魔方顶面还原公式冲压模压力中心的计算方法

2020年9月30日发(作者：鲁坚)
压力中心的计算

压力中心的确定
模具压力中心是指冲压时诸冲压力 合力的作用点位置。为了确保压力机和模具
正常工作，应使冲模的压力中心与压力机滑块的中心相重合。 否则，会使冲模
和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大的磨损，模具导向零件
加 速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。
冲模的压力中心，可按下述原则来确定：
１．对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。
２．工件形状相同且分布位置对称 时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重
合。
３．形状复杂的零件、多孔冲模、 级进模的 压力中心可用解析计算法求出冲
模压力中心。解析法的计算依据是：各分力对某坐标轴的力矩之代数和 等于诸
力的 合力对该轴的力矩。求出合力作用点的 座标 位置 O0(x0,y０)，
即为所求模具的压力中心(图2)。

图 2 解析法求压力中心
计算公式为：

因冲裁力与冲裁周边长度成正比， 所以式中的各冲裁力 P１、Ｐ２、Ｐ
３……Pn，可分别用各冲裁周边长度 L１、Ｌ２、Ｌ３……Ln代替，即：



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＝。 为计算简便，也可
按下式估算冲裁力：

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，如图所示。
卸料力、推件力和顶件力是由
压力机和模具卸料装置或顶件
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、
图
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
推件力 顶件力 式中 F——冲
裁力； 图 卸料力 推件力和顶件力
——卸料力、推件力、顶件力系数，见表；
n——同时卡在凹模内的冲裁件(或废料)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。


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
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
采用弹性卸料装置和上出料方式的冲裁模时
性卸料装置和下出料方式的冲裁模时

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。

图 凸模的阶梯布置法

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。
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，即将小凸模做短一些。 凸
模间的高度差H与板料厚度t有关， 即 t＜
3mm H＝t t＞3mm H＝ 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< br>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，因而能显着降低
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，将凹模作成斜刃，如图、
b所示。冲孔时则 凹模应为平刃，凸模为斜
刃，如图、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，如图所示。向一边斜的斜刃，
只能用于切舌或切开，如图所示 。 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，只用于大
型冲件或厚板的冲裁。 最后应当指出，采用
斜刃冲裁或阶梯凸模冲裁时，虽然减低了冲
裁力 ，但凸模进入凹模较深，冲裁行程增加，
因此这些模具省力而不省功。

a)、b)落料用 c)、d)、e)冲孔用 f)切舌用
图 各种斜刃的形式

3．加热冲裁（红冲）
金属在常温时其抗剪强度是一定的，但是，
当金属材料加 热到一定的温度之后，其抗剪
强度显着降低，所以加热冲裁能降低了冲裁
力。但加热冲裁易破坏 工件表面质量，同时
会产生热变形，精度低，因此应用比较少。

模具的压力中心 就是冲压力合力的作用
点。为了保证压力机和模具的正常工作，应
使模具的压力中心与压力机滑 块的中心线
相重合。否则，冲压时滑块就会承受偏心载
荷，导致滑块导轨和模具导向部分不正常 的
磨损，还会使合理间隙得不到保证，从而影
响制件质量和降低模具寿命甚至损坏模具。
在实际生产中，可能会出现由于冲件的形状
特殊或排样特殊，从模具结构设计与制造考
虑不宜 使压力中心与模柄中心线相重合的
情况，这时应注意使压力中心的偏离不致超
出所选用压力机允 许的范围。
1．简单几何图形压力中
心的位置 (1）对称冲件的
压力中心，位于冲件轮廓
图形的几何中心上。 (2）
冲裁直线段时，其压力中
心位于直线段的中心。 (3）
冲裁圆弧线段时，其压力

中心的位置，如图，按下
图
式计算：
式
中：b——弧长。 其他符号
意义见图。
2．确定多凸模模具的压力中心
确定
多凸模模具的压力中心，是将各凸模的压力
中心 确定后，再计算模具的压力中心（见
图）。计算其压力中心的步骤如下： (1）
按比例画出每一个凸模刃口轮廓的位置。(2）
在任意位置画出坐标轴线x，y。坐标 轴位置
选择适当可使计算简化。在选择坐标轴位置
时，应尽量把坐标原点取在某一刃口轮廓的< br>压力中心，或使坐标轴线尽量多的通过凸模
刃口轮廓的压力中心，坐标原点最好是几个
凸 模刃口轮廓压力中心的对称中心。
(3）分别计算凸模刃口
轮廓的压力中心及坐标
位置和
(4）分别计
算凸模刃口轮廓的冲裁
力或每一个
凸模刃口轮廓的周长

。 （5）对
图
于平行力系，冲裁力的
合力等于各力的代数
和。即
（6）根据力学定理，合力对某轴之力矩等
于各分力对同轴力矩之代数和，则可得压力
中心坐标 ( )计算公式。

因为冲裁力与周边长度成正比，所以式中个
冲裁力可分别用冲裁周边长度




3．复杂形状零件模具压力中心的确定
复杂形状零件模具压力 中心的计算原理与
多凸模冲裁压力中心的计算原理相同（见
图）。其具体步骤如下： (1）选定坐标轴x
和y。 (2）将组成图形的轮廓线划分为若干
简单的线段，求出各线段长度
(3）确定各线段的重心位置和
. (4）然后按公式（）、（）算出
压力中心的坐标.

图
冲裁模压力中心 的确定，除上述的解析法
外，还可以用作图法和悬挂法。但因作图法
精确度不高，方法也不简单 ，因此在应用中
受到一定限制。
悬挂法的理论根据是：用匀质金属丝代替均
布于冲裁 件轮廓的冲裁力，该模拟件的重心
就是冲裁的压力中心。具体作法是：用匀质
细金属丝沿冲裁轮 廓弯制成模拟件，然后用
缝纫线将模拟件悬吊起来。并从吊点作铅垂
线；再取模拟件的另一点， 以同样的方法作
另一铅垂线，两垂线的交点即为压力中心。
悬挂法多用于确定复杂零件的模具压 力中
心。