硅鋼片鐵芯連續(xù)沖裁模具設(shè)計(jì)【E型墊片】【級(jí)進(jìn)?！俊菊f(shuō)明書(shū)+CAD】,E型墊片,級(jí)進(jìn)模,說(shuō)明書(shū)+CAD,硅鋼片鐵芯連續(xù)沖裁模具設(shè)計(jì)【E型墊片】【級(jí)進(jìn)?！俊菊f(shuō)明書(shū)+CAD】,硅鋼片,連續(xù),模具設(shè)計(jì),墊片,說(shuō)明書(shū),仿單,cad
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UNIVERSITY
本 科 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)）
題目： 硅鋼片鐵芯連續(xù)沖裁模設(shè)計(jì)
學(xué) 院：
姓 名：
學(xué) 號(hào)：
專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化
年 級(jí)：
指導(dǎo)教師： XXXX 職 稱(chēng)：副教授
二○一二 年 五 月
??????
XXXX大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書(shū)
設(shè)計(jì)（論文）
課題名稱(chēng)
硅鋼片鐵芯連續(xù)沖裁模設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
XXXX
院（系）
工學(xué)院
專(zhuān) 業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
指導(dǎo)教師
XXXX
職 稱(chēng)
副教授
學(xué) 歷
研究生
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）要求：
1、好學(xué)上進(jìn)，能吃苦耐勞，刻苦鉆研，有相應(yīng)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，具備獨(dú)立工作能力；
2、能及時(shí)地查閱到國(guó)內(nèi)外與本課題相關(guān)的資料和文件；
3、會(huì)計(jì)算機(jī)繪圖，能通過(guò)計(jì)算機(jī)繪圖繪制相應(yīng)的零件、部件和組件，繪制出總裝配圖；
4、工作量要符合我院畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求；
5、根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成畢業(yè)答辯所需要的全部工作。
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容與技術(shù)參數(shù)：
設(shè)計(jì)課題： 硅鋼片鐵芯連續(xù)沖裁模設(shè)計(jì)
材料：硅鋼片 板材厚度：2.5mm 生產(chǎn)批量：大批量
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作計(jì)劃：
第一階段：了解沖壓模的生產(chǎn)過(guò)程；查閱國(guó)內(nèi)外有關(guān)資料和文件分析沖壓模的工藝特點(diǎn)，查找相關(guān)的裝置；
第二階段：研究其它沖壓模的工作原理，提出沖壓模的設(shè)計(jì)思想；
第三階段：給出總體方案，畫(huà)出工作草圖，通過(guò)計(jì)算機(jī)繪圖繪制相應(yīng)的零件和部件，繪制出沖壓?？傃b配圖；
第四階段：撰寫(xiě)出設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)；根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成畢業(yè)答辯所需要的所有工作。
接受任務(wù)日期 年 月 日 要求完成日期 年 月 日
學(xué) 生 簽 名 年 月 日
指導(dǎo)教師簽名 年 月 日
系主任簽名 年 月 日
摘要
模具工業(yè)在制造業(yè)中占有及其重要的地位，它具有高效率、高精度、低耗能等優(yōu)點(diǎn)，是其他裝備難以勝任的，而模具工業(yè)的水平也是衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一。冷沖壓生產(chǎn)過(guò)程的主要特征是依靠沖模和沖壓設(shè)備完成加工，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，生產(chǎn)率很高，操作簡(jiǎn)便。
本設(shè)計(jì)為沖孔、落料的模具。本模具是一副沖制硅鋼片鐵芯和軛片的、少?gòu)U料排樣、連續(xù)沖裁模，采用杠桿、夾板式自動(dòng)送料模。本文對(duì)一個(gè)簡(jiǎn)單的沖壓工藝進(jìn)行分析，并設(shè)計(jì)了級(jí)進(jìn)模及主要零部件，在這個(gè)課題設(shè)計(jì)中詳細(xì)介紹了沖裁剪從排樣設(shè)計(jì)到模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，再到裝配的整個(gè)過(guò)程
關(guān)鍵詞：模具、冷沖壓、沖模、沖壓、排樣
Abstract
Mould industry plays in manufacturing and its important status, it has the high efficiency, high precision, low consumption etc, and is hard to do other equipment and mould industry level is the measure of a national product manufacturing level one of the important marks. Cold stamping production process is the main characteristics of the equipment to perform and stamping dies on processing, is easy to realize automation, productivity is high, easy operation.
This design for punching, dropping material mold. This mold is a pair of blunt system of silicon steel iron core and yoke, less waste of layout, continuous punch die, using leverage, plywood type automatic feed mould. This paper for a simple stamping process are analyzed, and the design of progressive die and the main components, on the subject of detailed design is introduced from layout design rushed out to the mold structure design, again to assembly of the entire process
Keywords: mold、cold stamping、dies,、stamping、layout
目錄
摘要 I
Abstract II
1.緒論 2
1.1概述 2
1.2 沖壓技術(shù)的進(jìn)步 2
1.3 模具的發(fā)展與現(xiàn)狀 3
1.4 模具CAD/CAE/CAM技術(shù) 3
1.5 課題的主要特點(diǎn)及意義 5
2 沖壓工藝方案的制定 5
2.1 工藝分析 5
2.2工藝方案的確定 5
2.3 排樣圖設(shè)計(jì) 6
3 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7
3.1 條料定位裝置 7
3.2 出料裝置 8
3.3 模具工作過(guò)程 9
4 模具零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 9
4.1 凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算 9
4.1.1 凸、凹模間隙的選擇 9
4.1.2 凸、凹模刃口尺寸計(jì)算 9
4.2 凸、凹模的設(shè)計(jì) 11
4.2.1 凸模的結(jié)構(gòu)和固定形式 11
4.2.2 凸模長(zhǎng)度的確定 12
4.2.3 凹模結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì) 12
4.2.4凹模結(jié)構(gòu)尺寸的確定 13
4.3 模板的設(shè)計(jì) 14
4.4 其它零件的設(shè)計(jì) 14
5 沖壓設(shè)備的選用 14
5.1 沖壓力的計(jì)算 15
5.2 選擇壓力機(jī) 15
6 壓力中心的計(jì)算 16
6.1 計(jì)算步驟 16
