1、外文资料翻译专 业： 材料成型及控制工程姓 名： 指 导 教 师：申请学位级别： 提 交 日 期： 学位授予单位： 一个级进模的自动设计系统专家系统与应用程序38(2011)S. Kumar , R. Singh 关键词级进模 知识库系统 生产规则 AutoCAD文摘本文描述了一种级进模的自动设计系统的开发设计，该系统是在27日知识库模块组织的。它基于知识库系统(KBS)的生产规则用于构建系统的模块。这个模块是为用户交互和设计加载到AutoCAD提示区。该系统能够自动控制所有主要活动的级进模设计，例如检查板料零件的设计特点、设计带布局、选择级进模、模具组件建模及模具装配和为级进模组件选择材料。
2、该系统实现了PC上AutoCAD软件的存在,因此其低成本的实现使它容易在中小规模企业中推广。2010爱思唯尔有限公司。版权所有1、介绍一种先进的冲模技术被全世界用于大规模生产钣金零件。级进模设计是一个复杂的和高度专业化的过程并且典型的级进模设计需要20%的研制时间从概念设计到最终冲压生产。异构性产品通过级进模生产时要求高水平的模具设计师的知识部分,这些知识只能通过多年的实践经验。检查设计特征的钣金零件,设计排样,选择模具组件,选择模具组件材料,模具单元组建和模具装配是设计一个先进冲模的主要活动。传统方法执行这些任务需要专业技术,主要是手动,因此繁琐耗费时间，容易出错。模具设计的质量取决于一个很
3、大程度上设计师的技能、经验和知识。很多研究人员试图为级进模开发计算机辅助系统。例如,Murikama和Shirai(1989)开发了一种CAD / CAM系统，它能够生成装配和尺寸部分图纸作为最终的输出，但是这种模具设计图设计师必须手动完成。新加坡也报道新加坡国立大学的研究人员和高性能计算研究所, 已经开发出一种集成建模和工艺规划系统(2002)进行连续模弯曲操作。Sima, Lee, and Jang (2004)进行了研究开发中心载体类型为u型弯管的级进模部分流程。Ghatrehnaby和Arezoo(2009)报告给级进模开发一个自动驾驶系统嵌套。据报道,一些研究人员已经给级进模开发出智
4、能CAD系统。例如,达菲和太阳(1991)开发了一个以知识为基础的设计先进的冲压系统。Lee, Lim, and Nee (1993)开发了生产冲模的盘子的智能知识流程规划系统IKOOPP,Cheok,Foong, and Nee (1996)被报道已经研发了一种使用个人电脑的发展工具帮助级进模设计的智能规划。Ismail, Chen, and Hon (1996)也曾为冲孔和冲裁模设计的进步在专家系统工作。Zheng,Wang, and Li (2007)已经为汽车底板开发出智能CAPP系统。商用CAD / CAM系统在起草和分析在模具设计过程中提供大量的帮助,但是人类技术仍然需要到达最终的
5、设计。同时,这样的高成本建立系统经常超出小规模钣金行业的能力。一些研究人员利用人工智能技术来保存模具设计基础知识专家的经验。但这些系统的使用是非常有限的。他们只可以处理切断和冲孔操作或部分相对简单形状。可以看出级进模发展自动化将跟不上人工智能技术的发展。因此,有一个迫切需要开发一个自动设计系统使先进的模具实现低成本应用同时CAD和人工智能共同开发,这小中等规模钣金行业容易负担得起。本文描述了一个自动设计系统, 在很短的时间内很轻松完成单调乏味的冲模设计任务2、冲模设计的注意事项2.1排样布局设计作为片材金属部分制作的第一步，检查某一设计特点是否利于简易制造是很有好处的。这样的检查对避免制造缺陷
6、、部分薄弱、新磨具、工具或机械的需求是很有帮助的。内部和外部特征比如说孔，扩展孔、内轮廓、外轮廓、切口、缺口、杯和弧度的尺寸和位置，应该按照良好操作规范进行测量。带状布局设置将按照操作布局安排，然后再决定所需要的单元。带状布局只要受几何特征单元、尺寸公差单元、和其他技术要求的控制。带状布局设计不存在唯一最佳解决方案，但一些基本准则（Kumar, 2006）却在这项重要实践中被认可。2.2选择冲模组件模块，模具量具，卸料板，冲孔板，后板，冲头，模具组和紧固件是级进模的主要组成部分。模具块的大小取决于板厚、尖锐边缘的方向、带状的宽度、模具材料类型和带状布局的长度。模具应变计的大小主要取决于片材的厚
7、度。但是模具应变计的最小厚度也受外倾角风险的限制，在热处理的过程中可能会发生外倾角风险。其宽度有时可以提高，以维持进模的对称性。剥线钳有两种类型：固定或不动的和加载弹簧或可移动的。脱料板的大小对应模具块的大小。汽提气中信道的宽度应该为带钢宽度加上足够空隙，以允许带材宽度发生变化。冲孔板是用来固定和支撑冲床的。冲孔板应具有足够的厚度来确保足够的支撑、良好的结合，确保准确的定位足够的螺丝来克服冲压负荷。冲孔板的厚度是冲头直径的函数。通常情况下安装两个或两个以上冲头，冲头具有最大的直径被认为是穿孔板的合适厚度。冲孔板厚度也应该正比于冲头的整体高度。穿孔板的长度和宽度通常和模块相同。强化后背板通常设置
