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編號 畢業(yè)設(shè)計 論文 外文翻譯 譯文 院 系 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)生姓名 覃 珊 學(xué) 號 1000110118 指導(dǎo)教師單位 機(jī)電工程學(xué)院 姓 名 蔣占四 職 稱 副教授 2014 年 3 月 1 日 桂林電子科技大學(xué)英文翻譯譯文 1 級進(jìn)模組件材料選擇智能系統(tǒng)的一個簡短說明 摘 要 模具組件材料的選擇是在沖壓行業(yè)級進(jìn)模設(shè)計中一個重要的活動 本文提出了一 種用于級進(jìn)模組件材料選擇的智能系統(tǒng) 該系統(tǒng) SMPDC 包括兩個知識庫模塊 即 DIEMAT 和 SELHRD 模塊 DIEMAT 是專為級進(jìn)模的活動的和非活動組件選擇材料 模塊 SELHRD 的開發(fā)是用于測定級進(jìn)模活動組件材料的硬度范圍 對于所提出的系統(tǒng) 的兩個模塊知識的獲取 分析 匯總和合并到一組 IF THEN 生產(chǎn)規(guī)則中 系統(tǒng)用 AutoLISP 語言編碼并加載到 AutoCAD 命令提示區(qū) 該系統(tǒng)是通過用戶接口與用戶進(jìn) 行交互設(shè)計的 所提出的系統(tǒng)的有效性是通過運行使用一個工業(yè)組件示例來證明的 該系統(tǒng)的知識庫可以根據(jù)新材料可用性和技術(shù)的進(jìn)步進(jìn)行修改 關(guān)鍵詞 級進(jìn)模 材料選擇 知識庫 智能系統(tǒng) 1 前言 級進(jìn)模被廣泛用于鈑金部件的大批量生產(chǎn)是由于其生產(chǎn)力高 每件產(chǎn)品精度高和 需要相對經(jīng)濟(jì)的成本 在級進(jìn)模設(shè)計中模具組件的設(shè)計和材料的選擇是主要活動 級 進(jìn)模組件合適材料的選擇本質(zhì)上提高了模具壽命 從而降低了鈑金件的生產(chǎn)成本 傳 統(tǒng)的方法來開展這項重要的活動都依賴于豐富的經(jīng)驗和模具設(shè)計專家知識的深度 大 部分的時間 級進(jìn)模組件的選材是手動模具設(shè)計手冊 材料手冊進(jìn)行 拇指規(guī)則和啟 發(fā)式方法進(jìn)行的 現(xiàn)有的計算機(jī)輔助模具設(shè)計系統(tǒng)仍不能完全處理與級進(jìn)模組件材料 的選擇有關(guān)的核心模具設(shè)計問題 一些現(xiàn)有的 CAD CAM 系統(tǒng)能為級進(jìn)模 能夠生成材 料料清單 然而 這些系統(tǒng)在用戶為模具組件選擇更好性能的材料時 不考慮其他適 合的可用性材料 因此級進(jìn)模的壽命長 此外 在級進(jìn)模部件選擇材料時 這些系統(tǒng) 沒有領(lǐng)域?qū)＜业慕?jīng)驗知識組成的知識庫 世界各地的研究人員都強(qiáng)調(diào)應(yīng)用研究工作 通過應(yīng)用人工智能 AI 技術(shù)捕獲和記錄經(jīng)驗豐富的模具設(shè)計師和模具制造者的寶貴 實踐知識 高度根據(jù)經(jīng)驗進(jìn)模的設(shè)計活動 如模具組件選擇的材料可以通過使用基于 知識的系統(tǒng) KBS 或該系統(tǒng)的智能系統(tǒng)開發(fā)方法來簡化 可以證明是具有里程碑意 義的 以減輕模具組件所涉及的材料選擇過程的復(fù)雜性 桂林電子科技大學(xué)英文翻譯譯文 2 雖然級進(jìn)模的所有部件的壽命長是可取的 然而 由于特別需要注意的是 提高 活動組分的壽命 即凸凹模 插入 為了級進(jìn)模組件選擇合適的材料 模具設(shè)計師妥善 調(diào)查該組件的功能要求 然后開展一個關(guān)鍵性的研究 以確定所需的機(jī)械性能和可能 的原因 這可能導(dǎo)致部件的故障 對于一個給定的應(yīng)用程序依賴于它的失效機(jī)制主導(dǎo) 了材料的選擇 模具設(shè)計的基本思路是 選擇一種合適的材料 例如 除了磨損所有 其它故障機(jī)制被消除 磨損可以被優(yōu)化以匹配金屬板件所需要的生產(chǎn)量 為了獲得更 長的模具壽命 從而提高生產(chǎn)效率 工具鋼被廣泛用作模具組件的材料 使用鋼作為 刀具材料最重要的優(yōu)點之一是 它們原本柔軟且可機(jī)加工 通過施加適當(dāng)?shù)臒崽幚?