锻造CAPP开发中盘环套尺寸范围的确定及实现

作者：信息来源:模具 2008-3-31

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1 引言随着信息技术的飞速发展，不少锻造企业开始采用CAPP系统替代传统的手工编制工艺，较大地提高了生产效率团。目前的锻造CAPP系统一般是针对具体企业进行订单式开发，通用性不强。为了提高系统的通用性，就要建立科学的锻造工艺决策模型，开发相应的锻造工艺决策系统...

1 引言

随着信息技术的飞速发展，不少锻造企业开始采用CAPP系统替代传统的手工编制工艺，较大地提高了生产效率团。目前的锻造CAPP系统一般针对具体企业进行订单式开发，通用性不强。为了提高系统的通用性，就要建立科学的锻造工艺决策模型，开发相应的锻造工艺决策系统。本文以锻造生产中常见的盘、环、套、柱、轴等回转体类锻件为例，在自由锻家标准的基础上，综合分析机械、冶金等行业中锻造企业的实际生产情况，对盘环套类锻件的尺寸范围进行了合理划分，并在此基础上得出锻件变形工步决策模型，实践证明使用效果良好。

2 现有盘环套类锻件尺寸划分存在的问题

在自由锻的系列锻件中，圆盘(含带孔盘、实心盘)、环、套、圆柱、圆光轴等几类零件在外形上比较相似。如果认为实心圆盘、圆柱、圆光轴的小孔直径为零，几类锻件的外形尺寸数也相同，即外径D、内径d,高度H,锻件模型图如图1所示。在具体类型的划分上常以内外径比d/D,高径比H/D为依据Cad目前执行的锻造国家标准对盘、环、套等类锻件的划分范围如表1所示。将表1数据绘成区域线图，见图2。

对照国标中盘环套类锻件的区域线图不难发现，按照这种范围划分方式，存在两个主要问题:一是锻件种类有交错重叠区域，即在区域线图的同一个位置有两个及以上的锻件类型存在;二是有较大的空白区域，即在区域线图的某些位置锻件类型为空，而在实际生产中是有锻件类型存在的。

盘环套类锻件外形虽然相似，但在锻造工艺上却相差很大。锻造CAPP系统在进行锻造工艺决策时，只有首先确定锻件类型，才能自动完成工艺决策。这样在上述锻件区域线图中参数落在交错重叠区域及空白区域的锻件，将会出现锻件类型的二义性或锻件类型空缺，CAPP系统也无法实现对该锻件的锻造工艺的自动决策。

3锻件划分范围调整及决策模型的建立

要在锻造CAPP系统下实现盘环套类锻件的工艺自动决策，就必须根据锻造加工工艺的实际情况，以H/D, d/D等参数为依据对盘环套类锻件区域线图中的重叠区域及盲区进行科学细分，使各区域的锻件类型明确。在总结开发锻造CAPP系统经验的基础上，根据锻造企业的实际生产情况，对盘环套类锻件的H/D, d/D范围作了调整，调整后范围见表2。根据表2的参数范围绘制调整后的盘环套类锻件类型区域线图，见图3。

锻造CAPP系统在进行盘环套类锻件的工艺决策时，必须首先确定锻件类型，现在常用的方法是在参数输之前由操作人员确定锻件类型，然后直接调用该类锻件的工艺决策系统。考虑到系统操作方便及减少操作人员工作量，在系统开发时，盘环套类零件信息的描述与输人采用统一输人界面见图4。当零件参数信息输入后，由系统调用盘环套类型的判别程序，自动完成锻件的类型判定，并根据锻件的类型直接调用相应的决策模块完成锻造工艺决策，其决策流程图见图5。

考虑到盘环套类锻件的外形相似，系统定义了一个盘环套类锻件轮廓数据的自定义结构体闭，结构体共有4个属性位，分别表示锻件类型、内径、外径及高度尺寸参数信息。

其中，实心圆盘、柱及轴等类锻件可以认为是盘环套类锻件XD属性值为零的特殊情况。

根据调整后的盘环套类型分类表，可以得到如下的盘环套类锻件类型判别决策的知识推理：

在对盘环套类锻件进行自由锻时，受到锻造工艺影响，在满足一定的锻造工艺边界约束条件时，锻件类型会发生相应的跳转。如根据尺寸初始判别类型为带孔圆盘〔环套)锻件，在遇到如下一些情况时中心孔将不锻出，这时锻件类型将转为实心圆盘（柱）等类型。

(1)对护锤上锻件，当孔PHT.XD<30 mm ,PHT.HH>3*PHT. XD或者PHT. HH≤3*PHT.DD, PHT.XD≤O. 5*PHT. DD时，孔允许不锻出;

(2)对于套筒类锻件，当PHT.XD<30 mm或者壁厚t<12 mm时，孔可以不锻出;

(3)设备吨位决定所锻出孔的极限尺寸，见表3：

系统根据这些信息，建立了一个盘环套类锻件类型转变决策函数:

LXZB=LXZB(PHT.HH,PHT.DD, PHT.XD)，Sbton

其中Sbton参数表示设备吨位;函数输出类型为布尔型(Boolean),当输出值为真时表示锻件类型发生转变，并随后把转换后的锻件类型附给锻件类型变量PHT.LJTYP。

4 变形工步的确定及决策表

盘环套类锻件在变形工步上差别很大，在尺寸范围划分基础上如何自动确定该类锻件的变形工步是锻造CAPP系统决策的一个重要内容。根据盘环套类锻件的尺寸划分范围及部分企业的实际情况，制订了该类锻件的变形工步线图，见图6。

根据变形工步线图，可以得到如表4的部分变形工步决策表，也就不难得到变形工步的决策程序，这里不再赘述。

5 结语

根据盘环套类锻件的成形工艺特点，结合自由锻CAPP系统开发中发现的问题，给出了比较符合一些厂家实际的盘环套类锻件尺寸划分范围，使该类锻件工艺的自动决策成为可能。结合自由锻造CAPP系统的实际开发，在盘环套类锻件的类型自动判定、变形工步自动决策等方面做了一点粗浅的探讨，该方法已经在一些厂家的锻造CAPP系统中加以应用，实际效果良好

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