利用CAXA进行模具CAD的应用研究

　　引 言

　　在电子图板绘图软件的使用过程中，通过借鉴现在市场流行的CAD软件的某些功能，将理论和实践结合起来挖掘出CAXA的CAD功能。这将大大提高模具设计的效率和准确性。以下举出两个应用实例。

　　1 冲压中弯曲件的毛坯计算

　　根据冲压理论，板料弯曲时应变中性层的长度是不变的，而且应变中性层必须通过截面的中心。在实际工作中，我们接触的一般板料截面都是平行的，求中性层的长度实际上就变成了求受压的两个平行面之间的中心线长度。我们可以利用这种方法来计算多种弯曲形式的弯曲件的毛坯长度。下面我们以弯曲角为90°的毛坯为例来说明这个问题。

　　毛坯展开长度计算公式如下：

　　L=l1 l2 π/2(r x0t)=l1 l2 1.57(l x0t) (1)

　　式中:L——弯曲件的展开长度，［L］为mm；

　　r——弯曲件内弯曲半径，［r］为mm；

　　l1，l2——弯曲件直边部分长度，［l1，l2］为mm；

　　t——为弯曲件原始厚度，［t］为mm；

　　x0——中性层内移系数，见表1。

　　表1 （10-20号钢）

　　r/t

　　0.1

　　0.25

　　0.5

　　1.0

　　2.0

　　3.0

　　4.0

　　＞4

　　x0

　　0.32

　　0.35

　　0.38

　　0.42

　　0.445

　　0.47

　　0.475

　　0.5

　　由以上公式，板料的毛坯展开料长度为：

　　L=8 8 1.57(2 2×0.42)=20.4588 mm。

　　在电子图板的具体操作中，在绘制过程中要注意应用“等距线”命令方便地作出板料的中性层（即图中中心线）。然后利用“查询”菜单中的“周长”命令进行对中心线的查询，结果屏幕显示毛坯件“直线”及“园弧”段的长度及总长度，表明L=20.712 mm，这与公式计算出的结果仅存在0.25 mm的误差。误差原因是由于没有考虑中性层内移因素。但是这么小的误差在冲压计算中(自由公差)是完全允许的，而且经计算机查询得到的结果不可能比理论结果小，不会产生料小的结果，此结果完全可以运用于实践。

　　2 确定模具压力中心

　　冲裁时的合力作用点或多工序模各工序冲压力的合力作用点，称为模具压力中心。设计时，模具压力中心应与压力机滑块中心一致，如果不一致，冲压时会产生偏载，导致模具以及压力机滑块与导轨的急剧磨损，降低模具与压力机的使用寿命。所以在落料模、多凸模、冲孔模和多工位连续模等模具时，必须确定模具压力中心。用理论方法确定板料的压力中心。周边尺寸为S1、S2、S3、S4、S5、S6。压力中心O点的坐标位置为x0、y0，各周边上作用的冲裁力分别为F1、F2、F3、F4、F5、F6（为平行力系），根据“各分力对某轴力矩之和等于合力对同轴的力矩 ”的原则，可得下列两式。式中x1、x2、x3、x4、x5、x6和y1、y2、y3、y4、y5、y6分别为各冲裁力的x、y轴坐标。

　　由于冲裁力F与周边尺寸成正比关系，即Fn=Sntτ(t为板料厚度，τ为板料抗剪强度)，所以上式也可以用周边尺寸表示如下：

　　观察以上各式，模具的压力中心实质是板料轮廓线的形心的合成。根据理论力学中匀质物体的形心同重心重合的原理。利用在电子图板的“查询”菜单中的“重心”命令，可以直接得到板料的“面重心”。为求“线重心”，可在电子图板中做好板料的轮廓线后（封闭），利用“等距线”命令向内等距0.01得到一个新的封闭轮廓线（0.01的面相当于线）,在“查询”“重心”时用外轮廓线的“面重心”减去内轮廓线的“面重心”即得到板料的线重心（即模具中心），然后以此为基准设计模具。例如，有一板料，尺寸如下：S1=15，S2=5，S3=5，S4=15，S5=20，S6=20。代入上式中得：xo=30.35714,yo=27.14285。用电子图板，按上述方法“查询”可直接得到结果（x0=30.357,y0=27.143）。

　　3 总 结

　　以上两个例子对模具设计而言有普遍性和推广性，可以减少人为的计算错误。在软件使用方面，说明了只要熟知功能，同样使CAXA这类绘图软件真正具有CAD功能。

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