刃口尺寸計(jì)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(lái)保證。正確確定模具刃口尺寸及其制造公差，是設(shè)計(jì)沖裁模主要 任務(wù)之一。從生產(chǎn)實(shí)踐中可以發(fā)現(xiàn)：

 

 

 

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(zhǔn)，沖孔孔徑是 以小端尺寸 為基準(zhǔn)。

 

3．沖裁時(shí)， 凸 、凹模要與沖裁件或廢物發(fā)生摩擦， 凸模愈磨愈 小，凹模 愈磨愈 大，結(jié)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(shí)需考慮下述原則：

 

1．落料件尺寸由凹模尺寸決定， 沖孔時(shí)孔的 尺寸由 凸 模尺寸決定。 故設(shè)計(jì)落料模時(shí) ，以凹模為基準(zhǔn) ，間隙取在 凸模上 ；設(shè)計(jì) 沖孔模時(shí) ，以 凸模為 基準(zhǔn)，間隙取在凹模上。

 

2．考慮到?jīng)_裁中 凸 、凹模的磨損，設(shè)計(jì) 落料模時(shí) ，凹模基本尺寸應(yīng)取尺寸公差范圍的較小尺寸；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，凸模基本 尺寸則應(yīng)取工件孔尺寸公差范圍內(nèi)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(shí)，應(yīng)考慮制件的公差要求。假如對(duì)刃口精度要求過(guò)高( 即制造公差過(guò)小 )，會(huì)使模具制造困難，增加本錢，延永生產(chǎn)周期；假如對(duì)刃口精度要求過(guò)低(即制造公差過(guò)大 )，則生產(chǎn)出來(lái)的制件可能分歧格，會(huì)使模具的壽命降低。制件精度與模具制造精度的關(guān)系見表 2—1。若制件沒(méi)有標(biāo)注公差， 則對(duì)于 非 圓形件按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) “非配合尺寸的公差數(shù)值”IT14級(jí)處理，沖模則可按IT11級(jí)制造；對(duì)于圓形件，一般可按IT7～ ６級(jí)制造 模具。沖壓件的尺寸公差應(yīng)按“進(jìn)體”原則標(biāo)注為單向公差，落料件上偏差為零，下偏差為負(fù)；沖孔件上偏差為正，下偏差為零。

 

 

 

刃口尺寸的計(jì)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(jì)算公式與制造公差的標(biāo)注也不同，刃口尺寸的計(jì)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(biāo)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(jiǎn)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(shuō)，新制造的模具應(yīng)該是｜δp｜＋｜δd｜＋２cmin≤2cmax。 否則制造 的模具間隙已超過(guò)答應(yīng)變動(dòng)范圍 2cmin～2cmax。

 

 

 

下面對(duì)落料和沖孔兩種情況分別進(jìn)行討論。

 

 

 

a)落料b)沖孔

 

 

 

1．落料：

 

設(shè)工件的尺寸為D０－△，根據(jù)計(jì)算原則，落料時(shí)以凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。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(jì)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(shè)沖孔尺寸為d＋△0根據(jù)以上原則，沖孔時(shí)以 凸模設(shè)計(jì) 為基準(zhǔn)，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(fù) 偏差，凹模取正偏差。其計(jì)算公式如下：

 

在同一工步中沖出制件兩個(gè)以上孔時(shí)，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(shù)，是為了使沖裁件的實(shí)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(guān) ，可查表 2.3.1或按下列關(guān)系取值：

 

當(dāng)制件公差為 IT10以上，取x＝１

 

當(dāng)制件公差為 IT11～ １３ ，取x＝075

 

當(dāng)制件公差為 IT14者，取x＝05。

 

表 2.3.1 系數(shù)x

 

 

 

解：該零件屬于無(wú)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(shí)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(jí)，取x＝0.75；36＋0.62為IT14級(jí)，取x＝0.5。

 

設(shè)凸 、凹模分別按 IT6和IT7級(jí)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(jìn)步制造精度，才能保證間隙在公道范圍內(nèi)，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(duì)于外形復(fù)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(zhǔn)件，然后以此基準(zhǔn)件的實(shí)際尺寸來(lái)配加工另 一件，使它們之間保持一定的間隙。因此，只在基準(zhǔn)件上標(biāo)注尺寸和制造公差，另一件只標(biāo)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(jù)經(jīng)驗(yàn)，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(zhǔn)件的制造公差，使制造輕易。在計(jì)算復(fù)雜外形的凸 凹模工作部分的尺寸時(shí) ，可以發(fā)現(xiàn) 凸 模和凹模磨損后，在一個(gè) 凸模或 凹模上會(huì)同時(shí)存在著三類不同磨損性質(zhì)的尺寸，這時(shí)需要區(qū)別對(duì)待。

 

第一類：凸模或 凹模磨損會(huì)增大的尺寸：

 

第二類：凸模或 凹模磨損后會(huì)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(duì) 凸模來(lái) 說(shuō)是屬于第二類尺寸，對(duì)于凹模來(lái)說(shuō)則是第一類尺寸；尺寸 d對(duì)于凸模來(lái)說(shuō) 屬于第一類尺寸，對(duì)于凹模來(lái)說(shuō)屬于第二類尺寸；尺寸e，對(duì) 凸 模和凹模來(lái)說(shuō)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(jì)算方法。

 

 

 

復(fù)雜外形沖裁件的尺寸分類

 

對(duì)于落料凹模或沖孔凸模在 磨損后將會(huì)增大的第一類尺寸，相當(dāng)于簡(jiǎn)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(duì)于沖孔凸模或 落料凹模在磨損后將會(huì)減小的第二類尺寸，相當(dāng)于簡(jiǎn)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(duì)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(jì)算。

 

第三類尺寸： Cj=(Cmin＋0.5△)±0.125△(2—8)

 

當(dāng)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)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(shè)計(jì)基準(zhǔn)件，只需計(jì)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(shí)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(duì)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(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凹模相同，分別是 79.79mm、39.75mm、34.75mm、22.07mm、14.94mm。但不必標(biāo)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(shí)際尺寸配件，保證雙面間隙值為 0.10 ～ 0.14mm