芯子隔套（帶凸緣筒形件）沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)

芯子隔套（帶凸緣筒形件）沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì),芯子隔套（帶凸緣筒形件）沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì),芯子,凸緣,筒形件,沖壓,成形,工藝,模具設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯 系 別 機(jī)電信息系 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 班 級 B070203 姓 名 李超 學(xué) 號 B07020310 外文出處Expert Systems With Applications 34(2008)1586-1598 附 件 1. 原文； 2. 譯文 2011年3月11日 附錄B外文翻譯—譯文部分 沖壓成型鉚釘?shù)淖詣踊O(shè)計(jì)系統(tǒng) 摘要： 這篇論文論述了沖壓成型鉚釘自動化設(shè)計(jì)系統(tǒng)。為預(yù)先設(shè)計(jì)的語言和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)提供了有利條件， 這個系統(tǒng)能夠計(jì)算輸出沖壓成型鉚釘主要部分的設(shè)計(jì)，例如鉚釘上表面，下表面和沖切座，在上面使用者輸入設(shè)計(jì)的沖割線信息，鉚釘?shù)娜忻?，敞開的穿孔線，壓力的數(shù)據(jù)和次要的部分如彎曲，滑槽，限動座。這個鉚釘設(shè)計(jì)系統(tǒng)是建立在CATIA V5之上，利用它固有的模塊化，包括局部設(shè)計(jì)，自動設(shè)計(jì)和草圖繪制，對話框語言。我們的系統(tǒng)也包括一個推理核心和人機(jī)交互界面。我們用沖壓成型鉚釘為了主要外部板料的凸緣和外部板料的機(jī)罩作為固態(tài)實(shí)體來展示我們的系統(tǒng)。實(shí)踐證明我們的系統(tǒng)能提高質(zhì)量和縮短設(shè)計(jì)時(shí)間，減少成本。 1.引言： 沖壓部分，例如機(jī)座，機(jī)身和門點(diǎn)，都被廣泛用在自動化工廠。為了制造商的驅(qū)動在今天的競爭市場被提出來。這個發(fā)展是一個載體需要在高效和有用滿足客戶要求的方式被執(zhí)行的過程。鉚釘設(shè)計(jì)是整體設(shè)計(jì)過程中極限決定性的一部分。有三種沖壓模，基本的過程是：繪制鉚釘，切削鉚釘，給鉚釘卷刃。以前許多沖壓模是為了自動化設(shè)計(jì)大的和復(fù)雜的板金，沖壓模設(shè)計(jì)過程是很費(fèi)時(shí)的。 近來，由于電子計(jì)算機(jī)技術(shù)和3D CAD軟件的高速發(fā)展，3D CAD軟件已被廣泛用在設(shè)計(jì)繪制鉚釘上實(shí)際模型在設(shè)計(jì)時(shí)提供了一個直覺感受和固定的鉚頭實(shí)體，它基本上節(jié)約了時(shí)間。然而大多3D CAD軟件為了建立一個實(shí)際模型僅僅有給使用者提供幾何尺寸的例子這種功能，但缺點(diǎn)是沒能開發(fā)一種強(qiáng)大的設(shè)計(jì)知識庫，必需在設(shè)計(jì)方面幫助工程設(shè)計(jì)人員。 因此，自動化設(shè)計(jì)系統(tǒng)有所發(fā)展，全世界許多研究者對知識庫和智能化設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行了開發(fā)。Myung and Han (2001)在外形設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上開發(fā)出了專家系統(tǒng)，這個系統(tǒng)允許使用者在3D環(huán)境下進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。為船的設(shè)計(jì)Roh and Lee (2006)擬制了一種船體結(jié)構(gòu)模型系統(tǒng)，它的開發(fā)使用了C++和建立在3D CAD軟件上。Lee, Hsu, and Su (1999)為了冷鍛壓使用Auto-LISP開發(fā)出了參數(shù)化計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)。為了提高制作模型過程時(shí)的效率，Kong et al. (2003)在Solid Works基礎(chǔ)上用Visual C++開發(fā)出了界面自然的3D塑料注塑模設(shè)計(jì)系統(tǒng)。