(2-6、7)冲裁力和压力中心的计算&冲裁的工艺设计
压力中心的计算
压力中心的计算录入: 151zqh 来源: 日期: 2006-4-7,12:25压力中心的确定模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。
为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模的压力中心与压力机滑块的中心相重合。
否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大的磨损，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。
冲模的压力中心，可按下述原则来确定：１．对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。
２．工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。
３．形状复杂的零件、多孔冲模、级进模的压力中心可用解析计算法求出冲模压力中心。
解析法的计算依据是：各分力对某坐标轴的力矩之代数和等于诸力的合力对该轴的力矩。
求出合力作用点的座标位置 O0(x0,y０)，即为所求模具的压力中心(图2)。
图 2 解析法求压力中心计算公式为：因冲裁力与冲裁周边长度成正比，所以式中的各冲裁力 P１、Ｐ２、Ｐ３……P n，可分别用各冲裁周边长度 L１、Ｌ２、Ｌ３……Ln代替，即：冲裁力是冲裁过程中凸模对板料施加的压力，它是随凸模进人材料的深度(凸模行程)而变化的，如图2.2.3所示。
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，其冲裁力F一般按下式计算：式中 F——冲裁力；L——冲裁周边长度；t——材料厚度；——材料抗剪强度；K——系数。
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。
为计算简便，也可按下式估算冲裁力：式中——材料的抗拉强度。
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。
冲裁模压力中心的简化计算
#$&。
其压力中心计算数据如下（过程简略）："$$#!%$%%!%$#’()!!!*%(#)+#+$’)*##类似的计算，在冲裁模设计中较为普遍。
众所周知，对称形状制件，其压力中心位于其几何中心。
在图"中，如果将’(、)*两点连接起来，显而易见：长方形+,-.、*(’)，八边形/012*)34的压力中心位于其几何中心。
比较复杂的冲裁件轮廓形状，通过变换可分解为形状比较简单的，压力中心明确的几个图形的组合，再引入多凸模冲裁模压力中心的求法，其计算可大大简化。
针对图!所示形状，可用笔者的简化计算。
$$#)%$%%#)%$#’()!!!*%(#)+#+$’)*##读者可将前、后计算进行比较，简化法可谓又快又好，事半功倍。
由上可知，简化法综合了单凸模、多凸模冲裁模压力中心算法的特点。
通过增加线段将原图分成几个简单的图形，可方便地计算出各图形压力中心，具有多凸模压力中心计算的特点。
而对负线段的处理，又具有单凸模压力中心算法的特点。
三、简化算法的理论依据如上所述，“沿冲裁件轮廓分布的冲裁力与轮廓的长度成正比”。
为了计算方便，增加线段，使原来不封闭的图形成为几个封闭的对称的几何图形，去掉线段（即引入负线段），并不改变分力大小和力矩的大小。
同样可用“对同一轴线的分力之和的力矩等于各分力力矩之和”进行推导。
本文不再赘述。
此简化算法曾在我公司部分专业厂广泛使用，取得了较好效果。
作者通讯地址：东风汽车公司刃量具厂分公司（湖北十堰++"&"#）收稿日期：!...&+!###机械工艺师"&&&)(万方数据冲裁模压力中心的简化计算作者：邓世谦作者单位：东风汽车公司刃量具厂分公司,湖北十堰,442023刊名：机械工艺师英文刊名：MACHINERY MANUFACTURING ENGINEER年，卷(期)：2000，(5)被引用次数：0次本文链接：/Periodical_jxgys200005018.aspx授权使用：广东机电职业技术学院(gdjdzyjsxy)，授权号：89e685fa-574b-4d62-a2e4-9ec4016e1a08下载时间：2011年4月13日。
压力中心的计算
L2+…+L8） =-6.37mm Y0=（L1Y1+ L2Y2+…+L8Y8）/（L1+
L2+…+L8）=-6.52mm
冷冲模具设计
计算法依据的原理 平行力系合力作用点的方法，即合力对于一个坐 标轴的力矩等于各分力对该轴力矩之和。
计算法求压力中心的步骤如下：
① 按比例画出工件（即凸模横断面）的轮廓形 状。
② 在其轮廓外（或内）任意处，作坐标轴X-Y。
③ 把图形轮廓线分成几部分，计算各段长度
L1，…，Ln，求各部分重心位置的坐标（X1， Y1）、（X2，Y2）、…、（Xn，Yn）。
冷冲模具设计
压力中心的计算
冲裁力合力作用点称为压力中心。对称形状的
工件，其压力中心图2.19 对称工件的压力中心
