五金衝壓件（jiàn）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（jīng）度主要決定於模具刃口的尺寸精度，模具的公道間隙值也要靠模具刃口尺寸及製造精度來保證。正確確定（dìng）模具刃（rèn）口尺寸及其製造公差（chà），是設計衝裁模主（zhǔ）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 的料或衝出（chū） 的（de）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（jí）是 凸 模尺寸。

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

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

由此在決定模具刃口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（chǐ）寸決定（dìng）， 衝孔時孔的 尺寸由 凸 模尺寸決定。 故設計落（luò）料模時 ，以凹模為基準 ，間隙取在 凸模上 ；設計 衝（chōng）孔模（mó）時 ，以 凸模為 基準，間隙取（qǔ）在（zài）凹模上。

2．考慮到衝裁中 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寸；設計衝孔模時，凸模基本 尺寸則應取工件孔尺寸（cùn）公差範圍內的較大（dà）尺寸。這樣，在 凸 、凹模磨損到一（yī）定程度（dù）的情況下，仍（réng）能衝出合格製件。 凸 、凹（āo）模間（jiān）隙則（zé）取最（zuì）小公道間隙值。

3．確定衝模刃口（kǒu）製造公差時，應考慮製件的公差要求。假如對（duì）刃口精度要求（qiú）過高( 即製造（zào）公差過小（xiǎo） )，會使模具製造困難，增加本錢，延永（yǒng）生（shēng）產周期；假如對刃口精度要求過低(即製造公（gōng）差過大 )，則生產出來（lái）的製（zhì）件可能分歧格（gé），會使模具的壽命降低。製件精度與模具製造精度的關係見表 2—1。若製（zhì）件沒（méi）有標注公差（chà）， 則對於 非 圓（yuán）形件按國（guó）家標準 “非配合尺寸的公差（chà）數值”IT14級處理，衝模則（zé）可按IT11級製（zhì）造；對（duì）於圓形件，一般可按IT7～ ６級製造 模具。衝壓件的尺寸公差應按“進體”原則標注（zhù）為單向公差，落料件上偏差為（wéi）零，下偏差為負；衝孔件上（shàng）偏（piān）差為正，下偏差為零。

刃（rèn）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（cùn）的計算公式與（yǔ）製造公差的標注也不同，刃口尺（chǐ）寸的（de）計算方法可分為二種情況。

( 一 ) 凸模與（yǔ）凹模分開加工

采用這種方法，是指（zhǐ）凸模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差(凸模δp、凹模δd)，它適用於圓形或簡（jiǎn）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，新製造的模具應該是｜δp｜＋｜δd｜＋２cmin≤2cmax。 否則製（zhì）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（jìn）行討論。

a)落料b)衝孔

1．落料：

設工（gōng）件的尺寸為D０－△，根據計算原則，落料時以凹（āo）模為設計基準。首先確（què）定凹模尺寸，使凹模基本尺寸接近或即是製件輪廓（kuò）的（de）最小極（jí）限尺寸，再減小凸 模尺寸以保證最小公道間隙值 2cmin。各部分分配（pèi）位置見圖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（jù）以上原則，衝孔（kǒng）時以 凸模設計 為基準，首先確定凸模（mó）刃口（kǒu）尺寸，使凸模基本 尺寸接近或即是工件孔（kǒng）的（de）最大極限尺寸，再增大凹（āo）模尺寸以（yǐ）保證最小公（gōng）道間隙 2cmin。各部（bù）分分配位置見圖2—12b)， 凸模製造（zào）偏差取負 偏差，凹模取正偏差（chà）。其計算（suàn）公式如下（xià）：

在同一工步中衝出製件兩個以上孔時（shí），凹模（mó）型孔中心距 Ld按（àn）下式確定 ：

Ld＝ （ Lmin＋05△)±0.125△ (2—5)

