级进式冲压工艺方案现代设计关键技术的研究

摘要

级进式冲压是在一套模具上集成多个冲压工步甚至多种冲压工艺，条料以级进方式前进，实现连续自动化生产的冲压方式，级进式冲压中所使用的模具通常称为级进模。级进模具有高效率、高精度和高寿命的特点，特别适合汽车、电子、家电、仪器仪表等行业进行大批量冲压生产的需要。但是，目前我国在精密、复杂级进模等高端模具的技术开发、创新能力方面和国际先进水平相比还有较大的差距。近年来我国的模具企业虽然普遍采用了CAD/CAM技术，引进了大量精密的加工设备，但在级进模的设计，尤其是在级进式冲压的工艺方案设计上仍普遍沿用传统经验设计方法，导致级进模设计质量不高、开发调试周期长，不能快速。响应市场的需要。 级进式冲压工艺方案设计是级进模设计的关键所在，要想在级进模开发水平上赶超国际先进水平，就必须改变我国模具企业在级进模工艺方案设计领域仍普遍沿用相对落后的传统经验设计方法这一局面，而导入先进的现代设计理念、方法和技术进行工艺方案设计。有鉴于此，本文提出对级进式冲压工艺方案现代设计的关键技术进行研究，以从根本上提高我国模具企业在级进模等高端模具领域的技术开发和创新能力。 级进式冲压工艺方案设计是一个包含大量创造性思维的过程，本文归纳总结了级进模工艺方案传统设计中存在的三个主要问题，针对这三个问题构建了级进式冲压工艺方案现代设计体系结构框架，并指出冲压件集成信息模型、板材多道次成形有限元模拟技术和模糊层次综合评价技术是该结构框架的三项关键技术。 针对设计人员在级进式冲压工艺方案设计中要花费大量精力去面对零散的低层次几何和工艺信息，设计效率难以提高这种现状，本文利用特征技术建立了不仅包含产品设计信息，还包含管理信息和工艺信息的冲压件三层次集成信息模型。具体研究了具有工艺语义的形状特征定义和分类方式，通过对设计特征的映射建立了工序排样可直接操作的工艺特征元，提出用有向无环图来表达工艺特征元的冲压拓扑顺序，为级进式冲压工艺方案设计提供了参考依据。 针对在传统方法设计中拉深、翻边等成形类级进模工序方案难以评估这一模具企业公认的难题，建立了基于有限元模拟技术的多道次拉深工序方案评价体系。系统研究了板材基本成形性能测试技术，创新性地提出了一种综合利用物理试验和数值模拟试验的优点能快速测定板材成形极限曲线的试验方法。以业内最具有代表性的大型空调翅片级进模拉深工序方案设计为例，从正反两方面证明了本文所建立的多道次拉深工序方案评价体系是科学可靠的。针对级进模设计人员经常在多种可行工序排样方案面前很难准确判断出最优方案这一难题，在系统总结和分析级进模工序排样过程中普遍存在模糊性和层次性特点的基础上，创新性的将应用于社会经济领域的模糊层次综合评价法引入到级进式冲压工艺方案设计的评价中。以精密冲裁类级进模为研究对象，通过调查研究和综合分析，确立了该类级进模工序排样方案的评价指标，利用层次分析法计算了各指标的权重，深入研究了各指标最优隶属度的理论计算公式。该方法较好地模拟出设计专家在工序排样过程中的模糊性和综合性思维过程，将思维过程中的定性指标转化为定量指标，为设计人员进行工序排样方案的最优选择提供了定量科学的参考数据。 文章最后以作者所在的研究小组为某国有企业开发的“尾盖级进模自动化生产线”为例，详细说明了作者在该项目开发过程中如何利用冲压件集成信息模型、有限元模拟技术和模糊层次综合评价技术等现代设计技术快速准确地确定了该复杂级进模的工艺方案。该级进模在企业的成功稳定运行表明前期工艺方案设计是科学合理的，有力证明了本文研究的级进式冲压工艺方案现代设计的关键技术对级进模工艺方案设计的巨大支持作用。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

第二章级进式冲压工艺方案现代设计体系结构框架及其关键技术

第三章面向并行的冲压件三层次集成信息模型

第四章基于有限元模拟的级进模多道次拉深工序方案设计

第五章基于模糊层次综合评价的级进模工序排样方案设计决策支持

第六章级进式冲压工艺现代设计关键技术的应用和实践

结论

参考文献

攻读学位期间发表的与学位论文内容相关的学术论文

致谢