英语原文共 8 页

级进模板材板带布局设计的自动化

条形布局设计是级进模板材钣金加工规划阶段的重要一步。这是一种以体验为导向的活动， 条带布局的质量高度依赖于模具设计师的知识和技能。本文介绍了条带布局设计过程自动化的专家系统。所提出的系统是使用基于生产规则的人工智能（AI）专家系统方法开发的。它包括六个模块，用于向用户提供专家建议，用于识别钣金操作，操作顺序，选择适当的驾驶方案，站点数量，在级进模上的操作分级以及选择合适的原料尺寸。最后，系统使用其他模块的输出数据文件在AutoCAD的绘图编辑器中自动对条带布局进行建模。通过工业部件的示 例证明了系统的有用性。该系统灵活，实施成本低。

关键词：自动化、条形布局设计、钣金加工及进模专家系统

绪论

条形布局设计在级进模设计的规划阶段具有极其重要的意义， 因为模具的生产率，精度，成本和质量主要取决于条带布局托尔等人，2005). 传统的条带布局设计是手动的，基于经验的高度活动，因此繁琐，耗时且容易出错（里等人，2002; 里达，2003). 四十年前，手工解决了条带布局问题。从纸板切割的坯料被操纵以获得良好的条带布局。在大多数小规模甚 至全世界一些中等规模的钣金工业中，仍然使用这种试验和错 误程序来获得具有最大材料利用率的合适的条带布局。使用传 统方法实现的条带布局质量取决于设计师的经验和知识。关于 计算机辅助设计（CAD）的出现富的模具设计师来操作这些CAD系统。CAD在条带布局设计中的 大多数应用主要旨在通过在坯料中旋转和放置尽可能接近的坯 料来实现更好的材料利用。然而，最大限度节省材料的条带布局可能不是最好的条带布局，实际上模具结构可能变得更加复杂，这可以抵消由于材料经济性而节省的成本，除非要生产大量零件。该系统由谢弗(1971)据报道，1971年计算了悬臂模具凸起上由于弯矩引起的应力，如果系统发现应力水平高于模具钢材料的屈服应力，则系统将切割操作分布在几个阶段以保持应力

在合理的限度内。该系统的一个局限性是它在操作分期期间不 会对模具和冲头的复杂性给予任何重视。(1983) 开发了用于级进模设计的集成CAD系统。系统输出还包括生成用于级进模的条带布局。但是用户必须自己指定操作顺序以获 得条带布局。倪 (1984a,b,1985)开发了一些实验包，用于分析压机容量，卷材或带材的使用和成本因素，以解决金属板和金属冲压坯料的近乎最佳的布局和嵌套问题。他的所有工作都集中在一般的条形布局设计过程中，所涉及的专家规则并没有解决其他冲压操作，如穿孔，弯曲，成型等。达菲和太阳(1991) 使用基于知识的系统方法为渐进式冲压模具生成条带布局。该系统是在IDL中实现的，IDL是一种基于知识的系统语言。系统具有生成条带布局的能力;然而，它尚未实施，其在现实生活中的能力尚未经过测试。计算机辅助模具设计系统（CADDS）开发普拉萨德和索马斯达拉姆(1992)还有一个模块用于级进模的条带布局。在此模块中，根据输入参数选择芯片类型。如果所选择的模具是渐进的，则随后根据条带布局模块中包含的规则进行条带开发。但该系统的主要限制是它主要支消音隐和穿孔操作。辛格和萨康(2001)开发了一种低成本的建模器用于二维金属冲压布局。该软件基于AutoCAD和AutoLISP。该系统能够对圆形，多边形和具有弯曲段的部件进行建模。还生成替代条带布局并测试其最佳性。该系统的主要限制是它涉及单一操作冲压模具。(2002) 使用AutoLISP语言开发了一个系统。该系统通过考虑弯曲的几个因素并采用模糊集理论来确定电气产品的顺序过程，并进行错综复杂的穿孔和弯曲操作。它构造了模糊矩阵，用于计算模糊关系值，并通过将多个规则与模糊推理相结合来确定最优弯曲。该系统的条带布局模块能够执行3D电子产品的弯曲和穿孔操作。该系统的主要局限在于它仅处理进程模具上的弯曲和穿孔操作。文卡塔饶(2004) 提出了与金属模具冲压工作有关的条带布局选择程序。该程序基于层次分析法（AHP）。但是，所开发的程序仅适用于简单的冲裁和冲孔模具。(2004) 提出了一种能够在渐进式冲压模具设计中自动生成冲压顺序的数学技术。图形用于表示冲压零件并定义其冲压特征之间的关系。使用聚类算法将图分割成相互独立的顶点集。最后，对聚类集进行排序，以给出最终的工作站序列。该系统的软件原型的完成和开发仍在进行中对具有不同形状的实际工业钣金零件进行测试。