复杂形状功件或多凸模冲裁的压力中心可用计算 法和作图法求得
用作图法求压力中心比较省事，特别对形状复杂 或多凸模的情况尤其显著，但准确度不高。
式中
X0、Y0——为压力中心分别到X、Y轴的距离； P1，…，Pn——各段轮廓的冲裁力； L1，…，Ln——各段轮廓的长度； X1，…，Xn——各段轮廓压力中心到Y轴的距离； Y1，…，Yn——各段轮廓压力中心到X轴的距离。
冲裁轮廓多数由线段和圆弧组成，线段的重心即 线段中心
圆弧的重心按下式计算：
Xr=R弦长/弧长
式中 Xr——圆弧重心与圆心距离； R——圆弧半径。 对于多凸模的模具，可以先确定凸模的压力中
心，然后按上述原理求模具压力中心。
例2.4 计 算 图 2.20 所 示 落料刃口的压力 中心位置。
(2-6、7)冲裁力和压力中心的计算_冲裁的工艺设计
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第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
第七节 冲裁的工艺设计
例2.7.1 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。
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
1、分析零件的冲压工艺性 (1）材料10钢是优质碳素结构钢，具有良好的冲压性能。 (2）工件结构：该零件形状简单对称。孔边距（5.75mm）
第七节 冲裁的工艺设计
一、冲裁件的工艺性分析
1．冲裁件的结构工艺性（续） （6）冲孔时，因受凸模强度的限制，孔的尺寸不应太小，否则凸 模易折断或压弯。
用自由凸模和带护套的凸模所能冲制的最小尺寸，分别见课本 P50表2.6.2和表2.6.3。
孔间距最小尺寸可见课本P50表2.6.4。
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
通过对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方 案二为佳。
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
凸凹模最小壁厚a（mm）
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
生产批量与模具类型的关系
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
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踏实，奋斗，坚持，专业，努力成就 未来。2 0.11.17 20.11.1 7Tuesd ay , November 17, 2020
冲裁力和压力中心的计算
冲裁力是冲裁过程中凸模对板料施加的压力，它是随凸模进人材料的深度(凸模行程）而变化的，如图2。
2.3所示。
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，其冲裁力F一般按下式计算：式中 F——冲裁力；L-—冲裁周边长度；t——材料厚度;——材料抗剪强度；K--系数。
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。
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。
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。
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：卸料力(2.6。
3)图2。
6.1推件力（2。
6.4）顶件力(2.6。
5)式中 F——冲裁力；图2。
6。
1 卸料力推件力和顶件力——卸料力、推件力、顶件力系数，见表2。
6。
1；n——同时卡在凹模内的冲裁件（或废料)数。
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。
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，即采用弹性卸料装置和下出料方式的冲裁模时(2。
09冲裁3.3-3.5,6,7冲压力、工艺、排样
冲压过程同时存在卸料力、推件力、顶件力，则 总冲压力为：
冲 F总＝F + F卸 + F推 + F顶 压 力 采用弹性卸料装置和下出料方式时： 及 F总＝F + F卸 + F推 压 F推 力 采用弹性卸料装置 中 和上出料方式时： 心 F总＝F + F卸 + F顶 F顶 计 算4 采用刚性卸料装置和下出料方式时：
冲 裁 件 的 排 样 7
B [ Dmax 2(a ) Z ]
0
导料板之间距离A:
A BZ
3. 模 具 有 侧 刃
条料宽度B: B ( Dmax 2a 2b) 0 导料板之间距离A: 之
'
A BZ
A ( Dmax 2a ) y
废料的分类
冲 裁 件 的 工 艺 性 3