6.2 計(jì)算壓力中心 17
參考文獻(xiàn) 18
7 總結(jié) 20
致謝 21
1.緒論
1.1概述
冷沖壓是利用安裝在壓力機(jī)上的沖模對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需要零件（俗稱(chēng)沖壓件或沖件）的一種壓力加工方法。因?yàn)樗ǔＪ窃谑覝叵逻M(jìn)行加工，所以稱(chēng)為冷沖壓。冷沖壓不但可以加工金屬材料，而且還可以加工非金屬材料和復(fù)合材料。沖壓成形作為現(xiàn)代工業(yè)中一種十分重要的加工方法，用以生產(chǎn)各種板料零件,具有很多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，其成形件具有自重輕、剛度大、強(qiáng)度高、互換性好、成本低、生產(chǎn)過(guò)程便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化及生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，是一種其它加工方法所不能相比和不可替代的先進(jìn)制造技術(shù)，在制造業(yè)中具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、能源、機(jī)械、信息、航空航天、國(guó)防工業(yè)和日常生活的生產(chǎn)之中。
在吸收了力學(xué)、數(shù)學(xué)、金屬材料學(xué)、機(jī)械科學(xué)以及控制、計(jì)算機(jī)技術(shù)等方面的知識(shí)后，已經(jīng)形成了沖壓學(xué)科的成形基本理論。以沖壓產(chǎn)品為龍頭，以模具為中心，結(jié)合現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，在產(chǎn)品的巨大市場(chǎng)需求刺激和推動(dòng)下，沖壓成形技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化和提高人民生活水平方面發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。
1.2 沖壓技術(shù)的進(jìn)步
進(jìn)幾十年來(lái)，沖壓技術(shù)有了飛速的發(fā)展，它不僅表現(xiàn)在許多新工藝與新技術(shù)在生產(chǎn)的廣泛應(yīng)用上，如：旋壓成形、軟模具成形、高能率成形等，更重要的是人們對(duì)沖壓技術(shù)的認(rèn)識(shí)與掌握的程度有了質(zhì)的飛躍。
現(xiàn)代沖壓生產(chǎn)是一種大規(guī)模繼續(xù)作業(yè)的制造方式，由于高新技術(shù)的參與和介入，沖壓生產(chǎn)方式由初期的手工操作逐步進(jìn)化為集成制造。生產(chǎn)過(guò)程逐步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化、并且正在向智能化、集成化的方向發(fā)展。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化沖壓作業(yè)，體現(xiàn)安全、高效、節(jié)材等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)是沖壓生產(chǎn)的發(fā)展方向。
沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)使沖壓制造的概念有了本質(zhì)的飛躍。結(jié)合現(xiàn)代技術(shù)信息系統(tǒng)和現(xiàn)代化管理信息系統(tǒng)的成果，由這三方面組合又形成現(xiàn)代沖壓新的生產(chǎn)模式—計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS（Computer Integrated Manufacturing System）。把產(chǎn)品概念形成、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售、售后服務(wù)全過(guò)程通過(guò)計(jì)算機(jī)等技術(shù)融為一體，將會(huì)給沖壓制造業(yè)帶來(lái)更好的經(jīng)濟(jì)效益，使現(xiàn)代沖壓技術(shù)水平提高到一個(gè)新的高度。
1.3 模具的發(fā)展與現(xiàn)狀
模具是工業(yè)生產(chǎn)中的基礎(chǔ)工藝裝備，是一種高附加值的高技術(shù)密集型產(chǎn)品，也是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域，其技術(shù)水平的高低已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造水平的重要標(biāo)志。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)總量和工業(yè)產(chǎn)品技術(shù)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)模具的需求量越來(lái)越大，技術(shù)要求也越來(lái)越高。目前我國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展步伐日益加快，“十一五期間”產(chǎn)品發(fā)展重點(diǎn)主要應(yīng)表現(xiàn)在：
（1）汽車(chē)覆蓋件模；
（2）精密沖模；
（3）大型及精密塑料模；
（4）主要模具標(biāo)準(zhǔn)件；
（5）其它高技術(shù)含量的模具。
目前我國(guó)模具年生產(chǎn)總量雖然已位居世界第三，其中，沖壓模占模具總量的40%以上[2]，但在整個(gè)模具設(shè)計(jì)制造水平和標(biāo)準(zhǔn)化程度上，與德國(guó)、美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在相當(dāng)大的差距。以大型覆蓋件沖模為代表，我國(guó)已能生產(chǎn)部分轎車(chē)覆蓋件模具。轎車(chē)覆蓋件模具設(shè)計(jì)和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高，代表覆蓋件模具的水平。在設(shè)計(jì)制造方法、手段上已基本達(dá)到了國(guó)際水平，模具結(jié)構(gòu)功能方面也接近國(guó)際水平，在轎車(chē)模具國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程中前進(jìn)了一大步。但在制造質(zhì)量、精度、制造周期和成本方面，以國(guó)外相比還存在一定的差距。標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級(jí)進(jìn)模和多功能模具，是我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的精密模具品種，在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能上，與國(guó)外多工位級(jí)進(jìn)模和多功能模具相比，存在一定差距。
1.4 模具CAD/CAE/CAM技術(shù)
沖壓技術(shù)的進(jìn)步首先通過(guò)模具技術(shù)的進(jìn)步來(lái)體現(xiàn)出來(lái)。對(duì)沖模技術(shù)性能的研究已經(jīng)成為發(fā)展沖壓成形技術(shù)的中心和關(guān)鍵。
20世紀(jì)60年代初期，國(guó)外飛機(jī)、汽車(chē)制造公司開(kāi)始研究計(jì)算機(jī)在模具設(shè)計(jì)與制造中的應(yīng)用。通過(guò)以計(jì)算機(jī)為主要技術(shù)手段，以數(shù)學(xué)模型為中心，采用人機(jī)互相結(jié)合、各盡所長(zhǎng)的方式，把模具的設(shè)計(jì)、分析、計(jì)算、制造、檢驗(yàn)、生產(chǎn)過(guò)程連成一個(gè)有機(jī)整體，使模具技術(shù)進(jìn)入到綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造的新階段。模具的高精度、高壽命、高效率成為模具技術(shù)進(jìn)步的特征。
模具CAD/CAE/CAM是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關(guān)鍵技術(shù)，是一項(xiàng)高科技、高效益的系統(tǒng)工程。它以計(jì)算機(jī)軟件的形式，為企業(yè)提供一種有效的輔助工具，使工程技術(shù)人員借助于計(jì)算機(jī)對(duì)產(chǎn)品性能、模具結(jié)構(gòu)、成形工藝、數(shù)控加工及生產(chǎn)管理進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化[4]。模具CAD/CAE/CAM技術(shù)能顯著縮短模具設(shè)計(jì)與制造周期，降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量已成為模具界的共識(shí)。
