计算机在确定冲模压力中心时的应用

阐述了用计算机确定冲模压力中心的原理，以实例叙述了用计算机确定冲模压力中心的操作过程，并且对计算机法确定冲模压力中心进行了可靠性分析。

冲裁力合力的作用点称为冲模的压力中心。在进行冲模设计时，必须使模具的压力中心与压力机滑块中心重合，否则冲压时会产生偏载，导致模具以及压力机滑块与导轨的急剧磨损，降低模具和压力机的使用寿命，严重时甚至损坏模具和设备，造成冲压事故。所以，冲模压力中心的准确确定，在模具设计中起着至关重要的作用。传统的冲模压力中心的确定是采用计算方法。如果冲压件形状复杂，那么计算将非常繁琐或不准确。在冲模设计实践中，摸索出用计算机确定冲模压力中心的方法，能够准确高效地完成该项任务。

1 计算机确定冲模压力中心的原理

我公司现使用的模具设计软件是电子图版CAXA。CAXA是一种通用绘图软件，不是专门的模具设计软件，因此不能直接用来确定冲模的压力中心，但是这种软件却具有查询封闭区域重心的功能。通过下面的分析和图形转换，使计算机的这一功能得到扩展，间接的应用于确定冲模压力中心。

冲模的压力中心与其重心不一定重合。压力中心只与冲裁力的大小有关，而与其质量无关，它的具体位置由刀口轮廓周长决定。而冲模的重心则决定于形状及其质量分布。当刀口具备中心对称形状时，其压力中心才与重心重合，这种情况无论采用何种方法确定都很简单，这里不予讨论。当刀口不具备中心对称形状时，冲模压力中心与重心不重合，所以不能直接利用计算机查询刀口轮廓封闭区域的重心。

将凸模的投影图置于某一选定的坐标平面内，把刃口轮廓线分成n部分线段，其冲裁力为P1，P2....Pn，各部分轮廓线的重心位置分别为（X1，Y1），（X2，Y2）...（Xn，Yn）。则冲模压力中心位置 (X,Y)可按以下公式求得：

每部分线段的长度分别设为L1，L2...Ln。因为冲裁力与线段长度(冲裁长度)成正比，又设比例系数为K，即P1=KL1，P2=KL2...Pn=KLn。所以冲模压力中心还可表示为：

由式(3)、(4)可知，求冲模压力中心转化为求刀口轮廓线的重心位置。

由于计算机上认为线是不具有质量的，即不具有重心，只有封闭区域才能查询重心坐标，所以还是不能直接利用计算机查询刀口轮廓线的重心位置。但是在计算机上将轮廓线转化为一个无限小的封闭环，利用计算机查询该环的重心坐标，就可以得到刀口轮廓线的重心位置，该重心位置就是冲模压力中心。

综上所述，找到了利用计算机确定冲模压力中心的理论依据。

2 计算机确定冲模压力中心的实际

下面以应用电子图版CAXA为例，说明计算机确定冲模压力中心的实际应用方法，其它绘图软件与CAXA类似，读者可自行尝试。

如图1所示为凸模投影图。在CAXA中以凸模刀口轮廓线为中心线，将其转换为图2所示的轮廓线封闭环。点取菜单中的“查询”项，出现“查询”下拉菜单。在下拉菜单中点取“重心”项，拾取轮廓线封闭环，点鼠标右键，弹出查询重心坐标结果的窗口，刀口轮廓线封闭环重心的坐标值即为冲模压力中心的坐标值。

利用计算机确定冲模压力中心，熟练的设计人员在1至2分钟内就可完成，操作简单、计算准确。

3 计算机确定冲模压力中心的可靠性分析

所示为凸模在X0Y平面内的投影图。将其刀口轮廓线分成部分线段(圆弧或直线段)，每部分长度分别为L1，L2……L8，各部分轮廓线的重心坐标为X1，X2……X8和Y1，Y2……Y2。半圆弧的重心距其圆心距离为O.6366R。

3.1 用计算法确定冲模压力中心

将尺寸值代入式(3)、(4)中，计算冲模压力中心得：

X=33.40mm Y=29.10mm

3.2 用计算机确定冲模压力中心

将凸模刃口轮廓线转换为轮廓线闭环，两条封闭环线间距可定为0.2mm(计算机绘图时设mm为绘图单位)，间距越小，冲模压力中心越精确。利用计算机查询刃口轮廓线封闭环重心坐标，得到冲模压力中心为：

X=33.46mm Y=29.08mm

由上述两种方法确定的冲模压力中心坐标基本一致，计算机法误差远远小中模压力中心的计算误差要求，说明利用计算机确定冲模压力中心可靠。

4 结束语

利用计算机确定多凸模压力中心的原理与单凸模相同，计算机查询方法也类似，读者可自行尝试。

用计算机确定冲模压力中心准确、高效，这大大提高了模具设计速度与质量，这是传统的计算方法所无法实现的。 计算机确定冲模压力中心的方法已在我公司坟模具设计中得到推广应用， 在模具设计中发挥着重要作用。