多工位级进模设计--翻译

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1、级进模嵌件的自动化设计伦敦高等教育出版社R.D.JiangB.T.LauwA.Y.C.Nee收稿日期：2004-6-19同意出版：2004-8-11在线发表：2005-4-13摘要薄壁金属零件的过程中，随着冲床上下运动的嵌件是实际的工作部件。级进模的复杂程度、制造费用以及耐用性很大程度上决定于嵌件的数量及分布排列方式。此外,还极大地依赖于嵌件的结构及其装配方式。因此,对一个设计师来说，在设计嵌件的过程中的一个关键问题是对模具质量及其生产能力的设计。在这篇文章中,灵活完整的表达了一个嵌件设计方案。并对嵌件和其他部件之间复杂的装配约束关系进行了分析。并介绍了所应用的自动化设计方

2、法，基于知识库的近似设计法。最后给出了利用该设计方法得到的一些结果。关键词嵌件设计；基于知识库的系统；级进模1前言级进模是一种经济、高效的生产工具，主要用于钣金零件的大批量生产。一个级进模中包含两个或两个以上工位，以便于在一次冲压中完成尽可能多的操作。随着计算机技术的发展,通信、电子市场对精密金属冲压配件以及注塑配件的需求越来越大,。为了提高级进模设计师的设计能力,世界各地的专家花费了大量的时间和精力试图发展用于模具的计算机辅助设计系统(CAD)和制造系统。在早期的研究工作中,这种系统主要是用于进行图形绘制工作和数控程序的编制。大部分重要的决断,例如对所设计零件的冲压成形性

3、的评估,以及棑样设计还是由用户自己完成。这是由于人类的知识储备尚未纳入到这个系统。20世纪80年代后期以来,来自几所大学和科研机构的学者开始利用人工智能系统创建级进模自动化设计系统[1—5]。然而,这些系统的功能非常有限,他们仅可以处理部分只需要冲孔、切除操作的零件,或者几何形状相对简单的零件。有些系统仅能用于某些特定零件的自动化设计。这些系统需要由经验高度丰富的设计师在设计过程中进行输入操作[6]。最近,一些研究报告报道了自动化的计算机辅助设计(CAD)系统、电气产品的计算机辅助工艺规划系统[7,8],以及13计算机辅助设计/计算机辅助工艺规划/计算机辅助制造(CAD/C

4、APP/CAM)系统集成在一起的冲压模具设计及制造系统[9,10]。他们中的有些人已经开始致力于开发用于模具嵌件的表征和设计的自动化系统，以减少设计交货时间。设计一个高度自动化、高精度、高灵活性的级进模,必须要有一个从建模到最后成果输出都能应用的一体化设计系统。此外，必须建立各个零件和装配体的模型，以实现装配及约束关系在整个设计和编辑过程中的自动化。这对于生产率的提高是特别重要的,因为设计方案的改变很多时候是由于产品的改变，或者模具结构以及布局的改变。基于对象模型、规则和算法的设计必须纳入这个系统,以促进设计自动化和装配自动化。本文着重论述了嵌件的自动化设计,它在整个级进模

5、设计过程中占有很大的比重。级进模的复杂程度、制造费用以及耐用性很大程度上决定于嵌件的数量及分布排列方式。此外,还极大地依赖于嵌件的结构及其装配方式。因此,对一个设计师来说，在设计嵌件的过程中的一个关键问题是对模具质量及其生产能力的设计。在这篇文章中,灵活完整的表达了一个嵌件设计方案。并对嵌件和其他部件之间复杂的装配约束关系进行了分析。并介绍了所应用的自动化设计方法，基于知识库的近似设计法。最后给出了利用该设计方法得到的一些结果。2嵌件的特征2.1面向对象的嵌件设计面向对象的方法(OOM)是一种研究物体的内在状态及运动形式的哲学系统。对象是由许多不同的组成部分构成的一个系统,

6、这个系统提供了一套属性定义其状态和一套方法用于处理其状态,如图1[11,12]。物体的一个系统可以分成若干个组,每个组所分享的对象相关特性叫做“对象集”。它是我们所有研究与分析对象的构成信息及交互作用信息的集合。面向对象的方法有四个基本特点:：封装性、继承性、多态和动态绑定。面向对象设计方法要达到的最终的目标是：从现有的组件建设新的业务解决方案。现有的组件采用不同的方式相结合的方法,以满足新的用户群体的需求。必须开创全新的功能以建立新的解决方案。13对象名称属性属性1：定义属性2：定义……属性n：定义操作操作1：定义操作2：定义……操作n：定义图一：对象的基本组成结构按照其

7、功能,嵌件可分为凸模芯,模衬，脱模衬套，夹紧镶块等。每个类别的嵌件有着不同的功能。基于不同的冲压操作,嵌入可分为冲孔嵌件、冲裁嵌件、弯曲嵌件、冲缘嵌件、压花嵌件等。对于所有这些嵌件的一个完整的描述,必须包含它们所有的共同特征，这些嵌件的设计和装配才能很容易的按计划进行。从嵌件设计的角度来讲,一个普通的嵌件一般具有具有以下三种基本特征:(1)本质属性;(2)基本成分;(3)装配约束属性。图2表示了嵌件的基本属性。本质属性所包含的内容是相当广泛的,包括材料要求，硬度要求，数量要求，说明书，修订信息等。所有这些信息对图纸