模具CAD/CAE/CAM在近20年中經(jīng)歷了從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從試點(diǎn)到普及的過(guò)程。進(jìn)入本世紀(jì)以來(lái)，模具CAD/CAE/CAM技術(shù)發(fā)展速度更快，應(yīng)用范圍更廣。
在級(jí)進(jìn)模CAD/CAE/CAM發(fā)展應(yīng)用方面，本世紀(jì)初，美國(guó)UGS公司與我國(guó)華中科技大學(xué)合作在UG-II（現(xiàn)為NX）軟件平臺(tái)上開(kāi)發(fā)出基于三維幾何模型的級(jí)進(jìn)模CAD/CAM軟件NX-PDW。該軟件包括工程初始化、工藝預(yù)定義、毛坯展開(kāi)、毛坯排樣、廢料設(shè)計(jì)、條料排樣、壓力計(jì)算和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等模塊。具有特征識(shí)別與重構(gòu)、全三維結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)等顯著特色，已在2003年作為商品化產(chǎn)品投入市場(chǎng)。與此同時(shí)，新加波、馬來(lái)西亞、印度及我國(guó)臺(tái)灣、香港有關(guān)機(jī)構(gòu)和公司也在開(kāi)發(fā)和試用新一代級(jí)進(jìn)模CAD/CAM系統(tǒng)。
我國(guó)從上世紀(jì)90年代開(kāi)始，華中科技大學(xué)、上海交通大學(xué)、西安交通大學(xué)和北京機(jī)電研究院等相繼開(kāi)展了級(jí)進(jìn)模CAD/CAM系統(tǒng)的研究和開(kāi)發(fā)。如華中科技大學(xué)模具技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在AutoCAD軟件平臺(tái)上開(kāi)發(fā)出基于特征的級(jí)進(jìn)模CAD/CAM系統(tǒng)HMJC，包括板金零件特征造型、基于特征的沖壓工藝設(shè)計(jì)、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)件及典型結(jié)構(gòu)建庫(kù)工具和線切割自動(dòng)編程5個(gè)模塊。上海交通大學(xué)為瑞士法因托（Finetool）精沖公司開(kāi)發(fā)成功精密沖裁級(jí)進(jìn)模CAC/CAM系統(tǒng)。西安交通大學(xué)開(kāi)發(fā)出多工位彎曲級(jí)進(jìn)模CAD系統(tǒng)等。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)一些軟件公司也競(jìng)相加入了級(jí)進(jìn)模CAD/CAM系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)行列，如深圳雅明軟件制作室開(kāi)發(fā)的級(jí)進(jìn)模系統(tǒng)CmCAD、富士康公司開(kāi)發(fā)的用于單沖模與復(fù)合模的CAD系統(tǒng)Fox-CAD等。
展望國(guó)內(nèi)外模具CAD/CAE/CAM技術(shù)的發(fā)展，本世紀(jì)的科學(xué)技術(shù)正處于日新月異的變革之中，通過(guò)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的緊密結(jié)合，人工智能技術(shù)、并行工程、面向裝配、參數(shù)化特征建模以及關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)等一系列與模具工業(yè)相關(guān)的技術(shù)發(fā)展之快，學(xué)科領(lǐng)域交叉之廣前所未見(jiàn)。今后10年新一代模具CAD/CAE/CAM系統(tǒng)必然是當(dāng)今最好的設(shè)計(jì)理念、最新的成形理論和最高水平的制造方法相結(jié)合的產(chǎn)物，其特點(diǎn)將反映在專(zhuān)業(yè)化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化、智能化四個(gè)方面。主要表現(xiàn)在：
（1）模具CAD/CAM的專(zhuān)業(yè)化程度不斷提高；
（2）基于網(wǎng)絡(luò)的CAD/CAE/CAM一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見(jiàn)端倪；
（3）模具CAD/CAE/CAM的智能化引人注目；
（4）與先進(jìn)制造技術(shù)的結(jié)合日益緊密。
1.5 課題的主要特點(diǎn)及意義
本課題涉及的知識(shí)面廣，綜合性較強(qiáng)，在鞏固大學(xué)所學(xué)知識(shí)的同時(shí)，對(duì)于提高設(shè)計(jì)者的創(chuàng)新能力、協(xié)調(diào)能力，開(kāi)闊設(shè)計(jì)思路等方面為作者提供了一個(gè)良好的平臺(tái)。
2 沖壓工藝方案的制定
2.1 工藝分析
如圖所示為硅鋼片鐵芯的示意圖，這個(gè)零件是標(biāo)準(zhǔn)的小容量硅鋼片的鐵芯片，生產(chǎn)批量大，材料是硅鋼片，厚度2.5mm，其形狀是“E”。鑒于其生產(chǎn)批量大，因此，重點(diǎn)考慮節(jié)省材料，提高材料利用率的問(wèn)題。
2.2工藝方案的確定
考慮到單工序模制造精度較低，生產(chǎn)效率低；復(fù)合模制造精度高但生產(chǎn)成本高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要用于要求精度高的沖裁件；該工件徐大批量生產(chǎn)，工序?yàn)閮蓚€(gè)工序，零件較小且外形尺寸精度較高，所以應(yīng)該選擇效率高的級(jí)進(jìn)模。
2.3 排樣圖設(shè)計(jì)
排樣圖是多工位級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，它具體反映了零件在整個(gè)沖壓成形過(guò)程中，毛坯外形在條料上的截取方式及與相鄰毛坯的關(guān)系，而且對(duì)材料的利用率、沖壓加工的工藝性以及模具的結(jié)構(gòu)和壽命等有著顯著的影響。表2-13取搭邊值a=2.2mm，a1=2.0mm。故應(yīng)針對(duì)零件和零件展開(kāi)后的工藝特點(diǎn)，并綜合考慮工藝分析各個(gè)因素后，設(shè)計(jì)合理的排樣圖及具體工位安排。
故：條料寬度：，取B=24mm；導(dǎo)料板之間的距離：S=B+Z=24+5=29mm；
送料進(jìn)距：h=17.5+2.0=19.5mm;
毛坯排樣圖如圖所示：
根據(jù)以上分析，沖壓如圖2-1所示的零件的級(jí)進(jìn)模分為四個(gè)工位。
第一工位：沖兩個(gè)工藝孔；
第二工位：空步；
第三工位：沖兩個(gè)矩形孔；
第四工位：工位切斷。
計(jì)算材料的利用率，一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的沖裁面積A：
A= 24×19.5-（3.5×20+14×2.5+14×5+14×2.5）=
故一個(gè)進(jìn)距的材料利用率為：
?
3 模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
模具總體結(jié)構(gòu)如圖所示，該模具采用后側(cè)導(dǎo)柱模架，切斷凸模1，沖槽凸模2，沖孔凸模3，導(dǎo)正銷(xiāo)29分別和凸模固定板16采用壓入式裝配，用圓柱銷(xiāo)20在上模座上定位，與墊板17一起固定在上模座上；凹模13采用整體加工而成，為了便于制造、試模和維修，卸料板15、導(dǎo)料板14、凹模13、下模座12用螺釘加以固定；條料送進(jìn)步距由調(diào)節(jié)螺釘8控制，所有凸模卸料由卸料板16完成，沖孔、切邊和切斷廢料由凹模下面的漏料孔逐步排出，制件從料頭分離，由模具終端沿凹模斜面自動(dòng)落下。
3.1 條料定位裝置
側(cè)壓板是在條料送進(jìn)方向垂直方向上的定位，它是對(duì)條（帶、卷）料一側(cè)通過(guò)彈簧施加壓力，促使其另一側(cè)緊靠導(dǎo)料板的板狀零件，而且可以使連續(xù)沖壓保持較高的勞動(dòng)生產(chǎn)率的同時(shí)，保證工件具有較高的尺寸和形狀位置精度。
由于條料是用送料器通過(guò)導(dǎo)料槽6送入，而導(dǎo)料槽6是靠夾持板5固定確定定距，送料步可用調(diào)節(jié)螺釘8進(jìn)行調(diào)節(jié)距.，隨著條料的導(dǎo)入，由小導(dǎo)板25控制條料，側(cè)壓板是在條料送進(jìn)方向垂直方向上的定位，側(cè)壓板是對(duì)條（帶、卷）料一側(cè)通過(guò)彈簧施加壓力，促使其另一側(cè)緊靠導(dǎo)料板的板狀零件，使得有搭邊排樣的有廢料沖壓變?yōu)闊o(wú)廢料、少?gòu)U料沖壓。
?
