防塵墊圈沖壓成形工藝及模具設計【空調機墊片】【說明書+CAD】,空調機墊片,說明書+CAD,防塵墊圈沖壓成形工藝及模具設計【空調機墊片】【說明書+CAD】,防塵,墊圈,沖壓,成形,工藝,模具設計,空調機,墊片,說明書,仿單,cad
河南機電高等?？茖W校
畢業(yè)設計評語
學生姓名：張海時 班級: 模具064 學號： 061304438
題 目： 防塵墊圈沖壓成形及模具設計
綜合成績：
指導者評語：
張海時同學基本上能按照任務書要求完成防塵墊圈沖壓成形工藝及模具設計，工作量充足，模具結構一般可行，但存在錯誤，零件圖公差標注、技術要求不夠全面，說明書較完整，基本上符合規(guī)范性要求。建議成績評定為及格，修改后可以提交答辯。
指導者(簽字)：
年 月 日
畢業(yè)設計評語
評閱者評語：
張海時同學畢業(yè)設計題目來源于生產實踐，工作量達到要求，基本上能按照規(guī)范性要求書寫設計說明書，零件圖標注、技術要求不夠全面，裝配圖模具結構總體可行，但存在錯誤。建議成績評定為及格，修改后可以提交答辯。
評閱者(簽字)：
年 月 日
答辯委員會（小組）評語：
答辯委員會（小組）負責人(簽字)：
年 月 日
河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計說明書
1.緒 論
目前，我國沖壓技術與工業(yè)發(fā)達國家相比還相當的落后，主要原因是我國在沖壓基礎理論及成形工藝、模具標準化、模具設計、模具制造工藝及設備等方面與工業(yè)發(fā)達的國家尚有相當大的差距，導致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產周期等方面與工業(yè)發(fā)達國家的模具相比差距相當大。
1.1國內模具的現狀和發(fā)展趨勢
1.1.1國內模具的現狀
我國模具近年來發(fā)展很快，據不完全統(tǒng)計，2003年我國模具生產廠點約有2萬多家，從業(yè)人員約50多萬人，2004年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢頭，模具企業(yè)總體上訂單充足，任務飽滿，2004年模具產值530億元。進口模具18.13億?美元，出口模具4.91億美元，分別比2003年增長18%、32.4%和45.9%。進出口之比2004年為3.69:1，進出口相抵后的進凈口達13.2億美元，為凈進口量較大的國家。
在2萬多家生產廠點中，有一半以上是自產自用的。在模具企業(yè)中，產值過億元的模具企業(yè)只有20多家，中型企業(yè)幾十家，其余都是小型企業(yè)。?近年來，?模具行業(yè)結構調整和體制改革步伐加快，主要表現為：大型、精密、復雜、長壽命中高檔模具及模具標準件發(fā)展速度快于一般模具產品；專業(yè)模具廠數量增加，能力提高較快；"三資"及私營企業(yè)發(fā)展迅速；國企股份制改造步伐加快等。
雖然說我國模具業(yè)發(fā)展迅速，但遠遠不能適應國民經濟發(fā)展的需要。我國尚存在以下幾方面的不足:
第一，體制不順，基礎薄弱。 “三資”企業(yè)雖然已經對中國模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動作用，私營企業(yè)近年來發(fā)展較快，國企改革也在進行之中，但總體來看，體制和機制尚不適應市場經濟，再加上國內模具工業(yè)基礎薄弱，因此，行業(yè)發(fā)展還不盡如人意，特別是總體水平和高新技術方面。
??? 第二，開發(fā)能力較差，經濟效益欠佳.我國模具企業(yè)技術人員比例低，水平較低，且不重視產品開發(fā)，在市場中經常處于被動地位。我國每個模具職工平均年創(chuàng)造產值約合1萬美元，國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多是15～20萬美元，有的高達25～30萬美元，與之相對的是我國相當一部分模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理，真正實現現代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。
?? 第三，工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低．雖然國內許多企業(yè)采用了先進的加工設備，但總的來看裝備水平仍比國外企業(yè)落后許多，特別是設備數控化率和CAD/CAM應用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因，引進設備不配套，設備與附配件不配套現象十分普遍，設備利用率低的問題長期得不到較好解決。裝備水平低，帶來中國模具企業(yè)鉗工比例過高等問題。
? 第四，專業(yè)化、標準化、商品化的程度低、協(xié)作差． 由于長期以來受“大而全”“小而全”影響，許多模具企業(yè)觀念落后，模具企業(yè)專業(yè)化生產水平低，專業(yè)化分工不細，商品化程度也低。目前國內每年生產的模具，商品模具只占45%左右，其馀為自產自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好，難以完成較大規(guī)模的模具成套任務，與國際水平相比要落后許多。模具標準化水平低，標準件使用覆蓋率低也對模具質量、成本有較大影響，對模具制造周期影響尤甚。
第五，模具材料及模具相關技術落后．模具材料性能、質量和品種往往會影響模具質量、壽命及成本，國產模具鋼與國外進口鋼相比，無論是質量還是品種規(guī)格，都有較大差距。塑料、板材、設備等性能差，也直接影響模具水平的提高。
1.1.2 國內模具的發(fā)展趨勢
巨大的市場需求將推動中國模具的工業(yè)調整發(fā)展。雖然我國的模具工業(yè)和技術在過去的十多年得到了快速發(fā)展，但與國外工業(yè)發(fā)達國家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿足國民經濟高速發(fā)展的需求。未來的十年，中國模具工業(yè)和技術的主要發(fā)展方向包括以下幾方面:????
