引言

CAPP( Computer Aided Process Planning，計算機輔助工藝設(shè)計)是計算機輔助技術(shù)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(shè)備上下砧塊和一些簡單通用工具，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)合自由鍛造的實際進行分析，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)劣的最終評判依據(jù)。系統(tǒng)工藝設(shè)計的最終結(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的操作平臺，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)功能實現(xiàn)的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)庫存貯了系統(tǒng)運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)計的基礎(chǔ)和推理依據(jù)。

智能化工藝設(shè)計模塊是系統(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)格式進行輸出、修改、存儲和查詢。

數(shù)據(jù)庫管理模塊用來對工藝知識庫中的知識數(shù)據(jù)進行組織和管理，使這些知識便于擴充和維護，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，需要運用成組技術(shù)對鍛件進行分類。

根據(jù)實際鍛件的結(jié)構(gòu)特點，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。

鍛件進行分類后，在系統(tǒng)軟件實現(xiàn)時，對于同一類別鍛件可采用相同的參數(shù)表達形式，以實現(xiàn)零件CAD信息的參數(shù)化輸人。在系統(tǒng)中各個鍛件類別都設(shè)定相應(yīng)編碼，系統(tǒng)通過這個編碼來調(diào)用相應(yīng)的模塊代碼，以實現(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)通常是由知識庫、推理機、知識獲取部分和解釋界面4個主要部分構(gòu)成，其中知識庫和推理機是專家系統(tǒng)的核心部分。

自由鍛造CAPP智能化系統(tǒng)的知識庫就是將鍛造工藝手冊和各種標(biāo)準(zhǔn)中的工藝信息以及工藝專家經(jīng)驗用數(shù)據(jù)庫的形式表達出來，以被推理機隨時調(diào)用。

自由鍛造CAPP智能化系統(tǒng)的推理機是控制和協(xié)調(diào)整個專家系統(tǒng)工作的機構(gòu)，它從知識庫中提取基本數(shù)據(jù)，按照特定的推理策略和順序，對這些原始數(shù)據(jù)進行加工處理，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、如何對獲取數(shù)據(jù)知識進行修訂、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)自由鍛造的實際情況，本數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)又分為3個獨立的子系統(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)實現(xiàn)

4.1用戶界面的設(shè)計

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，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;修改菜單主要包括對通用參數(shù)、技術(shù)要求、加熱規(guī)范、余量公差、以及鍛造設(shè)備等項的修改;數(shù)據(jù)管理則是對數(shù)據(jù)進行備份;觀察視圖設(shè)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(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行設(shè)置的。鍛造CAPP專家系統(tǒng)的用戶界面圖略。

4.2對話框窗口的設(shè)計

根據(jù)工藝設(shè)計的過程，系統(tǒng)設(shè)計有通用參數(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)用實例

圖2為利用該系統(tǒng)生成的某階梯軸的工藝卡片。

5 結(jié)語

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