在锤上自由锻造计算机辅助工艺规划(锻造CAPP)系统中，建立了空心锻件锻造工艺选择的计算和判别方法，通过人机交互优化工艺选择过程，并由计算机自动计算输出，其结果已应用于我厂开发的锻造CAPP系统。空心锻件锻造工艺计算与判别方法流程图关键词1引言我国开发锤上自由锻造计算机辅助工艺规划(CAPP)系统已有十余年，许多科研院所和生产企业开发了不同功能的CAPP系统。但是到目前为止，这些系统基本上还停留在半侵入成型阶段，比如工艺流程的选择，工艺尺寸的确定，都依赖于操作者的经验，距离半侵入成型还有一定的距离。原因是锻件的形状千变万化，锻造工艺的确定是一个复杂的过程。很难建立一套完善的、应用面广、指导性强的工艺专家系统。但就某些具体类型而言，还是可以尽可能接近创建CAPP的目标。如台肩法兰锻件和空心锻件。以空心锻件为例，介绍了其锻造工艺选择工艺专家系统的建立。2锻造工艺的选择说明在CAPP系统中，锻件图的生成、余量和偏差的选择、材料规格的确定、材料定额的计算等。都很容易实现，而工艺专家系统中最重要的部分，如工艺选择和工艺尺寸的确定，对锻造工人的操作具有指导意义，是最困难的。参考文献[2]介绍了通过估算毛坯体积来确定空心锻件。应该肯定这种方法是有效的，但也有局限性。一方面，预测必须假设一些条件，这些条件可能与实际情况有一些误差；另一方面，本文只给出了四种一般的工艺选择。事实上，在这类锻件的工艺设计中，其工艺选择是不需要预测就可以确定的。方法如下：在计算机屏幕上，显示如图1所示的图形。图中的直线和曲线被分成13个小区域，每个区域代表一种确定不同锻造工艺的方法。各区域编号以01 ~ 13为宜，各区域代表的锻造工艺方案见表1(注：本方法中，符号A、B、C.图1中的、U、V、W、(1)、(2)不存在，符号含义如下)。图1锤上空心自由锻件锻造工艺方案选择表1锤上空心锻件锻造工艺方案选择0102030405060708091011213冲孔单面冲孔-冲头铰孔-芯棒铰孔-镦粗或几块组合锻造冲孔-芯棒铰孔-冲头铰孔-芯棒铰孔-冲头拉伸-冲头拉伸或深冲头铰孔-冲头拉伸和冲孔-冲头铰孔-冲头拉伸和冲孔-冲头铰孔-芯棒拉伸和收缩和冲孔-芯棒拉伸和收缩和冲孔-芯棒拉伸和收缩和冲孔获得，此时其坐标位置可如图1所示，以便锻造技术人员选择该锻件的锻造工艺。 这种方法的优点是直观明了。为了使CAPP向创造性方向发展，我们还可以建立一种更快的通过计算判断的方法。实现这种方法的前提条件是必须解析图1，这样才能编译程序，由计算机自动完成计算判断并输出结果。3锻造工艺的计算与判别锻造工艺的解析选择是锻造工艺设计中非常重要的一个方面。为了在计算机上自动完成计算和判别，图1的解析工作是拟合图中各条直线和曲线的数学方程，然后制作流程图。
在图1中，每条直线的教学方程都可以很容易地拟合出来，而几条曲线的数学方程要在保证曲线计算精度的原则下，通过一定的数学方法推导出来，然后进行验证比较，再决定用哪种方式拟合。3.1直线的拟合方程使D/d=x，H/d=y对于每条直线，可以选择直线上的两点并取其坐标值(x1，y1)和(x2，y2)，因此直线的拟合方程为：y=y1 [(y2-y1)/(x2-x1)] (x-x1)。表2空心锻件工艺设计的判别式曲线拟合方程表线名称实际线拟合线性域拟合方程abcdefghijklmnopqrstuvw直线直线直线直线直线直线曲线曲线曲线曲线曲线曲线曲线曲线曲线曲线曲线曲线曲线曲线直线直线直线直线直线直线直线直线直线直线直线直线直线直线直线直线直线直线直线直线直线直线直线x [1，8] y [0，0.3125] x [1，1.7] x [1，1.7] x [1，1.7] y [0.2125] 3.15]x[3.15，3.34]x[3.34，3.6]x[3.6，3。