3.2 出料裝置
條料經(jīng)過(guò)沖兩個(gè)孔、沖兩個(gè)槽、切斷后，由送料器一直排出。沖孔、切邊廢料和切斷廢料由凹模下方的漏料孔逐步排出，制件由模具終端沿斜面自動(dòng)落下。
3.3 模具工作過(guò)程?
將寬度為24mm的卷料的料口放入導(dǎo)料槽6內(nèi)，并用調(diào)節(jié)螺釘8定位。
上模下行，斜楔4推動(dòng)送料器后移，此時(shí)夾持板5松開(kāi)。拉簧11被拉長(zhǎng)，而條料由于止退銷(xiāo)10插入以沖的工藝孔中不能后移。上模下行時(shí)拉簧收縮，送料器向左移，夾持板夾緊條料向左移（由于止退銷(xiāo)在條料送進(jìn)方向有斜面，因而不能阻止條料向左移）如此循環(huán)，完場(chǎng)送料工作
第一步：上模下行沖孔凸、凹模完成沖孔工序，廢料從下模的下漏料孔排出，上模上行條料靠送料器向前送一步；
第二步：上模下行沖孔凸、凹模完成沖矩形孔工序，廢料從下模的下漏料孔排出，上模上行條料靠送料器向前送一步；
第三步：上模下行由切斷凸、凹模完成切斷工序，廢料從下模的下漏料孔排出完成整個(gè)沖壓過(guò)程。?
?
4 模具零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算
4.1 凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算
4.1.1 凸、凹模間隙的選擇
凸、凹模間隙值的大小對(duì)沖壓制件質(zhì)量、模具壽命、沖壓力的影響很大，是沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)中的一個(gè)極其重要的工藝參數(shù)。根據(jù)零件材料及料厚，查文獻(xiàn)[8]表2-10，確定沖裁刃口始用雙面間隙值：Zmin=0.360 mm， Zmax=0.500 mm。至于壓彎時(shí)凸模與凹模之間的間隙，按材料的性能、厚度以及彎曲件的高度和寬度（彎曲線的長(zhǎng)度），取單邊間隙C=（1.0～1.1）t，這里取C=2.5mm。另外，設(shè)計(jì)中考慮在合模時(shí)使毛坯完全壓靠，以保證彎曲件的質(zhì)量和尺寸精度。
4.1.2 凸、凹模刃口尺寸計(jì)算
?沖壓制件的尺寸精度主要決定于模具刃口的尺寸精度，合理間隙的數(shù)值也必須靠模具的刃口尺寸來(lái)保證。因此，正確確定模具刃口尺寸極其公差，是設(shè)計(jì)沖模的主要任務(wù)之一。
（1） 沖Φ4孔凸、凹模刃口尺寸計(jì)算
圓孔形狀簡(jiǎn)單，為制造方便，查表得：
校核：
，故符合條件
所以：
（2） 沖矩形孔凸、凹模刃口尺寸計(jì)算
矩形孔尺寸如圖所示，未注公差按IT13級(jí)處理，按一般要求：模具精度較工件精度高2～3級(jí)，查文獻(xiàn)[6]表2-10得：
校核：
，故符合條件
所以：
（3） 切斷凸、凹模刃口尺寸計(jì)算
查表
校核；
所以：
4.2 凸、凹模的設(shè)計(jì)
4.2.1 凸模的結(jié)構(gòu)和固定形式
由于沖件的形狀和尺寸的不同，沖模的加工以及裝配工藝等實(shí)際條件亦有所不同，所以在實(shí)際生產(chǎn)中使用的凸模結(jié)構(gòu)形式也就有很多種形式。一般沖裁凸模的形狀是由產(chǎn)品的形狀決定的，它可以采用直身結(jié)構(gòu)也可采用加強(qiáng)型結(jié)構(gòu)。主要的固定方式有：臺(tái)肩固定、鉚接、螺釘和銷(xiāo)釘固定以及粘結(jié)劑澆注法固定等。本設(shè)計(jì)中采用用圓形和方形兩種形式的凸模，材料選用T10A鋼，淬火硬度HRC56-60 必要時(shí)表面可進(jìn)行滲氮處理。圓凸?？刹捎酶呔韧鈭A磨床加工，異形凸模可以采用慢走絲線切割加工或成形磨削加工（成形磨削是模具零件成形表面精加工的一種方法，可以獲得高尺寸精度、高表面加工質(zhì)量。
凸模固定方式如圖所示：凸模以過(guò)渡配合固緊在凸模固定板上，頂端形成臺(tái)肩，以便固定，并保證在工作時(shí)不被拉出，安全可靠。
4.2.2 凸模長(zhǎng)度的確定
凸模工作部分的長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)來(lái)確定。一般不宜過(guò)長(zhǎng)，否則往往因縱向彎曲而使凸模工作時(shí)失穩(wěn)。致使模具間隙出現(xiàn)不均勻，從而使沖件的質(zhì)量及精度有所下降，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)雇鼓Ｕ蹟唷?
