CN1825076A

CN1825076A - 模具冲压力及压力中心测定装置

Info

Publication number: CN1825076A
Application number: CN 200610043407
Authority: CN
Inventors: 程钢; 王卫东; 程强
Original assignee: Shandong Jianzhu University
Current assignee: Shandong Jianzhu University
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2006-08-30

Abstract

本发明为一种模具冲压力及压力中心测定装置。其技术方案为：它包括带有与压力机的连接机构和与模具的连接机构的测试块，测试块侧面设置有至少三组电阻应变片。本模具冲压力与压力中心测定装置结构简单合理，可操作性强，便于推广使用，能够为冲压模具的结构设计、尺寸参数、精度参数的改进以及为冲压模具在压力机上的安装调试提供依据。用电阻应变片电测法测量力学参数，具有测量方便、精度较高的特点，应用于模具设计，可以提高模具质量。为适应不同量级的冲压力、提高测量的灵敏度，可相应设计测量装置测量部分的横截面积。应变片一般可采用横向效应较小的箔式应变片。若要求灵敏度高，可采用半导体应变片。

Description

模具冲压力及压力中心测定装置

技术领域

本发明涉及一种模具测定装置，尤其涉及一种模具冲压力及压力中心测定装置。

背景技术

金属板材成型广泛用于汽车、航空、电子、家电等工业领域。在金属板材的成形过程中，模具与压力及精度是决定冲压质量和生产效率的关键因素。在进行冲压模具设计时，必须计算出模具工作时的冲压力及模具压力中心的位置(即模具冲裁力合力的作用中心)。冲压力大小是模具设计时进行强度、刚度计算及设备选用的主要依据；而模具压力中心的位置应与模柄的中心线相重合。在进行冲压时，还应使压力机的作用力中心与模具压力中心重合，轻微的压力中心的偏移便会导致模具间隙不均、磨损加剧，对冲压件的质量产生影响，严重的压力中心偏移还会给压力机造成严重的偏心载荷，其结果是损坏模具、破坏压力机精度，甚至会损坏设备。所以在设计冲压外形或内孔不对称零件的模具时应对冲压力和压力中心进行精心设计，以确保冲模的压力中心通过模柄轴线并与压力机滑块的中心线相重合。

目前，在冲压模具设计中，确定冲压力和压力中心的方法均是以经验法为基础的经验估算、概略计算、实用公式等。这些方法虽有一定的实用性，但对于一些复杂形状和精密工件的冲压模以及连续模、复合模等复杂模具，在应用时往往显得不够精确。用计算机虽能精确地计算出压力中心的位置，但由于受制造精度、使用条件等的影响，也往往难以保证模具的压力中心与模柄中心及冲压机床的作用力中心重合。因此，提高确定冲压力和压力中心位置的精度，特别是确定机床冲压力中心与模具压力中心的位置精度，对提高冲压加工精度、延长模具使用寿命具有重要的应用价值。

发明内容

本发明是针对现有技术所存在的缺点，而提供了一种模具冲压力及压力中心测定装置的技术方案，该方案采用实验手段测量出冲压模具压力中心的位置及冲压力，为冲压模具的设计、制造、调整、使用提供可靠的依据。

本发明是通过如下技术措施实现的：它包括带有与压力机的连接机构和与模具的连接机构的测试块，测试块侧面设置有至少三组电阻应变片。通过三组电阻应变片能够分别测量计算出冲压力P、x方向压力中心偏移量e_x及y方向压力中心偏移量e_y。