2.冲裁件内形及外形的转角处，避 免尖角，应采用圆弧过渡。
3. 在弯曲件或拉深件上
冲孔时，孔边与制件直壁
应保持一定的距离。
3.6.2冲裁件的结构形状和尺寸精度（续）
4.冲裁件的孔间距与孔边距不能太小。 冲 裁 件 的 工 艺 性 4
5. 冲裁件上应避 免有凸出的悬臂 和凹槽。
3.影响搭边值的因素有哪些？
思 4.确定条料宽度有几种情况？它们分别时 考 什么？ 题
5.提高材料利用率的有什么方法？ 6.什么是步距？ 7.一张完整的排样图应表达哪些信息？
冲裁时冲压设备的选择
冲 压 力 及 压 力 中 心 计 算4
压力机的公称压力必须大于或等于冲裁工 F 艺力的总和 F总 ： F 压力机≥ F总
冲裁
一般情况：F 压力机＝ 1.3F总
如果冲裁过程同时存在
F推
冲裁力和压力中心的计算
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。
如何快速确定冲裁模压力中心
４所示 ； －
／ １ ， 为 冲裁力 数 目；
Ｋ为修正系数。
该 冲裁 件 的压力 中心 。
ｙｊ
（ ３ ） 绘制辅助线 ， 形成常见简单图形 ， 在图 ４中， （ ４ ） 算 出各 图形的周长 ｓ 、 辅助线长 Ｌ ； （ ５ ） 计算各 图形 和各辅 助线 的压 力 中心到 Ｙ 轴
Ｐ
件的品质 ，同时设备 的滑块 与导轨之间也会 因受力 不均匀产生过大 的磨损 ， 直接影 响冲压设备的寿命。 ２ 解 析法 本文根据实际生产经验 ，总结 出几种常用冲裁
模 设 计 压 力 中心 的确 定 方法 。
图１ 任 意 四 边 形 求 解
按各冲裁力是平行力 的特点 ， 利用 和力矩定理 ， 合理地选取坐标系计算 出制件压力 中心 的坐标值ｆ ３ １ 。 由各力对某轴 的力矩之代数和等于合力对该轴的力
的距 离 筏、 及 到 轴 的距 离 ｙ 、 ；
例如： 在 如 图 ２所 示 的长 方 形 板 料 上 冲孔 ， 试 求 增加线段 ， ｃ和线段 Ｄ Ｇ ， 使整个轮廓线分成 ３ 个矩形；
（ ６ ） 根据“ 对同一轴线的分力之和的力矩等于各
２ Ｌ
。 ｊ
分力 矩之 和” 的原 理 ［ ４ １ ， 将（ ４ ） 、 （ ５ ） 中 的 数 据 代 人 式
∑ ： 蹦。
＝１
（ １ ） （ ２ ）
：
∑ ｙ Ｐ ０ ｙ 。
＝
１
件压力 中心与重心重合１ 闭 。此外 ， 还可用其 它图形作 图求 出。 如图 ｌ 中， Ａ Ｂ Ｃ Ｄ为任意 四边形 ， 欲求其压力
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。
压力机冲裁力计算公式 文档 (2)
压力机冲裁力计算公式冲压力是指在冲裁时，压力机应具有的最小压力。
P冲压=P冲裁+P卸料+P推料+P压边力+P拉深力。
冲压力是选择冲床吨位，进行模具强度。
刚度校核依据。
1、冲裁力：冲裁力及其影响周素:使板料分离动称作冲裁力.影响冲裁力的主要因素:2．冲裁力计算：P冲=Ltσb其中：P冲裁-冲裁力L-冲裁件周边长度t-板料厚度σb-材料强度极限σb-的参考数0.6 算出的结果单位为KN3、卸料力：把工件或废料从凸模上卸下的力Px=KxP冲其中Kx-卸料力系数Kx-的参考数为0.04 算出的结果单位为KN4、推件力：将工件或废料顺着冲裁方向从凹模内推出的力Pt=KtPnKt-推件力系数n-留于凹模洞口内的件数其中x、Pt --分别为卸料力、推件力Kx，Kt分别是上述两种力的修正系数P——冲裁力；n——查正表卡在凹模洞口内的件数 Kt的参考数为0.05,结果单位为KN5、压边力： P y=1/4 [D2—（d1+2R凹）2]P式中 D------毛坯直径d1-------凹模直径R凹-----凹模圆角半径p--------拉深力6、拉深力：Fl= d1 bk1(N)式中d1-----首次拉深直径（mm）b-----材料抗拉强度（Mpa）K-------修正系数落料前的毛坯未注公差尺寸的极限偏差，故取落料件的尺寸公差为Ф119㎜由《冲压手册》表2-31的公式进行计算D凹 = （D-x△）+δ凹=（119-0.5×（-0.87））=119.44式中： x = 0. 5,由《冲压手册》表2-30查得，δ凹 = +0.035，由《冲压手册》表2-28查得。
D凸 = （D-x△-2Cmin）-= (119-0. 5×（-0.87）-2×0.07)= 119.37式中： Cmin = 0.07，由《冲压手册》表2-25查得，表查得Cmax = 0.1）δ凸 = -0.025 ，由《冲压手册》表2-25查得。
冲压模压力中心的计算方法
压力中心的计算压力中心的确定模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。
为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模的压力中心与压力机滑块的中心相重合。
否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大的磨损，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。
