【文章內(nèi)容簡介】 5≥12Φ250420329100≥162648Φ350690500180255570（2）芯輥芯輥材料通常為3Cr2WSV、5CrMnMo、5CrNiiMo，熱處理硬度通常為43~48HRC，可分為細(xì)頸式和圓柱式兩種。芯輥工作直徑大小取決于環(huán)件的要求、生產(chǎn)效率、本身的強(qiáng)度等因素。直徑大則軋制速度慢、環(huán)件橢圓度較小、端面比較整齊。但直徑過大，則導(dǎo)致毛坯內(nèi)徑大，增加制坯工序（需要擴(kuò)孔）。而直徑小則軋制速度快、寬展小、生產(chǎn)效率高、所需的壓力較小。芯輥的結(jié)構(gòu)尺寸見表4。表25 芯輥結(jié)構(gòu)尺寸軋環(huán)機(jī)規(guī)格βΦ16070/55125/80Φ25075/60145/90Φ350130355其中其中f、e分別為軋制結(jié)束時，驅(qū)動輥與芯輥之間的徑向間隙和芯輥工作部分進(jìn)入驅(qū)動輥型槽的深度，一般取 （3）驅(qū)動輥及芯輥的校核 為了使環(huán)件既能連續(xù)咬入孔型，又能鍛透，則根據(jù)環(huán)件軋制咬入條件和鍛透條件可知，軋制中環(huán)件鍛透所需的最小每轉(zhuǎn)進(jìn)給量不得超過環(huán)件咬入所允許的最大每轉(zhuǎn)進(jìn)給量亦即由該條件可得到環(huán)件軋制咬入條件和鍛透條件所要求的驅(qū)動輥工作半徑和芯輥工作半徑之間的關(guān)系： （223）對該式進(jìn)行整理得軋輥的極限直徑為 （224） （225）——驅(qū)動輥的工作半徑——芯輥的工作半徑R——軋制環(huán)件的外半徑r ——軋制環(huán)件的內(nèi)半徑——驅(qū)動輥?zhàn)钚」ぷ靼霃健据佔(zhàn)钚」ぷ靼霃健堓伜铜h(huán)件之間的摩擦角軋輥的工作面最大半徑也有限制。對于芯輥。其最大工作半徑不能超過環(huán)件毛坯的內(nèi)孔半徑，否則，環(huán)件毛坯不能套入芯輥。對于驅(qū)動輥，其最大工作半徑也受到軋環(huán)機(jī)所允許的驅(qū)動輥與芯輥中心距尺寸限制。因此所設(shè)計的軋輥工作半徑可按其極限尺寸進(jìn)行校核，保證軋輥工作半徑在極限尺寸的范圍內(nèi)。（1） 環(huán)件極限壁厚若環(huán)件毛坯的壁厚過大，則有可能出現(xiàn)鍛透和咬入條件不能同時滿足的情況，亦即環(huán)件鍛透時不能咬入，或者咬入時不能鍛透。若環(huán)件壁厚過小，則有可能在導(dǎo)向輥壓力作用下使其壓扁。為了實現(xiàn)軋制變形，要求，得到，前面已求證。根據(jù)環(huán)件軋制的剛度條件，已得出最小壁厚（見式22）。軋制的環(huán)件環(huán)件壁厚和相應(yīng)的環(huán)件毛坯壁厚應(yīng)按照環(huán)件的極限壁厚進(jìn)行校核。 （2） 計算軋制力并選擇設(shè)備環(huán)件軋制力能計算是環(huán)件軋制技術(shù)設(shè)計的重要內(nèi)容。力能計算不但是環(huán)件軋制孔型強(qiáng)度設(shè)計和軋制工藝進(jìn)給設(shè)計的依據(jù)，而且也是軋環(huán)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計、工作參數(shù)設(shè)計和機(jī)電液零部件選擇的依據(jù)。① 環(huán)件開式軋制力計算所謂開式是指環(huán)件兩個端面不受孔型限制，即驅(qū)動輥和芯輥都為簡單的圓柱形狀，環(huán)件在兩輥縫隙中產(chǎn)生軋制變形。設(shè)矩形截面環(huán)件開式軋制力、單位面積軋制力及軋制力矩分別用尸、p、M表示，則利用開軋制力能上限可以得到 （226） （227） （228）L——接觸弧長K——環(huán)件材料在軋制條件下的剪切屈服強(qiáng)度——環(huán)件原始壁厚m——摩擦因子——驅(qū)動輥半徑② 環(huán)件閉式軋制力計算式這種軋制中環(huán)件兩個端面封閉于軋制孔型內(nèi)部，環(huán)件軸向?qū)捳棺冃问艿娇仔蛡?cè)壁限制。利用連續(xù)速度場上限法可以得到矩形截面環(huán)件閉式軋制力能計算的方法如下（各符號含義與上同） （229） （230） （231）（3） 設(shè)備校核在己知零件尺寸及形狀的情況下可以按表3中的技術(shù)參數(shù)初選軋制設(shè)備，并根據(jù)選擇的設(shè)備設(shè)計出模具孔型，然后進(jìn)行模具孔型校核，并按式（226）—（231）進(jìn)行軋制力的校核，如果滿足軋制力，則可選用該設(shè)備，如果不滿足條件則需選更適合的設(shè)備重新進(jìn)行設(shè)計及校核。