冲裁力和压力中心的计算课件

复习上次课内容1.提高材料利用率的方法第二章冲裁工艺与冲裁模设计2.条料排样方法的分类3.什么是搭边？其作用有哪些？影响搭边值的因素有哪些？4.一张完整的排样图应表达哪些信息？复习上次课内容1.提高材料利用率的方法第二章冲裁工艺与冲第六节冲裁力和压力中心的计算冲裁力：冲裁过程中凸模对板料施加的压力。第二章冲裁工艺与冲裁模设计一、冲裁力的计算用普通平刃口模具冲裁时，冲裁力F一般按下式计算：注：FP——冲裁力；

L——冲裁周边长度；

t——材料厚度；——材料抗剪强度；KP——安全系数。一般取1.3

第六节冲裁力和压力中心的计算冲裁力：冲裁过程中凸模对板料施第六节冲裁力和压力中心的计算卸料力：第二章冲裁工艺与冲裁模设计二、卸料力、推件力及顶件力的计算推件力：顶件力：

从凸模上卸下箍着的料所需要的力。

将梗塞在凹模内的料顺冲裁方向推出所需要的力。

逆冲裁方向将料从凹模内顶出所需要的力。

第六节冲裁力和压力中心的计算卸料力：第二章冲裁工艺与冲第六节冲裁力和压力中心的计算卸料力第二章冲裁工艺与冲裁模设计二、卸料力、推件力及顶件力的计算推件力顶件力

——卸料力、推件力、顶件力系数，见表2.4.1；

n——同时卡在凹模内的冲裁件(或废料)数。式中

h——凹模洞口的直刃壁高度；

t——板料厚度。

式中第六节冲裁力和压力中心的计算卸料力第二章冲裁工艺与冲裁第六节冲裁力和压力中心的计算压力机的公称压力必须大于或等于各种冲压工艺力的总和Fz第二章冲裁工艺与冲裁模设计三、压力机公称压力的确定采用弹性卸料装置和下出料方式的冲裁模时：采用弹性卸料装置和上出料方式的冲裁模时：采用刚性卸料装置和下出料方式的冲裁模时：第六节冲裁力和压力中心的计算压力机的公称压力必须大于或等于第六节冲裁力和压力中心的计算1．阶梯凸模冲裁第二章冲裁工艺与冲裁模设计四、降低冲裁力的方法2．斜刃冲裁

3．加热冲裁（红冲）第六节冲裁力和压力中心的计算1．阶梯凸模冲裁第二章冲裁第六节冲裁力和压力中心的计算模具的压力中心：第二章冲裁工艺与冲裁模设计五、冲模压力中心的确定

为了保证压力机和模具的正常工作，不受偏载，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心线相重合或偏移不大。冲压力合力的作用点。

即：若不能重合，那至少要保证模具的压力中心在模柄在凹模面上的投影面积内。第六节冲裁力和压力中心的计算模具的压力中心：第二章冲裁第六节冲裁力和压力中心的计算第二章冲裁工艺与冲裁模设计五、冲模压力中心的确定（续）1．简单几何图形压力中心的位置1）对称冲件的压力中心，位于冲件轮廓图形的几何中心上。2）冲裁直线段时，其压力中心位于直线段的中心。3）冲裁圆弧线段时，其压力中心的位置，按下式计算：第六节冲裁力和压力中心的计算第二章冲裁工艺与冲裁模设计第二章冲裁工艺与冲裁模设计五、冲模压力中心的确定（续）2．确定多凸模模具的压力中心方法：将各凸模的压力中心确定后，再计算模具的压力中心。原则：合力对某轴的力矩等于各分力对该轴的力矩之和。第二章冲裁工艺与冲裁模设计五、冲模压力中心的确定（续）2第六节冲裁力和压力中心的计算第二章冲裁工艺与冲裁模设计五、冲模压力中心的确定（续）

复杂形状零件模具压力中心的计算原理与多凸模冲裁压力中心的计算原理相同。3．复杂形状零件模具压力中心的确定第六节冲裁力和压力中心的计算第二章冲裁工艺与冲裁模设计第七节冲裁的工艺设计冲裁工艺设计包括:冲裁件的工艺性和冲裁工艺方案确定。第二章冲裁工艺与冲裁模设计一、冲裁件的工艺性分析

冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲裁工艺的适应性。冲裁工艺性好是指能用普通冲裁方法，在模具寿命和生产率较高、成本较低的条件下得到质量合格的冲裁件。第七节冲裁的工艺设计冲裁工艺设计包括:冲裁件的工艺性和冲裁第七节冲裁的工艺设计第二章冲裁工艺与冲裁模设计一、冲裁件的工艺性分析1．冲裁件的结构工艺性

（1）

冲裁件的形状：冲裁件的形状应力求简单、对称，有利于材料的合理利用。

第七节冲裁的工艺设计第二章冲裁工艺与冲裁模设计一、冲裁第七节冲裁的工艺设计第二章冲裁工艺与冲裁模设计一、冲裁件的工艺性分析1．冲裁件的结构工艺性

（2）

冲裁件内形及外形的转角冲裁件最小圆角半径注：t为材料厚度（mm），当t<1mm时，均以t=1mm计算。第七节冲裁的工艺设计第二章冲裁工艺与冲裁模设计一、冲裁第二章冲裁工艺与冲裁模设计一、冲裁件的工艺性分析（3）

冲裁件上凸出的悬臂和凹槽（4）

冲裁件的孔与零件边缘、孔与孔之间的壁厚（5）在弯曲件或拉深件上冲孔时1．冲裁件的结构工艺性（续）第二章冲裁工艺与冲裁模设计一、冲裁件的工艺性分析（3）第二章冲裁工艺与冲裁模设计一、冲裁件的工艺性分析1．冲裁件的结构工艺性（续）（6）冲孔时，因受凸模强度的限制，孔的尺寸不应太小，否则凸模易折断或压弯。用自由凸模和带护套的凸模所能冲制的最小尺寸，分别见课本P50表2.6.2和表2.6.3。孔间距最小尺寸可见课本P50表2.6.4。第七节冲裁的工艺设计第二章冲裁工艺与冲裁模设计一、冲裁件的工艺性分析1．冲裁第二章冲裁工艺与冲裁模设计一、冲裁件的工艺性分析2．冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度冲裁件的精度一般可分为精密级与经济级两类。（1）对于普通冲裁件，其经济精度不高于IT11级，一般要求落料件公差等级低于IT10级，冲孔件低于IT9级。冲裁件外形与内孔尺寸公差见课本P51表2.6.5。如果工件要求的公差值小于表值，冲裁后需经整修或采用精密冲裁。（2）冲裁件的断面粗糙度与材料塑性、材料厚度、冲裁模间隙、刃口锐钝以及模具结构等有关。当冲裁厚度为2mm以下的金属板料时，其断面粗糙度Ra一般可达12.5～3.2μm。

第七节冲裁的工艺设计第二章冲裁工艺与冲裁模设计一、冲裁件的工艺性分析2．冲裁第二章冲裁工艺与冲裁模设计一、冲裁件的工艺性分析3．冲裁件尺寸标注

冲裁件尺寸的基准应尽可能与其冲压时定位基准重合，并选择在冲裁过程中基本不变动的面或线上。第七节冲裁的工艺设计第二章冲裁工艺与冲裁模设计一、冲裁件的工艺性分析3．冲裁第七节冲裁的工艺设计1．冲裁工序的组合第二章冲裁工艺与冲裁模设计二、冲裁工艺方案的确定（1）根据生产批量来确定：一般来说，小批量和试制生产采用单工序模，中、大批量生产采用复合模或级进模。

（2）根据冲裁件尺寸和精度等级来确定：复合冲裁所得到的冲裁件尺寸精度等级高，避免了多次单工序冲裁的定位误差，并且在冲裁过程中可以进行压料，冲裁件较平整。级进冲裁比复合冲裁精度等级低。

