如何计算和降低冲裁力：冲压力优化技巧

1.冲压力的计算

冲压力是指冲裁过程中，冲裁力P_C、卸料力P_X、推件力P_T和顶件力P_D的总称。计算冲压力的目的是为合理地选用压力机、设计模具以及校核模具强度。

平刃口模具的冲裁力可按下式计算：

P_C=KLtτ_b （11-9）

式中 P_C——冲裁力；

L——冲件周边长度；

t——材料厚度；

τ_b——材料抗剪强度（MPa）；

K——修正系数，一般取K=1.3。

对于影响卸料力P_X、推件力P_T、顶件力P_D的因素很多，主要有力学性能、板料厚度、零件形状、尺寸、模具间隙、搭边大小及润滑条件等，在生产中，一般采用下列经验公式计算：

P_X=K_XP_C；P_T=nK_TP_C；P_D=K_DP_C （11-10）

式中 P_C——冲裁力；

n——同时卡在凹模孔内的冲件数（或废料数），n=h/t（h为凹模

孔口的直刃壁高度，t——材料厚度）；

K_X、K^T、K^D——分别为卸料力系数、推件力系数和顶件力系数，具体见表11-9。

表11-9 卸料力系数、推件力系数、顶件力系数

（续）

表11-9 卸料力系数、推件力系数、顶件力系数

（续）

图11-14 阶梯冲模

（1）加热冲裁 材料加热后，抗剪强度大大降低，从而可降低冲裁力，但因热冲裁时形成氧化皮，所以此法只适用于厚板或零件表面质量及公差等级要求不高的零件。

（2）阶梯凸模冲裁 在多凸模冲模中，将凸模做成不同高度，呈阶梯形布置，如图11-14所示，使各凸模冲裁力的最大值不同时出现，以降低冲裁力。特别是在几个凸模直径相差悬殊或彼此距离又很接近的情况下，采用阶梯形布置还能避免小直径凸模在挤压力作用下发生折断或倾斜的现象（为了保证模具刚度，尺寸小的凸模应做短些）。凸模间的高度差H取决于材料厚度t，t<3mm时，H=t；t>3mm时，H=2t。

（3）采用斜刃模具冲裁 斜刃模具冲裁时，如图11-15所示，整个刃口不是同时切入板料，剪切面积小，因而可降低冲裁力。落料时，应将凹模制成斜刃，凸模制成平口；冲孔时，则相反。设计刃口时，斜刃参数可按下列数值选取：

图11-14 阶梯冲模(www.xing528.com)

（1）加热冲裁 材料加热后，抗剪强度大大降低，从而可降低冲裁力，但因热冲裁时形成氧化皮，所以此法只适用于厚板或零件表面质量及公差等级要求不高的零件。

（2）阶梯凸模冲裁 在多凸模冲模中，将凸模做成不同高度，呈阶梯形布置，如图11-14所示，使各凸模冲裁力的最大值不同时出现，以降低冲裁力。特别是在几个凸模直径相差悬殊或彼此距离又很接近的情况下，采用阶梯形布置还能避免小直径凸模在挤压力作用下发生折断或倾斜的现象（为了保证模具刚度，尺寸小的凸模应做短些）。凸模间的高度差H取决于材料厚度t，t<3mm时，H=t；t>3mm时，H=2t。

（3）采用斜刃模具冲裁 斜刃模具冲裁时，如图11-15所示，整个刃口不是同时切入板料，剪切面积小，因而可降低冲裁力。落料时，应将凹模制成斜刃，凸模制成平口；冲孔时，则相反。设计刃口时，斜刃参数可按下列数值选取：

图11-15 斜刃口的配置形式

1）料厚t<3mm时，H=2t，φ=5°。

2）料厚t=3～10mm时，H=t，φ=8°。

斜刃冲裁时的冲裁力可按式（11-15）计算：

P′=K′Lt （11-15）

式中 P′——斜刃口冲裁力（N）；

L——冲件周边长度；

t——材料厚度；

K′——减力系数，H=t时，K′=0.4～0.6；H=2t时，K′=0.2～0.4。

斜刃冲模的制造和修磨比较复杂，因而只适用于大型零件或厚板冲裁。

图11-15 斜刃口的配置形式

1）料厚t<3mm时，H=2t，φ=5°。

2）料厚t=3～10mm时，H=t，φ=8°。

斜刃冲裁时的冲裁力可按式（11-15）计算：

P′=K′Lt （11-15）

式中 P′——斜刃口冲裁力（N）；

L——冲件周边长度；

t——材料厚度；

K′——减力系数，H=t时，K′=0.4～0.6；H=2t时，K′=0.2～0.4。

斜刃冲模的制造和修磨比较复杂，因而只适用于大型零件或厚板冲裁。