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输入计算

数学公式

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  1. Press Tonnage (metric tonnes-force)

    Press Tonnage (metric tonnes-force): 冲压力计算器

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

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结果

所需冲压力
70
kN(千牛)
力(牛顿) 70,000 N
力(公吨力) 7.138 tf
剪切面面积 200 mm²

什么是冲压力计算器?

冲压力计算器用于估算压力机在板材上冲孔、冲裁或落料时所需的力。掌握这个数值,你就能选配吨位足够的压力机、匹配合适的模具,避免设备超载或损坏。只要知道材料的抗剪强度,它适用于任何延展性板材。

使用方法

只需输入三个参数:切口周长(被剪切轮廓线的总长度,单位毫米——圆孔即为 \(\pi \times \text{直径}\))、板材厚度(毫米),以及材料的抗剪强度(单位 MPa,等同于 N/mm²)。计算器会同时给出以千牛、牛顿和公吨力表示的所需冲压力。

公式详解

计算模型为 $$F = P \times t \times \tau$$其中 \(P\) 为周长,\(t\) 为厚度,\(\tau\) 为抗剪强度。\(P \times t\) 的乘积即为剪切面面积(mm²),再乘以抗剪强度(N/mm²),即得到以牛顿为单位的力。由于冲压是沿切口将材料剪断,而非将其拉断,因此应采用抗剪强度而非抗拉强度。粗略参考:低碳钢的抗剪强度约为 350 MPa,铝约为 110–170 MPa,不锈钢约为 520 MPa。

比较不同冲头形状及其切割周长的俯视图
周长 \(P\) 是任意冲头形状的切割边总长度。
冲头冲穿金属板的示意图,标示厚度、切割周长和剪切面
冲裁力取决于切割周长(\(P\))、板材厚度(\(t\))和材料的抗剪强度(\(\tau\))。

实例演算

在 2 mm 厚的低碳钢上冲一个直径 50 mm 的孔(\(\tau \approx 350\) MPa):周长 \(= \pi \times 50 \approx 157.08\) mm。冲压力 $$157.08 \times 2 \times 350 \approx 109{,}956 \text{ N} \approx 110 \text{ kN} \approx 11.2 \text{ 公吨力}$$一台 15 吨的压力机可轻松胜任。

常见问题

需要预留安全系数吗?需要——工程师通常会额外增加 20–30%,以应对模具磨损、加工硬化和摩擦等因素。

为什么用抗剪强度而不是抗拉强度?冲压是靠剪切来切断材料;对大多数金属而言,抗剪强度约为抗拉强度的 0.6–0.8 倍。

能否降低所需的冲压力?可以——在冲头或凹模上磨出剪切斜角(错峰刃口),让切口分时段完成,从而降低峰值力。

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