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板料彎曲模設(shè)計(jì) 班 級(jí)：彎曲模設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一副板料彎曲模工件件尺寸如右圖：材料選用08F設(shè)計(jì)思路一、對(duì)一、對(duì)工工件進(jìn)行分析件進(jìn)行分析 二二、對(duì)工藝方案的確定對(duì)工藝方案的確定 三三、擬訂模具的結(jié)構(gòu)形式、擬訂模具的結(jié)構(gòu)形式 四四、繪制裝配圖和零件圖、繪制裝配圖和零件圖設(shè)計(jì)過程一、根據(jù)彎曲工件尺寸設(shè)計(jì)凸模尺寸.如圖：設(shè)計(jì)過程二.根據(jù)凸模尺寸設(shè)計(jì)模柄、上模座和上固定板。1.模柄采用壓入式模柄.設(shè)計(jì)過程上模板如圖設(shè)計(jì)過程2.上模座與上固定板之前通過螺釘連接，同時(shí)增加兩個(gè)銷，在起定位作用的同時(shí)增加安全性。設(shè)計(jì)過程 三.活動(dòng)凹模的設(shè)計(jì) 根據(jù)彎曲件的尺寸計(jì)算設(shè)計(jì)活動(dòng)凹模工作部分相關(guān)尺寸，再根據(jù)選擇的下模座的槽的尺寸確定其深度與寬度，其長(zhǎng)度及其斜邊尺寸需根據(jù)斜鍥的相關(guān)尺寸來設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過程四.斜鍥的選擇.1.斜鍥傾斜角選擇 一般斜鍥取30-45度，這里考慮到橫向的彎曲力較大，選擇較小的角度30.2.其它尺寸的設(shè)計(jì) 根據(jù)模具完全閉合時(shí)各零部件的相關(guān)位置及活動(dòng)凹模的相關(guān)尺寸設(shè)計(jì)斜鍥的長(zhǎng)寬和厚度，并計(jì)算出其與凸模的相關(guān)位置。設(shè)計(jì)過程斜鍥如圖：設(shè)計(jì)過程五.固定板的選擇 在此幅模具中，固定板有了兩個(gè)作用：一是限制活動(dòng)凹模的豎直運(yùn)動(dòng)和繞Y軸的轉(zhuǎn)動(dòng);二是對(duì)于彎曲板料也起到定位用，固定板與頂杠上的小圓柱一起對(duì)板料完全約束。六.下模座的設(shè)計(jì).設(shè)計(jì)過程 六.底座的設(shè)計(jì).設(shè)計(jì)過程裝配立體效果圖分模效果圖結(jié)束語(yǔ) 畢業(yè)設(shè)計(jì)使我受益匪淺，和同學(xué)們的互相探討，互相幫助使我感受到集體的力量，團(tuán)隊(duì)合作的精神。在此，感謝指導(dǎo)老師對(duì)我的悉心指導(dǎo)！使我學(xué)習(xí)到許多新的知識(shí)。致謝 由衷地感謝各位老師祝愿各位老師工作順利、生活愉快！
目錄
摘要 1
前言 2
1.彎曲工藝性分析 3
1.1分析零件的沖壓工藝性并確定工藝方案 3
1.2彎曲件的工藝性 3
1.3最小相對(duì)彎曲半徑的確定 4
2.彎曲件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 5
2.1最小彎曲半徑 5
3.改進(jìn)零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6
3.1采用熱處理工藝 6
3.2從模具結(jié)構(gòu)采取措施 6
4.彎曲工藝力的計(jì)算 8
4.1自由彎曲時(shí)的彎曲力的計(jì)算公式 8
4.2壓力機(jī)噸位的確定 8
5.毛坯尺寸及回彈量的計(jì)算的計(jì)算 9
5.1毛坯尺寸 9
5.2確定毛坯的尺寸 9
5.3回彈量的計(jì)算 9
6.彎曲模主要工作零件結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 11
6.1彎曲凸模和凹模的圓角半徑 11
6.2凹模工作部分深度 11
6.3 彎曲凹、凸模的間隙 12
7.彎曲件彎曲工序的安排 13
8.模具總體設(shè)計(jì) 14
8.1模具主要零部件的設(shè)計(jì) 14
8.2 彎曲設(shè)備的選擇 15
8.3選定設(shè)備 16
8.4繪制模具總圖 16
8.5 繪制模具非標(biāo)準(zhǔn)零件圖 17
9 模具總體設(shè)計(jì) 18
9.1 模具類型的選擇： 18
9.2 定位方式的選擇 18
9.3 卸料﹑出件方式的選擇 18
10.模具材料的選用及其他零部件的設(shè)計(jì) 20
10.1模具材料的選用 20
11 沖裁模具的試沖 22
總 結(jié) 24
致 謝 25
參考文獻(xiàn) 26
26
摘要
隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化的深入，模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中所發(fā)揮的作用越來越明顯。模具設(shè)計(jì)水 平的高低直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量及生產(chǎn)效率。
設(shè)計(jì)本模具是為了制造卡夾圓形彎件。設(shè)計(jì)中分析了零件的結(jié)構(gòu)及工藝性，擬訂該零件的沖壓工藝為“落料-沖孔—彎曲”，討論了彎曲零件毛坯展開形狀和尺寸的確定方法，設(shè)計(jì)了彎曲模，對(duì)關(guān)鍵零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作了詳細(xì)闡述，并指出了模具設(shè)計(jì)時(shí)的注意事項(xiàng)。其中，彎曲成形是本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，
由于模具設(shè)計(jì)是一種經(jīng)驗(yàn)性較強(qiáng)的設(shè)計(jì)，經(jīng)過長(zhǎng)期發(fā)展積累了大量豐富的沖壓工藝技術(shù)資料， 在設(shè)計(jì)模具時(shí)必然要借鑒這些經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，含括了彎曲模、拉深模中常用的工藝數(shù)，據(jù)以及模具材料的選取和壓力機(jī)基本參數(shù)等等.