它們變得非常堅硬 耐磨 對模具部件選用材料硬度的適用范圍的選擇取決于在級進(jìn) 模上制造的零件的幾何形狀 目前工作的具體目標(biāo)是發(fā)展為級進(jìn)模組件選擇材料的智 能系統(tǒng) 以協(xié)助模具設(shè)計者和模具生產(chǎn)商在中小尺寸的鈑金行業(yè)的工作 所提出的 SMPDC 智能系統(tǒng)的發(fā)展過程的簡要描述如下 表 1 一種生產(chǎn)規(guī)則樣品納入 DIEMAT 模塊 序號 如果 那么 1 板材為鋁或銅或黃銅或鉛或鈹銅合金 5 板材剪切強(qiáng)度 kgf mm2 20 操作類型 剪切 生產(chǎn)量 100 000 請從如下材料中 為凸凹?；蚯都x 擇一個容易得到的材料 EN 31 56 60 HRC AISI 52100 或 UHB ARNE 54 62 HRC AISI O1 W Nr 1 2510 2 薄板材料為 低碳鋼或不銹鋼或奧氏 體不銹鋼或淬火鋼或 CRCA 或彈簧鋼 30 板材剪切強(qiáng)度 Kgf mm 2 70 操作類型 剪切 生產(chǎn)量 1000 000 請從如下材料中 為凸凹模或嵌件選 擇一個容易得到的材料 SEVERKER 3 60 64 HRC AISI D6 D3 W Nr 1 2436 JIS SKD2 或 UHB VANADIS6 62 64 HRC 或 UHB VANADIS10 60 64 HRC 3 板材為 鋁或銅或黃銅或鉛或鈹銅合 金 5 板材剪切強(qiáng)度 kgf mm2 20 操作類型 成型或成型和剪切兩者都 有 生產(chǎn)量 100 000 請從如下材料中 為凸凹?；蚯都x 擇一個容易得到的材料 EN 31 56 60 HRC AISI 52100 或 UHB ARNE 54 62 HRC AISI O1 W Nr 1 2510 或 UHB CALMAX 56 59 HRC 4 薄板材料為 低碳鋼或不銹鋼或奧氏 體不銹鋼或淬火鋼或 CRCA 或彈簧鋼 30 板材剪切強(qiáng)度 Kgf mm 2 70 操作類型 成型或成型和剪切兩者都 有 100 000 生產(chǎn)量 1000 000 請從如下材料中 為凸凹?；蚯都x 擇一個容易得到的材料 SEVERKER 21 58 62 HRC AISI D2 W Nr 1 2379 JIS SKD11 或 AISI A2 58 62 HRC UHB RIGOR W Nr 1 2363 5 非活動部件的類型 固定板部件 請從如下材料中 為板塊部件選擇一 個容易得到的材料 頂板和底板 低碳鋼或 桂林電子科技大學(xué)英文翻譯譯文 3 UHB 11 AISI 1148 OR EN 31 AISI 52100 或 UHB FORMAX W Nr 10050 SS 2172 或 EN 8 AISI 1040 凸模固定板 低碳鋼或 EN 8 AISI 1040 OR UHB ARNE AISI O1 W Nr 1 2510 凸模后固定板 EN 31 AISI 52100 或 UHB ARNE AISI O1 W Nr 1 2510 Stripper plate EN 31 AISI 52100 或 UHB 11 AISI 1148 卸料板 EN 31 AISI 52100 或 UHB 11 AISI 1148 模具支撐板 EN 31 AISI 52100 6 非活動部件的類型 導(dǎo)向和定位部件 請從如下材料中 為導(dǎo)向和定位部件 選擇一個容易得到的材料 模具檢具 表面粗糙度 Ra 0 1 0 4 48 50 HRC EN 31 AISI 52100 或 UHB 11 AISI 1148 模具站點 Ra 0 1 0 4 42 46 HRC EN 31 AISI 52100 或 EN 47 AISI 6150 升降機(jī) Ra 0 1 0 4 52 55 HRC HCHCr 或 SEVERKER 21 AISI D2 W Nr 1 2379 JIS SKD11 或 H S S 導(dǎo)向銷和導(dǎo)向柱銷 Ra 0 1 0 4 50 52 HRC EN 353 滾珠軸承罩 Ra 0 025 0 05 鋁或黃銅或塑膠 套筒 Ra 0 1 0 4 EN 31 AISI 52100 柄 Ra 0 8 3 2 低碳 鋼 定位梢 Ra 0 8 3 2 50 桂林電子科技大學(xué)英文翻譯譯文 4 52 HRC C 40 或 EN 8 AISI 1040 或 EN 9 AISI 1055 或銀器 鋼 2 SMPDC 智能系統(tǒng)的發(fā)展 該 SMPDC 智能系統(tǒng)包括兩個模塊 即 DIEMAT 和 SELHRD DIEMAT 模塊是專 為級進(jìn)模零件材料的選擇而設(shè)計的 模塊 SELHRD 是為了確定級進(jìn)?；顒硬考x擇材 料的硬度范圍而開發(fā)的 該系統(tǒng)支持大部分的工具鋼 用于構(gòu)建系統(tǒng)的程序步驟包括 領(lǐng)域知識的獲取 生產(chǎn)規(guī)則的制備和驗證 生產(chǎn)規(guī)則的編碼和用戶界面的準(zhǔn)備 該過 程的每個步驟討論如下 表 2 一種生產(chǎn)規(guī)則樣本包含在模塊 SELHRD 序號 如果 那么 1 薄板厚度 2mm沖裁工件的幾何形狀 簡單 使用所選材料的硬度范圍的上限硬度 2 薄板厚度 2mm沖裁工件的幾何形狀 一般 使用下限硬度 選定材料的上限硬度 2 0 使用上限硬度 所選材料的上限硬度 3 薄板厚度 2mm 沖裁工件的幾何形狀 復(fù)雜 選定材料的硬度范圍 HRC 4 使用與所選材料相同的硬度范圍內(nèi)的 硬度 4 薄板厚度 2mm 薄板厚度 5mm 沖裁工件的幾何形狀 一般 選定材料的硬度范圍 HRC 4 使用下限硬度 選定材料的上限硬度 4 0 使用上限硬度 所選材料的上限硬度 5 薄板厚度 2mm 薄板厚度 5mm 沖裁工件的幾何形狀 復(fù)雜 選定材料的硬度范圍 HRC 6 使用與所選材料相同的硬度范圍內(nèi)的 硬度 6 薄板厚度 2mm 薄板厚度 5mm 沖裁工件的幾何形狀 復(fù)雜 選定材料的硬度范圍 HRC 6 使用下限硬度 選定材料的上限硬度 6 0 使用上限硬度 所選材料的上限硬度 7 薄板厚度 5mm 薄板厚度 8mm 沖裁工件的幾何形狀 復(fù)雜 選定材料的硬度范圍 HRC 8 使用下限硬度 選定材料的上限硬度 8 0 使用上限硬度 所選材料的上限硬度 桂林電子科技大學(xué)英文翻譯譯文 5 8 薄板厚度 8mm 沖裁工件的幾何形狀 簡單或一般或 復(fù)雜 使用與所選材料相同的硬度范圍內(nèi)的 硬度 2 1 領(lǐng)域知識的獲取 該系統(tǒng)開發(fā)的技術(shù)知識是通過模具設(shè)計手冊 工業(yè)手冊 技術(shù)報告 和經(jīng)驗豐富 的模具設(shè)計師和工具制造商收集的 級進(jìn)模部件選用材料的知識是由經(jīng)驗豐富的模具 設(shè)計師和工具制造商通過對典型問題的討論和讓他們談?wù)撃粗敢?guī)則和方法獲得的 在 口頭分析中 他們的質(zhì)疑為什么一個特定的材料被選定為特定的模具組件 這是通過 確定影響模具部件材料選擇的因素選定的 2 2 生產(chǎn)規(guī)則的制備和驗證 該智能系統(tǒng)兩個模塊知識的是通過分析和匯總各種 如果 那么 生產(chǎn)規(guī)則獲得 的 由一個團(tuán)隊的級進(jìn)模設(shè)計專家和刀具制造商進(jìn)行了所制定的生產(chǎn)規(guī)則的驗證 一 個生產(chǎn)規(guī)則樣本通過制定和驗證如表 1 所示 然后納入 DIEMAT 模塊 和一個樣品的 生產(chǎn)規(guī)則包含在 SELHRD 模塊中 如表 2 中所示 桂林電子科技大學(xué)英文翻譯譯文 6 圖 1 所提出的 SMPDC 智能系統(tǒng)的執(zhí)行 2 3 