1） 模具日趨大型化；???
? 2）在模具設計制造中廣泛應用CAD/CAE/CAM技術；??
? 3）模具掃描及數字化系統(tǒng)；???
? 4）在塑料模具中推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型和高壓注射成型技術；?
?? 5）提高模具標準化水平和模具標準件的使用率；???
6）發(fā)展優(yōu)質模具材料和先進的表面處理技術；???
7）模具的精度將越來越高；?
? 8）模具研磨拋光將自動化、智能化；??
?? 9）研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程；??
?10）開發(fā)新的成形工藝和模具。
1.2 國外模具的現狀和發(fā)展趨勢
模具是工業(yè)生產關鍵的工藝裝備，在電子、建材、汽車、電機、電器、儀器儀表、家電和通訊器材等產品中，60％－80％的零部件都要依靠模具成型。用模具生產制作表現出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清潔環(huán)保的特性，是其他加工制造方法所無法替代的。模具生產技術水平的高低，已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志，并在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發(fā)能力。近幾年，全球模具市場呈現供不應求的局面，世界模具市場年交易總額為600～650億美元左右。美國、日本、法國、瑞士等國家年出口模具量約占本國模具年總產值的三分之一。?
國外模具總量中,大型、精密、復雜、長壽命模具的比例占到50%以上；國外模具企業(yè)的組織形式是"大而專"、"大而精"。2004年中國模協(xié)在德國訪問時，從德國工、模具行業(yè)組織--德國機械制造商聯(lián)合會（VDMA）工模具協(xié)會了解到，德國有模具企業(yè)約5000家。2003年德國模具產值達48億歐元。其中（VDMA）會員模具企業(yè)有90家，這90家骨干模具企業(yè)的產值就占德國模具產值的90%，可見其規(guī)模效益。
隨著時代的進步和技術的發(fā)展，國外的一些掌握和能運用新技術的人才如模具結構設計、模具工藝設計、高級鉗工及企業(yè)管理人才，他們的技術水平比較高．故人均產值也較高．我國每個職工平均每年創(chuàng)造模具產值約合1萬美元左右，而國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多15～20萬美元，有的達到 25～30萬美元。國外先進國家模具標準件使用覆蓋率達70%以上，而我國才達到45％．
2、設計依據、原始數據
圖1-1 空調機墊片零件圖
空調機墊片，材料：45號鋼，厚度3mm，生產批量為大批量生產。
3、零件沖壓加工工藝分析
沖裁件的工藝性是指沖裁件對沖裁工藝的適應性。一般情況下，對沖裁件工藝性影響最大的是幾何形狀、尺寸和精度要求。良好的沖裁工藝性應能滿足材料較省、工序較少、模具加工較易、壽命較高、操作方便及產品質量穩(wěn)定等要求。
1、沖裁件結構工藝性
（1）沖裁件孔的最小尺寸 模具凸模的強度受沖裁件上孔的尺寸的影響，所以沖裁件上的孔不能太小，查《冷沖壓模具設計指導書》表2-2，沖裁空調機墊片時，沖孔的最小尺寸為1.3t=0.39mm，該零件的孔遠比0.39mm大，所以凸模的強度不受沖裁件上孔的尺寸的影響。
（2）最小孔距、孔邊距 沖裁件的孔與孔、孔與邊緣之間的距離a(見圖2-1)不能太小，否則模具強度不夠或使沖裁件變形，一般a≥2t，但是不得小于3～4mm。該零件最小孔邊距a=75.50mm>2t=6mm。因為模具強度足夠，故不用分開沖小孔。
圖2-1
2、沖裁件的精度和斷面粗糙度
（1）精度 零件圖1-1所示防塵墊圈零件其外形相對比較簡單，形狀規(guī)則，適合沖裁加工。但零件尺寸公差要求較高，按IT14級選取，利用普通沖裁方式可達到圖樣要求。查《冷沖壓模具設計指導書》表2-3，該沖裁件內形尺寸公差為0.20mm，外形尺寸公差為0.40mm；表2-4，孔中心距公差為±0.25
（2）斷面粗糙度
查《冷沖壓模具設計指導書》表2-5，材料厚度t=3mm，得斷面粗糙度=25m。
4、確定零件沖壓工藝方案
該零件的外形簡單，形狀規(guī)則，材料為45鋼板，厚度t=3mm，=600MPa。由于生產批量為大批量生產。而且成型工藝只有沖孔和落料兩個工序，所以設計關鍵是設計模具工作零件的結構，保證模具使用壽命。
1、方案比較
方案一：采用單工序模，對于該零件，沖模的結構簡單、制造周期短，價格低，而且通用性好，比較容易在實現自動化，但是壓力機一次行程內只能完成一個工序，生產效率不太高。
