級進模自動設(shè)計的智能系統(tǒng)

1、級進模自動設(shè)計的智能系統(tǒng)摘要：這篇論文闡述了一種智能系統(tǒng)AUTOPROMOD，該系統(tǒng)是為級進模的自動設(shè)計而開發(fā)的。這種系統(tǒng)利用AutoCAD 和 AutoLISP自動設(shè)計模具元件和裝配。該系統(tǒng)包含八個單元，分別是DBMOD, STRPRMOD, BPMOD, PPMOD, BBDSMOD, TBDSMOD, BDAMOD 和 TDAMOD。這些系統(tǒng)利用KBS單元串聯(lián)工作，KBS是用來設(shè)計級進模元件的系統(tǒng)，用戶可用該系統(tǒng)對條狀布局建立模型，然后利用KBS單元運行中產(chǎn)生的輸出數(shù)據(jù)進行級進模的自動設(shè)計。文中用一個具體例子來說明該系統(tǒng)的用途。該系統(tǒng)的主要特點是其設(shè)施的銜接與造型模具設(shè)計。一個半懂甚至不

2、懂的工人都可以利用該系統(tǒng)產(chǎn)生模具的零件圖和裝配圖。系統(tǒng)單元在一臺含有AUTOCAD軟件的PC機上就可實現(xiàn)。因此，它的廉價性適合于小型或中性沖壓工廠。關(guān)鍵字：級進模 自動建模 知識系統(tǒng) 沖壓產(chǎn)業(yè)1、引言：級進模零件和裝配的自動設(shè)計仍是金屬板料工業(yè)想迫切實現(xiàn)的目標(biāo)。對模具零件和裝配進行手工繪圖，不僅浪費時間，單調(diào)乏味，易犯錯誤，而且很難編輯或修改。在級進模設(shè)計的過程中，一些計算機輔助模具設(shè)計系統(tǒng)對建模和分析都有很大幫助，但是獲得級進模零件的最終圖紙還需要人的專業(yè)知識。近年來，一些軟件如CADFANUCAUTOTROLIDEASCATIAPRO-E等都被用來改善級進模設(shè)計過程中出現(xiàn)的困難。她們的本質(zhì)

3、基本上是相通的，并且只能用來幫助模具設(shè)計者提高生產(chǎn)率，它們中大部分都是通用的。很多商業(yè)軟件像PRESCADLIFECADV6PRODESIGN等在市場中都可獲得。但是只有有經(jīng)驗的模具設(shè)計者才能用這些軟件完成最終設(shè)計，包括模具零件的建模。此外，安裝這些系統(tǒng)需要高額的費用，讓許多小中型企業(yè)望而卻步，發(fā)展中國家尤甚。另外，這些系統(tǒng)沒有模具設(shè)計者的經(jīng)驗知識，因此，迫切需要一種廉價的智能系統(tǒng)來實現(xiàn)級進模的自動設(shè)計。AUTOLISP和AUTOCAD的結(jié)合為研發(fā)這種系統(tǒng)提供了機遇。目前的調(diào)查工作顯示，一種叫AUTPROMOD的系統(tǒng)軟件已經(jīng)開發(fā)出來，用來在AUTOCAD的繪圖編輯中，設(shè)計級進模零件和裝配。這種

4、系統(tǒng)已經(jīng)用AUTOLISP語言編程，并且能被下載到AUTOCAD的快捷區(qū)。該系統(tǒng)可以從KBS單元運行產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)文檔中自動調(diào)出模具零件的尺寸。2、級進模設(shè)計2、1胚料排樣建模級進模排樣建模就是安排操作布局，然后決定所需工作臺數(shù)目。用戶先在AUTOCAD的繪圖編輯處進行建模。排樣通常由圖形的幾何特征、尺寸公差、備用刃口邊緣的方向和其他的技術(shù)要求來控制。這一系列操作和操作的細節(jié)都必須非常小心，以確保設(shè)計將產(chǎn)生良好的鈑金件而無生產(chǎn)或維修問題。通常情況下，排開始 DBMOD單 元DBLCOCK.DAT數(shù)據(jù)文檔WBDMOD 繪圖文件模具組件視圖STRPR.DAT數(shù)據(jù)文檔.STRPMOD圖紙文檔STRP

