鍛造工藝計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAPP系統(tǒng)

1 前言
    為了規(guī)范工藝的編制過程，并使技術(shù)入員從繁瑣的簡單勞動(dòng)中解放出來，騰出更多的時(shí)間從事工藝改進(jìn)和其它科研工作，我們開發(fā)出鍛造工藝規(guī)程計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAPP系統(tǒng)。通過此系統(tǒng)不僅可使鍛造工藝的編制更具科學(xué)性、規(guī)范性，同時(shí)也縮短了工藝技術(shù)的準(zhǔn)備周期。
2 系統(tǒng)功能
(1)本CAPP系統(tǒng)能輔助設(shè)計(jì)125MN、60MN、12.SMN水壓機(jī)和7.5kN、4kN、1.5kN自由鍛錘上的軸類(包括光軸、多臺階軸等)、圈類、筒類、塊類、板類、餅類及蘑茹類等六類鍛件的鍛造工藝。
(2)輸入零件尺寸后，按照鍛出條件和省料原則確定鍛件形狀。
(3)根據(jù)零件尺寸和重量，自動(dòng)確定鍛造設(shè)備。
(4)自動(dòng)設(shè)計(jì)機(jī)加工標(biāo)準(zhǔn)卡頭，按試棒類別自動(dòng)設(shè)計(jì)性能、金相、低倍等試棒。對有特殊卡頭和特殊試棒要求的可由工藝入員輸入數(shù)據(jù)時(shí)進(jìn)行加放。
(5)軸類、筒類、餅類、塊類鍛件中有凹檔或凸臺時(shí)，按照省料原則，優(yōu)化形成臺階；對帶臺圓餅類鍛件自動(dòng)優(yōu)選漏盤，確定鍛件開頭和類別。
(6)自動(dòng)選擇沖子、芯棒、馬杠等工具。
(7)按照凸肩法蘭鍛件尺寸設(shè)計(jì)需用胎模的尺寸。
(8)按照零件尺寸和形狀自動(dòng)確定粗加工留量(包括熱處理留量和焊接留量)、鍛造留量及公差。
(9)鍛件形狀確定后，可在屏幕上顯示鍛件圖。
(10)按照本廠所用鋼錠規(guī)格，計(jì)算出每錠鍛件數(shù)、余料、材料利用率和鍛造比等數(shù)據(jù)，在屏幕上列表顯示，供工藝員擇優(yōu)選用。
(11)自動(dòng)確定火次及工序，畫出變形過程圖，或依次給出火次說明。
(12)按照材質(zhì)、坯料規(guī)格和鍛件尺寸自動(dòng)確定鍛造溫度范圍、加熱規(guī)范、鍛后冷卻規(guī)范和鍛后熱處理規(guī)范。
(13)顯示鍛件數(shù)據(jù)，打印鍛造工藝卡片。利用打印機(jī)將鍛件圖繪在打印出的鍛造工藝卡片上。
(14)對輸入的原始數(shù)據(jù)可以顯示、修改或打印出數(shù)據(jù)卡片備查�？梢园磮D號及文件號將原始數(shù)據(jù)隨機(jī)存儲、查詢。
3 程序特點(diǎn)
(1)本系統(tǒng)采用模塊結(jié)構(gòu)，共分軸、圈、筒、餅、塊、板六個(gè)模塊，各個(gè)模塊相互獨(dú)立。程序按其功能分為三部分：第一部分為前置處理程序，輸入原始數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)準(zhǔn)備；第二部分是設(shè)計(jì)分析部分；第三部分是后置處理，結(jié)果輸出。
    前置處理程序：采用交互人機(jī)對話方式輸人數(shù)據(jù)，每輸人一項(xiàng)數(shù)據(jù)，屏幕都有漢字提示。對一些特征性的數(shù)據(jù)，大量采用點(diǎn)菜單的方式，使數(shù)據(jù)輸人操作極為簡單�？紤]到數(shù)據(jù)輸人后的檢查和修改，將數(shù)據(jù)輸人量壓縮到最小程度。
    設(shè)計(jì)分析部分是程序的主體，包含了鍛錘和水壓機(jī)鍛件設(shè)計(jì)的全部內(nèi)容。
    后置處理：打印輸出表格，將設(shè)計(jì)確定的各項(xiàng)數(shù)據(jù)填人相應(yīng)的欄目中并繪出鍛件圖。
    程序采用人機(jī)對話，比較直觀，輸人量小，自動(dòng)化程度高，便于操作且易于推廣。
(2)本系統(tǒng)幾乎覆蓋了全部同心軸、圈、筒、餅、塊、板等鍛件鍛造工藝設(shè)計(jì)的全部內(nèi)容，通用性強(qiáng)。
(3)本系統(tǒng)的工藝文件(各種標(biāo)準(zhǔn))自成體系，可以修改或?qū)�換標(biāo)準(zhǔn)，便于標(biāo)準(zhǔn)的修訂和程序的推廣使用。
(4)本系統(tǒng)可以優(yōu)化形成臺階、優(yōu)化選擇材料、合理配料以及綜合利用余料，達(dá)到了減輕鍛件重量、節(jié)約金屬、降低成本的目的。
4 使用情況
    經(jīng)過兩年多的調(diào)試和應(yīng)用，本CAPP系統(tǒng)已能解決本廠60%左右的自由鍛工藝。一張較復(fù)雜的軸類鍛件工藝，在做好準(zhǔn)備工藝后，從鍵盤輸人到打印機(jī)在工藝卡上填寫有關(guān)項(xiàng)目，并由工藝人員填寫好其余項(xiàng)目的時(shí)間約為10min左右，其效率比人工設(shè)計(jì)工藝提高4～8倍。并且使用本系統(tǒng)設(shè)計(jì)出的工藝統(tǒng)一、規(guī)范，消除了過去不同的工藝員設(shè)計(jì)出的工藝不一致(甚至同一工藝員在不同的時(shí)間設(shè)計(jì)同一零件的工藝時(shí)也會不一致)的弊病。只要輸人的數(shù)據(jù)正確，就基本不會產(chǎn)生差錯(cuò)，保證了工藝的質(zhì)量。
    通過使用發(fā)現(xiàn)該CAPP系統(tǒng)有些問題函待改進(jìn)和提高。例如：怎樣確定鍛造設(shè)備和鍛件等級尚未找出比較妥善的方案；鍛造工序的確定還不夠完善；非軸類對稱鍛件的輔助設(shè)計(jì)尚未開發(fā)；水壓機(jī)自由鍛的CAD和CAM集成生產(chǎn)系統(tǒng)也有待開發(fā)等。
5 結(jié)論
    使用我們目前開發(fā)的這套CAPP 系統(tǒng)，已能解決本廠60%左右的自由鍛工藝。如能進(jìn)一步完善并在鍛造行業(yè)中推廣，將對整個(gè)鍛造行業(yè)技術(shù)水平的提高和計(jì)算機(jī)在鍛造行業(yè)中的推廣應(yīng)用產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。