第367冲裁力压力中心计算工艺设计.pptx
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冲裁工艺及冲裁模设计课件.pptx
为使模具有一定的使用寿命，磨损到一定程度 仍能冲裁出合格的零件，落料时凹模刃口尺寸接近 制件尺寸的下限值，冲孔时凸模刃口尺寸接近制件 尺寸的上限值。
第二章：冲裁工艺及冲裁模设计
3、考虑制件精度与模具精度之间的关系 （1）一般情况按下表执行。
（2）制件未标注公差，按以下情况处理： 非圆形件按IT14级处理，冲模按IT11级制造；圆形 件的冲模可按IT7-IT6级制造。 4、冲压件按“入体”原则进行尺寸标注 冲压件的尺寸公差应标为单向公差，落料件为轴， 上偏差为零，下偏差为负；冲孔件为孔，上偏差为 正，下偏差为零。
第二章：冲裁工艺及冲裁模设计
（2）落料 设工件的尺寸为 D0 ，则：
Dd
( Dmax
x
)
0
d
Dp
(Dd
2cmin
)
0
p
(Dmax
x 2cmin )0 p
（3）冲孔
设工件的尺寸为 d0 ，则：
d p (dmin x)0 p
dd
(d p
2cmin )0 d
(dmin
x
2cmin
)d 0
60.12 0
为IT12级，取x=0.75
3600.62 为IT14级，取x=0.5
设凸模按IT6级制造，凹模
按IT7级制造。
第二章：冲裁工艺及冲裁模设计
1、冲孔 （1）校核间隙公差条件，查公差值表得：
| p | 0.008mm,| d | 0.012mm,故有 | p | | d | 2cmax 2cmin
第二章：冲裁工艺及冲裁模设计
二、凸、凹模刃口尺寸的计算方法
（一）凸模和凹模分开加工 （1）为保证初始间隙值小于最大合理间隙， 必须满足下列条件：
第二章：冲裁工艺及冲裁模设计
3、考虑制件精度与模具精度之间的关系 （1）一般情况按下表执行。
（2）制件未标注公差，按以下情况处理： 非圆形件按IT14级处理，冲模按IT11级制造；圆形 件的冲模可按IT7-IT6级制造。 4、冲压件按“入体”原则进行尺寸标注 冲压件的尺寸公差应标为单向公差，落料件为轴， 上偏差为零，下偏差为负；冲孔件为孔，上偏差为 正，下偏差为零。
第二章：冲裁工艺及冲裁模设计
（2）落料 设工件的尺寸为 D0 ，则：
Dd
( Dmax
x
)
0
d
Dp
(Dd
2cmin
)
0
p
(Dmax
x 2cmin )0 p
（3）冲孔
设工件的尺寸为 d0 ，则：
d p (dmin x)0 p
dd
(d p
2cmin )0 d
(dmin
x
2cmin
)d 0
60.12 0
为IT12级，取x=0.75
3600.62 为IT14级，取x=0.5
设凸模按IT6级制造，凹模
按IT7级制造。
第二章：冲裁工艺及冲裁模设计
1、冲孔 （1）校核间隙公差条件，查公差值表得：
| p | 0.008mm,| d | 0.012mm,故有 | p | | d | 2cmax 2cmin
第二章：冲裁工艺及冲裁模设计
二、凸、凹模刃口尺寸的计算方法
（一）凸模和凹模分开加工 （1）为保证初始间隙值小于最大合理间隙， 必须满足下列条件：
冲裁力与压力中心的计算和冲裁工艺性解读
裁和普通冲裁。 （1） 冲裁件的经济公差等级不高于IT11级，一般要求落料件 公差等级最好低于IT10级，冲孔件最好低于IT9级。见表2.4
（2） 冲裁件的断面粗糙度与材料塑性、材料厚度、冲裁模间 隙、刃口锐钝以及冲模结构等有关。当冲裁厚度为2mm以下的金 属板料时，其断面粗糙度Ra一般可达12.5～3.2μm。 见表2.5
> 20 –– 300 > 50 –– 100 > 100 –– 500
> 300 > 1000 > 5000
模具类型
单工序模 组合模 简易模
单工序模 组合模 简易模
单工序模
级进模、复 合模 半自动模
单工序模
级进模、复合 模 自动模
硬质合金模
级进模、复 合模 自动模
例 图示连接板冲裁零件，
材料为10钢，厚度为2mm， 该零件年产量20万件，冲 压 设 备 初 选 为 250kN 开 式 压力机，要求制定冲压工 艺方案。
x0x1F 1F 1x 2F F 2 2 x F 3 3F 3. ......... .. F nxnF n y0y1F 1F 1y 2F F 2 2 F y3 3F 3. ......... ..F nynF n
第一节 冲裁的工艺设计
冲裁工艺设计包括:冲裁件的工艺性和冲裁工艺方案确定。
4）求出各个凸模的压力中心，并确定各个压力 中心在坐标系内的坐标x1、x2、x3、x4……和y1、 y2、y3、y4……；
5）按照公式求出该复杂轮廓在坐标系中的坐标
x0x1l1 l1x2ll2 2 lx33l 3. ......... ..l nxnln
y0y1l1 l1y2ll2 2 ly33 l3. ......... ..l nynln
（2） 冲裁件的断面粗糙度与材料塑性、材料厚度、冲裁模间 隙、刃口锐钝以及冲模结构等有关。当冲裁厚度为2mm以下的金 属板料时，其断面粗糙度Ra一般可达12.5～3.2μm。 见表2.5
> 20 –– 300 > 50 –– 100 > 100 –– 500
> 300 > 1000 > 5000
模具类型
单工序模 组合模 简易模
单工序模 组合模 简易模
单工序模
级进模、复 合模 半自动模
