冲裁加工
计算板料冲裁所需要的力和冲头压应力
输入参数
mm
mm
MPa
通常为拉伸强度的 80~90%
公式说明
冲裁所需要的力
冲裁力 等于剪切面积 与抗剪强度 的乘积。剪切面积为剪切轮廓周长与板厚之积。圆形冲裁时直径为 ：。
作用在冲头上的压应力
作用在冲头上的压应力 等于冲裁力 除以冲头与坯料接触面积 。圆形冲头时：。冲头材料的屈服强度必须大于 ，否则冲头会发生塑性变形。
材料参考表
| 材料 | τf (N/mm²) | 间隙 c/t (%) |
|---|---|---|
| 低碳钢 | 320~400 | 6~9 |
| 高碳钢 | 550~900 | 8~12 |
| 不锈钢 | 520~560 | 7~11 |
| 铜（软质） | 250~300 | 6~10 |
| 铜（硬质） | 180~220 | 6~10 |
| 铝（硬质） | 130~180 | 6~10 |
| 铝（软质） | 70~110 | 5~8 |
τf 通常为拉伸强度的 80~90%。模具间隙 c 由 c = (c/t)% × t 计算。间隙小则剪切面质量好，但剪切力增大、模具磨损加快。
知识点
冲裁加工的概念
利用冲头和冲模（也称凸模和凹模）在板材上直接冲制工件或冲孔的加工方法称为冲裁，冲裁加工方法适用于大量生产。典型产品包括垫圈、支架和电子连接器触点等。
模具间隙 C
模具冲头和冲模之间必须设计适当的间隙，低碳钢钢板的间隙大约是板厚的 6%~9%。模具间隙小时，剪切面质量好，但是剪切力增大，模具和材料间的摩擦力增大，模具的寿命减少。间隙过大则剪切面出现明显的塌角和毛刺，需根据材料和质量要求选择合适的间隙。
剪切面质量
冲裁成品的剪切面由上到下通常分为四个区域：塌角、光亮带、断裂带和毛刺。模具调整良好时光亮带宽、毛刺小。抗剪强度 τf 通常为拉伸强度的 80~90%，是计算冲裁力的关键参数。
例题
从厚度为 的薄钢板冲裁直径 的圆形板时，求作用在冲头上的载荷和压应力大小。已知钢板的抗剪强度为 。
已知：D = 100 mm，t = 2 mm，τf = 500 MPa
第一步 — 求冲裁力（公式①）
第二步 — 求冲头接触面积与压应力（公式②）
结果：F = 314 kN；σc = 40 MPa。由于 σc（40 MPa）远小于工具钢的屈服强度（>1000 MPa），冲头不会发生塑性变形。
知识扩展
- •在冲裁成品的剪切面上，通常有塌角和毛刺。冲头侧有塌角，冲模侧有断裂带，模具间隙越大、模具磨损越严重，毛刺越高。定期对模具刃口进行研磨可保持剪切面质量。
- •为了尽量减少冲裁后的废料，在冲裁之前需要充分考虑冲件在板料上的排列和冲件之间的距离，这是冲裁加工前的排样。圆形零件采用错排方式可将材料利用率从约 78%（单排）提高到 90% 以上（双排错排）。
- •级进模将多个冲裁和成形工位组合在一副模具中，一次冲压行程即可完成复杂零件的加工，是电子元件和汽车冲压件大批量生产的标准工艺。级进模所需的冲裁力等于各工位力之和。