5、RMOD單 元單 元BPDIM.DAT數(shù)據(jù)文檔WSPTRPROD繪圖文件分餾柱塔板視圖FSTNR.DAT數(shù)據(jù)文檔BPMOD單 元WBPMOD繪圖文件后部金屬板視圖PPDIM.DAT數(shù)據(jù)文檔PPMOD單 元WPPMOD繪圖文件沖壓金屬板視圖用戶 界面DSSEL.DAT數(shù)據(jù)文檔BBDSMOD單 元DSDIM.DAT數(shù)據(jù)文檔WBBDSMOD繪圖文件下支撐板視圖用戶 TBDSMOD單 元WTBDSMOD繪圖文件上支撐板視圖BDAMOD單 元底部組件視圖TDAMOD單 元頂部組件視圖結(jié) 束樣沒有獨一無二的最好的方法，但是有一些慣常的做法可以用來指導(dǎo)排樣建模設(shè)計。在級進模上沖壓金屬毛胚設(shè)計時，有一些很重要

6、的常規(guī)要考慮，具體內(nèi)容如下：1、 不直接影響最后產(chǎn)品形狀的操作如切邊或裁邊應(yīng)安排在第一步。2、 如果在金屬板料上有合適的孔，那么這些孔應(yīng)該用來定位，否則要根據(jù)工藝過程引入額外的定位孔，沖壓這些定位孔應(yīng)放在第一步或裁切之后。定位在級進模拍樣設(shè)計中是一項很重要的要素。金屬板料在每一個工作臺上都要精確定位，以確保操作在合適位置進行。3、 如果孔在緊密相連而功能上不相關(guān)的話，沖孔可能會分配到多個工部中。4、 具有高度精確定位要求的孔應(yīng)在同一工作臺上沖壓。5、 裂縫或突起物不應(yīng)出現(xiàn)在模具上，否則會引起零件斷裂。6、 如果空白的形狀很復(fù)雜，那么通過規(guī)劃空白的所有最高點到板料的垂直邊緣，使其分解成簡單部分。

7、7、 閑置工作臺要充分利用，以避免沖壓擁堵，一個附加的好處就是將來的工程變化可以低價合并。8、 彎曲應(yīng)安排在最后一或在分離工序前，其它板料也要如此安排。9、 最后分離或清除操作，還用被用作半定位的孔也要安排。10、要用足夠厚的板料以提供足夠的強度。11、最后，設(shè)計要使零件和碎屑的排放沒有干涉。2.2 金屬部件設(shè)計級進模金屬元件設(shè)計需要模具尺寸數(shù)據(jù)，模具規(guī)格，分餾柱塔板，沖壓金屬板，后部金屬板。為了進行自動設(shè)計，存儲在各種輸出數(shù)據(jù)文檔中的預(yù)選尺寸都可使用。這些數(shù)據(jù)應(yīng)該在KBS運行過程中產(chǎn)生，根據(jù)部分數(shù)據(jù)和排樣模型金屬部件命名為模具胚料，剝離器、凸模接頭支撐板和夾緊元件的最小尺寸都應(yīng)該確定，最接近

8、的搭配尺寸可在數(shù)據(jù)庫中尋找到。一般來講，?？椎恼詈蜎_床的負偏差可允許達到工作誤差的4%。AUTOCAD的繪圖指令如直線、圓、切線、層等都可用來設(shè)計級進模的金屬元件。更深層的設(shè)計需要調(diào)用存儲在文件中的排樣，并把它插入到設(shè)計圖中。2.3 級進模模具設(shè)計級進模模具包括配有導(dǎo)板和導(dǎo)管的上模座和下模座。在選擇模具過程中，要考慮部件數(shù)量，工件尺寸公差，沖床和模具之間的偏差，導(dǎo)板和套管之間的偏差。模具有標(biāo)準(zhǔn)件，并且各種底板類型的都有。選擇模具的主要步驟是決定模具的DSDIM.DAT數(shù)據(jù)文檔開 始在AUTOCAD快捷區(qū)域輸入BDAMOD命令DSSEL.DAT數(shù)據(jù)文檔刪除AUTOCAD繪圖編輯區(qū)內(nèi)以前存在的