/P>y=0.125xx=2.5y=0.3036x－0.3036y=0.743x－0.643y=1.4571x－1.0571x=1.7y=5.375x－13.125y=－0.35x＋4.6y=3.2y=xy=1.5xy=－3.8125x＋8.18125y=6.5y=－5.882x+22.705y=－4.113x+17.681y=－2.763x+13.429y=－2.3077x+11.9077y=－1.25x+8.1y=－0.75x+6.2x=2y=－8.333x+23.667y=－5.556x+17.689y=－3.407x+12.705
3.2 曲线的拟合方程 先讨论五条曲线中的两条长曲线。 曲线(1)、(2)与二次函数中的抛物线类似，可以用二次函数进行拟合。数学方程可按如下方法推导得出： 令D/d=x,H/d=y 选定曲线上的三点，取它们的坐标值(x0,y0)、(x1,y1)、(x2,y2)，则曲线的二次函数表达式为：
曲线经拟合后，上式就是二次函数抛物线的一般方程：
y=ax2+bx+c
按照这种方法拟合的二次函数表达式随三点取值的不同而略有不同，即a、b、c的数值不同，但y的计算结果相差不大。 在拟合结果中，两条曲线有如下的表达式； 曲线(1)：y=2.167x2-18.102x+39.818 曲线(2)：y=5.017x2-29.925x+46.804 对照图1上的坐标点，验证其精确度，以曲线(1)为例，x的取值范围为2.5～4， 当x=2.5～2.6时，y的误差为0～+0.2; 当x=2.6～2.84时，y的误差为0～-0.1; 当x=2.84～4时，y的误差为-0.1～-1.1。 由此看出，只有当x的值在2.6附近时，y的计算值才能满足精确度要求。其他取值范围都不太理想，尤其当x=2.84～4时，y的计算值误差过大，拟合的二次函数表达式根本不能使用。验证曲线(2)的精确度，结果与曲线(1)基本类似。 这样就应该找到一种能确保精确度的方法，重新进行拟合。不妨设想，如果把两条曲线都分成若干段，使每一段都与直线逼近，把它们拟合成直线方程，再检验其精确度。只要分成的段数足够多，就可以使每一段基本上与直线重合，这样精确度就能得到满足。 按照这种思路，将曲线(1)分成n、o、p、q、r、s共6段，将曲线(2)分成t、u、v、w共4段，再分别建立直线方程，见表2。检验其精确度，误差均小于0.1，可见这些直线方程已经能够满足使用要求。需要说明的是，将曲线分成多少段，分法并不是唯一的，只要能够确保精确度就行。 五条曲线中，曲线b、c、l的长度较短，按照上述方法，允许用一次函数直线代替。拟合结果在表2中列出。
4 锻造工序的计算判别方法及流程图设计
在拟合出所有直线和曲线的数学方程后，即可建立起锻造工序选择的计算判别方法，并且根据这个方法绘制出流程图，供程序设计用。图2中列出了01～08区和部分13区的判别流程图。限于篇幅，09～12区和部分13区的判别流程图未详细介绍，但根据图1和表2就不难绘出这些区域的判别流程图(图2)。
图2 锤上空心类锻件锻造工序选择计算判别流程图
绘出了锻造工序计算判别的流程图，就可以用计算机高级语言(如C语言)编出程序，自动完成锻造工序的判别并输出结果。 另外，锻造工序确定以后，各个工序的工序尺寸确定也至关重要。只有确定了工序尺寸，锻造工人才能按图进行操作。只要将与之相关的工艺知识综合运用起来，就可以建立这方面的工艺专家系统。关于如何建立该系统，此文不再介绍。