根據(jù)模具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式，凸模的長(zhǎng)度L為：
L=h1+h2+h3+h
式中，—凸模的長(zhǎng)度（mm）；
h1—凸模固定板的厚度（mm），它取決于沖件的厚度t，一般在沖制t<1.5mm的板料時(shí)，取15～20mm；當(dāng)t=1.5～2.5mm時(shí)，取20～25mm；這里取h1=25mm;
h2?—卸料板的厚度（mm），取h2=15mm;
h3?—導(dǎo)料板的厚度（mm），取h3=6mm;
h—附加長(zhǎng)度（mm）。主要考慮凸模進(jìn)入凹模的深度（對(duì)于沖裁凸模取1mm）以及模具閉合狀態(tài)下卸料板的到凸模固定板間的安全距離（取20mm）
將各數(shù)據(jù)代入公式中得：
??? 沖裁凸模長(zhǎng)度L=25+15+6+1+20=67mm
??4.2.3 凹模結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)
凹模在設(shè)計(jì)中采用整體加工而成，為了便于設(shè)計(jì)、制造、維修，壓彎凹模兩件采用鑲拼結(jié)構(gòu)，嵌入沖裁凹?？變?nèi)，并用螺絲固定，凸、凹之間的間隙為一個(gè)料厚。壓彎凸模頭部設(shè)計(jì)為圓弧角（R=1），以避免壓彎時(shí)擦傷產(chǎn)品。在直角彎曲的壓彎凹模靠近折彎線處，設(shè)計(jì)一條校正筋，如圖4-11所示，使壓彎時(shí)在產(chǎn)品根部產(chǎn)生塑性變形，減小回彈，保證彎曲角。凹模材料與凸模相同，選用T10A鋼，淬火硬度HRC58-62。
如圖所示，為沖裁凹模刃壁形式，適用于薄料沖裁模。一般可以使用電火花穿孔加工凹模。
4.2.4凹模結(jié)構(gòu)尺寸的確定
凹模設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的事項(xiàng)是關(guān)于凹模強(qiáng)度、制造方法及其加工精度等。特別是凹?？椎某叽纾趯?shí)用上是和制件尺寸一起來(lái)考慮的。它關(guān)系到制件質(zhì)量的好壞，因此對(duì)其加工表面質(zhì)量亦必須予以充分的考慮。
凹模的厚度和外形尺寸，對(duì)于其承受的沖裁力，必須具有不引起破損和變形的足夠強(qiáng)度。沖裁時(shí)，凹模承受沖裁力和水平方向的作用，由于凹模的結(jié)構(gòu)形式不一，受力狀態(tài)又比較復(fù)雜，特別是對(duì)于復(fù)雜形狀的沖件，其凹模的強(qiáng)度計(jì)算就相當(dāng)?shù)膹?fù)雜。因而，在目前一般的生產(chǎn)實(shí)際情況下，通常都是根據(jù)沖裁件的輪廓尺寸和板料厚度、沖裁力的大小等來(lái)進(jìn)行概略的估算及經(jīng)驗(yàn)修正的。結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算如下：
（1）凹模厚度H
根據(jù)公式得，查閱課本表3-15，k=0.5
s為垂直送料方向的凹模刃壁間最大距離，所以s=20mm
H=0.5×20=10mm
（2）凹模寬度B
根據(jù)公式得，
（3）凹模長(zhǎng)度L
根據(jù)公式得，
為送料方向的凹模刃壁間最大距離，由排樣圖可知，=70.5mm
為送料方向的凹模刃壁至凹模邊緣的最小距離，查課本表3-14得，=30mm
L=70.5+2×30=132.5mm
（4） 刃壁高度
垂直于凹模平面的刃壁，其高度h0可以按下列規(guī)則計(jì)算：
沖件料厚t≤3 mm，h0=3 mm；
沖件料厚t>3 mm，h0=t；
所以，這里取h0=3 mm。
。
故初步有了凹模外形尺寸L×B×H=132.5×50×10 mm。
。
4.3 模板的設(shè)計(jì)
標(biāo)準(zhǔn)的級(jí)進(jìn)模模板包括：卸料板、固定板、凹模板、墊板、上模板、下模板，其中卸料板、固定板、凹模板是關(guān)鍵的三塊模板，也是級(jí)進(jìn)模比不可少的。該模具中固定板起著固定凸模的作用，卸料板主要起卸料、壓料同時(shí)還具有一定的導(dǎo)向作用；凹模板前面已經(jīng)提到，既充當(dāng)凹模刃口，又可以在其上鑲拼凹模鑲塊。
另外，在進(jìn)行級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)時(shí)，有一項(xiàng)很重要，就是設(shè)計(jì)讓位，一般彎曲或成形等工位的所有后續(xù)工位都需要讓位，而且要充分讓位，不但需要考慮靜態(tài)讓位，還要考慮動(dòng)態(tài)讓位。本設(shè)計(jì)中在凹模板上直接開(kāi)槽讓位，工件成形后由凹模終端的斜面滑出，保證了送料的順暢。
凹模外形尺寸前面已述，該級(jí)進(jìn)模其它模板的外形尺寸設(shè)計(jì)如下：
凸模固定板 ；
墊板??? ? ；
導(dǎo)料板????；
卸料板????；；
故：模具閉合高度
4.4 其它零件的設(shè)計(jì)
在級(jí)進(jìn)模中，一些輔助零件對(duì)模具的順利工作也起著重要的作用。針對(duì)該級(jí)進(jìn)模，這里主要介紹導(dǎo)正銷(xiāo)的設(shè)計(jì)。
本級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)當(dāng)中，通過(guò)導(dǎo)正削與在前一個(gè)工位上沖了的兩個(gè)的孔實(shí)現(xiàn)精確定位，保證產(chǎn)品的精度。進(jìn)行導(dǎo)正銷(xiāo)設(shè)計(jì)時(shí)注意到控制導(dǎo)正銷(xiāo)的長(zhǎng)度，保證當(dāng)模具在自由狀態(tài)時(shí)導(dǎo)正銷(xiāo)的直壁部分伸出卸料板的長(zhǎng)度要小于產(chǎn)品的一個(gè)料厚，這樣就可以有效地避免帶料現(xiàn)象。模具在自由狀態(tài)時(shí)導(dǎo)正銷(xiāo)的直壁部分伸出卸料板的長(zhǎng)度為0.3mm。
?
?5 沖壓設(shè)備的選用
根據(jù)所要完成的沖壓工藝性質(zhì)、生產(chǎn)批量的大小、沖壓件的幾何尺寸和精度要求來(lái)選定設(shè)備類(lèi)型。
開(kāi)式曲柄壓力機(jī)雖然剛度差，但它成本低，且有三個(gè)方向可以操作的優(yōu)點(diǎn)，故廣泛應(yīng)用于中小型沖裁件、彎曲件、拉深件的生產(chǎn)中。
閉式曲柄壓力機(jī)剛度好、精度高，只能靠?jī)蓚€(gè)方向操作，適用于大中型件的生產(chǎn)。
雙動(dòng)曲柄壓力機(jī)有兩個(gè)滑塊，壓邊可靠易調(diào)，適用于較復(fù)雜的大中型拉深件的生產(chǎn)。
綜合考慮，采用開(kāi)式曲柄壓力機(jī)。
5.1 沖壓力的計(jì)算
該級(jí)進(jìn)模采用下出料方式。
根據(jù)公式?jīng)_裁力：得，
5.2 選擇壓力機(jī)
根據(jù)上述沖壓力的計(jì)算，初步選用型號(hào)為J23-16開(kāi)式雙柱可傾壓力機(jī)。該型號(hào)壓力機(jī)主要技術(shù)規(guī)格如下：
公稱(chēng)壓力 250KN;
滑塊行程 80mm;
最大閉合高度 250mm;
封閉高度調(diào)節(jié)量 70mm；
最大裝模高度 180mm;
連桿調(diào)節(jié)量 45mm;
工作臺(tái)尺寸（前后mm左右mm）;
墊板厚度
模柄孔尺寸（直徑mm深度mm）;
滑塊中心至床身中心距離 180mm;
最大傾斜角 30°
由4.3節(jié)計(jì)算知：模具閉合高度
?
6 壓力中心的計(jì)算
沖裁時(shí)的合力作用點(diǎn)或多工序模各工序沖壓力的合力作用點(diǎn)，稱(chēng)為模具壓力中心。如果模具壓力中心與壓力機(jī)滑塊中心不一致，沖壓時(shí)會(huì)產(chǎn)生偏載，導(dǎo)致模具以及滑塊與導(dǎo)軌的急劇磨損，降低模具和壓力機(jī)的壽命。因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該正確算出沖裁時(shí)的壓力中心，并使壓力中心和模柄軸心線重合；若因沖件的形狀特殊，從模具結(jié)構(gòu)方面考慮不宜使壓力中心與模柄軸心線相重合，也應(yīng)注意盡量使壓力中心的偏離不超過(guò)所選壓力機(jī)模柄孔投影面積的范圍，以下通過(guò)解析法確定模具的壓力中心。
6.1 計(jì)算步驟
（1）建立平面直角坐標(biāo)系；
（2）計(jì)算出各單一圖形的壓力中心到坐標(biāo)軸的距離x1、x2、x3、…xn和y1、 y2、 y3、… yn ；
（3）將計(jì)算數(shù)據(jù)分別代入式中，即可求得壓力中心坐標(biāo)
（x0, y0）。?