本模具性能可靠，運(yùn)行平穩(wěn)，能夠適應(yīng)大批量生產(chǎn)要求，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)成本。
關(guān)鍵詞：彎曲模具 板料 彎曲成形
前言
我國(guó)模具工業(yè)從起步到飛躍發(fā)展，歷經(jīng)了半個(gè)多世紀(jì)，近幾年來，我國(guó)模具技術(shù)有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。大型、精密、復(fù)雜、高效和長(zhǎng)壽命模具又上了新臺(tái)階。大型復(fù)雜沖模以汽車覆蓋件具為代表，我國(guó)主要汽車模具企業(yè)，已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。體現(xiàn)高水平制造技術(shù)的多工位級(jí)進(jìn)模、覆蓋面大增，已從電機(jī)、電鐵芯片模具，擴(kuò)大到接插 件、電子零件、汽車零件、空調(diào)器散熱片等家電零件模具上。塑料模已能生產(chǎn)34"、48"大屏幕彩電塑殼模具，大容量洗衣機(jī)全套塑料模具及汽車保險(xiǎn)杠和整體儀表板等塑料模具。塑 料模熱流道技術(shù)更臻成熟，氣體鋪助注射技術(shù)已開始采用。壓鑄模方面已能生產(chǎn)自動(dòng)扶梯整體梯級(jí)壓鑄模及汽車后轎齒輪箱壓鑄模等。模具質(zhì)量、模具壽命明顯提高；模具交貨期較前縮短。模具CAD/CAM/CAE技術(shù)相當(dāng)廣泛地得到應(yīng)用，并開發(fā)出了自主版權(quán)的模具CAD/CAE軟件。電加工、數(shù)控加工在模具制造技術(shù)發(fā)展上發(fā)揮了重要作用。
模具加工機(jī)床品種增多，水平明顯提高?？焖俳?jīng)濟(jì)制模技術(shù)得到了進(jìn)一步發(fā)展，尤其這一領(lǐng)域的高新技術(shù)快速原型制造技術(shù)(RPM)進(jìn)展很快，國(guó)內(nèi)有多家已自行開發(fā)出達(dá)到國(guó)際水平的相關(guān)設(shè)備。模具標(biāo)準(zhǔn)件應(yīng)用更加廣泛，品種有所擴(kuò)展。模具材料方面，由于對(duì)模具壽命的重視，優(yōu)質(zhì)模具鋼的應(yīng)用有較大進(jìn)展。正由于模具行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，模具水平得以提高 ，模具國(guó)產(chǎn)化取得了可喜的成就。歷年來進(jìn)口模具不斷增長(zhǎng)的勢(shì)頭有所控制，模具出口穩(wěn)步增長(zhǎng)。
以大型沖模覆蓋件模具為代表。我國(guó)已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。如東風(fēng)汽車公司沖模廠，已設(shè)計(jì)制造了富康轎車部分內(nèi)覆蓋件模具。一汽模具中心生產(chǎn)了捷達(dá)王轎車外覆蓋件模具。轎車覆蓋件模具，具有設(shè)計(jì)和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高的特點(diǎn)?？纱砀采w件模具的水平。在設(shè)計(jì)制造方法，手段上面已基本達(dá)到了國(guó)際水，模具結(jié)構(gòu)功能方面也接近國(guó) 際水平，在轎車模具國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程中前進(jìn)了一大步。但在制造質(zhì)量、精度、制造周期和成本方面，與國(guó)外相比還存在一定的差距。
1.彎曲工藝性分析
材料:20；
厚度:2mm；
零件簡(jiǎn)圖:如圖1所示；
圖1-1 工件圖;
1.1分析零件的沖壓工藝性并確定工藝方案
彎曲模沒有固定的結(jié)構(gòu)型式，有可能設(shè)計(jì)得很簡(jiǎn)單，也可能設(shè)計(jì)得很復(fù)雜，這需要根據(jù)工件的材料性能、形狀、精度要求和產(chǎn)量進(jìn)行綜合分析，確定模具結(jié)構(gòu)型式。本工件屬于圓形彎曲，其外形要彎曲成如圖說是的封閉圓形，確定工藝方案為落料一沖孔一彎曲三個(gè)工序。本次設(shè)計(jì)主要完成彎曲工藝，達(dá)到如圖1所示的半封閉工件。
1.2彎曲件的工藝性
1.2.1彎曲件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
彎曲件的形狀左右對(duì)稱、寬度相同，相應(yīng)部位的圓角半徑左右相等，以保證彎曲時(shí)毛坯不會(huì)產(chǎn)生側(cè)向滑動(dòng)。
1.2.2彎曲件的圓角半徑
材料只有產(chǎn)生塑性變形才能形成所需的形狀。為了實(shí)現(xiàn)彎曲件的形狀，彎曲圓角半徑最大值沒有限制。例如，可以將厚的鐵板卷成圓桶，只要計(jì)算或?qū)嶒?yàn)出其回彈量，就可以制出所需的形狀。然而，板料彎曲的最小半徑是有限度的，如果彎曲半徑過小，彎曲時(shí)外層材料拉伸變形量過大，而使拉應(yīng)力達(dá)到或超過抗拉強(qiáng)度 ，則板料外層將出現(xiàn)斷裂，致使工件報(bào)廢。
1.2.3彎曲成形的工藝分析
彎曲件的工藝性是指彎曲件的形狀、尺寸、材料的選用及技術(shù)要求等是否滿足彎曲加工的工藝要求。具有良好沖壓工藝性的彎曲件，不僅能提高工件質(zhì)量，減少?gòu)U品率，而且能簡(jiǎn)化工藝和模具結(jié)構(gòu)，降低材料消耗。
1.3最小相對(duì)彎曲半徑的確定
1.3.1最小相對(duì)彎曲半徑的概念
最小相對(duì)彎曲半徑是指：在保證毛坯彎曲時(shí)外表面不發(fā)生開裂的條件下，彎曲件內(nèi)表面能夠彎成的最小圓角半徑與坯料厚度的比值，用 來表示。該值越小，板料彎曲的性能也越好。
1.3.2影響最小彎曲半徑的因素
材料的力學(xué)性能、工件的彎曲中心角 、板料的表面質(zhì)量與剪切斷面質(zhì)量、板料寬度的影響、板材的方向性。
表1-1 最小相對(duì)彎曲半徑經(jīng)驗(yàn)數(shù)值的確定
材料
正火或退火
硬化
彎曲線方向
與軋文垂直
與軋文平行
與軋文垂直
與軋文平行
鋁
0
0.3
0.3
0.8
退火紫銅
1.0
2.0