為了3D墊圈的生產(chǎn)Chu, Song, and Luo(2006)在CATIA中用CAA開發(fā)出了參數(shù)化計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)。 在沖壓鉚釘設(shè)計(jì)部分，Cheok and Nee (1998)在AutoCAD下開發(fā)出了一種帶狀知識庫設(shè)計(jì)系統(tǒng)。利用局域網(wǎng)和CAD軟件的便利，為了自動生成最佳的鉚釘面設(shè)計(jì)在鉚釘面成型的參數(shù)基礎(chǔ)上，Pilani, Narasiman, Maiti, Singh, and Date (2004)擬制了一種方案。Ismail, Chen, and Hon (1996)用一般的CAD軟件開發(fā)出了一種標(biāo)準(zhǔn)件的漸進(jìn)沖壓工具。在板金使用上Singh and Sekhou(1999)開發(fā)出一種穿孔機(jī)床終端專家系統(tǒng)，它使用Auto-LISP和建立在AutoCAD上的。為了金屬材料成型中的零件工序計(jì)劃，Tisza(1995)在AutoCAD上開發(fā)出了專家系統(tǒng)。 雖然沖壓成型鉚釘?shù)脑O(shè)計(jì)過程是極其復(fù)雜和需要大量的專業(yè)知識，但是為了沖壓成型鉚釘這篇論文的意圖還是開發(fā)出了一種自動化設(shè)計(jì)系統(tǒng)。利用了多功能的鉚釘設(shè)計(jì)語言，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和集成3D CAD軟件環(huán)境，我們的系統(tǒng)能夠輸出繪制鉚釘?shù)闹饕脑O(shè)計(jì)部分，如上表面，下表面和沖切座，在上面使用者輸入設(shè)計(jì)的沖割線信息，鉚釘?shù)娜忻?，敞開的穿孔線，壓力的數(shù)據(jù)和次要的部分如彎曲，滑槽，限動座。實(shí)踐證明我們的系統(tǒng)用高效的方式能在沖壓成型鉚釘?shù)闹饕糠值钠鸬礁哔|(zhì)量設(shè)計(jì)。 2.沖壓成型鉚釘?shù)脑O(shè)計(jì)： 2.1 沖壓成型鉚釘?shù)耐庑卧O(shè)計(jì) 沖壓成是一種冷作過程在平整的金屬表面無大的損傷，微細(xì)的，或是無裂縫下傷鉆一個槽穴(Wick, Benedict, & Veilleux, 1984)。經(jīng)典地是，在沖壓成型鉚釘?shù)耐庑卧O(shè)計(jì)中有兩個組成部分。第一個組成部件是標(biāo)準(zhǔn)的組成部件包括滑動板，定位工具和支撐板，它是第三部必需的。另一種是主要的組成部件包括上表面，下表面和沖切座，如圖1所示。主要的部件不同于從一種沖壓到另一種。它們也傾向于客戶的需求。因此，這篇論文側(cè)重沖壓成型鉚頭的主要部件的設(shè)計(jì)。 圖1 繪制螺釘主要部件的結(jié)構(gòu)圖：(a)上表面 （b）沖切面 （c）底座 2.2 設(shè)計(jì)沖壓成型鉚釘?shù)闹饕考? 許多沖壓成型鉚釘是一次性的。因此，設(shè)計(jì)者們帶著專業(yè)的需求和預(yù)先的打算，考慮為了提供最佳的鉚釘設(shè)計(jì)去滿足客戶的需要。多數(shù)鉚釘結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，沖壓成型鉚釘?shù)闹饕考O(shè)計(jì)過程由三個部分組成：鉚釘設(shè)計(jì)信息，框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和特征設(shè)計(jì)。鉚釘設(shè)計(jì)信息是設(shè)計(jì)系統(tǒng)需要信息最少的設(shè)計(jì)部分，包括沖割線信息，鉚釘?shù)娜忻?，敞開的穿孔線，壓力的數(shù)據(jù)。 沖割線是未加工材料周圍的線。雖然大多未加工材料形狀是矩形，但還有一些是不規(guī)則的矩形，為了節(jié)省成本或是提高它們的可成形性。鉚釘?shù)某叽缛Q于沖割線。 圖二 鉚釘繪制中機(jī)罩底板的圖解資料：（a）極角和空白線（b）螺釘表面 鉚釘?shù)娜忻?，敞開的穿孔線，如圖2所示。鉚釘?shù)娜忻姘óa(chǎn)品的形狀，齒頂，沖壓焊縫和結(jié)合面。這個產(chǎn)品形狀是沖壓過程后的最終目的。而齒頂，繪制焊縫和結(jié)合面過去有利于沖壓過程。另外，敞開的穿孔線把鉚釘面分為兩部分，正好直接作為下表面和沖切座的外部形狀。 壓力的數(shù)據(jù)是鉚釘設(shè)計(jì)過程中，涉及機(jī)床所需要的數(shù)據(jù)，其包括壓力機(jī)床的沖程量，滑座的較低的沉靜指數(shù)，模墊的大小，“T”型槽的尺寸和的位置，墊銷的行程，墊銷孔的徑向位置。“T”型槽可以用做定位指數(shù)。設(shè)置墊銷孔的目的是當(dāng)成形完成時(shí)允許墊銷把板件金屬從鉚頭上推出。 鉚釘結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)：在這個階段，主要部分的大體結(jié)構(gòu)確定下來，包括大小，鉚釘面的厚度，預(yù)留結(jié)構(gòu)，板條導(dǎo)向座和上表面肋結(jié)構(gòu)，下表面和沖割面。 