式（shì）中Ｄd——落料凹模基本尺寸(mm)；

Ｄp——落料 凸模基本 尺寸(mm)；

Dmax——落料件最（zuì）大（dà）極（jí）限尺寸(mm)；

dd——衝孔凹模基本尺寸(mm)；

dp——衝（chōng）孔（kǒng） 凸模基本 尺寸(mm)；

dmin—— 衝（chōng）孔件孔的 最小極限尺寸(mm)；

Ld——同 一工步 中凹模孔距基本尺寸（cùn）(mm)；

Lmin——製件孔距（jù）最小極限尺寸(mm)；

△——製件公差 (mm)；

2cmin—— 凸 、凹（āo）模最（zuì）小（xiǎo）初始雙麵間隙(mm)；

δp—— 凸模下 偏差，可按IT6選用(mm)；

δd——凹模上（shàng）偏差，可（kě）按IT7選用(mm)；

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

當製件公差為 IT10以上，取x＝１

當製件公差為 IT11～ １３ ，取x＝075

當製件公差為 IT14者，取x＝05。

表（biǎo） 2.3.1 係數x

解：該零件（jiàn）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（jí）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：6＋0.12為（wéi）IT12級，取x＝0.75；36＋0.62為IT14級，取x＝0.5。

設凸 、凹模分別按 IT6和（hé）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（chà）條件)

孔距尺（chǐ）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，進步製造精度，才能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) 凸模和凹模配合加工

對於外（wài）形複雜或薄板工件的模具，為（wéi）了保證衝（chōng）裁凸 、凹模間有一定的（de）間隙值，必須（xū）采用配合（hé）加工（gōng）。此方法是先做好（hǎo）其中的一件 ( 凸模（mó）或 凹模（mó）)作（zuò）為基準件，然後（hòu）以此基準件的實際尺寸來配加工另 一件，使它（tā）們之間保持一定的間隙。因此，隻在基準件上標注尺（chǐ）寸和製（zhì）造公差，另一件（jiàn）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（jiān）隙限製。根據（jù）經驗，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（xuǎn）幾μ)。這種方法不僅輕易（yì）保證凸 、凹（āo）模（mó）間（jiān）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 凹模工作部分的尺寸時 ，可以發現 凸 模和凹模磨（mó）損後，在一（yī）個 凸模或 凹模上（shàng）會同時存在著三類不同磨損性質（zhì）的尺寸，這時需要區別對（duì）待。

第一類：凸（tū）模（mó）或 凹模磨損會增大的尺寸：

第二類：凸模或 凹模磨（mó）損後（hòu）會減（jiǎn）小的尺寸：

第三類：凸模或 凹模磨損後基本不變的尺（chǐ）寸。

其中尺寸的a、b、c對 凸模來 說是屬於第（dì）二類尺寸，對於（yú）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（èr）類尺（chǐ）寸；尺寸e，對 凸 模和凹模來說都屬於第三類尺寸。下麵分別討論凸模（mó）或 凹模這三（sān）類尺（chǐ）寸的不同計算方法。

複雜外形衝裁件的尺寸分類

對於落料凹模或衝孔凸模在 磨損後將會增大的（de）第（dì）一類尺寸，相當於簡單外（wài）形的落料凹模尺（chǐ）寸，所以它（tā）的基本（běn）尺寸及製（zhì）造公差的確定方法 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（mó）在（zài）磨損（sǔn）後將會減小的第二類尺寸，相當於簡單外形的衝（chōng）孔 凸 模尺寸，所以它的基本尺寸及製（zhì）造公差的確定方法 就與式(2—3)相（xiàng）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（dì）三類（lèi）尺寸不必考（kǎo）慮磨損（sǔn）的影響，凸、凹模的基本尺寸按式 (2—5)計算。

第三類（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)衝（chōng）裁（cái）件的凸、凹模刃口尺寸及（jí）製造公（gōng）差（chà）。

解（jiě）：該衝裁件（jiàn）屬落料件，選凹模為設計基準件，隻需計算（suàn）落料凹模刃（rèn）口尺寸及製造公差， 凸模刃口（kǒu）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（cùn）均選（xuǎn）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（āo） ＝ （ 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（dàn）不必標（biāo）注公差注明以 0.1～0.14mm雙麵間隙與落料凹模配作。

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