复杂零件级进模智能排样系统可行性研究报告.docVIP

复杂零件的级进模智能排样系统 项目可行性研究报告 选题的必要性 1.项目所处技术领域产业政策 机械制造行业是国家的支柱行业，机械制造的水平直接反映国家科技水平的高低。先进发达国家在机械制造行业已经广泛的使用CAD/CAM软件来提高制造和设计的质量、速度。所以计算机辅助设计、制造同样是我国全力扶持、推广的方向。 在现今的金属制品中，绝大部分产品的成型都是通过冲压模具来完成的，特别是冲压模具中的级进模，它能够冲压尺寸小、结构复杂、精度高的成型零件，所以，级进模的设计已经成为模具设计中的热点和难点。随着CAD技术的提高和日益成熟，许多公司都研制出了计算机辅助级进模计系统，这些系统给级进模设计带来了许多便利，提高了设计速度和设计正确性，但是在这些系统中，级进模设计关键的一环-排样设计仍然是沿用传统的、依赖人工和经验的设计方法，这使得级进模的自动、智能设计受到了限制。 本项目正是在这样环境和背景下展开的。旨在根据影响级进模人工排样的规则、经验，建立相应的计算实现方法，以实现计算机自动、智能地进行排样，用以替代人工排样。 2.项目所处技术领域技术发展现状 在级进模的起步初期，研究机构和学者的大部分研究的重点放在模具的计算机辅助设计、制造、CNC加工方面，也有开发一些小的冲压系统，主要是提供辅助设计的功能。这些系统可以提高人们设计的速度，但智能程度很低。 20世纪80年代中期是级进模设计系统的发展中期，出现了许多商用软件。如FANUC级进模CAD/CAM系统、AUTO-TROL级进模设计系统等。它们一般是从已有的通用CAD/CAM系统二次开发而来的，以交互操作为主，主要作为设计人员的辅助工具以提高工作效率。 80年代至今，人工智能技术开始尝试在该领域应用。应用的区域主要在于图形识别、基于规则和框架地推理、模糊推理和基于特征的设计等方面。国外具有代表性的系统有： METEX（Metal Forming Expert System），系统采用根据几何特征和加工特性的复合分类方法进行零件编码，形成零件族，从而实现工艺设计的自动化。当系统处理过程中难以做出决策时,由人工进行干预。 ASFEX系统（Axisymmetric Sequence Forming Expert System），使用设计规则生成圆筒件的拉延工艺方案和各工步的模具几何信息。 IKOOPP系统（Intelligent Knowledge-based Object Oriented Process Planning），用于级进模模板加工的自动化和标准化。 新加坡国立大学NeeAYC等，对模具自动设计算法和求值函数进行了研究。最初的研究工作集中在图形的识别和毛胚排样上。此后的研究进一步拓展到3Ｄ模具设计以及基于特征的冲压件展开。 国内具有代表性的系统有： 华中理工大学开发了基于特征的级进模CAD/CAM软件。系统有线框模型、自动展开模型，通过人工排样，再交互地进行模具设计。 香港大学工业制造系统工程系开发了一个板料冲裁模CAD/CAM软件包BECAM。能辅助条料排样和凸、凹模选择，并生成图纸和ＮＣ代码。 上海交通大学研究人员开发了2.5Ｄ的冲裁-弯曲-局部成形件级进模CAD/CAM系统CAMSLS。该系统借助特定的数据结构对工件和模具结构进行描述，其工步排样通过交互完成并实现了冲裁件工步排样的自动化。 从以上的系统和功能可以看出： 级进模CAD系统已经有不少，系统地功能也在日趋完善，但在排样这一关键环节，现状仍然是依赖人工和经验，也就是必须要通过人工交互来完成。 研究的重点和趋势是系统的高智能化。智能级进模系统不可缺少的组成部分就是排样的智能化，也就是用智能的排样系统来取代人工排样。 3.项目的先进性，对相关领域的推动作用 项目的先进性集中表现在排样系统的智能化。对于级进模设计这一环节，设计者不再需要花大量的时间来积累、掌握排样的规则和影响排样的因素。这些所有的规则已经蕴含在智能排样系统中；同时，由于排样图的复杂性，传统的人工排样需要花很长的时间一步一步地校核、绘制排样，智能化排样系统将自动的生成符合规范的排样图，大大节省了设计的时间。 复杂零件的级进模智能排样系统对于级进模设计、复杂件的冲裁模具设计都将产生很大的推动作用。该系统将大大缩减的级进模设计的时间和设计的正确性，就犹如“有了CAD系统，我们摆脱了图板和重复的、不准确的手工劳动，有了智能化的系统，我们将摆脱依赖于经验的积累和大量的脑力劳动”。该系统江对级进模行业产生较大的推动作用。 4.项目目前的进展情况 该项目大致分为以下几个阶段： 查阅资料，总结、提炼级进模排样涉及的规则、影响因素。 对总结出的规则建立各自相应的数学模型，寻找、建立适合数学模型的求解方法。 程序编制，对提出的数学模型解法