焊接冷裂纹预测专家系统的建立与研究外文翻译资料

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PROPLAN：最优规划钣金作业的专家系统

RajenderSingh^a, G.S.Sekhon^b

^a 机械工程系，CRSCE,穆沙尔，索内帕，哈里亚纳邦，131039，印度

^b应用力学系，IIT,新德里-110016，印度

2001年9月19日收到，2004年8月20日修订，2004年8月25日接受

摘要：

本文描述了一个专门为协助开发中小型金属板行业中的规划工作的低成本专家系统。系统帮助选择钣金作业计划的最优过程。从过程计划，磨具设计师，产品设计书，目录和小册子中获得的知识进行分析，制表，纳入“IF-THEN”型的生产规则中。知识库系统包括150多种生产规则，并且它用AutoLISP语言进行加密。用户可下载专家系统过程计划到AutoCAD的指定区域来咨询相关信息。这种安排便于接口起草与设计过程。并且可在PC/AT上运行。从用户有关数据到用户手头的工作中，系统会一直生成友好的提示。该系统提供对钣金作业的最佳工艺方案智能建议。已有说服性的例子证明这个系统的实用性。不同车间的能力可以加强本系统的知识库。

copy; 2004爱思唯尔B.V.保留所有权利

关键词：专家系统；过程计划；知识库

1. 介绍

对于给定钣金制造工作的最优处理计划的选择即使在今天，与其说是一门科学，更多的是一门艺术[1]。这是考虑到这一事实，即过程计划者被要求中的一些相互冲突的因素影响的权衡。事实上，在许多业内从业人士认为，部分工艺的艺术及模具设计只能通过多年的经验掌握。传统钣金作业的工艺规划方法设计部份打印的分析，以确定其不同的设计特点，确定关键规格，鉴定精度要求，选择适当的金属板材业务，模具，夹具和检验量规的选择[2,4-6]。上述任务涉及到很多以无需计算机辅助的经验和训练为基础的计算。规划人员花了很多时间去查阅手工书籍，通过经验公式去检查，细读表格和处理信息，并在做出可行计划之前进行计算。手工方法不单乏味耗时，而且通常规划过程中不会产生最佳结果。这种低成本的可以向金属操作的策划者提供只能建议的知识库系统将会对中小型企业有价值[7–11]。本工作的目的是辅助过程策划者和模具板材操作设计者开发专家系统。本文提出的专家系统利用了AutoLISP语言，因为它可以和AutoCAD接口起草，设计和制造模具部件。用户可以下载该计划到AutoCAD的提示区域以便咨询从用户有关数据到给定的金属板材部分，系统会一直生成友好的提示。系统输出包括给定钣金部分的优化工艺方案智能咨询。该系统很灵活，因为它的知识库可以随着老旧的生产设施被淘汰而新的被采用而逐步扩展增强。

2.流程规划注意事项

工艺规划活动涉及当前考虑部分的决策，如目前的设计或者可允许的重新设计是否将会全部或者部分被制定。内部和外部尺寸特征和位置如孔，洞延长，内部轮廓，外部等高线，切割，切口，形状，插槽和弯头都会被分析是否易于制造。一个可行的计划过程中必须考虑很多因素，包括部分设计，材料，生产数量，质量规格，安装设备，可用的模具和工具等等。该工艺过程设计考虑的工具（夹具，检仪等）和模具（单人操作模具或多人操作模具）取决于操作类型，工作公差和生产数量。该工艺过程设计者需要选择最佳的操作顺序，特殊设备和仪表并协调行动，如热处理，精加工，材料处理和操作者的操作路径。通常，以下任务对计划来说是必要的：

• • • 1. 识别部分打印不同设计特点的分析
      2. 关键规格的确定
      3. 识别精度要求
      4. 合适的钣金作业的选择
      5. 模具，支具，夹具的类型选择，测量仪器的检查，取决于工作要 求的整理工艺的选择

3.最优规划专家系统的开发

最优规划专家系统的开发需要工艺规划信息的收集，知识基地生产规则的准备，语言的选择，产生式规则的编码和用户友好控制结构的制定。各步骤的简要说明如下。

3.1． 工艺设计信息的收集

从不同的来源收集一点一滴的工艺规划信息。它包括从经验丰富的工艺规划师，模具设计师和车间工程师公布的没公布的分析或经验知识。手册，专著，研究期刊和现阶段的工业小册子都在表一列出。表中数据，事实和判据知识都是从工艺规划工程师那里获得。通过举办典型钣金制造问题的讨论，让板材规划师们谈谈他们所依据的方法，公式和拇指规则，他们被咨询如何以及为什么要做出某个决定，这样做是为了确定钣金作业的特定部分最佳参数选择的确定。每个专家提出的信息都会被记录，撰写，然后和其他专家一样经过检查投入到生产规则中去。

