單件小批量生產(chǎn)類型下機械加工工藝體系的構(gòu)建與應(yīng)用

張少鵬，安淑女

ZHANG Shao-peng, AN Shu-nv

（江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，徐州 221116）

0 引言

基于計算機技術(shù)的發(fā)展，機械加工的工藝體系越來越自動化。尤其是一些中小企業(yè)，逐漸在小批量的生產(chǎn)中滲入CAPP工藝系統(tǒng)。依托CAPP系統(tǒng)加快了現(xiàn)代制造工藝的進程，做到了將產(chǎn)品信息轉(zhuǎn)換為各種加工制造和管理信息，就這點突出解決了傳統(tǒng)手工工藝低效率、質(zhì)量差、不穩(wěn)定、不規(guī)范的缺點，在面對其諸多優(yōu)點的同時，對其系統(tǒng)的開發(fā)與構(gòu)建是該項技術(shù)能否運用于實際中的關(guān)鍵。

1 CAPP系統(tǒng)的構(gòu)建與應(yīng)用

1）CAPP是一種借助于計算機技術(shù)，利用計算機進行計算、邏輯判斷和推理的零件加工工藝過程。在對于CAPP系統(tǒng)的構(gòu)建中，要緊緊依托計算機進行有效的編程。其因工作原理和產(chǎn)品規(guī)格不一樣而存在較大的差異，但總的遵循如下板塊，對其進行完整的工藝程序編程。

（1）控制端。該板塊的編程構(gòu)建是人控制信息轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵，通過該板塊可以獲取零件的控制信息，做到對制造設(shè)備的及時調(diào)控。

（2）產(chǎn)品規(guī)格信息的輸入端。這個模塊在構(gòu)建中，可以使得系統(tǒng)準確的讀取產(chǎn)品信息，產(chǎn)品信息的準確輸入與否將極大地影響到造圖的三維模型的設(shè)計。其工藝的后續(xù)制造都是基于模型的數(shù)控化生產(chǎn)。

（3）工藝設(shè)計流程。這一環(huán)節(jié)的設(shè)計構(gòu)建是進行加工工藝的決定性因素。其需要基于零件的規(guī)格、性格進行工藝加工流程的設(shè)計，這樣可以更有利于零件的造型和生產(chǎn)。同時企業(yè)管理者可以針對產(chǎn)品流程，對產(chǎn)品生產(chǎn)狀況進行了解，做到及時調(diào)控設(shè)備的零件生產(chǎn)，減少或避免不必要的制造失誤。

（4）工序條件的環(huán)節(jié)設(shè)置。這個環(huán)節(jié)構(gòu)建尤為的重要。該程序針對所要生產(chǎn)的零件，對其進行有效的條件限制，諸如對產(chǎn)品的尺寸精準設(shè)置，生成準確的工程造圖，進而可以精準調(diào)試切刀的切割量以及差壓力的大小。但在實際的程序編程中，對于工程造圖等的設(shè)計需要大量的電腦輔助技術(shù)，進行數(shù)據(jù)的處理。也更需要高素養(yǎng)的程序編程人員的參與。

（5）NC加工指令的程序設(shè)計。該程序基于計算機數(shù)據(jù)編程，一個良好的指令程序?qū)τ谧詣踊纳a(chǎn)模式十分的關(guān)鍵。尤其對于關(guān)鍵技術(shù)的指令，諸如切割刀位和零件擠壓位的控制，對零件的造型非常的關(guān)鍵。如果切割刀位過大或擠壓力過強都會使得零件的成型不適合要求，造成一定的經(jīng)濟損失。

（6）輸出端。該環(huán)節(jié)編程的程序可以對于計算機輸出的數(shù)據(jù)進行有效的分析處理，進而對系統(tǒng)起到良好的優(yōu)化作用，及時發(fā)現(xiàn)造圖存在的誤差，使得整個的系統(tǒng)構(gòu)建更加地切合實際部件的制造。

（7）對于CAPP系統(tǒng)還需要有動態(tài)仿真程序。該程序是對制造系統(tǒng)的模擬，進而查找工藝體系的正確性，也對系統(tǒng)起到一定的優(yōu)化處理。