（4） 每轉(zhuǎn)軋制進(jìn)給量的設(shè)計及校核從軋制條件來看，環(huán)件軋制的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量不得小于鍛透所要求的最小每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，同時又不大于咬入孔型所允許的最大每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，即。其中、按（22）、（23）進(jìn)行計算。由、所決定的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量范圍較大，所以每轉(zhuǎn)進(jìn)給量△h的設(shè)計有一定的自由度。一般來說，環(huán)件軋制溫度較高，或者軋環(huán)機(jī)力能較富裕的，每轉(zhuǎn)進(jìn)給量可取較大值。從軋制設(shè)備的力能條件來看，所能提供的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量是有限的，其具體數(shù)值可按第一條中的軋制力能公式計算。以下根據(jù)環(huán)件開式軋制力式（227）來確定軋環(huán)機(jī)所能提供的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量。實際軋制力不得超過軋環(huán)機(jī)的額定軋制力，即，代入式（227）得 （232）上式L即對應(yīng)的軋環(huán)機(jī)所能提供的軋制變形接觸弧長，對上式進(jìn)行求解可以得到的表達(dá)式，將之代入環(huán)件與軋輥接觸弧長公式得軋環(huán)機(jī)在額定軋制力下所能提供的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為（233）式中——額定軋制力下所能提供的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量——環(huán)件毛坯壁厚——軋輥與環(huán)件之間的摩擦因子——軋環(huán)機(jī)額定軋制力——軋制條件下環(huán)件材料剪切屈服強(qiáng)度（5）軋制進(jìn)給速度的設(shè)計及校核環(huán)件軋制中，通常驅(qū)動輥旋轉(zhuǎn)軋制轉(zhuǎn)速是恒定的，而直線進(jìn)給速度則是根據(jù)軋制工藝的需要而確定的。在驅(qū)動輥轉(zhuǎn)速恒定的情況下，直線進(jìn)給速度的大小直接影響到每轉(zhuǎn)進(jìn)給量和軋制時間。進(jìn)給速度大，則每轉(zhuǎn)進(jìn)給量大，軋制時間短。每轉(zhuǎn)進(jìn)給量的大小，是直接通過進(jìn)給速度來控制和實現(xiàn)的。為了滿足軋制條件，每轉(zhuǎn)進(jìn)給量應(yīng)位于極限每轉(zhuǎn)進(jìn)給量范圍內(nèi)，相應(yīng)地軋制進(jìn)給速度也應(yīng)位于極限進(jìn)給速度范圍內(nèi)，式中、分別為環(huán)件軋制最小和最大進(jìn)給速度，其值分別按式（24）、（25）計算。除了軋制條件外，進(jìn)給速度還受到了軋制設(shè)備的力能條件限制，即進(jìn)給速度不能超出軋制設(shè)備所能提供的軋制進(jìn)給速度。在進(jìn)給速度設(shè)計中，可按照軋制設(shè)備所能提供的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量和環(huán)件毛坯與環(huán)件的平均外圓半徑初步確定進(jìn)給速度： （234）式中，分別為軋制設(shè)備所能提供的進(jìn)給速度和環(huán)件毛坯和環(huán)件的外圓半徑平均值。若按上式設(shè)計的進(jìn)給速度，能同時滿足最小進(jìn)給速度及最大進(jìn)給速度的極限范圍，則所設(shè)計的進(jìn)給速度同時滿足軋制設(shè)備力能條件和環(huán)件軋制條件的要求，是可以實現(xiàn)的軋制進(jìn)給速度。若按上式設(shè)計的進(jìn)給速度不滿足進(jìn)給速度的極限范圍的軋制條件，則可以考慮用環(huán)件毛坯外圓半徑取代代入式（234）重新設(shè)計，以提高進(jìn)給速度；或者考慮用環(huán)件環(huán)件外圓半徑取代代入式（234）重新設(shè)計，以降低進(jìn)給速度；也可以考慮適當(dāng)減小軋制設(shè)備提供的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，以降低進(jìn)給速度。（6） 環(huán)件軋制時間軋制時間是指一個環(huán)件開始軋制至軋制變形結(jié)束所經(jīng)歷的時間，即環(huán)件軋制生產(chǎn)率。