黃銅H68
0.4
0.8
05、08F
0.2
0.5
08、10、Q215
0
0.4
0.4
0.8
15、20、Q235
0.1
0.5
0.5
1.0
25、30、Q255
0.2
0.6
0.6
1.2
35、40
0.3
0.8
0.8
1.5
2.彎曲件的結(jié)構(gòu)工藝性分析
2.1最小彎曲半徑
彎曲件的彎曲半徑必須小于最小彎曲半徑，否則要采用工藝措施，如:熱彎、多次彎曲等。
2.2彎曲件形狀與尺寸的對(duì)稱性
彎曲件的形狀與尺寸應(yīng)盡可能對(duì)稱、高度也不應(yīng)相差太大。當(dāng)沖壓不對(duì)稱的彎曲件時(shí)，因受力不均勻，毛坯容易偏移，尺寸不易保證。為防止毛坯的偏移，在設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)考慮增設(shè)壓料板，或增加工藝孔定位。
彎曲件形狀應(yīng)力求簡(jiǎn)單，邊緣有缺口的彎曲件，若在毛坯上先將缺口沖出，彎曲時(shí)會(huì)出現(xiàn)叉口現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)難以成形。這時(shí)必須在缺口處留有連結(jié)帶，彎曲后再將連接帶切除。
圖2-1 彎曲件形狀對(duì)彎曲過程的影響
根據(jù)以上分析我們可以知道，此工藝件彎曲半徑為，厚度為最小相對(duì)彎曲半徑取之間。并且對(duì)稱性好，適宜彎曲加工。所以此最小相對(duì)彎曲半徑取0.6。
3.改進(jìn)零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1采用熱處理工藝
對(duì)一些硬材料和已經(jīng)冷作硬化的材料，彎曲前先進(jìn)行退火處理，降低其硬度以減少?gòu)澢鷷r(shí)的回彈，待彎曲后再淬硬。在條件允許的情況下，甚至可使用加熱彎曲。
運(yùn)用校正彎曲工序，對(duì)彎曲件施加較大的校正壓力，可以改變其變形區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)，以減少回彈量。
采用拉彎工藝,對(duì)于相對(duì)彎曲半徑很大的彎曲件，由于變形區(qū)大部分處于彈性變形狀態(tài)，彎曲回彈量很大，這時(shí)可以采用拉彎工藝。
3.2從模具結(jié)構(gòu)采取措施
補(bǔ)償法,利用彎曲件不同部位回彈方向相反的特點(diǎn)，按預(yù)先估算或試驗(yàn)所得的回彈量，修正凸模和凹模工作部分的尺寸和幾何形狀，以相反方向的回彈來補(bǔ)償工件的回彈量 。校正法,可以改變凸模結(jié)構(gòu)，使校正力集中在彎曲變形區(qū)，加大變形區(qū)應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)的改變程度迫使材料內(nèi)外側(cè)同為切向壓應(yīng)力、切向拉應(yīng)變.縱向加壓法, 在彎曲過程完成后，利用模具的突肩在彎曲件的端部縱向加壓, 使彎曲變形區(qū)橫斷面上都受到壓應(yīng)力，卸載時(shí)工件內(nèi)外側(cè)的回彈趨勢(shì)相反，使回彈大為降低。利用這種方法可獲得較精確的彎邊尺寸，但對(duì)毛坯精度要求較高。采用聚氨酯彎曲模 ,利用聚氨酯凹模代替剛性金屬凹模進(jìn)行彎曲彎曲時(shí)金屬板料隨著凸模逐漸進(jìn)入聚氨酯凹模，激增的彎曲力將會(huì)改變圓角變形區(qū)材料的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)，達(dá)到類似校正彎曲的效果，從而減少回彈。
圖3-1 用補(bǔ)償法修正模具結(jié)構(gòu)
圖3-2 用校正法修正模具結(jié)構(gòu)
4.彎曲工藝力的計(jì)算
彎曲力是設(shè)計(jì)彎曲模和選擇壓力機(jī)噸位的重要依據(jù)。生產(chǎn)中常用經(jīng)驗(yàn)公式概略計(jì)算彎曲力，作為設(shè)計(jì)彎曲工藝過程和選擇沖壓設(shè)備的依據(jù)。
4.1自由彎曲時(shí)的彎曲力的計(jì)算公式
彎曲力的計(jì)算 彎曲變形分三步，第一步是U形彎曲，第二步是向內(nèi)彎曲。彎曲的彎曲力均可用下面公式計(jì)算：
彎曲件彎曲力：
式中：—— 自由彎曲力（）
——彎曲件寬度（）
——彎曲件材料厚度（）
——彎曲內(nèi)半徑（）
——材料抗拉強(qiáng)度（）
——安全系數(shù)，一般取
代入公式得：
一共有四處彎曲力，則總的彎曲力為：
4.2壓力機(jī)噸位的確定
自由彎曲時(shí)壓力機(jī)的噸位應(yīng)為：
=26120N
可以看出需要的彎曲力較小，選擇壓力機(jī)時(shí)要根據(jù)模具的閉合高度就行選擇。先初步選擇為壓力機(jī)J23-10.
5.毛坯尺寸及回彈量的計(jì)算的計(jì)算
5.1毛坯尺寸
計(jì)算毛坯尺寸分析如圖5所示
圖5-1 計(jì)算毛坯尺寸分析
展開料寬度為20mm，長(zhǎng)度為圖中的虛線所示。
5.2確定毛坯的尺寸
表3查出中性層系數(shù),故
所以
取為.寬度尺寸為.故毛坯尺寸為
表5-1 中性層位置因素K與比值的關(guān)系
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
1.0
1.2
1.3
1.5
2
2.5
3
k
0.21
0.22
0.23
0.24
0.25
0.26
0.27
0.3
0.32
0.33
0.34
0.36
0.38
0.39
0.40
5.3回彈量的計(jì)算
彎曲過程并不是完全是材料的塑性變形過程，其彎曲部位還存在著彈性變形，彎曲后零件的形狀因?yàn)榛貜椂c模具的形狀不完全一致?；貜椀拇笮⊥ǔＳ媒嵌然貜椓亢颓驶貜椓縼肀硎?。角度回彈是指模具在閉合狀態(tài)時(shí)工件彎曲角與從模具中取出后工件的實(shí)際角度之差，即；曲率回彈量是指模具處于閉合狀態(tài)時(shí)壓在模具中工件的曲率半徑與從模具中取出后工件的實(shí)際曲率半徑之差，即。
當(dāng)要求工件的彎曲圓角半徑時(shí)，可根據(jù)材料的有關(guān)參數(shù)，用下列公式計(jì)算回彈補(bǔ)償時(shí)彎曲凸模的圓角半徑。只有當(dāng)彎曲工件的圓角半徑為板料厚度的5倍以上時(shí)，計(jì)算才近似正確。
板料彎曲見下式：
式中：、彎曲件圓角半徑；
