尺寸及製造公差。

解：該（gāi）衝裁件屬落料件（jiàn），選凹模為（wéi）設計基準件，隻需計算落料凹模刃口尺寸及製造公差， 凸模刃口尺寸由凹模的實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（mó）的基本尺寸（cùn）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（āo） ＝ （ 15－0.12＋0.5×0.12)±1／８×0.12mm＝14.94±0.015mm

落（luò）料凸（tū）模的基本尺寸與凹模相同（tóng），分別是 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（pèi）作（zuò）。

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