冲模的压力中心，可按下述原则来确定：１．对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。
２．工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。
３．形状复杂的零件、多孔冲模、级进模的压力中心可用解析计算法求出冲模压力中心。
解析法的计算依据是：各分力对某坐标轴的力矩之代数和等于诸力的合力对该轴的力矩。
求出合力作用点的座标位置 O 0(x 0,y ０)，即为所求模具的压力中心(图2)。
图 2 解析法求压力中心计算公式为：因冲裁力与冲裁周边长度成正比，所以式中的各冲裁力 P１、Ｐ２、Ｐ３……P n，可分别用各冲裁周边长度 L１、Ｌ２、Ｌ３……Ln代替，即：冲裁力是冲裁过程中凸模对板料施加的压力，它是随凸模进人材料的深度(凸模行程)而变化的，如图2.2.3所示。
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，其冲裁力F一般按下式计算：式中 F——冲裁力；L——冲裁周边长度；t——材料厚度；——材料抗剪强度；K——系数。
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。
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。
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。
压力中心的计算
压力中心的计算
录入: 151zqh 来源: 日期: 2006-4-7,12:25
压力中心的确定
模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。
为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模的压力中心与压力机滑块的中心相重合。
否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大的磨损，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。
冲模的压力中心，可按下述原则来确定：
１．对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。
２．工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。
３．形状复杂的零件、多孔冲模、级进模的压力中心可用解析计算法求出冲模压力中心。
解析法的计算依据是：各分力对某坐标轴的力矩之代数和等于诸力的合力对该轴的力矩。
求出合力作用点的座标位置 O 0(x 0,y ０)，即为所求模具的压力中心(图2)。
图 2 解析法求压力中心
计算公式为：
因冲裁力与冲裁周边长度成正比，所以式中的各冲裁力 P１、Ｐ２、Ｐ３……P n，可分别用各冲裁周边长度 L１、Ｌ２、Ｌ３……Ln代替，即：。
落料冲孔复合模具设计说明
落料冲孔复合模具设计绪论模具主要类型有：冲模，锻模，塑料模，压铸模，粉末冶金模，玻璃模，橡胶模，陶瓷模等。
除部分冲模以外的的上述各种模具都属于腔型模，因为他们一般都是依靠三维的模具形腔是材料成型。
（1）冲模：冲模是对金属板材进行冲压加工获得合格产品的工具。
冲模占模具总数的50％以上。
按工艺性质的不同，冲模可分为落料模，冲孔模，切口模，切边模，弯曲模，卷边模，拉深模，校平模，翻孔模，翻边模，缩口模，压印模，胀形模。
按组合工序不同，冲模分为单工序模，复合模，连续模。
（2）锻模：锻模是金属在热态或冷态下进行体积成型是所用模具的总称。
按锻压设备不同，锻模分为锤用锻模，螺旋压力机锻模，热模锻压力锻模，平锻机用锻模，水压机用锻模，高速锤用锻模，摆动碾压机用锻模，辊锻机用锻模，楔横轧机用锻模等。
按工艺用途不同，锻模可分为预锻模具，挤压模具，精锻模具，等温模具，超塑性模具等。
（3）塑料模：塑料模是塑料成型的工艺装备。
塑料模约占模具总数的35％，而且有继续上升的趋势。
塑料模主要包括压塑模，挤塑模，注射模，此外还有挤出成型模，泡沫塑料的发泡成型模，低发泡注射成型模，吹塑模等。
（4）压铸模：压铸模是压力铸造工艺装备，压力铸造是使液态金属在高温和高速下充填铸型，在高压下成型和结晶的一种特殊制造方法。
压铸模约占模具总数的6％。
（5）粉末冶金模：粉末冶金模用于粉末成型，按成型工艺分类粉末冶金模有：压模，精整模，复压模，热压模，粉浆浇注模，松装烧结模等。
目前，我国17000多个模具生产厂点，从业人数五十多万。
除了国有的专业模具厂外，其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业，合资企业，独资企业和私营企业等，都得到了快速发展。
研究和发展模具技术，对于促进国民经济的发展具有特别重要的意义，模具技术已成为衡量一个国家产品制造技术的重要标志之一，随着工业生产的迅速发展，模具工业在国民经济中的地位日益提高，并在国民经济发展过程中发挥越来越大的作用。
