CM011-盖冒垫片落料拉深冲孔复合模设计【冲压模具+含CAD图】
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盖帽垫片落料拉深冲孔模设计 科 毕 业 论 文（设 计） 题目 ： 盖帽垫片落料拉深冲孔模设计 学 院： 工学院 姓 名： 杨 勇 学 号： 20090933 专 业： 农业机械化及其自动化 年 级： 09 级 指导教师： 杨红飞 职 称： 讲师 二 0 一 三 年 五 盖帽垫片落料拉深冲孔模设计 1 摘 要 随着中国工业不断地发展，模具行业也显得越来越重要。本文对盖帽垫片的冲裁工艺性和拉深工艺性，分析比较了成形过程中三种不同冲压工艺（单工序、复合工序和连续工序），确定使用一副复合模完成落料、拉深和冲孔的工序过程。 介绍了盖帽垫片冷冲压成形过程，经过对盖帽垫片的批量生产、零件质量、零件结构以及使用 要求的分析、研究，按照不降低使用性能为前提，将其确定为冲压件，用冲压方法完成零件的加工，切简要分析了胚料形状、尺寸，排样、裁板方案，拉深次数，冲压工序性质、数目和顺序的确定。惊醒了工艺力（冲裁力、卸料力、推杆力、拉深力）压力中心、模具工作部分尺寸及公差的计算，并设计出模具。还具体分析了模具的主要零件部件（如凸凹模、拉深凸模、落料凹模、卸料装置、垫板、凸模固定板、推杆装置）的设计，冲压设备的选用凸凹模间隙调整，以及模具间的装配以及给出合理装配图。通过充分利用现代模具制造技术对传统机械零件进行结构改进、优化设计 、优化工艺方法能大幅度提高生产率。 关键词：盖帽垫片；模具设计；复合模；落料拉深冲孔 盖帽垫片落料拉深冲孔模设计 2 s in to a of to is of to to it of in of of as a a of as as By of to of ap 盖帽垫片落料拉深冲孔模设计 3 目 录 一、绪论 . 5 二、零件的工艺性分析 . 6 三、工艺方案的确定 . 8 算毛 坯 尺寸 . 8 . 9 . 9 . 9 四、主要工艺参数的计算 . 11 . 11 . 12 . 12 . 12 . 12 . 13 . 13 . 13 . 14 模刃口尺寸计算及其公差 . 14 . 17 五、模具的结构总设计 . 18 . 18 . 18 . 19 . 19 . 19 . 20 . 21 . 22 . 22 . 23 . 24 六、冲压设备的选定 . 26 七、模具的总装配图 . 27 八、工作零件的加工工艺 . 28 . 28 . 30 . 31 . 33 九、模具的装配 . 35 . 35 盖帽垫片落料拉深冲孔模设计 4 模间隙控制方法 . 36 . 36 结 论 . 36 参考文献 . 37 致谢 . 38 盖帽垫片落料拉深冲孔模设计 5 一、 绪论 1、 模具在工业生产中的作用 模具在工业生产中的使用极其广泛。采用模具生产零部件，具有优质、高效、节材、成本低等特点，是当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。 在工业生产中，产品的更新少不了模具，试制新产品少不了模具。如果模具供应不及时，很可能造成停产；如果模具精度不高产品质量就得不到保证；模具结构及生产工业 落后，产品质量就难以提高，现代工业生产的技术水平，直接影响到工业产品的发展。汽车、电器、电机、仪器仪表等行业，有 60%90%的零部件需要用模具加工。螺钉、螺母、垫圈等标准件，没有模具就无法大批量生产。并且，推广工程塑料、粉末冶金、橡胶、合金压铸、玻璃成形等工业也全部需要模具来完成批量生产。因此，模具是发展和实现切削技术不可缺少的工具，也是生产中应用极其广泛的重要工艺装备。 2、未来冲压模具制造技术发展趋势 随着工业产品质量的不断提高，模具产品生成呈现的品种、少批量、复杂、大型精密更新换代速度快。模具设 计与技术由于手工设备，依靠人工经验和常规机加工，技术向以计算机辅助设计，数控编程切屑加工，数控电加工核心的计算机辅助设计（ 术转变。 随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，冲压零件日趋复杂化，冲压模具正向高效、精密、长寿命、大型化方向发展，冲模制造难度日益增大。模具制造正由过去的劳动密集、依靠人工的手工技巧及采用传统机械加工设备的行业转变为技术密集型行业，更多的依靠各种高效、高精度的 床、 床、电加工机床，从过去的单一的机械加工时代转变成机械加工、电加工以及其他特种加工相 结合的时代。模具制造技术已经发展成为技术密集型的综合加工技术。 盖帽垫片落料拉深冲孔模设计 6 二、零件工艺性分析 冲压件工艺性是指冲压零件加工过程中加工的难易程度。本零件为有凸缘圆筒形零件，且在凸缘上均匀分布 4个相同的孔，料厚 t=2深后厚度不变；零件底部圆角半径 R=3=3寸公差如图所示，满足拉深精度要求。其加工工艺过程为：落料 拉深 冲孔，如图所示 表一 盖帽垫片零件图 盖帽垫片落料拉深冲孔模设计 7 冲裁工艺性： 称，使 得排样是废料最少。 