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第三章 冲裁工艺与模具设计   §3-2 冲裁力、卸料力及推件力的计算 一、 冲裁力的计算 计算冲裁力的目的是为了合理地选择压力机和设计模具 1 行程曲线 图中AB段相当于冲裁的弹性变形阶段，凸模接触材料后，载荷急剧上升。但当凸模刃口一旦挤入材料，即进入塑性变形阶段后（材料硬化，F继续增大），载荷的上升缓慢，如BC阶段（开始出现刃口裂纹）。 随着塑性变形量的增大，材料硬化载荷增大。承载面逐渐减少。当冲裁力达最大值（图中C点）后，受载面积的减少超过加工硬化的影响，于是冲裁力下降。 凸模继续下压，材料内部产生裂纹并迅速扩张，冲裁力急剧下降，如CD段，此为冲裁的断裂阶段。 2 冲裁力的计算公式： 用平刃口模具冲裁时，冲裁力F（N）按下式计算： F=KLtτ L—冲裁件周边长度（mm） τ—材料抗剪强度（Mpa） t—材料厚度（mm） K—系数（刃口的磨损、模具间隙的波动、材料力学性能变化、厚度的偏差），取1.3 一般情况下：材料的σb=1.3τ，为方便计算： F=Ltσb σb—材料抗拉强度（Mpa） 二、降低冲裁力的方法 1 阶梯凸模冲裁 凸模做成不同高度，形成阶梯布局，减少总的冲裁力。当几个凸模直径相差悬殊而相距又很近时，应把小凸模做得短一些，可以避免小直径凸模由于承受流动挤压力而产生倾斜或折断。 凸模间的高度差H取决于材料厚度： t﹤3mm时，H=t t﹥3mm时，H=0.5t 缺点：长凸模插入凹模较 深，容易磨损，修磨刃口 比较麻烦 2 斜刃口冲裁 采用平刃口冲裁时，刃口与冲裁件周边同时接触、切断，所需冲裁力大。 采用斜刃模具冲裁，刃口是逐步切入材料、切断，所需冲裁力可以减少，并能减少冲击、振动和噪音。 为了得到平整的零件： 落料时将凹模做成斜刃，凸模做成平口，如a，b； 冲孔时将凸模做成斜刃，凹模做成平口，如c，d； 冲裁弯曲状工件时，可采用有圆头的凸模，如e； 单边斜刃冲裁，只适用于切口折弯，如f。 三、卸料力及推件力的计算 由于弹性变形，在板料上冲裁出的废料（或工件）孔径沿径向弹性收缩，紧箍在凸模上； 冲裁下的工件（或废料）径向扩张，卡在凹模孔内。 需把套在凸模上的材料卸下，把卡在凹模 孔内冲件或废料推出。 把套在凸模上的材料卸下来的力为卸料力F卸 ； 顺着冲裁方向将冲件或废料从凹模孔内推出的力称为推件力F推； 逆着冲裁方向将冲件或废料从凹模孔内顶出的力称为顶件力F顶。 卸料力F卸、推件力F推、顶件力F顶是由压力机和模具的卸料、顶件装置获得的。由经验公式计算： F卸=K卸F F推=nK推F F顶=nK顶F F—冲裁力（N）； K卸、K推、K顶—卸料力、推件力、顶件力系数 n--工件数目，h为凹模的高度，t材料厚度，则工件数n=h/t 采用刚性卸料装置和下出料方式的冲裁模的总冲压力： F总= F冲+ F推 采用弹性卸料装置和刚性顶件的冲裁模的总冲压力： F总= F冲+ F卸 采用弹性卸料装置和下出料方式的冲裁模的总冲压力： F总= F冲+ F卸+ F推 采用弹性卸料装置和上出料方式的冲裁模的总冲压力： F总= F冲+ F卸+ F顶 例：计算图中零件的冲压力。材料为Q235钢，料厚t=2mm，采用弹性卸料装置和下出料方式，凹模刃口直壁高度h=6mm。 解：冲裁力：由表查得τ=304~373Mpa，取τ=345Mpa。 L=〔（220-70）×2＋л×70 ＋140＋40×2〕=740mm F冲=KLtτ=1.3×740×2×345 =663780N 卸料力：查表，K卸=0.04 F卸=K卸F冲=0.04×663780 =26551.2N 推料力：查表，K推=0.055 F推=nK推F冲=3×0.055×663780 =36507.9N 总冲压力：F总= F冲+ F卸+ F推