普通本科畢業(yè)設(shè)計（論文）外文翻譯課題名稱 鈑金件中級進(jìn)模排樣設(shè)計自動化學(xué) 院：專 業(yè)：班 級：學(xué) 號：姓 名：指導(dǎo)老師：年 05月 25日鈑金件中級進(jìn)模排樣設(shè)計自動化關(guān)鍵詞：自動化 排樣設(shè)計 鈑金 級進(jìn)模 專家系統(tǒng)摘要：板料排樣設(shè)計是板料級進(jìn)模設(shè)計階段的一個重要環(huán)節(jié)。這個經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動的活動和帶布局的質(zhì)量是高度依賴于模具設(shè)計人員的知識和技能。本文提出了一種自動化的帶布局設(shè)計過程專家系統(tǒng)。該系統(tǒng)是以人工智能（AI）的生產(chǎn)為基礎(chǔ)的專家系統(tǒng)來開發(fā)的。它包括六個模塊，傳授專家建議確定鈑金手術(shù)用戶，排序操作，適當(dāng)?shù)脑圏c(diǎn)方案選擇、站數(shù)、操作級進(jìn)模和股票帶適當(dāng)?shù)某叽邕x擇分期。最后，利用其他模塊的輸出數(shù)據(jù)文件，對 AutoCAD 繪圖編輯器中的自動排樣進(jìn)行了建模。通過一個工業(yè)組件的例子證明該系統(tǒng)的有用性。該系統(tǒng)是靈活的，并具有低的執(zhí)行成本。一、介紹條狀布局在排樣設(shè)計中相當(dāng)重要，在規(guī)劃階段的級進(jìn)模設(shè)計的生產(chǎn)率，精度，成本和質(zhì)量主要取決于排樣布局（Tor 和 al，2005） 。傳統(tǒng)的排樣設(shè)計是是以豐富的經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)的、手動完成的，因此繁瑣、耗時且容易出錯（Tor 和al，2002；利達(dá)，2003） 。四年前條形布局問題首次得到解決。空格切割紙板試驗(yàn)進(jìn)行操縱模擬獲得良好的排樣。通過試驗(yàn)，獲得合適的帶狀布局。其極大的材料利用率仍然被用于在大多數(shù)的小規(guī)模，甚至在一些中等規(guī)模的鈑金行業(yè)。帶狀布局采用傳統(tǒng)方法獲得的質(zhì)量取決于知識和經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)計師。隨著計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）的出現(xiàn)，系統(tǒng)大約 3 年前，帶狀布局設(shè)計的過程稍微容易和設(shè)計的所需要的時間減少了幾天到幾個小時。然而，訓(xùn)練有素和經(jīng)驗(yàn)豐富的模具設(shè)計師仍然需要操作這些 CAD 系統(tǒng)。大多數(shù) CAD 在帶布局設(shè)計中的應(yīng)用的目的主要是通過旋轉(zhuǎn)和放置空白盡可能在排樣中實(shí)現(xiàn)更好的材料利用率。然而，最大的材料節(jié)省的帶狀布局可能不是最好的帶狀布局，事實(shí)上，模具的結(jié)構(gòu)會變得更為復(fù)雜，這可能抵消由于物質(zhì)經(jīng)濟(jì)的儲蓄，除非零件大批量生產(chǎn)。由謝弗開發(fā)的系統(tǒng)（1971）計算應(yīng)力對懸臂模預(yù)測彎矩，如果系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)應(yīng)力水平高于模具鋼材料的屈服應(yīng)力，然后系統(tǒng)將切削操作幾個階段為了保持力在合理的限度。