——材料屈服極限
——板料厚度
——材料彈性模量
所以工件的回彈量
板料采用20鋼，查設(shè)計(jì)手冊(cè)可知，屈服點(diǎn)，彈性模數(shù)。將有關(guān)數(shù)據(jù)代入上式，得出
6.彎曲模主要工作零件結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定
6.1彎曲凸模和凹模的圓角半徑
6.1.1彎曲凸模的圓角半徑
當(dāng)彎曲件的相對(duì)彎曲半徑`，且不小于 時(shí)，凸模的圓角半徑一般等于彎曲件的圓角半徑；
若彎曲件的圓角半徑小于最小彎曲半徑( )時(shí)，首次彎曲可先彎成較大的圓角半徑，然后采用整形工序進(jìn)行整形，使其滿足彎曲件圓角的要求；
若彎曲件的相對(duì)彎曲半徑較大（），精度要求較高時(shí)，由于圓角半徑的回彈大，凸模的圓角半徑應(yīng)根據(jù)回彈值作相應(yīng)的修正。
由于本設(shè)計(jì)中屬于圓形彎曲，凸模為圓柱形，直徑就是6.1mm。
6.1.2凹模圓角半徑
凹模的圓角半徑的大小對(duì)彎曲變形力和制件質(zhì)量均有較大影響，同時(shí)還關(guān)系到凹模厚度的確定。凹模圓角半徑過小，坯料拉入凹模的滑動(dòng)阻力大，使制件表面易擦傷甚至出現(xiàn)壓痕。凹模圓角半徑過大，會(huì)影響坯料定位的準(zhǔn)確性。凹模兩邊的圓角要求制造均勻一致，當(dāng)兩邊圓角有差異時(shí)，毛坯兩側(cè)移動(dòng)速度不一致，使其發(fā)生偏移。生產(chǎn)中常根據(jù)材料的厚度來選擇凹模圓角半徑：
當(dāng) 時(shí)，
時(shí)，
時(shí)，
由式子得，
取R=6
或按有關(guān)設(shè)計(jì)資料選取。
6.2凹模工作部分深度
彎曲凹模深度要適當(dāng)。過小時(shí)，坯件彎曲變形的兩直邊自由部分長(zhǎng)，彎曲件成形后回彈大，而且直邊不平直。若過大，則模具材料消耗多，而且要求壓力機(jī)具有較大的行程。彎曲U形件時(shí)，若彎邊高度不大，或要求兩邊平直，則凹模深度應(yīng)大于零件高度，如圖6.b)所示。如果彎曲件邊長(zhǎng)較大，而對(duì)平直度要求不高時(shí)，可采用（圖6.c）所示的凹模形式。
圖6-1 U形件凹模尺寸
6.3 彎曲凹、凸模的間隙
V形件彎曲模，凸模與凹模之間的間隙是由調(diào)節(jié)壓力機(jī)的裝模高度來控制。
對(duì)于U形件彎曲模，則必須選擇適當(dāng)?shù)拈g隙值。凸模和凹模間的間隙值對(duì)彎曲件的回彈、表面質(zhì)量和彎曲力均有很大的影響。若間隙過大，彎曲件回彈量增大，誤差增加，從而降低了制件的精度。當(dāng)間隙過小時(shí)，會(huì)使零件直邊料厚減薄和出現(xiàn)劃痕，同時(shí)還降低凹模壽命。
表6-1 彎曲U型件凹模的值
表6-2 彎曲U型件凹模深度
彎曲件邊長(zhǎng)
材料厚度
7.彎曲件彎曲工序的安排
彎曲件的彎曲工序安排是在工藝分析和計(jì)算后進(jìn)行的工藝設(shè)計(jì)工作。形狀簡(jiǎn)單的彎曲件，如V形件、U形件、Z形件等都可以一次彎曲成形。形狀復(fù)雜的彎曲件，一般要多次彎曲才能成形。彎曲工序的安排對(duì)彎曲模的結(jié)構(gòu)、彎曲件的精度和生產(chǎn)批量影響很大。
這副彎曲模一般分另存次彎成，第一步先彎曲成U形件，第二部向內(nèi)彎?？紤]該工件的批量較大，因此應(yīng)該盡量設(shè)計(jì)一種效率較高的模具，本方案就是采用了能一次成形的滑塊式彎曲模。
8.模具總體設(shè)計(jì)
根據(jù)壓彎力的大小,初步考慮使用可傾式壓力機(jī),模具結(jié)構(gòu)草圖如圖8-1所示,主要由上模板、凸模、轉(zhuǎn)軸式凹模、定位件、凹模支架、下模板、推件器等組成.
圖8-1模具結(jié)構(gòu)草圖
初步計(jì)算模具閉合高度
凹模座的外廓尺寸為.
8.1模具主要零部件的設(shè)計(jì)
(1) 凸模部分 該工件的斷面屬于向內(nèi)彎曲,把凸模制成整體型式,如圖8-2所示。
(2)
(3) 凹模部分
凹模是滑塊式的，左右兩件相對(duì)稱。這種形狀的凹模也不應(yīng)該制成整體而應(yīng)是組合的，且通過推板和彈簧、推桿連接，不但便于機(jī)械加工。而且可以來回滑動(dòng)，完成工件的彎曲。如圖8-3所示。
圖8-2凸模
圖8-3 滑塊
8.2 彎曲設(shè)備的選擇
（1）彎曲設(shè)備類型的選擇原則
根據(jù)所要完成的彎曲工藝的性質(zhì)，生產(chǎn)批量的大小，彎曲件的幾何尺寸和精度要求等來選擇設(shè)備的類型。
對(duì)于中小型的彎曲件或拉深件的生產(chǎn)，主要應(yīng)用開式機(jī)械壓力機(jī)，雖然開式?jīng)_床的剛性差，在沖壓力的作用下床身的變形能夠破壞沖裁間隙分布，降低模具的壽命或沖裁件的質(zhì)量?？墒牵捎谒峁┝藰O其方便的操作條件和非常容易安裝機(jī)械化附屬裝置的特點(diǎn)，使它成為目前中、小型沖壓設(shè)備的主要形式。
對(duì)于大、中型彎曲件的生產(chǎn)，多采用閉式結(jié)構(gòu)形式的機(jī)械壓力機(jī)，其中有一般用途的通用壓力機(jī)，也有臺(tái)面較小而剛度大的擠壓壓力機(jī)、精度機(jī)等。在大型拉深件的生產(chǎn)中，應(yīng)盡量選用雙動(dòng)拉深壓力機(jī)，因其可使所用模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便。
磨擦壓力機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、不易發(fā)生超負(fù)荷損壞等特點(diǎn)，所以在小批量生產(chǎn)中常用來完成彎曲、成形等沖壓工序。但是，摩擦壓力機(jī)的行程次數(shù)少，生產(chǎn)率低，而且操作不太方便。
在大批量或形狀復(fù)雜零件的大量生產(chǎn)中，應(yīng)盡量選用高速壓力機(jī)或多工位自動(dòng)壓力機(jī)。
（2）沖壓設(shè)備規(guī)格的確定。
在沖壓設(shè)備的類型選定以后，應(yīng)該進(jìn)一步根據(jù)沖壓件的尺寸、模具的尺寸和沖壓力來確定設(shè)備的規(guī)格。
8.3選定設(shè)備
該零件所需的彎曲力
模具閉合高度