第七节冲裁的工艺设计1．冲裁工序的组合第二章冲裁工艺与第二章冲裁工艺与冲裁模设计二、冲裁工艺方案的确定（3）根据对冲裁件尺寸形状的适应性来确定：冲裁件的尺寸较小时，考虑到单工序送料不方便和生产效率低，常采用复合冲裁或级进冲裁。对于尺寸中等的冲裁件，由于制造多副单工序模具的费用比复合模昂贵，则采用复合冲裁；当冲裁件上的孔与孔之间或孔与边缘之间的距离过小，不宜采用复合冲裁或单工序冲裁，宜采用级进冲裁。所以级进冲裁可以加工形状复杂、宽度很小的异形冲裁件，且可冲裁的材料厚度比复合冲裁时要厚，但级进冲裁受压力机工作台面尺寸与工序数的限制，冲裁件尺寸不宜太大。（4）根据模具制造安装调整的难易和成本的高低来确定：对复杂形状的冲裁件来说，采用复合冲裁比采用级进冲裁较为适宜，因为模具制造安装调整比较容易，且成本较低。（5）根据操作是否方便与安全来确定第二章冲裁工艺与冲裁模设计二、冲裁工艺方案的确定（3）根第七节冲裁的工艺设计2、冲裁顺序的安排第二章冲裁工艺与冲裁模设计二、冲裁工艺方案的确定（1）级进冲裁顺序的安排1）先冲孔或冲缺口，最后落料或切断，将冲裁件与条料分离。2）采用侧刃定距时，侧刃定距切边工序安排与首次冲孔同时进行，以便控制送料进距。（2）多工序冲裁件用单工序冲裁时的顺序安排1）先落料使坯料与条料分离，再冲孔或冲缺口。2）冲裁大小不同、相距较近的孔时，为减少孔的变形，应先冲大孔后冲小孔。第七节冲裁的工艺设计2、冲裁顺序的安排第二章冲裁工艺与第二章冲裁工艺与冲裁模设计第二章冲裁工艺与冲裁模设计第二章冲裁工艺与冲裁模设计第二章冲裁工艺与冲裁模设计第二章冲裁工艺与冲裁模设计

图示连接板冲裁零件，材料为10钢，厚度为2mm，该零件年产量20万件，冲压设备初选为250kN开式压力机，要求制定冲压工艺方案。

第七节冲裁的工艺设计例2.7.1第二章冲裁工艺与冲裁模设计图示连接板冲裁零件，材第二章冲裁工艺与冲裁模设计1、分析零件的冲压工艺性

(1）材料10钢是优质碳素结构钢，具有良好的冲压性能。

(2）工件结构：该零件形状简单对称。孔边距（5.75mm）远大于凸凹模允许的最小壁厚（4.9mm），故可以考虑采用复合冲压工序。

(3）尺寸精度：零件图上孔心距40mm±0.15mm属于IT12级，其余尺寸未注公差，属自由尺寸，按IT14级确定工件的公差，一般冲压均能满足其尺寸精度要求。

(4）结论：可以冲裁。2、确定冲压工艺方案

该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可有以下三种工艺方案：

方案一：先落料，后冲孔。采用单工序模生产。

方案二：落料-冲孔复合冲压，采用复合模生产。

方案三：冲孔-落料连续冲压，采用级进模生产。第二章冲裁工艺与冲裁模设计1、分析零件的冲压工艺性

第二章冲裁工艺与冲裁模设计

方案一模具结构简单、但需两道工序两副模具，生产率较低，难以满足该零件的年产量要求。方案二只需一副模具，冲压件的形位精度和尺寸精度容易保证，且生产率也高。尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状简单对称，模具制造并不困难。方案三也只需要一副模具，生产率也很高，但零件的冲压精度稍差。欲保证冲压件的形位精度，需要在模具上设置导正销导正，故模具制造、安装较复合模复杂。通过对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案二为佳。第二章冲裁工艺与冲裁模设计方案一模具结构简单第二章冲裁工艺与冲裁模设计凸凹模最小壁厚a（mm）第二章冲裁工艺与冲裁模设计凸凹模最小壁厚a（mm）第二章冲裁工艺与冲裁模设计生产批量与模具类型的关系第二章冲裁工艺与冲裁模设计生产批量与模具类型的关系第二章冲裁工艺与冲裁模设计第二章冲裁工艺与冲裁模设计复习上次课内容1.提高材料利用率的方法第二章冲裁工艺与冲裁模设计2.条料排样方法的分类3.什么是搭边？其作用有哪些？影响搭边值的因素有哪些？4.一张完整的排样图应表达哪些信息？复习上次课内容1.提高材料利用率的方法第二章冲裁工艺与冲第六节冲裁力和压力中心的计算冲裁力：冲裁过程中凸模对板料施加的压力。第二章冲裁工艺与冲裁模设计一、冲裁力的计算用普通平刃口模具冲裁时，冲裁力F一般按下式计算：注：FP——冲裁力；

L——冲裁周边长度；

t——材料厚度；——材料抗剪强度；KP——安全系数。一般取1.3

第六节冲裁力和压力中心的计算冲裁力：冲裁过程中凸模对板料施第六节冲裁力和压力中心的计算卸料力：第二章冲裁工艺与冲裁模设计二、卸料力、推件力及顶件力的计算推件力：顶件力：