拉深工艺性： 注意出气孔不能工件包住失去作用。 防止上、下模位置装错。 须方便安全。 零件材料为 08 号钢，此材料具有良好的结构强度和塑性，其冲裁加工性较好。 盖帽垫片落料拉深冲孔模设计 8 三、确定工艺方案 算毛 坯 直径 在拉深过程中，常因 材料机械性能的方向性、模具间隙不均、板厚变化、摩擦阻力不等及定位不准等影响，而是拉深件口部或凸缘周边不齐，必须进行修边。故计算毛胚尺寸是按照加上修边余量后的零件尺寸进行展开计算。 根据零件的尺寸取修边余量的值为 = 在拉深时，虽然拉深件的各部分厚度要求发生一些变化，但是如果采取适当的工艺措施，则其厚度的变化量还是比不太大。设计工艺过程时，可以不考虑毛毛 坯 的厚度变化。同时由于金属在塑性变形过程中保持体积不变，因而，在计算拉深件的毛 坯 件展开尺寸时，可以认为在变形前后的毛 坯 和拉深件的表 面积相等。 对于该零件，根据凸缘的相对直径 df/d 比值同有凸缘筒形件可分为：窄凸缘筒形件 （ df/d=和 宽 凸 缘 筒 形 件 (df/d。 显 然 此 零 件df/d=50/21=宽凸缘筒形件。 因为 以毛 坯 直径计算公式为： 又有： ，所以 D 图 3凸缘件毛坯 定拉深次数 盖帽垫片落料拉深冲孔模设计 9 在决定拉深工序的次数时，必须做到是毛 坯 内部的应力既不超出材料的强度极限而且还能充分利用材料的塑性。也就说每一次拉深工序，应在毛 坯 侧壁强度允许的条件下，采用最大可能的变形程度 。 根据拉深系数的定义宽凸缘件总拉深系数仍可以表示为：总。 判断工件是否一次拉成，只需要比较零件所需的总的拉深系数和 h/1总m， 其相对凸缘直径 dd f ，根据 %100 查冲压手册表 44m ，第一次拉深的最大相对高度： ，总可一次拉深成功。 定是否使用压边圈 坯 料的相对厚度 %100 %,且 m 以使用压边圈。 艺方案的确定 根据以上分析计算，可以进一步明确该零件的冲压加工需要包括以下基本工序：落料、拉深、冲孔和修边。 根据这些基本工序，可以拟出如下几种工艺方案： 方案一 先进行落料，在拉深，修边，最后冲孔，以上工序过程都采用单工序模加工。用此方案，模具的结构简单，制造很容易，成本低廉，但由于结构简单定位误差很大，而且 单工序模一般无导向装置，安装和调整不方便，费时间，生产效率低。 方案二 落料与拉深、修边在在复合模中加工成半成品，再在单工序上进行冲孔。采用了落料与拉深、修边的复合模，提高了生产率。对落料与拉深的精度也有很大的提高。由于最后一道冲孔工序在单工序模中完成，使得最后一步冲孔工序的精度降低，影响整个零件的精度，而且中间过程要取件，生产效率不高。 盖帽垫片落料拉深冲孔模设计 10 方案三 落料、拉深、冲孔和修边全都在同一复合模中一次加工成型。此方案把三个工序集中在同一个复合模中完成，使得生产率有了很大的提升。没有中间 的取放件过程，一次冲压成型，而且精度也比较高，能保证加工要求，才冲裁是材料处于受压状态，零件表面平整。模具的结构也非常的紧凑，外轮廓尺寸比较小，但模具的结构和装配复杂。 方案四 采用带料级进多工位自动压力机处于，可以获得较高的生产效率，而且操作安全，但这一方案需要专用的压力机或自动送料装置。模具的结构比较复杂，制造周期长，生产成本高。 根据设计要求和生产批量，综合考虑，方案三落料拉深冲孔和修边在在同一复合模中完成最合适，既能保证大批量生产的高效率又能保证加工精度，而且成本低，经济合理。 盖帽垫片落料拉深冲孔模设计 11 四、 主要工艺参数计算 定排样方案 在冲压工作中，节约金属和减少废料具有非常重要的意义，特别是在大批量的生产中，较好的确定冲件的形状尺寸和合理的排样是降低成本的有效措施。 由于材料的经济利用直接决定与冲压件的制造方法和排样方式，所以在冲压生产中可以按照工件在版聊上排样的合理程度即冲制一个零件的有用面积与所用板料的总面积的百分比来衡量排样的合理性的指标 。 同时搭边对冲压工艺有很大的作用。搭边是为了补充送料的定位误差，防止由于条料的宽度误差、送料步距误差、送料歪斜误差等原因而冲出残缺的废品 。同时搭边还保持条料有一定的刚度和强度，保证了送料的顺利进行，从而提高制件质量，沿整个封闭轮廓线冲压，使得受力平衡，提高模具寿命和零件断面质量。根据此零件的尺寸通过冲压手册表 2得：侧搭边 a=心之间的搭边 根据零件的形状分析可知有废料直排最合理。 因为 ,1则 11 260s i n)(1( ，%100)1)(1(1(00111。其中 b 为条料的宽度， d 为零件直径， n 为行数， 为材料利用率。 可得 b=n=3， = 条料宽度 0m a 2( 2m a x 式中， a 为侧搭边值； 为条料宽度的单向偏差； 所以， 0 盖帽垫片落料拉深冲孔模设计 12 图 4算工艺力 平 刃凸模落料力的计算公式为 中 F 冲裁力 （ N）； L 冲件的周边长度 ( t 板料厚度（ 材料的抗冲剪强度（ K 修正系数。