彎板支架沖孔彎曲模具設(shè)計(jì)【沖孔落料復(fù)合?！俊緩澢！俊?套】
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黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)翻譯 第 5 頁(yè)
一個(gè)混合智能控制系統(tǒng)的連續(xù)沖壓級(jí)進(jìn)模工藝規(guī)劃設(shè)計(jì)
摘要：本文提出了一種智能，混合系統(tǒng)級(jí)進(jìn)模沖壓工藝規(guī)劃設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)中融合了靈活的黑板基于實(shí)例推理的最新技術(shù)，又叫混合系統(tǒng)。
混合系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是它能夠拿學(xué)過(guò)的知識(shí)結(jié)合實(shí)例推理的經(jīng)驗(yàn),來(lái)驗(yàn)證事實(shí)，并應(yīng)用于CAD系統(tǒng)。下面有一個(gè)例子是包括且證明這種方法。
關(guān)鍵字：黑板結(jié)構(gòu),混合智能控制系統(tǒng)，沖壓模，沖壓工藝規(guī)劃
Ⅰ介紹
連續(xù)沖壓模生產(chǎn)鈑金件已被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，在航天航空、電子、機(jī)械工具、汽車(chē)和冰箱領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。這些模具進(jìn)行穿刺、開(kāi)槽、切斷、落料、彎曲、剃須
壓花,修剪以及其他眾多工序，因此通常是一個(gè)循序漸進(jìn)的復(fù)雜加工過(guò)程。沖壓工藝規(guī)劃從展開(kāi)的第一個(gè)模型的金屬零件的印平板模式到嵌套模式產(chǎn)生一個(gè)空白的布局，最后,沖壓任務(wù)的分配到每臺(tái)機(jī)器，計(jì)劃被描繪成一個(gè)排樣,指導(dǎo)后續(xù)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
一般來(lái)說(shuō)，生產(chǎn)力、準(zhǔn)確性、成本及級(jí)進(jìn)模的質(zhì)量主要取決于模具的布局,但都是一個(gè)沖壓工藝的設(shè)計(jì)。然而,沖壓工藝的設(shè)計(jì)需要依靠經(jīng)驗(yàn)和技術(shù),而不是一個(gè)科學(xué)。近年來(lái)人工智能領(lǐng)域(AI)出現(xiàn)了構(gòu)建AIbased系統(tǒng)，集內(nèi)置的智力和運(yùn)用多樣化的知識(shí)解決級(jí)進(jìn)沖壓模具的設(shè)計(jì)問(wèn)題,包括排樣設(shè)計(jì)自動(dòng)化。多樣化的知識(shí)來(lái)源(KS)與沖壓件工藝設(shè)計(jì)知識(shí)形成了一個(gè)平坦的模式,來(lái)制造模具,各種類(lèi)型的規(guī)劃知識(shí)就是不同的沖壓工序,如穿刺、開(kāi)槽、切斷,落料、彎曲等知識(shí)和分期沖壓作業(yè)。
II 相關(guān)工作
計(jì)算機(jī)輔助沖壓工藝自20世紀(jì)七十年代開(kāi)始被研發(fā)。逐漸到20世紀(jì)八十年代中期,第一代CAD / CAM系統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)才逐漸成熟，盡管其中的一些是基于AI技術(shù)。這些早期基于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的系統(tǒng)中固定設(shè)施、標(biāo)準(zhǔn)化的元件,仍十分落后。自從20世紀(jì)八十年代后期以來(lái),全世界的研究人員把各種各樣的AI技術(shù)和CAD方法開(kāi)發(fā)結(jié)合起來(lái)并應(yīng)用于布局設(shè)計(jì)自動(dòng)化。
平面裁剪的產(chǎn)生和發(fā)展于20世紀(jì)八十年代晚期。研究者用特征建模和形狀排樣來(lái)決定沖壓形狀、排樣和三維模具的配置。運(yùn)用特征關(guān)系樹(shù),描述了沖壓件的金屬部分和它的拓?fù)湫畔ⅰ?
黑板結(jié)構(gòu)沖壓工藝規(guī)劃是一個(gè)逐漸演化的過(guò)程。所學(xué)的知識(shí)生產(chǎn)零件的排樣、不同的沖壓工序運(yùn)用不同的知識(shí),如穿刺、開(kāi)槽、切斷、落料、彎曲等。這些工序表達(dá)不同表示著不同的東西。這證明了黑板結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。該黑板由:黑板數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、KS和一個(gè)控制模塊組成。不同的組件和數(shù)據(jù)庫(kù)包含著數(shù)據(jù)和局部的解決辦法,是共享數(shù)量的獨(dú)立KS。黑板結(jié)構(gòu)作為一個(gè)抽象層次,存在不同解決方法。局部的解決辦法的各個(gè)層面、結(jié)合另外的層次并使用的算法規(guī)則。每一級(jí)對(duì)象規(guī)劃的多少代表了在一個(gè)面向?qū)ο蟮慕獯a所占空間內(nèi)存大小。以共同的屬性顯示數(shù)據(jù)的對(duì)象,而通常組裝方法作為分類(lèi)方法。使得數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示緊湊、簡(jiǎn)潔且易于操作,從而避免了常見(jiàn)的重復(fù)數(shù)據(jù)。
A 黑板結(jié)構(gòu)包含4個(gè)對(duì)象層次
(1)輸入數(shù)據(jù)的沖壓零件;
(2)沖壓特征和特征關(guān)系;
(3)沖壓過(guò)程;
(4)操作關(guān)系和沖壓工藝方案。
黑板結(jié)構(gòu)使用須遵循以下幾個(gè)原則：
1) 輸入資料到黑板中必須是系統(tǒng)所支持的數(shù)據(jù)格式。通常包括類(lèi)型,尺寸,重量、表面處理、空白厚度,空白的資料,年生產(chǎn)、毛坯尺寸等。
2)面向?qū)ο蟮奶卣鹘２糠?
