模具设计计算公式

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1、模具设计计算公式    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、                                                          (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

3、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

4、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                                                    (2.6.6)    采用弹性卸料装置和上出料方式的冲裁模时                                                   (2.6.7)    采用刚性卸料

5、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。   1．阶梯凸模冲裁   在多凸模的冲模中，将凸模设计成不同长度，使工作端面呈阶梯式布置，如图2.6.2所示，这样，各凸模冲裁力的最大峰值不同时出现，从而达到降低冲裁力的目的。图2.6.2凸模的阶梯布置法在几个凸模直径相差较大，相距又很近的情况下，为能避免小直径凸模由于承受材料流动的侧压力而产生折断或倾斜现象，应该采用阶梯布置，即将小凸模做短

6、一些。    凸模间的高度差H与板料厚度t有关，    即t＜3mmH＝t    t＞3mmH＝0.5t    阶梯凸模冲裁的冲裁力，一般只按产生最大冲裁力的那一个阶梯进行计算。   2．斜刃冲裁     用平刃口模具冲裁时，沿刃口整个周边同时冲切材料，故冲裁力较大。若将凸模（或凹模）刃口平面做成与其轴线倾斜一个角度的斜刃，则冲裁时刃口就不是全部同时切人，而是逐步地将材料切离，这样就相当于把冲裁件整个周边长分成若干小段进行剪切分离，因而能显著降低冲裁力。    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

7、斜刃，如图2.6.3a、b所示。冲孔时则凹模应为平刃，凸模为斜刃，如图2.6.3c、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2.6.3a~e所示。向一边斜的斜刃，只能用于切舌或切开，如图2.6.3f所示。    斜刃冲模虽有降低冲裁力使冲裁过程平稳的优点，但模具制造复杂，刃口易磨损，修磨困难，冲件不够平整，且不适于冲裁外形复杂的冲件，因此在一般情况下尽量不用，只用