它与冲裁间隙、冲件形状、冲裁速度、板料厚 度、润滑等情况有关 ,一般 K=处取 K= 又可知 08 号钢的抗剪强度 =26040去 =340 t 该冲件的冲孔力计算公式为 一般情况下，冲裁件从板料切下后受弹性变形的影响，会是落料件梗塞在凹模内，而冲裁后剩下的板料则在凸模上。从凸模上奖冲件或废料卸下来所需的力叫卸料力。 卸料力的计算工式为 式中 F 冲裁力即也是落料力 ； 盖帽垫片落料拉深冲孔模设计 13 卸K 卸料力系数，其值可查表得 现取 0 卸料力 卸F。 为了克服使冲入凹模内 的工件或废料因弹性扩张而卡住的力为推件力。 推件力的计算公式为 冲推推 式中 推K 推件力系数，其值为 n 塞在凹模内的工作或废料的数目直刃； 口下出件凹模 时， n=6； h 直刃口部分的高度（ 推件力 6 以危险断面的拉应力不超过其材料抗拉强度为依据，采用压边圈是的拉深力计算公式为 拉。 式中 d 圆筒件的凸模直径（ k 修正系数，取 k=1； b 材 料 的 抗 拉 强 度 (b=30040取 b=325 此， 拉。 压边力的大小对拉深件的质量是有一定影响的，如果过大，就要增加拉深力，因而会使制件拉裂，而压边力过小就会使工件的边壁或凸缘起皱，所以压边圈的压力必须适当。 压边力的计算公式按经验近似为 压 式中 A 初始有效压边面积 ( 单位压边力（ 查冲压手册得 5.2 盖帽垫片落料拉深冲孔模设计 14 ）压。 力机的选择 压力机吨位的大小的选择，首先要以冲压工艺所需的的变形力为前提。要求设备的名义压力要大于所需的变形力，而且还要有一定的力量储备，以防万一。从提高设备的工作刚度、冲压零件的 精度及延长设备的寿命观点出发，要求设备容量较大剩余。 总冲压力压拉卸推冲落总 =压力机的公称压力 5 总。 选开式压力机 25。 、凸模刃口尺寸及其公差的计算 冲裁件的尺寸精度取决于凸、凹模刃口部分的尺寸精度。冲裁间隙的合理性也要靠凸、凹模刃口部分尺寸来实现和保证。所以确定刃口的尺寸是相当重要的。在确定冲模凸模和凹模工作部分尺寸时，必须遵循以下几项原则： 料件的尺寸取决于凹模的尺寸，因此落料模应先决定凹模尺寸，用减少凸模尺寸来保证合理间隙；冲孔件的尺寸取决于凸模尺寸，故冲孔模应先决定凸模尺寸，用增加凹模尺寸来保证合理间隙。 口磨损后尺寸变大， 刃口的基本尺寸应取接近或等于零件的最小极限尺寸；刃口磨损后尺寸减少，应取接近或等于零件的最大极限尺寸。 选择模具刃口制造公差是，既要保证工件的精度要求，又要保证有合理的间隙数值。一般冲模精度较工件精度高 23 级 。 采用凸凹模分别加工，凸凹模分别加工是指在凸模与凹模分别按各自图样上标注的尺寸及公差进行加工，冲裁间隙有凸凹模刃口尺寸及公差保证，这样就需要分别计算出凸模与凹模的刃口尺寸及其公差，并标注在凸凹模设计图样上，这种加工方法适合于圆形或简单规则形状的冲裁件。 落料时，应该先确定凹模刃口尺寸，以凹模刃口尺寸为基准，且落料凹模的尺寸应该取落料件尺寸公差范围内较小的尺寸，凸模基本尺寸则取凹模基本尺寸 盖帽垫片落料拉深冲孔模设计 15 减去最小合理间隙。 计算公式如下： 0m ()( 式中 dD、分别为落料凹模、凸模的刃口尺寸（ D 落料件外形的最大极限尺寸（ d、p 分别是凹、凸模的制造公差； 零件的公差，（ 按 最小合理间隙。 X 磨损系数，此处可取 X= 为了保证新冲模的间隙小于最大合理间隙 （ 凸模与凹模制造公差必 须 保 证 ：m a x 22 或取 )22(i nm a ， m a x 。 凸、凹模的制造公差可查冲压手册表 2， ， 。 校核间隙：m i nm a x ，但相差不大，所以可取2(6.0 m i nm a x ， 1 2(4.0 m i nm a x 。 所以， 6( 冲孔时，对于冲孔尺寸 d，查冲压手册得 ，校核间隙：m a x 22 ，满足要求，故以凸模为基准，凸模基本尺寸等于工件孔的公差范围内的尺寸，凹模尺寸等于凸模尺寸加上最小合理间隙，计算公式如下： 2( p 盖帽垫片落料拉深冲孔模设计 16 所以， 0 5( ( 拉深时，因此工件内形尺寸有尺寸公差要求故以凸模为基准，先确定凸模尺寸为内形尺寸公差范围内的尺寸，凹模尺寸则为 凸模尺寸与双面间隙之和。 计算公式如下： 凸凸 ) 凹凹 ) 式中 凹D、凸d 分别为凹 、凸模尺寸（ ； d 拉深件内形尺寸 ( c 单面间隙值（ 拉深件公差， ； 凹 、凸 分别为凹、凸模制作公差，取 凸凹 ， 。 其中间隙值应合理选取，否则， c 过小会增加摩擦力，使得拉深件容易破裂，且易擦上表面，和降低模具寿命； c 过大，又易使拉深件起皱，且影响工件精度。在确定间隙时，须考虑到毛胚在拉深件中外缘的变厚现象，材料厚度偏差及拉深件精度要求。由冲压手册表 4有压边圈拉深时单边间隙值 c=(11.1)t,现取： c= 所以， 凹D； 20( 凸d。 拉深时，材料在经过凹模圆角时不仅因为发生弯曲变形需要克服弯曲阻力，还要克服因相对流动硬气的摩擦阻力，所以凹模圆角半径对工件影响很大。凹模圆角半径小时材料对凹模压力增加，摩擦力增大，磨损加剧，是模具寿命降低。按经验公式计算： (式中 D 为毛 坯 直径， d 为拉深凹模直径， t 为材料厚度。