刃口尺寸計算的基本原則

 

沖裁件的尺寸精度主要決定于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制造精度來保證。正確確定模具刃口尺寸及其制造公差，是設計沖裁模主要 任務之一。從生產實踐中可以發現：

 

 

 

1．由于 凸 、凹模之間存在間隙，使落下 的料或沖出 的孔都帶有錐度，且落料件的大端尺寸即是凹模尺寸，沖孔件的小端尺寸 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，沖孔孔徑是 以小端尺寸 為基準。

 

3．沖裁時， 凸 、凹模要與沖裁件或廢物發生摩擦， 凸模愈磨愈 小，凹模 愈磨愈 大，結果使間隙愈用愈大

 

 

 

由此在決定模具刃口尺寸及其制造公差時需考慮下述原則：

 

1．落料件尺寸由凹模尺寸決定， 沖孔時孔的 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 沖孔模時 ，以 凸模為 基準，間隙取在凹模上。

 

2．考慮到沖裁中 凸 、凹模的磨損，設計 落料模時 ，凹模基本尺寸應取尺寸公差范圍的較小尺寸；設計沖孔模時，凸模基本 尺寸則應取工件孔尺寸公差范圍內的較大尺寸。這樣，在 凸 、凹模磨損到一定程度的情況下，仍能沖出合格制件。 凸 、凹模間隙則取最小公道間隙值。

 

3．確定沖模刃口制造公差時，應考慮制件的公差要求。假如對刃口精度要求過高( 即制造公差過小 )，會使模具制造困難，增加本錢，延永生產周期；假如對刃口精度要求過低(即制造公差過大 )，則生產出來的制件可能分歧格，會使模具的壽命降低。制件精度與模具制造精度的關系見表 2—1。若制件沒有標注公差， 則對于 非 圓形件按國家標準 “非配合尺寸的公差數值”IT14級處理，沖模則可按IT11級制造；對于圓形件，一般可按IT7～ ６級制造 模具。沖壓件的尺寸公差應按“進體”原則標注為單向公差，落料件上偏差為零，下偏差為負；沖孔件上偏差為正，下偏差為零。

 

 

 

刃口尺寸的計算方法

 

由于模具加工方法不同，凸模與 凹模刃口部分尺寸的計算公式與制造公差的標注也不同，刃口尺寸的計算方法可分為二種情況。

 

 

 

( 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制造公差(凸模δp、凹模δd)，它適用于圓形或簡單外形的制件。為了保證初始間隙值小于最至公道間隙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，新制造的模具應該是｜δp｜＋｜δd｜＋２cmin≤2cmax。 否則制造 的模具間隙已超過答應變動范圍 2cmin～2cmax。

 

 

 

下面對落料和沖孔兩種情況分別進行討論。

 

 

 

a)落料b)沖孔

 

 

 

1．落料：

 

設工件的尺寸為D０－△，根據計算原則，落料時以凹模為設計基準。首先確定凹模尺寸，使凹模基本尺寸接近或即是制件輪廓的最小極限尺寸，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.沖孔：

 

設沖孔尺寸為d＋△0根據以上原則，沖孔時以 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。各部分分配位置見圖2—12b)， 凸模制造偏差取負 偏差，凹模取正偏差。其計算公式如下：

 

在同一工步中沖出制件兩個以上孔時，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(mm)；

 

Ｄp——落料 凸模基本 尺寸(mm)；

 

Dmax——落料件最大極限尺寸(mm)；

 

dd——沖孔凹模基本尺寸(mm)；

 

dp——沖孔 凸模基本 尺寸(mm)；

 

dmin—— 沖孔件孔的 最小極限尺寸(mm)；

 

Ld——同 一工步 中凹模孔距基本尺寸(mm)；

 

Lmin——制件孔距最小極限尺寸(mm)；

 

△——制件公差 (mm)；

 

2cmin—— 凸 、凹模最小初始雙面間隙(mm)；

 

δp—— 凸模下 偏差，可按IT6選用(mm)；

 

δd——凹模上偏差，可按IT7選用(mm)；

 

x——系數，是為了使沖裁件的實際尺寸盡量接近沖裁件公差帶的中間尺寸，與工件制造精度有關 ，可查表 2.3.1或按下列關系取值：

 

當制件公差為 IT10以上，取x＝１

 

當制件公差為 IT11～ １３ ，取x＝075

 

當制件公差為 IT14者，取x＝05。

 

表 2.3.1 系數x

 

 

 

解：該零件屬于無特殊要求的一般沖孔、落料件。36由落料獲得，2—6及18由沖孔同時獲得。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IT7級加工制造，則

 

沖孔 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

 

 

 

由此可知，只有縮小δ p、δd，進步制造精度，才能保證間隙在公道范圍內，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

 

對于外形復雜或薄板工件的模具，為了保證沖裁凸 、凹模間有一定的間隙值，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)作為基準件，然后以此基準件的實際尺寸來配加工另 一件，使它們之間保持一定的間隙。因此，只在基準件上標注尺寸和制造公差，另一件只標注公稱尺寸并注明配做所留的間隙值。這樣δ p與δd就不再受間隙限制。根據經驗，普通模具的制造公差一般可取δ＝△／ 4(精密模具的制造公差可選幾μ)。這種方法不僅輕易保證凸 、凹模間隙值很小，而且還可放大基準件的制造公差，使制造輕易。在計算復雜外形的凸 凹模工作部分的尺寸時 ，可以發現 凸 模和凹模磨損后，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，這時需要區別對待。

 

第一類：凸模或 凹模磨損會增大的尺寸：

 

第二類：凸模或 凹模磨損后會減小的尺寸：

 

第三類：凸模或 凹模磨損后基本不變的尺寸。

 

 

 

其中尺寸的a、b、c對 凸模來 說是屬于第二類尺寸，對于凹模來說則是第一類尺寸；尺寸 d對于凸模來說 屬于第一類尺寸，對于凹模來說屬于第二類尺寸；尺寸e，對 凸 模和凹模來說都屬于第三類尺寸。下面分別討論凸模或 凹模這三類尺寸的不同計算方法。

 

 

 

復雜外形沖裁件的尺寸分類

 

對于落料凹模或沖孔凸模在 磨損后將會增大的第一類尺寸，相當于簡單外形的落料凹模尺寸，所以它的基本尺寸及制造公差的確定方法 就與式 (2—1)相同。第一類尺寸： Aj＝ （ Ａmax－x△)＋0.25△ (2—6)

 

對于沖孔凸模或 落料凹模在磨損后將會減小的第二類尺寸，相當于簡單外形的沖孔 凸 模尺寸，所以它的基本尺寸及制造公差的確定方法 就與式(2—3)相同。

 

第二類尺寸：Ｂj＝ （ Ｂmin＋x△)－0.25△ (2—7)

 

對于凸模或凹模在磨損后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)沖裁件的凸、凹模刃口尺寸及制造公差。

 

解：該沖裁件屬落料件，選凹模為設計基準件，只需計算落料凹模刃口尺寸及制造公差， 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：對于尺寸為 80mm，選x＝0.5；尺寸為15mm，選x＝1；其余尺寸均選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

 

落料凸模的基本尺寸與凹模相同，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雙面間隙與落料凹模配作。

 

a)落料凹模尺;b)落料凸模尺寸(按凹模實際尺寸配件，保證雙面間隙值為 0.10 ～ 0.14mm