单工序模
级进模、复合 模 自动模
硬质合金模
级进模、复 合模 自动模
例 图示连接板冲裁零件，
材料为10钢，厚度为2mm， 该零件年产量20万件，冲 压 设 备 初 选 为 250kN 开 式 压力机，要求制定冲压工 艺方案。
x0x1F 1F 1x 2F F 2 2 x F 3 3F 3. ......... .. F nxnF n y0y1F 1F 1y 2F F 2 2 F y3 3F 3. ......... ..F nynF n
第一节 冲裁的工艺设计
冲裁工艺设计包括:冲裁件的工艺性和冲裁工艺方案确定。
4）求出各个凸模的压力中心，并确定各个压力 中心在坐标系内的坐标x1、x2、x3、x4……和y1、 y2、y3、y4……；
5）按照公式求出该复杂轮廓在坐标系中的坐标
x0x1l1 l1x2ll2 2 lx33l 3. ......... ..l nxnln
y0y1l1 l1y2ll2 2 ly33 l3. ......... ..l nynln
冲裁力压力中心
3．加热冲裁（红冲）
四、 冲模压力中心的确定
模具的压力中心： 冲压力合力的作用点。
要求：为了保证压力机和模具的正常工作，应使模具的压力 中心与压力机滑块的中心线相重合。
作用：
（1）避免模具在工作中产生偏弯矩而发生歪斜，加速模具 导向机构的不均匀； （2）保证凸凹模间隙的一致，从而保证制件质量和延长模 具寿命。
二、卸料力、推件力及顶件力的计算
卸料力： 从凸模上卸下箍着的
料所需要的力。
推件力：将梗塞在凹模内的料
顺冲裁方向推出所需要的力。
顶件力： 逆冲裁方向将料从凹
模内顶出所需要的力。
第二章 冲裁工艺
卸料力、推件力及顶件力的计算
卸料力 推件力 顶件力
式中
FX K X F
FT nKT F
FD K D F
冲模压力中心的确定
1．简单几何图形压力中心的位置 1）对称冲件的压力中心，位于冲件轮廓图形的几何中心上。 2）冲裁直线段时，其压力中心位于直线段的中心。
3）冲裁圆弧线段时，其压力中心的位置，按下式计算：
y 180R sin / Rs / b
注：式中 为圆弧所对 角的一半，单位角度；y为 压力中心距圆弧圆心的距 离
K X 、KT、 K D 卸料力、推件力、顶件力系数，见表2－11； ——
n——同时卡在凹模内的冲裁件(或废料)数。 h n t 式中 h——凹模洞口的直刃壁高度； t——板料厚度。
第二章 冲裁工艺
例2.5.1 计算止动片零件的冲压力。
第二章 冲裁工艺
三、降低冲裁力的方法
1．阶梯凸模冲裁
2．斜刃冲裁
例2.5.2 计算止动片的压力中心
止动片
2．复杂形状零件模具压力中心的确定 1）按比例画出工件的轮廓形状； 2）在任意处作坐标系； 3）将工件轮廓分成若干基本线段(直线或圆弧）； 4）计算各基本线段的重心位置到y的距离x1x2…和到x轴 距离y1y2… 5) 根据力矩原理计算压力中心。
冲裁力和压力中心的计算
卸料力、推件力和顶件力是由压力机和模具卸料装置或顶件装置传递的。所以在选择设备的公称压力或设计冲模时,应分别予以考虑。影响这些力的因素较多,主要有材料的力学性能、材料的厚度、模具间隙、凹模洞口的结构、搭边大小、润滑情况、制件的形状和尺寸等。所以要准确地计算这些力是困难的，生产中常用下列经验公式计算:ﻫ卸料力 (2．6．3）
式中F——冲裁力；ﻫL——冲裁周边长度;ﻫt——材料厚度；
——材料抗剪强度;ﻫK——系数。ﻫ系数K是考虑到实际生产中，模具间隙值的波动和不均匀、刃口的磨损、板料力学性能和厚度波动等因素的影响而给出的修正系数。一般取K=1.3。ﻫ为计算简便，也可按下式估算冲裁力：
(２.6.2）
式中 ——材料的抗拉强度。
压力机的公称压力必须大于或等于各种冲压工艺力的总和Fz。Fz的计算应根据不同的模具结构分别对待，即ﻫ采用弹性卸料装置和下出料方式的冲裁模时
(2.6.６)ﻫ采用弹性卸料装置和上出料方式的冲裁模时ﻫ (2.6.7）
采用刚性卸料装置和下出料方式的冲裁模时
(２.６．8)
为实现小设备冲裁大工件，或使冲裁过程平稳以减少压力机振动,常用下列方法来降低冲裁力。
图2.6.1
推件力 (2.6.4)ﻫ顶件力 (2.6．5)ﻫ式中F——冲裁力；图２.6.1卸料力推件力和顶件力ﻫ ——卸料力、推件力、顶件力系数,见表2.6.1;ﻫn——同时卡在凹模内的冲裁件(或废料)数。ﻫ ﻫ式中h——凹模洞口的直刃壁高度;
t——板料厚度。
注:卸料力系数Ｋx,在冲多孔、大搭边和轮廓复杂制件时取上限值。
在冲裁结束时，由于材料的弹性回复（包括径向弹性回复和弹性翘曲的回复)及摩擦的存在,将使冲落部分的材料梗塞在凹模内，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,必须将箍在凸模上的料卸下,将卡在凹模内的料推出。从凸模上卸下箍着的料所需要的力称卸料力；将梗塞在凹模内的料顺冲裁方向推出所需要的力称推件力；逆冲裁方向将料从凹模内顶出所需要的力称顶件力,如图２.6．1所示。
式中F——冲裁力；ﻫL——冲裁周边长度;ﻫt——材料厚度；
——材料抗剪强度;ﻫK——系数。ﻫ系数K是考虑到实际生产中，模具间隙值的波动和不均匀、刃口的磨损、板料力学性能和厚度波动等因素的影响而给出的修正系数。一般取K=1.3。ﻫ为计算简便，也可按下式估算冲裁力：
(２.6.2）
式中 ——材料的抗拉强度。