本方案的具体特点还有，上述的三组电阻应变片每组至少四个，所有的电阻应变片规律地分布在测试块的表面；每组内的电阻应变片采用惠斯登电桥的全桥连接方式。

上述的用于测量计算冲压力P的电阻应变片具体可以采用八个，两个一小组共四小组，采用惠斯登电桥的全桥连接方式。

上述的用于测量计算x方向压力中心偏移量e_x的电阻应变片有四个，采用惠斯登电桥的全桥连接方式。

上述的用于测量计算y方向压力中心偏移量e_y的电阻应变片有四个，采用惠斯登电桥的全桥连接方式。

与压力机的连接机构为突出于测试块上表面的柄部，与模具的连接机构为设置于测试块下表面的上模安装孔，在测试块的外圆面设置有紧固螺钉安装孔，柄部与上模安装孔的截面尺寸相适应。

测试块主体表面为圆柱形，其中心线与柄部及上模安装孔的中心线重合。

本模具冲压力与压力中心测定装置结构简单合理，可操作性强，便于推广使用，能够为冲压模具的结构设计、尺寸参数、精度参数的改进以及为冲压模具在压力机上的安装调试提供依据。用电阻应变片电测法测量力学参数，具有测量方便、精度较高的特点，应用于模具设计，可以提高模具质量。为适应不同量级的冲压力、提高测量的灵敏度，可相应设计测量装置测量部分的横截面积。应变片一般可采用横向效应较小的箔式应变片。若要求灵敏度高，可采用半导体应变片。

附图说明

图1为本发明具体实施方式使用状态安装示意图。

图2为本发明具体实施方式的主视图。

图3为本发明具体实施方式的俯视图。

图4为本发明具体实施方式中的电阻应变片的布置展开示意图。

图5为本发明具体实施方式中的测冲压力接桥原理图。

图6为本发明具体实施方式中的测x方向压力中心偏移量接桥原理图。

图7为本发明具体实施方式中的测y方向压力中心偏移量接桥原理图。

图中，1.压力机滑块，2.测试块，3.上模，4.柄部，5.上模安装孔，6～21.电阻应变片，22.紧固螺钉，23.下模。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过一个具体实施方式，并结合其附图，对本方案进行阐述。它包括带有与压力机上的滑块1的连接的突出于测试块2上表面的柄部4的测试块2，测试块2下表面设置有上模安装孔5，在测试块2的外圆面设置有紧固螺钉22安装孔，紧固螺钉22能够穿过测试块2本体压紧上模3，并对上模3进行固定。柄部4与上模安装孔5的截面尺寸相适应，测试块2主体外表面为圆柱形，其中心线与柄部4及上模安装孔5的中心线重合。测试块2侧面设置有至少三组电阻应变片，三组电阻应变片具体采用的是用于测量计算冲压力P的电阻应变片6、7、10、11、14、15、18、19、用于测量计算x方向压力中心偏移量e_x的电阻应变片8、9、16、17、用于测量计算y方向压力中心偏移量e_y的电阻应变片12、13、20、21；每组内的电阻应变片采用惠斯登电桥的全桥连接方式，其中用于测量计算冲压力P的电阻应变片具体可以采用八个，两个一小组共四小组，采用惠斯登电桥的全桥连接方式；用于测量计算x方向压力中心偏移量e_x的电阻应变片有四个，采用惠斯登电桥的全桥连接方式；用于测量计算y方向压力中心偏移量e_y的电阻应变片有四个，采用惠斯登电桥的全桥连接方式。上述的电阻应变片6～21按照图4规律地布置。

本发明的工作过程如下：将测试块安装于压力机滑块与上模之间，分别将用于测量计算冲压力P的电阻应变片6、7串连，电阻应变片10、11串连，电阻应变片14、15串连，电阻应变片18、19串连，分为四组并组成惠斯登电桥；用于测量计算x方向压力中心偏移量e_x的电阻应变片8、9、16、17组成惠斯登电桥；用于测量计算y方向压力中心偏移量e_y的电阻应变片12、13、20、21组成惠斯登电桥。上述的三个惠斯登电桥输出线与电阻应变仪相连，接通电阻应变仪的电源，开启压力机，使上模3与下模23接触从而获得冲压力，所得的冲压力即可作为模具强度、刚度设计及选用冲压设备的依据。还可获得压力中心偏移量e_x和e_y，就可以对模柄4的位置进行修正，使模柄中心与模具冲压力中心崇淮。若模具压力中心与模柄中心重合，则e_x和e_y为零。