模具外廓尺寸
某工廠有可傾式機(jī),其主要力學(xué)性能為:
公稱壓力
最大閉合高度
行程
臺(tái)面尺寸
8.4繪制模具總圖
總圖如圖8-4所示。
如圖8-4 彎曲?？傃b圖
8.5 繪制模具非標(biāo)準(zhǔn)零件圖
見附圖9 模具總體設(shè)計(jì)
9.1 模具類型的選擇：
模具類型分為三種分別是：?jiǎn)喂ば蚰！?fù)合模和級(jí)進(jìn)模。
單工序模又稱簡(jiǎn)單沖裁模，是指在壓力機(jī)一次行程內(nèi)只完成一種沖裁工序的模具，如落料模、沖孔模、切斷模切口模等。
復(fù)合模是指在一次壓力機(jī)的行程中在模具的同一工位上同時(shí)完成兩道或兩到以上不同沖裁工序的模具。復(fù)合模是一種多工序沖裁模，它在結(jié)構(gòu)上的主要特征是有一個(gè)或幾個(gè)具有雙重作用的工作零件——凸凹模，如落料沖孔復(fù)合模中有一個(gè)既能作落料凸模又能作沖孔凹模的凸凹模。
由彎曲工藝分析可知，該工件要進(jìn)行批量生產(chǎn)，所以模具類型為轉(zhuǎn)軸模式壓彎模。
9.2 定位方式的選擇
定位方式的選擇通俗的說既是選擇定位零件。定位零件的作用是使坯料或工序件在模具上有正確的位置，定位零件的結(jié)構(gòu)形式很多，用于對(duì)條料進(jìn)行定位的定位零件有擋料銷、導(dǎo)料銷、導(dǎo)料板、側(cè)壓裝置、導(dǎo)正銷、側(cè)刃等，用于對(duì)工序進(jìn)行定位的定位零件有定位銷、定位板等。
定位零件基本上都已標(biāo)準(zhǔn)化，可根據(jù)坯料和工序件形狀、尺寸、精度及模具的結(jié)構(gòu)形式與生產(chǎn)效率要求等選用相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。
因?yàn)樵撃＞卟捎檬前辶?，控制板料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料板，無側(cè)壓裝置?？刂瓢辶系乃瓦M(jìn)步距采用擋料銷初定距，導(dǎo)正銷精定距。
9.3 卸料﹑出件方式的選擇
卸料與出件裝置的作用是當(dāng)沖模完成一次沖壓之后，把沖件或廢料從模具工作零件上卸下來，以便沖壓工作繼續(xù)進(jìn)行。通常，把沖件或廢料從凸模上卸下來稱為卸料。
卸料裝置按卸料的方式分為固定卸料裝置﹑彈性卸料裝置和廢料切刀三種。 固定卸料裝置 , 固定卸料裝置僅由固定卸料板構(gòu)成，一般安裝在下模的凹模上；彈性卸料裝置由卸料板、卸料螺釘和彈性元件（彈簧或橡膠）組成；彈性卸料裝置可安裝于上?；蛳履?，依靠彈簧或橡膠的彈力來卸料，卸料力不太大但沖壓時(shí)可兼起壓料作用，故多用于沖裁料薄及平面度要求較高的沖件；廢料切刀是在沖裁過程中沖裁廢料切斷成數(shù)塊，從而實(shí)現(xiàn)卸料的一種卸料零件。
出件裝置的作用是從凹模內(nèi)卸下沖件或廢料。我們通常把裝在上模內(nèi)的出件裝置稱為推件裝置；把裝在下模內(nèi)的稱為頂件裝置。
綜合考慮該模具的結(jié)構(gòu)和使用方便，以及工件料厚為2mm，卸料力也比較小，故可采用彈性卸料。依靠彈簧或橡膠的彈力來卸料，卸料力不太大但沖壓時(shí)可兼起壓料作用，故多用于彎曲平面度要求較高的沖件。
10.模具材料的選用及其他零部件的設(shè)計(jì)
10.1模具材料的選用
10.1.1彎曲模用鋼應(yīng)具有的力學(xué)性能：
a.應(yīng)具有較高的變形抗力；
b.應(yīng)具有較高的斷裂抗力；
c.應(yīng)具有較高的耐磨性及抗疲勞性能；
d.應(yīng)具有較高的冷熱加工工藝性。
10.1.2彎曲模零件材料選用原則：
a.要選擇能滿足模具工作要求的最佳綜合性能的材料；
b.要針對(duì)模具失效形式選用鋼材；
c.要根據(jù)制品的批量大小，以最低成本的選材原則選材；
d.要根據(jù)彎曲零件的作用選擇材料；
e.要根據(jù)彎曲精度程度選擇鋼材。
綜合各種材料進(jìn)行比較及材料的用途查下列表10-1，可選擇Gr12為彎曲模工作零件所用的鋼材。
表10-1彎曲模工作零件材料的選用
零件名稱
使用條件
選用材料
凸模，凹模，凸凹模，凸、凹模鑲塊，連續(xù)模，側(cè)刃凸模
形狀簡(jiǎn)單，彎曲材料厚度t小于等于3mm，中小批量生產(chǎn)的沖裁
T8、T8A、T10、T10A
彎曲厚度t小于等于3mm，形狀復(fù)雜，或彎曲厚度t大于3mm的中小批量沖裁
Gr12、GrWMn、GGr15、Gr12MoV
要求批量較大，使用壽命較長(zhǎng)的彎曲模
W18Gr4V、Gr4W2MoV、W6Mo5GrV2、YG15、YG20
需要加熱彎曲模
3Gr2W8V、5GrNiMo、6Gr4Mo3NiWV
選擇說明：在選擇彎曲凸模、凹模材料時(shí)，應(yīng)根據(jù)模具的工作條件和失效特點(diǎn)，量材而用。如形狀簡(jiǎn)單、尺寸較小、受力較小的凸、凹模，只需要熱處理工藝適當(dāng)。性能可以滿足使用，生產(chǎn)批量不大時(shí)，可選用碳素工具鋼，這樣可以降低成本；反之，就應(yīng)該選用變形較小，耐磨性高的合金工具鋼。對(duì)于大、中型彎曲模，其材料成本與模具總成本10%~18%左右，故應(yīng)選用變形小、耐磨性高的合金工具鋼較適宜。
11 沖裁模具的試沖
模具裝配以后，必須在生產(chǎn)條件下進(jìn)行試沖。通過試沖可以發(fā)現(xiàn)模具設(shè)計(jì)和制造的不足，并找出原因給與糾正。并能夠?qū)δ＞哌M(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和修理，直到模具正常工作中生產(chǎn)出合格的制件為止。
制件在彎曲過程中，由于材料回彈的影響，使彎曲制件在模具彎曲的形狀與取處后的形狀不一致，從而影響制件的形狀和尺寸要求。又因?yàn)榛貜椀挠绊懸蛩剌^多，很難用計(jì)算的方法進(jìn)行消除，在試模合格后，才對(duì)凸、凹模進(jìn)行熱處理。另外，制件的毛坯尺寸也要經(jīng)過試驗(yàn)后才能確定。所以，彎曲模試沖的目的是找出模具的缺陷加以修整和確定制件毛坯尺寸。
表11-1 彎曲模具試沖時(shí)常見的缺陷、產(chǎn)生原因和調(diào)整方法
缺陷
產(chǎn)生原因
調(diào)整方法
彎曲制件底面不平
1.卸料桿分布不均勻，卸料時(shí)頂彎。
2.壓料力不夠。
1.均勻分布卸料桿.