6.2 計(jì)算壓力中心
根據(jù)排樣圖設(shè)計(jì)及各工位在模具上的相對(duì)位置，建立直角坐標(biāo)系，
如圖所示：
圖6-1 壓力中心計(jì)算圖
由對(duì)稱(chēng)性可知，各工序沖壓力的合力作用點(diǎn)落在x軸上，即坐標(biāo)，將所計(jì)算的各工位上的沖壓力及圖中所標(biāo)注的x坐標(biāo)值代入式中得：坐標(biāo)，故在此坐標(biāo)系中模具壓力中心坐標(biāo)為（10.5，0）。?工件的壓力中心如上計(jì)算所得，模具壓力中心幾乎對(duì)稱(chēng)，所以把模具的壓力中心位置放在壓力機(jī)滑塊中心。
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7 總結(jié)
設(shè)計(jì)是源頭，設(shè)計(jì)雖然只占模具成本的10%左右，卻決定了整個(gè)模具成本的70%～80%。所以，我在設(shè)計(jì)時(shí)詳盡地考慮了模具結(jié)構(gòu)，考慮提高生產(chǎn)率，如何方便維修。但是，又不能完全依賴(lài)于設(shè)計(jì)，在實(shí)際生產(chǎn)中要具體問(wèn)題具體分析，根據(jù)實(shí)際狀況進(jìn)行模具調(diào)整也是必需的。在生產(chǎn)中模具的維修、保養(yǎng)也是很重要的。在模具維修時(shí)，應(yīng)該多注意細(xì)節(jié)，找出根本原因，針對(duì)其維修。在拆裝模具時(shí)，要認(rèn)真仔細(xì)，以防損傷模具。定期的維護(hù)、保養(yǎng)也可以大大提高模具壽命。
從整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程來(lái)看，該硅鋼片鐵芯采用多工位級(jí)進(jìn)模，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，加工簡(jiǎn)單，操作方便，通過(guò)連續(xù)沖裁工序一次成形，工作效高，零件成形質(zhì)量好，大大提高了生產(chǎn)率，降低了生產(chǎn)成本，滿足了生產(chǎn)需求，而且該設(shè)計(jì)思路可擴(kuò)展推廣到其它類(lèi)似零件的產(chǎn)品模具設(shè)計(jì)中。當(dāng)然，由于我知識(shí)水平有限，對(duì)實(shí)踐的缺乏，當(dāng)中不乏有不足之處，還有待在以后的工作實(shí)踐當(dāng)中不斷地完善和創(chuàng)新！?
?
致謝
本次設(shè)計(jì)是在指導(dǎo)老師XXXX教授的悉心指導(dǎo)下完成的，其間得到了老師的指導(dǎo)。導(dǎo)師敏銳的學(xué)術(shù)思想，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，認(rèn)真的工作作風(fēng)使我受益非淺。值此成文之際，特向老師致以忠心的感謝和誠(chéng)摯的敬意。
在設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，得到同窗好友的支持以及在AutoCAD2007軟件應(yīng)用、參考資料提供等方面的具體性指導(dǎo)和幫助，在此我向他們表示深深的謝意。非常感謝他們同我一起學(xué)習(xí)和生活，在美麗的農(nóng)大留下我們真摯的友誼。
特別感謝我的父母，是他們對(duì)我的支持和無(wú)私的奉獻(xiàn)，使得我能夠順利完成學(xué)業(yè)。
最后，謹(jǐn)以此文獻(xiàn)給所有關(guān)心和幫助過(guò)我的人們！
22
智能沖壓工藝規(guī)劃系統(tǒng)的研究
摘要：本文對(duì)建立一個(gè)智能沖壓工藝設(shè)計(jì)知識(shí)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)給出了一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。研究該系統(tǒng)的框架，對(duì)模型和知識(shí)推理模式進(jìn)行了介紹。對(duì)有些關(guān)鍵技術(shù)如沖壓工藝的可行性、排樣的最佳算法、智能地帶的布局和內(nèi)力計(jì)算進(jìn)行了研究。該系統(tǒng)可以改善工藝規(guī)劃效率。
關(guān)鍵詞： 排樣 KBS 知識(shí)模型 帶狀排樣法
1簡(jiǎn)介
沖壓工藝規(guī)劃是沖壓產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的一個(gè)核心項(xiàng)目。它是金屬成型應(yīng)用的一個(gè)重要組成部分，它與生產(chǎn)質(zhì)量、成本、生產(chǎn)率和工具壽命有直接的影響。現(xiàn)代制造業(yè)的快速發(fā)展對(duì)沖壓提出了更高的要求，尤其是在沖壓工藝方面。多年來(lái)，相關(guān)研究已就如何在創(chuàng)新的環(huán)境加強(qiáng)工藝規(guī)劃的集成化和智能化程度進(jìn)行研究。近年來(lái)，通過(guò)生產(chǎn)金屬成形智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)、自動(dòng)化技術(shù)，整和了工藝規(guī)劃的原則。智能工藝規(guī)劃方法可以有效地提高設(shè)計(jì)效率與質(zhì)量、創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。
[1].對(duì)于冷鍛序列的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一種基于PC的專(zhuān)家系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用基于塑性理論和實(shí)際考慮的規(guī)則。在美國(guó)俄亥俄州立大學(xué)一個(gè)稱(chēng)作FORMEX的規(guī)則系統(tǒng)被Altan和他的同事們寫(xiě)入多級(jí)冷鍛的工藝規(guī)劃程序語(yǔ)言中。[2].它依靠冷鍛零件各種形狀的廣泛分類(lèi)。[3] 實(shí)施以知識(shí)為本的冷成形序列設(shè)計(jì)系統(tǒng)，采用設(shè)計(jì)規(guī)則確定建立一個(gè)可行的序列，然后使用有限元分析優(yōu)化這個(gè)序列。一個(gè)以知識(shí)為基礎(chǔ)的模具設(shè)計(jì)自動(dòng)化系統(tǒng)被Cheok和他的同事精心設(shè)計(jì)出來(lái)。[4] 在新加坡國(guó)立大學(xué)。一些零件表象技術(shù)、沖壓零件識(shí)別和模具構(gòu)成也存在于這項(xiàng)工作中。在中國(guó)，華中科技大學(xué)的科學(xué)技術(shù)研究者們也開(kāi)發(fā)出了基于知識(shí)系統(tǒng)的用于對(duì)小型金屬件沖壓級(jí)進(jìn)模的程序包。[5].使用特點(diǎn)，用戶可以在3D立體構(gòu)架下設(shè)計(jì)產(chǎn)品。在手工設(shè)置排樣后，用戶可以使用交互命令來(lái)開(kāi)發(fā)帶裝布局設(shè)計(jì)。來(lái)自利物浦大學(xué)工業(yè)研究部門(mén)的研究者們也在研究沖壓工藝和沖裁模的專(zhuān)用系統(tǒng)。[6].他們的研究集中在分解較小的橋型廢料的形狀編碼和識(shí)別技術(shù)。[7]在上海沖壓模具和工具技術(shù)研究所的研究者們也開(kāi)發(fā)出了級(jí)進(jìn)模的CAD/CAM系統(tǒng)。他們研究的該系統(tǒng)依靠特殊的相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)描繪工件和模具結(jié)構(gòu)。
