沖裁力
關(guān)注創(chuàng)建者：模具設(shè)計學(xué)習(xí) 創(chuàng)建時間：2019-07-04
沖裁力的實例教程
五金沖壓加工行業(yè)的人，都知道沖裁間隙這個很專業(yè)的名詞，這個沖裁間隙值的大小，在五金沖壓件的沖裁加工過程起著非常重要的作用，它不僅對沖裁件的斷面質(zhì)量和尺寸精度及模具壽命都有著不同程度的影響，還對沖壓加工時的沖裁力有著一定程度的影響
今天我們來了解下沖裁間隙與沖裁力之間存在著一種怎樣的關(guān)系。
沖裁間隙對沖裁力的影響具有一定的規(guī)律。間隙越小，材料變形區(qū)中的壓應(yīng)力成分越大，材料的變形抗力越大，沖裁時所需的沖裁力也就越大。反之間隙越大，材料變形區(qū)的拉應(yīng)力成分也越大，使材料變形抗力降低，沖裁時所需的沖裁力就越小。不過，實踐證明，當(dāng)間隙（單面）在材料厚度的5%~10%的范圍內(nèi)逐漸增大時，沖裁力降低已不很明顯，不超過5%~10%.
展開 沖裁力是指在沖裁時材料對模具的最大抵抗力。在工作中有很多的原因會影響沖裁力，但是對沖裁力影響很大的主要兩個原因是材料的抗剪強度和抗拉強度,越硬的材料沖裁力越大。
計算沖裁力的目的是為了合理地選用沖床和設(shè)計模具。沖床的噸位必須大于所計算的沖裁力，以適應(yīng)沖裁的要求。模具的各個零部件必須能承受沖裁時的力而不會變形和斷裂。
在沖壓模具中，沖裁力由沖壓件的周長、材料厚度和剪切強度決定。所選材料和設(shè)備不能更改。應(yīng)該怎么做才能降低沖裁力？
所謂的降低沖裁力，主要是降低物料分離時所需的瞬時壓力，其加工工藝本身不變；要降低沖壓模具的沖壓強度，可以做到以下幾點：
1、加熱下料俗稱沖紅。沖壓件剪切強度高或板材過大時，可將板材加熱到一定溫度，降低板材強度。鋼材在受熱狀態(tài)下的剪切強度大大降低，所以加熱沖裁可以大大降低沖裁力。但是需要注意的是，模具的邊緣在加熱時是退火軟化的，所以需要用熱模制造模具，在設(shè)備和工藝上比較麻煩；
2、階梯沖孔當(dāng)沖孔多個沖頭時，沖頭被制成具有不同的高度。由于沖頭的沖裁力矩不同，可以同時切斷所有缺口，而不是批量切斷，從而降低沖壓模具的沖壓力。不同高度、大直徑的沖頭應(yīng)先沖孔，因為沖孔后的沖頭進入物料時會產(chǎn)生橫向推力，使先進入物料的沖頭有可能彎曲。
3、斜邊沖裁使刃口平面與其軸線成一定角度傾斜。因為沖裁時刀刃不會同時切入材料，所以沖裁力可以顯著減小。為了獲得平整的沖壓件，斜邊的開口方向是斜邊沖裁的關(guān)鍵。其開啟原理如下:沖裁時，斜刀片在凹模上開啟，凸模為平刀片；沖壓時，沖頭上開斜邊，凹模為平邊。此外，斜邊應(yīng)在兩側(cè)對稱，以避免模具一側(cè)的應(yīng)力。
展開 模具選擇沖床的主要標(biāo)準(zhǔn)是以噸位的大小來衡量，通常通過模具的沖裁力、成型力、壓料力、脫料力等總和得出。其中主要以沖裁力為主。
沖裁力并不是固定不變，在一次沖壓過程中其力的變化如下：當(dāng)沖頭開始接觸沖壓產(chǎn)品時，沖裁力一直處于增大狀態(tài)。當(dāng)沖頭沖入產(chǎn)品料厚約1/3處時，沖裁力達到最大值。而后因為材料斷裂帶的出現(xiàn)，力會逐漸減少。因此，沖裁力的計算，算出最大沖裁力即可。
沖裁力的計算
普通類沖裁力的計算公式：P=L*t*KS Kg
注: P為沖裁所需的力，單位為Kg
L為沖裁產(chǎn)品總輪廓周長，單位mm
t為料厚，單位mm
KS為材料的剪切強度，單位為Kg/mm2
一般情況下，當(dāng)沖裁產(chǎn)品材質(zhì)為軟鋼時,材料抗剪強度具體數(shù)值如下：KS = 35kg / mm2
例：
假設(shè)材料厚度t=1.2，材質(zhì)為軟鋼板，產(chǎn)品需要沖切外形為500mmx700mm的長方板，其沖裁力大小是多少?
答：根據(jù)計算公式：P=L×t×Ks
L=(500+700)×2=2400
t=1.2 , Ks=35Kg/mm2
因此, P=2400×1.2×35=100800Kg = 100T
而噸位選擇時需要預(yù)加30%，因此，噸位計算為130噸左右。
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沖裁力并不是固定不變，在一次沖壓過程中其力的變化如下：當(dāng)沖頭開始接觸沖壓產(chǎn)品時，沖裁力一直處于增大狀態(tài)。當(dāng)沖頭沖入產(chǎn)品料厚約1/3處時，沖裁力達到最大值。而后因為材料斷裂帶的出現(xiàn)，力會逐漸減少。因此，沖裁力的計算，算出最大沖裁力即可。
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普通類沖裁力的計算公式：P=L*t*KS Kg
注: P為沖裁所需的力，單位為Kg
L為沖裁產(chǎn)品總輪廓周長，單位mm
t為料厚，單位mm
KS為材料的剪切強度，單位為Kg/mm2
一般情況下，當(dāng)沖裁產(chǎn)品材質(zhì)為軟鋼時,材料抗剪強度具體數(shù)值如下：KS = 35kg / mm2
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假設(shè)材料厚度t=1.2，材質(zhì)為軟鋼板，產(chǎn)品需要沖切外形為500mmx700mm的長方板，其沖裁力大小是多少?