故可取 。凸模圆角半径对拉深件也有一定的影响，一般首次拉深时凸模圆角半径为 盖帽垫片落料拉深冲孔模设计 17 dp ，且凸模圆角半径不能小于（ 23)t,所以可取 。 算压力中心 为了保证压力机和模具正常地工作，必须是冲模的压力中心与压力机滑块中心线重合。否则在冲压时会使冲模与压力机滑块歪斜，引起凸、凹模间隙不均和导向零件加速磨损，造成刃口和其它零件的损坏，甚至还会英气压力机导轨磨损，影响压力机精度。 本零件为形状简单而对称的圆形件，所以其冲裁时的压力中心与零件的几何中心重合。 盖帽垫片落料拉深冲孔模设计 18 五、模具的结构总设计 具结构的设计 本模具采用正装式，凸凹模的最小壁厚为 足钢材最小壁厚 。的要求能够拨正 足够的强度，故采用落料拉深冲孔复合模。模架是模具的整体部分，他是链接冲模主要工作零件的载体。冲模的标准模架是由其上、下模座采用灰口铸铁（ 料制成。根据模架的导向机构其摩擦性质的不同，分为滑动和滚动导向模架。 现选用后侧导柱模架，其两导柱、导套分别装在上、下模座后侧，凹模面积是导套前的有效区域。从冲压手册 凹模周界： L=200B=160 上模座： 40160200 下模座：45160200 导柱： 17028 导套： 4210028 闭合最小高度： 180闭合最大高度 :220 图 5侧导柱式模架 盖帽垫片落料拉深冲孔模设计 19 模具的闭合高度 下模座之间的距离，其大小必须小于压力机的装模高度： )105(m a x 模具的闭合高度 H=上模座厚度 +上垫板厚度 +凸模固定板 +橡胶高度 +卸料板+ 落 料 凹 模 厚 度 + 凹 模 垫 板 厚 度 + 下 模 座 厚 度 + 材料厚度=40+10+20+25+15+22+15+45+1=193 算模具零件工作部分尺寸 落料凹模采用矩形板结构和直接通过螺钉、销钉与下模座固定的方式。凹模的材料选 作部分热处理淬硬 63。凹模刃口采用直刃壁结构，刃壁高 h=6料部分沿刃口轮廓适当扩大取 2 。 凹模轮廓尺寸计算尺寸： 凹模厚度 ； 凹模壁厚 2 。 又因为原则上 C 不应小于 30以凹模厚度和壁厚可以根据冲压手册表2 H=22,C=30 。 沿 送 料 方 向 的 凹 模 长 度 为 。 则 可 取 凹 模 板 的 轮 廓 尺 寸 为22160200 。 图 5料凹模 盖帽垫片落料拉深冲孔模设计 20 拉深凸模刃口部分为圆形，通过螺钉紧固在固定板上，用销钉定位。凸模的尺寸根据凹模的尺寸、工件的尺寸和安装固定要求确定。其中凸模的上平面要比落料凹模的平面高度低 。所以凸模的高度为 34为了防止拉深件被凹模内的压缩空气顶置及拉深件与凸模之间发生真空现象而紧固在凸模上，需要出气孔 d=5目为 2 个，凸模的高度必须小于压力机的行程的一半。凸模的材料选用 作部分热处理淬硬 6258 图 5深凸模 该复合模中凸凹模是主要工作零件，其外形作为落料凸模，其中内形中大径作为拉深凹模和小径作为冲孔凹模，并且内、外形刃口部分都是圆形，通过 螺钉紧固 在凸模固定板上并用销钉定位。材料为 热处理淬硬 6258 凸凹模的长度为 L=凸模固定板厚度 +卸料装置弹性元件（橡胶）装配高度 +卸料板厚度 +材料厚度 +凸模工作高度 =20+25+15+1+（ 22=70 盖帽垫片落料拉深冲孔模设计 21 图 5凹模 具其它零件设计 为了得到较平稳的工件此模具 采用弹压式结构，是条料在落料拉深中始终在一个稳定压力之下，从而改善毛坯的稳定性，避免材料在切向应力的作用下起皱 盖帽垫片落料拉深冲孔模设计 22 的可能。 由于橡皮允许承受的负荷较大，而且安装调整比较灵活方便，亦是冲模中弹性卸料、顶件及压边转编制常用的弹性元件，取卸料板高度 h=15料为 45号钢。 橡皮的选用原则： (1)为了橡皮不致过早失去弹性而损坏，其允许最大压缩量应不超过其自由高度的 45%,一般去自由总 （ 皮的预 压缩量一般取自由高度的 %15%10 ，即 自由预 。 故工作行程：自由预总工作 。 求出橡皮高度工作工作自由 ）（）（ (2）橡皮所产生的压力 式中 F 压力 (N)； A 橡皮横截面积 ( P 与橡皮压缩量有关的单位压力 )( (3)对橡皮高度与直径之比按下式进行核算： 2811(4 ）（）（工作自由 8自由h， 自由预 （ 预h， 所以，高度 25预自由 。 盖帽垫片落料拉深冲孔模设计 23 图 5性卸料板 在这个设计中，压边圈借助顶杆所施加的顶件力，机器到压边效果，又起到吧拉深件顶出拉深凸模的效果，设计高度为 12料 处理淬硬5854 24216)4 （工作自由 24自由h，高度 h 得 212 h 盖帽垫片落料拉深冲孔模设计 24 图 5边圈 垫片的作用是直接承受和扩散凸模传递的压力，以降低模座所受的单位压力，防止模座被压出陷痕而损坏。本设计垫片厚度为 10计一个推杆孔，以便安装推杆，还有四个螺钉和两个销孔，这些都是为了 与凸凹模和拉深模上各种固定零件的安装相匹配。