冲压模压力中心的计算方法
压力中心的计算压力中心的确定模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。
为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模的压力中心与压力机滑块的中心相重合。
否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大的磨损，模具导向零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。
冲模的压力中心，可按下述原则来确定：１．对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。
２．工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。
３．形状复杂的零件、多孔冲模、级进模的压力中心可用解析计算法求出冲模压力中心。
解析法的计算依据是：各分力对某坐标轴的力矩之代数和等于诸力的合力对该轴的力矩。
求出合力作用点的座标位置O0(x0,y０)，即为所求模具的压力中心(图2)。
图 2 解析法求压力中心计算公式为：因冲裁力与冲裁周边长度成正比，所以式中的各冲裁力P１、Ｐ２、Ｐ３……P n，可分别用各冲裁周边长度L１、Ｌ２、Ｌ３……Ln代替，即：冲裁力是冲裁过程中凸模对板料施加的压力，它是随凸模进人材料的深度(凸模行程)而变化的，如图所示。
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，其冲裁力F一般按下式计算：式中F——冲裁力；L——冲裁周边长度；t——材料厚度；——材料抗剪强度；K——系数。
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＝。
为计算简便，也可按下式估算冲裁力：式中——材料的抗拉强度。
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，如图所示。
冲裁力计算
冲裁力计算一、冲压力：冲压力是指在冲裁时，压力机应具有的最小压力。
P冲压=P冲裁+P卸料+P推料（P顶件）冲压力是选择冲床吨位，进行模具强度。
刚度校核依据。
1、冲裁力：冲裁力及其影响周素:使板料分离的力称作冲裁力.影响冲裁力的主要因素:A.材料的抗剪强度。
B.材料的厚度，C.冲裁件的轮郭周长。
D.冲裁间隙。
E.刃口的锐利程度。
F.冲裁速度及润滑情况。
2．冲裁力计算：P冲=Ltσb其中：P冲裁-冲裁力L-冲裁件周边长度t-板料厚度σb-材料强度极限（不锈钢55kg/mmmm,热轧板35kg/mmmm，冷轧板30 kg/mmmm3、卸料力：把工件或废料从凸模上卸下的力P x=K x P冲其中K x-卸料力系数（0.02-0.06）=K t P n4、推件力：将工件或废料顺着冲裁方向从凹模内推出的力P tK t-推件力系数（0.03-0.07） n-留于凹模洞口内的件数5、顶件力:顶件力P d--将工件或废料的从凹模洞口逆着冲裁方向项出所需的力。
P x=K x PP t=K t P nP d=K d P其中:P x、P t、P d--分别为卸料力、推件力和顶件力。
K x，K t，K d（0.04-0.08）分别是上述三种力的修正系数，P——冲裁力；n——查正表卡在凹模洞口内的件数，锥形出口无工件卡住，故P t=0，不计算推件力。
6、总的冲压力选择压力机吨位时，冲压力计算要根据冲模的具体结构考虑其计算方法。
1）刚性卸料装置自然落料方式:P z=P+P t=P+K t P n2）主要性卸料的和主要性顶料装置:P z=P+P a+P d=P+K x P+K z P3)主要性缺卸装置自然落料方式：P z=P+P x+P t=P+K x P+K t P nP z——总的部裁力即是压力机就给的最小压力.二、压力中心1、压力中心概念，冲裁力合力的作用点称模具的压力中心。
冲裁件的压中心与冲裁件的重心不同,它是指冲裁力合力的作用中心与冲裁力的大小及作用位置有关。
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复习上次课内容
1.提高材料利用率的方法
2.条料排样方法的分类 3.什么是搭边？其作用有哪些？影响搭边值的因素有哪些？ 4.一张完整的排样图应表达哪些信息？
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
第六节 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。
用普通平刃口模具冲裁时，冲裁力F一般按下式计算：
2、确定冲压工艺方案 该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可有以下三种工艺方案： 方案一：先落料，后冲孔。采用单工序模生产。 方案二：落料-冲孔复合冲压，采用复合模生产。 方案三：冲孔-落料连续冲压，采用级进模生产。
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
