冲击强度的计算

  在冲压操作期间，存在诸如冲头尖端断裂和凸缘断裂之类的故障的情况。

  通常造成这种麻烦的原因是缺乏关于标准零件的技术数据，或者选择冲压工具材料或形状时的错误。为了减少这类故障的发生率，考虑到诸如工具钢的疲劳强度和法兰上的应力集中等因素，提出了正确冲头使用的标准。

1.计算冲压力

●冲压力P [kgf]

P =τt...... .........（1）ℓ：冲孔轮廓长度[mm]（圆形冲头，ℓ=πd）t：材料厚度[mm]

τ：材料抗剪强度[kgf / mm2]（τ≒0.8XTensilestrengthσB）

[实施例1]在厚度1.2mm（拉伸强度80kgf / mm 2）的高强度钢板中冲压直径2.8mm的圆孔时的最大冲压力P如下。当P =τtτ时，剪切阻力τ= 0.8×80 = 64 [kgf / mm2]

P = 3.14×2.8×1.2×64 = 675kgf

2.冲头尖端断裂

●应用于冲头尖端的应力σ[kgf / mm2]

σ= P / A P：冲压力，A：冲头的横截面积（a）用于肩部冲压

σs=4tτ/ d ...... ........................（2）（b）对于冲击器冲击σJ=4dtτ/（d2-d12）..................（3）

[例2]当使用肩部冲头SPAS6-50-P2.8和Jector冲头SJAS6-50-P2.8（d1尺寸= 0.7，如第186页所示）时，发现冲头尖端断裂的可能性（。冲压条件与实施例1相同。）

（a）对于肩部冲头，从公式（2）：σs= 4×1.2×64 / 2.8 = 110 kgf / mm2

（b）对于冲击器，从公式（3）：σJ= 4×2.8×1.2×64 /(2.82-0.72)=117 kgf / mm2

从图2中可以看出，当σs为110 kgf / mm2时，D2冲头可能会在大约9,000次射击时发生断裂。

当材料变为M2时，这增加到约40,000次。可以以相同的方式找到冲击器冲头的可能性。

由于横截面积较小，冲头尖端将在大约5,000次射击时断裂。如果在使用过程中施加在冲头上的应力小于该冲头材料的最大允许应力，则不会发生断裂（但考虑到这只是一个指导，因为实际值根据模具精度的变化而变化，模具结构，冲孔材料，以及冲头的表面粗糙度，热处理和其他条件。）

3.最小冲孔直径

●最小冲孔直径：dmin。 dmin =4tτ/σσ：工具钢的疲劳强度[kgf / mm2]

[实施例3]使用M2冲头在厚度2mm的SPCC中冲击100,000次以上时可能的最小冲裁直径如下。 dmin =4tτ/σ...............（4）= 4×2×26 /97≒2.1mmM2的疲劳强度为100,000

镜头：σ= 97 kgf / mm2（图2）τ= 26 kgf / mm2（见表1）

4.由于屈曲而断裂

●屈曲载荷P [kgf] P =nπ2EI/ℓ2..................（5）ℓ=√nπ2EI/ P ..................（6）n：系数n = 1：无剥离器导向

n = 2：带有剥离器导向器I：第二转动力矩[a mm4]对于圆形冲头，I =πd4/64ℓ：冲头长度[mm]

E：杨氏模量[kgf / mm2] D2：21000M2：22000 HAP40：23000V30：56000

  如欧拉公式所示，可以采取的改善抗弯强度P的步骤包括使用剥离导向器，使用杨氏模量较大的材料（SKD→SKH→HAP），以及减少冲头长度。该屈曲载荷P表示冲头弯曲和断裂时的载荷。因此，在选择冲头时，必须考虑3~5的安全系数。选择冲孔时要小孔，特别注意必须支付屈曲载荷和施加在冲头上的应力。

[例4]计算在不锈钢304中冲孔φ8孔时不会产生翘曲的冲头的全长（板厚）1 mm，抗拉强度σb= 60 kgf / mm2），带直冲头（D2）。从公式（6）：ℓ=√nπ2EI/ P =√2×π2×21000×201/1206 = 262 mm如果安全系数为3，则ℓ= 262/3 = 87mm如果冲孔板厚度t为20mm，则可以通过使用总长度为107mm或更小的冲头来防止翘曲。对于基于剥离板的冲头（冲头板尖端是在间隙的引导下，全长应为87毫米或更小。

[实施例5]在没有剥离导向器的情况下使用SHAL5-60-P2.00-BC20冲头时的屈曲载荷P如下。

P =nπ2EI/ l2 = 1×π2×22000×0.785 / 202 = 426kgf

  如果安全系数为3，则P = 426/3 = 142 kgf在142 kgf或更小的冲压力下不会发生屈曲。