軋制時間表達(dá)式為 （235）式中——環(huán)件軋制中的瞬時環(huán)件壁厚——環(huán)件初始壁厚——軋制結(jié)束時的壁厚 通常，環(huán)件軋制過程大致可分為三個階段（以進(jìn)給速度和時間為坐標(biāo)，環(huán)軋過程下圖“環(huán)軋過程三個階段”所示）：1咬入孔型階段、2穩(wěn)定軋制階段、3整形軋制階段。生產(chǎn)中合理的分配軋制變形的三個階段，可以獲得合格的軋制環(huán)件。在環(huán)件軋制工藝設(shè)計中，可以根據(jù)軋制設(shè)備所能提供的進(jìn)給速度來計算軋制時間， ，由此式計算出的軋制時間是設(shè)備完成環(huán)件軋制變形所需的最短時間，也是軋制設(shè)備生產(chǎn)中所能達(dá)到的最快節(jié)奏。圖21 環(huán)軋過程三個階段本系統(tǒng)工藝設(shè)計流程如下： 不滿足條件不滿足條件軋制參數(shù)的設(shè)計及校核不滿足條件不滿足條件模具設(shè)計：芯輥設(shè)計 模具的校核極限壁厚的校核軋制力的計算及設(shè)備的選取輸入環(huán)形零件尺寸信息鍛件的設(shè)計毛坯、下料設(shè)計及初選設(shè)備模具設(shè)計：驅(qū)動輥設(shè)計滿足條件滿足條件滿足條件圖22 工藝設(shè)計流程具體零件的設(shè)計過程：（1） 下圖是一個簡單的矩形截面環(huán)件，零件尺寸信息已標(biāo)注圖23 矩形截面零件（2） 環(huán)件尺寸計算 ，得到（3） 毛坯設(shè)計 ，零件為簡單矩形截面，得到K=（4） 下料設(shè)計①下料重量 ②下料尺寸l/Φ= Φ=, L=（5） 設(shè)備初選由環(huán)件半徑為50mm,查表可初選設(shè)備D51160（6） 驅(qū)動輥和芯輥的設(shè)計和校核根據(jù)設(shè)備型號D51—160，得到：同時進(jìn)行模具設(shè)計的校核，尺寸滿足條件所以（7） 軋制成形工藝參數(shù)的設(shè)計①計算軋制力并選擇設(shè)備 代入?yún)?shù)計算得：P＜P公稱, 設(shè)備符合要求②毛坯及環(huán)件壁厚的校核 輸入?yún)?shù)：計算得 毛坯及環(huán)件壁厚滿足要求③設(shè)計軋制進(jìn)給速度并校核 校核滿足要求。以上是一個矩形截面零件在系統(tǒng)中的軋制成形工藝過程設(shè)計實例。第3章 環(huán)軋專家系統(tǒng)的設(shè)計思路專家系統(tǒng)的構(gòu)造開發(fā)過程稱為知識工程。一般來說，一種工程技術(shù)不僅要求相當(dāng)成熟的理論基礎(chǔ)，而且需要有一套工程設(shè)計方法，目前專家系統(tǒng)的構(gòu)造還不存在統(tǒng)一的方法和模式。要成功開發(fā)一個專家系統(tǒng)必須要求領(lǐng)域?qū)＜姨峁┲R和求解方法，用戶提供要求，知識工程師從專家那里獲取知識，并將其轉(zhuǎn)換到計算機(jī)上。專家系統(tǒng)開發(fā)過程中，知識的獲取和知識的形式化表示是開發(fā)過程中的難點(diǎn)和瓶頸。專家系統(tǒng)開發(fā)的過程見圖31。 圖31 專家系統(tǒng)的開發(fā)過程 專家系統(tǒng)的設(shè)計思想針對環(huán)軋工藝設(shè)計的獨(dú)特性，本系統(tǒng)將知識庫分為兩部分：規(guī)則庫和知識概念庫，規(guī)則庫存放各類知識規(guī)則和專家經(jīng)驗，用于決策推理之用；知識概念庫存放環(huán)軋工藝的各種知識概念。為了選擇合適的系統(tǒng)模型，我們歸納了所需要處理知識的特點(diǎn)，其中既有啟發(fā)性知識、定性推理方法，又有定量計算，并涉及到算法非常復(fù)雜、計算量很大的數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用領(lǐng)域的情況比較復(fù)雜。在系統(tǒng)的許多模塊中，需要針對不同的知識進(jìn)行處理，而這些知識歸納后的類型基本相似。我們首先考慮構(gòu)造一個具有通用性的專家系統(tǒng)模型，用此模型來實現(xiàn)對知識的存儲、管理以及基于知識的推理等功能，然后將此模型與需處理的知識結(jié)合起來，最終實現(xiàn)系統(tǒng)的各個組成部分。本系統(tǒng)的主要設(shè)計思想是：（1）提供有效的知識表示方法，將領(lǐng)域?qū)＜业闹R形式化，建立知識庫模型。（2）建立有效的推理機(jī)制，能充分利用知識庫里的知識進(jìn)行推理。（3）領(lǐng)域?qū)＜夷鼙容^方便的對知識庫進(jìn)行更新、改進(jìn)。