方案一模具结构简单、但需两道工序两副模具，生产率较 低，难以满足该零件的年产量要求。 方案二只需一副模具，冲压件的形位精度和尺寸精度容易 保证，且生产率也高。尽管模具结构较方案一复杂，但由于零 件的几何形状简单对称，模具制造并不困难。 方案三也只需要一副模具，生产率也很高，但零件的冲压 精度稍差。欲保证冲压件的形位精度，需要在模具上设置导正 销导正，故模具制造、安装较复合模复杂。 通佳。
一、冲裁件的工艺性分析
2．冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度 冲裁件的精度一般可分为精密级与经济级两类。 （1） 对于普通冲裁件，其经济精度不高于IT11级，一般要求 落料件公差等级低于IT10级，冲孔件低于IT9级。冲裁件外形与 内孔尺寸公差见课本P51表2.6.5。如果工件要求的公差值小于表 值，冲裁后需经整修或采用精密冲裁。 （2） 冲裁件的断面粗糙度与材料塑性、材料厚度、冲裁模间 隙、刃口锐钝以及模具结构等有关。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。
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
第七节 冲裁的工艺设计
一、冲裁件的工艺性分析
3．冲裁件尺寸标注 冲裁件尺寸的基准应尽可能
与其冲压时定位 基准重合 ，并选 择在冲裁过程中基本 不变动的面
或线上。
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
第七节 冲裁的工艺设计
二、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：一般来说，小批量和试制生产采用 单工序模，中、大批量生产采用复合模或级进模。
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
第七节 冲裁的工艺设计
一、冲裁件的工艺性分析
1．冲裁件的结构工艺性
（1） 冲裁件的形状：冲裁件的形状应力求简单、对称，有
利于材料的合理利用。
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
第七节 冲裁的工艺设计
一、冲裁件的工艺性分析
1．冲裁件的结构工艺性
（2） 冲裁件内形及外形的转角
冲裁件最小圆角半径
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。
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
第七节 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。
一、冲裁件的工艺性分析
冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲裁工艺的适应性。
冲裁工艺性好是指能用普通冲裁方法，在模具寿命和生产
率较高、成本较低的条件下得到质量合格的冲裁件。
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
第七节 冲裁的工艺设计
二、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。 2）采用侧刃定距时，侧刃定距切边工序安排与首次冲孔同时进 行，以便控制送料进距。 （2）多工序冲裁件用单工序冲裁时的顺序安排 1）先落料使坯料与条料分离，再冲孔或冲缺口。 2）冲裁大小不同、相距较近的孔时，为减少孔的变形，应先冲 大孔后冲小孔。
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
第七节 冲裁的工艺设计
例2.7.1 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。
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
1、分析零件的冲压工艺性 (1）材料10钢是优质碳素结构钢，具有良好的冲压性能。 (2）工件结构：该零件形状简单对称。孔边距（5.75mm） 远大于凸凹模允许的最小壁厚（4.9mm），故可以考虑采用复 合冲压工序。 (3）尺寸精度：零件图上孔心距40mm±0.15mm属于IT12级， 其余尺寸未注公差，属自由尺寸，按IT14级确定工件的公差， 一般冲压均能满足其尺寸精度要求。 (4）结论：可以冲裁。
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
第六节 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：
y 180 R sin / Rs / b
（2）根据冲裁件尺寸和精度等级来确定：复合冲裁所得到的冲裁 件尺寸精度等级高，避免了多次单工序冲裁的定位误差，并且在 冲裁过程中可以进行压料，冲裁件较平整。级进冲裁比复合冲裁 精度等级低。