8、于穿孔冲头和冲头座之间。一般为10-12mm的垫板。在级进模模具组过程中，应该考虑零件的数量、组件的尺寸公差、冲头和模之间的间隙，路标和衬套之间的间隙。这被认为是使用钢模台防止模座折断的好方法。主要步骤是确定芯片集的类型（两个支柱，四个支柱，后支柱，中间支柱，对角线支柱等），晶片面积的选择和模具座的选择。模具组种类的选择取决于金属板的操作类型、部件数量和作业精度。模具组的尺寸则取决于模具的长度、宽度和在模具组中的位置。如果可以，可以使用模具标准集或者这些可以定制的。在生产中，紧固件（螺钉和定位销）的数量和大小事在模具块尺寸的基础上进行选择的。定位销通常位于模具块的斜对角附近，起到最大定位效果。
9、螺钉和销最好在他们和外边缘或消隐轮廓直径的1.5-2倍的位置。螺丝是用来组装模具组顶部底部的模具细节的。螺钉的数量和大小可以通过估计可用空间和被抵抗的负载来得到。2.3 模零件材料的选择给定应用程序级进模组建材料的选择取决于哪个模具失效机制占主导地位。为了选择适合材料的级进模组件，模具设计师应正确调查该组件的功能需求，然后对一些可能导致组件故障的机械性能和可能原因进行一个关键研究。模具设计的基本思想是，选择一种合适的材料和特定的模具组件，用以消除除磨损外的其他故障。磨损可以进行优化，以匹配钣金零件生产数量的需求。为了延长模具寿命、提高生产率，工具钢被广泛用作模具零件的材料。使用刚刀具材料的最重
10、要的优点之一是，他们原本是柔软和可机械加工的，经过适当的热处理以后，会变得非常坚硬和耐磨。选择模具组件的硬度取决于要制作的模具部分的几何形状。2.4模具组件建模和模具装配级进模的建模设计板元件的建模和模具组。板元件建模要求模座，模具计、卸料板、冲孔板和背板的尺寸数据。输入在一个数据适当板元件建的板元件尺寸，可以被用来建模。AutoCAD中的绘图命令，如直线，斜线、圆形、圆角，层等，可以用来为板元件建模。为了进一步进行板元件的自动建模，还可以把带状布局中存储的平面图中。对于模具组的自动化建模，储存在输出数据文件中的模具组底部和顶部支撑的三维数据，导柱和导套的直径可以直接使用。基于上述考虑，自动化
11、系统即INTPDIE是为了级进模组建的设计和建模所设计的。 3.自动设计系统：INTPDIE3.1提出自动控制系统的程序开发对于所提出的自动化系统发展的程序步骤主要包括知识的获取，制定生产规则，生产验证规则，测序生产规则，硬件和计算机语言识别，知识库建设，搜索策略的选择和用户界面的制备。技术知识系统的开发是通过模具设计手册收集，工业手册，技术报告，和经验丰富的级进模设计和工具的制造商。通过获取的生产知识来分析“IF-THEN”变化规律并制定表格。生产规则框架由一个团队的级进模设计专家和工具制造商进行了验证。被提议系统的每个模块的生产规则安排在一个结构化的方式进行。所提出的系统是在PC机上实现（
12、奔腾4处理器，2.4兆赫，256 MB的RAM）Autodesk AutoCAD 2004。因此，用AutoLISP语言在所提出的智能系统的所有模块都进行生产规则合并。系统的生产规则和知识库基于使用正向推理机制联系在一起。用户交互的供应系统的数据或要解决的问题事实在前进中链接。该系统的输入信息工作由用户与存储在知识供应的知识基础相结合，得出的结论或建议。系统搜索条件数据来确定规则，对给出的事实感到满意。每当一个特定的条件被发现满足后续部分的规则被激活导致一个结论或建议。开发的知识系统INTPDIE，整体包括超过1000个假设的品种生产规则。一个生产规则的样本，结合在系统的各个模块进行INTPD
13、IE见表1。表1 样品生产规则包含在INTPDIE系统中。序号 如果（条件） 然后（行动）1 板材、软钢、黄铜或铝；孔形态为圆形；0.4毫米 接受圆孔直径=板厚度 2 生产数量=100000,0.001=公差部分=2 3 0.001最小精度要求 4.0;所需的吨位 50,要求生产速度/分钟 1200;金属板操作 或20吨容量类型-剪切7 薄板厚度1.6毫米;模具材料-工具钢 选择厚度的滑块-28.0毫米8 100.0 选择长度模具(平行于模组)在mm=175.0; 模具四柱模组与柱直径25毫米，支持维度110.0 选择宽度的模具(平行于模组)=175.0;公 在毫米作为-长度= 280.0,宽
14、= 280.0, 差要求 5公斤力/平方毫米;抗剪强度的板材料 20公斤/平方毫米; 剪切类型操作;生产数量6 100000 从以下:en 31(56 60 HRC)(AISI 52100)(是103 Cr 2)”或“ UHB-ARNE(54 - 62 HRC)(AISI O1,w nr。1.2510)3.2 系统组成作为级进模设计过程包括许多环节，整个系统INTPDIE被结构化为各种子系统，模块和子模块。所开发的组织系统INTPDIE如图1所示。各模块该系统INTPDIE的子系统进行了简要的描述如下：3.2.1 CCKBS模块该CCKBS模块是用于检查钣金零件的可制造性的角度的设计特点。该模块能够检查零件的设计特征如坯料的尺寸，孔的大小，孔间距，圆角半径， 内部特征和边缘部分之间的距离两个内部特征的距离，凹槽