方案二：采用復合模，壓力機一次行程內可以完成兩個或者兩個以上工序，生產效率高，適合大批量零件生產，沖件精度較高，不受送料誤差影響，內外形相對位置一致性好，適宜沖薄料，但是很難實現自動化，只能實現部分自動化，而且制造復雜性和價格都比單工序模高。
方案三：采用級進模，壓力機一次行程內可以完成多個工序，生產效率高，沖件精度高，適合中小型零件的大批量零件生產，容易實現自動化，較難保證內外形相對位置一致性。模具強度高，耐磨性能要好，級進模制造復雜性和價格要比復合模低。
2、確定方案
比較以上方案，決定采用復合模沖裁該零件，由于生產批量為大批量生產，而且具有操作方便、安全制造方便，維修容易等特點，模具強度較高，壽命較長。采用側刃定距保證定位.該零件屬于小型零件，而且產量是大批量生產。從模具的制造復雜性和價格還有生產效率等方面考慮，所以決定采用復合模沖裁該零件。
5、排樣設計
1、導正孔
利用中間的孔作為導正孔
2、確定條料的寬度
條料寬度的確定原則是：最小條料寬度要保證沖裁時工件周邊有足夠
的搭邊值，最大條料寬度要能在沖裁時順利地在導料板之間送進，并與導料板之間有一定的間隙。因此，在確定條料寬度時必須考慮到模具的結構中是否采用側壓裝置和側刃，根據不同結構分別進行計算。
因為此級進?？紤]采用的是自動送料方式，所以設計時采用側刃裝置，和采用側壓裝置，所以計算條料寬度時，無按以下式計算：
B=〔D+2+nb〕(mm)
式中： B為條料寬度的基本尺寸；
D為條料寬度方向零件輪廓的最大尺寸(mm)
條料下料剪切公差(mm) ，
查《沖壓工藝與模具設計》表2.5.3。
得 =0.9mm，=0.5mm。
B=〔114+2x2.5+1〕(mm)=120(mm)。
3、 排樣的方式
根據以上分析，排樣圖見圖4-4所示。
圖4-4
4、 材料的經濟利用
沖壓件大批量生產成本中，毛坯材料費用占60%以上，排樣的目的就在于合理利用原材料。衡量排樣經濟性、合理性的指標是材料的利用率。 其計算公式如下：
一個進距內的材料利用率= X100% = X100%
式中 F為工件的實際面積；
為所用材料面積，包括工件面積與廢料面積；
A為送料進距； B條料寬度。
得 =X100% ==46.3%
所以一個進距內的材料利用率為46.3%
6、沖裁工藝力的計算
1、沖裁力
計算沖裁力的目的是為了合理地選擇壓力機和設計模具，壓力機的噸位必須大于所計算的沖裁力，以適應沖裁的要求。
沖裁力的大小主要與材料力學性能、厚度及沖裁件分離的輪廓長度有關。
平刃口模具沖裁時，沖裁力F（N）可按下式進行計算
式中 L—沖裁件周邊長度（mm）；
t —材料厚度（mm）；
—材料抗剪強度（M Pa）；
K—系數。（考慮到模具刃口的磨損，模具間隙的波動，材料力學性能的變化及材料厚度偏差等因素，一般取K=1.3）
一般情況下，材料的，為計算方便，也可用下式計算沖裁力F（N）
式中 —材料的抗拉強度（MPa）。
此制件所需的沖裁力由沖孔力、落料力兩部分組成。
查《沖壓工藝與模具設計》表8-1 得 =600 M Pa
=（）
=2mm*600MPa*(357.96mm+329.07mm+517.47mm)=216.81kN
所以此制件所需的沖裁力=216.81kN。
2、卸料力、推件力和頂件力的計算
當上模完成一次沖裁后，沖入凹模內的制件或廢料因彈性擴張而梗塞在凹模內，模面上的材料因彈性收縮而會緊箍在凸模上。為了使沖裁工作連續(xù)，操作方便，必須將套在凸模上的材料刮下，將梗塞在凹模內的制件或廢料向下推出或向上頂出。從凸模上刮下材料所需的力，稱為卸料力；從凹模內向下推出制件或廢料所需的力，稱為推料力。從凹模內向上頂出制件所需的力，稱頂件力。如圖4-5所示。
圖4-5 工藝力示意圖
、、是由壓力機和模具的卸料、推料、頂件裝置獲得的。影響這些力的因素主要有材料的力學性能、材料厚度、模具間隙、凸、凹模表面粗糙度、零件形狀和尺寸以及潤滑情況等。要準確計算這些力是困難的，實際生產中常用下列經驗公式計算
=
=
=
式中 ----沖裁力（k N）
—系數，查《冷沖壓模具設計指導書》表2-20得，
卸料力、推件力和頂件力系數，=0.035，=0.040；
—梗塞在凹模直壁內的制件或廢料數量，n=h/t。查表2-22，取h=9，得=3。
==0.035*216.81kN=7.59kN
==3*0.040*216.81kN=3.22kN
所以此制件所需的卸料力、推件力和頂件力分別為7.59 k N、3.22kN。
3、沖壓設備的選擇
（1）、壓力機的噸位應當等于或大于沖裁時的總力。
≥
式中 為所選壓力機的噸位。
為沖裁時的總力。
沖壓力的計算
= ++
=216.81kN+7.59kN+3.22kN
=227.62kN
查《冷沖壓模具設計指導書》表8-10得，完成該制件所需的沖壓力為250kN。
（2） 初步選擇壓力機
由《冷沖壓模具設計指導書》表8-10查得，選壓力機為開式雙柱可傾壓力機，型號為J23-25，其參數如表1-1所示。
