冲压力的计算.doc

2003-1-1前程模具设计中心模具设计与制作标准之冲压力的计算文 件 编 号KTBZ1-006文 件 版 本1.0制 修 订 日 期 2008-01-02制 定 人杨善光审 批1. 目的：为完善作业标准，制订本文件 2. 范围：适用于本公司设计部门之作业3. 职责：设计人员根据本节内容，对模具吨位计算时进行参考4. 内容： (1) 沖裁力計算標准﹕沖裁力是指沖壓時材料對公模的最大抵抗力﹒沖裁力的大小﹐主要与材料的性質﹐厚度和沖件分离的輪廓長度有關﹒用平刃沖裁是時﹐沖裁力按下式計算﹕ P＝1﹒3Ltb或P=LtC 式中﹐P為沖裁力（N或KN）﹔L為沖裁周邊長度（mm）﹔t為材料厚度（mm）﹔b 為材料抗剪強度（N／mm2）﹔C為材料抗拉強度（N／mm2）﹔1﹒3為考慮到板料厚度 公差﹐模具刃口鋒利程度﹐沖裁間隙以及材料機械性能等變化因素的系數﹒ 在沖裁完成之后﹐由于材料的彈性變形﹐材料和沖子表面接触﹐產生摩擦的作用﹐會使 沖件或廢料套在沖子上或卡在下模內﹒為了使沖裁順利﹐操作方便﹐就需要把套在沖子 上的材料卸下﹐把卡在下模內的材料推出﹒把卡在沖子上的料脫下的力稱為卸料力﹔把 卡在下模的料推出的力稱為推料力﹔而把卡在下模內的沖件頂出的作用力稱為頂件力﹒ 卸料力﹐推料力和頂料力的大小与沖件的材質﹐板厚沖裁輪廓尺寸以及沖子与下模刀口 表面的粗糙度有關﹒經驗公式如下﹕ Q=KP (卸料力) Q1=Nk1P (推料力) Q2=K2P (頂料力) K﹐K1﹐K2分別為卸料力系數﹐推料力系數﹐頂料力系數﹐其值見下表﹔P為沖裁力﹔ n=h/t(h為下模刃口高度,t為料厚)﹐為卡在下模孔內零件數﹒ 卸 料 力 系 數 K雙 面 間 隙 值正 常 搭 邊 值 情 況 下多孔或孔邊距較大情況下（6－10）%t(12-18)%t(20-24)%t0.02-0.040.015-0.030.01-0.020.04-0.060.025-0.040.015-0.03 推 料 力 系 數 K1 和 頂 料 力 系 數 K2雙 面 間 隙 值K1K2（6－10）%t(12-18)%t(20-24)%t0.04－0.060.03-0.050.02-0.030.05-0.080.04-0.060.03-0.04附 各种金属片材的抗剪强度 片材状态金属片材抗剪强度S (Kgf/mm²)退火的硬化的碳钢0.1%CSPCC2532碳钢0.2%C3240碳钢0.3%CSECC3648碳钢0.4%C4556碳钢0.6%C硬钢5672碳钢0.8%C7290碳钢1.0%C80105硅钢4556不锈钢5256红铜2028黄铜2538青铜3650镍铜3250铝1015杜拉铝2238锌1220锡34铅23镁合金(温室下)1416镁合金(300度热)57(2). 