压力机的公称压力必须大于或等于各种冲压工艺力的总和Fz。Fz的计算应根据不同的模具结构分别对待，即ﻫ采用弹性卸料装置和下出料方式的冲裁模时
(2.6.６)ﻫ采用弹性卸料装置和上出料方式的冲裁模时ﻫ (2.6.7）
采用刚性卸料装置和下出料方式的冲裁模时
(２.６．8)
为实现小设备冲裁大工件，或使冲裁过程平稳以减少压力机振动,常用下列方法来降低冲裁力。
图2.6.1
推件力 (2.6.4)ﻫ顶件力 (2.6．5)ﻫ式中F——冲裁力；图２.6.1卸料力推件力和顶件力ﻫ ——卸料力、推件力、顶件力系数,见表2.6.1;ﻫn——同时卡在凹模内的冲裁件(或废料)数。ﻫ ﻫ式中h——凹模洞口的直刃壁高度;
t——板料厚度。
注:卸料力系数Ｋx,在冲多孔、大搭边和轮廓复杂制件时取上限值。
在冲裁结束时，由于材料的弹性回复（包括径向弹性回复和弹性翘曲的回复)及摩擦的存在,将使冲落部分的材料梗塞在凹模内，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,必须将箍在凸模上的料卸下,将卡在凹模内的料推出。从凸模上卸下箍着的料所需要的力称卸料力；将梗塞在凹模内的料顺冲裁方向推出所需要的力称推件力；逆冲裁方向将料从凹模内顶出所需要的力称顶件力,如图２.6．1所示。
冲裁工艺计算ppt课件
D凸(DxDZmi
)0
n凸
（35.690.08)00.0
0
435.6100.0
0
4
校核：0.004+0.006=0.010<0.020
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例2： 冲裁如图的垫圈，材料为10号钢，厚度为1mm， 计算凸凹模工作部分的尺寸？请问若冲压件的厚 度为3mm，请问模具制造精度能否为IT6级？
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先确定凹模刃口尺寸：凹模刃口尺寸接近或等 于工件最小极限尺寸，以保证模具在一定范围内 磨损后，仍能冲出合格零件。
凸模刃口尺寸按凹模尺寸减去最小间隙值
Zmin确定。
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⑵冲孔工序以凸模为基准件（因为冲孔工件的尺 寸更接近于凸模的刃口尺寸）
先确定凸模刃口尺寸：凸模刃口尺寸接近或等 于孔的最大极限尺寸，以保证模具在一定范围内磨 损后，仍能冲出合格零件。
凹模: dd(dxDZ m)i0 n d
式中： d—冲孔工件孔的基本尺寸，mm
dp、dd—冲孔凸、凹模刃口尺寸，mm
Δ—工件公差，mm
p d—凸、凹模制造偏差（查表），mm X—磨损系数（查表）
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②落料
设冲裁件的落料尺寸为D 0 ,根据刃口尺寸 D
计算原则,计算公式为:
凹模: D(D xD)d
L模=18±0.25×0.09 = (18±0.023)mm
D 落料：D d D m x a 0 A x ( 3 0 . 5 6 0 . 6 ) 0 0 . 0 2 2 3 . 6 5 0 0 . 0 5 9 2
D p D A Z m 0 t i( n 3 . 6 5 0 . 0 9 ) 0 0 . 0 4 1 3 . 6 6 0 0 . 5 05 1
第二章-冲裁工艺与冲裁模具设计PPT课件
沿工件全部外形冲裁，工件间、工件与板料边
都有搭边。材料利用率低，但能保证冲裁件质量，
模具寿命较高。
少废料排样
模具只沿工件部分外形轮廓冲裁，只有局部有
搭边。废料较少，工件质量不高，模具摩损快。
无废料排样
工件间、工件与条料间均没有搭边的存在。模具刃口
沿板料依次切下获取工件。材料利用率高，工件质量差，
模具易损坏。
裁板
纵裁
联合裁
横裁
21
冲压工艺力和压力中心的计算
概 念：
～是冲裁时压力机应具有的最小压力，是完成分离
所必需的力和其它附加力（卸料力、推料力、顶料力）的
总和。它是设计模具、选择压力机的重要依据。
冲裁力的计算
使板料发生分离的力称为冲裁力。一般平刃冲裁模的冲裁
力P可用下式计算：
= KLt
（K－系数，取1.3）
合理冲裁间隙值的确定：
❖ 工件断面质量无严格要求时，应取大间隙值；
❖ 工件的断面质量和制造精度较高时，应取较小间隙值；
❖ 在设计冲模刃口尺寸时，应考虑模具摩损因素，冲裁
间隙应取最小值。
6
方法1：理论确定法
如右图所示，可得冲裁间隙为：
= 2( − ℎ0 )tan = 2(1 − ℎ0 Τ)tan
能与其冲压时定位 基准重合 ，
并选择在冲裁过程中基本上下
不变动的面或线上。
9
凸、凹模刃口尺寸的计算
重要性：
冲模刃口处的尺寸及制造公差直接影响工件的尺寸
精度，合理的冲裁间隙也靠其保证。
前提：
尺寸
计算
的原
则：
因冲裁间隙的存在，落下的料和冲出的孔都带有锥
度，且落料件的大端尺寸与凹模刃口尺寸相近，冲出
都有搭边。材料利用率低，但能保证冲裁件质量，
模具寿命较高。
少废料排样
模具只沿工件部分外形轮廓冲裁，只有局部有
搭边。废料较少，工件质量不高，模具摩损快。
无废料排样
工件间、工件与条料间均没有搭边的存在。模具刃口
沿板料依次切下获取工件。材料利用率高，工件质量差，
模具易损坏。
裁板
纵裁
联合裁
横裁
21
冲压工艺力和压力中心的计算
概 念：