然而，對于中小企業(yè)基于CAPP的小批量生產(chǎn)，在產(chǎn)品品種和人力、財力上都比較的薄落。因此，在系統(tǒng)構(gòu)建上一般比較的簡化，諸如對產(chǎn)品采用生產(chǎn)流程分析法來處理零件編碼工作，進而把零件分支為多個部件工藝過程，其既獨立又相互依賴。從而，被分支的部件工藝過程再依托計算機技術(shù)，編程出相應(yīng)的操作和控制程序。但是在實際的中小企業(yè)中，基于小批量的零件生產(chǎn)模式，進行程序的編程時，一般都是依托相似的成熟工藝過程，在整合實際的產(chǎn)品規(guī)格要求進行精準的修正。這樣就可以編制出一個符合要求的工藝體系。這種形式下的工藝體系對于零件制造的標準性和工作效率都有一種質(zhì)的改進。

鑒于成熟的典型零件工藝具有較強的借鑒價值。往下就注重闡述其實際的編程過程和幾個簡單的實例應(yīng)用，并在對其闡述的過程中將結(jié)合圖表。

在進行其編程構(gòu)建時，應(yīng)該遵循企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品特點、編程技術(shù)人才儲備情況、單件小批量生產(chǎn)的實際生產(chǎn)量等來構(gòu)建符合實際操作的系統(tǒng)。從實際的操作系統(tǒng)看，其構(gòu)建主要依據(jù)圖1進行。

由上述的圖表我們可以知道，在對其體系的構(gòu)建時，首先要依據(jù)產(chǎn)品的規(guī)格和要求設(shè)計好方案，在設(shè)計的過程中需要緊緊借鑒典型工藝的成熟技術(shù)；然后由設(shè)計的方案建立零件的三維幾何模型，接下來鑒于其三維模型進行分析、優(yōu)化處理和動態(tài)仿真的校正；當這一環(huán)節(jié)通過時，則需要對其生產(chǎn)的控制系統(tǒng)進行有效的編程。在編程的過程中，需要依托強大的計算機輔助技術(shù)，其中這一點也是整個工藝體系的數(shù)控化進行的關(guān)鍵，同時涉及到諸多的學(xué)科領(lǐng)域，這對于以小批量生產(chǎn)模式的中小企業(yè)來說是一個巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)。在系統(tǒng)中，刀具等的切割工具的精準檢驗與校正也十分的關(guān)鍵，由于零件需要高精準度，這就要求切割的刀具需要進行精密的操控，進而確保零件在造型中的精準。而對于其數(shù)據(jù)的處理，可以記錄和收集制造過程中的數(shù)據(jù)，這對工藝的優(yōu)化起到重要的數(shù)據(jù)依據(jù)，同時對該領(lǐng)域的數(shù)據(jù)整合和加快CAPP工藝的標準化非常的重要。

2）鑒于該種工藝體系在實際使用中具有較強的實用性?；贑APP的工藝體系可以解決傳統(tǒng)人工操作的諸多弊端，加快現(xiàn)代化工藝加工的進程。其運用主要集中于機械制造、數(shù)據(jù)檢索處理和自控化生產(chǎn)設(shè)備中。往下針對幾個應(yīng)用展開論述，并對其在應(yīng)用中的優(yōu)點進行分析介紹。

（1）應(yīng)用于工藝的檢索領(lǐng)域。隨著CAPP的不斷發(fā)展，其已經(jīng)建立起了比較完善的方案庫。這方案庫的建立極大地利于工藝零件的參數(shù)讀取和基于參數(shù)的工藝方案的制定。該種工藝體系一方面針對已讀取的的新工藝參數(shù)，進行數(shù)據(jù)的整合處理，一方面依托計算機輔助技術(shù)生成有效的新工藝方案。而且CAPP工藝體系的應(yīng)用極大的簡化了人工操作量，減少了人工帶來的失誤。但在實際中，其強大的工藝檢索領(lǐng)域在運用于實際制造的流程中，還有一定的評估手段，對其設(shè)定的方案進行判定，以確保方案的實際操作性。諸如普通螺絲的制造。主要對其如下尺寸和規(guī)格進行評估。其中符號化是對于其三維模型而言的。