上述研究的研究工作的目的是為了促進(jìn)金屬成形的發(fā)展。從金屬智能成型的回顧和分析中，使用智能設(shè)計(jì)的理論和方法來(lái)研究沖壓工藝規(guī)劃的步驟。在本文中介紹了應(yīng)用于沖壓工藝規(guī)劃的智能的系統(tǒng)。該智能系統(tǒng)在處理一些復(fù)雜的設(shè)計(jì)問(wèn)題時(shí)是種強(qiáng)有力的工具。由專(zhuān)門(mén)知識(shí)構(gòu)成的智能系統(tǒng)可以用一種交互的方式協(xié)助用戶解決各種各樣的問(wèn)題或疑問(wèn)。[8].智能系統(tǒng)是一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它試圖代表人類(lèi)知識(shí)和專(zhuān)業(yè)知識(shí), 以一種實(shí)際和有效的途徑提供快捷、方便的知識(shí)。智能系統(tǒng)能夠完成一般需要專(zhuān)家才能完成的任務(wù)。它能自動(dòng)化實(shí)時(shí)利用現(xiàn)有的專(zhuān)業(yè)知識(shí),并解釋它的推理過(guò)程。沖壓工藝規(guī)劃是一個(gè)含有豐富知識(shí)的復(fù)雜設(shè)計(jì)過(guò)程。整合在沖壓工藝規(guī)劃設(shè)計(jì)中智能系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)是至關(guān)重要的。使用智能理論的沖壓工藝規(guī)劃智能系統(tǒng)被提出來(lái)。對(duì)一些關(guān)鍵技術(shù),如集成產(chǎn)品知識(shí)建模和戰(zhàn)略規(guī)劃的綜合沖壓成形過(guò)程進(jìn)行了研究。在沖壓設(shè)計(jì)中包括各種各樣的知識(shí)，如專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域知識(shí)、多任務(wù)知識(shí)、非標(biāo)準(zhǔn)知識(shí)。每一種知識(shí)都需要集成到該系統(tǒng)中。沖壓模具的核心是沖壓工藝。必須考慮到多種因素,如幾何形狀、技術(shù)要求、材料性能、沖壓件的可行性、工作程序安排、模具工具的結(jié)構(gòu)。沖壓工藝規(guī)劃是一種基于專(zhuān)家知識(shí)的創(chuàng)造性程序。智能系統(tǒng)技術(shù)可以改善制定沖壓工藝規(guī)劃的效率。
2系統(tǒng)構(gòu)架和框架
智能系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)是建立和應(yīng)用的信息化模型制作。。該產(chǎn)品信息模型,包括三個(gè)階段：一種基于幾何的模型、一種基于特征的模型、一種基于智能的模型。基于幾何的模型描述零件的幾何拓?fù)湫畔?。由于零件的?shù)據(jù)信息不能被完整的描述、數(shù)據(jù)分離水平太低，幾何模型被特征模型取代。這個(gè)信息模型包括一組幾何實(shí)體。依靠此模型的工程語(yǔ)義模型，許多與設(shè)計(jì)相關(guān)的功能可以被實(shí)現(xiàn)。隨著人工智能的發(fā)展，智能模型開(kāi)始被應(yīng)用。專(zhuān)業(yè)知識(shí)、設(shè)計(jì)過(guò)程的知識(shí),和相關(guān)的知識(shí)都包含在知識(shí)模型中[9、10]。智能模型支持表達(dá)和傳遞有用的信息。
本文主要概括了一種沖壓工藝規(guī)劃的智能系統(tǒng)。該智能系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)品的定義有效且完整。它幾何了不同模型的優(yōu)點(diǎn)且能滿足幾何設(shè)計(jì)和推理過(guò)程。面向?qū)ο蠹夹g(shù)應(yīng)用到整合各種各樣的知識(shí)。此集成的知識(shí)系統(tǒng)模型可被共享和用于智能設(shè)計(jì)和產(chǎn)品信息溝通。
這個(gè)關(guān)于沖壓模具工藝規(guī)劃的智能系統(tǒng)構(gòu)架已經(jīng)被設(shè)計(jì)出來(lái)。這個(gè)零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),包括一個(gè)圖形用戶界面,一個(gè)應(yīng)用程序系統(tǒng)、設(shè)計(jì)資源、知識(shí)工具,混合推理機(jī)制、基礎(chǔ)模型。在這個(gè)構(gòu)架中知識(shí)模型有不同的分類(lèi)。知識(shí)模型從設(shè)計(jì)資源中獲取有用的信息，支持知識(shí)獲取和知識(shí)表達(dá)的程序。這個(gè)模型把有用信息轉(zhuǎn)移到知識(shí)庫(kù)。知識(shí)庫(kù)由CAD軟件支持。設(shè)計(jì)結(jié)果以3D模型、圖畫(huà)和資料庫(kù)的形式保存在知識(shí)庫(kù)中，它對(duì)在知識(shí)庫(kù)中不同零件的知識(shí)傳遞來(lái)說(shuō)非常的重要。
3 實(shí)施方法和應(yīng)用
3.1沖壓智能模型的可行性論證
智能系統(tǒng)對(duì)沖壓工件的質(zhì)量、成本、模具壽命進(jìn)行評(píng)價(jià)。該評(píng)價(jià)基于成熟的智能模型。此模型集成了規(guī)則庫(kù)、零件信息和結(jié)論庫(kù)。系數(shù)根據(jù)知識(shí)規(guī)則推理在知識(shí)庫(kù)得出。沖壓成型可行性可以從信息庫(kù)中零件信息和相關(guān)系數(shù)推出。在設(shè)計(jì)過(guò)程中被新結(jié)論擴(kuò)大的結(jié)果保存在結(jié)論庫(kù)中。
模型的智能推理過(guò)程和零件的規(guī)格相比有一定限度范圍的工藝參數(shù)。此規(guī)格
包括輸入輸出半徑、孔徑、孔板、孔網(wǎng)、槽、槽網(wǎng)。結(jié)果來(lái)證實(shí)零件的形狀是否符合模具工具加工。智能推理用于自動(dòng)和交互的方式。這樣做的目的是來(lái)研究沖壓該產(chǎn)品的可行性。智能推理的關(guān)鍵是確定基于零件厚度和相關(guān)系數(shù)的加工極限值。圖二所示為產(chǎn)品可行性論證模型的流程圖。