表1-1
型號
J23-25
公稱壓力/kN
250
滑塊行程/㎜
65
滑塊行程次數/（次/min）
55
最大封閉高度/㎜
270
封閉高度調節(jié)量/㎜
55
滑塊中心線至床身距離/㎜
200
床身兩立柱間距離/㎜
270
工作臺尺寸/㎜
前后
370
左右
560
工作臺孔尺寸/㎜
前后
200
左右
290
直徑
260
墊板尺寸/㎜
厚度
50
直徑
模柄孔尺寸/㎜
直徑
40
深度
60
滑塊底面尺寸/㎜
前后
左右
最大傾斜角度/（°）
30
4、模具壓力中心的確定
沖裁力合力的作用點稱為沖模壓力中心。為了保證壓力機和沖模正常平穩(wěn)的工作，必須使沖模的壓力中心與壓力機滑塊中心重合。該零件壓力中心分析圖如圖4-6所示。
圖4-6 壓力中心分析圖
按下列公式求壓力中心的坐標值（，）：
得
取整數為437。。
7、零件沖壓工藝計算
1、凸、凹模間隙值的確定
凸、凹模間隙對沖裁件斷面質量、尺寸精度、模具壽命以及沖裁力、卸料力、推件力等有較大影響，所以必須選擇合理的間隙。沖裁間隙數值主要按制件質量要求，根據經驗數值來選用。查《冷沖壓模具設計指導書》表2-9，該沖裁件為45鋼板，板料厚度為3mm，故沖裁模初始雙邊間隙=0.27mm，=0.33mm。
2、凸、凹模刃口尺寸的確定
1、確定凸、凹模刃口尺寸的原則：
a、落料模先確定凹模刃口尺寸，其標稱尺寸應取接近或等于制件的最小極限尺寸，以保證凹模磨損到一定尺寸范圍內，也能沖出合格制件，凸模刃口的標稱尺寸應比凹模小一個最小合理間隙。
b、沖孔模先確定凸模刃口尺寸，其標稱尺寸應取接近或等于制件的最大極限尺寸，以保證凸模磨損到一定尺寸范圍內，也能沖出合格的孔。凹模刃口的標稱尺寸應比凸模大一個最小合理間隙。
c、選擇模具刃口制造公差時，要考慮工件精度與模具精度的關系，既要保證工件的精度要求，又要保證有合理的間隙值。一般沖模精度較工件精度高2～3級。工件尺寸公差應按“入體”原則標注為單向公差，所謂“入體”原則是指標注工件尺寸公差時應向材料實體方向單向標注，即：落料件上偏差為零，下偏差為負；沖孔件上偏差為零，下偏差為負。
2、凸、凹模配合加工時的工作部分尺寸
對于沖裁復雜形狀沖件的模具或薄板零件的模具，為了保證沖裁凸、凹模間有一定的間隙值，其凸、凹模常采用配合加工方法。凸、凹模工作部分尺寸計算：其落料件按凹模磨損后尺寸增大、減小和不變的規(guī)律三種；沖孔件按凸模磨損后尺寸增大、減小和不變的規(guī)律三種。計算公式見《冷沖壓模具設計指導書》表2-14。
第一類尺寸：落料凹模或沖孔凸模磨損后尺寸將會增大，計算公式為：
=(-x△)
第二類尺寸：落料凹?；驔_孔凸模磨損后尺寸將會減小，計算公式為：
=(+x△)
第三類尺寸：凹?；蛲鼓Ｄp后尺寸基本不變，計算公式為：
=(+0.5△) ±
式中 △為零件的公差(mm)；因沖裁件尺寸公差要求較高，精度按IT11選取。X為磨損系數，其值在0.5～1之間，按表2-13選取。該零件精度為IT11，故x=0.75
（1）設計凸模、凹模的刃口尺寸
沖裁該空調機墊片零件用級進模來完成，工序分為三步，所以有三對凸、凹模，三對凸、凹模都采用配合加工的方法來制造。
第一對凸、凹模的圖形如圖4-1所示：
空調機墊片零件的基本尺寸 凹模刃口尺寸 凸模刃口尺寸
圖4-1
第一步工序為沖孔，選凸模為設計基準件，只需計算凸模刃口尺寸及制造公差，凹模刃口尺寸由凸模的實際尺寸按間隙要求配做。
由《冷沖壓模具設計指導書》表2-8查得，沖裁模初始雙邊間隙=0.270mm，=0.330mm。由表2-12查得：尺寸為60mm時，=0.020mm; 尺寸為13.1mm時, =0.020mm。由表2-13查得：X=0.75。
根據第二類尺寸，=(+x△) ，又工件的公差△=0.1，故沖孔凸模的基本尺寸計算如下：
1= (60+0.75x0.1) mm=60.08mm
b1=(13.1+0.75x0.1) mm=13.18mm
沖孔凸、凹模的尺寸如圖4-2所示。
沖孔凹模的尺寸（按凹模實際尺寸配做， 沖孔凸模的尺寸
保證雙面間隙值為0.270～0.330mm）
圖4-2
第二對凸、凹模的圖形如圖4-3所示：
空調機墊片零件的基本尺寸 凹模刃口尺寸 凸模刃口尺寸
圖4-3
第二步工序為沖孔，選凸模為設計基準件，只需計算凸模刃口尺寸及制造公差，凹模刃口尺寸由凸模的實際尺寸按間隙要求配做。
其計算同上，A2=B1，2= b1
（2）、計算凹模外形尺寸：
凹模厚度：按公式H=Kb(≥15mm)
凹模壁厚：按公式C=（1.5～2）H(≥30mm)
式中 b為沖裁件的最大外形尺寸；b=114mm。
K為系數，考慮板料厚度的影響，查表2-24，得K=0.24。
則 H=Kb=0.24*114=27.36mm
但考慮到要增加凹模強度來提高模具壽命，所以凹模的厚度要適當增加，故取30mm。
