針對中小企業(yè)工藝設(shè)計自動化的成組工藝過程設(shè)計分析

張婷 薛媛麗

摘 要：隨著機(jī)械制造技術(shù)的快速發(fā)展，計算機(jī)得到了更加廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)階段卻存在著傳統(tǒng)工藝設(shè)計不能滿足現(xiàn)代機(jī)械制造要求的問題。在這樣的背景下，計算機(jī)集成先進(jìn)制造系統(tǒng)（CIMS））得到了極大的發(fā)展，而該系統(tǒng)的的基礎(chǔ)是首先要建立計算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計系統(tǒng)。本論文分析了計算機(jī)輔助工藝設(shè)計自動化的成組工藝技術(shù)在相關(guān)企業(yè)實際生產(chǎn)中的應(yīng)用，能夠克服傳統(tǒng)方法的不足，減少設(shè)計人員的主觀影響，從而可以快速、準(zhǔn)確的進(jìn)行機(jī)械零件加工工藝過程的設(shè)計，并提高設(shè)計的實用性。極大的提高了企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營數(shù)據(jù)共享化水平。與繁瑣和孤立數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)方法相比，本文方法為企業(yè)進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率和制造水平提供了技術(shù)支持，在科研和工業(yè)實踐中更具優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：工藝設(shè)計；標(biāo)準(zhǔn)化；成組技術(shù)

論文類型：應(yīng)用研究

在傳統(tǒng)的常規(guī)工藝設(shè)計中，設(shè)計人員常常關(guān)注大批量零件的工藝設(shè)計問題，對于小批量產(chǎn)品關(guān)注過少。然而，目前企業(yè)所生產(chǎn)的產(chǎn)品更新?lián)Q代愈加頻繁小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)將越來越重要。同時，傳統(tǒng)的工藝設(shè)計一般以人工方式進(jìn)行，對單個或者某一種類型的零件逐個進(jìn)行工藝設(shè)計時，更多的依賴于工藝設(shè)計人員的個人經(jīng)驗和主觀觀念。傳統(tǒng)的設(shè)計受主觀意識影響較大，工藝設(shè)計過程缺乏嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)性和統(tǒng)一評判標(biāo)準(zhǔn)，一旦經(jīng)驗豐富的設(shè)計人員離職后，如果沒有經(jīng)驗豐富的工藝過程設(shè)計人員接替其工作，將會對生產(chǎn)工作造成很大的影響，甚至發(fā)生生產(chǎn)事故，所造成的后果不堪設(shè)想。

一、傳統(tǒng)工藝設(shè)計存在的問題及解決辦法

（一）傳統(tǒng)的常規(guī)工藝設(shè)計中的問題

首先，傳統(tǒng)的工藝設(shè)計采用逐件設(shè)計的方法，為每一個零件進(jìn)行單獨(dú)的工藝設(shè)計，這極大的增加了工藝設(shè)計人員的工作量，同時也不利于生產(chǎn)效率的提高。而且隨著科技和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，產(chǎn)品的更新?lián)Q代越來越快，因此工藝設(shè)計人員就要不停的進(jìn)行工藝設(shè)計，這將使得工藝設(shè)計人員工作變得繁忙，從而沒有足夠的時間去關(guān)注生產(chǎn)工藝的改進(jìn)。

另外，同類零件的工藝多樣性主要是期望同類型相似的零件在工藝設(shè)計中能夠采用類似的工藝，采用相似或者相同的刀具、機(jī)床。然而在實際中，多工藝導(dǎo)致了加工設(shè)備的增多，而多加工設(shè)備的管理卻相對效率較低。如果傳統(tǒng)的工藝設(shè)計中的以上問題不能得到解決的話，將嚴(yán)重的影響企業(yè)的生產(chǎn)效率，降低企業(yè)利潤率，阻礙企業(yè)發(fā)展。

（二）解決傳統(tǒng)工藝設(shè)計中存在問題的方法

實際上工藝設(shè)計的目標(biāo)就是通過工藝設(shè)計過程，將圖紙上的產(chǎn)品設(shè)計圖轉(zhuǎn)化為實際生產(chǎn)的零件或者產(chǎn)品。如果工作人員在工藝設(shè)計方面設(shè)計的不好就會導(dǎo)致生產(chǎn)線的產(chǎn)能下降，不能充分利用生產(chǎn)線，而且不合適的工藝設(shè)計也會導(dǎo)致生產(chