精密冲裁工艺中力的计算方法

1.冲裁力P₁

冲裁力P₁的大小取决于冲裁件内外周边的总长度、材料的厚度和抗拉强度。可按经验公式计算：

P₁=f₁L_ttR_m

式中f₁——系数，取决于材料的屈强比，可从图2_-2-35求得；

L_t——内外周边的总长（mm），L_t=L_e+L_i，

L_e为外周边长度，L_i为内周边长度；t——材料厚度（mm）；

R_m——材料的抗拉强度（MPa）。

上式由Timmerbeil提出。

考虑到精密冲裁时由于模具的间隙小，刃口有圆角，材料处于三向压应力状态，和一般冲裁相比提高了变形抗力，因此取系数f₁=0.9，故精密冲裁的冲裁力为

P₁=0.9L_ttR_m

2.压边力P₂

V形环压边圈的作用有三：

1）防止剪切区以外的材料在剪切过程中随凸模流动。

2）夹持材料，在精密冲裁过程中使材料始终和冲裁方向垂直而不翘起。

3）在变形区建立三向压应力状态。

因此正确计算和选定压边力对于保证工件的剪切面质量，降低动力消耗和提高模具的使用寿命都有密切的关系。

压边力P₂按以下经验公式计算：

P₂=f₂L_e2hR_m

式中f₂——系数，取决于R_m，可由表2-3-1查得；

L_e——工件外周边长度（mm）；

h——V形齿高（mm），查表；

R_m——材料的抗拉强度（MPa）。

表2-3-1 系数f₂的确定

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3.反压力P₃

反压板的反压力也是影响精密冲裁件质量的重要因素，它主要影响工件的尺寸精度、平面度、塌角和孔的剪切面质量。增加反压力可以改善上述质量指标，但反压力过大会增加凸模的负载，降低凸模的使用寿命。因此和压边力一样均需在实际工艺过程中，在保证工件质量的前提下尽量调到下限值。

反压力可按以下经验公式计算

P₃=pA

式中A——工件的平面面积（mm²）；

p——单位反压力（MPa），p一般为20～70MPa。

反压力按上式计算波动范围较大，它也可用另一经验公式计算

P₃=20%P₁

4.总压力P_t

工件完成精密冲裁所需的总压力P_t是选用精密冲裁压力机的主要依据

P_t=P₁+P′₂+P₃

式中P₁——冲裁力（N）；

P′₂——保压压边力（N）；

P₃——反压力（N）。

为什么实现精密冲裁所需的总压力不是P₁、P₂及P₃之和呢？原因在于实现精密冲裁过程中，V形环压边圈压入材料所需的压边力P₂，远远大于精密冲裁过程中为了保证工件剪切面质量要求V形环压边圈保持的压力P′₂，一般P′₂=（30%～50%）P₂。为了提高精密冲裁压力机的有效负载能力，目前大多数精密冲裁压力机的压边系统都安装了无级调节的自动卸压装置。精密冲裁开始时，首先在压边力P₂作用下V形环压边圈压入材料，完成压边后，压机自动卸压到预先调定的保压压边力P′₂，然后再进行冲裁。因此实现精密冲裁所需的总压力P_t是P₁、P′₂及P₃之和。明确和强调这一点十分重要，它有以下两层意思。

1）编制精密冲裁工艺选用精密冲裁设备时，用上式计算总压力可以充分发挥设备的潜力。

2）使用设备时，通过调试，利用压边部分自动卸压，可以降低精密冲裁工艺过程的电能消耗。在大设备上精密冲裁大零件时，P₂和P′₂差值的数值大，节能的效果更显著。

5.卸料力P₄和顶件力P₅

精密冲裁完毕，在滑块回程过程中不同步的完成卸料和顶件。

压边圈将废料从凸模上卸下，反压板将工件从凹模内顶出。

卸料力P₄和顶件力P₅按以下经验公式计算

P₄=（5%～10%）P₁

P₅=（5%～10%）P₁