C=（1.5～2）H=45～60mm
根據零件尺寸即可以估算凹模的外形尺寸；
長度X寬度為500mmX315mm。
（3）、凸模固定板的厚度：厚度一般取凹模厚度的0.6～0.8倍。
H1=0.8H=0.8X30mm=24mm。
（4）、卸料板的厚度：厚度一般取凹模厚度的0.8～1.0倍。
H2=0.8H=0.8X30mm=24mm。
（5）、凸模墊板的采用和厚度：是否采用墊板，以凸模的承壓面進行計算，按以下公式計算：
=
式中 F為沖裁力。
A為凸模的承壓面（按最小的凸模的承壓面計算）。
則 ===100.6MPa。
查《冷沖壓模具設計指導書》表2-39得鑄鐵模板的[]為90～140MPa。
在之間，為了安全起見，因此須采用墊板，墊板厚度取8mm。
（6）、橡膠彈性體自由高度：根據零件材料厚度為3mm，沖裁時凸模進入凹模深度取1mm，，，彈簧的自由高度=60mm。
（7） 、計算凸模外形尺寸：
凸模形長度L=24+21+24-1=68mm，考慮模具維修時刃磨留量2mm，三個凸模的長度一樣都為取70mm。凸模長度確定后一般不需要作強度核算。
8）、模具總體設計
有了上述各步計算所得的數據及確定方案便可以對模具進行總體設計并畫出草圖，如-圖4-6所示。
從結構圖初算出閉合高度：
=（60+8+70+30+75-1）=242mm
根據凹模的外形尺寸，確定下模板的外形尺寸為500mmX315mm。
9）、模具的主要零部件的設計
本模具是采用自動送料的級進模，三個凸模用固定板固定，凹模可直接用螺釘與圓柱銷固定而且在橫向的定位上增設一個定位銷。卸料裝置采用彈性的，導向裝置采用導柱導套，定位零件用側刃定位和自動送料，用始用擋料銷作首次定位條料，模柄用浮動模柄。
10)、選定設備
此模具的總沖壓力： =227.62kN
閉合高度： =242mm
外廓尺寸： 500mmX315mm。
選J23-25壓力機，根據所要的總沖壓力 =227.62kN
來看，要用250kN的壓力機。此壓力機的主要技術參數規(guī)格為：
最大沖壓力 250kN
滑塊行程 65mm
連桿調節(jié)量 55mm
最大裝模高度 270mm
工作臺尺寸 370mmX560mm
因此根據沖壓力、閉合高度、外廓尺寸等數據，所以選擇J23-25壓力機是合適的。
結論
畢業(yè)設計作為三年大學學習中極為重要的一部分，是衡量一個學生專業(yè)課水平的重要標志。畢業(yè)設計是我們所學課程的一次系統(tǒng)而深入的綜合性的總復習，是一次理論聯(lián)系實踐的訓練，也是我們步入工作前的一次檢驗。
就我個人而言，通過這次畢業(yè)設計，使我學習到了許多知識，對模具的設計與制造有了極為深刻的認識，是一次由理論向實踐的飛躍，回顧一個多月的設計生活，讓我感慨頗深，主要體會有以下幾點：
1、扎實的基礎課，專業(yè)課是模具設計的基礎
由于以前所學的課程難免有些理解不深，遺忘等，而本次設計又或多或少的用到了這些知識，從而迫使我認真扎實的學習了以前的課程，并加深了對這些課程的理解、真正有一種溫故而知新的感覺，如機械制圖中的各種線型的特點應用，材料力學中的應力校核，熱處理中各種材料與熱處理性能，公差配合與測量技術中公差的正確選用，模具的加工與制造技術。塑料模具的設計與制造步驟，模具材料的正確選用等。
2、理論與實踐相結合的重要性
以前的學習中，基本上是純理論的學習，雖然有金工實習、畢業(yè)實習等實踐的體味，但卻停留在表面上，沒有進行過真正的設計，從而使理論與實踐嚴重脫節(jié)，而現在我們是在經歷了金工實習、畢業(yè)實習后的一次真正的練兵。我認真回顧了以前所見所學的塑料模知識，在腦海里反復了思考了塑料模的步驟，然后開始到圖書館查資料作設計。在作設計的過程中，我才真正感覺到眼高手低的含義，同時也“窺一斑而知全豹”，自己的學習中的不足和薄弱環(huán)節(jié)暴露無遺，但是在老師們的幫助下以及自己的努力下，我終于克服了重重困難，使設計得以順利的進行。通過向老師們請教，我了解到設計要面向企業(yè)，面向市場的原則，畢業(yè)設計正是對實踐能力的一次強有力的訓練，是我們獨立工作的前湊，將對我們以后的工作產生深遠的影響。
3、對模具設計中的安全性，經濟性加深了認識
在設計工作中，要不斷對安全性進行分析，從操作者的角度進行設計，在設計中，需要考慮到模具的成本問題，經濟效益是工業(yè)生產的前提，成本的高直接決定了產品的競爭力，故在設計中盡可能的選用標準件。
4、電腦成為設計中重要的輔助工具。
由于工件形狀復雜，在設計中計算塑件的體積出現了很大的難度，后經蘇老師指點迷津，通過Pro/E繪圖和計算才得以解決。另外在繪零件和裝配圖時采用電腦也更方便快捷。采用電腦處理，精度高，方便快捷，在本次設計時，要求機械繪圖，電子文檔文本，從而對AUTOCAD的學習有了很大的進展，對WORD，WPS等各種文字處理工具有了更為熟練的操作，而模具CAD技術已成為該行業(yè)的發(fā)展趨勢，電腦終將成為設計的必備工具，這對提高學生的綜合素質著極為重要的現在意義。