圖1 體系構(gòu)建示意圖

表1 零件結(jié)構(gòu)評估

因此，機械的制造工藝具有一定的復(fù)雜性，但依托CAPP系統(tǒng)工藝，可以做到針對零件，快速的制定生產(chǎn)規(guī)格的工藝，大大縮短了零件投入生產(chǎn)的時間。同時生成的工藝體系相對于傳統(tǒng)的技術(shù)而言，具有可靠性強、適用性廣、效率高的特點，非常的適合于現(xiàn)代工藝制造的發(fā)展。

（2）目前，CAPP系統(tǒng)還結(jié)合CAD，合成為具有強大造圖工藝的系統(tǒng)。這一有效的整合極大地彌補了CAPP造圖缺陷，使得其具有更加全面的制造流程。在使用中，可以比較簡單方便地繪制出切合實際規(guī)格的工藝簡圖。這一整合系統(tǒng)的構(gòu)建在對于一些中小型企業(yè)來說，基于小批量的模式下不僅可以節(jié)約另外大量的工藝簡圖的繪制，而且優(yōu)化了生產(chǎn)控制系統(tǒng)，更加有利于中小型企業(yè)的產(chǎn)能轉(zhuǎn)型。因此，依托逐漸成熟的CAPP工藝是我國的制造業(yè)不斷發(fā)展的方向。

（3）應(yīng)用于更新工藝體系和其生成。CAPP體系具有較強的借鑒性和改造性。在實際的操作中應(yīng)用時，可以依托本身強大的數(shù)據(jù)庫對工藝體系進行優(yōu)化處理，一些新工藝的產(chǎn)生往往以其為藍本。因此，CAPP體系的軟件對于其他體系的開發(fā)具有良好的指導(dǎo)性。諸如對于螺絲的轉(zhuǎn)軸加工，就是依托CAPP體系，結(jié)合轉(zhuǎn)軸制造公式而得到體系的更新，其在實際之中運用先進的計算機技術(shù)，可以做到很好的數(shù)據(jù)模型的擬合。轉(zhuǎn)軸模型的擬合函數(shù)更加的精準。這樣生成具有更加精準的轉(zhuǎn)軸工藝體系。這對于小批量的生產(chǎn)模式來說，可以制造巨大的經(jīng)濟效率，極大地避免了技術(shù)精準度造成的規(guī)格不達標問題。

（4）傳統(tǒng)的工藝體系有比較濃重的經(jīng)驗色彩，對于相似的工藝的區(qū)分不到位，往往在關(guān)鍵的程序編程上出現(xiàn)較大的漏洞，諸如在對于螺絲的制造中，很多時候，其轉(zhuǎn)軸的螺紋是固定的。而隨著工業(yè)化的進程，螺絲的廣度增大，螺紋變化多端，如果經(jīng)驗式的工藝體系引用是有很大的弊端。但CAPP體系可以應(yīng)用于工藝體系的比較分析。其不僅可以依據(jù)新的數(shù)據(jù)生產(chǎn)工藝體系，而且可以結(jié)合典型的成熟工藝體系對其進行優(yōu)化處理，極大地規(guī)范了工藝的制作流程和對于制造控制程序的設(shè)計

2 結(jié)束語

單件小批量生產(chǎn)類型的模式也隨著自動化的發(fā)展，而逐漸的滲入CAPP工藝體系。其作為一種基于計算機技術(shù)的工藝體系，在流程制作和控制上都具有巨大的優(yōu)勢。然而，對于其關(guān)鍵體系中的程序編程還是一項比較復(fù)雜的工作，諸如數(shù)字化控制系統(tǒng)，其需要依托數(shù)模思想、工程造圖等跨學(xué)科的理念，尤其是對于工藝的模型化是整個CAPP體系的關(guān)鍵，整個的程序控制都是基于零件模型展開的。不過我們也得看到，隨著各學(xué)科向計算機領(lǐng)域的滲入，其在模型的編程上將會得到飛速的發(fā)展。

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