1、三维模具网提供 www. 基于 Inventor 的冲裁模压力中心的快速计算 摘要:本文阐述了用三维软件 Inventor确定冲裁模压力中心的原理， 以实例叙述了确定压力中心的操 作过程，从而实现压力中心的快速计算,极具实用价值。 关键词：冲裁模;压力中心; Inventor; Ilogic; 1、引言 冲裁合力的作用点称为冲模的压力中心。要保证冲裁模具正确平衡地工作，必须将冲 裁件的压力中心与冲裁模模柄中心重合，否则模具在工作时就处于偏载状态，这时将可能 发生模具歪斜，凸、凹模间隙不均匀，从而导致导向零件及模具刃口的剧烈磨损，使模具 迅速损坏。特别是对于较复杂的冲裁模、多凸模的冲孔模以及连
2、续模，这种情况尤其严重。 所以，冲模压力中心的确定，在模具设计中起着至关重要的作用。 对于外形对称的冲裁件，其压力中心即为几何对称中心。对于非对称的冲裁件，传统 的方法有解析法、图解法、悬挂法等。这些方法比较繁琐或不准确，当冲压件形状复杂时 尤其如此。 目前出现了利用二维制图软件 AutoCAD、CAXA 确定压力中心的技术，准确率大大提 高。主要方案为偏移冲裁轮廓线，由组成轮廓线封闭环求面域质心的方法，但事先必须将 多义线、矩形、多边形命令画的图元用炸开命令(Explode)炸开成单独图元，同时要避免选 取中心线、尺寸线等非冲裁线，效率并不高；也有的用户结合 VBA 编程或 ActiveX技
3、术来 处理，但是，当设计发生变更时，通用性不太理想。 三维软件的出现为压力中心的计算提供了一种新的算法， 其中 Autodesk公司的 Inventor 软件在冲压模具设计方面表现得相当出色，对压力中心的确定仅需两三步即可完成，效率 极高。 2、用 Inventor确定冲裁模压力中心的方法 2.1 原理 冲模的压力中心与冲裁工件的重心不一定重合，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。由于 Inventor 认为轮廓线是不具有质 量的，但将刀口轮廓区域经过拉伸、抽壳操作后，变成超薄的、不连贯的薄壁实体，这些 实体不仅与刀口的形状一模一样，而且被赋予了质量
4、（质量很小，可以忽略不计） ，利用 Inventor 的 iProperty功能即可查询该零件的重心坐标，从而得到冲模压力中心。 2.2 实例 这里以冲压设计手册中常见的一个工件为例（见图 1） 。要求在矩形坯料上同时冲 出 5个不同形状的孔，并切去一个 1045的角。 三维模具网提供 www. 图 1 图 2 首先，按照图 1 在 Inventor 中绘制出此工件草图。将此轮廓图拉伸成一个实体，拉伸 的长度为板料的厚度（见图 2） 。此工件作为设计计算的基础。 然后，对零件进行抽壳操作（见图 3） ，抽壳中的参数选择很关键：抽壳的厚度要尽量 小，不大于 0.01mm，这里选 0.001mm
5、，当然厚度越小结果越准确；开口面要选择除冲裁轮 廓线直纹面以外的所有面 （即图 4中的蓝色部分， 而所有红色部分均为冲裁轮廓线直纹面） ； 抽壳的方向取双向。最后，点“确定”后得到图 5的结果。 图 3 图 4 图 5 从零件的 iProperty 选项中点选“物理属性”选项卡（见图 6） ，重心坐标 x、y 即为压 力中心的坐标值。 冲裁轮廓 线直纹面 冲裁轮廓线 直纹面 冲裁轮廓 线直纹面 抽壳厚度 抽壳的方 向取双向 开口面选 择按钮 三维模具网提供 www. 图 6 3、验证 3.1 结果验证 冲裁力只作用在冲裁轮廓上，也就只能理解成轮廓线的质心，而不是整个工件的质心。 Invent
6、or 把不具有质量的冲裁轮廓线经过处理后变成了超薄的薄壁件，质量几乎为零，但毕 竟有了质量，根据压力中心的概念，我们可以得到“重心的位置就是真正的压力中心的位 置”的结论。 在本例中，压力中心的坐标为： X=64.094 Y=28.516 与其它方法计算得出的结论误差在 0.001mm以内。 3.2 通用性验证 在实际应用中不可避免地出现设计变更的问题，如参数修改，或模具结构发生变化， 只须根据抽壳的要求重新计算即可。例如，将上例中的多冲头凸模结构改为复合模中的凸 凹模结构（见图 7），只须重新选择抽壳命令将开口面的选取进行修改即可（见图 8），相 当简捷。压力中心坐标为: X=62.806
7、Y=30.027 压力中心坐标 质量没有变化 三维模具网提供 www. 图7 图8 4、压力中心坐标值的后期应用问题 4.1 自动确定模柄孔的位置 获得压力中心坐标值的目的是为了确定模柄孔在上模中的位置。如果从上述步骤中读 取出数据后，在设计上模时录入模柄孔的位置坐标，也是一件令人不爽的事情，一方面有 录错的可能，另一方面，发生设计变更，还需重新录入，而用 Inventor 的 Ilogic 新功能 可以很方便地解决这个问题。 可事先在零件草图上建立一个草图圆，直径等于模柄孔的直径，距离原点的位置以用 户参数“压力中心X”、 “压力中心Y”来确定，建立一个名为“压力中心确定”的Ilogic
8、内部规则： 获取零件的重心坐标，并精确到小数点后 3 位 centerPt = iProperties.CenterOfGravity 压力中心 X = centerPt.X 压力中心 Y = centerPt.Y 压力中心 X =Round(压力中心 X, 3) 压力中心 Y =Round(压力中心 Y, 3) 在对话框中显示压力中心坐标值，更新文档 显示坐标=”X= “ & 压力中心 X & “ Y= “ & 压力中心Y Parameter.UpdateAfterChange = True MessageBox.Show(显示坐标 ,“压力中心坐标“) 当设计变更时，压力中心点在草图中随即自动修正，并用对话框提示用户（图 9）， 无需从零件的 iProperty“物理属性”选项卡中获知，而所有引用此压力中心点坐标的文档 也会随即更新。 图9 三维模具网提供 www. 4.2 应用中注意的问题 如果以上面的结果继续进行多实体操作，在一个文档中将凸、凹模其它结构设计出来， 这时整个零件的重心坐标发生了变化，压力中心坐标值会给出错误的值，而如果用衍生的 方法引用上述结论则不会有什么问题。 5、结论 本文讨论了利用 Inventor 来计算冲裁模压力中心的方法，方便快捷，引用准确可靠， 在冲压模具设计中起着非常重要的作用。
