專(zhuān)利名稱(chēng)：模具沖壓力及壓力中心測(cè)定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種模具測(cè)定裝置，尤其涉及一種模具沖壓力及壓力中心測(cè)定裝置。
背景技術(shù)：
金屬板材成型廣泛用于汽車(chē)、航空、電子、家電等工業(yè)領(lǐng)域。在金屬板材的成形過(guò)程中，模具與壓力及精度是決定沖壓質(zhì)量和生產(chǎn)效率的關(guān)鍵因素。在進(jìn)行沖壓模具設(shè)計(jì)時(shí)，必須計(jì)算出模具工作時(shí)的沖壓力及模具壓力中心的位置(即模具沖裁力合力的作用中心)。沖壓力大小是模具設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行強(qiáng)度、剛度計(jì)算及設(shè)備選用的主要依據(jù)；而模具壓力中心的位置應(yīng)與模柄的中心線(xiàn)相重合。在進(jìn)行沖壓時(shí)，還應(yīng)使壓力機(jī)的作用力中心與模具壓力中心重合，輕微的壓力中心的偏移便會(huì)導(dǎo)致模具間隙不均、磨損加劇，對(duì)沖壓件的質(zhì)量產(chǎn)生影響，嚴(yán)重的壓力中心偏移還會(huì)給壓力機(jī)造成嚴(yán)重的偏心載荷，其結(jié)果是損壞模具、破壞壓力機(jī)精度，甚至?xí)p壞設(shè)備。所以在設(shè)計(jì)沖壓外形或內(nèi)孔不對(duì)稱(chēng)零件的模具時(shí)應(yīng)對(duì)沖壓力和壓力中心進(jìn)行精心設(shè)計(jì)，以確保沖模的壓力中心通過(guò)模柄軸線(xiàn)并與壓力機(jī)滑塊的中心線(xiàn)相重合。
目前，在沖壓模具設(shè)計(jì)中，確定沖壓力和壓力中心的方法均是以經(jīng)驗(yàn)法為基礎(chǔ)的經(jīng)驗(yàn)估算、概略計(jì)算、實(shí)用公式等。這些方法雖有一定的實(shí)用性，但對(duì)于一些復(fù)雜形狀和精密工件的沖壓模以及連續(xù)模、復(fù)合模等復(fù)雜模具，在應(yīng)用時(shí)往往顯得不夠精確。用計(jì)算機(jī)雖能精確地計(jì)算出壓力中心的位置，但由于受制造精度、使用條件等的影響，也往往難以保證模具的壓力中心與模柄中心及沖壓機(jī)床的作用力中心重合。因此，提高確定沖壓力和壓力中心位置的精度，特別是確定機(jī)床沖壓力中心與模具壓力中心的位置精度，對(duì)提高沖壓加工精度、延長(zhǎng)模具使用壽命具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺點(diǎn)，而提供了一種模具沖壓力及壓力中心測(cè)定裝置的技術(shù)方案，該方案采用實(shí)驗(yàn)手段測(cè)量出沖壓模具壓力中心的位置及沖壓力，為沖壓模具的設(shè)計(jì)、制造、調(diào)整、使用提供可靠的依據(jù)。
本實(shí)用新型是通過(guò)如下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)的它包括帶有與壓力機(jī)的連接機(jī)構(gòu)和與模具的連接機(jī)構(gòu)的測(cè)試塊，測(cè)試塊側(cè)面設(shè)置有至少三組電阻應(yīng)變片。通過(guò)三組電阻應(yīng)變片能夠分別測(cè)量計(jì)算出沖壓力P、x方向壓力中心偏移量ex及y方向壓力中心偏移量ey。
本方案的具體特點(diǎn)還有，上述的三組電阻應(yīng)變片每組至少四個(gè)，所有的電阻應(yīng)變片規(guī)律地分布在測(cè)試塊的表面；每組內(nèi)的電阻應(yīng)變片采用惠斯登電橋的全橋連接方式。
上述的用于測(cè)量計(jì)算沖壓力P的電阻應(yīng)變片具體可以采用八個(gè)，兩個(gè)一小組共四小組，采用惠斯登電橋的全橋連接方式。
上述的用于測(cè)量計(jì)算x方向壓力中心偏移量ex的電阻應(yīng)變片有四個(gè)，采用惠斯登電橋的全橋連接方式。
上述的用于測(cè)量計(jì)算y方向壓力中心偏移量ey的電阻應(yīng)變片有四個(gè)，采用惠斯登電橋的全橋連接方式。
