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編號(hào):
畢業(yè)設(shè)計(jì)(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(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué)生姓名: 覃 珊
學(xué) 號(hào): 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 10
級(jí)進(jìn)模組件材料選擇智能系統(tǒng)的一個(gè)簡(jiǎn)短說(shuō)明
摘 要
模具組件材料的選擇是在沖壓行業(yè)級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)中一個(gè)重要的活動(dòng)。本文提出了一種用于級(jí)進(jìn)模組件材料選擇的智能系統(tǒng)。該系統(tǒng)SMPDC包括兩個(gè)知識(shí)庫(kù)模塊,即DIEMAT和SELHRD模塊。DIEMAT是專為級(jí)進(jìn)模的活動(dòng)的和非活動(dòng)組件選擇材料。模塊SELHRD的開(kāi)發(fā)是用于測(cè)定級(jí)進(jìn)?;顒?dòng)組件材料的硬度范圍。對(duì)于所提出的系統(tǒng)的兩個(gè)模塊知識(shí)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(yǔ)言編碼并加載到AutoCAD命令提示區(qū)。該系統(tǒng)是通過(guò)用戶接口與用戶進(jìn)行交互設(shè)計(jì)的。所提出的系統(tǒng)的有效性是通過(guò)運(yùn)行使用一個(gè)工業(yè)組件示例來(lái)證明的。該系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)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(jí)進(jìn)模;材料選擇;知識(shí)庫(kù);智能系統(tǒng)
1 前言
級(jí)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(duì)經(jīng)濟(jì)的成本。在級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)中模具組件的設(shè)計(jì)和材料的選擇是主要活動(dòng)。級(jí)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(lái)開(kāi)展這項(xiàng)重要的活動(dòng)都依賴于豐富的經(jīng)驗(yàn)和模具設(shè)計(jì)專家知識(shí)的深度。大部分的時(shí)間,級(jí)進(jìn)模組件的選材是手動(dòng)模具設(shè)計(jì)手冊(cè),材料手冊(cè)進(jìn)行,拇指規(guī)則和啟發(fā)式方法進(jìn)行的?,F(xiàn)有的計(jì)算機(jī)輔助模具設(shè)計(jì)系統(tǒng)仍不能完全處理與級(jí)進(jìn)模組件材料的選擇有關(guān)的核心模具設(shè)計(jì)問(wèn)題。一些現(xiàn)有的CAD/CAM系統(tǒng)能為級(jí)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(shí),不考慮其他適合的可用性材料,因此級(jí)進(jìn)模的壽命長(zhǎng)。此外,在級(jí)進(jìn)模部件選擇材料時(shí),這些系統(tǒng)沒(méi)有領(lǐng)域?qū)<业慕?jīng)驗(yàn)知識(shí)組成的知識(shí)庫(kù)。世界各地的研究人員都強(qiáng)調(diào)應(yīng)用研究工作,通過(guò)應(yīng)用人工智能(AI)技術(shù)捕獲和記錄經(jīng)驗(yàn)豐富的模具設(shè)計(jì)師和模具制造者的寶貴實(shí)踐知識(shí)。高度根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)模的設(shè)計(jì)活動(dòng),如模具組件選擇的材料可以通過(guò)使用基于知識(shí)的系統(tǒng)(KBS)或該系統(tǒng)的智能系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方法來(lái)簡(jiǎn)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(guò)程的復(fù)雜性。
雖然級(jí)進(jìn)模的所有部件的壽命長(zhǎng)是可取的,然而,由于特別需要注意的是,提高活動(dòng)組分的壽命(即凸凹模/插入)。為了級(jí)進(jìn)模組件選擇合適的材料,模具設(shè)計(jì)師妥善調(diào)查該組件的功能要求,然后開(kāi)展一個(gè)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(duì)于一個(gè)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(jì)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(zhǎng)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(diǎn)之一是,它們?cè)救彳浨铱蓹C(jī)加工,通過(guò)施加適當(dāng)?shù)臒崽幚恚鼈冏兊梅浅?jiān)硬、耐磨。對(duì)模具部件選用材料硬度的適用范圍的選擇取決于在級(jí)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(jí)進(jìn)模組件選擇材料的智能系統(tǒng),以協(xié)助模具設(shè)計(jì)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(guò)程的簡(jiǎn)要描述如下。
表 1一種生產(chǎn)規(guī)則樣品納入DIEMAT模塊
序號(hào)
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(qǐng)從如下材料中,為凸凹?;蚯都x擇一個(gè)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/mm2)≤70
操作類型:剪切
生產(chǎn)量>1000,000
請(qǐng)從如下材料中,為凸凹?;蚯都x擇一個(gè)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(qǐng)從如下材料中,為凸凹?;蚯都x擇一個(gè)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/mm2)≤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(qǐng)從如下材料中,為凸凹?;蚯都x擇一個(gè)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(dòng)部件的類型:固定板部件
請(qǐng)從如下材料中,為板塊部件選擇一個(gè)容易得到的材料:
l 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)
l 凸模固定板:低碳鋼或EN-8 (AISI 1040) ‘OR’ UHB-ARNE (AISI O1, W.-Nr. 1.2510)
l 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)
l 卸料板:EN-31(AISI 52100)或UHB-11(AISI 1148)
l 模具支撐板:EN-31 (AISI 52100)
6
非活動(dòng)部件的類型:導(dǎo)向和定位部件
請(qǐng)從如下材料中,為導(dǎo)向和定位部件選擇一個(gè)容易得到的材料:
l 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)
l 模具站點(diǎn)(Ra=0.1–0.4μm)(42–46 HRC):EN-31(AISI 52100)或EN-47 (AISI 6150)
l 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.