5、設計態(tài)度直接決定著設計質量
畢業(yè)設計一般時間都足夠，但足夠的時間不一定都能設計出優(yōu)秀的模具。這就除了能力水平的問題外，極為重要的一點便是態(tài)度問題，作為學生必須要態(tài)度謙虛、工作認真、勤學好問、實事求是，才能正確對待設計，才有可能取得設計的圓滿成功。
總之，通過畢業(yè)設計使我對模具的設計與制造有了更深的認識，得到了許多有益的啟示，這對畢業(yè)后的過渡轉變有極重要的影響。在以后的工作中，我將繼續(xù)保持謙虛謹慎的工作作風，揚長避短，多與人交流，提高自己的個人素質和技能積累經驗，誠實守信，爭取在事業(yè)上更上一層樓，芝麻開花—節(jié)節(jié)高。
致謝
時光如電，歲月如梭，三年的大學生活即將結束，而我也即將離開可敬的老師和熟悉的同學踏入不是很熟悉的社會中去。在這畢業(yè)之際，作為一名工科院校的學生，做畢業(yè)設計是一件必不可少的事情。
畢業(yè)設計是一項非常繁雜的工作，它涉及的知識非常廣泛，很多都是書上沒有的東西，這就要靠自己去圖書館查找自己所需要的資料；還有很多設計計算，這些都要靠自己運用自己的思維能力去解決，可以說，沒有一定的毅力和耐心是很難完成這樣復雜的工作。
在學校中，我主要學的是理論性的知識，而實踐性很欠缺，而畢業(yè)設計就相當于實戰(zhàn)前的一次總演練。畢業(yè)設計不但把我以前學的專業(yè)知識系統(tǒng)的連貫起來，也使我在溫習舊知識的同時也可以學習到很多新的知識；這不但提高了我們解決問題的能力，開闊了我們的視野，在一定程度上彌補我們實踐經驗的不足，為以后的工作打下堅實的基礎。
由于本人資質有限，很多知識掌握的不是很牢固，因此在設計中難免要遇到很多難題，在有課程設計的經驗及老師的不時指導和同學的熱心幫助下，克服了一個又一個的困難，使我的畢業(yè)設計日趨完善。畢業(yè)設計雖然很辛苦，但是在設計中不斷思考問題，研究問題，咨詢問題，一步步提高了自己，一步步完善了自己。同時也汲取了更完整的專業(yè)知識，鍛煉了自己獨立設計的能力，使我受益匪淺，我相信這些經驗對我以后的工作一定有很大的幫助，而且也鍛煉我的吃苦耐勞的精神，讓我在這個競爭的社會里有立足之地。
最后，我衷心感謝各位老師特別是我的指導老師蘇光老師在這一段時間給予我無私的幫助和指導，并向你們致意崇高的敬意，以后到社會上我一定努力工作，不辜負你們給予我的知識和對我寄予的厚望！
8、參考文獻
1、《冷沖壓模具設計指導書》 王芳 主編 機械工業(yè)出版社 1999
2、《沖壓工藝與模具設計》 原紅玲主編 高等教育出版社 2008
3、《沖壓模具圖冊》 楊占堯主編 高等教育出版社 2008
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智能沖壓工藝規(guī)劃系統(tǒng)的研究
摘要：本文對建立一個智能沖壓工藝設計知識為基礎的系統(tǒng)給出了一個簡單的介紹。研究該系統(tǒng)的框架，對模型和知識推理模式進行了介紹。對有些關鍵技術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力計算進行了研究。該系統(tǒng)可以改善工藝規(guī)劃效率。
關鍵詞： 排樣 KBS 知識模型 帶狀排樣法
1簡介
沖壓工藝規(guī)劃是沖壓產品開發(fā)的一個核心項目。它是金屬成型應用的一個重要組成部分，它與生產質量、成本、生產率和工具壽命有直接的影響。現代制造業(yè)的快速發(fā)展對沖壓提出了更高的要求，尤其是在沖壓工藝方面。多年來，相關研究已就如何在創(chuàng)新的環(huán)境加強工藝規(guī)劃的集成化和智能化程度進行研究。近年來，通過生產金屬成形智能設計系統(tǒng)、自動化技術，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計效率與質量、創(chuàng)新設計能力。
[1].對于冷鍛序列的設計開發(fā)了一種基于PC的專家系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用基于塑性理論和實際考慮的規(guī)則。在美國俄亥俄州立大學一個稱作FORMEX的規(guī)則系統(tǒng)被Altan和他的同事們寫入多級冷鍛的工藝規(guī)劃程序語言中。[2].它依靠冷鍛零件各種形狀的廣泛分類。[3] 實施以知識為本的冷成形序列設計系統(tǒng)，采用設計規(guī)則確定建立一個可行的序列，然后使用有限元分析優(yōu)化這個序列。一個以知識為基礎的模具設計自動化系統(tǒng)被Cheok和他的同事精心設計出來。[4] 在新加坡國立大學。