彎曲力的計算 彎曲力是模具設計和選用壓力機的重要依据﹒彎曲力的大小与制件形狀﹐尺寸﹐板料厚度﹐ 材料機械性能﹐彎曲半徑﹐模具間隙和彎曲方式等因素有關﹐因此很難用理論分析的方法進行精确的計算﹒在實際生產中﹐主要根据板料厚度﹐寬度及機械性能﹐按照經驗公式進行概略的計算﹒ 從試驗得知﹐彎曲時隨公模行程的增大﹐彎曲力曲線平穩上升﹒當達到某一位置時﹐彎曲力急劇上升﹐這表示彎曲由自由彎曲轉化為校正彎曲﹒由此可以看出﹐自由彎曲与校正彎曲力兩者相差很大﹐必須分別計算﹒ A:自由彎曲力 V形件 P自=0.6kbt2 C/(r+t) U形件 P自=0.7kbt2 C/(r+t) P自為自由彎曲力(N)﹔b為彎曲件寬度(mm)﹔t為材料厚度（mm）﹔C為材料的抗拉強度（N／mm2）;r為彎曲半徑﹔k為修正系數﹐一般取1﹒3﹒ B: 校正彎曲力 如果彎曲件在沖壓行程結束時受到模具的校正﹐則校正力按下式計算﹒ P校 =qF P校為校正彎曲力（N）;F為校正部分投影面積（mm2）,在V形件彎曲中﹐公模半徑r,料厚t與下模寬度l之比很小時按F=bl計算﹐在U形件彎曲中按F=bx(l-2r-2t)計算﹔q為單位校正力（N/mm2）,其值見表﹒ 單位校正力q值材 料材料厚度（mm）<11-33-66-10鋁黃 銅10﹐20號鋼25﹐35號鋼15－2020－3030－4040－5020－3030－4040－6050－7030－4040－6060－8070－10040－5060－8080－100100－120BT1鈦合金BT2鈦合金160－180180－200180－210200－260 C : 頂件力和壓料力 頂件力和壓料力可近似地取自由彎曲力的30~80%, Q=(0.3~0.8) P自(N) (3).拉伸力和壓邊力的計算 a:拉伸力的計算 在拉伸過程中﹐除了需要使料變形拉伸力外﹐還有壓邊力﹒所以﹐總的拉伸力為拉伸力與壓邊力之和﹒拉伸力根据製件危險斷面上的拉力必須小于材料的強度极限為原則進行計算﹒ 圓筒形件拉伸力﹐有壓邊圈拉伸時 首次拉伸力 P＝π*d*t*C*K1 以后各次拉伸力 P＝π*dn*t*C*K2 無壓邊圈的首次拉伸力 P＝1﹒25*π*(D-d)*t*C 以后各次拉伸力 P＝1﹒3*π*(dn-1*dn)*t*C 有凸緣圓筒形件首次拉伸力 P＝π*d1*t*C*K3 以后各次拉伸凸緣dn不變 P＝π*dn*t*C*K2 有凸緣圓錐形件拉伸力 P＝π*d1*t*C*K3 矩形或正方形件拉伸力 P＝Pb+Pn＝(0.5~0.8)*L*t*C 式中﹐P為拉伸力（N）﹔L為下模周邊長度（mm）;d,d1﹒﹒﹒dn為首次拉伸及以后各次拉伸直徑（按中性層計算）（mm）;t為材料厚度（mm）;C為材料強度极限（N／mm2 ）;k1,k2,k3為拉伸力的修正系數﹔D為材料直徑（mm）;Pb為矩形或正方形角度拉伸力（N）,按圓筒形件拉伸力計算﹔Pn為矩形或正方形側壁彎曲力（N）. b:壓邊力的計算 在拉伸模中﹐壓邊圈的作用是用來防止拉伸過程中制件邊壁或凸緣起皺﹒ 壓邊力Q的計算公式（N）拉 伸 情 況公 式式中﹕F－壓邊圈下材料投影面積(mm2)q－單位壓邊力（N／mm2）見下表D－材料直徑（mm）d1,….dn－為每次拉伸直徑（mm）r下－下模圓角半徑（mm）拉伸任何形狀的制件Q＝F*q圓筒形件首次拉伸Q＝π[D2 －(d1+2r下) 2 ]q/4圓筒形件以后各次拉伸Q＝π[d2 n-1－(dn+2r下) 2 ]q/4 拉伸時單位壓邊力q的數值 材料名稱鋁紫銅﹐硬鋁黃 銅壓軋青銅20﹔08鋼鍍錫鋼板軟化狀態的耐熱鋼高合金鋼﹐高錳鋼﹐不鏽鋼單位壓力q0.8~1.21.2~1.81.5~22~2.52.5~32.8~3.53~4.5 q(N/mm2 ) 。