以上表面肋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為例，它的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則如下： 任一肋的距離超過300mm。 肋不能放在墊枕的“T”型槽上。 肋必須放在止動座的下面。 肋不能妨礙任一墊銷孔。 技術(shù)要求如下： 外部肋的厚度和肋邊穿孔線長是40mm。 里面的肋是30mm。 特征結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)：在這個階段確定了所有的支撐結(jié)構(gòu)，包括導(dǎo)向，墊銷，彎鉤，制動器座，安全區(qū)域，“U”型凹槽，輔助版，三角形肋和板件支撐座上的凹槽，下表面和上表面。以一種彎鉤設(shè)計(jì)為例，它的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則如下： 四個彎鉤上表面，下表面和板件支撐座上。 考慮到鉚釘?shù)囊苿臃€(wěn)定性，因此，彎鉤放在零件的方角上。 為了上表面和板件支撐座上每一個彎鉤必須支持最少55%構(gòu)件的重量。下表面三個彎鉤必須要支持鉚釘?shù)目傊亓俊? 圖3所示它的設(shè)計(jì)工序說明。 圖三 螺栓的一種彎鉤的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 3.系統(tǒng)組成 接受所要設(shè)計(jì)的信息和用戶合理的需求，在設(shè)計(jì)導(dǎo)向和準(zhǔn)則的基礎(chǔ)上這個系統(tǒng)能完成鉚釘主要部件的設(shè)計(jì)。圖4所示系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。包括設(shè)計(jì)知識庫，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫，CAD軟件，推理機(jī)構(gòu)和交互式對話框。每一部分詳細(xì)敘述如下： 3.1 交互式對話框 交互式對話框提供給用戶一種高效靈活便捷的方式。我們的系統(tǒng)對話框允許用戶輸入文字和圖解信息。這個對話框也給用戶展示了最后的設(shè)計(jì)。這個對話框輸入文字信息將挑選壓力機(jī)床，導(dǎo)向機(jī)床，彎鉤，止動座，而當(dāng)輸入圖解信息將改變鉚釘面，敞開的穿孔線和沖切線。 3.2 推理機(jī)構(gòu) 推理機(jī)構(gòu)是該系統(tǒng)的中心部分。在用戶投入的基礎(chǔ)上為生成實(shí)體結(jié)構(gòu)主要部件的設(shè)計(jì)是準(zhǔn)確的。這個機(jī)構(gòu)包括四個單元：模型生成，亞成分選擇器，樣型圖表和推理協(xié)調(diào)程序。代替用戶使用的交互式方式，實(shí)體模型的參數(shù)通過這個系統(tǒng)自動計(jì)算。因此，實(shí)體模型通過3D CAD自動生成。事實(shí)上在模型生成時(shí)出現(xiàn)的錯誤，系統(tǒng)將自動發(fā)送錯誤信息給用戶。 亞成分選擇器是決定質(zhì)量，位置和在約束和公式的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上通過從總設(shè)計(jì)信息里推出的亞成分的大小。在這個系統(tǒng)里亞成分選擇器有227個約束和公式。 造型計(jì)算表是為亞成分造型準(zhǔn)確而做的。亞成分的種類和大小（獨(dú)立參數(shù)）確定以后，以設(shè)計(jì)表為準(zhǔn)造型計(jì)算表可能調(diào)出放在亞成分的造型里。在這個系統(tǒng)造型計(jì)算表有328種造型種類。 模型生成是在設(shè)計(jì)參數(shù)基礎(chǔ)上為生成亞成分的3D實(shí)體模型而確定的，如種類，質(zhì)量，位置和大小，還有用在造型中的幾何運(yùn)算。在該系統(tǒng)里計(jì)算圖表有42個不同的造型運(yùn)算和135樣特征。 推理協(xié)調(diào)人員的工作在推理機(jī)構(gòu)上協(xié)調(diào)其它三個單元。用戶輸入設(shè)計(jì)信息以后，推理協(xié)調(diào)人員在他們的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上開始設(shè)計(jì)沖壓鉚釘?shù)闹饕Y(jié)構(gòu)。為了每一個亞成分，這種亞成分不是通過用戶精確確定而是通過亞成分選擇器確定的。亞成分選擇器也用來確定質(zhì)量，位置和亞成分的大小。這時(shí)，造型計(jì)算圖表開始計(jì)算亞成分的造型，觸動生成器完成亞成分實(shí)體模型的設(shè)計(jì)。