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)符合國家標準和廠家習(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)工藝文件的標準格式進行輸出、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準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)的標準化、信息化和自動化工作有較大的促進作用。