冲裁力和压力中心的计算

1、冲裁力和压力中心的计算2.4.1 冲裁力的计算计算冲裁力的目的是为了选用合适的压力机、设计模具和检验模具的强度。压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适应冲裁的需求。普通平刃冲裁模，其冲裁力P 一般可按下式计算：FP= KptL t式中材料抗剪强度，见附表（MPa）;L冲裁周边总长（mm）;t材料厚度（mm）系数Kp是考虑到冲裁模刃口的磨损、凸模与 凹模间隙之波动（数值的变化或分布不均）、润滑情况、材料力学性能与厚度公差的变化等因素而设置的安全系数，一般取 13。当查不到抗剪强度 t时，可用抗拉强度 b b代替T,而取K p=1的近似计算法计算。当上模完成一次冲裁后，冲入凹模内的制件或废料因弹

2、性扩张而梗塞在凹模内，模面上的材料因弹性 收缩而紧箍在 凸模上。为了使冲裁工作继续进行，必须将箍在凸模上的材料料刮下，将梗塞在凹模内的制件或废料向下推出或向上顶出。从凸模上刮下材料所需的力，称为卸料力；从凹模内向下推出制件或废料所需的力，称为推料力；从凹模内向上顶出制件需的力，称为顶件力（图2.4.1）。影响卸料力、推料力和 顶件力 的因素很多，要精确地计算是困难的。 在实际生产中常采用经验公式计算:卸料力 FQ=KFPN( 2.4.2)推料力 FQ 1 = nK1FP ( 2.4.3)顶件力 FQ2 = K2 FP( 2.4.4 )图2.4.1工艺力示意图式中P 冲裁力（N）;K卸料力系数，

3、其值为（薄料取大值，厚料取小值）；K1 推料力系数，其值为（薄料取大值，厚料取小值）；K2顶件力系数，其值为（薄料取大值，厚料取小值）；n梗塞在凹模内的制件或废料数量（n = h/t）;设计卸料装置和弹顶装置h直刃口部分的高（mm）; t材料厚度（mm）。卸料力和顶件力还是中弹性元件的依据。2.4.2 压力机公称压力的选取冲裁时，压力机的公称压力必须大于或等于冲裁各工艺力的总和。采用弹压卸料装置和下出件的模具时：FP 总=Fp + FQ+FQ1 （2.4.5）采用弹压卸料装置和上出件的模具时：FP 总=Fp + FQ + Q2 (2.4.6)采用刚性卸料装置和下出件模具时:FP 总=FP +

4、FQ 1 (2.4.7)2.4.3 降低冲裁力的措施在冲压高强度材料、厚料和大尺寸冲压件时，需要的冲裁力较大，生产现场压力机的吨位不足时，为不影响生产，可采用一些有效措施降低冲裁力。1.凸模的阶梯布置图2.4.2凸模阶梯布置凸模阶梯布置由于各凸模工作端面不在一个平面，各凸模冲裁力的最大值不同时出现，从而H=- 1 )t。达到降低冲裁力的目的。当凸模直径有较大差异时，一般把小直径凸模做短一些，高度差凸模的阶梯布置会给刃磨造成一定困难，仅在小批量生产采用。图2.4.3斜刃冲裁（a）、（ b）落料凹模为斜刃；（c）、（ d）、（ e）、冲孔凸模为斜刃；（f）用于切口或切断的单边斜刃2.斜刃冲裁（图2

5、.4.3）斜刃是将冲孔凸模或落料凹模的工作刃口作成斜刃，冲裁时刃口不是全部同时切入，而是逐步地将材料分离，能显著降低冲裁力，但斜刃刃口制造和刃磨都比较困难，刃口容易磨损，冲件也不够平整。为了能得到较平整的工件，落料时斜刃做在凹模上；冲孔时斜刃做在凸模上。另外，加热冲裁使金属抗剪强度降低，也能降低冲裁力。2.4.4 冲压模具压力中心的确定模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。为了确保压力机和模具正 常工作，应使冲模的压力中心与压力机滑块的中心相重合。对于带有模柄的冲压模，压 力中心应通过模柄的轴心线。否则会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨 之间产生过大的磨损，模具导向零件加

6、速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。冲模的压力中心，可按下述原则来确定：（1）对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。（2）工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。（3）形状复杂的零件、多凸模的压力中心可用解析计算法求出冲模压力中心。解析法的计算依据是：各分力对某坐标轴的力矩之代数和等于诸力的合力对该坐标轴力矩。求出合力作用点的座标位置 O0（x0, y 0）,即为所求模具的压力中心（图2.4.4）图2.4.2解析法求压力中心(a)复杂零件冲压压力中心；(b)多凸模冲压压力中心计算公式为:为内”因士+ + /=盲心餐F直十%十十%2% / 、一 (2.4.8 )因冲裁力与冲裁周边长度成正比,所以式中的各冲裁