凸模固定板作用是紧固凸凹模，厚度为 20料为模固定板紧固落料凹模和夹紧拉深凸模的作用，厚度为凹模厚度的(，厚度为 15料为 盖帽垫片落料拉深冲孔模设计 25 图 5 片 图 5模固定板 图 5凹模固定板 盖帽垫片落料拉深冲孔模设计 26 六、 冲压设备的选定 在前面设计中，我们已经对冲压设备的吨位级闭合高度等参数进行确定 。 查表选 择压力机，确定选用开式压力机 25。参数如下： 表 6名 称 符号 /单位 量 值 公称压力 （ P/250 滑块行程 (S/ 70 最大装模高度 (H/ 220 工作台尺寸 ( ) 560370 模柄孔尺寸 ( ) 6040 封闭高度调节量 ( H / 70 工作台高度 (t/ 60 盖帽垫片落料拉深冲孔模设计 27 七、 模具的总装配图 盖帽垫片落料拉深冲孔模设计 28 八、 模具零件的加工工艺 本副模具的 工作零件都市旋转体，形状简单加工主要采用车削。 料凹模的加工工艺过程 厂名 冲 压 工艺卡片 产品型号 零件名称 落料凹模 共 页 产品名称 零件型号 第 页 材料牌号 材料技术要求 毛坯尺寸 每毛坯可制件数 毛坯质量 辅助材料 1 序 号 名 称 内 容 设 备 简 图 1 备料 锯床下料成 锯 床 2 锻造 将坯料锻造成距形类锻件 空气锤 3 退火 4 粗、精加工 粗、精加工外表面及内圆，单边留 磨削量，其中 寸段加工至尺寸要求 加工 中 心 盖帽垫片落料拉深冲孔模设计 29 5 钻孔、攻螺纹 定位后钻孔、攻螺纹。与凹模固定板组装，钻圆柱销孔 钻床 6 热处理 淬硬 58 7 半精磨平面 平 面磨 床 8 精磨内孔 和外表面 磨外表面 200 ， 磨 内 至尺寸要求 万能 磨 床 9 精磨端面 磨上下端面至尺寸要求 平面 磨 床 10 钳工精修 全面达到设计要求 模具 车 间 11 检验 12 装配 编制(日期） 审核(日期） 会签( 日期） 标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 处数 更改文件号 签字 日期 盖帽垫片落料拉深冲孔模设计 30 深凸模加工工艺过程 厂名 冲 压 工艺卡片 产品型号 零件名称 拉深凸模 共 页 产品名称 零件型号 第 页 材料牌号 材料技术要求 毛坯尺寸 每毛坯可制件数 毛坯质量 辅助材料 素工具钢 1 序号 名称 内容 设备 简图 1 备料 锯床下圆棒料 锯床 2 数控车 车 ，钻、铰孔，车圆角 控车床 3 数控车 调头车去总长 34数控车床 4 钻孔铰孔攻螺纹 加工一端面 热处理 淬硬 58 盖帽垫片落料拉深冲孔模设计 31 6 数控磨 磨各段尺寸至图样要求 数 控 磨 床 7 抛 光 保证工件表面有较低的表面粗糙度 8 检 验 9 待装配 编制(日期） 审核(日期） 会 签( 日期） 标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 处数 更改文件号 签字 日期 凹模加工工艺过程 序号 名称 内容 设备 简图 1 备料 锯床下圆棒料 锯床 厂名 冲压工艺卡片 产品型号 零件名称 凸凹模 共 页 产品名称 零件型号 材料牌号 材料技术要求 毛坯尺寸 每毛坯可制件数 毛坯质量 辅助材料 碳合金工具钢 1 盖帽垫片落料拉深冲孔模设计 32 2 锻 造 将坯料锻造成圆棒类锻件 空 气 锤 3 热处理 退火 4 数控车 车 长度 8内孔到 长度 29孔铰孔长度分别为 55， 6数控车床 5 数控车 长 内孔到 长度为 61圆角整全长 90控车床 6 钳加工 修整落料孔和冲孔 7 热处理 保证硬度 60 8 磨平面 磨上下平面尺寸至要求 磨床 9 钳工精修 10 检验 11 装配 编制(日期） 审核(日期） 会签( 日期） 盖帽垫片落料拉深冲孔模设计 33 标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 处数 更改文件号 签字 日期 孔凸模 加工工艺过程 厂名 冲压工艺卡片 产品型号 零件名称 冲孔凸模 共 页 产品名称 零件型号 材料牌号 材料技术要求 毛坯尺寸 每毛坯可制件数 毛坯质量 辅助材料 具钢 序 号 名 称 内 容 设 备 简 图 1 备 料 锯床下圆棒料 锯床 2 粗 车 粗车台阶外圆分别加工到 、，高度 30床 盖帽垫片落料拉深冲孔模设计 34 3 精 车 两顶尖精车台阶外圆 ， 保 留 上 端 编 号 20090933 江西农业大学 工学院 毕业设计材料 题 目 盖帽垫片落料拉深冲孔模设计 专 业 农业机械化及其自动化 学生姓名 杨 勇 材 料 目 录 序号 附 件 名 称 数量 备注 1 装配图 1 2 零件图 8 二 一 三 年 五 月 多级下料问题的建模 摘要 在多级下料问题（ 切割过程是分布在几个连续的阶段。每 一个阶段除 了 最后一个生产中间产品 。中间产品清单可给予或任意。我们的目标是尽量减少材料总量减少了产成品库存足以满足采取客户的需求。如果中间的大小，给出了列生成技术可以应用到多级切割问题。如果中间的大小也得不到那么另一个方面是增加了问题的复杂性。