答：根據(jù)計算公式：P=L×t×Ks
L=(500+700)×2=2400
t=1.2 , Ks=35Kg/mm2
因此, P=2400×1.2×35=100800Kg = 100T
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展開 在五金沖壓加工工藝里，經(jīng)常提到?jīng)_壓力與沖裁力，那么沖壓力與沖裁力有什么區(qū)別呢，我們來了解下。
沖壓件在沖裁過程中，凸模對板料施加工壓力，它隨著凸模具進入材料的深度而變化，通常我們所說的沖裁力是指沖裁力的最大值，它是沖壓加工選擇壓力機的設(shè)計模具具的重要依據(jù)。
而沖壓力是沖裁力、卸料力、推料力和頂料力的總稱，又稱為沖裁工序的工藝力。選擇壓力機時，要根據(jù)不同的模具 結(jié)構(gòu)，計算出所需的總沖壓力。它是有效地選用沖壓設(shè)備和輔助設(shè)備的依據(jù)。在設(shè)計沖模時，對某些主要工和部件的尺寸是否能滿足強度要求，以及對一些卸料裝置結(jié)構(gòu)型式的選擇，都要考慮所需工藝力的大小，并根據(jù)其大小進行必要的計算，特別是材料厚度大、形狀復(fù)雜的大型零件的沖裁，為了確保安全生產(chǎn)，各種力的計算就顯得尤為重要。
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沖裁力的最新內(nèi)容
由于考慮到實際生產(chǎn)過程中板料會有同板差，實際板厚會在一定范圍內(nèi)波動；沖裁刃口工作一段時間后會因逐漸磨損而變鈍，沖裁力會隨之增大；由于沖裁間隙分布不合理、不均勻，以及材料力學(xué)性能的波動等因素，實際沖裁力會比計算的理論沖裁力增加10%～30%，所以要在理論計算沖裁力F0的基礎(chǔ)上，增加安全系數(shù)來計算平均沖裁力，即
式中，K是安全系數(shù)，通常K值為1.1～1.3。
必須保證模具的韌性、鋼度與強度，以確保冷沖壓模具在沖裁過程中模具的凸、凹模及其它結(jié)構(gòu)件不至于因受沖裁力影響而發(fā)生的變形、損壞或增加磨損程度。模具設(shè)計應(yīng)盡可能采用帶導(dǎo)向的模具設(shè)計，同時還應(yīng)考慮模具設(shè)計間隙，設(shè)計間隙過小或過大也會增加凸、凹模磨損程度，從而導(dǎo)致模具損壞，使用壽命降低。
4：刺破刀可以設(shè)置為雨傘狀，同事兩邊可以漸變的降低，這樣可以有效降低沖裁力同時可以有效防止撕裂。
通過上述設(shè)計，沖裁力可由平刃沖裁力39512kN 降至20245kN，實現(xiàn)沖裁力的下降，降低生產(chǎn)過程中振動對沖頭造成的影響。對于不同級的等孔徑?jīng)_頭，為了避免使用時的安裝錯誤，在標(biāo)準(zhǔn)件選型上做了區(qū)分：沖頭固定部分直徑不一樣；同固定直徑的法蘭部位作區(qū)分，分別是D 字形、圓形兩種規(guī)格。
精沖工藝包含了3種力：沖裁力FG、齒圈力FR、反壓力FS，使得精沖技術(shù)區(qū)別于其它普通的沖壓或者沖裁工藝。精沖加工的工件具備垂直度好、具備無撕裂的光亮切斷面的眾多優(yōu)點。
工件因為在精沖過程中在模具中的壓邊圈夾持，間隙非常小，零件特別平整，通常情況下零部件切斷邊緣無需后序加工，翹曲小且互換性好。
◆ 要求壓力機的剛性要好，彈性變形小，道軌的精度以及墊板與滑塊的平行度等要求要高；
◆ 要求壓力機要有足夠的沖裁力。
③：沖裁力計算公式
2、各種材料的抗剪強度、抗拉強度
3、最小沖裁直徑核算
模具里面最小的圓孔沖頭直徑，或沖頭最薄弱處的厚度，事前經(jīng)過核算，可提前做好相應(yīng)對策。
對策
保證凸凹模的加工精度和裝配質(zhì)量，保證凸模的垂直度和承受側(cè)壓力及整個沖模要有足夠的剛性；
在安裝凸模時一定要保證凸凹模的正確間隙并使凸凹模在模具固定板上安裝牢固，上下模的端面要與壓力機的工作臺面保持相互平行；
要求壓力機的剛性要好，彈性變形小，道軌的精度以及墊板與滑塊的平行度等要求要高；
要求壓力機要有足夠的沖裁力；
優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，改動量極小，適用范圍廣
缺點：沖裁力極大、沖頭刀口容易磨損、量產(chǎn)性不太高
2、分步進行二次沖裁
利用分步?jīng)_裁的優(yōu)勢，先將沖裁部分按正常沖裁預(yù)沖，但保留少許余量（余量越少效果越好），然后第二部進行精切。
優(yōu)點：能保證沖裁斷面為全光亮帶
缺點：工藝、結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，加工難度大，調(diào)模周期較長
其精切刀刃口部分需做特殊處理，需要做成圓弧狀，原理與切菜類似。
精沖工藝要求三個力，沖裁力PS、壓邊力PR和反壓力PG。