2.增加壓料力
彎曲制件尺寸和形狀不合格
沖壓件產(chǎn)生回彈造成制件的不合格
1.修改凸模的角度和形
2.增加凸模的深
3.減少凸凹模之間的間隙
彎曲制件產(chǎn)生裂紋
1.彎曲變形區(qū)內(nèi)應(yīng)力超過材料強(qiáng)度極限。
2.彎曲變形過大
1. 3.彎曲線與板料的的纖維方向平行
2. 4.凸模圓角小
1.更換塑性好的材料或?qū)⒉牧贤嘶鸷髲澢?
2.分次彎曲，首次彎曲用較大彎曲半徑
3.加大途模圓角
彎曲制件產(chǎn)生裂紋
1.凹模圓角大小或表面粗糙
2.板料粘附在凹模內(nèi)
3.間隙小，擠壓變薄
1. 加大凹模圓角，降低表面粗糙度
2. 凹模表面鍍鉻或化學(xué)處理
3. 增加間隙
4. 減小壓料力
彎曲件出現(xiàn)撓度或扭轉(zhuǎn)
中性層內(nèi)外變化收縮，彎曲量不一樣
1. 對(duì)彎曲件進(jìn)行再校正
2. 材料彎曲前退火處理
3. 改變?cè)O(shè)計(jì)，將彈性變形設(shè)計(jì)在撓度方向相反的方向上
總 結(jié)
通過近一個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我更加明白了模具的含義，要想生產(chǎn)出一套合格的模具是多么的不容易，模具的精度直接關(guān)系產(chǎn)品質(zhì)量的好壞。真正理解了模具是工業(yè)之母的含義。模具生產(chǎn)的工藝水平及科技含量的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家科技與產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志，它在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益、新產(chǎn)品的開發(fā)能力，決定著一個(gè)國(guó)家制造業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。我國(guó)的沖壓模具設(shè)計(jì)制造能力與市場(chǎng)需要和國(guó)際先進(jìn)水平相比仍有較大差距。這些主要表現(xiàn)在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高精度沖模方面，無論在設(shè)計(jì)還是加工工藝和能力方面，都有較大差距。轎車覆蓋件模具，具有設(shè)計(jì)和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高的特點(diǎn)，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設(shè)計(jì)制造方法和手段方面已基本達(dá)到了國(guó)際水平，模具結(jié)構(gòu)功能方面也接近國(guó)際水平，在轎車模具國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程中前進(jìn)了一大步，但在制造質(zhì)量、精度、制造周期等方面，與國(guó)外相比還存在一定的差距。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)階段非常重要的東西，它是對(duì)你大學(xué)期間所學(xué)專業(yè)知識(shí)的考察，對(duì)你各項(xiàng)綜合素質(zhì)的檢驗(yàn)。他你如何處理新事物的出現(xiàn)，組織協(xié)調(diào)能力、團(tuán)隊(duì)精神等各項(xiàng)綜合素質(zhì)的考驗(yàn)。設(shè)計(jì)過程中用到了很多以前上課時(shí)學(xué)的知識(shí)，這樣通過設(shè)計(jì)又讓我們學(xué)到許多新的知識(shí)，而且對(duì)課本上所學(xué)知識(shí)有了更深的理解。也許你在學(xué)習(xí)課本上的知識(shí)不是那么的明白，但是通過畢業(yè)設(shè)計(jì)自己動(dòng)手去計(jì)算，這個(gè)知識(shí)點(diǎn)，你就理解了。也許可能會(huì)用到?jīng)]有學(xué)過知識(shí)，通過自學(xué)研究順利解決。再我看來這是讓我們明白許多知識(shí)是可以自學(xué)都能得到的。要想在本專業(yè)有更高的追求，僅僅靠課本所學(xué)的知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。今后的工作還是學(xué)習(xí)都要有那種虛心學(xué)習(xí)的態(tài)度和勇于拼搏敢于吃苦的精神。要有終身學(xué)習(xí)的準(zhǔn)備和打算，那樣才能不會(huì)落后，才能不斷進(jìn)步。
致 謝
“付出總有回報(bào)” 、“一份耕耘，一份收獲”。這幾句話讓我深有體會(huì)，經(jīng)過兩周緊張而又忙碌的搜集整理和兩周的精心設(shè)計(jì)，整整一個(gè)月的時(shí)間總算沒有白費(fèi)，我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)作品終于有所成效了。
此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的順利完成,我要大力感謝我們的指導(dǎo)老師李秀副老師,他從一開始耐心細(xì)致的講解,以及給我們提供一些相關(guān)的材料,我們?cè)诖吮硎敬罅Φ母兄x。可以說,沒有李老師的精心指導(dǎo),我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)也不可能這樣順利的完成。李老師不僅從一開始就非常關(guān)注我們的設(shè)計(jì),而且在他很忙的情況下還幫我們指導(dǎo),我們對(duì)此衷心的感謝!同時(shí)還要感謝三年當(dāng)中對(duì)我進(jìn)行教育的各位老師,沒有他們的培養(yǎng)也不可能有今天我們的成績(jī)。通過三年課程的認(rèn)真學(xué)習(xí)，使我們?cè)诖嘶A(chǔ)上利用所學(xué)東西順利進(jìn)行并完成了設(shè)計(jì)。
為此，再次感謝我們的指導(dǎo)老師在百忙之中給予我們的悉心指點(diǎn)與幫助。感謝他為我們指點(diǎn)迷律、出謀劃策。同時(shí)，也感謝我們的這組的成員在這次設(shè)計(jì)中給予我的幫助！謝謝！
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智能沖壓工藝規(guī)劃系統(tǒng)的研究
摘要：本文對(duì)建立一個(gè)智能沖壓工藝設(shè)計(jì)知識(shí)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)給出了一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。研究該系統(tǒng)的框架，對(duì)模型和知識(shí)推理模式進(jìn)行了介紹。對(duì)有些關(guān)鍵技術(shù)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(nèi)力計(jì)算進(jìn)行了研究。該系統(tǒng)可以改善工藝規(guī)劃效率。
關(guān)鍵詞： 排樣 KBS 知識(shí)模型 帶狀排樣法
1簡(jiǎn)介