～是冲裁时压力机应具有的最小压力，是完成分离
所必需的力和其它附加力（卸料力、推料力、顶料力）的
总和。它是设计模具、选择压力机的重要依据。
冲裁力的计算
使板料发生分离的力称为冲裁力。一般平刃冲裁模的冲裁
力P可用下式计算：
= KLt
（K－系数，取1.3）
合理冲裁间隙值的确定：
❖ 工件断面质量无严格要求时，应取大间隙值；
❖ 工件的断面质量和制造精度较高时，应取较小间隙值；
❖ 在设计冲模刃口尺寸时，应考虑模具摩损因素，冲裁
间隙应取最小值。
6
方法1：理论确定法
如右图所示，可得冲裁间隙为：
= 2( − ℎ0 )tan = 2(1 − ℎ0 Τ)tan
能与其冲压时定位 基准重合 ，
并选择在冲裁过程中基本上下
不变动的面或线上。
9
凸、凹模刃口尺寸的计算
重要性：
冲模刃口处的尺寸及制造公差直接影响工件的尺寸
精度，合理的冲裁间隙也靠其保证。
前提：
尺寸
计算
的原
则：
因冲裁间隙的存在，落下的料和冲出的孔都带有锥
度，且落料件的大端尺寸与凹模刃口尺寸相近，冲出
冲裁力和压力中心的计算
冲裁力和压力中心的计算2.4.1冲裁力的计算计算冲裁力的目的是为了选用合适的压力机、设计模具和检验模具的强度。
压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适应冲裁的需求。
普通平刃冲裁模，其冲裁力 P一般可按下式计算：F P＝KptLτ式中τ——材料抗剪强度，见附表 (MPa)；L——冲裁周边总长(mm)；t——材料厚度(mm)系数 Kp是考虑到冲裁模刃口的磨损、凸模与凹模间隙之波动(数值的变化或分布不均)、润滑情况、材料力学性能与厚度公差的变化等因素而设置的安全系数，一般取 13。
当查不到抗剪强度τ时，可用抗拉强度σ b代替τ，而取K p＝1的近似计算法计算。
当上模完成一次冲裁后，冲入凹模内的制件或废料因弹性扩张而梗塞在凹模内，模面上的材料因弹性收缩而紧箍在凸模上。
为了使冲裁工作继续进行，必须将箍在凸模上的材料料刮下 ,将梗塞在凹模内的制件或废料向下推出或向上顶出。
从凸模上刮下材料所需的力，称为卸料力；从凹模内向下推出制件或废料所需的力，称为推料力；从凹模内向上顶出制件需的力，称为顶件力 (图2.4.1)。
影响卸料力、推料力和顶件力的因素很多，要精确地计算是困难的。
在实际生产中常采用经验公式计算：卸料力FＱ＝ＫFＰＮ( 2.4.2)推料力FＱ1＝nＫ1FＰ（ 2.4.3)顶件力FＱ２＝Ｋ２FＰ（ 2.4.4 )图 2.4.1 工艺力示意图式中 P——冲裁力(N)；K——卸料力系数，其值为～(薄料取大值，厚料取小值)；K１——推料力系数，其值为～(薄料取大值，厚料取小值)；K2——顶件力系数，其值为～(薄料取大值，厚料取小值)；n——梗塞在凹模内的制件或废料数量(n＝h/t);h——直刃口部分的高(mm)；t——材料厚度(mm)。
卸料力和顶件力还是设计卸料装置和弹顶装置中弹性元件的依据。
2.4.2 压力机公称压力的选取冲裁时，压力机的公称压力必须大于或等于冲裁各工艺力的总和。
采用弹压卸料装置和下出件的模具时：F P总＝FＰ＋FＱ＋FＱ１ (2.4.5)采用弹压卸料装置和上出件的模具时：F P总＝FＰ＋FＱ＋Ｑ2 (2.4.6)采用刚性卸料装置和下出件模具时：F P总＝FＰ＋FＱ１ (2.4.7)2.4.3 降低冲裁力的措施在冲压高强度材料、厚料和大尺寸冲压件时，需要的冲裁力较大，生产现场压力机的吨位不足时，为不影响生产，可采用一些有效措施降低冲裁力。
冲压模具设计与制造 2-567 (冲裁力和压力中心的计算)
第二章 沖裁工藝與沖裁模設計
第六節 沖裁力和壓力中心的計算
五、沖模壓力中心的確定（續）
2．確定多凸模模具的壓力中心
確定多凸模模具的壓 力中心，是將各凸模的壓 力中心確定后，再計算模 具的壓力中心。
第二章 沖裁工藝與沖裁模設計
第六節 沖裁力和壓力中心的計算
五、沖模壓力中心的確定（續）
3．複雜形狀零件模具壓力中心的確定 複雜形狀零件模具壓力中
第二章 沖裁工藝與沖裁模設計
第七節 沖裁的工藝設計
二、沖裁工藝方案的確定
2、沖裁順序的安排
（1）級進沖裁順序的安排 1）先沖孔或沖缺口，最後落料或切斷，將沖裁件與條料分離。 2）採用定距側刃時，定距側刃切邊工序安排與首次沖孔同時進 行，以便控制送料進距。
（2）多工序沖裁件用單工序沖裁時的順序安排 1）先落料使坯料與條料分離，再沖孔或沖缺口。 2）沖裁大小不同、相距較近的孔時，為減少孔的變形，應先沖 大孔后沖小孔。
• 13、无论才能知识多么卓著，如果缺乏热情，则无异 纸上画饼充饥，无补于事。Monday, August 24, 202024-
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• 14、我只是自己不放过自己而已，现在我不会再逼自 己眷恋了。20.8.2405:03:5824 August 202005:03
第二章 沖裁工藝與沖裁模設計
第六節 沖裁力和壓力中心的計算
四、降低沖裁力的方法
1．階梯凸模沖裁
2．斜刃沖裁
3．加熱沖裁（紅沖）
第二章 沖裁工藝與沖裁模設計
第六節 沖裁力和壓力中心的計算
五、沖模壓力中心的確定
模具的壓力中心︰ 沖壓力合力的作用點。
為了保證壓力機和模具的正常工作，應使模具的壓力中心與 壓力機滑塊的中心線相重合。
第四节 冲裁压力中心的计算.ppt