我们建议对于这种情况，动态生成两行（中间大小）和列的特别程序模式）。我们把这种为行和列的生成方法。该方法使用一个辅助问题嵌入修订后的单纯形算法框架。这是一个非线性背包问题，可以有效解决 。与此相反对列代方法开发的技术不能保证最优解。然而，结果计算实验是非常有前途，并证明该方法是一种宝贵的工具除了为多级 建模和求解。 2002年 关键词： 线性规划 ;多级料问题 ;大规模优化，行和列 代 1 简介 一维下料问题（ 推广具有重要的现实时，切削过程是分布在几个连续的阶段。这不仅包括多级 且中间产品和生产它们的数量每一个阶段 除了最后的切割工艺之一，并在每一个阶段的切割过程消耗除第一一。这些中间产品削减生产规模较小的中间或 成品尺寸。中间产品产量和在切割过程的输入。这种问题发生在 几乎每一个行业，一个典型的 张，薄膜，皮革，钢铁等虽然本文的结果同样适用于任何行业，多级切割需要为宗旨的地方，学科领域说明，我们将使用的术语在造纸行业所接受。特别是，我们会将向作为其宽度几何定义的产品推出。轧辊直径，展开纸的总长度，纸卡尺不适合目前的调查有关。 图。 1说明了 三个阶段的切削过程。在这个例子中三种类型的股票中一滚， 用于生产九成品卷（的 ）类型。有趣的是，股票辊能提供任何阶段的进程。在这里， 中一去的第一阶段， 3去了三分之一。相反，成品辊可以生产在任何阶段。三种类型的中间辊为 3被切断前两个阶段。显然，我们可能会看到股票种类，中间产品的扩散，即使削减实际问题阶段。 是一个重载多级字，特别是在运筹学和 尔摩和戈莫里 7指的是二维 后通过切割带自己的跨越，作为一个多阶段的问题。在我们的情况下，所有削减都是沿（纵向）和问题是一维的 提出的多级 为所谓 的 一切模型切割多级。一切模型是一个极端的例子不是一个 常见的，众所周知的情况下一阶段的问题，无限的削减。有趣的是注意到，这些一切和多切模式只是同一个问题的两个不同的配方，而在现实世界的情况下，一期 放宽。一阶段放宽提供了一个合理的下界原来的多级 几位研究人员袭击了多级的 斯勒 9提出了一个以两阶段问题络筒机在第一阶段，在第二条生产复卷。他探索的方法与模式唱片代要么事先或在单纯使用迭代列生成技术。他代表在成品卷筒和检查方面络筒机模式模式是否可以被分解成一中间辊组合合法。如果这样的组合是允许的，该模式被接纳对问题的矩阵。 虽然这种方法是可行的，它有一些缺点。它潜在的，包括不同中间辊数量庞大，并确定是否可以分割的格局是一复杂的装箱问题。此外，这种方法并不容易切削加工规模更以上两个阶段。 费雷拉和其他 4也探讨两阶段的问题，他们称之为两阶段问题。笔者改编哈斯勒的顺序启发式程序 8，最初为一典型的开发总警司，在两个阶段的切削过程。在每一个连续的过程步骤，他们正试图寻找一套 好 中间辊保证了第一阶段和第二好的模式的良好格局。如果在第一阶段的模式被接受，在成品卷筒上残留的问题是更新，减少了下令由模式及其活动定义的金额数量。显然 ，这类似于启发式为解决一两个阶段的 此启发式的主要困难是产生一组 良好的中间辊。 卡瓦略和罗德里格斯 1按照线性规划的方法。他们的问题，但是，是受一个技术限制 ， 完成了一个卷筒，宽度应包括每一个中间辊。的限制允许预定义一个可能的中间辊名单。笔者重新初始 题成唱片中提出的问题方面，成品辊中间辊的条款。阿列生成与常规的辅助问题背包技术被应用。 一个的中间辊智能一代的想法 10出现时，两个阶段的系统 进行了研究。在本论文中，我们 的思想结晶，并提出一行和列求解多级一维的 技术是一种列生成的精液技术的推广建议的 戈莫里 5,6为一个典型的 决，或在我们的符号，一个单级的 于一个多级的问题，更复杂辅助问题可能会导致列进入基础上的候选人，连同组合行相应的新的中间辊。我们扩大在 个有限单纯形算法的迭代次数，导致要么最优或接近最优的解决方案。 在接下来的章节中，我们将制订两个阶段的 前行 后分析计算实验。结果有些从作者的论文借来的 12。 2 模型的中间辊定列表 有三种辊尺寸名单 ： 列出股票的大小。 列出的中间尺寸。 列出成品尺寸。 请看图。 2（ 一），这表明辊之间的关系，这三种类型。股票体积可用金额是众所周知的。股票的大小可能会被消耗在切削过程的每一个阶段，可切成中间或成品卷筒。中间辊的输入和输出。该中间辊技术的限制非常严格：每卷的大小所消耗的总人数不能超过生产量。理想情况下应该有一个总的平衡，否则，有些过度无人认领的 中间辊数量应该去库存在仓库里，如果有存储空间可用。但是，这是另一种材料的浪费之间的折衷与相关的成本和仓储问题成本，这超出了目前的调查范围。因此，我们认 为我们正在考虑开放与不等式约束的问题，我们认为浪费无人认领的中间辊。对于成品辊拥有一支管理有序的数量应得到满足。 在这里，我们考虑一项股票辊宽度为两阶段的 在第一阶段切成几个（图 2（ b）中间辊。产成品辊在第二阶段削减中间卷。我们假设一个中间辊宽度出来的第一阶段，将第二个满足最低最高限制。每一个中间辊宽度也应包括一个最小边将在第二阶段修整。 让 W 和 Y 是成品，中间辊宽度载体，分别为。