（4）實現(xiàn)各類復(fù)雜數(shù)學(xué)模型的計算。（5）摸索建立環(huán)軋工藝設(shè)計專家系統(tǒng)的過程，為以后建立復(fù)雜的專家系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。專家系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)包括知識庫、推理機(jī)、知識獲取、解釋器等，但針對具體的設(shè)計內(nèi)容，為有效組織復(fù)雜的專業(yè)知識，需要構(gòu)造具有專業(yè)特點(diǎn)的專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)的專家系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖22所示。在這樣的系統(tǒng)中，為了便于知識規(guī)則管理，知識獲取模塊只是針對專家和知識工程師。圖32 專家系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)本系統(tǒng)由知識庫、知識庫查詢系統(tǒng)、知識獲取系統(tǒng)、用戶界面、推理控制模塊、設(shè)計模塊組成。各模塊的基本功能和特點(diǎn)如下：（1）知識庫查詢模塊可對知識庫中的知識進(jìn)行查詢訪問，但不能對其進(jìn)行修改、添加、刪除等操作。該模塊是針對普通用戶的。（2）知識獲取模塊可對知識進(jìn)行各種操作，包括對知識規(guī)則的修改、添加、刪除，友好的人機(jī)界面方便了知識工程師和專家對知識庫的維護(hù)。（3）知識庫分為兩個部分，規(guī)則庫和知識概念庫，規(guī)則庫用于存放各種知識規(guī)則和各種對象，包括對象的屬性方法等；知識概念庫用于存放環(huán)軋工藝的各種基本知識。（4）推理控制模塊用于聯(lián)系知識庫和分析模塊、設(shè)計模塊，對外功能模塊通過推理控制模塊從知識庫中調(diào)用各種規(guī)則進(jìn)行推理決策。（5）分析模塊和設(shè)計模塊是專家系統(tǒng)的對外功能模塊，它能輔助用戶進(jìn)行環(huán)軋工藝的設(shè)計。 知識的表述任何智能系統(tǒng)的核心都是知識，知識獲取、知識表示、知識處理是構(gòu)造人工智能系統(tǒng)的三大支柱，而知識表示處于中心地位，知識表示直接對智能系統(tǒng)的知識庫的操作產(chǎn)生最重要的影響。所謂知識表示，就是關(guān)于如何描述事物的一組約定。對于知識表示，現(xiàn)在已有不少表示方法，如狀態(tài)空間搜索法、邏輯表示法、產(chǎn)生式表示法、框架表示法、語義網(wǎng)絡(luò)表示法、腳本表示法、過程表示法、Petri網(wǎng)表示法、面向?qū)ο蟊硎痉ǖ鹊?。對同一知識，一般都可以用多種方法進(jìn)行表示，但其效果卻不一樣。由于不同領(lǐng)域中的知識一般都有不同的特點(diǎn)，而每一種表示方法也各有自己的長處與不足，則在建立一個具體的智能系統(tǒng)時，究竟采用哪種表示模式，目前還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，也不存在一個萬能的知識表示模式[21]。推理機(jī)是在知識庫基礎(chǔ)上分析與解決問題的，因此，知識的表示及組織方式影響推理機(jī)的構(gòu)造及效率。知識的表述是將事實、事實之間的關(guān)系、過程等組織成一種合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。由于要建立的專家系統(tǒng)是一個專用的系統(tǒng),其規(guī)則數(shù)量相對較少,結(jié)構(gòu)也比較簡單,所以選用產(chǎn)生式規(guī)則表示法[22]。產(chǎn)生式規(guī)則（Production rule）表示法的具體表示如下：IF PREMISE , THEN CONCLUSION （ACTION） ；規(guī)則的動作部分可以是向用戶問一個問題,執(zhí)行一個標(biāo)準(zhǔn)的程序過程等。運(yùn)用產(chǎn)生式規(guī)則的基本思想就是從初始的事實出發(fā),用模式匹配技術(shù)尋找合適的產(chǎn)生式,如果帶入已知的事實后使產(chǎn)生式的前提為真,則這個產(chǎn)生式就被激活,從而推出新的事實,并將新的事實作為可匹配前提的事實。依次類推,直到?jīng)]有新的結(jié)論被推出為止。該專家系統(tǒng)的產(chǎn)生式規(guī)則表示法有許多優(yōu)點(diǎn)。模塊化：規(guī)則基系統(tǒng)的一個顯著的特性就是規(guī)則庫中的規(guī)則能夠容