專利名稱：模具沖壓力及壓力中心測定裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種模具測定裝置，尤其涉及一種模具沖壓力及壓力中心測定裝置。
背景技術：
金屬板材成型廣泛用于汽車、航空、電子、家電等工業領域。在金屬板材的成形過程中，模具與壓力及精度是決定沖壓質量和生產效率的關鍵因素。在進行沖壓模具設計時，必須計算出模具工作時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計時進行強度、剛度計算及設備選用的主要依據；而模具壓力中心的位置應與模柄的中心線相重合。在進行沖壓時，還應使壓力機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導致模具間隙不均、磨損加劇，對沖壓件的質量產生影響，嚴重的壓力中心偏移還會給壓力機造成嚴重的偏心載荷，其結果是損壞模具、破壞壓力機精度，甚至會損壞設備。所以在設計沖壓外形或內孔不對稱零件的模具時應對沖壓力和壓力中心進行精心設計，以確保沖模的壓力中心通過模柄軸線并與壓力機滑塊的中心線相重合。
目前，在沖壓模具設計中，確定沖壓力和壓力中心的方法均是以經驗法為基礎的經驗估算、概略計算、實用公式等。這些方法雖有一定的實用性，但對于一些復雜形狀和精密工件的沖壓模以及連續模、復合模等復雜模具，在應用時往往顯得不夠精確。用計算機雖能精確地計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，特別是確定機床沖壓力中心與模具壓力中心的位置精度，對提高沖壓加工精度、延長模具使用壽命具有重要的應用價值。
發明內容
本實用新型是針對現有技術所存在的缺點，而提供了一種模具沖壓力及壓力中心測定裝置的技術方案，該方案采用實驗手段測量出沖壓模具壓力中心的位置及沖壓力，為沖壓模具的設計、制造、調整、使用提供可靠的依據。
本實用新型是通過如下技術措施實現的它包括帶有與壓力機的連接機構和與模具的連接機構的測試塊，測試塊側面設置有至少三組電阻應變片。通過三組電阻應變片能夠分別測量計算出沖壓力P、x方向壓力中心偏移量ex及y方向壓力中心偏移量ey。
本方案的具體特點還有，上述的三組電阻應變片每組至少四個，所有的電阻應變片規律地分布在測試塊的表面；每組內的電阻應變片采用惠斯登電橋的全橋連接方式。
上述的用于測量計算沖壓力P的電阻應變片具體可以采用八個，兩個一小組共四小組，采用惠斯登電橋的全橋連接方式。
上述的用于測量計算x方向壓力中心偏移量ex的電阻應變片有四個，采用惠斯登電橋的全橋連接方式。
上述的用于測量計算y方向壓力中心偏移量ey的電阻應變片有四個，采用惠斯登電橋的全橋連接方式。
與壓力機的連接機構為突出于測試塊上表面的柄部，與模具的連接機構為設置于測試塊下表面的上模安裝孔，在測試塊的外圓面設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。
測試塊主體表面為圓柱形，其中心線與柄部及上模安裝孔的中心線重合。
本模具沖壓力與壓力中心測定裝置結構簡單合理，可操作性強，便于推廣使用，能夠為沖壓模具的結構設計、尺寸參數、精度參數的改進以及為沖壓模具在壓力機上的安裝調試提供依據。用電阻應變片電測法測量力學參數，具有測量方便、精度較高的特點，應用于模具設計，可以提高模具質量。為適應不同量級的沖壓力、提高測量的靈敏度，可相應設計測量裝置測量部分的橫截面積。應變片一般可采用橫向效應較小的箔式應變片。若要求靈敏度高，可采用半導體應變片。
圖1為本實用新型具體實施方式
使用狀態安裝示意圖。
圖2為本實用新型具體實施方式
的主視圖。
圖3為本實用新型具體實施方式
的俯視圖。
圖4為本實用新型具體實施方式
中的電阻應變片的布置展開示意圖。
圖5為本實用新型具體實施方式
中的測沖壓力接橋原理圖。
圖6為本實用新型具體實施方式
中的測x方向壓力中心偏移量接橋原理圖。
圖7為本實用新型具體實施方式
中的測y方向壓力中心偏移量接橋原理圖。
圖中，1.壓力機滑塊，2.測試塊，3.上模，4.柄部，5.上模安裝孔，6～21.電阻應變片，22.緊固螺釘，23.下模。
具體實施方式
為能清楚說明本方案的技術特點，下面通過一個具體實施方式
，并結合其附圖，對本方案進行闡述。它包括帶有與壓力機上的滑塊1的連接的突出于測試塊2上表面的柄部4的測試塊2，測試塊2下表面設置有上模安裝孔5，在測試塊2的外圓面設置有緊固螺釘22安裝孔，緊固螺釘22能夠穿過測試塊2本體壓緊上模3，并對上模3進行固定。柄部4與上模安裝孔5的截面尺寸相適應，測試塊2主體外表面為圓柱形，其中心線與柄部4及上模安裝孔5的中心線重合。測試塊2側面設置有至少三組電阻應變片，三組電阻應變片具體采用的是用于測量計算沖壓力P的電阻應變片6、7、10、11、14、15、18、19、用于測量計算x方向壓力中心偏移量ex的電阻應變片8、9、16、17、用于測量計算y方向壓力中心偏移量ey的電阻應變片12、13、20、21；每組內的電阻應變片采用惠斯登電橋的全橋連接方式，其中用于測量計算沖壓力P的電阻應變片具體可以采用八個，兩個一小組共四小組，采用惠斯登電橋的全橋連接方式；用于測量計算x方向壓力中心偏移量ex的電阻應變片有四個，采用惠斯登電橋的全橋連接方式；用于測量計算y方向壓力中心偏移量ey的電阻應變片有四個，采用惠斯登電橋的全橋連接方式。上述的電阻應變片6～21按照圖4規律地布置。