预习新知：压力中心？
压力中心的概念 冲压力合力的作用线与凹模平面的交点。
如果压力中心偏离压力机滑块中心线，工作滑 块和模具都将承受偏载，偏离越多，偏载越大。 结果，将加速压力机和模具导向件的磨损，也 会破坏冲裁间隙的均匀性，降低模具寿命。因 此，模具设计应力求压力中心与压力机滑块的 中心线重合。求压力中心有计算法和作图法两
8
9
求2—22a所示零件的排样 的压力中心。依据排样图画 出全部冲裁轮廓线，并 标注其对选定坐标轴X-Y的 坐标，如图2-22所示。
材料：低碳钢冷灶钢带 钢带宽度：43 钢带厚度：0.8
10
a)零件图 11
B）排样图
12
C）坐标图 13
对于局部冲裁轮廓，如哟哟一个对称轴，其重心就在两个对称轴，则 其重心就在两轴交点出。充分利用这一特性，通常可讲很复杂的多 型孔简化成若干个“单型孔”以简化计算过程。在图2-22C中分成7 个“单型孔”。其中两个冲缺口型孔视为一个“单性孔”2，其重心 便在两对称轴相交处，并与“单型孔”3的重心重合。个“单型孔”
求图2－21a所示的零件落
X5=50-30+0.9×30cos45⁰=39.1 Y5=60-30+0.9×30sin45⁰=49.1
料时的中心。画出冲裁轮
廓图并分5段，选坐标轴x 各线段的长度和重心坐标如下：
－y过两直角边，标注各段 L1=30
重心的坐标，如2－21b所 L1= 30
示。
L3 =30
式中R－圆弧半径（mm)
3
4
由于Y轴选在了两圆孔心得连线上，所以Y0=0.如果 X轴选在任一圆心上，将有X1=0或X2=0.可见，当坐标 轴选择合适时，可使计算过程更简单些。求压力中心 的 一般公式如下：
压力中心的概念 冲压力合力的作用线与凹模平面的交点。
如果压力中心偏离压力机滑块中心线，工作滑 块和模具都将承受偏载，偏离越多，偏载越大。 结果，将加速压力机和模具导向件的磨损，也 会破坏冲裁间隙的均匀性，降低模具寿命。因 此，模具设计应力求压力中心与压力机滑块的 中心线重合。求压力中心有计算法和作图法两
8
9
求2—22a所示零件的排样 的压力中心。依据排样图画 出全部冲裁轮廓线，并 标注其对选定坐标轴X-Y的 坐标，如图2-22所示。
材料：低碳钢冷灶钢带 钢带宽度：43 钢带厚度：0.8
10
a)零件图 11
B）排样图
12
C）坐标图 13
对于局部冲裁轮廓，如哟哟一个对称轴，其重心就在两个对称轴，则 其重心就在两轴交点出。充分利用这一特性，通常可讲很复杂的多 型孔简化成若干个“单型孔”以简化计算过程。在图2-22C中分成7 个“单型孔”。其中两个冲缺口型孔视为一个“单性孔”2，其重心 便在两对称轴相交处，并与“单型孔”3的重心重合。个“单型孔”
求图2－21a所示的零件落
X5=50-30+0.9×30cos45⁰=39.1 Y5=60-30+0.9×30sin45⁰=49.1
料时的中心。画出冲裁轮
廓图并分5段，选坐标轴x 各线段的长度和重心坐标如下：
－y过两直角边，标注各段 L1=30
重心的坐标，如2－21b所 L1= 30
示。
L3 =30
式中R－圆弧半径（mm)
3
4
由于Y轴选在了两圆孔心得连线上，所以Y0=0.如果 X轴选在任一圆心上，将有X1=0或X2=0.可见，当坐标 轴选择合适时，可使计算过程更简单些。求压力中心 的 一般公式如下：
冲裁力和压力中心的计算
《冷冲压工艺与模具设计》
第六次课 冲裁工艺与冲裁模设计（四）
第七节 冲裁力和压力中心的计算
四、降低冲裁力的方法
3．斜刃冲裁（续） 斜刃冲裁时，冲裁力可用下式计算：
F斜 K斜Lt b
第六次课 冲裁工艺与冲裁模设计（四）
广东机电职业技术学院 胡晓岳 《冷冲压工艺与模具设计》
第六次课 冲裁工艺与冲裁模设计（四）
复习上次课内容
1.冲裁件的工艺性是指什么？审查冲裁件工艺性的目的是 什么？ 2.冲裁工序的组合需要考虑哪些因素？冲裁顺序的安排有 哪些要求？ 3.提高材料利用率的方法 4.条料排样方法的分类
《冷冲压工艺与模具设计》
第六次课 冲裁工艺与冲裁模设计（四）
第七节 冲裁力和压力中心的计算
四、降低冲裁力的方法
3．斜刃冲裁（续）（见图） 斜刃冲裁时，会使板料产生弯曲。因而，斜刃配置的原则是： 必须保证工件平整，只允许废料发生弯曲变形。因此，落料时 凸模应为平刃，将凹模作成斜刃，如图 a 、b 所示。冲孔时则凹 模应为平刃，凸模为斜刃，如图c、d、e所示。斜刃还应当对称 布置，以免冲裁时模具承受单向侧压力而发生偏移，啃伤刃口， 如图a~e所示。向一边斜的斜刃，只能用于切舌或切开，如图2f 所示。
5.什么是搭边？其作用有哪些？影响搭边值的因素有哪些？
6.一张完整的排样图应表达哪些信息？
《冷冲压工艺与模具设计》
第六次课 冲裁工艺与冲裁模设计（四）
第七节 冲裁力和压力中心的计算
一、冲裁力的计算
冲裁力：冲裁过程中凸模对板料施加的压力。通常说的冲裁力
是指冲裁力的最大值，它是选用压力机和设计模具的重要依据 之一。 用普通平刃口模具冲裁时，冲裁力F一般按下式计算：
《冷冲压工艺与模具设计》
冲压工艺与模具设计课件 3.6 冲裁工艺及压力中心的计算
湖南工业大学 机械工程学院
第三章 冲裁工艺与模具设计
3.6.1 冲裁工艺力的计算
2. 冲裁方式 冲裁方式：冲裁时出件、卸料及废料的排除形式构成冲裁方式。基本 的冲裁方式有固定卸料顺出件、弹压卸料顺出件、弹压卸 料逆出件三种。