與壓力機(jī)的連接機(jī)構(gòu)為突出于測(cè)試塊上表面的柄部，與模具的連接機(jī)構(gòu)為設(shè)置于測(cè)試塊下表面的上模安裝孔，在測(cè)試塊的外圓面設(shè)置有緊固螺釘安裝孔，柄部與上模安裝孔的截面尺寸相適應(yīng)。
測(cè)試塊主體表面為圓柱形，其中心線(xiàn)與柄部及上模安裝孔的中心線(xiàn)重合。
本模具沖壓力與壓力中心測(cè)定裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，可操作性強(qiáng)，便于推廣使用，能夠?yàn)闆_壓模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、尺寸參數(shù)、精度參數(shù)的改進(jìn)以及為沖壓模具在壓力機(jī)上的安裝調(diào)試提供依據(jù)。用電阻應(yīng)變片電測(cè)法測(cè)量力學(xué)參數(shù)，具有測(cè)量方便、精度較高的特點(diǎn)，應(yīng)用于模具設(shè)計(jì)，可以提高模具質(zhì)量。為適應(yīng)不同量級(jí)的沖壓力、提高測(cè)量的靈敏度，可相應(yīng)設(shè)計(jì)測(cè)量裝置測(cè)量部分的橫截面積。應(yīng)變片一般可采用橫向效應(yīng)較小的箔式應(yīng)變片。若要求靈敏度高，可采用半導(dǎo)體應(yīng)變片。


圖1為本實(shí)用新型具體實(shí)施方式
使用狀態(tài)安裝示意圖。
圖2為本實(shí)用新型具體實(shí)施方式
的主視圖。
圖3為本實(shí)用新型具體實(shí)施方式
的俯視圖。
圖4為本實(shí)用新型具體實(shí)施方式
中的電阻應(yīng)變片的布置展開(kāi)示意圖。
圖5為本實(shí)用新型具體實(shí)施方式
中的測(cè)沖壓力接橋原理圖。
圖6為本實(shí)用新型具體實(shí)施方式
中的測(cè)x方向壓力中心偏移量接橋原理圖。
圖7為本實(shí)用新型具體實(shí)施方式
中的測(cè)y方向壓力中心偏移量接橋原理圖。
圖中，1.壓力機(jī)滑塊，2.測(cè)試塊，3.上模，4.柄部，5.上模安裝孔，6～21.電阻應(yīng)變片，22.緊固螺釘，23.下模。
具體實(shí)施方式
為能清楚說(shuō)明本方案的技術(shù)特點(diǎn)，下面通過(guò)一個(gè)具體實(shí)施方式
，并結(jié)合其附圖，對(duì)本方案進(jìn)行闡述。它包括帶有與壓力機(jī)上的滑塊1的連接的突出于測(cè)試塊2上表面的柄部4的測(cè)試塊2，測(cè)試塊2下表面設(shè)置有上模安裝孔5，在測(cè)試塊2的外圓面設(shè)置有緊固螺釘22安裝孔，緊固螺釘22能夠穿過(guò)測(cè)試塊2本體壓緊上模3，并對(duì)上模3進(jìn)行固定。柄部4與上模安裝孔5的截面尺寸相適應(yīng)，測(cè)試塊2主體外表面為圓柱形，其中心線(xiàn)與柄部4及上模安裝孔5的中心線(xiàn)重合。測(cè)試塊2側(cè)面設(shè)置有至少三組電阻應(yīng)變片，三組電阻應(yīng)變片具體采用的是用于測(cè)量計(jì)算沖壓力P的電阻應(yīng)變片6、7、10、11、14、15、18、19、用于測(cè)量計(jì)算x方向壓力中心偏移量ex的電阻應(yīng)變片8、9、16、17、用于測(cè)量計(jì)算y方向壓力中心偏移量ey的電阻應(yīng)變片12、13、20、21；每組內(nèi)的電阻應(yīng)變片采用惠斯登電橋的全橋連接方式，其中用于測(cè)量計(jì)算沖壓力P的電阻應(yīng)變片具體可以采用八個(gè)，兩個(gè)一小組共四小組，采用惠斯登電橋的全橋連接方式；用于測(cè)量計(jì)算x方向壓力中心偏移量ex的電阻應(yīng)變片有四個(gè)，采用惠斯登電橋的全橋連接方式；用于測(cè)量計(jì)算y方向壓力中心偏移量ey的電阻應(yīng)變片有四個(gè)，采用惠斯登電橋的全橋連接方式。上述的電阻應(yīng)變片6～21按照?qǐng)D4規(guī)律地布置。