l 導(dǎo)向銷和導(dǎo)向柱銷(Ra=0.1–0.4) (50–52 HRC):EN-353
l 滾珠軸承罩(Ra= 0.025–0.05μm):鋁或黃銅或塑膠
l 套筒(Ra=0.1–0.4):EN-31 (AISI 52100)
l 柄(Ra=0.8–3.2μm):低碳鋼
l 定位梢(Ra=0.8–3.2μm)(50–52 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(gè)模塊,即DIEMAT和SELHRD。DIEMAT模塊是專為級(jí)進(jìn)模零件材料的選擇而設(shè)計(jì)的。模塊SELHRD是為了確定級(jí)進(jìn)?;顒?dòng)部件選擇材料的硬度范圍而開(kāi)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(shí)的獲取、生產(chǎn)規(guī)則的制備和驗(yàn)證,生產(chǎn)規(guī)則的編碼和用戶界面的準(zhǔn)備。該過(guò)程的每個(gè)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(hào)
如果
那么
1
薄板厚度≤2mm
沖裁工件的幾何形狀:簡(jiǎn)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
8
薄板厚度>8mm
沖裁工件的幾何形狀:簡(jiǎn)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(shí)的獲取
該系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的技術(shù)知識(shí)是通過(guò)模具設(shè)計(jì)手冊(cè)、工業(yè)手冊(cè)、技術(shù)報(bào)告、和經(jīng)驗(yàn)豐富的模具設(shè)計(jì)師和工具制造商收集的。級(jí)進(jìn)模部件選用材料的知識(shí)是由經(jīng)驗(yàn)豐富的模具設(shè)計(jì)師和工具制造商通過(guò)對(duì)典型問(wèn)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(gè)特定的材料被選定為特定的模具組件。這是通過(guò)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(yàn)證
該智能系統(tǒng)兩個(gè)模塊知識(shí)的是通過(guò)分析和匯總各種“如果—那么”生產(chǎn)規(guī)則獲得的。由一個(gè)團(tuán)隊(duì)的級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)專家和刀具制造商進(jìn)行了所制定的生產(chǎn)規(guī)則的驗(yàn)證。一個(gè)生產(chǎn)規(guī)則樣本通過(guò)制定和驗(yàn)證如表1所示,然后納入DIEMAT模塊;和一個(gè)樣品的生產(chǎn)規(guī)則包含在SELHRD模塊中,如表2中所示。
通過(guò)AutoCAD提示區(qū)域的用戶界面
用戶
開(kāi)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(jí)進(jìn)模的活動(dòng)部件(凸凹模/嵌件)和非活動(dòng)部件(固定板,定位&引導(dǎo)部件)的專家意見(jiàn)
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(jiàn)
結(jié)束
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(gè)模塊已用AutoLISP語(yǔ)言編碼。通過(guò)使用推理機(jī)制正向推理,生產(chǎn)規(guī)則和系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)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(wèn)題上提供,再加上存放在知識(shí)庫(kù)中的知識(shí),最終得出結(jié)論或建議。系統(tǒng)SMPDC的知識(shí)庫(kù)中包含不少于60種的生產(chǎn)規(guī)則。然而,系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)是足夠靈活的,因可以更新和修改,如果有必要,在未來(lái)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(gè)模塊被設(shè)計(jì)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(guò)閃爍AutoCAD提示用戶。當(dāng)相關(guān)的生產(chǎn)規(guī)則被解除時(shí),建議的消息或數(shù)據(jù)也同樣閃現(xiàn)在計(jì)算機(jī)屏幕上。該系統(tǒng)可以通過(guò)在AutoCAD命令提示區(qū)輸入命令加載(加載“A:SMPDC.LSP”)。系統(tǒng)的運(yùn)行通過(guò)流程圖的演示,如圖1所示。該程序的輸出包括:活動(dòng)部件(即凸凹模/嵌件)和非活動(dòng)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(jí)進(jìn)?;顒?dòng)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(yùn)行示例