該系統(tǒng)的局限性之一是，在操作階段它不給予任何重要的模具和沖頭的復(fù)雜性。Adachi 等人（1983）開發(fā)了級進(jìn)模設(shè)計集成 CAD 系統(tǒng)。該系統(tǒng)的輸出還包括一個帶鋼布局級進(jìn)模具的產(chǎn)生。但用戶必須指定自己的操作序列，以獲得條帶布局。Nee（1984a，b，1985）開發(fā)用于分析一些實(shí)驗(yàn)包壓力，使用連續(xù)或帶為庫存和成本因素解決在優(yōu)化布局和排版問題兩金屬板和金屬沖壓毛坯。他所有的工作集中在一般條布局設(shè)計過程和一般規(guī)則，不應(yīng)對其他沖壓操作如沖孔、彎曲、成形。杜菲和太陽系統(tǒng)開發(fā)等（1991）用基于知識的系統(tǒng)的方法來生成模具沖壓排樣。該系統(tǒng)在 IDL 中實(shí)現(xiàn)，它是一個基于知識的系統(tǒng)語言。該系統(tǒng)有能力產(chǎn)生條帶布局，但是，它還沒有完全實(shí)現(xiàn)，它的能力在現(xiàn)實(shí)生活中沒有經(jīng)過測試。計算機(jī)輔助模具設(shè)計系統(tǒng)（軟件）的普拉薩德和Somasundaram 發(fā)展（1992）也屬于級進(jìn)模排樣模塊。在這個模塊，模型的選擇是根據(jù)輸入的參數(shù)確定。如果所選模具是漸進(jìn)式的，則根據(jù)條帶布局模塊中規(guī)定的規(guī)則進(jìn)行條形開發(fā)。它主要支持沖裁和穿孔。Singh and Sekhon（2001）開發(fā)出一種低成本的二維金屬沖壓布局模型。該軟件是基于 AutoCAD 的AutoLISP 的。該系統(tǒng)能夠建模圓形，多邊形和具有彎曲段的組件。該系統(tǒng)的主要限制是，它涉及單操作沖壓模具。基姆等（2002）利用 AutoLISP 語言開發(fā)了一個系統(tǒng)。該系統(tǒng)考慮彎曲的幾個因素，采用模糊集理論確定復(fù)雜的穿孔和彎曲操作的電氣產(chǎn)品。構(gòu)建模糊矩陣計算模糊關(guān)系價值的艾萊依規(guī)則與模糊推理相結(jié)合，確定最佳的彎曲。該系統(tǒng)的條帶布局模塊能夠進(jìn)行 3D 電子產(chǎn)品的彎曲和穿孔操作。該系統(tǒng)的主要限制是它只處理彎曲、沖孔操作會進(jìn)行性間斷。Venkata Rao（2004）提出了一種帶狀布局選擇過程有關(guān)的金屬沖壓工作。該程序是基于層次分析法（AHP） 。但是，所開發(fā)的程序只適用于簡單的沖裁和沖孔模具。Chu 等（2004）提出了一種能夠產(chǎn)生沖壓順序自動在沖壓模具設(shè)計的數(shù)學(xué)方法。一個圖形是用來表示沖壓件，并定義其沖壓功能之間的關(guān)系。圖為分套相互獨(dú)立的頂點(diǎn)使用聚類算法。最后，群集被命令給的最終序列的工作站。系統(tǒng)軟件原型的完成和開發(fā)仍在進(jìn)行中，必須對不同形狀的實(shí)際工業(yè)鈑金件進(jìn)行測試。開始基于 AutoCAD 命令的毛坯建模零件幾何特征 識別操作（模塊 oprplan）操作順序（模塊 oprseq）引航方案選擇（模塊 pltsel）級進(jìn)模操作分期(模塊 oprstage)帶鋼寬度和進(jìn)給距離的選擇(模塊 swlsel)部分?jǐn)?shù)據(jù)文件COMP.DAT數(shù)據(jù)文件OPRPLAN.DAT數(shù)據(jù)文件OPRSEQ.DAT數(shù)據(jù)文件OPRSTAGE.DAT圖 1 -執(zhí)行擬議的系統(tǒng)回顧表明，只有少數(shù)的研究和開發(fā)工作已經(jīng)進(jìn)行了自動化領(lǐng)域的帶鋼布局設(shè)計的鈑金工作進(jìn)展級模具。