生產(chǎn)規(guī)則的編碼和用戶界面的準(zhǔn)備 生產(chǎn)規(guī)則納入所提出的智能系統(tǒng)的兩個模塊已用 AutoLISP 語言編碼 通過使用推 理機(jī)制正向推理 生產(chǎn)規(guī)則和系統(tǒng)的知識庫聯(lián)系在一起 該系統(tǒng)的工作原理是 輸入 信息是由用戶在材料選擇的問題上提供 再加上存放在知識庫中的知識 最終得出結(jié) 論或建議 系統(tǒng) SMPDC 的知識庫中包含不少于 60 種的生產(chǎn)規(guī)則 然而 系統(tǒng)的知識 通過 AutoCAD 提示區(qū)域的用戶 界面 用戶 開始 使用命令加載 加載 A SMPDC LSP 在 AutoCAD 命令提示區(qū) 輸入 DIEMAT 命令 輸入板材 剪切強(qiáng)度 操作要求和生產(chǎn)量 得到以供選擇級進(jìn)模的活動部件 凸凹模 嵌件 和非活動部件 固定板 定位 引 導(dǎo)部件 的專家意見 輸入 SELHRD 命令 輸入凸凹模選定的材料 板材的厚度 坯 件幾何形狀的類型 和凸凹模選定材料的 硬度 HRC 上限和下限值 獲得凸凹模 嵌件所選材料的硬度接近的 范圍內(nèi)選擇專家的意見 結(jié)束 桂林電子科技大學(xué)英文翻譯譯文 7 庫是足夠靈活的 因可以更新和修改 如果有必要 在未來技術(shù)進(jìn)步和新材料的可用 性的前提下 系統(tǒng)將比現(xiàn)在所提出的系統(tǒng)擁有更好的性能 所提出的系統(tǒng)的兩個模塊 被設(shè)計為交互式的性質(zhì) 以使用戶能夠輸入必要的鈑金部件的數(shù)據(jù) 并為用戶的利益 顯示最優(yōu)決策選擇 前者在磋咨詢期間反饋數(shù)據(jù) 在適當(dāng)階段通過閃爍 AutoCAD 提示 用戶 當(dāng)相關(guān)的生產(chǎn)規(guī)則被解除時 建議的消息或數(shù)據(jù)也同樣閃現(xiàn)在計算機(jī)屏幕上 該系統(tǒng)可以通過在 AutoCAD 命令提示區(qū)輸入命令加載 加載 A SMPDC LSP 系 統(tǒng)的運行通過流程圖的演示 如圖 1 所示 該程序的輸出包括 活動部件 即凸凹模 嵌件 和非活動部件 即板部件 導(dǎo)向和定位部件 的材料選擇的明智建議 和接近 于級進(jìn)模活動部件所選材料的硬度范圍的硬度選擇建議 3 所提出的系統(tǒng)的運行示例 該系統(tǒng)基于 PC 的在 Autodesk AutoCAD 2004 上實現(xiàn) 該系統(tǒng)已經(jīng)對級進(jìn)模組件中 的不同類型的鈑金零件的材料選擇問題進(jìn)行測試 典型的提示 例如圖 2 組件在所提 出的智能系統(tǒng) SMPDC 執(zhí)行過程中用戶的反應(yīng)和建議的獲得 如表 3 所示 系統(tǒng)建議 的材料被發(fā)現(xiàn)相當(dāng)接近那些實際工業(yè)用的組件 亞洲印度熔斷器私人有限公司 Murthal 哈里亞納邦 印度 表 3 典型的提示 智能系統(tǒng) SMPDC 執(zhí)行示例組件的過程中產(chǎn)生的用戶反應(yīng)和專家意見 提示 示例數(shù)據(jù)輸入 建議用戶 加載 A SMPDC LSP 請輸入 SMPDC 命令 SMPDC 歡迎來到模塊 SMPDC 請輸入命令DIEMAT DIEMAT 請輸入薄板材料 黃銅 請輸入操作類型 剪切 請輸入板材的剪切強(qiáng)度 15 kgf mm2 請輸入鈑金件所需的生產(chǎn) 批量 90 000 請從如下材料中 為凸凹模 嵌件選擇一個 容易獲得的材料 EN 31 56 60 HRC AISI 52100 或UHB ARNE 54 62 HRC AISI O1 W Nr 1 2510 桂林電子科技大學(xué)英文翻譯譯文 8 請輸入非活動部件的類別 即板部件 定位和導(dǎo)向 部件件 板元件 請從如下材料中 為板元件選擇一個容易 獲得的材料 頂板和底板 低碳鋼或 UHB 11 AISI 1148 OR EN 31 AISI 52100 或 UHB