該系統(tǒng)基于PC的在Autodesk AutoCAD 2004上實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)已經(jīng)對(duì)級(jí)進(jìn)模組件中的不同類型的鈑金零件的材料選擇問(wèn)題進(jìn)行測(cè)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(guò)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(shí)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(guò)程中產(chǎn)生的用戶反應(yīng)和專家意見(jiàn)
提示
示例數(shù)據(jù)輸入
建議用戶
(加載“A:SMPDC.LSP”)
——
請(qǐng)輸入SMPDC命令
SMPDC
——
歡迎來(lái)到模塊SMPDC。請(qǐng)輸入命令DIEMAT
DIEMAT
請(qǐng)輸入薄板材料
黃銅
——
請(qǐng)輸入操作類型
剪切
——
請(qǐng)輸入板材的剪切強(qiáng)度
15 kgf/mm2
請(qǐng)輸入鈑金件所需的生產(chǎn)批量
90,000
請(qǐng)從如下材料中,為凸凹模/嵌件選擇一個(gè)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)
請(qǐng)輸入非活動(dòng)部件的類別(即板部件,定位和導(dǎo)向部件件)
板元件
請(qǐng)從如下材料中,為板元件選擇一個(gè)容易獲得的材料:
l 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)
l 凸模固定板:低碳鋼或EN-8 (AISI 1040) ‘OR’ UHB-ARNE (AISI O1, W.-Nr. 1.2510)
l 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)
l 卸料板:EN-31(AISI 52100)或UHB-11(AISI 1148)
l 模具支撐板:EN-31 (AISI 52100)
請(qǐng)輸入非活動(dòng)部件的類型
導(dǎo)向和定位部件
請(qǐng)從如下材料中,為導(dǎo)向和定位部件選擇一個(gè)容易得到的材料:
l 模具檢具(表面粗糙度Ra=0.1-0.4μm)(48–50 HRC):EN-31 (AISI 52100) 或 UHB-11 (AISI 1148)
l 模具站點(diǎn)(Ra=0.1–0.4μm)(42–46 HRC):EN-31(AISI 52100)或EN-47 (AISI 6150)
l 升降機(jī)(Ra=0.1–0.4μm)(52–55 HRC): HCHCr或SEVERKER-21(AISI D2, W.-Nr. 1.2379, JIS-SKD11)或H.S.S.
l 導(dǎo)向銷和導(dǎo)向柱銷(Ra=0.1–0.4μm) (50–52 HRC):EN-353
l 滾珠軸承罩(Ra= 0.025–0.05μm):鋁或黃銅或塑膠
l 套筒(Ra=0.1–0.4μm):EN-31 (AISI 52100)
l 柄(Ra=0.8–3.2μm):低碳鋼
l 定位梢(Ra=0.8–3.2μm)(50–52 HRC): C-40或EN-8(AISI 1040)或EN-9(AISI 1055) 或銀器鋼
SELHRD
請(qǐng)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 = 0.025 (最大值)
請(qǐng)輸入板厚度(mm)
0.6
——
請(qǐng)輸入沖裁件的幾何形狀
(即簡(jiǎn)單/普通/復(fù)雜)
普通
——
請(qǐng)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(jí)進(jìn)模組件材料的選擇和級(jí)進(jìn)模在設(shè)計(jì)階段所選材料的硬度范圍內(nèi)的專家意見(jiàn)。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(duì)各種類型的鈑金零件進(jìn)行測(cè)試,系統(tǒng)因?yàn)樨S富的知識(shí)庫(kù)和高度的互動(dòng)性,被證明是強(qiáng)大的和容易處理的。系統(tǒng)的運(yùn)行示例使用一個(gè)工業(yè)實(shí)例組件已經(jīng)證明了系統(tǒng)的實(shí)用性。該系統(tǒng)支持主要的工具鋼,然而,它的知識(shí)庫(kù)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(shí)現(xiàn)成本低,因?yàn)樗梢栽赑C機(jī)上用AutoCAD軟件運(yùn)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
參考文獻(xiàn)
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