大部分的工作都集中在鈑金沖裁和沖孔操作的工藝規(guī)劃。一些商業(yè)計算機(jī)輔助系統(tǒng)可以幫助模具設(shè)計人員，但這些僅限于簡單的計算，條帶嵌套，檢索的目錄數(shù)據(jù)和編譯數(shù)據(jù)庫的標(biāo)準(zhǔn)模具組件，沒有一個直接解決的問題，帶布局設(shè)計。經(jīng)驗(yàn)加上沖壓行業(yè)模具設(shè)計師的流動性的依賴已經(jīng)引起了很大的不方便的鈑金行業(yè)全世界。因此，它已成為必不可少的模具設(shè)計人員的知識和經(jīng)驗(yàn)的專家系統(tǒng)，以便它可以保留和利用適當(dāng)?shù)奈磥淼膽?yīng)用和開發(fā)的目的。雖然已經(jīng)開發(fā)了一些專家系統(tǒng)的模具設(shè)計領(lǐng)域，但大部分的研究工作主要集中在板料成形和拉深的嵌套和工藝規(guī)劃。沒有具體的系統(tǒng)已被開發(fā)用于解決間斷工作地帶布局設(shè)計問題。為了提高生產(chǎn)率和建立一個計算機(jī)集成制造環(huán)境，自動建模的帶鋼布局設(shè)計是必不可少的。本文介紹了開發(fā)工作的目標(biāo)是專注于使用基于規(guī)則的專家系統(tǒng)的方法生產(chǎn)人工智能排樣設(shè)計自動化（AI） 。該系統(tǒng)是在 PC 上實(shí)現(xiàn) Autodesk Autodesk 2004 軟件和設(shè)計加載在提示區(qū)域的 AutoCAD。二、 布置設(shè)計建議排樣設(shè)計是安排操作的布局，隨后確定所需的工位數(shù)量。對排樣設(shè)計，模具設(shè)計者決定制造零件所需的鈑金操作，排序操作，試驗(yàn)方法的選擇，在級進(jìn)模各站站需要和手術(shù)壓印編號。帶狀布置由零件形狀和工藝要求決定。它一般由零件的幾何特征、零件尺寸公差、條帶鋒利邊緣方向和其他技術(shù)要求所決定。結(jié)束條帶布局建模(模塊 strplyt)數(shù)據(jù)文件SWLSEL.DAT排樣設(shè)計中一個重要但非常困難的任務(wù)是確定正確的沖壓順序，使零件能夠正確高效地沖壓成形。操作順序和每個細(xì)節(jié)的操作必須小心以確保設(shè)計會產(chǎn)生良好的鈑金件無生產(chǎn)或維修問題。條形布置設(shè)計通常沒有唯一的最優(yōu)解，但可以用一定的通用規(guī)律來指導(dǎo)板帶布置設(shè)計。條形布置設(shè)計的一些重要規(guī)則如下：圖 2 -實(shí)例組件（黃銅，板材厚度= 0.6 毫米）圖 3 -由建議的系統(tǒng)生成的帶狀布局例如組件。（1）操作，如側(cè)切或裁剪，不直接影響最終產(chǎn)品的形狀，應(yīng)在第一階段。（2）在鈑金零件中是否有合適的孔，應(yīng)使用這些孔進(jìn)行引導(dǎo)；否則，應(yīng)根據(jù)級數(shù)引入外部導(dǎo)孔。穿孔的這些試點(diǎn)孔是在第一階段或只是種植后階段。導(dǎo)孔的位置應(yīng)該是條遙遠(yuǎn)的對立面，以最大可能的差距。這是為了確保最佳的固定和位置的帶鋼，一旦飛行員從事各自的開口。（3）在一個工位上沖孔的距離必須大于一定值，以保證模具強(qiáng)度。穿孔可以分布在幾個階段，如果他們密切定位和功能不相關(guān)。（4）在一站應(yīng)打孔精度要求高的孔。（5）在破裂時可能不允許窄縫和凸起。（6）如果毛坯的外部輪廓是復(fù)雜的，那么輪廓可以被分割成簡單的部分，通過將所有的頂點(diǎn)垂直地投射到帶材的邊緣。