沖壓工藝規(guī)劃是沖壓產(chǎn)品開發(fā)的一個(gè)核心項(xiàng)目。它是金屬成型應(yīng)用的一個(gè)重要組成部分，它與生產(chǎn)質(zhì)量、成本、生產(chǎn)率和工具壽命有直接的影響。現(xiàn)代制造業(yè)的快速發(fā)展對(duì)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(guān)研究已就如何在創(chuàng)新的環(huán)境加強(qiáng)工藝規(guī)劃的集成化和智能化程度進(jìn)行研究。近年來，通過生產(chǎn)金屬成形智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)、自動(dòng)化技術(shù)，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(shè)計(jì)效率與質(zhì)量、創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。
[1].對(duì)于冷鍛序列的設(shè)計(jì)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(shí)際考慮的規(guī)則。在美國(guó)俄亥俄州立大學(xué)一個(gè)稱作FORMEX的規(guī)則系統(tǒng)被Altan和他的同事們寫入多級(jí)冷鍛的工藝規(guī)劃程序語(yǔ)言中。[2].它依靠冷鍛零件各種形狀的廣泛分類。[3] 實(shí)施以知識(shí)為本的冷成形序列設(shè)計(jì)系統(tǒng)，采用設(shè)計(jì)規(guī)則確定建立一個(gè)可行的序列，然后使用有限元分析優(yōu)化這個(gè)序列。一個(gè)以知識(shí)為基礎(chǔ)的模具設(shè)計(jì)自動(dòng)化系統(tǒng)被Cheok和他的同事精心設(shè)計(jì)出來。[4] 在新加坡國(guó)立大學(xué)。一些零件表象技術(shù)、沖壓零件識(shí)別和模具構(gòu)成也存在于這項(xiàng)工作中。在中國(guó)，華中科技大學(xué)的科學(xué)技術(shù)研究者們也開發(fā)出了基于知識(shí)系統(tǒng)的用于對(duì)小型金屬件沖壓級(jí)進(jìn)模的程序包。[5].使用特點(diǎn)，用戶可以在3D立體構(gòu)架下設(shè)計(jì)產(chǎn)品。在手工設(shè)置排樣后，用戶可以使用交互命令來開發(fā)帶裝布局設(shè)計(jì)。來自利物浦大學(xué)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(shí)別技術(shù)。[7]在上海沖壓模具和工具技術(shù)研究所的研究者們也開發(fā)出了級(jí)進(jìn)模的CAD/CAM系統(tǒng)。他們研究的該系統(tǒng)依靠特殊的相關(guān)數(shù)據(jù)來描繪工件和模具結(jié)構(gòu)。
上述研究的研究工作的目的是為了促進(jìn)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(shè)計(jì)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(yīng)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(fù)雜的設(shè)計(jì)問題時(shí)是種強(qiáng)有力的工具。由專門知識(shí)構(gòu)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它試圖代表人類知識(shí)和專業(yè)知識(shí), 以一種實(shí)際和有效的途徑提供快捷、方便的知識(shí)。智能系統(tǒng)能夠完成一般需要專家才能完成的任務(wù)。它能自動(dòng)化實(shí)時(shí)利用現(xiàn)有的專業(yè)知識(shí),并解釋它的推理過程。沖壓工藝規(guī)劃是一個(gè)含有豐富知識(shí)的復(fù)雜設(shè)計(jì)過程。整合在沖壓工藝規(guī)劃設(shè)計(jì)中智能系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)是至關(guān)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(duì)一些關(guān)鍵技術(shù),如集成產(chǎn)品知識(shí)建模和戰(zhàn)略規(guī)劃的綜合沖壓成形過程進(jìn)行了研究。在沖壓設(shè)計(jì)中包括各種各樣的知識(shí)，如專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)、多任務(wù)知識(shí)、非標(biāo)準(zhǔn)知識(shí)。每一種知識(shí)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(shù)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(jié)構(gòu)。沖壓工藝規(guī)劃是一種基于專家知識(shí)的創(chuàng)造性程序。智能系統(tǒng)技術(shù)可以改善制定沖壓工藝規(guī)劃的效率。
2系統(tǒng)構(gòu)架和框架
智能系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)是建立和應(yīng)用的信息化模型制作。。該產(chǎn)品信息模型,包括三個(gè)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?fù)湫畔?。由于零件的?shù)據(jù)信息不能被完整的描述、數(shù)據(jù)分離水平太低，幾何模型被特征模型取代。這個(gè)信息模型包括一組幾何實(shí)體。依靠此模型的工程語(yǔ)義模型，許多與設(shè)計(jì)相關(guān)的功能可以被實(shí)現(xiàn)。隨著人工智能的發(fā)展，智能模型開始被應(yīng)用。專業(yè)知識(shí)、設(shè)計(jì)過程的知識(shí),和相關(guān)的知識(shí)都包含在知識(shí)模型中[9、10]。智能模型支持表達(dá)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(duì)產(chǎn)品的定義有效且完整。它幾何了不同模型的優(yōu)點(diǎn)且能滿足幾何設(shè)計(jì)和推理過程。面向?qū)ο蠹夹g(shù)應(yīng)用到整合各種各樣的知識(shí)。此集成的知識(shí)系統(tǒng)模型可被共享和用于智能設(shè)計(jì)和產(chǎn)品信息溝通。
這個(gè)關(guān)于沖壓模具工藝規(guī)劃的智能系統(tǒng)構(gòu)架已經(jīng)被設(shè)計(jì)出來。這個(gè)零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),包括一個(gè)圖形用戶界面,一個(gè)應(yīng)用程序系統(tǒng)、設(shè)計(jì)資源、知識(shí)工具,混合推理機(jī)制、基礎(chǔ)模型。在這個(gè)構(gòu)架中知識(shí)模型有不同的分類。知識(shí)模型從設(shè)計(jì)資源中獲取有用的信息，支持知識(shí)獲取和知識(shí)表達(dá)的程序。這個(gè)模型把有用信息轉(zhuǎn)移到知識(shí)庫(kù)。知識(shí)庫(kù)由CAD軟件支持。設(shè)計(jì)結(jié)果以3D模型、圖畫和資料庫(kù)的形式保存在知識(shí)庫(kù)中，它對(duì)在知識(shí)庫(kù)中不同零件的知識(shí)傳遞來說非常的重要。
3 實(shí)施方法和應(yīng)用
3.1沖壓智能模型的可行性論證