a）固定卸料顺出件
图3-24 冲裁方式 b）弹压卸料顺出件
c）弹压卸料逆出件
湖南工业大学
冷冲压工艺与模具设计
湖南工业大学 胡成武
湖南工业大学 机械工程学院
第三章 冲裁工艺与模具设计
3.6 冲裁工艺及压力中心的计算
3.6.1 冲裁工艺力的计算 3.6.2 压力机标称压力的确定 3.6.3 降低冲裁力的措施 3.6.4 模具压力中心的确定
湖南工业大学 机械工程学院
第三章 冲裁工艺与模具设计
1. 加热冲裁 俗称“红冲”，因为钢在加热状态时的抗剪强度降低许多， 因此加热冲裁可以大大地降低冲裁力。
2. 阶梯冲裁 在多凸模冲裁时，将凸模做成不同 高度，使各凸模冲裁力的峰值不同时 出现，结构如图3-25所示
阶梯高度的确定： 当t<3mm 时H=t；t>3mm时，H=0.5t
图3-25 阶梯凸模
湖南工业大学 机械工程学院
第三章 冲裁工艺与模具设计
3.6.3 降低冲裁力的措施
3. 斜刃冲裁 将刃口平面做成与其轴线倾斜成一定角度的斜刃，因冲裁
时刃口不是同时切入材料，所以可以显著降低冲裁力。
图3-26 各种斜刃的形式
湖南工业大学 机械工程学院
第三章 冲裁工艺与模具设计
3.6.3 降低冲裁力的措施
i1 n
Li
i1
式 （3-25）
n
y0
L1 y1 L2 y2 Ln yn L1 L2 Ln
冲裁力和压力中心的计算
计算冲裁力的目的是为了选用合适的压力机、设计模具和检验模具的强度。
压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适应冲裁的需求。
普通平刃冲裁模，其冲裁力 P一般可按下式计算：FP＝KptLτ式中τ——材料抗剪强度，见附表 (MPa)；L——冲裁周边总长(mm)；t——材料厚度(mm)系数 Kp是考虑到冲裁模刃口的磨损、凸模与凹模间隙之波动(数值的变化或分布不均)、润滑情况、材料力学性能与厚度公差的变化等因素而设置的安全系数，一般取 1 3。
当查不到抗剪强度τ时，可用抗拉强度σ b代替τ，而取K p＝1的近似计算法计算。
当上模完成一次冲裁后，冲入凹模内的制件或废料因弹性扩张而梗塞在凹模内，模面上的材料因弹性收缩而紧箍在凸模上。
为了使冲裁工作继续进行，必须将箍在凸模上的材料料刮下 ,将梗塞在凹模内的制件或废料向下推出或向上顶出。
从凸模上刮下材料所需的力，称为卸料力；从凹模内向下推出制件或废料所需的力，称为推料力；从凹模内向上顶出制件需的力，称为顶件力 (图2.4.1)。
影响卸料力、推料力和顶件力的因素很多，要精确地计算是困难的。
在实际生产中常采用经验公式计算：卸料力FＱ＝ＫFＰＮ） 2—10)推料力FＱ1＝nＫ1FＰ（ 2—11)顶件力 FＱ２＝Ｋ２FＰ（ 2—1 ２ )图 2.4.1 工艺力示意图式中 P——冲裁力(N)；K——卸料力系数，其值为0.02～0.06(薄料取大值，厚料取小值)；K１——推料力系数，其值为0.03～0.07(薄料取大值，厚料取小值)；K2——顶件力系数，其值为0.04～0.08(薄料取大值，厚料取小值)；n——梗塞在凹模内的制件或废料数量(n＝h/t);h——直刃口部分的高(mm)；t——材料厚度(mm)。
卸料力和顶件力还是设计卸料装置和弹顶装置中弹性元件的依据。
2.4.2 压力机公称压力的选取冲裁时，压力机的公称压力必须大于或等于冲裁各工艺力的总和。
采用弹压卸料装置和下出件的模具时：FP总＝FＰ＋FＱ＋FＱ１ (2—13)采用弹压卸料装置和上出件的模具时：FP总＝FＰ＋FＱ＋Ｑ2 (2—14)采用刚性卸料装置和下出件模具时：FP总 ＝FＰ＋FＱ１ (2—15)在生产中，当压力机的吨位不足时，可采用凸模的阶梯布置(各凸模工作端面不在一个平面)；斜刃冲裁(冲孔凸模或落料凹模作成斜刃)或加热冲裁等措施以降低冲裁力。
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y 180R sin / Rs / b
第3章 冲裁工艺及模具设计
3.6 冲裁力和压力中心的计算
五、冲模压力中心的确定（续）
2．确定多凸模模具的压力中心
确定多凸模模具的压 力中心，是将各凸模的压 力中心确定后，再计算模 具的压力中心。
第3章 冲裁工艺及模具设计
3.6 冲裁力和压力中心的计算
五、冲模压力中心的确定（续）
第3章 冲裁工艺及模具设计
3.6 冲裁力和压力中心的计算
复习上次课的内容
1.凸、凹模刃口尺寸计算原则 2.凸、凹模刃口尺寸的计算方法 3.凸、凹模分别加工时，其刃口尺寸计算应注意什么？ 4.凸、凹模配合加工时，其刃口尺寸计算应注意什么？
5.什么是排样？ 什么是搭边？有什么作用？
第3章 冲裁工艺及模具设计
第3章 冲裁工艺及模具设计
3.7 冲裁工艺设计
2.冲裁件的精度等级 对于普通冲裁，冲孔件公差最好低于IT9级； 落料件公差最好低于IT10级（表3-18）， 表面粗糙度低于Ra6.3um（表3-20）， 允许的毛刺高度可见表3-21。
3 .冲裁件的尺寸基准选择： 尽可能与冲压定位基准重合，并选择在冲裁过程中基本上
3.6 冲裁力和压力中心的计算
一、冲裁力的计算
冲裁力：冲裁过程中凸模对板料施加的压力。
用普通平刃口模具冲裁时，冲裁力F一般按下式计算：
F KLt b
注： F——冲裁力； L——冲裁周边长度； t——材料厚度； b——材料抗剪强度； K——系数。一般取K＝1.3