（7）閑置工位可用于避免沖頭和模塊一起擁擠。一個額外的優(yōu)點(diǎn)是，未來的工程變更可以納入低成本。（8）彎曲應(yīng)最好在最后一站或分階段之前完成，其余部分應(yīng)按要求排列。（9）最后應(yīng)分為半開孔（如有）的分型或落料操作和間孔。（10）應(yīng)提供足夠的橋?qū)捯蕴峁蛄旱淖畲髲?qiáng)度。（11）最后，設(shè)計以這樣一種方式，它使構(gòu)件和擦傷到被沒有干擾帶。樣設(shè)計中的一個重要因素。在每個工位必須精確定位帶鋼，以便在適當(dāng)?shù)奈恢眠M(jìn)行操作。在平面布置設(shè)計過程中，引航方案的選擇應(yīng)視為相互依存的任務(wù)。條帶布置設(shè)計系統(tǒng)應(yīng)支持直接引航、半直接引航和間接引航。一個洞被認(rèn)為是適合作為先導(dǎo)孔如果是圓的形狀，尺寸公差不高，足以作為先導(dǎo)孔，不躺在折疊部分的工件，不要太靠近工件的邊緣，不要太靠近另一個孔在工件。從合適的導(dǎo)程孔列表中，應(yīng)根據(jù)下列優(yōu)先級選擇最佳的導(dǎo)孔：（1）只有一個孔可用，必須在一審中考慮。（2）如果有多個孔，則應(yīng)檢查這些孔的位置（a）如果孔位于同一方向的輸送帶，然后選擇一個孔，這是最接近的重心部分。（b）如果孔位于垂直方向，飼料，然后選擇兩大孔（直徑相等） ，位于距離至少兩倍板厚。（3）選擇滿足較早條件的兩個最大孔徑（直徑在預(yù)先設(shè)定的百分比）建議的看法，對金屬板件級進(jìn)模排樣設(shè)計自動化專家系統(tǒng)研制了。三、的開發(fā)和執(zhí)行知識是后天獲得的對該系統(tǒng)的各個模塊的各種來源（庫馬爾等，2006）和經(jīng)驗(yàn)豐富的模具設(shè)計人員、車間工程師、模具設(shè)計手冊，研究雜志，目錄和工業(yè)手冊。設(shè)計信息從各種來源收集已轉(zhuǎn)化為通過弗拉姆 ING 合適的生產(chǎn)規(guī)則的IF-THEN 各種有用的知識。對于該系統(tǒng)，可以很方便地將包括生產(chǎn)規(guī)則知識庫的全套為六個模塊，即 oprplan，oprseq，pltsel，oprstage，swlsel 和strplyt。生產(chǎn)規(guī)則框架的各個模塊分別進(jìn)行交叉檢驗(yàn)憑 IF-THEN 品種的生產(chǎn)條件規(guī)則的模具設(shè)計專家團(tuán)隊。所提出的系統(tǒng)的生產(chǎn)規(guī)則的排序是非結(jié)構(gòu)化的，這種安排允許插入新的生產(chǎn)規(guī)則，即使是相對較少的訓(xùn)練有素的知識工程師。規(guī)則是 AutoLISP 編碼語言可以和帶狀布局建模 AutoCAD 接口。生產(chǎn)規(guī)則和系統(tǒng)的知識庫的推理機(jī)制聯(lián)系在一起，這使得使用正向推理。本系統(tǒng)的知識庫，包括 300 多個生產(chǎn)規(guī)則的 IF-THEN 品種。然而，該系統(tǒng)是足夠靈活的，因?yàn)樗闹R基礎(chǔ)，可以更新和修改，如有必要，在技術(shù)進(jìn)步和可用性的新設(shè)施車間。通過圖 1 中的流程圖顯示系統(tǒng)的執(zhí)行情況。該系統(tǒng)邀請用戶使用 AutoCAD命令來模擬空白。接下來，用戶必須輸入部分?jǐn)?shù)據(jù)信息，如片材厚度，片材等，通過提示區(qū)域的 AutoCAD。系統(tǒng)自動存儲這些數(shù)據(jù)的一部分?jǐn)?shù)據(jù)文件標(biāo)記為comp.dat。該系統(tǒng)的第一個模塊 oprplan 確定零件制造所需要的鈑金操作的類型。