本實用新型的工作過程如下將測試塊安裝于壓力機滑塊與上模之間，分別將用于測量計算沖壓力P的電阻應變片6、7串連，電阻應變片10、11串連，電阻應變片14、15串連，電阻應變片18、19串連，分為四組并組成惠斯登電橋；用于測量計算x方向壓力中心偏移量ex的電阻應變片8、9、16、17組成惠斯登電橋；用于測量計算y方向壓力中心偏移量ey的電阻應變片12、13、20、21組成惠斯登電橋。上述的三個惠斯登電橋輸出線與電阻應變儀相連，接通電阻應變儀的電源，開啟壓力機，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度、剛度設計及選用沖壓設備的依據。還可獲得壓力中心偏移量ex和ey，就可以對模柄4的位置進行修正，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。
測量裝置2的標定主要是做沖壓力的標定，即標定出電阻應變儀測得的單位應變相當于多大的沖壓力。
標定工作可以在萬能試驗機上進行，由萬能試驗機對測量裝置施加已知壓力P標，用圖5電橋連接，從電阻應變儀上讀出標定應變值e標，則標定系數K為K＝P標/e標(N/1微應變)；當進行沖壓力測量時，從電阻應變儀上讀取測量應變ε測(微應變)，只要將ε測乘以標定系數K，就可以得到所測沖壓力PP＝Kε測(N)；測x方向壓力中心偏移量ex，可如原理圖6接成全橋測量，由電阻應變儀直接測量顯示得到該電橋的測量應變ε測x；由ε測x及沖壓力P，根據公式ex＝M/P＝Wσ/P＝WEε測x/4P，可計算出實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y方向壓力中心偏移量ey可如圖7接成全橋測量，由電阻應變儀直接測量顯示得到該電橋的測量應變ε測y；由測得應變值ε測y和沖壓力P，根據公式ey＝M/P＝Wσ/P＝WEε測y/4P，計算出實際沖壓力作用中心與理想壓力中心在y方向的偏距ey。
據此，即可獲得沖壓力P、模具壓力中心在x和y二個坐標方向的偏移距離ex和ey，用于模具設計及壓力機調試。其中應變量ε測x及ε測y由電阻應變儀直接測量顯示得到，為測量電橋的直接讀數；W為抗彎截面矩量，E為材料彈性模量，在結構尺寸和材料確定之后，W和E均為已知量。
本實用新型未經描述的技術特征可以通過現有技術實現，在此不再贅述。
權利要求1.一種模具沖壓力及壓力中心測定裝置，其特征是它包括帶有與壓力機的連接機構和與模具的連接機構的測試塊，測試塊側面設置有至少三組電阻應變片。
2.根據權利要求1所述的模具沖壓力及壓力中心測定裝置，其特征是所述的三組電阻應變片每組至少四個，所有的電阻應變片規律地分布在測試塊的表面。
3.根據權利要求1或2所述的模具沖壓力及壓力中心測定裝置，其特征是所述的三組電阻應變片分別為用于測量計算沖壓力P的電阻應變片、用于測量計算x方向壓力中心偏移量應變量ex的電阻應變片、用于測量計算y方向壓力中心偏移量ey的電阻應變片；每組內的電阻應變片采用惠斯登電橋的全橋連接方式。
4.根據權利要求3所述的模具沖壓力及壓力中心測定裝置，其特征是所述的用于測量計算沖壓力P的電阻應變片有八個，兩個一小組共四小組，采用惠斯登電橋的全橋連接方式。
5.根據權利要求3所述的模具沖壓力及壓力中心測定裝置，其特征是所述的用于測量計算x方向壓力中心偏移量ex的電阻應變片有四個，采用惠斯登電橋的全橋連接方式。
6.根據權利要求3所述的模具沖壓力及壓力中心測定裝置，其特征是所述的用于測量計算y方向壓力中心偏移量ey的電阻應變片有四個，采用惠斯登電橋的全橋連接方式。
7.根據權利要求1或2或4或5或6所述的模具沖壓力及壓力中心測定裝置，其特征是與壓力機的連接機構為突出于測試塊上表面的柄部，與模具的連接機構為設置于測試塊下表面的上模安裝孔，在測試塊的外圓面設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。
8.根據權利要求1或2或4或5或6所述的模具沖壓力及壓力中心測定裝置，其特征是測試塊主體表面為圓柱形，其中心線與柄部及上模安裝孔的中心線重合。
專利摘要本實用新型為一種模具沖壓力及壓力中心測定裝置。其技術方案為它包括帶有與壓力機的連接機構和與模具的連接機構的測試塊，測試塊側面設置有至少三組電阻應變片。本模具沖壓力與壓力中心測定裝置結構簡單合理，可操作性強，便于推廣使用，能夠為沖壓模具的結構設計、尺寸參數、精度參數的改進以及為沖壓模具在壓力機上的安裝調試提供依據。用電阻應變片電測法測量力學參數，具有測量方便、精度較高的特點，應用于模具設計，可以提高模具質量。為適應不同量級的沖壓力、提高測量的靈敏度，可相應設計測量裝置測量部分的橫截面積。應變片一般可采用橫向效應較小的箔式應變片。若要求靈敏度高，可采用半導體應變片。
文檔編號B29C45/76GK2879152SQ200620082510
公開日2007年3月14日 申請日期2006年3月31日 優先權日2006年3月31日
發明者程鋼, 王衛東, 程強 申請人:山東建筑大學