一種利用AutoCAD軟件確定沖壓模具壓力中心的方法

劉曉莉

摘 要：提出了利用AutoCAD軟件確定沖壓模具壓力中心的方法，并進(jìn)行了驗證。對提高沖壓模具設(shè)計質(zhì)量和設(shè)計速度具有重要作用，該方法理論嚴(yán)謹(jǐn)、操作方便、結(jié)果準(zhǔn)確、節(jié)省時間、使用效果良好，具有推廣應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：沖壓模具；設(shè)計；AutoCAD；壓力中心

中圖分類號：TG385 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）25-0136-02

Abstract： A method to determine the pressure center of stamping die by using AutoCAD software is presented and verified. It plays an important role in improving the design quality and design speed of stamping dies. The method is precise in theory， convenient in operation， accurate in result， time-saving and effective in use， and has the value of popularization and application.

Keywords： stamping die； design； AutoCAD； pressure center

1 概述

求沖壓模具的壓力中心就是確定沖壓力合力的作用點，是沖壓模具設(shè)計的關(guān)鍵步驟。在沖裁過程中，沖模的壓力中心與壓力機(jī)的滑塊中心線必須相互重合，才能使壓力機(jī)與沖模正常工作。否則，沖裁時壓力機(jī)的滑塊會受到偏心載荷，使沖模的導(dǎo)向部分與滑塊的導(dǎo)軌產(chǎn)生不正常的磨損，合理間隙無法得到保證，還會影響沖裁件的質(zhì)量，降低模具的壽命，甚至?xí)p壞模具。

沖壓件輪廓是對稱的，其壓力中心就在幾何中心上。而非對稱的復(fù)雜形狀沖壓件和多沖頭模具的壓力中心往往采用解析法求解空間平行力系的力作用線，即依據(jù)“合力對某軸的力矩等于各分力對該軸的力矩之和”[2]的原理進(jìn)行計算。這種方法計算復(fù)雜，精度不高，容易出現(xiàn)錯誤，而且無法計算含有樣條曲線輪廓的沖件的壓力中心。

下面根據(jù)一個應(yīng)用實例，來介紹一種利用AutoCAD軟件來確定沖壓模具壓力中心的方法。

2 應(yīng)用實例

2.1 原理

根據(jù)解析法的原理，求沖件的壓力中心，可以轉(zhuǎn)換為求輪廓線的質(zhì)心位置。AutoCAD2007能夠計算實體或者面域的質(zhì)量特性，可以求出質(zhì)心。可是，沖壓件的輪廓線是不具有質(zhì)量的，直接求它的質(zhì)心是沒有意義的。這就要求將沖件輪廓線轉(zhuǎn)換為實體或者面域。為達(dá)到精度要求，用寬度δ極小的封閉區(qū)域代替線條，以極限的思想作依據(jù)，進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

2.2 具體步驟

2.2.1 非對稱復(fù)雜形狀沖件模具的壓力中心

以圖1所示沖壓件為例，確定其壓力中心。

（1）繪制沖件輪廓線，并使其成為多段線。

方法一：直接用AutoCAD的多段線 功能繪制出沖件的輪廓線。

方法二：先繪制出輪廓線，再使用“修改”——“對象”——“多段線”——輸入命令“多條（M）”——依次選擇輪廓線段——輸入命令“Y”——輸入命令“合并（J）”——回車。

（2）建立坐標(biāo)系。

根據(jù)排樣圖繪制出條料，設(shè)置條料的最左下角的頂點為系統(tǒng)原點。具體操作：“工具”——“新建UCS”——“原點”——選擇左下角點。如圖2。

（3）繪制封閉面域。

使用“偏移” ——指定偏移距離δ（本例取

0.01mm）——選取已繪制的多線斷——指定偏移到外側(cè)。使用“面域” ——選擇已繪制的多線斷。重復(fù)使用“面域” ——選擇偏移的多線斷。使用“修改”——“實體編輯”——“差集”——選擇偏移面域——回車——選擇多線斷面域。如圖3。

（4）查詢質(zhì)心坐標(biāo)。

使用“工具”——“查詢”——“面域/質(zhì)量特征”。其中質(zhì)心坐標(biāo)即為沖件壓力中心坐標(biāo)。如圖4。

2.2.2 多凸模模具的壓力中心

以圖5所示沖壓件為例，確定其壓力中心。

步驟與非對稱復(fù)雜形狀沖件模具的壓力中心的確定相同。需要注意的有兩點。一是圖5中的單線段在繪制面域時，使用“偏移”將輪廓線分別向兩側(cè)偏移，并刪除原來輪廓。二是在查詢質(zhì)心時依次選擇已創(chuàng)建的各個面域，不要再做它們之間的并集、交集和差集運算。確定面域特征及質(zhì)心坐標(biāo)如圖6。

3 結(jié)束語

（1）采用極小寬度的封閉區(qū)域代替沖件輪廓，是基于極限和微積分。本文的實例證明這是可行的。

（2）經(jīng)過多次試驗，區(qū)域?qū)挾圈娜?.01mm即可，不需要取更小的值，更小的值求出的質(zhì)心坐標(biāo)幾乎與取0.01mm的相同。

（3）本方法是一種基于計算機(jī)繪圖技術(shù)的新方法，與傳統(tǒng)的解析法、作圖法和懸掛法相比優(yōu)勢非常突出，而且是在沖件輪廓線的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，十分方便、快捷。該方法理論嚴(yán)謹(jǐn)、操作方便、結(jié)果準(zhǔn)確、節(jié)省時間、使用效果良好，具有推廣應(yīng)用價值。

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