該模塊邀請用戶提供相關(guān)的輸入數(shù)據(jù)，即尺寸公差和幾何特征的一部分。該模塊的輸出形式為建議的類型的鈑金操作所需的制造部分。下一個模塊oprseq 決定推薦鈑金作業(yè)排序。它直接輸入輸出數(shù)據(jù)文件 oprplan.dat 模塊執(zhí)行過程中產(chǎn)生的 oprplan。模塊 pltsel 開發(fā)適當(dāng)?shù)脑圏c(diǎn)方案選擇的準(zhǔn)確定位片級進(jìn)模各站。下一個模塊 oprstage 開發(fā)專家建議傳授站需要的和首選的手術(shù)分期數(shù)模。該模塊的輸入輸出數(shù)據(jù)文件 oprseq.dat 模塊 oprseq 執(zhí)行過程中產(chǎn)生的，并請用戶輸入具體的工作數(shù)據(jù)為每部分的特征。模塊 swlsel 決定金屬帶材的尺寸合適。建模模塊 strplyt 擦除任何已有的圖紙在 AutoCAD 繪圖編輯現(xiàn)有的選擇合適的屏幕為帶狀布局建模設(shè)置。接著，要求用戶在 AutoCAD 屏幕上選擇起點(diǎn)。當(dāng)用戶選擇使用光標(biāo)或進(jìn)入 AutoCAD 提示區(qū)起點(diǎn)，模塊 strplyt 模型自動在 AutoCAD 繪圖編輯器中帶狀布局。四、提出的系統(tǒng)建議的系統(tǒng)進(jìn)行了測試不同類型的鈑金件的帶狀布局設(shè)計的問題。典型的提示，用戶的反應(yīng)和建議的用戶在執(zhí)行所提出的系統(tǒng)的一個例子組件（圖 2）通過專家系統(tǒng)給出。由系統(tǒng)生成的條形圖如圖 3 所示。在識別作戰(zhàn)系統(tǒng)模塊接收輸出，排序操作，試點(diǎn)方案選擇、站所需的數(shù)目，和操作股票的條帶大小分級是發(fā)現(xiàn)類似的和非常合理的那些實(shí)際上實(shí)行由經(jīng)驗(yàn)豐富的模具設(shè)計人員和工藝在沖壓行業(yè)即印度亞洲熔斷器有限公司，Murthal 哈里亞納邦，印度，規(guī)劃，例如組件。開發(fā)的系統(tǒng)所產(chǎn)生的條帶布局圖也與經(jīng)驗(yàn)豐富的模具設(shè)計師密切一致。五、結(jié)論研究工作已應(yīng)用于級進(jìn)模鈑金件排樣設(shè)計自動化。生產(chǎn)的基于規(guī)則的專家系統(tǒng)方法已被運(yùn)用為該智能系統(tǒng)的開發(fā)。生產(chǎn)規(guī)則的 AutoLISP 語言構(gòu)建的系統(tǒng)知識庫，因?yàn)樗梢耘c AutoCAD 接口板布局建模。該系統(tǒng)能夠?qū)＜医ㄗh需要制造鈑金操作的類型，該操作序列，適當(dāng)?shù)脑圏c(diǎn)方案選擇、站所需的首選操作對級進(jìn)模分期數(shù)；和合適的股票帶尺寸的選擇。最后，根據(jù)系統(tǒng)模塊生成的輸出，系統(tǒng)能夠在 AutoCAD 繪圖編輯器中自動地對帶鋼布局進(jìn)行建模。使用工業(yè)鈑金零件的系統(tǒng)的示例運(yùn)行證明了該系統(tǒng)的有用性。該系統(tǒng)是靈活的，具有成本的實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樗梢栽?PC 上具有 Auto CAD 軟件操作。該系統(tǒng)是很容易負(fù)擔(dān)得起的中小型金屬板材行業(yè)。引用Adachi, M., Inoue, K., Funayama, T., 1983. 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