本實(shí)用新型的工作過(guò)程如下將測(cè)試塊安裝于壓力機(jī)滑塊與上模之間，分別將用于測(cè)量計(jì)算沖壓力P的電阻應(yīng)變片6、7串連，電阻應(yīng)變片10、11串連，電阻應(yīng)變片14、15串連，電阻應(yīng)變片18、19串連，分為四組并組成惠斯登電橋；用于測(cè)量計(jì)算x方向壓力中心偏移量ex的電阻應(yīng)變片8、9、16、17組成惠斯登電橋；用于測(cè)量計(jì)算y方向壓力中心偏移量ey的電阻應(yīng)變片12、13、20、21組成惠斯登電橋。上述的三個(gè)惠斯登電橋輸出線(xiàn)與電阻應(yīng)變儀相連，接通電阻應(yīng)變儀的電源，開(kāi)啟壓力機(jī)，使上模3與下模23接觸從而獲得沖壓力，所得的沖壓力即可作為模具強(qiáng)度、剛度設(shè)計(jì)及選用沖壓設(shè)備的依據(jù)。還可獲得壓力中心偏移量ex和ey，就可以對(duì)模柄4的位置進(jìn)行修正，使模柄中心與模具沖壓力中心崇淮。若模具壓力中心與模柄中心重合，則ex和ey為零。
測(cè)量裝置2的標(biāo)定主要是做沖壓力的標(biāo)定，即標(biāo)定出電阻應(yīng)變儀測(cè)得的單位應(yīng)變相當(dāng)于多大的沖壓力。
標(biāo)定工作可以在萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，由萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)對(duì)測(cè)量裝置施加已知壓力P標(biāo)，用圖5電橋連接，從電阻應(yīng)變儀上讀出標(biāo)定應(yīng)變值e標(biāo)，則標(biāo)定系數(shù)K為K＝P標(biāo)/e標(biāo)(N/1微應(yīng)變)；當(dāng)進(jìn)行沖壓力測(cè)量時(shí)，從電阻應(yīng)變儀上讀取測(cè)量應(yīng)變?chǔ)艤y(cè)(微應(yīng)變)，只要將ε測(cè)乘以標(biāo)定系數(shù)K，就可以得到所測(cè)沖壓力PP＝Kε測(cè)(N)；測(cè)x方向壓力中心偏移量ex，可如原理圖6接成全橋測(cè)量，由電阻應(yīng)變儀直接測(cè)量顯示得到該電橋的測(cè)量應(yīng)變?chǔ)艤y(cè)x；由ε測(cè)x及沖壓力P，根據(jù)公式ex＝M/P＝Wσ/P＝WEε測(cè)x/4P，可計(jì)算出實(shí)際沖壓力作用中心與理想的壓力作用中心在x方向的偏距ex。
測(cè)y方向壓力中心偏移量ey可如圖7接成全橋測(cè)量，由電阻應(yīng)變儀直接測(cè)量顯示得到該電橋的測(cè)量應(yīng)變?chǔ)艤y(cè)y；由測(cè)得應(yīng)變值ε測(cè)y和沖壓力P，根據(jù)公式ey＝M/P＝Wσ/P＝WEε測(cè)y/4P，計(jì)算出實(shí)際沖壓力作用中心與理想壓力中心在y方向的偏距ey。
據(jù)此，即可獲得沖壓力P、模具壓力中心在x和y二個(gè)坐標(biāo)方向的偏移距離ex和ey，用于模具設(shè)計(jì)及壓力機(jī)調(diào)試。其中應(yīng)變量ε測(cè)x及ε測(cè)y由電阻應(yīng)變儀直接測(cè)量顯示得到，為測(cè)量電橋的直接讀數(shù)；W為抗彎截面矩量，E為材料彈性模量，在結(jié)構(gòu)尺寸和材料確定之后，W和E均為已知量。
本實(shí)用新型未經(jīng)描述的技術(shù)特征可以通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)，在此不再贅述。