一些零件表象技術、沖壓零件識別和模具構成也存在于這項工作中。在中國，華中科技大學的科學技術研究者們也開發(fā)出了基于知識系統(tǒng)的用于對小型金屬件沖壓級進模的程序包。[5].使用特點，用戶可以在3D立體構架下設計產品。在手工設置排樣后，用戶可以使用交互命令來開發(fā)帶裝布局設計。來自利物浦大學工業(yè)研究部門的研究者們也在研究沖壓工藝和沖裁模的專用系統(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別技術。[7]在上海沖壓模具和工具技術研究所的研究者們也開發(fā)出了級進模的CAD/CAM系統(tǒng)。他們研究的該系統(tǒng)依靠特殊的相關數據來描繪工件和模具結構。
上述研究的研究工作的目的是為了促進金屬成形的發(fā)展。從金屬智能成型的回顧和分析中，使用智能設計的理論和方法來研究沖壓工藝規(guī)劃的步驟。在本文中介紹了應用于沖壓工藝規(guī)劃的智能的系統(tǒng)。該智能系統(tǒng)在處理一些復雜的設計問題時是種強有力的工具。由專門知識構成的智能系統(tǒng)可以用一種交互的方式協(xié)助用戶解決各種各樣的問題或疑問。[8].智能系統(tǒng)是一種計算機系統(tǒng)，它試圖代表人類知識和專業(yè)知識, 以一種實際和有效的途徑提供快捷、方便的知識。智能系統(tǒng)能夠完成一般需要專家才能完成的任務。它能自動化實時利用現有的專業(yè)知識,并解釋它的推理過程。沖壓工藝規(guī)劃是一個含有豐富知識的復雜設計過程。整合在沖壓工藝規(guī)劃設計中智能系統(tǒng)的關鍵技術是至關重要的。使用智能理論的沖壓工藝規(guī)劃智能系統(tǒng)被提出來。對一些關鍵技術,如集成產品知識建模和戰(zhàn)略規(guī)劃的綜合沖壓成形過程進行了研究。在沖壓設計中包括各種各樣的知識，如專業(yè)領域知識、多任務知識、非標準知識。每一種知識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、模具工具的結構。沖壓工藝規(guī)劃是一種基于專家知識的創(chuàng)造性程序。智能系統(tǒng)技術可以改善制定沖壓工藝規(guī)劃的效率。
2系統(tǒng)構架和框架
智能系統(tǒng)的關鍵技術是建立和應用的信息化模型制作。。該產品信息模型,包括三個階段：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?；趲缀蔚哪Ｐ兔枋隽慵膸缀瓮負湫畔?。由于零件的數據信息不能被完整的描述、數據分離水平太低，幾何模型被特征模型取代。這個信息模型包括一組幾何實體。依靠此模型的工程語義模型，許多與設計相關的功能可以被實現。隨著人工智能的發(fā)展，智能模型開始被應用。專業(yè)知識、設計過程的知識,和相關的知識都包含在知識模型中[9、10]。智能模型支持表達和傳遞有用的信息。
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)對產品的定義有效且完整。它幾何了不同模型的優(yōu)點且能滿足幾何設計和推理過程。面向對象技術應用到整合各種各樣的知識。此集成的知識系統(tǒng)模型可被共享和用于智能設計和產品信息溝通。
這個關于沖壓模具工藝規(guī)劃的智能系統(tǒng)構架已經被設計出來。這個零件的結構設計,包括一個圖形用戶界面,一個應用程序系統(tǒng)、設計資源、知識工具,混合推理機制、基礎模型。在這個構架中知識模型有不同的分類。知識模型從設計資源中獲取有用的信息，支持知識獲取和知識表達的程序。這個模型把有用信息轉移到知識庫。知識庫由CAD軟件支持。設計結果以3D模型、圖畫和資料庫的形式保存在知識庫中，它對在知識庫中不同零件的知識傳遞來說非常的重要。
3 實施方法和應用
3.1沖壓智能模型的可行性論證
智能系統(tǒng)對沖壓工件的質量、成本、模具壽命進行評價。該評價基于成熟的智能模型。此模型集成了規(guī)則庫、零件信息和結論庫。系數根據知識規(guī)則推理在知識庫得出。沖壓成型可行性可以從信息庫中零件信息和相關系數推出。在設計過程中被新結論擴大的結果保存在結論庫中。
模型的智能推理過程和零件的規(guī)格相比有一定限度范圍的工藝參數。此規(guī)格
包括輸入輸出半徑、孔徑、孔板、孔網、槽、槽網。結果來證實零件的形狀是否符合模具工具加工。智能推理用于自動和交互的方式。這樣做的目的是來研究沖壓該產品的可行性。智能推理的關鍵是確定基于零件厚度和相關系數的加工極限值。圖二所示為產品可行性論證模型的流程圖。
知識規(guī)則和設計結果保存在機械推理的數據庫中。零件的形狀可以在知識模型中修改。
