冷挤压工艺设计系统及其关键技术研究

山东大学

硕士学位论文

冷挤压工艺设计系统及其关键技术研究

姓名：修大鹏

申请学位级别：硕士

专业：材料加工工程

指导教师：高军

20060512

山东大学硕士学位论文

冷挤压工艺设计系统及其关键技术研究

摘要

金属塑性成形是一种利用金属材料的塑性，对金属毛坯施加适当的能量和载荷，使金属毛坯发生塑性变形而形成具有一定尺寸、形状和力学性能的零件或半成品件的成形工艺。目前金属塑性成形正向净成形或近净成形方向发展，以减少一后续的机加工量，从而降低产品的制造成本。当今社会的竞争日趋激烈，高质量、高效率、低成本、低能耗、净成形或近净成形以及追求环保性和可持续发展已成’为制造业厂商在竞争中取胜的重要因素，而冷挤压成形工艺就属于少无切削的金属塑性加工先进工艺，具有生产效率高、节约原材料、提高产品质量和降低生产成本等优点，在很大程度上能够满足这些技术，经济和社会上的要求。然而，如何高效、保质地制定出冷挤压成形工艺以及设计和加工出能成形高质量冷挤压零件的冷挤压模具已成为冷挤压成形领域的关键问题。

众所周知，工艺设计是模具设计的基础。从金属毛坯成形出冷挤压零件需要通过不同的冷挤压成形工序才能完成，设计合理的冷挤压成形工序是冷挤压工艺设计过程中的核心工作。冷挤压工艺设计基本上经历了传统的手工设计、计算机辅助设计和智能化设计三个阶段，目前的研究重心正朝着智能化设计（基于知识的设计）的方向转移。智能化设计的研究与计算机软硬件技术、人工智能技术、信息技术、数据库技术等的发展息息相关。人工智能应用于工艺设计需要解决两个基本的问题，一是领域知识的表示、获取和领域知识库的构建，二是推理策略的智能化。本文主要对这两方面的内容进行研究，将人工智能技术应用于冷挤压工艺设计中，研究开发冷挤压工艺设计系统及其关键技术。

本文研究工作的主要特色是在所独自构建的冷挤压工艺设计系统上，充分运用现代科学技术所提供的科技手段和理论方法，将人工智能技术、计算机图形学、数据库技术和特征建模技术等应用于冷挤压工艺设计中，以提高冷挤压工艺设计

摘要

过程的智能化和自动化。

构建冷挤压工艺设计系统的首要任务就是要实现领域知识的表示、获取等关

键技术，构建冷挤压工艺设计的领域知识库，这是整个研究工作的基础。冷挤压工艺设计系统的知识库是在ＭＳａｃｃｅｓｓ数据库软件的支持下，运用面向对象的技术构建的，系统对知识库设置了访问权限，只有具备相应权限的人才可以对知识库进行相应的操作；提出了一种基于模糊面向对象的异构知识的混合表示方法，有效地解决了冷挤压工艺设计领域的知识表示问题；开发了知识库管理和维护系统，既可对领域知识进行获取，又可对所建知识库进行增加、修改和删除等操作；研究了冷挤压工艺设计系统推理机的运行机理，提出了广义可信度的概念和一种基于广义可信度的模糊推理方法，采用提供启发性信息和可信度法相结合的冲突消解策略，解决了系统运行过程中的知识冲突问题；开发了冷挤压工艺设计系统的材料库、设备库和精度库，库中包含了常用的冷挤压原材料和成形设备等，方便了工艺设计过程中的调用。上述这些研究工作为冷挤压工艺设计系统的实现奠定了基础。

综上所述，相对于国内外其他研究者在冷挤压工艺设计领域的研究，本文所

建立的冷挤压工艺设计系统是在ｖｃ＋＋平台上，采用了面向对象技术，具有良好的可移植性和可扩充性，并能通过友好的接口与诸如ＣＡＤ等软件进行数据传递。该系统在特征库、知识库和数据库等的支持下，能够完成冷挤压件图设计和工艺设计，对后人继续进行相关研究具有很好的参考价值。

关键词：冷挤压工艺设计，专家系统、面向对象、知识库、特征建模ＩＩ

山东大学硕士学位论文

ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＣｏｌｄＥｘｔｒｕｓｉｏｎＰｒｏｃｅｓｓＤｅｓｉｇｎ

ＳｙｓｔｅｍａｎｄｉｔｓＫｅｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ

ＡＢＳＴＲＡＣＴ

Ｍｅｔａｌｋｉｎｄｏｆｐｒｏｃｅｓｓｔｏｆｏｒｍｂｉｌｌｅｔｓｉｎｔｏｐａｒｔｓｗｉｔｈｐｒｏｐｅｒｓｈａｐｅｓ，ｆｏｒｍｉｎｇｉｓａ

ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｕｎｄｅｒｈｌｌｇｅｅｎｅｒｇｙａｎｄｌｏａｄｂｙｕｔｉｌｉｚｉｎｇｔｈｅｐｌａｓｔｉｃｉｔｙｏｆｍｅｔａｌｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｎｏｔｏｎｌｙｃａｌｌｐａｒｔｓｗｉｍｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄｓｈａｐｅｓｂｅｆｏｒｍｅｄ．ｂｕｔｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ

ｆｏｒｍｉｎｇｐｌａｙｓａＣａｌｌｂｅｐｒｏｍｏｔｅｄａｆｔｅｒｍｅｔａｌｆｏｒｍｉｎｇ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｍｅｔａｌｇｒｅａｔｒｏｌｅｉｎｎａｔｉｏｎａｌｅｃｏｎｏｍｙ，ａｎｄｉｔｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ．Ｎｏｗａｄａｙｓ，ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔ

ｎｅｔｍａｃｈｉｎｉｎｇａｎｄｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｏｒｃｏｓｔ，ｍｅｔａｌｆｏｒｍｉｎｇｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｆｏｒｗａｒｄｓ

ｐｒｏｃｅｓｓｉｓｏｎｅｆｏｒｍｉｎｇｎｅａｒ－ｎｅｔｆｏｒｍｉｎｇ．Ｃｏｌｄｅｘｔｒｕｓｉｏｎｏｆｎｅｔｏｒｏｆｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｐｒｏｃｅｓｓｅｓｎｅａｒ－ｎｅｔｆｏｒｍｉｎｇ．Ｔｈｅ

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ｐｈａｓｅｓ：ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｈａｎｄｃｒａｆｔｅｄ

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