从凸模上卸下箍着的料所需要的力。

将梗塞在凹模内的料顺冲裁方向推出所需要的力。

逆冲裁方向将料从凹模内顶出所需要的力。

第六节冲裁力和压力中心的计算卸料力：第二章冲裁工艺与冲第六节冲裁力和压力中心的计算卸料力第二章冲裁工艺与冲裁模设计二、卸料力、推件力及顶件力的计算推件力顶件力

——卸料力、推件力、顶件力系数，见表2.4.1；

n——同时卡在凹模内的冲裁件(或废料)数。式中

h——凹模洞口的直刃壁高度；

t——板料厚度。

式中第六节冲裁力和压力中心的计算卸料力第二章冲裁工艺与冲裁第六节冲裁力和压力中心的计算压力机的公称压力必须大于或等于各种冲压工艺力的总和Fz第二章冲裁工艺与冲裁模设计三、压力机公称压力的确定采用弹性卸料装置和下出料方式的冲裁模时：采用弹性卸料装置和上出料方式的冲裁模时：采用刚性卸料装置和下出料方式的冲裁模时：第六节冲裁力和压力中心的计算压力机的公称压力必须大于或等于第六节冲裁力和压力中心的计算1．阶梯凸模冲裁第二章冲裁工艺与冲裁模设计四、降低冲裁力的方法2．斜刃冲裁

3．加热冲裁（红冲）第六节冲裁力和压力中心的计算1．阶梯凸模冲裁第二章冲裁第六节冲裁力和压力中心的计算模具的压力中心：第二章冲裁工艺与冲裁模设计五、冲模压力中心的确定

为了保证压力机和模具的正常工作，不受偏载，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心线相重合或偏移不大。冲压力合力的作用点。

即：若不能重合，那至少要保证模具的压力中心在模柄在凹模面上的投影面积内。第六节冲裁力和压力中心的计算模具的压力中心：第二章冲裁第六节冲裁力和压力中心的计算第二章冲裁工艺与冲裁模设计五、冲模压力中心的确定（续）1．简单几何图形压力中心的位置1）对称冲件的压力中心，位于冲件轮廓图形的几何中心上。2）冲裁直线段时，其压力中心位于直线段的中心。3）冲裁圆弧线段时，其压力中心的位置，按下式计算：第六节冲裁力和压力中心的计算第二章冲裁工艺与冲裁模设计第二章冲裁工艺与冲裁模设计五、冲模压力中心的确定（续）2．确定多凸模模具的压力中心方法：将各凸模的压力中心确定后，再计算模具的压力中心。原则：合力对某轴的力矩等于各分力对该轴的力矩之和。第二章冲裁工艺与冲裁模设计五、冲模压力中心的确定（续）2第六节冲裁力和压力中心的计算第二章冲裁工艺与冲裁模设计五、冲模压力中心的确定（续）

复杂形状零件模具压力中心的计算原理与多凸模冲裁压力中心的计算原理相同。3．复杂形状零件模具压力中心的确定第六节冲裁力和压力中心的计算第二章冲裁工艺与冲裁模设计第七节冲裁的工艺设计冲裁工艺设计包括:冲裁件的工艺性和冲裁工艺方案确定。第二章冲裁工艺与冲裁模设计一、冲裁件的工艺性分析

冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲裁工艺的适应性。冲裁工艺性好是指能用普通冲裁方法，在模具寿命和生产率较高、成本较低的条件下得到质量合格的冲裁件。第七节冲裁的工艺设计冲裁工艺设计包括:冲裁件的工艺性和冲裁第七节冲裁的工艺设计第二章冲裁工艺与冲裁模设计一、冲裁件的工艺性分析1．冲裁件的结构工艺性

（1）

冲裁件的形状：冲裁件的形状应力求简单、对称，有利于材料的合理利用。

第七节冲裁的工艺设计第二章冲裁工艺与冲裁模设计一、冲裁第七节冲裁的工艺设计第二章冲裁工艺与冲裁模设计一、冲裁件的工艺性分析1．冲裁件的结构工艺性

（2）

冲裁件内形及外形的转角冲裁件最小圆角半径注：t为材料厚度（mm），当t<1mm时，均以t=1mm计算。第七节冲裁的工艺设计第二章冲裁工艺与冲裁模设计一、冲裁第二章冲裁工艺与冲裁模设计一、冲裁件的工艺性分析（3）