由知識模型決定的沖壓工藝規(guī)劃是非常重要的一步，它同時也提供了選擇一個單步工序刀具或是復合工具或是一個改進工具的方法。各種不同領域的知識、經驗和專業(yè)知識都被保存在工藝規(guī)劃專業(yè)系統(tǒng)中。
知識庫的發(fā)展是基于規(guī)則表達的共同原則。這一步的目的是集成專業(yè)經驗和零件
的形狀
3.2基于優(yōu)化算法的智能排樣模型
為了達到較高的材料利用率，空白的知識模型被建立，保存在知識庫中的結果是其他模塊建立的基礎。
在知識庫中有四種排樣類型：
● 一排列布局模式
● 與一排列相對的模式
● 兩排列布局模式
● 與兩排列布局相對的模式
建立這個知識模型的目的是改善材料的利用。由知識庫提供的限制情況可以由人類專家來選擇。這個知識模型控制著整個排樣的設計過程。
圖三所示為平面布局的等級體系結構
第一種模式的作用是選擇粗略數值和計算工作區(qū)域的總體輪廓。此模式提供了原始參數。粗略數值的全部信息都由此得到，不管這個數字是否被概略畫出或是被選中。
第二種模式用來確定布局類型、角度范圍、布局大小和條帶區(qū)的寬度。
第三種模式中應用了優(yōu)化算法。設計結果包括材料利用率、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生成。
在第四種模式中可以修改布局規(guī)劃的結果。最終參數包括每步間隙、材料寬度、各類網格和轉換能力。當參數有所改變時，布局規(guī)劃圖可以被更新。
該知識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.在圖形周圍最適合的矩形第一次生成。復制件和原件之間的距離是包含在接洽網中的。圖四說明了此種算法。
2.在兩個環(huán)形中間的值是經過計算的。這兩個環(huán)形分解成線和圓弧的單元。每對元素中間的距離需要重新補償。然后就可以找到最短的距離。
3.計算出的最小值和所要求的值之間的差異就是誤差。當誤差小于允許值時，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。
4.材料利用率可以以布局規(guī)劃的角度上被計算出來。
5.排樣圖形旋轉一定的角度。旋轉中心是矩形中心點附近的粗略數值。材料利用率在當前角度下被計算出來。
6.排樣圖形旋轉到另外一個角度。重復第三部的的步驟，直到角度達到180度。 3.3帶狀布局的開發(fā)
帶狀布局的工序規(guī)則被集成于知識基礎級進刀具設計。該智能模型的功能是：選擇零件位置，設計方位和安排帶狀工步距離。為了解決運行程序，該規(guī)則應該被制定的合理和有效。
自動設計模塊是智能模型中最重要的模塊。人工智能技術被應用于此模塊中。此模型中的預處理模塊，包括定位產品模塊和從產品模塊中提取精確的信息。為了在修改模塊中生成一個模型，最初的設計工程被修改[11]。被修改的模塊代替了處理模塊。
3.3.1 自動帶狀布局設計的預處理
1）確定零件的位置和排列。用戶可以用界面來確定預處理模塊中的一些參數。確定位置的過程可以和其他元素一起來做，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，結果被保存在知識庫中。
2）獲取零件精確信息。此精確信息應該在帶狀布局知識庫中得到。有用的信息包括沖孔的精確信息和相對位置信息。由此種類型信息組成的知識模型將會決定零件的沖壓順序。這個設計過程的主要要求是為位置精度開發(fā)一種知識模型[12]。首先，零件的形狀被分成封閉的輪廓。輪廓的數目為n
K = {k1, k2, . . ., ki, . . ., kn} (1)
這里 ki 表示零件的第i個輪廓。所有輪廓間的相對關系包含在關系P中。如果在輪廓ki 和kj 之間要求精準，這里存在(ki , kj) ∈ p。
p = {. . ., (ki , kj), . . .} ki , kj ∈ K, 1 ≤ i, j ≤ n(i _= j). (2)
每種類型的精確信息通過相關矩陣被保存在知識模型中。
3.3.2帶狀布局自動設計
帶狀布局的自動設計模塊在知識模型中是最重要的一個。在知識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輪廓比較好。在下一個階段這個部分被切斷。有時候，如果沖壓點之間的距離非常小，一些內輪廓就要被搬到下一階段進行加工。如果沖壓點離分餾點太近的話，分餾點就需要被更改到下一階段。如果這里仍然有不合適的尺寸，一些點可以被移動到下一階段。重復整個過程直到矩陣點間的每個尺寸都可以被接受。布局智能設計的核心是開發(fā)干涉點的智能模型[13]。
零件坯料被分成許多點的形式。這些點的名字是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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