知識(shí)規(guī)則和設(shè)計(jì)結(jié)果保存在機(jī)械推理的數(shù)據(jù)庫(kù)中。零件的形狀可以在知識(shí)模型中修改。
由知識(shí)模型決定的沖壓工藝規(guī)劃是非常重要的一步，它同時(shí)也提供了選擇一個(gè)單步工序刀具或是復(fù)合工具或是一個(gè)改進(jìn)工具的方法。各種不同領(lǐng)域的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)都被保存在工藝規(guī)劃專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)中。
知識(shí)庫(kù)的發(fā)展是基于規(guī)則表達(dá)的共同原則。這一步的目的是集成專(zhuān)業(yè)經(jīng)驗(yàn)和零件
的形狀
3.2基于優(yōu)化算法的智能排樣模型
為了達(dá)到較高的材料利用率，空白的知識(shí)模型被建立，保存在知識(shí)庫(kù)中的結(jié)果是其他模塊建立的基礎(chǔ)。
在知識(shí)庫(kù)中有四種排樣類(lèi)型：
● 一排列布局模式
● 與一排列相對(duì)的模式
● 兩排列布局模式
● 與兩排列布局相對(duì)的模式
建立這個(gè)知識(shí)模型的目的是改善材料的利用。由知識(shí)庫(kù)提供的限制情況可以由人類(lèi)專(zhuān)家來(lái)選擇。這個(gè)知識(shí)模型控制著整個(gè)排樣的設(shè)計(jì)過(guò)程。
圖三所示為平面布局的等級(jí)體系結(jié)構(gòu)
第一種模式的作用是選擇粗略數(shù)值和計(jì)算工作區(qū)域的總體輪廓。此模式提供了原始參數(shù)。粗略數(shù)值的全部信息都由此得到，不管這個(gè)數(shù)字是否被概略畫(huà)出或是被選中。
第二種模式用來(lái)確定布局類(lèi)型、角度范圍、布局大小和條帶區(qū)的寬度。
第三種模式中應(yīng)用了優(yōu)化算法。設(shè)計(jì)結(jié)果包括材料利用率、材料寬度和每步間隙都被保存在此模式中，不同布局的繪圖也同時(shí)生成。
在第四種模式中可以修改布局規(guī)劃的結(jié)果。最終參數(shù)包括每步間隙、材料寬度、各類(lèi)網(wǎng)格和轉(zhuǎn)換能力。當(dāng)參數(shù)有所改變時(shí)，布局規(guī)劃圖可以被更新。
該知識(shí)的主要作用是布局規(guī)劃的算法優(yōu)化。該算法共有六步。
1.在圖形周?chē)钸m合的矩形第一次生成。復(fù)制件和原件之間的距離是包含在接洽網(wǎng)中的。圖四說(shuō)明了此種算法。
2.在兩個(gè)環(huán)形中間的值是經(jīng)過(guò)計(jì)算的。這兩個(gè)環(huán)形分解成線和圓弧的單元。每對(duì)元素中間的距離需要重新補(bǔ)償。然后就可以找到最短的距離。
3.計(jì)算出的最小值和所要求的值之間的差異就是誤差。當(dāng)誤差小于允許值時(shí)，排樣規(guī)劃就可以完成。另外，布局圖形需要沿著視野的方向移動(dòng)。
4.材料利用率可以以布局規(guī)劃的角度上被計(jì)算出來(lái)。
5.排樣圖形旋轉(zhuǎn)一定的角度。旋轉(zhuǎn)中心是矩形中心點(diǎn)附近的粗略數(shù)值。材料利用率在當(dāng)前角度下被計(jì)算出來(lái)。
6.排樣圖形旋轉(zhuǎn)到另外一個(gè)角度。重復(fù)第三部的的步驟，直到角度達(dá)到180度。 3.3帶狀布局的開(kāi)發(fā)
帶狀布局的工序規(guī)則被集成于知識(shí)基礎(chǔ)級(jí)進(jìn)刀具設(shè)計(jì)。該智能模型的功能是：選擇零件位置，設(shè)計(jì)方位和安排帶狀工步距離。為了解決運(yùn)行程序，該規(guī)則應(yīng)該被制定的合理和有效。
自動(dòng)設(shè)計(jì)模塊是智能模型中最重要的模塊。人工智能技術(shù)被應(yīng)用于此模塊中。此模型中的預(yù)處理模塊，包括定位產(chǎn)品模塊和從產(chǎn)品模塊中提取精確的信息。為了在修改模塊中生成一個(gè)模型，最初的設(shè)計(jì)工程被修改[11]。被修改的模塊代替了處理模塊。
3.3.1 自動(dòng)帶狀布局設(shè)計(jì)的預(yù)處理
1）確定零件的位置和排列。用戶可以用界面來(lái)確定預(yù)處理模塊中的一些參數(shù)。確定位置的過(guò)程可以和其他元素一起來(lái)做，例如：零件形狀、尺寸精度、和用戶要求。
零件的形狀也在智能模型中定義，結(jié)果被保存在知識(shí)庫(kù)中。
2）獲取零件精確信息。此精確信息應(yīng)該在帶狀布局知識(shí)庫(kù)中得到。有用的信息包括沖孔的精確信息和相對(duì)位置信息。由此種類(lèi)型信息組成的知識(shí)模型將會(huì)決定零件的沖壓順序。這個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的主要要求是為位置精度開(kāi)發(fā)一種知識(shí)模型[12]。首先，零件的形狀被分成封閉的輪廓。輪廓的數(shù)目為n
K = {k1, k2, . . ., ki, . . ., kn} (1)
這里 ki 表示零件的第i個(gè)輪廓。所有輪廓間的相對(duì)關(guān)系包含在關(guān)系P中。如果在輪廓ki 和kj 之間要求精準(zhǔn)，這里存在(ki , kj) ∈ p。
p = {. . ., (ki , kj), . . .} ki , kj ∈ K, 1 ≤ i, j ≤ n(i _= j). (2)
每種類(lèi)型的精確信息通過(guò)相關(guān)矩陣被保存在知識(shí)模型中。
3.3.2帶狀布局自動(dòng)設(shè)計(jì)
帶狀布局的自動(dòng)設(shè)計(jì)模塊在知識(shí)模型中是最重要的一個(gè)。在知識(shí)模型中包含很多重要的規(guī)則，例如在一次單沖程中沖壓所有內(nèi)輪廓比較好。在下一個(gè)階段這個(gè)部分被切斷。有時(shí)候，如果沖壓點(diǎn)之間的距離非常小，一些內(nèi)輪廓就要被搬到下一階段進(jìn)行加工。如果沖壓點(diǎn)離分餾點(diǎn)太近的話，分餾點(diǎn)就需要被更改到下一階段。如果這里仍然有不合適的尺寸，一些點(diǎn)可以被移動(dòng)到下一階段。重復(fù)整個(gè)過(guò)程直到矩陣點(diǎn)間的每個(gè)尺寸都可以被接受。布局智能設(shè)計(jì)的核心是開(kāi)發(fā)干涉點(diǎn)的智能模型[13]。
零件坯料被分成許多點(diǎn)的形式。這些點(diǎn)的名字是k1, k2, . . ., kn. 這里dij
是ki和 kj 之間最小的距離。矩陣的臨界值是S。如果dij
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