上述文献综述显示，在级进模具的板材加工的条带布局设计自动化领域，只进行了一些研究和开发工作。大多数工作都集中在钣金冲裁和穿孔操作的工艺规划上。一些商业计算机辅助系统可用于辅助模具设计者，但这些仅限于简单的计算，条带嵌套，目录数据的检索和标准模具组件的编译数据库，它们都没有直接解决条带布局设计的问题。

条带布局设计的建议

• 级进模的条带布局设计是安排操作的布局，并随后确定所需的 站数。对于条带布局的设计，模具设计师确定制造零件所需的 钣金操作，操作顺序，引导方法的选择，所需的工位数量以及 在每个级进模上印记的操作。条带布局取决于零件的形状及其 技术要求。它通常由几何特征决定

图 2.示例部件（黄铜，板厚= 0.6mm）

零件尺寸，零件尺寸公差，钢带锋利边缘方向和其他技术要求。 在条带布局设计中一个重要但非常困难的任务是确定适当的冲压操作顺序，以便可以正确且有效地冲压该部件。必须仔细开发带材上的操作顺序和每个操作的细节，以确保设计能够生产出良好的钣金零件而不会产生生产或维护问题。通常，条带布局设计没有唯一的最佳解决方案，但可以使用某些通用规则来指导条带布局的设计。通常用于条带布局设计的一些重要规则如下：

（1）应在第一阶段进行不直接影响最终产品形状的初切操作， 如侧切或裁剪。

（2）如果钣金零件中有合适的孔，则应使用这些孔进行引导; 否则应根据进展引入外部导孔。在第一阶段或刚刚在裁剪 阶段之后完成这些导孔的穿孔。导孔的位置应始终位于条带的相对两侧，两者之间可能存在最大间隙。这是为了在飞行员进入各自的开口时确保条带的最佳固定和定位。

（3）在一个工位上打孔的孔之间的距离必须大于一定值，以确 保模具强度。穿孔可以分布在几个阶段，如果它们位于紧密且功能上不相关的话。

（4）位置精度要求高的孔应在一个工位上打孔。

（5）由于可能发生断裂，因此不应在模具中允许狭窄的槽和突 出物。

（6）如果坯料的外部轮廓是复杂的，则可以通过将坯料的所有 顶点垂直地投影到条带的边缘来将轮廓分成简单的部分。

（7）可以使用空闲站来避免冲头和模块一起挤出。一个额外的优势是未来的工程变革可以低成本纳入。

（8）弯曲应该优选地在最后一个工位中或在分离阶段之前进行， 并且条带的其余部分应该围绕这样的要求布置。

（9）最后，应该进行分离或消音操作和用作半导孔（如果有的话）的内孔。

应使用足够的桥宽以便为桥提供最大强度。

（10）最后，设计条带使其能够在不干扰的情况下弹出组件和刮板。

图3 - 由所提出的系统例如组件生成的条带布局。

引导市级进模的条带布局设计中的一个重要因素。必须在每个工作站中准确定位条带，以便可以在适当的位置执行操作。 选择驾驶方案的任务应被视为条形布局设计过程中的相互依赖的任务。条形布局设计系统应支持直接驾驶，半直接驾驶和间接驾驶方案。如果孔的形状为圆形，规定的尺寸公差不高，大到足以用作导孔，不会位于工件的折叠部分，则孔被认为适合用作导孔。太靠近工件边缘，不要太靠近工件上的另一个孔。从适当的导孔列表中，应根据以下优先级选择最佳导向孔：

（1）如果只有一个孔可用，则必须在第一个实例中考虑。

（2）如果有多个孔，则应检查这些孔的位置。

（a）如果孔的位置与条带的进给方向相同，则选择一个孔， 该孔最接近零件的质心。

（b）如果孔的垂直方向与进料孔相同，则选择两个最大的孔（直径相等），并且孔的距离至少是板厚的两倍。

（3）选择两个最大的孔（其直径在彼此的预设百分比范围内）， 满足早期条件。

根据上述基本指导原则和建议，开发了一种用于级进模的金属板条带布局设计自动化专家系统。所提出的系统的简要说 明如下。

拟议系统的开发和执行

获得了所提出的每个模块的知识各种来源的系统（库马尔 等 人， 2006) 包含-经验丰富的模具设计师，车间工程师，模具设计手册，研究期刊，目录

资料编号：[3934]

您可能感兴趣的文章

• 流化床包衣造粒过程的监测与控制研究外文翻译资料
• 一种新颖的旋转流化床包衣细颗粒涂层的方法外文翻译资料
• 中国城市垃圾的处理和管理外文翻译资料
• 滤袋、气旋、和湿式除尘方法在真空吸尘器中的比较外文翻译资料
• 一个灵活的模型辗环机设计外文翻译资料
• 带有柔性转子的主动电磁轴承系统的识别外文翻译资料
• 柔性阻尼支承下转子振动特性实验外文翻译资料
• MapReduce:超大集群上的数据简化处理外文翻译资料
• 垂直循环式立体车库的停车与乘车调度优化外文翻译资料
• 高灵敏度、高稳定性的自温度补偿电涡流位移传感器外文翻译资料