模具压力计算的使用

 　　1体积等效原理一般的情况下，压力中心的确定是采用求解空间平行力系的合力作用点的方法来计算的。复杂形状工件的压力中心也可根据合力对某轴之力矩等于各分力对同轴的力矩之和的力学原理求得。当板料厚度均匀，冲裁件沿冲裁轮廓的断面厚度不变，轮廓各部分的冲裁力与轮廓的长度成正比，因此，求出轮廓各部分冲裁力的合力作用点即为压力中心，由此可转化为求轮廓的几何重心问题。但在许多情况下冲裁力不一定与轮廓的长度成正比，如渐变或突变的材料厚度，或同一冲压件存在不同材料等情况。此时压力中心位置不一定与轮廓线围成的图形的几何中心位置相重合。

　　经过对冲裁过程的分析可知，在凸模与凹模之间存在着一个冲裁间隙Z，一般情况下，可认为冲裁力F与轮廓线的长度成正比，而对轮廓线L偏移（offset）一个Z值成为L，两条轮廓线L与L可组成一个面域（region），设作用在单位长度上的冲裁力为F，F与面域组成一个体积，求压力中心就转换成求此体积的重心。在某些冲裁力不与轮廓长度成正比的情况下，根据，可知F与t、正比，对于不同轮廓线上的力F的比例关系，也可组成体积，则也可转化为求此体积的重心问题。这就是体积等效原理。

　　2压力中心计算方法2. 1面域的确定首先要通过计算工艺尺寸来求出冲裁的闭合轮廓线，如果轮廓线没有闭合，AutoCAD系统则无法提取环，也就无法创建面域。对于冲裁件轮廓线中有特殊复杂的曲线形状时，如圆锥曲线、三次曲线、渐开线等，可利用AutoCAD系统中的非均匀有理B样条（NURBS：nonuniform rational B- spline）拟合曲线来求，它可以用于创建形状不规则的曲线，NURBS曲线在控制点之间产生一条光滑的曲线，通过指定点来创建样条曲线，在绘制样条曲线时，可以改变样条曲线的拟合允差来查看效果。公差表示样条曲线拟合所指定的拟合点集时的拟合精度，公差越小，样条曲线与拟合点越接近，公差为零时，表示样条曲线通过该点。这样就可以准确地得到要求的冲裁轮廓线。

　　在冲裁变形过程中，如果忽略材料的弹性变形，则可认为落料件的尺寸与凹模形孔尺寸一致，冲孔件的尺寸与凸模尺寸一致。因此，在确定面域时，可以将冲孔时的Z向轮廓线内偏移，落料时将Z向轮廓线外偏移。对于无冲裁间隙或冲裁间隙过大的情况下，只需将Z值取得足够小就行了。如图1所示。

　　工件的二维图工件的三维实体. 2三维图的绘制在确定了面域后，将作用在轮廓线单位长度上的冲裁力F作为工件厚度，与面域组成一个体积。AutoCAD具有较为强大的三维绘图功能，可以满足一般的三维绘图要求，可提供连续实时观察，增加了实体+++++++++编辑++++++++++命令，对各种实体生成的表面可以进行拉伸、移动、抽壳，还可获得实体的有关工程信息。这里用到相应的CAD命令为偏移offset、面域region、拉伸extrude等。根据，可以计算出冲裁轮廓单位长度上的冲裁力，该力就做为三维实体形成时的拉伸高度，因此由AutoCAD生成的冲裁件三维图的厚度并不是板料的厚度，而是单位冲裁轮廓上的冲裁力的大小。假设此时的F为5 mm，则求得实体图。

　　在三维绘图中，复杂实体往往不能一次生成，一般都是由相对简单的实体通过布尔运算组合而成。布尔运算就是对多个三维实体进行求并（Union）、求差（Subtract）和求交（Intersect）的运算，使它们进行组合，终形成用户需要的实体。图2所示的工件在三维绘图时对落料轮廓和三个冲孔轮廓进行了求差运算。

　　2. 3求得质心在创建三维实体时，新建用户坐标系统的原点放在左边冲孔圆10的圆心上，即指定左边10的圆心为新UCS的原点。利用AutoCAD中的实体属性命令！！！MASSPROP可以用来查询实体特征，执行MASSPROP命令后获得实体的工程信息如下：质量：10134. 2455体积：10134. 2455边界框：X：2. 7891 - - 67. 2599 Y：15. 9430 - - 73. 5810 Z：0. 0000 - - 5. 0000质量中心：X：35. 0245 Y：40. 1654 Z：2. 50000惯性矩：X：19377203. 1626 Y：14450670. 5031 Z：33658969. 5741则表中质量中心的X坐标为35. 0245，Y坐标为40.

　　1654，也就是冲裁件的压力中心坐标值。

　　3结束语在冲压产品开发设计中，利用现有的CAD图纸，用Au toCAD来求压力中心是非常有效的。使用时在AutoCAD中绘好冲裁件零件图，然后根据Z的经验值或单位冲裁力，绘制出等效实体图，执行MASSPROP命令即可很直观地得到压力中心的坐标值。尤其对具有复杂曲线的工件可以简化计算，避免出错，在模具设计中有着实际的应用意义。

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