冲裁件上凸出的悬臂和凹槽（4）

冲裁件的孔与零件边缘、孔与孔之间的壁厚（5）在弯曲件或拉深件上冲孔时1．冲裁件的结构工艺性（续）第二章冲裁工艺与冲裁模设计一、冲裁件的工艺性分析（3）第二章冲裁工艺与冲裁模设计一、冲裁件的工艺性分析1．冲裁件的结构工艺性（续）（6）冲孔时，因受凸模强度的限制，孔的尺寸不应太小，否则凸模易折断或压弯。用自由凸模和带护套的凸模所能冲制的最小尺寸，分别见课本P50表2.6.2和表2.6.3。孔间距最小尺寸可见课本P50表2.6.4。第七节冲裁的工艺设计第二章冲裁工艺与冲裁模设计一、冲裁件的工艺性分析1．冲裁第二章冲裁工艺与冲裁模设计一、冲裁件的工艺性分析2．冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度冲裁件的精度一般可分为精密级与经济级两类。（1）对于普通冲裁件，其经济精度不高于IT11级，一般要求落料件公差等级低于IT10级，冲孔件低于IT9级。冲裁件外形与内孔尺寸公差见课本P51表2.6.5。如果工件要求的公差值小于表值，冲裁后需经整修或采用精密冲裁。（2）冲裁件的断面粗糙度与材料塑性、材料厚度、冲裁模间隙、刃口锐钝以及模具结构等有关。当冲裁厚度为2mm以下的金属板料时，其断面粗糙度Ra一般可达12.5～3.2μm。

第七节冲裁的工艺设计第二章冲裁工艺与冲裁模设计一、冲裁件的工艺性分析2．冲裁第二章冲裁工艺与冲裁模设计一、冲裁件的工艺性分析3．冲裁件尺寸标注

冲裁件尺寸的基准应尽可能与其冲压时定位基准重合，并选择在冲裁过程中基本不变动的面或线上。第七节冲裁的工艺设计第二章冲裁工艺与冲裁模设计一、冲裁件的工艺性分析3．冲裁第七节冲裁的工艺设计1．冲裁工序的组合第二章冲裁工艺与冲裁模设计二、冲裁工艺方案的确定（1）根据生产批量来确定：一般来说，小批量和试制生产采用单工序模，中、大批量生产采用复合模或级进模。

（2）根据冲裁件尺寸和精度等级来确定：复合冲裁所得到的冲裁件尺寸精度等级高，避免了多次单工序冲裁的定位误差，并且在冲裁过程中可以进行压料，冲裁件较平整。级进冲裁比复合冲裁精度等级低。

第七节冲裁的工艺设计1．冲裁工序的组合第二章冲裁工艺与第二章冲裁工艺与冲裁模设计二、冲裁工艺方案的确定（3）根据对冲裁件尺寸形状的适应性来确定：冲裁件的尺寸较小时，考虑到单工序送料不方便和生产效率低，常采用复合冲裁或级进冲裁。对于尺寸中等的冲裁件，由于制造多副单工序模具的费用比复合模昂贵，则采用复合冲裁；当冲裁件上的孔与孔之间或孔与边缘之间的距离过小，不宜采用复合冲裁或单工序冲裁，宜采用级进冲裁。所以级进冲裁可以加工形状复杂、宽度很小的异形冲裁件，且可冲裁的材料厚度比复合冲裁时要厚，但级进冲裁受压力机工作台面尺寸与工序数的限制，冲裁件尺寸不宜太大。（4）根据模具制造安装调整的难易和成本的高低来确定：对复杂形状的冲裁件来说，采用复合冲裁比采用级进冲裁较为适宜，因为模具制造安装调整比较容易，且成本较低。（5）根据操作是否方便与安全来确定第二章冲裁工艺与冲裁模设计二、冲裁工艺方案的确定（3）根第七节冲裁的工艺设计2、冲裁顺序的安排第二章冲裁工艺与冲裁模设计二、冲裁工艺方案的确定（1）级进冲裁顺序的安排1）先冲孔或冲缺口，最后落料或切断，将冲裁件与条料分离。2）采用侧刃定距时，侧刃定距切边工序安排与首次冲孔同时进行，以便控制送料进距。（2）多工序冲裁件用单工序冲裁时的顺序安排1）先落料使坯料与条料分离，再冲孔或冲缺口。2）冲裁大小不同、相距较近的孔时，为减少孔的变形，应先冲大孔后冲小孔。第七节冲裁的工艺设计2、冲裁顺序的安排第二章冲裁工艺与第二章冲裁工艺与冲裁模设计第二章冲裁工艺与冲裁模设计第二章冲裁工艺与冲裁模设计第二章冲裁工艺与冲裁模设计第二章冲裁工