9、圖紙在兩個支柱上定位參考點，然后插入底模和分餾柱塔板的通用群組模具組件有四個導(dǎo)向支柱 否 是在四個支柱上定位參考點，然后插入底模和分餾柱塔板的通用群組WBBDSMOD繪圖文檔WDBMOD繪圖文件WSTRPRMOD繪圖文檔在AUTOCAD繪圖編輯區(qū)為底部模具裝配建模BDAMOD繪圖文檔結(jié) 束 BDAMOD單元執(zhí)行流程圖DSDIM.DAT數(shù)據(jù)文檔開 始在AUTOCAD快捷區(qū)域輸入TDAMOD命令DSSEL.DAT數(shù)據(jù)文檔刪除AUTOCAD繪圖編輯區(qū)內(nèi)以前存在的圖紙在兩個支柱上定位參考點，然后插入支承板和凸模接頭的通用群組模具組件有四個導(dǎo)向支柱 否 是在四個支柱上定位參考點，然后插入支承板和凸模接頭

10、的通用群組WTBDSMOD繪圖文檔WPPMOD繪圖文件WBPMOD繪圖文檔在AUTOCAD繪圖編輯區(qū)為頂部模具裝配建模TDAMOD繪圖文檔結(jié) 束 TDAMOD單元執(zhí)行流程圖類型、選擇模具區(qū)域和模具的支撐物體。為了自動設(shè)計模具，模具上下長枕墊的尺寸數(shù)據(jù)、導(dǎo)向支柱的直徑和導(dǎo)向管的尺寸都可使用。3、AUTOPROMOD智能系統(tǒng)構(gòu)想在AUTOCAD的繪圖編輯器中，為了級進模零件和裝配的自動設(shè)計，一項智能系統(tǒng)AUTOPROMOD已經(jīng)開發(fā)出來了。這種設(shè)計系統(tǒng)與早些被開發(fā)的KBS并行工作。開發(fā)KBS單元的專業(yè)知識是通過模具設(shè)計手冊、工業(yè)手冊、技術(shù)報告、有豐富經(jīng)驗的級進模設(shè)計者和刀具生產(chǎn)者收集的。這些獲得的每

11、個單元的知識通過分析做成IF-THEN的形式列成表格。這些生產(chǎn)規(guī)則框架已被級進模設(shè)計專家和刀具生產(chǎn)者證實了。同時，它們已用AUTOLISP語言編碼。這些生產(chǎn)規(guī)則和單元的知識已通過機械參考書聯(lián)系起來了。這個單元總共包括800多項生產(chǎn)規(guī)則它的輸出包括模具元件的類型和合理尺寸。這些元件有模具胚料、模具標(biāo)準(zhǔn)件、分餾柱塔板、沖床、凸模接頭、模具緊固件。單元設(shè)置4%的工作誤差，正如?？椎恼詈蜎_床的負偏差一樣。這個單元的建議它會自動存儲在不同的輸出數(shù)據(jù)文件中，而這些數(shù)據(jù)在AUTOPROMOD運行過程中可以自動調(diào)用。AUTOPROMOD系統(tǒng)由八部分組成，分別是DBMOD.STRPMOD.BPMOD.PPM

12、OD.BBDSMOD.TBDSMOD.BDAMOD和TDAMOD。這些系統(tǒng)單元用AUTOLISP語言編碼，并能下載到AUTOCAD的快捷區(qū)。這些系統(tǒng)的運行通過圖一來展示。DBMOD單元用來自動設(shè)計模具胚料，它用來模具胚料和緊固件的尺寸。DBMOD單元擦除AUTOCAD繪圖編輯器中以前的圖樣，然后設(shè)置屏幕和尺寸規(guī)格來設(shè)計模具胚料。接下來，它會計算凹摸頂視圖和前視圖的拐角，然后在模具上找到螺栓和銷孔的位置。為了繪制模具的主視圖，AUTOCAD的指令如直線、圓、層等都可調(diào)用。同時，它會在模具的合適位置上插入來自PTRPMOD繪圖文件的排樣，并且自動保存模具的頂視圖和前視圖，命名為WDBMODD,以便

