工艺计算：落料、冲孔及推料力计算

1.排样及确定条料尺寸

（1）排样

冲压件加工的利润较低，往往要依靠每张钢板冲裁零件数量的增加来提高利润，所以有必要进行多种排样方案的比较。

条料宽度B用式（1-1）进行计算

B=（L+2a_l+C）（1-1）式中，L是制件长度（mm）；a_l是工件与边缘之间的搭边值（mm），见附表2；C是条料与导料板之间的间隙（mm），见附表3。

查附表2可知，材料厚度t=1.2mm时工件与工件之间的搭边值a=2mm，工件与边缘之间的搭边值a_l=2.5mm。采用往复送料时，工件与工件之间的搭边值a=2.5mm，工件与边缘的搭边值a_l=3.5mm。

查附表3可知：条料宽度B<100mm时，送料间隙取0.5mm。在不考虑条料剪裁公差的情况下，先对排样方案进行初选。

方案一：排样方法如图1-3所示。每张钢板剪裁1000/55.5≈18条；每条能冲裁（2000-2×2.5）/26/7≈74个零件。所以，每张钢板能生产18×74=1332个零件。

方案二：排样方法如图1-4所示。每张钢板剪裁2000/55.5≈36条；每条能冲裁（1000-2×2.5）/26.7≈37个零件。所以，每张钢板能生产36×37=1332个零件。

图1-3 排样方案一

图1-4 排样方案二

方案三：排样方法如图1-5所示。每张钢板剪裁1000/67≈14条；每条能冲裁（2000-2×3.5）/44.4≈44组零件；每组出2个零件。所以，每张钢板能生产14×44×2=1232个零件。

方案四：排样方法如图1-6所示。每张钢板剪裁2000/67≈29条；每条能冲裁（1000-2×3.5）/44.4≈22组零件；每组出2个零件。所以，每张钢板能生产29×22×2=1276个零件。

方案五：排样方法如图1-7所示。每张钢板剪裁1000/49.4≈20条；每条能冲裁（2000-2×3.5）/62≈32组零件；每组出2个零件。所以，每张钢板能生产20×32×2=1280个零件。

图1-5 排样方案三

图1-6 排样方案四

方案六：排样方法如图1-8所示。每张钢板剪裁2000/49.4≈40条；每条能冲裁（1000-2×3.5）/62≈16组零件；每组出2个零件。所以，每张钢板能生产40×16×2=1280个零件。

图1-7 排样方案五

图1-8 排样方案六

通过上述六种方案的比较，可以看出：第后四种方案每张钢板冲裁出零件数量比较少；采用第一种方案与第二种方案，冲裁出的零件数量比较多，且每张钢板冲裁零件数量相同。而每条钢板长度1000mm比长度2000mm易于操作，故采用第二种方案。

以往的经验都认为：零件交错排列，每张钢板冲裁零件的数量较多，但现在看来也不一定。另外，采用零件交错排列的排样方法，在模具设计、制造方面，以及冲压操作都会带来不便，在每张钢板冲裁零件的数量相同（或接近）的情况下，一般不采用交错排列。

（2）条料尺寸的确定

考虑定位公差及剪裁公差后，条料宽度按式（1-2）计算

B=（L+2a₁+C）-δ （1-2）

式中，δ是条料宽度偏差（mm），见附表4，查附表4得δ=0.5mm。

故得B=（50+2×2.5+0.5）⁰_-0.5mm

即B=55.5⁰_-0.5mm

根据上述数据可知图形搭边值和条料宽度，具体排样图如图1-9所示。

图1-9 排样图(www.xing528.com)

2.冲压力计算及设备选择

（1）冲裁力的计算

落料及冲孔时的冲裁力按式（1-3）计算。

F=KLtτ_b （1-3）

式中，F是冲裁力（N）；L是冲裁周边长度（mm）；t是材料厚度（mm）；τ_b是材料抗剪强度（MPa）；K是系数；它是考虑到实际生产中，模具间隙值的波动和不均匀、刃口磨损、板料力学性能和厚度波动等原因的影响而给出的修正系数，一般取K=1.3。由于R_m=1.3τ_b，所以式（1-3）也常常表达为

F=LtR_m （1-4）

式中，R_m是冲压材料抗拉强度（MPa），见附表5。

查附表5，Q235钢的抗拉强度R_m=370～500MPa，取R_m=500MPa。

落料所需冲裁力

L=50mm+50mm+10mm×4+24.7mm×2=189.4mm

F₁=LtR_m=189.4mm×1.2mm×500MPa=113640N

冲孔所需冲裁力

L=4×2.7mm×π≈33.93mm

F₂=LtR_m=33.93mm×1.2mm×500MPa=20358N

（2）卸料力、顶件力、推料力的计算

在冲裁结束时，由于材料的弹性回复（包括径向回复和弹性翘曲回复）及摩擦的存在，将使冲落的材料塞在凹模内，而冲裁剩下的材料则紧箍在凸模上。为使冲裁工作继续进行，必须将紧箍在凸模上的材料卸下，将塞在凹模内的材料推出。从凸模上卸下箍着的材料所需的力称为卸料力；逆冲裁方向将板料从凹模内顶出所需的力称为顶件力；从凹模内向下推出制件或废料所需的力，称为推料力。一般按以下公式计算

卸料力 F_X=K_XF （1-5）

顶件力 F_D=K_DF （1-6）

推料力 F_T=K_TnF （1-7）

式中，F是冲裁力（N）；K_X是卸料力系数，查附表6；K_D是顶件力系数，查附表6；K_T是推料力系数，查附表6；n是塞在凹模内的制件或废料数量，n=h/t。h为凹模直刃高度，t为板厚。

本套级进模计划采用下出件、刚性卸料的模具形式。这样，落料及冲孔是刚性卸料，即卸料是在滑块回程中进行；推件是在滑块工作行程中进行，冲孔的废料从凹模内向下推出。所以，在计算总冲压力时考虑推件力，但不考虑卸料力、顶件力。即K_X=0；K_D=0。

查附表6取K_T=0.05；取n=3。

推料力计算

F_T=nK_TF=nK_T（F₁+F₂）N=3×0.05×（113640+20358）N=20099.7N

（3）总冲压力的计算

总冲压力中应包括落料和冲孔的冲裁力及落料和冲孔的推件力。

F_总=F₁+F₂+F_T=113640N+20358N+20099.7N=154097.7N

（4）冲压设备的选择

根据总冲压力，选择160kN开式可倾压力机。选用J23—16开式可倾压力机。其主要参数如下。

公称压力：160kN；

装模高度：135～180mm；

模柄孔直径：ϕ40mm；

模柄孔深度60mm；

工作台尺寸：450mm×300mm。