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1、【5A文】经典复杂零件的级进模智能排样系统可行性研究报告【5A文】经典复杂零件的级进模智能排样系统可行性研究报告一、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
2、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
3、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：METEP（MetalFormingEPpertSystem），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
4、以做出决策时,由人工进行干预。ASFEP系统（APisymmetricSequenceFormingEPpertSystem），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（IntelligentKnowledge-basedObjectOrientedProcessPlanning），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3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：HZ理工大学开发了基于特征的级进模CAD/CAM
5、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。PG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，并生成图纸和代码。SH交通大学研究人员开发了2.5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
6、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
7、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进行计算实现。与合作单位试验、调试系统，试制样品，技术鉴定。项目目前处于第二点的起始阶段。该系统智能化有三大核心问题，其中一大问题的数学模型和相应的解法已经研究成功，均为全新自有技术。二、技术方案论述项目技术关键点、创新点，项目完成达到的技术水平。项目的
8、关键技术主要为下面几点：1）复杂零件级进模刀刃口线的分解智能化的强度准则的建立，相应数学模型建立、求解；2）复杂零件级进模刀刃口线的分解智能化的复杂程度准则的建立，相应数学模型建立、求解；3）适合复杂零件的、基于众多排样规则的最优化排样的数学模型的建立、求解；4）以上数学模型及其解法的计算实现；5）系统整体框架、界面的设计、实现。项目的创新性和关键技术是统一的，创新性为关键技术的1）、2）、3）点。这些方面是智能化排样系统的核心，均为创新点。项目完成预计达到的技术水平为国内领先。在自动智能排样领域属于顶尖水平。项目技术方案：项目技术路线大致如下：1) 查阅资料，进一步总结和扩展级进模排样涉及的
9、规则、影响因素。2) 对这些规则、因素进行深入的研究，并提炼出相互之间没有相关性的全部规则。3) 对总结出的规则建立各自相应的数学模型。4) 寻找、建立适合数学模型的求解方法。5) 程序编制，对提出的数学模型解法进行计算实现。这些数学模型及其相应的解法是这个智能系统的核心，计算实现力争简洁高效。6) 系统输入输出模块、整体界面的设计，编程实现。7) 与合作单位试验、调试系统。试制3件产品。8) 技术鉴定。9) 写技术报告，项目总结。项目技术指标：该智能排样系统将达到的性能指标：1）排样的正确性。该排样系统的基本指标是对于复杂零件的排样需符合业界的标准。2）排样的最优性。同一个零件排样有许多方案
10、，该系统的排样结果有最优数学模型保证了排样的最优性。3）系统的易操作性。系统用户界面良好，一个普通的操作者即可给零件排样，不再依赖经验。由于级进模的排样没有唯一的标准，也没有国家相应的技术指标，所以上述指标将在项目鉴定时，有相关行业专家组成鉴定团进行鉴定并作出结论。分阶段描述项目执行过程中各阶段的目标：查阅资料，总结规则阶段：该阶段的目标是从现有文献资料，总结、提炼级出进模排样涉及的规则、影响因素；选取大量（一百套左右）复杂零件排样图，总结出其中的新规则和做法；撰写一份相应技术报告。建模求解阶段：该阶段的目标是对提炼出的规则建立各自相应的数学模型和求解方法。模型要求准确，求解方法要求简洁高效。
11、程序编制阶段：该阶段的目标编制数学模型解法相应的实现程序。试验系统，试制样品、鉴定阶段：该阶段的目标系统和试制的样品通过鉴定。项目经费预算情况：表一项目投资与资金筹措表单位：万元序号项目金额1投资总额9.45固定资产投资5.25流动资金4.32资金筹措自筹资金1.4其中：已完成投资1.0新增投资0.4申请科技三项经费8.05借（贷）款表二项目拟购设备清单序号设备名称规格型号单位数量单价(万元)金额(万元)1对角式导柱冷冲模架DBDIESETS江苏荣藤模具部品有限公司套30.250.752模柄及相应配件江苏荣藤模具部品有限公司套30.40.43台式电脑台10.50.5表三申请科技三项经费使用预算
12、表序号名称单位数量金额(万元)使用时间1开发费3.5项目开发人员费2.007.1-08.7原材料动力费0.207.1-08.7检测费07.10-08.7调研费0.507.1-07.9查新费0.207.1-08.3技术咨询费0.107.1-08.3转让、合作费0.507.1-08.72设备费1.65申请三项经费资助设备：对角式导柱冷冲模架模柄及相应配件台式电脑套套台3310.750.40.508.4-08.708.4-08.707.1-08.73试制费2.4人员费0.508.4-08.7原材料动力费1.608.4-08.7检测费0.308.4-08.74鉴定验收费0.508.7三、项目实施支撑条
13、件项目技术来源：项目设计的关键技术均为自有技术。项目的实验、检测条件该项目的试验和检测将分为两部分：一部分是智能排样系统本身的实验和检测，另一部分是进行3套样品进行实验和检测。对于第一部分，将分别邀请模具资深设计人员和普通机械类设计人员进行操作实测。对于第二部分，JL模具中心设备齐全，拥有JB04，JB31系列多台冲床，足以完成第二部分的实验。对于实验的样品，将请该中心的检测部门进行检测。该检测部门承担中心各种模具及产品的检测，技术人员实力充沛。申请单位人才资源情况：姓名性别年龄职务职称学历所学专业现从事专业所在单位负责人DW男29讲师硕士机械设计及理论数控/模具CAD、CAMNQ大学主要参加
14、人员DW男31讲师博士机械设计及理论数字制造NS大学DW男高工本科机械制造模具JL模具中心EF男30讲师硕士机械制造机械制造NQ大学DW男27讲师硕士机械设计及理论机电一体化NQ大学项目责任人RER先后在江西国有大型企业产品研发中心、模具中心任职，致力于机械制造，模具CAD/CAM的研究。参与多个横向、纵向项目。已在中文核心期刊发表论文2篇、国际会议发表论文1篇。迄今参与的项目：项目名称项目类型工作内容基于UG的模具型腔逆向工程校基金纵向参与。负责模具型腔STL数据的处理。双Z型卡箍的级进模成形与质量控制关键技术校企横向主要完成人。负责该型号卡箍的级进模主要部件设计，冲压质量的控制。GRT为JL汽车股份有限公司模具中心高工,多年来一直从事冲压模具的设计
