计算冲压力及压力中心的方法与应用

1.冲压力计算

冲压力包括冲载力、卸料力、推料力、顶料力，如图3-12所示。计算冲压力是选择压力机的基础。

（1）冲裁力

F=Ltτ （3-15）

式中 F——冲裁力（N）；

L——冲裁件周边长度（mm）；

t——材料厚度（mm）；

τ——材料抗剪强度（MPa）。

图3-12 卸料力、推料力、

（2）卸料力、推料力、顶料力顶料力

1）卸料力是将箍在凸模上的材料卸下所需的力，即

F_卸=k_卸F （3-16）

2）推料力是将落料件顺着冲裁方向从凹模孔推出所需的力，即

F_推=nk_推F （3-17）

3）顶料力是将落料件逆着冲裁方向顶出凹模孔所需的力，即

F_顶=k_顶F （3-18）

式中 k_卸——卸料力系数；

k_推——推料力系数；

k_顶——顶料力系数；

n——凹模孔内存件的个数，n=h/t（h为凹模刃口直壁高度，t为工件厚度）；(www.xing528.com)

F——冲裁力。

卸料力、推料力和顶料力系数可查表3-12。

表3-12 卸料力、推料力、顶料力系数

（3）冲压设备的选择 如冲压过程中同时存在卸料力、推料力和顶料力时，总冲压力F_总=F+（k_卸+k_推+k_顶）F，这时所选压力机的吨位须大于F_总约30%。

当k_卸、k_推、k_顶并不是与F同时出现时，则计算F_总只加与F同一瞬间出现的力即可。

2.压力中心计算

冲压力合力的作用点称为压力中心。在设计冲裁模时，应尽量使压力中心与压力机滑块中心相重合，否则会产生偏心载荷，使模具导向部分和压力机导轨非正常磨损，使模具间隙不匀，严重时会啃刃口。对有模柄的冲模，使压力中心与模柄的轴线重合，在安装模具时，便能实现压力中心与滑块中心重合。

（1）形状简单的凸模压力中心的确定 由冲裁力公式F=Ltτ可知，冲裁同一种工件时，F的大小决定于L，所以对简单形状的冲件，压力中心位于冲件轮廓图的几何中心。冲裁直线段时，其压力中心位于直线段的中点。冲裁圆弧段时，如图3-13所示，其压力中心可按下式计算：

（2）形状复杂凸模压力中心的确定 形状复杂凸模压力中心的确定方法有解析法、合成法、图解法等，常用的是解析法。解析法原理是基于理论力学，采用求平行力系合力作用点的方法。一般的冲裁件沿冲裁轮廓线的断面厚度不变，轮廓各部分的冲裁力与轮廓长度成正比，所以，求合力作用点可转化为求轮廓线的重心。具体方法如下（参考图3-14）：

图3-13 圆弧段中心

图3-14 冲裁模压力中心

1）按比例画出冲裁轮廓线，选定直角坐标系xOy。

2）把图形的轮廓线分成几部分，计算各部分长度l₁、l₂、…、l_n，并求出各部分重心位置的坐标值（x₁，y₁）、（x₂、y₂）、…、（x_n、y_n），冲裁件轮廓大多是由线段和圆弧构成，线段的重心就是线段的中心。圆弧的重心可按式（3-19）求出。

3）按下列公式求冲模压力中心的坐标值（x₀，y₀）：

对于多凸模的模具，可以先分别确定各凸模的压力中心，然后按上述原理求出模具的压力中心。但此时式（3-20）中l₁、l₂、…、l_n应为各凸模刃口轮廓线长度，（x₁，y₁）、（x₂，y₂）、…、（x_n，y_n）应为各凸模压力中心。