13、在裝配設(shè)計中再使用。下一個系統(tǒng)單元STRPMOD是用來自動設(shè)計分餾柱塔板的，它從數(shù)據(jù)文檔STPR.DAT和FSTNR.DAT中分別讀取分餾柱塔板和緊固件的尺寸。接下來的步驟跟DBMOD單元相同。分餾柱塔板的正視圖一WSTRPRMOD為名自動保存。BPMOD單元調(diào)用BPDIM.DAT和FSTNR.DAT數(shù)據(jù)文檔，BPDIM.DAT文檔中有支撐板的合適尺寸。支撐板的正視圖是BPMOD單元產(chǎn)生的，命名為WBPMOD后自動保存。下一個單元PPMOD可以設(shè)計凸模接頭，它從PPDIM.DAT數(shù)據(jù)文檔中讀取凸模接頭的尺寸。該單元輸出地凸模接頭的零件圖命名為WPP.MOD,并自動保存。BBDSMOD和TBDS

14、MOD兩個單元是為設(shè)計級進模模具的上支承板和下支承板而開發(fā)的，它們都從DSDIM.DAT和FSTNR.DAT數(shù)據(jù)文檔中調(diào)用數(shù)據(jù)。DSDIM.DAT數(shù)據(jù)文檔中包含模具的詳細尺寸，而DSSEL.DAT中包含模具類型。下支承板的零件圖是BBDSMOD單元產(chǎn)生的，并以WBBDSMOD命名自動保存。同樣，上支撐板的零件圖是TBDSMOD單元產(chǎn)生的，以WTBDSMOD為名自動保存，它們在模具裝配過程中都可調(diào)用。BDAMOD單元是為設(shè)計級進模組件底部部分而開發(fā)的。該單元執(zhí)行過程通過流程圖二來展示它用來讀取DSDIM.DAT和DSSEL.DAT數(shù)據(jù)文檔。根據(jù)模具類型，它計算出參考點，以便插入底模和分餾柱塔板的

15、通用群組。接下來，它會在計算出的參考點上插入與下支承板相對應(yīng)的底模和分餾柱塔板的通用群組。底部模具組件的正視圖完成以后以BDAMOD為名自動保存。TDAMOD單元用來設(shè)計級進模組件的頂部部分，該部分的執(zhí)行過程通過流程圖三來描述。與前一個單元相類似，它調(diào)用模具的詳細尺寸和類型的數(shù)據(jù)文檔。接下來，它會調(diào)用上支承板，然后在計算出的參考點處插入支承板和凸模接頭的通用組件，模具頂部組件的正視圖自動保存為TDAMOD.4.實例現(xiàn)在的AUTOPROMOD智能設(shè)計系統(tǒng)在AUTOCAD的繪圖編輯器中自動生成級進模的底模、分餾柱塔板、支承板、凸模接頭、下支承板、上支承板、底部組件和頂部組件的正視圖。用戶還可以通過

16、分別編輯模具元件的數(shù)據(jù)庫或用AUTOCAD指令來修改這些零件圖。在圖四中，通過考慮一個真實級進模設(shè)計和裝配中出現(xiàn)的問題來測試該系統(tǒng)。圖四 實例零件（材料黃銅，厚度0.6mm）圖512中圖五 DBMOD單元設(shè)計模具 圖六STRPRMOD單元設(shè)計的分 塔板的俯視圖和正視圖 餾柱組件的俯視圖和正視圖 圖七BPMOD單元設(shè)計的凸模接頭 圖八PPMOD單元設(shè)計的沖 的俯視圖和正視圖 床的俯視圖和正視圖圖九BBDSMOD底部支撐板的俯視圖和正視圖圖十TBDSMOD單元設(shè)計的頂部支撐板的俯視圖和正視圖圖十一BDAMOD單元設(shè)計的底部組件的俯視圖和正視圖圖十二TDAMOD單元設(shè)計的頂部組件的俯視圖和正視圖展示的各零件的正視圖是該系統(tǒng)單元自動產(chǎn)生的，并且這些零件圖已得到富有經(jīng)驗的模具設(shè)計者的證實和沖壓企業(yè)像M/S IndoAsian Fuse Gear Limited,Murthal,Haryana,India中設(shè)計者設(shè)計的很相似。實例中給出的級進模自動設(shè)計和裝配與手工設(shè)計或用AUTOCAD軟件設(shè)計相比用時很少。該系統(tǒng)的顯著特點是它的廉價性和模具自動設(shè)計和裝配過程的不斷變化的設(shè)計要求的可交流性，其他單元也可以滿足沖壓企業(yè)。5、結(jié)論開發(fā)設(shè)計的AUTOPROMOD智能系統(tǒng)能夠在AUTOCAD的繪圖編輯器中自動產(chǎn)生模具零件和專配的正視圖。它與KBS單元并行工作