专利名称：任意外形冲模压力中心的确定方法
技术领域：
本发明属于机械加工冲裁加工技术领域。
背景技术：
冲裁加工是机械加工中的重要工艺，在进行冲模设计时，需要准确的找到冲裁压力中心位置。冲模的压力中心是冲裁力合力的作用点，是设计模具的一个重要数据，如果压力中心不在模柄轴线上，冲床滑块就会承受偏心载荷，导致冲模和滑块导轨不正常的磨损，特别是总冲力接近冲床吨位的情况下对冲模和机床的损坏尤为严重，导致冲模刃口破裂和机床导轨划伤，甚至产生安全事故。
现有技术只能较好地确定基本规整的直线、方形、圆形、三角形等外形曲线冲模的冲裁中心，或者由这些基本规整的图形所组合的线形，或者由这些图形分布在同一个平面形成多型孔(多刃孔)的情况下找寻冲裁中心，而对于不规整的任意外围曲线冲模还未有较好的寻找冲裁中心的方法。随着产品工业设计造型的需要，一些特殊线形(如椭圆线、抛物线、渐开线、阿基米德线等)及由多段特殊线型组合的曲线外形的冲压零件日趋增多，因此实际生产中急需找到一种具有普遍适用性的较为准确的冲裁压力中心确定方法。
发明内容
本发明的目的正是为了解决现有技术的不足而提供一种可以便捷且较为准确地确定任意曲线零件冲模压力中心的方法。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的。
任意外形冲模压力中心的确定方法，方法如下 ①将冲模的外围封闭曲线设于平面直角坐标系中，并将整个封闭曲线划分为一组基本的曲线段； ②按下述公式求解得到每段曲线段的压力中心坐标点(xCi、yCi) 式中，a、b分别表示曲线段的起点和终点，dx表示曲线段对应于横坐标线的长度，y为x的函数，y＝f (x)，yi＝fi(x)； ③根据得到的所有曲线段的压力中心点，按下述公式求解得到冲模压力中心坐标点M(Xc、Yc) 本发明方法解决了任意不规整外形曲线冲模的冲裁压力中心确定的难题，可以便捷且较为准确地确定任意曲线零件冲模压力中心，在模具生产制造中具有重要的实用价值和有益的效果。
下面结合说明书附图进一步阐述本发明的内容。
图1为冲裁原理图； 图2为任意形状曲线的弧长计算图； 图3为本发明确定冲裁中心的方法示意图。
具体实施例方式 冲模的压力中心是冲裁力合力的作用点。如图1所示，在一个基准平面上的冲裁封闭曲线，冲裁力是沿轮廓线垂直向下的作用力，可以看作是在整个轮廓线上均匀分布的线密度力dp，它的受力状况与工程力学关于均质线段(如细金属丝)受重力的情况相仿，因此可以用均质线段求解重心的公式来求解该线段的冲裁力中心，取a b段为例来计算压力中心(重心)，设压力中心点为Q(xC、yC)，则求解压力中心的基本公式为 dl为弧长元素，即弧微分，在这里为微段力。
L＝∫Ldl……………………(3) L为整个线段长度的全部冲裁力。
如图2所示，取图1中的a b段曲线来计算压力中心点。建立X-Y平面直角坐标系，将a b段曲线置于该坐标系中。y为x的函数，y＝f (x)，yi＝fi(x)。应用工程数学平面曲线的弧长计算公式进行计算。
由式(3)得 由式(1)得 由式(2)得 将式(5)、(6)、(7)分别代入式(1)、(2)得 式(8)、(9)即为单个曲线函数冲裁压力中心计算公式，点Q(xC、yC)即为该曲线段的压力中心。
将上述方法扩展到由多个曲线段组成的任意形状封闭曲线中。如图3所示，将外形不规整的冲模的外围封闭曲线设于平面直角坐标系中，并将整个封闭曲线划分为一组基本的曲线段L1、L2、……Ln。依据式(5)分别计算出L1、L2、……Ln；依据式(8)分别计算出xC1、xC1、……xcn；依据式(9)分别计算出yC1、yC2、……ycn 。
L1、L2、……Ln为各个单元冲裁力线段长度，单位为mm， 总冲裁力为各段长度之和L＝L1+L2+……+Ln， f1(x)、f2(x)、……fn(x)为对应于L1、L2、……Ln的曲线函数；xc1、xc2、……xcn为对应于L1、L2、……Ln的冲裁力中心的X轴坐标，单位为mm； yC1、yC2、……yCn为对应于L1、L2、……Ln的冲裁力中心的Y轴坐标，单位为mm。
由平行力系中心的计算原理得到下列公式 LXc＝L1xc1+L2 xc2……+Lnxcn …………… (10) LYc＝L1yc1+L2yc2+……+Lnycn……………(11) 整个封闭曲线下冲模的压力中心坐标点为 式(12)、(13)可表示为 点M(Xc、Yc)即为该封闭曲线冲模的冲裁压力中心。
实际生产中，当需确定外形不规整的冲模冲裁压力中心时，只需将具体冲压件的曲线函数代入公式(5)、(6)、(7)、(8)、(9)，计算出L1、L2、……Ln，xc1、xc2、……xcn，yC1、yC2、……yCn；再将所算数据代入公式(12)、(13)或公式(14)、(15)，就能准确地计算出冲模的压力中心。
权利要求
1.任意外形冲模压力中心的确定方法，其特征在于，方法如下
①将冲模的外围封闭曲线设于平面直角坐标系中，并将整个封闭曲线划分为一组基本的曲线段；
②按下述公式求解得到每段曲线段的压力中心坐标点Q(xC、yC)
式中，α、b分别表示曲线段的起点和终点，d x表示曲线段对应于横坐标线的长度，y为x的函数，y＝f(x)，y i＝fi(x)；
③根据得到的所有曲线段的压力中心点，按下述公式求解得到冲模压力中心坐标点M(Xc、Yc)
全文摘要
任意外形冲模压力中心的确定方法，是将冲模的外围封闭曲线设于平面直角坐标系中，并将整个封闭曲线划分为一组基本的曲线段，用公式求解得到每段曲线段的压力中心坐标点，根据得到的所有曲线段的压力中心点，再用公式求解得到冲模压力中心坐标点。本发明方法可以便捷且较为准确地确定任意曲线零件冲模压力中心。
文档编号B21D28/14GK101767144SQ20101003911
公开日2010年7月7日 申请日期2010年1月5日 优先权日2010年1月5日
发明者宋子明, 周敏 申请人:昆明电机厂有限公司