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，并進行了驗證。對提高沖壓模具設計質量和設計速度具有重要作用，該方法理論嚴謹、操作方便、結果準確、節(jié)省時間、使用效果良好，具有推廣應用價值。

關鍵詞：沖壓模具；設計；AutoCAD；壓力中心

中圖分類號：TG385 文獻標志碼：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，是沖壓模具設計的關鍵步驟。在沖裁過程中，沖模的壓力中心與壓力機的滑塊中心線必須相互重合，才能使壓力機與沖模正常工作。否則，沖裁時壓力機的滑塊會受到偏心載荷，使沖模的導向部分與滑塊的導軌產生不正常的磨損，合理間隙無法得到保證，還會影響沖裁件的質量，降低模具的壽命，甚至會損壞模具。

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“合力對某軸的力矩等于各分力對該軸的力矩之和”[2]的原理進行計算。這種方法計算復雜，精度不高，容易出現錯誤，而且無法計算含有樣條曲線輪廓的沖件的壓力中心。

下面根據一個應用實例，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 應用實例

2.1 原理

根據解析法的原理，求沖件的壓力中心，可以轉換為求輪廓線的質心位置。AutoCAD2007能夠計算實體或者面域的質量特性，可以求出質心。可是，沖壓件的輪廓線是不具有質量的，直接求它的質心是沒有意義的。這就要求將沖件輪廓線轉換為實體或者面域。為達到精度要求，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，進行轉換。

2.2 具體步驟

2.2.1 非對稱復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）建立坐標系。

根據排樣圖繪制出條料，設置條料的最左下角的頂點為系統原點。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。使用“面域” ——選擇已繪制的多線斷。重復使用“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）查詢質心坐標。

使用“工具”——“查詢”——“面域/質量特征”。其中質心坐標即為沖件壓力中心坐標。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偏移，并刪除原來輪廓。二是在查詢質心時依次選擇已創(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。確定面域特征及質心坐標如圖6。

3 結束語

（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）經過多次試驗，區(qū)域寬度δ取0.01mm即可，不需要取更小的值，更小的值求出的質心坐標幾乎與取0.01mm的相同。

（3）本方法是一種基于計算機繪圖技術的新方法，與傳統的解析法、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上進行的，十分方便、快捷。該方法理論嚴謹、操作方便、結果準確、節(jié)省時間、使用效果良好，具有推廣應用價值。

參考文獻：

[1]匡和碧，孫衛(wèi)和.沖壓模具設計-項目式教程[M].西安電子科技大學出版社，2013（2）：11-12.

[5]李奇涵，馮偉東，馬風雷，等.基于AutoCAD的沖裁壓力中心和沖裁力確定方法[J].電加工與模具，2003（2）：40-42.

[3]高廣軍.PRO/E三維技術在沖壓工藝計算中的應用[J].鍛壓技術，2003（5）：42-43.

[4]謝海波，李天寶，劉相華.沖裁模壓力中心的確定方法[J].鍛壓技術，2004（4）：74-76.

[5]王靜.模具專業(yè)《工程力學》課程的教學探討[J].科技信息，2010.