测量装置2的标定主要是做冲压力的标定，即标定出电阻应变仪测得的单位应变相当于多大的冲压力。

标定工作可以在万能试验机上进行，由万能试验机对测量装置施加已知压力P_标，用图5电桥连接，从电阻应变仪上读出标定应变值e_标，则标定系数K为：K＝P_标/e_标(N/1微应变)；当进行冲压力测量时，从电阻应变仪上读取测量应变ε_测(微应变)，只要将ε_测乘以标定系数K，就可以得到所测冲压力P：P＝Kε_测(N)；

测x方向压力中心偏移量e_x，可如原理图6接成全桥测量，由电阻应变仪直接测量显示得到该电桥的测量应变ε_测x；由ε_测x及冲压力P，根据公式e_x＝M/P＝Wσ/P＝WEε_测x/4P，可计算出实际冲压力作用中心与理想的压力作用中心在x方向的偏距e_x。

测y方向压力中心偏移量e_y可如图7接成全桥测量，由电阻应变仪直接测量显示得到该电桥的测量应变ε_测y；由测得应变值ε_测y和冲压力P，根据公式e_y＝M/P＝Wσ/P＝WEε_测y/4P，计算出实际冲压力作用中心与理想压力中心在y方向的偏距e_y。

据此，即可获得冲压力P、模具压力中心在x和y二个坐标方向的偏移距离e_x和e_y，用于模具设计及压力机调试。其中应变量ε_测x及ε_测y由电阻应变仪直接测量显示得到，为测量电桥的直接读数；W为抗弯截面矩量，E为材料弹性模量，在结构尺寸和材料确定之后，W和E均为已知量。

本发明未经描述的技术特征可以通过现有技术实现，在此不再赘述。

Claims

1.一种模具冲压力及压力中心测定装置，其特征是：它包括带有与压力机的连接机构和与模具的连接机构的测试块，测试块侧面设置有至少三组电阻应变片。

2.根据权利要求1所述的模具冲压力及压力中心测定装置，其特征是：所述的三组电阻应变片每组至少四个，所有的电阻应变片规律地分布在测试块的表面。

3.根据权利要求1或2所述的模具冲压力及压力中心测定装置，其特征是：所述的三组电阻应变片分别为用于测量计算冲压力P的电阻应变片、用于测量计算x方向压力中心偏移量应变量e_x的电阻应变片、用于测量计算y方向压力中心偏移量e_y的电阻应变片；每组内的电阻应变片采用惠斯登电桥的全桥连接方式。

4.根据权利要求3所述的模具冲压力及压力中心测定装置，其特征是：所述的用于测量计算冲压力P的电阻应变片有八个，两个一小组共四小组，采用惠斯登电桥的全桥连接方式。

5.根据权利要求3所述的模具冲压力及压力中心测定装置，其特征是：所述的用于测量计算x方向压力中心偏移量e_x的电阻应变片有四个，采用惠斯登电桥的全桥连接方式。

6.根据权利要求3所述的模具冲压力及压力中心测定装置，其特征是：所述的用于测量计算y方向压力中心偏移量e_y的电阻应变片有四个，采用惠斯登电桥的全桥连接方式。

7.根据权利要求1或2或4或5或6所述的模具冲压力及压力中心测定装置，其特征是：与压力机的连接机构为突出于测试块上表面的柄部，与模具的连接机构为设置于测试块下表面的上模安装孔，在测试块的外圆面设置有紧固螺钉安装孔，柄部与上模安装孔的截面尺寸相适应。

8.根据权利要求1或2或4或5或6所述的模具冲压力及压力中心测定装置，其特征是：测试块主体表面为圆柱形，其中心线与柄部及上模安装孔的中心线重合。