第3章 冲裁工艺及模具设计
3.6 冲裁力和压力中心的计算
3．复杂形状零件模具压力中心的确定
复杂形状零件模具压力中 心的计算原理与多凸模冲裁压 力中心的计算原理相同。
除上述的解析法外，还可 以用作图法和悬挂法。
第3章 冲裁工艺及模具设计
3.7 冲裁工艺设计
工艺性： 冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲压工艺的适应性，即 冲裁件的结构、形状、尺寸及公差等技术要求是否符 合冲裁加工的工艺要求，亦即加工的难易程度。
第3章 冲裁工艺及模具设计
零件形状不同材料利用情况的对比
第3章 冲裁工艺及模具设计
第3章 冲裁工艺及模具设计
第3章 冲裁工艺及模具设计
第3章 冲裁工艺及模具设计
第3章 冲裁工艺及模具设计
作业：P107/8、10
上次补充作业，计算冲孔力和落料力。(其中 ＝304MPa)
• 9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。20. 7.2120.7.21Tuesday, July 21, 2020
采用弹性卸料装置和下出料方式的冲裁模时： FZ F FX FT
采用弹性卸料装置和上出料方式的冲裁模时：
FZ F FX FD
采用刚性卸料装置和下出料方式的冲裁模时： FZ F FT
第3章 冲裁工艺及模具设计
3.6 冲裁力和压力中心的计算
四、降低冲裁力的方法
1．阶梯凸模冲裁
2．斜刃冲裁
• 10、人的志向通常和他们的能力成正比例。17:42:3717:42:3717:427/21/2020 5:42:37 PM
• 11、夫学须志也，才须学也，非学无以广才，非志无以成学。20.7.2117:42:3717:42Jul-2021-Jul-20
顶件力 FD KD F
式中
KX、KT、KD ——卸料力、推件力、顶件力系数，见表3.14； n——同时卡在凹模内的冲裁件(或废料)数。
nh t 式中 h——凹模洞口的直刃壁高度； t——板料厚度。
第3章 冲裁工艺及模具设计
3.6 冲裁力和压力中心的计算
三、压力机公称压力的确定
压力机的公称压力必须大于或等于各种冲压工艺力的总和Fz
的质量和模具使用寿命， 3. 合理布置凹模型孔位置。
第3章 冲裁工艺及模具设计
3.6 冲裁力和压力中心的计算
五、冲模压力中心的确定（续）
1．简单几何图形压力中心的位置 1）对称冲件的压力中心，位于冲件轮廓图形的几何中心上。 2）冲裁直线段时，其压力中心位于直线段的中心。 3）冲裁圆弧线段时，其压力中心的位置，按下式计算：
下不变动的面或线上（图3-31）。 4 .冲裁材料
“廉价代贵重，薄料代厚料，黑色代有色”为原则。
第3章 冲裁工艺及模具设计
3.7 冲裁工艺设计
3.7.2 冲裁工艺方案的确定
1.冲裁工序的组合 （1）根据生产批量来确定（表3-22）； （2）根据冲裁件尺寸和精度等级来确定； （3）对冲裁件尺寸形状的适应性来确定（参见表3-23） （4）模具制造安装调整的难易和成本的高低； （5）操作是否方便与安全。
3．加热冲裁（红冲）
第3章 冲裁工艺及模具设计
3.6 冲裁力和压力中心的计算
五、冲模压力中心的确定
模具的压力中心： 冲压力合力的作用点。
1．为了保证压力机和模具的正常工作，应使模具的压力中心
与压力机滑块的中心线相重合，避免产生偏弯矩，减少模具导向
机构的不均匀磨损。 2．保持冲裁间隙的稳定性，防止刃口的计算
卸料力：从凸模上卸下箍着的
料所需要的力。
推件力：将梗塞在凹模内的料
顺冲裁方向推出所需要的力。
顶件力：逆冲裁方向将料从凹
模内顶出所需要的力。
第3章 冲裁工艺及模具设计
3.6 冲裁力和压力中心的计算
二、卸料力、推件力及顶件力的计算
卸料力 FX K X F
推件力 FT nKT F
第3章 冲裁工艺及模具设计
3.7 冲裁工艺设计
3.7.2 冲裁工艺方案的确定
2.冲裁顺序的安排 1）级进冲裁顺序的安排
（1）先冲孔或冲缺口，最后落料或切断，将冲裁件与条 料分离（如图3-32）；
（2）采用定距侧刃时，定距侧刃切边工序安排与首次冲 孔同时进行，以便控制送料步距。 2）多工序冲裁件用单工序冲裁时的顺序
工艺性要求：材料消耗少、工序数目少、模具结构简单且寿 命长、产品质量稳定、操作安全方便。
第3章 冲裁工艺及模具设计
3.7 冲裁工艺设计
1.冲裁件的结构工艺性
⑴冲裁件形状应尽可能简单、对称、排样废料少(如图） ⑵采用圆角过渡，避免尖角（图3-28）； ⑶避免冲裁件上产生过长悬臂与狭槽（如图） ⑷孔间距、孔与零件边缘之间的壁距离不能过小（如图） ⑸孔径不宜太小（见表3-16、表3-17）。
第3章 冲裁工艺及模具设计
3.6 冲裁力和压力中心的计算
五、冲模压力中心的确定（续）
2．确定多凸模模具的压力中心
确定多凸模模具的压 力中心，是将各凸模的压 力中心确定后，再计算模 具的压力中心。
第3章 冲裁工艺及模具设计
3.6 冲裁力和压力中心的计算
五、冲模压力中心的确定（续）
第3章 冲裁工艺及模具设计
3.6 冲裁力和压力中心的计算
复习上次课的内容
1.凸、凹模刃口尺寸计算原则 2.凸、凹模刃口尺寸的计算方法 3.凸、凹模分别加工时，其刃口尺寸计算应注意什么？ 4.凸、凹模配合加工时，其刃口尺寸计算应注意什么？
5.什么是排样？ 什么是搭边？有什么作用？
第3章 冲裁工艺及模具设计