FORMAX W Nr 10050 SS 2172 或 EN 8 AISI 1040 凸模固定板 低碳鋼或 EN 8 AISI 1040 OR UHB ARNE AISI O1 W Nr 1 2510 凸模后固定板 EN 31 AISI 52100 或 UHB ARNE AISI O1 W Nr 1 2510 Stripper plate EN 31 AISI 52100 或 UHB 11 AISI 1148 卸料板 EN 31 AISI 52100 或 UHB 11 AISI 1148 模具支撐板 EN 31 AISI 52100 請輸入非活動部件的類型 導(dǎo)向和定位部件 請從如下材料中 為導(dǎo)向和定位部件選擇 一個容易得到的材料 模具檢具 表面粗糙度 Ra 0 1 0 4 48 50 HRC EN 31 AISI 52100 或 UHB 11 AISI 1148 模具站點 Ra 0 1 0 4 42 46 HRC EN 31 AISI 52100 或 EN 47 AISI 6150 升降機(jī) Ra 0 1 0 4 52 55 HRC HCHCr 或 SEVERKER 21 AISI D2 W Nr 1 2379 JIS SKD11 或 H S S 導(dǎo)向銷和導(dǎo)向柱銷 Ra 0 1 0 4 50 52 HRC EN 353 滾珠軸承罩 Ra 0 025 0 05 鋁或黃銅或塑膠 套筒 Ra 0 1 0 4 EN 31 AISI 52100 柄 Ra 0 8 3 2 低碳鋼 定位梢 Ra 0 8 3 2 50 52 HRC C 40 或 EN 8 AISI 1040 或 EN 9 AISI 1055 或銀器鋼 SELHRD 請輸入凸凹模 嵌件所選 用的材料 EN 31 56 60 HRC EN 31 的典型分析 C 0 90 1 2 Si 0 10 0 35 Mn 0 30 0 75 Cr 1 0 1 6 S P 桂林電子科技大學(xué)英文翻譯譯文 9 0 025 最大值 請輸入板厚度 mm 0 6 請輸入沖裁件的幾何形狀 即簡單 普通 復(fù)雜 普通 請輸入所選材料的上限和 下限硬度 HRC 4 0 使用下限硬度 選擇材料的上限硬度 2 0 和使用上限硬度與選定的材料的上限硬度 相同 4 結(jié)論 所提出的系統(tǒng)能夠提供為級進(jìn)模組件材料的選擇和級進(jìn)模在設(shè)計階段所選材料的 硬度范圍內(nèi)的專家意見 系統(tǒng)給出建議 以供用戶選擇容易獲得的材料 然后就可以 準(zhǔn)備適當(dāng)?shù)牟牧锨鍐?該系統(tǒng)已經(jīng)對各種類型的鈑金零件進(jìn)行測試 系統(tǒng)因為豐富的 知識庫和高度的互動性 被證明是強(qiáng)大的和容易處理的 系統(tǒng)的運行示例使用一個工 業(yè)實例組件已經(jīng)證明了系統(tǒng)的實用性 該系統(tǒng)支持主要的工具鋼 然而 它的知識庫 可以進(jìn)行修改和更新 這依賴于新材料的可用性和技術(shù)的進(jìn)步 該系統(tǒng)的實現(xiàn)成本低 因為它可以在 PC 機(jī)上用 AutoCAD 軟件運行 因此在中小尺寸的鈑金行業(yè)容易達(dá)到 圖 2 示例組件 尺寸均以毫米為單位 黃銅 板材厚度 0 6mm 桂林電子科技大學(xué)英文翻譯譯文 10 參考文獻(xiàn) 1 L Caiyuan L Jianjun W Jianyong X Xiangzhi HPRODIE using feature modeling and feature mapping to speed up progressive die design Int J Prod Res 39 2001 4133 4151 2 K Shirai H Murakami Development of a CAD CAM system for progressive dies Ann CIRP34 1 1985 187 190 3 Y K D V Prasad S 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