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J Intell Manuf（2015）26：347-357 DOI 10.1007 / s10845-013-0788-0
顺序模具中冲压操作的顺序规划
MJ Moghaddam·MR Soleymani·MA Farsi
收到日期：2013年3月9日/接受日期：2013年5月9日/网上发布：2013年6月4日
copy;Springer科学 商业媒体纽约2013
摘要渐进式模具被用于将扁平的金属片材转变为成形零件。 这种转换是通过一系列将材料压成所需形状的工作站逐步完成的。 渐进式模具减少了生产复杂板材部件的时间和成本。 这些模具的设计和制造是困难和复杂的。 计算机化的系统已被证明是非常有用的工具。 本文提出了冲压级进模设计的计算机化系统。 在这个系统中，压花和切割操作是根据分类和模糊集合理论进行排序的。 测序分两个阶段完成。 首先，可以同时进行的操作由分类方法来定义。 在这种方法中，所有的操作按照分类规则分为操作组。 本文使用三条规则来确定操作组。 这些规则基于组件中的功能之间的关系。 然后使用模糊集合理论确定操作组的顺序。 使用来自工业的三个组件来展示所提出的方法的能力。
作者在“伊朗khodro汽车公司和其他伊朗公司的进步模具”伊朗德黑兰的经验和观察。
MJ Moghaddam
伊朗德黑兰工业和矿业大学
MR Soleymani
伊朗德黑兰伊玛姆侯赛因大学
波斯语（B）
航空航天研究所，伊朗德黑兰
电子邮件：mohamadalifarsi@yahoo.com
关键词进模·操作顺序
冲压操作·分类·模糊逻辑
介绍
渐进式模具用于将扁平条状金属片转变为成形零件。 这种转换是通过一系列将材料切割和弯曲成所需形状的工作站逐步完成的。 渐进式模具设计是一个相对复杂和高度迭代的过程。 因此，计算机化系统是模具设计和制造非常有用的工具。 这些系统可以提高质量，减少时间和成本。 研究人员已经尝试了多年来开发一个计算机化系统来设计和制造级进模。Schaffer（1971), 福格和贾米森(1975), Shibata和Konimoto（1981）和Nakahara等人(1978）引入了多个渐进式模具设计系统，但是他们的系统很简单。Choi等人(1998）为不规则形状的金属板产品和定子和转子部件的冲裁或穿孔开发了一个紧凑而实用的CAD系统。Cheok和Nee(1998）开发了用于设计和生产穿孔级进模的计算机化系统。Ong等人(1997）使用模糊集合理论来确定弯曲排序。Kim等人(2006）开发了用于钣金产品下料和弯曲操作的CAD系统。 他们在他们的系统中使用模糊逻辑。 他们使用了3个穿孔操作规则和6个弯曲操作顺序规则。
德泉等人 （2006）开发了智能冲压工艺规划的知识型系统。 系统能够优化空白布局。 它也能够自动创建条带布局。 然而，条带布局设计算法中唯一需要考虑的是避免冲头之间的碰撞。 为此目的一个碰撞矩阵
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由系统创建和使用。 最后，如果需要，算法的输出被用户修改。 不过没有优化的条形布局被执行。波斯语和Arezoo（2009）开发了一种确定级进模具中弯曲测序的新方法。 他们的算法基于分类和模糊集理论。Chang等人(2007）利用遗传算法解决了进级模具工作步骤排序问题。
Nee和Foong（1992）使用案例研究回顾了用于渐进式模具冲孔设计自动化的技术，包括基于知识的工具和启发式规则。Vosniakos等人 (2005）提出了一个基于逻辑编程范例的智能计算机辅助工艺规划（CAPP）系统，用于需要渐变和弯曲操作的U形零件死亡。
施等人。 （2002）利用规则库和案例库开发了面向汽车面板加工计划的知识库系统（KBS）。Sitaram等人(1991）代表了基于知识的轴对称金属板成形过程顺序设计系统。 但是它仅限于某些过程阶段规划模具设计过程。黄和徐（2003）提出了一种综合方法来生成设置和选择建立基准并确定建立顺序。Ramana和Rao(2004a, b）提出了与用于钣金零件的CAD和CAPP活动集成的数据和知识建模相关的关键问题。 他们还建议对钣金工艺计划进行系统级建模为了整合的目的。Giannakakis和Vosni-akos（2008）描述了KBS到工艺计划，精加工操作，模具和印刷机选择以及工具选择。 他们使用用户系统交互的输入数据，他们的系统仅限于切割和穿孔操作。Chan等人 (2008）采用人工神经网络和有限元法开发了一种综合方法，以解决金属成形零件设计的不确定性问题。 他们的系统需要经验设计师 也有限元计算需要很长时间。Ghatrehnaby和Arezoo (2012）开发了一套基于集合论的数学模型来分析渐进式布局。 他们的系统根据扭矩平衡标准确定模具布局。 最后，由这些系统建议的模具布局可以由设计者手动修改。
