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數學公式

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  1. Press Tonnage (metric tonnes-force)

    Press Tonnage (metric tonnes-force): 沖壓力計算器

    Convert the Newton force to metric tonnes-force by dividing by 9806.65

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結果

所需沖壓力
70
kN(千牛頓)
力(牛頓) 70,000 N
力(公噸力) 7.138 tf
剪切面積 200 mm²

什麼是沖壓力計算器?

沖壓力計算器可估算壓床在金屬板上沖孔、穿孔或落料時所需的力。掌握這個數值,您就能挑選噸位足夠的壓床、選用合適的模具,並避免機台過載或受損。只要知道材料的剪切強度,任何具延展性的板材都適用。

使用方法

請輸入三個數值:切口周長(被切割線條的總長度,單位為公釐——圓孔即為 \(\pi \times \text{直徑}\))、以公釐為單位的板材厚度,以及材料的剪切強度(單位 MPa,等同於 N/mm²)。計算器會以千牛頓(kN)、牛頓(N)與公噸力三種單位回傳所需的力。

公式說明

計算模型為 $$F = P \times t \times \tau$$ 其中 \(P\) 為周長、\(t\) 為厚度、\(\tau\) 為剪切強度。\(P \times t\) 的乘積即為切割剪切面的面積(mm²);再乘以剪切強度(N/mm²),便可得到以牛頓為單位的力。由於沖孔是沿著切割邊緣將材料剪斷,而非把材料拉開,因此正確的參數是剪切強度,而非抗拉強度。一般參考值:低碳鋼的剪切強度約為 350 MPa、鋁約為 110~170 MPa、不鏽鋼約為 520 MPa。

比較不同衝頭形狀及其切割周長的俯視圖
周長 \(P\) 是任意衝頭形狀的切割邊總長度。
衝頭衝穿金屬板的示意圖,標示厚度、切割周長和剪切面
衝裁力取決於切割周長(\(P\))、板材厚度(\(t\))和材料的抗剪強度(\(\tau\))。

實例演算

在 2 mm 的低碳鋼板上沖一個直徑 50 mm 的孔(\(\tau \approx 350\) MPa):周長 \(= \pi \times 50 \approx 157.08\) mm。沖壓力 \(= 157.08 \times 2 \times 350 \approx 109{,}956\) N \(\approx 110\) kN \(\approx 11.2\) 公噸力。一台 15 公噸的壓床即可輕鬆勝任。

常見問題

需要加上安全係數嗎?需要——工程師通常會額外增加 20~30%,以涵蓋模具磨耗、加工硬化與摩擦的影響。

為什麼用剪切強度而不用抗拉強度?沖孔是透過剪切方式切斷材料;對多數金屬而言,剪切強度大約是抗拉強度的 0.6~0.8 倍。

可以降低所需的沖壓力嗎?可以——在沖頭或模具上磨出剪切角,能讓切割隨時間分散進行,進而降低尖峰沖壓力。

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