傳統(tǒng)的幾何建模技術(shù)并沒(méi)有捕捉設(shè)計(jì)技術(shù)(例如,設(shè)計(jì)制造),他們?cè)谝话闱闆r下無(wú)法支持復(fù)雜的智能推理能力,如知識(shí)工藝設(shè)計(jì)。現(xiàn)在,加工的概念直接從設(shè)計(jì)到制造，特征建模是一個(gè)新的方式，設(shè)計(jì)及制造信息存儲(chǔ)在CAD / CAM / CAPP系統(tǒng)中。
同樣,它能使金屬零件沖壓工藝直接從任務(wù)到幾何模型。沖壓零件模型一套設(shè)計(jì)和制造信息包括很多信息載體。這些沖壓特征能夠制造具體的沖壓件。
面向?qū)ο蟮奶卣鞅磉_(dá)了組裝設(shè)計(jì)及制造沖壓特征對(duì)象的信息。例如,一個(gè)洞包含了基本屬性特征和對(duì)象等特征類(lèi)型、特征的形狀,主要特征的形狀,位置,定位、深度、直徑、精度、粗糙度等。一個(gè)綜合表達(dá)特征的方法除了表達(dá)個(gè)體的沖壓特征保證排樣可以由一臺(tái)電腦建立了自動(dòng)使用沖壓工藝方案,還要適用于其他計(jì)算機(jī)，這樣大大方便了遠(yuǎn)程控制。
3)沖壓操作對(duì)象的映射
在黑板中,沖壓操作對(duì)象是在沖壓成形的操作中呈現(xiàn)較低水平的對(duì)象。它們是用來(lái)定義制造的過(guò)程，從金屬到形成的金屬零件。從根本上講,工藝規(guī)劃的任務(wù)是把一個(gè)單獨(dú)的沖壓特征和特征關(guān)系形成一套沖壓模具,并描述他們之間的關(guān)系。通用的操作對(duì)象包括沖壓件的沖壓成形類(lèi)型、幾何形狀、幾何約束,精度,表面粗度的關(guān)系等。沖壓特征和控制參數(shù)包括典型沖壓件的穿刺、開(kāi)槽、切斷、落料、壓花及修邊。沖壓生產(chǎn)可生產(chǎn)特與一個(gè)特定的沖壓件或它們的組合沖壓操作(一對(duì)映射)。幾個(gè)沖壓生產(chǎn)的特征也可以由一個(gè)單一的沖壓操作完成。
4)建立沖壓工藝方案
沖壓工序類(lèi)型的確定 工序類(lèi)型是指沖壓件所需的工序種類(lèi)。如剪裁、落料、沖孔、彎曲、拉深、局部成形等，它們各有各自不同的變形性質(zhì)、特點(diǎn)和用途。實(shí)際運(yùn)用時(shí)，要綜合考慮沖壓件的形狀、尺寸和精度要求、沖壓變形規(guī)律及其它具體要求。
從零件圖上直接確定工序類(lèi)型平板件沖壓加工時(shí)，常采用剪裁、落料、沖孔等沖裁工序；當(dāng)零件的平面度要求較高時(shí)增加校平工序；當(dāng)零件的斷面質(zhì)量和尺寸精度要求較高時(shí)，需增加修整工序，或直接用精密沖裁工序加工。
彎曲件沖壓時(shí)，常采用剪裁、落料、彎曲工序。當(dāng)彎曲件上有孔時(shí)，需增加沖孔工序；當(dāng)彎曲半徑小于允許值時(shí)，需增加整形工序。
拉深件沖壓時(shí)，常采用剪裁、落料、拉深和切邊工序，對(duì)于帶孔的拉深件，需增加沖孔工序；拉深件徑向尺寸精度要求較高或圓角半徑小于允許值時(shí)，需增加整形工序。
B 專(zhuān)業(yè)知識(shí)
在黑板上規(guī)劃對(duì)象就如前面提到過(guò)的并不是孤立的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。有很多在這方面的專(zhuān)家學(xué)者都有自己的研究成果，這些獨(dú)立的海量知識(shí)從來(lái)都不會(huì)被其他研究者忽略，相反,他們參與問(wèn)題的解決過(guò)程直接保存在黑板上,或者更新了黑板上的內(nèi)容。
KS有關(guān)的沖壓工藝規(guī)劃包括開(kāi)花,嵌套,穿刺,彎曲和分開(kāi)。由于模塊化的黑板建立，最終方便了用戶(hù)，所以用戶(hù)擴(kuò)大KS空間整合不同的系統(tǒng)方法和知識(shí)。舉一個(gè)例子:如果一個(gè)彎道之間有一個(gè)彎曲角度900 ~ 1350,然后它需要一個(gè)兩步彎曲運(yùn)行。由于建模的靈活性和建模靈活的黑板技術(shù),我們先前的工作,對(duì)基于實(shí)例推理(CBR)為沖壓工藝規(guī)劃和模具設(shè)計(jì)通過(guò)利用過(guò)去工藝規(guī)劃設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。最初,這只是由一個(gè)實(shí)例庫(kù),用傳統(tǒng)的方法獲得系統(tǒng)或輸入數(shù)據(jù)，進(jìn)行檢索。
