CAPP在自由鍛造中的應用研究 _知識百科

引言【CAPP在自由鍛造中的應用研究】
CAPP( Computer Aided Process Planning，計算機輔助工藝設計)是計算機輔助技術的一個重要分支，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，它利用鍛壓設備上下砧塊和一些簡單通用工具，使坯料在壓力作用下產生塑性變形。本文研發了一套自由鍛造CAPP智能化系統，專門用于自由鍛造工藝規程的自動生成，效果較好。
1自由鍛造CAPP智能化系統的功能分析
結合自由鍛造的實際進行分析，自由鍛造CAPP智能化系統應具備的功能主要有三大部分:鍛件的工藝設計功能、工藝卡片的輸出功能和工藝卡片的管理功能。
鍛件的工藝設計功能是系統的核心，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范，并制定變形工藝，選擇鍛壓設備，提出鍛件技術要求等。
工藝卡片的輸出功能是系統優劣的最終評判依據。系統工藝設計的最終結果要以工藝卡片的形式輸入，因此工藝卡片的繪制格式應符合國家標準和廠家習慣，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節。工藝卡片的管理包括對已經生成的工藝卡片的修改、保存、調用和查詢等。
2自由鍛造CAPP智能化系統的結構分析
根據系統需要達到的功能，可以確定其結構框架(圖略) 。
自由鍛造的用戶界面是用戶直接面對的操作平臺，界面窗口布局應合理美觀、顯示信息應清晰全面，界面友好。
自由鍛造的數據庫是系統功能實現的基礎。數據庫存貯了系統運行所需的各種資源信息和數據，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參數信息，這些信息是工藝設計的基礎和推理依據。
智能化工藝設計模塊是系統的主體，其作用是以零件信息為基礎，按既定的推理邏輯推理計算出零件的加工工藝路線和參數。
工藝卡片管理模塊用于將系統生成的最終工藝規程按照企業工藝文件的標準格式進行輸出、修改、存儲和查詢。
數據庫管理模塊用來對工藝知識庫中的知識數據進行組織和管理，使這些知識便于擴充和維護，并防止數據的意外丟失和破壞。
3自由鍛造CAPP智能化系統的關鍵技術
(1)成組技術的應用
自由鍛造是一種通用性很強的工藝方法，它所鍛出的鍛件多種多樣，形狀各異。為了便于安排生
產和編制工藝規范，需要運用成組技術對鍛件進行分類。
根據實際鍛件的結構特點，本系統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、鉤環類等。
鍛件進行分類后，在系統軟件實現時，對于同一類別鍛件可采用相同的參數表達形式，以實現零件CAD信息的參數化輸人。在系統中各個鍛件類別都設定相應編碼，系統通過這個編碼來調用相應的模塊代碼，以實現該類鍛件的工藝規程的編制。
(2)專家系統技術的應用
自由鍛造CAPP智能化系統的建立離不開專家系統技術。
專家系統通常是由知識庫、推理機、知識獲取部分和解釋界面4個主要部分構成，其中知識庫和推理機是專家系統的核心部分。
自由鍛造CAPP智能化系統的知識庫就是將鍛造工藝手冊和各種標準中的工藝信息以及工藝專家經驗用數據庫的形式表達出來，以被推理機隨時調用。
自由鍛造CAPP智能化系統的推理機是控制和協調整個專家系統工作的機構，它從知識庫中提取基本數據，按照特定的推理策略和順序，對這些原始數據進行加工處理，以獲得最終工藝數據。
(3)數據庫技術的應用
就本系統而言，數據庫技術要解決的主要問題包括:如何從數據庫中獲取數據知識、如何對獲取數據知識進行修訂、如何備份和恢復數據記錄以及如何將數據信息匯總等。
根據自由鍛造的實際情況，本數據庫系統又分為3個獨立的子系統，即:工藝模板數據庫系統、專宗系統數據庫系統和工藝文件數據庫系統。工藝模板數據庫用于存放工藝卡片模板信息，專家系統數據庫存放的是各類工藝參數、判斷條件等信息，工藝數據庫用于存放工藝文件信息。
4系統實現
4.1用戶界面的設計
鍛造CAPP專家系統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，即:工藝卡、修改、數據管理、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;修改菜單主要包括對通用參數、技術要求、加熱規范、余量公差、以及鍛造設備等項的修改;數據管理則是對數據進行備份;觀察視圖設置是對視圖進行放大縮小等瀏覽操作;幫助包含的是對系統操作的幫助文件。
空白工藝卡片是根據廠家的工藝卡片模板進行設置的。鍛造CAPP專家系統的用戶界面圖略。
4.2對話框窗口的設計
根據工藝設計的過程，系統設計有通用參數輸人框、附加信息輸人框、技術要求輸人框以及零件尺寸輸人框等。其中通用參數輸人框用于用戶交互輸人零件的基本信息如零件名稱、產品名稱、代號等，附加信息輸入框用于輸人有關鍛造的基本信息;技術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為通用參數輸人框和附加信息輸人框窗口。

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4.3系統應用實例
圖2為利用該系統生成的某階梯軸的工藝卡片。

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5 結語
鍛造是一種重要的機械加工方法，而大多數鍛造都屬于自由鍛造。自由鍛造的工藝規程對加工過程起著重要的指導作用。運用CAPP技術智能的自動生成鍛造工藝規程，可以大大縮短工藝規程的編制時間，提高設計效率，對企業的標準化、信息化和自動化工作有較大的促進作用