智能系統(tǒng)對(duì)沖壓工件的質(zhì)量、成本、模具壽命進(jìn)行評(píng)價(jià)。該評(píng)價(jià)基于成熟的智能模型。此模型集成了規(guī)則庫(kù)、零件信息和結(jié)論庫(kù)。系數(shù)根據(jù)知識(shí)規(guī)則推理在知識(shí)庫(kù)得出。沖壓成型可行性可以從信息庫(kù)中零件信息和相關(guān)系數(shù)推出。在設(shè)計(jì)過程中被新結(jié)論擴(kuò)大的結(jié)果保存在結(jié)論庫(kù)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(shù)。此規(guī)格
包括輸入輸出半徑、孔徑、孔板、孔網(wǎng)、槽、槽網(wǎng)。結(jié)果來證實(shí)零件的形狀是否符合模具工具加工。智能推理用于自動(dòng)和交互的方式。這樣做的目的是來研究沖壓該產(chǎn)品的可行性。智能推理的關(guān)鍵是確定基于零件厚度和相關(guān)系數(shù)的加工極限值。圖二所示為產(chǎn)品可行性論證模型的流程圖。
知識(shí)規(guī)則和設(shè)計(jì)結(jié)果保存在機(jī)械推理的數(shù)據(jù)庫(kù)中。零件的形狀可以在知識(shí)模型中修改。
由知識(shí)模型決定的沖壓工藝規(guī)劃是非常重要的一步，它同時(shí)也提供了選擇一個(gè)單步工序刀具或是復(fù)合工具或是一個(gè)改進(jìn)工具的方法。各種不同領(lǐng)域的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí)都被保存在工藝規(guī)劃專業(yè)系統(tǒng)中。
知識(shí)庫(kù)的發(fā)展是基于規(guī)則表達(dá)的共同原則。這一步的目的是集成專業(yè)經(jīng)驗(yàn)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(dá)到較高的材料利用率，空白的知識(shí)模型被建立，保存在知識(shí)庫(kù)中的結(jié)果是其他模塊建立的基礎(chǔ)。
在知識(shí)庫(kù)中有四種排樣類型：
● 一排列布局模式
● 與一排列相對(duì)的模式
● 兩排列布局模式
● 與兩排列布局相對(duì)的模式
建立這個(gè)知識(shí)模型的目的是改善材料的利用。由知識(shí)庫(kù)提供的限制情況可以由人類專家來選擇。這個(gè)知識(shí)模型控制著整個(gè)排樣的設(shè)計(jì)過程。
圖三所示為平面布局的等級(jí)體系結(jié)構(gòu)
第一種模式的作用是選擇粗略數(shù)值和計(jì)算工作區(qū)域的總體輪廓。此模式提供了原始參數(shù)。粗略數(shù)值的全部信息都由此得到，不管這個(gè)數(shù)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(yīng)用了優(yōu)化算法。設(shè)計(jì)結(jié)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(shí)生成。
在第四種模式中可以修改布局規(guī)劃的結(jié)果。最終參數(shù)包括每步間隙、材料寬度、各類網(wǎng)格和轉(zhuǎn)換能力。當(dāng)參數(shù)有所改變時(shí)，布局規(guī)劃圖可以被更新。
該知識(shí)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(fù)制件和原件之間的距離是包含在接洽網(wǎng)中的。圖四說明了此種算法。
2.在兩個(gè)環(huán)形中間的值是經(jīng)過計(jì)算的。這兩個(gè)環(huán)形分解成線和圓弧的單元。每對(duì)元素中間的距離需要重新補(bǔ)償。然后就可以找到最短的距離。
3.計(jì)算出的最小值和所要求的值之間的差異就是誤差。當(dāng)誤差小于允許值時(shí)，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(dòng)。
4.材料利用率可以以布局規(guī)劃的角度上被計(jì)算出來。
5.排樣圖形旋轉(zhuǎn)一定的角度。旋轉(zhuǎn)中心是矩形中心點(diǎn)附近的粗略數(shù)值。材料利用率在當(dāng)前角度下被計(jì)算出來。
6.排樣圖形旋轉(zhuǎn)到另外一個(gè)角度。重復(fù)第三部的的步驟，直到角度達(dá)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(shí)基礎(chǔ)級(jí)進(jìn)刀具設(shè)計(jì)。該智能模型的功能是：選擇零件位置，設(shè)計(jì)方位和安排帶狀工步距離。為了解決運(yùn)行程序，該規(guī)則應(yīng)該被制定的合理和有效。
自動(dòng)設(shè)計(jì)模塊是智能模型中最重要的模塊。人工智能技術(shù)被應(yīng)用于此模塊中。此模型中的預(yù)處理模塊，包括定位產(chǎn)品模塊和從產(chǎn)品模塊中提取精確的信息。為了在修改模塊中生成一個(gè)模型，最初的設(shè)計(jì)工程被修改[11]。被修改的模塊代替了處理模塊。
3.3.1 自動(dòng)帶狀布局設(shè)計(jì)的預(yù)處理
1）確定零件的位置和排列。用戶可以用界面來確定預(yù)處理模塊中的一些參數(shù)。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(jié)果被保存在知識(shí)庫(kù)中。
2）獲取零件精確信息。此精確信息應(yīng)該在帶狀布局知識(shí)庫(kù)中得到。有用的信息包括沖孔的精確信息和相對(duì)位置信息。由此種類型信息組成的知識(shí)模型將會(huì)決定零件的沖壓順序。這個(gè)設(shè)計(jì)過程的主要要求是為位置精度開發(fā)一種知識(shí)模型[12]。首先，零件的形狀被分成封閉的輪廓。輪廓的數(shù)目為n
K = {k1, k2, . . ., ki, . . ., kn} (1)
這里 ki 表示零件的第i個(gè)輪廓。所有輪廓間的相對(duì)關(guān)系包含在關(guān)系P中。如果在輪廓ki 和kj 之間要求精準(zhǔn)，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(guān)矩陣被保存在知識(shí)模型中。
3.3.2帶狀布局自動(dòng)設(shè)計(jì)
帶狀布局的自動(dòng)設(shè)計(jì)模塊在知識(shí)模型中是最重要的一個(gè)。在知識(shí)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(nèi)輪廓比較好。在下一個(gè)階段這個(gè)部分被切斷。有時(shí)候，如果沖壓點(diǎn)之間的距離非常小，一些內(nèi)輪廓就要被搬到下一階段進(jìn)行加工。如果沖壓點(diǎn)離分餾點(diǎn)太近的話，分餾點(diǎn)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(diǎn)可以被移動(dòng)到下一階段。重復(fù)整個(gè)過程直到矩陣點(diǎn)間的每個(gè)尺寸都可以被接受。布局智能設(shè)計(jì)的核心是開發(fā)干涉點(diǎn)的智能模型[13]。
零件坯料被分成許多點(diǎn)的形式。這些點(diǎn)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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