沖裁件的沖壓次數(shù)主要與零件的幾何復(fù)雜程度、孔間距、孔的位置和孔的數(shù)量有關(guān)。簡(jiǎn)單形狀零件，采用一次落料和沖孔工序；形狀復(fù)雜零件，常將內(nèi)、外輪廓分成幾個(gè)部分，用幾副模具或用級(jí)進(jìn)模分段沖裁，因而工序數(shù)量由孔間距、孔的位置和孔的數(shù)量多少來(lái)決定。
彎曲件的彎曲次數(shù)一般根據(jù)彎曲件結(jié)構(gòu)形狀的復(fù)雜程度，彎角的數(shù)量、彎角的相對(duì)彎曲半徑及彎曲方向確定。
拉深件的拉深次數(shù)主要根據(jù)零件的形狀、尺寸及極限變形程度經(jīng)過(guò)拉深工藝計(jì)算確定。
其它成形件，主要根據(jù)具體形狀和尺寸以及極限變形程度決定。
保證沖壓穩(wěn)定性也是確定工序數(shù)量不可忽視的問(wèn)題 工藝穩(wěn)定性較差時(shí)，沖壓加工廢品率較大，而且對(duì)原材料、設(shè)備性能、模具精度、操作水平的要求也會(huì)嚴(yán)格些。為此，在保證沖壓工藝合理的前提下，應(yīng)適當(dāng)增加成形工序的次數(shù)（如增加修邊工序、預(yù)沖工藝孔等）。降低變形程度，提高沖壓工藝穩(wěn)定性。
確定沖壓工序的數(shù)量還應(yīng)考慮生產(chǎn)批量的大小、零件的精度要求、工廠現(xiàn)有的制模條件和沖壓設(shè)備情況。綜合考慮上述要求后，確定出既經(jīng)濟(jì)又合理的工序數(shù)量。
工序順序的安排 沖壓件工序的順序安排，主要根據(jù)其沖壓變形性質(zhì)、零件質(zhì)量要求，如果工序順序的變更不影響零件質(zhì)量，則應(yīng)根據(jù)操作、定位及模具結(jié)構(gòu)等因素確定。
Ⅲ一個(gè)典型的例子
以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)系統(tǒng)為例是一個(gè)典型的金屬零件建模的例子,論證了blackboard-based沖壓工藝規(guī)劃的方法和原理。
在系統(tǒng)啟動(dòng)后檢索幾何信息時(shí)要求用戶(hù)輸入其他技術(shù)信息(例如,部分重量、表面處理、空白資料,每年生產(chǎn),類(lèi)型,噸位、維度,機(jī)床加工的尺寸、高度等。)輸入完成這些資料后系統(tǒng)產(chǎn)生第一抽象層次寫(xiě)在黑板上,例如,沖壓零件形狀，三維特征模型的金屬?gòu)U料。然后通過(guò)CAD KS(CAD API函數(shù))分析幾何技術(shù)信息的沖壓特征和特征對(duì)象關(guān)系，從而形成第二個(gè)層次寫(xiě)在黑板上,即沖壓件特征的形狀。從而一步步來(lái)顯示所輸入的信息。
Ⅴ結(jié)論
模具設(shè)計(jì)是一個(gè)很困難的沖壓工藝規(guī)劃的排樣和創(chuàng)新。本文提出了一種沖工藝規(guī)劃方法，使用混合智能控制系統(tǒng)的方法,運(yùn)用以前設(shè)計(jì)師總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行模擬。該方法提供了一個(gè)開(kāi)放的模板，如生產(chǎn)規(guī)則,面向?qū)ο蟮?基于圖型和案例的表示方法，建立在傳統(tǒng)的知識(shí)基礎(chǔ)上,因此能使沖壓工藝規(guī)劃合格且實(shí)用。我們的未來(lái)的目標(biāo)是設(shè)計(jì)出更高、更理想、更合理的系統(tǒng)來(lái)解決模具設(shè)計(jì)中的難題。
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