的切削模式第一阶段和第二阶段为代表的 22号矩阵分别。为了弥补一个完整的唱片我们定义另一个矩阵矩阵 示 两者之间的关系。每一列连接的 12矢量，其中只有一个非零元素鈥樷 1 鈥欌 出现在 我的位置相对应的中间辊我认为应削减根据裁剪定义列矩阵 我们可以制订一个多级 在这里，向量 别为 要求对成品辊目标函数（ 1）尽量减少所用的股票，是由长期 1义成双数。约束（ 2）保证 中间辊在第二阶段 11一阶段，的 户需求应该得到满足。 请注意，整体矩阵具有特殊的结构。有两个对角 块 22号代表两个阶段切割图案，连接 及 0块在左下方角落。右手边是由由 0 上的中间辊和载体的需求湾模型（ 1） - （ 3）一个两阶段的 确涉及中间辊。该矩阵可能已满如果问题比较小。在这种情况下，对各个阶段的所有模式可呈现在矩阵。否则，是一个列选择适当的技术在网上列生成。但在两种情况下，我们是否提前产生的所有列，或使用列生成，在矩阵的行数保持不变，因为可能的中间大小的列表给出。 重问题 在这里，向量 双变量向量对应的中间辊和成品辊，分别。对偶问题（ 4） - （ 6）辅助导致两个问题，应该在解决类型的列选择步骤，修订后的单纯形算法 。 生成 在第一类的辅助问题，是关系到第一阶段削减模式生成切削过程。中间辊列表保持不变。显然，这种类型是与第一组问题的双重约束（ 5），辅助问题在本质上是相同的背包问题，因为我们在一个典型或一个阶段的 助问题可以表示为背包以下问题： 在这里， 一个目标函数的系数是主问题的双变量的值向量 ; 果目标函数值超过 个新列第一阶段产生。这种情况紧跟从第一组的限制 （ 5）可作为 达康提交一答 1161T。该为解向量进入到矩阵答 11 列对第二类是辅助问题与成品辊切割产生的模式利用现有的中间辊。这种类型是与约束（ 5）第二组。对于每个中间辊系列 这里， w 是一个 成品尺寸的载体 ;额敏是一项强制性的最低边缘， 击是中间宽辊 J 和向量 a 是一个变量的向量。让 个新列第二阶段产生。这种状况紧跟从约束第二组（ 5）可作为 达康提交2 答 12。由于矩阵答 12结构，右边归结为对偶变量对应的中间载体卷。 该解决方案作为载体进入 为矩阵列。如果我们没有中间辊中的不确定性，上述两种类型的背包 3。模型未知的中间辊 如果中间辊是未知的，我们面临更加复杂的局面。我们可以自由地选择任何合适的从一个给定范围内的中间大小 。由于每个中间辊和轧辊成品关联用矩阵的唱片，在唱片的不确定性矩阵在两个方向延伸行：列和行。出于这个原因，一列生成技术不能单独解决这个 问题。另一方面，中间辊潜在的巨大数目可能产生的一切可能性预先排除。我们可以估计在现实生活中不同的中间辊潜力。让颐，范围为中间辊宽度。参数镝是依赖于机器的，但通常颐 800毫米。设 常情况下 为 此，不同 N =4辊这个公式给我们一个估计 1600。当然，对于特殊情况的多级 然如此，全尺寸的 另一种说法，对先进的中间辊代的是一个业务问题。该在一次中间辊的多样性减缓物质流，复杂滚跟踪任务，并提供切割作业少的灵活性。一家造纸厂总是倾向于 用最少的操作一些不同中间辊尺寸。不用说，这将是非常可取的有一个聪明的办法产生中间辊这可以做切割模式 一步，我们将目前的行和列的一代技术的两个阶段的问题（ 1） - （ 3） 。 与列代 随着背包一，二和背包，我们可能面临的问题与第三类辅助同时产生新的中间辊和切割模式。在这里，我们应该记住矩阵的唱片行目前的中间和成品卷。 （如果我们 对股票的限制，我们辊将包括额外的行卷，以及股票。）的 在这里，我们正在努力适应修正单纯到一个任务，是不是它 的典型。据了解，上每一步的修正单纯一列正进入更换的基础和另一列是离开的基础。如果列在事先不知道，我们使用一列生成技术，扩大了 订后的单纯没有使我们有能力产生未知行。现在的问题是如何能产生未知的中间辊使用修订后的单纯的步骤？ 让我们限制搜索生成中间辊不超过上一个新的中间辊修订后的每一个单纯的一步。因此，我们应该生成矩阵的新的唱片行，并在非退化的情况下，矩阵的秩的唱片将有效地增加 1。矩阵的基础上，应还可以扩大一行和一列，因为只有一列叶片旋转过程中的基础第一步，我们得出结论，两列实际上应该是在一个 单一步骤生成。其中一应添加到矩阵基础上无条件地与其他人都不应取代现有的一个旋转的一步。 让向量 量 是一个相应的对偶变量。我们面临如下非线性整数规划问题： 这里有两个变量新列：列在第一阶段和第二阶段柱 1，中间辊宽度 新行 轧辊一个新的中间数宽度在第一阶段削减模式。请注意，约束（ 10）有一个平等的形式。作为解决背包三的结果，我们会找到一个新的中间辊尺寸，及两所切割方式第一和第二阶段，分别为。 从理论上说，上述规定的限制限制了我们的选择产生中间辊。事实上，时可能出现的情况没有新的存在只是一个涉及切割方式新的中间滚。至少有两个新的中间辊应列入一份关于第一阶段削减模式。我们可以可以想象，这种情况更可能是在修正单纯的开始，当初始设置中间辊是稀少。只要程序产生更多的中间辊，这种情况变得不太可能的。