第3章 冲裁工艺及模具设计
3.7 冲裁工艺设计
2.冲裁件的精度等级 对于普通冲裁，冲孔件公差最好低于IT9级； 落料件公差最好低于IT10级（表3-18）， 表面粗糙度低于Ra6.3um（表3-20）， 允许的毛刺高度可见表3-21。
3 .冲裁件的尺寸基准选择： 尽可能与冲压定位基准重合，并选择在冲裁过程中基本上
3.6 冲裁力和压力中心的计算
一、冲裁力的计算
冲裁力：冲裁过程中凸模对板料施加的压力。
用普通平刃口模具冲裁时，冲裁力F一般按下式计算：
F KLt b
注： F——冲裁力； L——冲裁周边长度； t——材料厚度； b——材料抗剪强度； K——系数。一般取K＝1.3
第3章 冲裁工艺及模具设计
3.6 冲裁力和压力中心的计算
3．复杂形状零件模具压力中心的确定
复杂形状零件模具压力中 心的计算原理与多凸模冲裁压 力中心的计算原理相同。
除上述的解析法外，还可 以用作图法和悬挂法。
第3章 冲裁工艺及模具设计
3.7 冲裁工艺设计
工艺性： 冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲压工艺的适应性，即 冲裁件的结构、形状、尺寸及公差等技术要求是否符 合冲裁加工的工艺要求，亦即加工的难易程度。
第3章 冲裁工艺及模具设计
零件形状不同材料利用情况的对比
第3章 冲裁工艺及模具设计
第3章 冲裁工艺及模具设计
第3章 冲裁工艺及模具设计
第3章 冲裁工艺及模具设计
第3章 冲裁工艺及模具设计
作业：P107/8、10
上次补充作业，计算冲孔力和落料力。(其中 ＝304MPa)
• 9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。20. 7.2120.7.21Tuesday, July 21, 2020
采用弹性卸料装置和下出料方式的冲裁模时： FZ F FX FT
采用弹性卸料装置和上出料方式的冲裁模时：
FZ F FX FD
采用刚性卸料装置和下出料方式的冲裁模时： FZ F FT
第3章 冲裁工艺及模具设计
3.6 冲裁力和压力中心的计算
四、降低冲裁力的方法
1．阶梯凸模冲裁
2．斜刃冲裁
• 10、人的志向通常和他们的能力成正比例。17:42:3717:42:3717:427/21/2020 5:42:37 PM
• 11、夫学须志也，才须学也，非学无以广才，非志无以成学。20.7.2117:42:3717:42Jul-2021-Jul-20
顶件力 FD KD F
式中
KX、KT、KD ——卸料力、推件力、顶件力系数，见表3.14； n——同时卡在凹模内的冲裁件(或废料)数。
nh t 式中 h——凹模洞口的直刃壁高度； t——板料厚度。
第3章 冲裁工艺及模具设计
3.6 冲裁力和压力中心的计算
三、压力机公称压力的确定
压力机的公称压力必须大于或等于各种冲压工艺力的总和Fz
的质量和模具使用寿命， 3. 合理布置凹模型孔位置。
第3章 冲裁工艺及模具设计
3.6 冲裁力和压力中心的计算
五、冲模压力中心的确定（续）
1．简单几何图形压力中心的位置 1）对称冲件的压力中心，位于冲件轮廓图形的几何中心上。 2）冲裁直线段时，其压力中心位于直线段的中心。 3）冲裁圆弧线段时，其压力中心的位置，按下式计算：
下不变动的面或线上（图3-31）。 4 .冲裁材料
“廉价代贵重，薄料代厚料，黑色代有色”为原则。
第3章 冲裁工艺及模具设计
3.7 冲裁工艺设计
3.7.2 冲裁工艺方案的确定
1.冲裁工序的组合 （1）根据生产批量来确定（表3-22）； （2）根据冲裁件尺寸和精度等级来确定； （3）对冲裁件尺寸形状的适应性来确定（参见表3-23） （4）模具制造安装调整的难易和成本的高低； （5）操作是否方便与安全。
3．加热冲裁（红冲）
第3章 冲裁工艺及模具设计
3.6 冲裁力和压力中心的计算
五、冲模压力中心的确定
模具的压力中心： 冲压力合力的作用点。
1．为了保证压力机和模具的正常工作，应使模具的压力中心
与压力机滑块的中心线相重合，避免产生偏弯矩，减少模具导向
机构的不均匀磨损。 2．保持冲裁间隙的稳定性，防止刃口的计算
卸料力：从凸模上卸下箍着的
料所需要的力。
推件力：将梗塞在凹模内的料
顺冲裁方向推出所需要的力。
顶件力：逆冲裁方向将料从凹
模内顶出所需要的力。
第3章 冲裁工艺及模具设计
3.6 冲裁力和压力中心的计算
二、卸料力、推件力及顶件力的计算
卸料力 FX K X F
推件力 FT nKT F
第3章 冲裁工艺及模具设计
3.7 冲裁工艺设计
3.7.2 冲裁工艺方案的确定
2.冲裁顺序的安排 1）级进冲裁顺序的安排
（1）先冲孔或冲缺口，最后落料或切断，将冲裁件与条 料分离（如图3-32）；
（2）采用定距侧刃时，定距侧刃切边工序安排与首次冲 孔同时进行，以便控制送料步距。 2）多工序冲裁件用单工序冲裁时的顺序
工艺性要求：材料消耗少、工序数目少、模具结构简单且寿 命长、产品质量稳定、操作安全方便。
第3章 冲裁工艺及模具设计
3.7 冲裁工艺设计
1.冲裁件的结构工艺性
⑴冲裁件形状应尽可能简单、对称、排样废料少(如图） ⑵采用圆角过渡，避免尖角（图3-28）； ⑶避免冲裁件上产生过长悬臂与狭槽（如图） ⑷孔间距、孔与零件边缘之间的壁距离不能过小（如图） ⑸孔径不宜太小（见表3-16、表3-17）。