權(quán)利要求1.一種模具沖壓力及壓力中心測(cè)定裝置，其特征是它包括帶有與壓力機(jī)的連接機(jī)構(gòu)和與模具的連接機(jī)構(gòu)的測(cè)試塊，測(cè)試塊側(cè)面設(shè)置有至少三組電阻應(yīng)變片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模具沖壓力及壓力中心測(cè)定裝置，其特征是所述的三組電阻應(yīng)變片每組至少四個(gè)，所有的電阻應(yīng)變片規(guī)律地分布在測(cè)試塊的表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的模具沖壓力及壓力中心測(cè)定裝置，其特征是所述的三組電阻應(yīng)變片分別為用于測(cè)量計(jì)算沖壓力P的電阻應(yīng)變片、用于測(cè)量計(jì)算x方向壓力中心偏移量應(yīng)變量ex的電阻應(yīng)變片、用于測(cè)量計(jì)算y方向壓力中心偏移量ey的電阻應(yīng)變片；每組內(nèi)的電阻應(yīng)變片采用惠斯登電橋的全橋連接方式。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的模具沖壓力及壓力中心測(cè)定裝置，其特征是所述的用于測(cè)量計(jì)算沖壓力P的電阻應(yīng)變片有八個(gè)，兩個(gè)一小組共四小組，采用惠斯登電橋的全橋連接方式。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的模具沖壓力及壓力中心測(cè)定裝置，其特征是所述的用于測(cè)量計(jì)算x方向壓力中心偏移量ex的電阻應(yīng)變片有四個(gè)，采用惠斯登電橋的全橋連接方式。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的模具沖壓力及壓力中心測(cè)定裝置，其特征是所述的用于測(cè)量計(jì)算y方向壓力中心偏移量ey的電阻應(yīng)變片有四個(gè)，采用惠斯登電橋的全橋連接方式。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或4或5或6所述的模具沖壓力及壓力中心測(cè)定裝置，其特征是與壓力機(jī)的連接機(jī)構(gòu)為突出于測(cè)試塊上表面的柄部，與模具的連接機(jī)構(gòu)為設(shè)置于測(cè)試塊下表面的上模安裝孔，在測(cè)試塊的外圓面設(shè)置有緊固螺釘安裝孔，柄部與上模安裝孔的截面尺寸相適應(yīng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或4或5或6所述的模具沖壓力及壓力中心測(cè)定裝置，其特征是測(cè)試塊主體表面為圓柱形，其中心線(xiàn)與柄部及上模安裝孔的中心線(xiàn)重合。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型為一種模具沖壓力及壓力中心測(cè)定裝置。其技術(shù)方案為它包括帶有與壓力機(jī)的連接機(jī)構(gòu)和與模具的連接機(jī)構(gòu)的測(cè)試塊，測(cè)試塊側(cè)面設(shè)置有至少三組電阻應(yīng)變片。本模具沖壓力與壓力中心測(cè)定裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，可操作性強(qiáng)，便于推廣使用，能夠?yàn)闆_壓模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、尺寸參數(shù)、精度參數(shù)的改進(jìn)以及為沖壓模具在壓力機(jī)上的安裝調(diào)試提供依據(jù)。用電阻應(yīng)變片電測(cè)法測(cè)量力學(xué)參數(shù)，具有測(cè)量方便、精度較高的特點(diǎn)，應(yīng)用于模具設(shè)計(jì)，可以提高模具質(zhì)量。為適應(yīng)不同量級(jí)的沖壓力、提高測(cè)量的靈敏度，可相應(yīng)設(shè)計(jì)測(cè)量裝置測(cè)量部分的橫截面積。應(yīng)變片一般可采用橫向效應(yīng)較小的箔式應(yīng)變片。若要求靈敏度高，可采用半導(dǎo)體應(yīng)變片。
文檔編號(hào)B29C45/76GK2879152SQ200620082510
公開(kāi)日2007年3月14日 申請(qǐng)日期2006年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月31日
發(fā)明者程鋼, 王衛(wèi)東, 程強(qiáng) 申請(qǐng)人:山東建筑大學(xué)