表一

本次调查的首要数据源

1. 书

1. R.W. Bolz (Ed.), Production Processes and Productivity Handbook,Industrial Press, New York, 1977

2. F.D. Jones (Ed.), Die Design and Die Making Practice, The Industrial Press, New York, NY, 1941

3. C.W. Hinman, Press Working of Metals, McGraw-Hill, New York,1950

4. M. Detroit, Die Design Handbook, ASMTE, 1955; F.W.Wilson, P.D.Harvey, Tool Design Handbook, 1959

5. F.W. Wilson, et al. (Eds.), Die Design Handbook, SME,

McGraw-Hill, New York, 1965

6. D.F. Ostergard, Advanced Die Making, McGraw-Hill, New York,1967

7. F. Strasser, Functional Design of Metal Stampings, SME, 1971

8. K.A. Keyes, PressWorking Stamping and Dies, Soc. Manuf. Engg.Dearborn, MI, 1982

9. J.R. Paquin, R.E. Crowley, Die Design Fundamentals, Ind. Press Inc.,New York, 1987

10. D.A. Smith, Die Design Hand Book, SME, Dearborn, MI, 1990

(B) 技术报告

1. Tool design parameters, Technical Report, National Productivity Council, Bangalore

2. Rama Prasad, et al., Tool design parameters, Technical Report,Indian Telephone Industries Ltd., Doorvani Nagar, Bangalore

3. Tool design data, Technical Report, Indian Telephone Industries Ltd.Rae-Barely

4. Tool design data, Technical Report, Indian Telephone Industries Ltd.Bangalore

(C)行业专家：Sh. Manohar Lai, DGM (Prod.), Sh. P.V. Mohan

Rao, Manager Tool Design, TRTC,Wazir Pur, Delhi, India, and

Dr. B.K. Khan, Principal, College of Engg., Behal, Haryana, India

(D)期刊

1. Z.-C. Lin, et al., Planning and building an integrated design software of blanking and piercing dies (ESSCP) with a micro expert system as a main structure, J. Chin. Soc. Mech. Eng. 10 (2) (1989) 101–120

2. Karima, Richardson, A knowledge base system framework for computer aided technology in metal forming, J. Mater. Process. Technol.(1987) 253–273

3. B.T. Cheok, et al., An intelligent planning aid for design of progressive dies, Proc. Inst. Mech. Eng. B: J. Eng. Manuf. 210 (1996)25–35

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3.2． 生产规则的准备

一个知识库可以通过两种生产规则或帧创建[12]。生产规则通常是IF-THEN类型。基于帧的只是表达方案使用的帧的层级结构，其中每个帧是保持一个单元的单个模板，事实，规则或假设。以整个系统为基础的产生式规则通常用来代表分析式的，启发式的或有经验式的基础知识。本系统的知识库系统使用产生式规则。生产规则的建立会同时考虑领域知识以及店铺的具体信息结构。知识库系统的生产规则可能会在以结构化（任意）的或者是结构化的方式来建立。在后一种情况下，这些规则往往会因为他们在一些分层的规则中“火”起来而变得更见简单扼要。正在测试的最优规化的专家系统规则是非结构化的。这种规划允许新生产规则的插入，即使这种生产规则是由较少培训的工程师制定的。目前发展的知识库包含着150多个生产规则。这些规则被分成两种模块即开放式和切换式。并被集成到一个专家系统中，也就是所谓的最优规划式。嵌入在所述模块中的生产规则样品在表二和表三中给出。

表二

在OPNPLAN模块中纳入生产规则的一个样本

序号 如果0.01lt;被要求的最 那么

小精度lt;2.0mm,且部分

需要的功能为

1. 槽或孔或内部轮廓切割 冲孔

2. 剪切或线切割 剪切

3. 外部边界或轮廓上的剪 切角

切或缺口

4. 线切割 纵剪

5. 轮廓切割 修剪

6. 部分切割 剪裁

7. 切到底 裁剪

8. 钻孔或切割 穿孔和分型

9. 孔和内部精密轮廓 穿孔

10. 孔和外部轮廓精度 冲孔，落料

11. 外部轮廓精度 消隐

12. 印章印痕 冲压

13. 线弯曲 弯曲

14. 弯曲成型 成型

15. 轮毂成型 压花

16. 拉伸弯曲或模具成型 制图

17. 粗糙的表面光洁度 绘图

18. 光亮表面 电镀

19. 冲孔或部分冲孔或毛坯压花 压花前在正确位置冲孔或者在最后纠正冲孔部位

20. 弯曲 使弯曲轴垂直于纹理方向

21. 弯曲和穿孔 计划在第一点弯曲，在下一点穿孔以避免失真

表三

在TLSEL模块中纳入一种样品的生产规则

序号 如果 那么

1

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