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
二、冲裁工艺方案的确定
（3）根据对冲裁件尺寸形状的适应性来确定：冲裁件的尺寸较 小时，考虑到单工序送料不方便和生产效率低，常采用复合冲裁 或级进冲裁。对于尺寸中等的冲裁件，由于制造多副单工序模具 的费用比复合模昂贵，则采用复合冲裁；当冲裁件上的孔与孔之 间或孔与边缘之间的距离过小，不宜采用复合冲裁或单工序冲裁， 宜采用级进冲裁。所以级进冲裁可以加工形状复杂、宽度很小的 异形冲裁件，且可冲裁的材料厚度比复合冲裁时要厚，但级进冲 裁受压力机工作台面尺寸与工序数的限制，冲裁件尺寸不宜太 大。 （4）根据模具制造安装调整的难易和成本的高低来确定：对复杂 形状的冲裁件来说，采用复合冲裁比采用级进冲裁较为适宜，因 为模具制造安装调整比较容易，且成本较低。 （5）根据操作是否方便与安全来确定
一、冲裁件的工艺性分析
1．冲裁件的结构工艺性（续）
（6）冲孔时，因受凸模强度的限制，孔的尺寸不应太小，否则凸
模易折断或压弯。 用自由凸模和带护套的凸模所能冲制的最小尺寸，分别见课本 P50表2.6.2和表2.6.3。 孔间距最小尺寸可见课本P50表2.6.4。
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
第七节 冲裁的工艺设计
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 冲裁工艺与冲裁模设计
第六节 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 推件力
FX K X FP
FT nKT FP
顶件力
式中
FD K D FP
K X 、KT 、K D
——卸料力、推件力、顶件力系数，见表2.4.1； 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 冲裁工艺与冲裁模设计
第六节 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
3．加热冲裁（红冲）
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
第六节 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。
为了保证压力机和模具的正常工作，不受偏载，应使模具的 压力中心与压力机滑块的中心线相重合或偏移不大。 即：若不能重合，那至少要保证模具的压力中心在模柄在凹 模面上的投影面积内。
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
第六节 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
采用弹性卸料装置和下出料方式的冲裁模时： FZ FP FX FT 采用弹性卸料装置和上出料方式的冲裁模时：
FZ FP FX FD
采用刚性卸料装置和下出料方式的冲裁模时： FZ FP FT
注：t为材料厚度（mm），当t<1mm时，均以t=1mm计算。
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
一、冲裁件的工艺性分析
1．冲裁件的结构工艺性（续）
（3） 冲裁件上凸出的悬臂和凹槽 （4） 冲裁件的孔与零件边缘、孔与孔之间的壁厚 （5） 在弯曲件或拉深件上冲孔时
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
第七节 冲裁的工艺设计
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
五、冲模压力中心的确定（续）
2．确定多凸模模具的压力中心 方法：将各凸模的压力中心确定后，再计算模具的压力中心。 原则：合力对某轴的力矩等于各分力对该轴的力矩之和。
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
第六节 冲裁力和压力中心的计算
五、冲模压力中心的确定（续）
3．复杂形状零件模具压力中心的确定
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
凸凹模最小壁厚a（mm）
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
生产批量与模具类型的关系
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
FP K P Lt
注： FP——冲裁力； L——冲裁周边长度； t——材料厚度； ——材料抗剪强度； KP——安全系数。一般取1.3
第二章 冲裁工艺与冲裁模设计
第六节 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： 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