冲裁成形工艺参数的优化与调整

冲裁成形的主要工艺参数包括冲裁力、卸料力、推件力和顶出力。

1.冲裁力的计算

冲裁力（F）即冲裁时板材对凸模的最大抗剪力，其大小取决于板材的厚度、力学性能与物理性能，以及冲件被冲裁分离的轮廓长度等。采用平刃凸、凹模冲裁时，其冲裁力的计算公式为

F＝Ltτ_b

式中 F——冲裁力（N）；

L——冲件被冲裁分离轮廓的长度（mm）；

t——板材的厚度（mm）；

τ_b——板材的抗剪强度（MPa）。

由于凸、凹模的磨损，冲裁间隙的变化，板材性能及其厚度偏差，以及冲件大小等因素，实际所需的冲裁力应增加30%～50%，即

F＝（1.3～1.5）Ltτ_b

注：若采用斜刃口冲裁或板材加热后冲裁，则冲裁力将大幅度降低。

2.卸料力、推件力和顶出力的计算

冲裁过程中，由于板材的弹性变形及摩擦力的作用，冲件与板材分离后，带孔件将紧箍在凸模上，从凸模上推下冲件的力称为卸料力（F_卸）；落料件将卡在凹模内，将其从凹模孔中顺冲裁方向推出的力称为推件力（F_推），逆冲裁方向顶出的力称为顶出力（F_顶），如图4-18所示。

由于F_卸、F_推和F_顶与冲件形状、大小、性能、料厚、冲裁间隙及润滑状态等有关，因此常采用经验公式计算，即

F_卸＝K_卸F

F_推＝K_推F

F_顶＝K_顶F式中K_卸、K_推、K_顶——相关系数，见表4-56。

图4-18 卸料力、推件力与顶出力

表4-56 K_卸、K_推与K_顶值

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注：在冲多孔、大搭边和冲件轮廓复杂时，卸料力系数K_卸取上限值；冲裁间隙取最大值时，其系数则取较小值。

3.总冲裁力的计算

总冲裁力（F_总）是选择压力机规格的重要依据，其计算公式如下：

弹性上出料时F_总＝F+F_顶+F_卸

弹性下出料时F_总＝F+F_推+F_卸

刚性上出料时F_总＝F+F_卸

刚性下出料时F_总＝F+F_推

4.计算实例（图4-17）

（1）冲裁力的计算 为降低冲裁力，常将多凸模分成两层：一层为小孔层（4×ϕ5mm），另一层为大孔（3×ϕ18.34mm）和长孔（25mm×R5mm）层，作阶梯安排。其料厚t为2mm，则各层的冲裁力分别为：

小孔层的冲裁力（F₁）

F₁＝L₁tτb＝4×π×5mm×2mm×380MPa≈47.7×10³ N

大孔与长孔层的冲裁力（F₂）

F₂＝L₂tτ_b＝[（π×5+2×25）mm+（3×π×18.34）mm]×2mm×380MPa×2mm×380MPa≈181×10³N

则总冲裁力为F＝F₁+F₂＝（47.7×10³+181×10³）N＝228.7×10³N

由于F₂＞F₁，故按（1.3～1.5）F₂选择压力机的冲裁力。

（2）卸料力和推件力的计算

查表3-10，取K_卸＝K_推＝0.05，

F_卸K_卸F＝0.05×228.7×10³N＝11.435×10³N

式中h——刃口高度，设为6mm。