計(jì)算機(jī)在確定沖模壓力中心時(shí)的應(yīng)用

來源：塑膠五金網(wǎng)發(fā)布時(shí)間：2014-04-21 09:38:11點(diǎn)擊率：

　　沖裁力合力的作用點(diǎn)稱為沖模的壓力中心。在進(jìn)行沖模設(shè)計(jì)時(shí)，必須使模具的壓力中心與壓力機(jī)滑塊中心重合，否則沖壓時(shí)會產(chǎn)生偏載，導(dǎo)致模具以及壓力機(jī)滑塊與導(dǎo)軌的急劇磨損，降低模具和壓力機(jī)的使用壽命，嚴(yán)重時(shí)甚至損壞模具和設(shè)備，造成沖壓事故。所以，沖模壓力中心的準(zhǔn)確確定，在模具設(shè)計(jì)中起著至關(guān)重要的作用。傳統(tǒng)的沖模壓力中心的確定是采用計(jì)算方法。如果沖壓件形狀復(fù)雜，那么計(jì)算將非常繁瑣或不準(zhǔn)確。在沖模設(shè)計(jì)實(shí)踐中，摸索出用計(jì)算機(jī)確定沖模壓力中心的方法，能夠準(zhǔn)確高效地完成該項(xiàng)任務(wù)。

　　1計(jì)算機(jī)確定沖模壓力中心的原理

　　我公司現(xiàn)使用的模具設(shè)計(jì)軟件是電子圖版CAXA。CAXA是一種通用繪圖軟件，不是專門的模具設(shè)計(jì)軟件，因此不能直接用來確定沖模的壓力中心，但是這種軟件卻具有查詢封閉區(qū)域重心的功能。通過下面的分析和圖形轉(zhuǎn)換，使計(jì)算機(jī)的這一功能得到擴(kuò)展，間接的應(yīng)用于確定沖模壓力中心。

　　沖模的壓力中心與其重心不一定重合。壓力中心只與沖裁力的大小有關(guān)，而與其質(zhì)量無關(guān)，它的具體位置由刀口輪廓周長決定。而沖模的重心則決定于形狀及其質(zhì)量分布。當(dāng)?shù)犊诰邆渲行膶ΨQ形狀時(shí)，其壓力中心才與重心重合，這種情況無論采用何種方法確定都很簡單，這里不予討論。當(dāng)?shù)犊诓痪邆渲行膶ΨQ形狀時(shí)，沖模壓力中心與重心不重合，所以不能直接利用計(jì)算機(jī)查詢刀口輪廓封閉區(qū)域的重心。

　　將凸模的投影圖置于某一選定的坐標(biāo)平面內(nèi)，把刃口輪廓線分成n部分線段，其沖裁力為P1，P2....Pn，各部分輪廓線的重心位置分別為(X1，Y1)，(X2，Y2)...(Xn，Yn)。則沖模壓力中心位置(X,Y)可按以下公式求得：

　　每部分線段的長度分別設(shè)為L1，L2...Ln。因?yàn)闆_裁力與線段長度(沖裁長度)成正比，又設(shè)比例系數(shù)為K，即P1=KL1，P2=KL2...Pn=KLn。所以沖模壓力中心還可表示為：

　　由式(3)、(4)可知，求沖模壓力中心轉(zhuǎn)化為求刀口輪廓線的重心位置。

　　由于計(jì)算機(jī)上認(rèn)為線是不具有質(zhì)量的，即不具有重心，只有封閉區(qū)域才能查詢重心坐標(biāo)，所以還是不能直接利用計(jì)算機(jī)查詢刀口輪廓線的重心位置。但是在計(jì)算機(jī)上將輪廓線轉(zhuǎn)化為一個(gè)無限小的封閉環(huán)，利用計(jì)算機(jī)查詢該環(huán)的重心坐標(biāo)，就可以得到刀口輪廓線的重心位置，該重心位置就是沖模壓力中心。

　　綜上所述，找到了利用計(jì)算機(jī)確定沖模壓力中心的理論依據(jù)。

　　2計(jì)算機(jī)確定沖模壓力中心的實(shí)際

　　下面以應(yīng)用電子圖版CAXA為例，說明計(jì)算機(jī)確定沖模壓力中心的實(shí)際應(yīng)用方法，其它繪圖軟件與CAXA類似，讀者可自行嘗試。

　　如圖1所示為凸模投影圖。在CAXA中以凸模刀口輪廓線為中心線，將其轉(zhuǎn)換為圖2所示的輪廓線封閉環(huán)。點(diǎn)取菜單中的“查詢”項(xiàng)，出現(xiàn)“查詢”下拉菜單。在下拉菜單中點(diǎn)取“重心”項(xiàng)，拾取輪廓線封閉環(huán)，點(diǎn)鼠標(biāo)右鍵，彈出查詢重心坐標(biāo)結(jié)果的窗口，刀口輪廓線封閉環(huán)重心的坐標(biāo)值即為沖模壓力中心的坐標(biāo)值。

　　利用計(jì)算機(jī)確定沖模壓力中心，熟練的設(shè)計(jì)人員在1至2分鐘內(nèi)就可完成，操作簡單、計(jì)算準(zhǔn)確。

　　3計(jì)算機(jī)確定沖模壓力中心的可靠性分析

　　所示為凸模在X0Y平面內(nèi)的投影圖。將其刀口輪廓線分成部分線段(圓弧或直線段)，每部分長度分別為L1，L2……L8，各部分輪廓線的重心坐標(biāo)為X1，X2……X8和Y1，Y2……Y2。半圓弧的重心距其圓心距離為O.6366R。

　　3.1用計(jì)算法確定沖模壓力中心

　　將尺寸值代入式(3)、(4)中，計(jì)算沖模壓力中心得：

　　X=33.40mmY=29.10mm

　　3.2用計(jì)算機(jī)確定沖模壓力中心

　　將凸模刃口輪廓線轉(zhuǎn)換為輪廓線閉環(huán)，兩條封閉環(huán)線間距可定為0.2mm(計(jì)算機(jī)繪圖時(shí)設(shè)mm為繪圖單位)，間距越小，沖模壓力中心越精確。利用計(jì)算機(jī)查詢?nèi)锌谳喞€封閉環(huán)重心坐標(biāo)，得到?jīng)_模壓力中心為：

　　X=33.46mmY=29.08mm

　　由上述兩種方法確定的沖模壓力中心坐標(biāo)基本一致，計(jì)算機(jī)法誤差遠(yuǎn)遠(yuǎn)小中模壓力中心的計(jì)算誤差要求，說明利用計(jì)算機(jī)確定沖模壓力中心可靠。

　　4結(jié)束語

　　利用計(jì)算機(jī)確定多凸模壓力中心的原理與單凸模相同，計(jì)算機(jī)查詢方法也類似，讀者可自行嘗試。

　　用計(jì)算機(jī)確定沖模壓力中心準(zhǔn)確、高效，這大大提高了模具設(shè)計(jì)速度與質(zhì)量，這是傳統(tǒng)的計(jì)算方法所無法實(shí)現(xiàn)的。計(jì)算機(jī)確定沖模壓力中心的方法已在我公司墳?zāi)＞咴O(shè)計(jì)中得到推廣應(yīng)用，在模具設(shè)計(jì)中發(fā)揮著重要作用。

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