正如我们展示后，一次一个 中间辊的限制是正当的广泛的现实世界中的 经修订单纯形算法的修改后的列选择 让我们证明了以下命题一。 命题 1。设 奇异矩阵，巴将其扩展加入一行，并形成 一列如下所示： 其中 m， 0是一个零鈥檚维向量米然后，逆矩阵 且被定义为 证明。这是不难验证巴布 1一录 I，其中 修改后的列的修正单纯形算法的选择步骤如下： 第 1步。 答 11是一列进入修订后的单纯形算法的基础旋转步。否则，进入下一步骤。 第 2步。二，解决背包为每个现有的中间辊系列 1。 。 。的 超过 22号是一列进入修订后的旋转步的基础单纯形算法。否则，进入下一步骤。 第 3步。解决背包三。如果 功能最优值超过 们应 扩大一行和一列的基础矩阵， 选择一列作为进入修订后的单纯形算法的基础上旋转步其他列 第二阶段削减模式。 矩阵的基础上扩大根据（ 14），其中 B 是迄今为止发现的基础矩阵， 大的逆矩阵保留当前的逆矩阵的子矩阵 B 1和它是 适当微升零点在该行第 1列中所示（ 15）元素。 如果背包第三最优解不超过 松弛变量的减少成本非负数，那么当前的解决方案是最佳的。 列选择看起来更比一代的经典案列复杂。其实二 2和 3个额外的步骤是参与。现在，我们调查的辅助问题本身。 包问题的非线性 虽然前两个辅助问题类型 - 背负土地出人附着物背包 11，或 2），第三类背包第三需要专项调查。 背包 7）非线性背包 - （ 13）。非线性度是由两个条款规定：在目标函数中弗吉尼亚州（ 7）和约束（ 8）杂。 典算法在背包问题 所有问题的参数功能界别 ;一，保函，目标函数系数和单约束参数，假设是积极的。该字典算法中提出了 戈莫里 6 2符号如下： 第 1步。安排的项目比率依序 为：录一其中 失一般性，我们可以假设为 我。初始化索引变量的分支，钾录 0，函数 及工作参数该算法的一个背包鈥布列斯特录其余（空缺） 不能跟踪这方面的工作在原来的文件参数，但它不可避免地出现，一旦你开始编码的算法。） 第 2步。查找当前分支的最有前途的延伸。 第 3步。是一个改进方案获得？计算出的价值目标函数 f比较的交易记录。 第 4步。回溯到下一个分支。 第 5步。是值得探讨的分支？该分行潜力估计由一个上限背包尾巴的 功能。 这是一个基本的字典算法。对于背包 2 步是通过检查补充在双面约束的有效性（ 19）。如果检查失败转到步骤 4。 到一个好的初始解 这是可取的开始，一个可行的方案接近最优。回首命题 2段， 我们的结论是中间辊的初步名单应至少包括 为它可能无法提交 由成品辊宽度的线性组合。此外，为了提供一个温暖的开始 我们产生一 初步清单使用以下过程中间辊。 4。一个样本问题 假设有四个要削减成品卷。两台机器进行两个阶段的连续切割：第一台机器切成中间辊辊股票，而第二个削减到了中间辊成品卷 。输入数据见表 1和 2。 首先，我们将产生一个初步的解决方案。让我们限制了中间辊的初步清单一个强制性辊： 员 日圆 1200 毫米。因此，我们有一个在第一阶段生产 1200毫米模式 四辊和第二阶段的模式，每完成滚动。 初始矩阵基础上突出显示于表 3。目标函数值是 表 4显示了解决问题的动力。有趣的是，如何跟踪算法生成新列（模式）和（中间大小）新行。问题是开始出现在初始矩阵大胆的框架。然后图案 9 和第 10 列生成过程中产生的步骤。下一步中间 1900 毫米大小的生成以及两个新模式：模式 11和模式 12。然后 ，算法利用新的规模优势，并产生 13后，一个新的中间尺寸 1690 成以及两个新模式， 17和 18，等等。 该算法发现换句话说与 36套最佳解决方案的第一阶段， 36个股票辊有序需要削减量。我们怎样才能证明最优？我们可以通过计算一个下界允许所有成品辊要削减在第一阶段直接。轻松的问题的最佳解决方案，这是一个单级 ，也是36套。 这是值得注意的解决方案是一种退化，因为只有六非零解的基本变量在 9个元素的基础。其基本模式是突出于表 4。中间有四个 1200， 1390， 1710 和 1900毫米轧辊的最佳解 决方案。 下一步，我们将展示如何提高业务质量的解决方案。 5。减少中间辊 照此计算，一个中等大小的不同数量最少的时间表是最可取的。该情况类似的模式在单阶段问题减少。为解决这种情况的精确算法问题仍在等待来自运筹社会的关注。现在是什么我们拥有一，该行为后试图反复优化分析，以取代一中间辊很少启发式另外一个是已经在溶液中，或以取代现有的两个新的中间辊，或三个现有的两个新的等中间辊 在这里，我们演示了如何 二对一的 改建工程。让我们看看我们刚才调查的样本。在该解决方案有四个中间辊： 1200， 1390， 1710和 1900毫米。在图谱第一阶段，我们可以看到，对 1390 卷和 1710 毫米 22 只外观模式，都有因子 1 卷。让我们尝试下列替代： 根据（ 23），我们将定义一个新的中间辊尺寸一五五毫米 1710 米 = 2。因此， 22模式将有一个例外，几乎完整的：不是一 13
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