库马尔和辛格（2010）提出了设计级进模专家系统。 该系统有几个模块，如条形设计，印刷机选择，模具选择等。所有模块都是用户交互式的。 该系统缩短了设计时间，但与用户的技能和知识有关。Tor et al。(2005）开发了一种面向对象的黑板模型，用于冲模设计中的冲压工艺规划。 他们使用黑板框架作为冲模设计中的冲压工艺规划的问题解决模型。波斯语 (2011）提出了一个计算机化的系统来设计级进模。 在这个系统中，先进行穿孔作业然后
弯曲操作被执行。 穿孔序列是基于模糊集合理论交互确定和弯曲序列。 此外，通过在该系统中形成模块来计算弯曲和切割力以及回弹。贾等人(2011）提出了一种基于功能元件模型的电机轴芯冲模结构设计工具。 根据冲压模具的分类和三维建模方法，根据描述模型建立了冲压模具零件库。拉米雷斯等人。(2011）提出了一个计算机辅助系统来解决组合的深拉和熨烫过程。 他们的系统的结果提高了总处理时间和总制造成本。Vosniakos和Gianakakis(2012）描述了用于金属板成形操作的模具设计和工艺规划的专家系统。 他们的专家系统由七个模块组成，例如穿孔，绘图，模具和印刷机选择以及工具选择。 他们提高了设计和制造效率。
我们的审查表明，功能的准确性和同步操作已被忽略了以前的作品，这些参数是适当的排序和适当的工艺规划的重要。 当一个零件中的某些特征相似且剪切长度接近时，这一点更为重要。 在这种情况下，其他参数对于确定测序操作是很重要的，例如：特征准确性，应该同时执行的特征等。根据这些问题，我们试图考虑这些项目以优化测序操作。 本文提出了一种用于设计渐进式冲压模具（切割和压花操作）的计算机系统。 该系统用于渐进式模具布局设计。 在这个系统中，Kim等人 方法 （2006），并提出了确定操作顺序的新方法。 在这种方法中，操作是基于分类和模糊集合理论进行排序的。 最后，将每个站点的钣金形状表示为三维模型。
操作顺序
在用于钣金零件的CAPP系统中，操作顺序的确定是主要问题之一。 如果N是给定部分中的操作次数，那么可能序列的域原则上是N！ （Duflou等人 2005）。 但是，由于几何和技术的限制，这个数字通常是有限的。 换句话说，可能的序列数量取决于组件的形状和生产限制。 在这项工作中，冲压操作的顺序是由分类和模糊集合理论决定的。 最后，系统将模具站布局呈现为二维和三维模型。 这些步骤解释如下：
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操作分类方法
同时操作的定义是决定操作顺序的最大问题之一。 Kim等人使用模糊规则，但是他们的规则不能小心解决这个问题。 本文提出了一种基于分类和模糊逻辑的新方法。 分类技术被用于确定可以在一个站中执行的同时操作。 根据实验研究，许多因素影响同时操作的确定。 然而，下面的规则可以总结（作者的经验和观点“伊朗Khodro汽车公司和其他伊朗公司的进步模具”，伊朗德黑兰）。
规则1，相关特征：在一些钣金零件中，两个特征可以通过几何或尺寸公差相关联。 为了获得公差并遵守定位误差，这些特征应该（或者更好地）一起执行。 例如在图1所示的部分中。1特征A和B具有紧密的容差。 因此，他们应该在一个台站一起进行。
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规则2，联合特点：为了增加模具的强度和寿命，有时候熟练的设计师会使用多个冲头作为一体式冲头。 通常，两个特征之间的距离对于这个主题是非常重要的。 如果两个特征位于所需的边缘，则可以一起执行。 该边距由与特征形状，冲头高度，冲头和模具材料相关的最小和最大距离定义，因此可由用户定义。 对于工业实现，这个主题可以从经验关系或数据库中导入。 例如在图1所示的部分中。2特征1和特征2是根据用户定义统一的特征。 因此，他们应该一起执行。
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规则3，试点规则：在进步的模具，设计师使用飞行员生产精确的零件和条形定位。 应在初始站点进行导孔。 什么时候
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图1分类规则1的示例
图2分类规则2的示例
图3分类规则3的示例
选择两项功能进行试运行，提高产品精度，避免定位误差; 这些功能应该在一个站点一起执行。 例如在图1所示的部分中。3，特征A和B是引导特征，因此在一个站处执行。
模糊集合论
模糊集合理论最初是由扎德(
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