CAPP在自由鍛造中的應(yīng)用研究

 引言
    CAPP( Computer Aided Process Planning，計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì))是計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的一個(gè)重要分支，是CAD和CAM之間的橋梁。自由鍛造是金屬塑性加工的一種方法，它利用鍛壓設(shè)備上下砧塊和一些簡(jiǎn)單通用工具，使坯料在壓力作用下產(chǎn)生塑性變形。本文研發(fā)了一套自由鍛造CAPP智能化系統(tǒng)，專門用于自由鍛造工藝規(guī)程的自動(dòng)生成，效果較好。
1自由鍛造CAPP智能化系統(tǒng)的功能分析
    結(jié)合自由鍛造的實(shí)際進(jìn)行分析，自由鍛造CAPP智能化系統(tǒng)應(yīng)具備的功能主要有三大部分:鍛件的工藝設(shè)計(jì)功能、工藝卡片的輸出功能和工藝卡片的管理功能。
    鍛件的工藝設(shè)計(jì)功能是系統(tǒng)的核心，它需要完成的工作主要有:確定坯料的重量和尺寸、各加工尺寸的余量和公差、鍛造溫度條件以及鍛件熱處理規(guī)范，并制定變形工藝，選擇鍛壓設(shè)備，提出鍛件技術(shù)要求等。
    工藝卡片的輸出功能是系統(tǒng)優(yōu)劣的最終評(píng)判依據(jù)。系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)的最終結(jié)果要以工藝卡片的形式輸入，因此工藝卡片的繪制格式應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)和廠家習(xí)慣，圖形要求線條清晰，字體要求大小合理，整體美觀。
    工藝卡片的管理功能也是必不可少的環(huán)節(jié)。工藝卡片的管理包括對(duì)已經(jīng)生成的工藝卡片的修改、保存、調(diào)用和查詢等。
2自由鍛造CAPP智能化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析
    根據(jù)系統(tǒng)需要達(dá)到的功能，可以確定其結(jié)構(gòu)框架(圖略)。
    自由鍛造的用戶界面是用戶直接面對(duì)的操作平臺(tái)，界面窗口布局應(yīng)合理美觀、顯示信息應(yīng)清晰全面，界面友好。
    自由鍛造的數(shù)據(jù)庫是系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)庫存貯了系統(tǒng)運(yùn)行所需的各種資源信息和數(shù)據(jù)，如余量公差信息，熱處理信息，型材庫存信息，工藝卡片模板信息等。
    零件信息輸人模塊用于人機(jī)交互式輸人零件的基本信息。零件的基本信息包括鍛造基本信息和CAD參數(shù)信息，這些信息是工藝設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和推理依據(jù)。
    智能化工藝設(shè)計(jì)模塊是系統(tǒng)的主體，其作用是以零件信息為基礎(chǔ)，按既定的推理邏輯推理計(jì)算出零件的加工工藝路線和參數(shù)。
    工藝卡片管理模塊用于將系統(tǒng)生成的最終工藝規(guī)程按照企業(yè)工藝文件的標(biāo)準(zhǔn)格式進(jìn)行輸出、修改、存儲(chǔ)和查詢。
    數(shù)據(jù)庫管理模塊用來對(duì)工藝知識(shí)庫中的知識(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行組織和管理，使這些知識(shí)便于擴(kuò)充和維護(hù)，并防止數(shù)據(jù)的意外丟失和破壞。
3自由鍛造CAPP智能化系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) 
(1)成組技術(shù)的應(yīng)用
    自由鍛造是一種通用性很強(qiáng)的工藝方法，它所鍛出的鍛件多種多樣，形狀各異。為了便于安排生
產(chǎn)和編制工藝規(guī)范，需要運(yùn)用成組技術(shù)對(duì)鍛件進(jìn)行分類。
    根據(jù)實(shí)際鍛件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，本系統(tǒng)將鍛件分成了如下類別:法蘭類、座類、直軸類、曲軸類、盤套類、塊類、鉤環(huán)類等。
    鍛件進(jìn)行分類后，在系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)時(shí)，對(duì)于同一類別鍛件可采用相同的參數(shù)表達(dá)形式，以實(shí)現(xiàn)零件CAD信息的參數(shù)化輸人。在系統(tǒng)中各個(gè)鍛件類別都設(shè)定相應(yīng)編碼，系統(tǒng)通過這個(gè)編碼來調(diào)用相應(yīng)的模塊代碼，以實(shí)現(xiàn)該類鍛件的工藝規(guī)程的編制。
(2)專家系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用
    自由鍛造CAPP智能化系統(tǒng)的建立離不開專家系統(tǒng)技術(shù)。
    專家系統(tǒng)通常是由知識(shí)庫、推理機(jī)、知識(shí)獲取部分和解釋界面4個(gè)主要部分構(gòu)成，其中知識(shí)庫和推理機(jī)是專家系統(tǒng)的核心部分。
    自由鍛造CAPP智能化系統(tǒng)的知識(shí)庫就是將鍛造工藝手冊(cè)和各種標(biāo)準(zhǔn)中的工藝信息以及工藝專家經(jīng)驗(yàn)用數(shù)據(jù)庫的形式表達(dá)出來，以被推理機(jī)隨時(shí)調(diào)用。
    自由鍛造CAPP智能化系統(tǒng)的推理機(jī)是控制和協(xié)調(diào)整個(gè)專家系統(tǒng)工作的機(jī)構(gòu)，它從知識(shí)庫中提取基本數(shù)據(jù)，按照特定的推理策略和順序，對(duì)這些原始數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理，以獲得最終工藝數(shù)據(jù)。
(3)數(shù)據(jù)庫技術(shù)的應(yīng)用
    就本系統(tǒng)而言，數(shù)據(jù)庫技術(shù)要解決的主要問題包括:如何從數(shù)據(jù)庫中獲取數(shù)據(jù)知識(shí)、如何對(duì)獲取數(shù)據(jù)知識(shí)進(jìn)行修訂、如何備份和恢復(fù)數(shù)據(jù)記錄以及如何將數(shù)據(jù)信息匯總等。
    根據(jù)自由鍛造的實(shí)際情況，本數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)又分為3個(gè)獨(dú)立的子系統(tǒng)，即:工藝模板數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、專宗系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和工藝文件數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。工藝模板數(shù)據(jù)庫用于存放工藝卡片模板信息，專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫存放的是各類工藝參數(shù)、判斷條件等信息，工藝數(shù)據(jù)庫用于存放工藝文件信息。
4系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
4.1用戶界面的設(shè)計(jì)
    鍛造CAPP專家系統(tǒng)的用戶界面包括兩大部分:(1)用戶菜單;(2)空白工藝卡片。菜單包括5項(xiàng)，即:工藝卡、修改、數(shù)據(jù)管理、觀察視圖以及幫助。工藝卡菜單包含新建、打開、保存、打印等基本操作項(xiàng);修改菜單主要包括對(duì)通用參數(shù)、技術(shù)要求、加熱規(guī)范、余量公差、以及鍛造設(shè)備等項(xiàng)的修改;數(shù)據(jù)管理則是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行備份;觀察視圖設(shè)置是對(duì)視圖進(jìn)行放大縮小等瀏覽操作;幫助包含的是對(duì)系統(tǒng)操作的幫助文件。
空白工藝卡片是根據(jù)廠家的工藝卡片模板進(jìn)行設(shè)置的。鍛造CAPP專家系統(tǒng)的用戶界面圖略。
4.2對(duì)話框窗口的設(shè)計(jì)
     根據(jù)工藝設(shè)計(jì)的過程，系統(tǒng)設(shè)計(jì)有通用參數(shù)輸人框、附加信息輸人框、技術(shù)要求輸人框以及零件尺寸輸人框等。其中通用參數(shù)輸人框用于用戶交互輸人零件的基本信息如零件名稱、產(chǎn)品名稱、代號(hào)等，附加信息輸入框用于輸人有關(guān)鍛造的基本信息;技術(shù)要求用于輸人某些特殊鍛件的熱處理要求;零件尺寸輸人框用于輸人零件的幾何尺寸信息。圖1為通用參數(shù)輸人框和附加信息輸人框窗口。

4.3系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例
圖2為利用該系統(tǒng)生成的某階梯軸的工藝卡片。

鍛造是一種重要的機(jī)械加工方法，而大多數(shù)鍛造都屬于自由鍛造。自由鍛造的工藝規(guī)程對(duì)加工過程起著重要的指導(dǎo)作用。運(yùn)用CAPP技術(shù)智能的自動(dòng)生成鍛造工藝規(guī)程，可以大大縮短工藝規(guī)程的編制時(shí)間，提高設(shè)計(jì)效率，對(duì)企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化、信息化和自動(dòng)化工作有較大的促進(jìn)作用。

5 結(jié)語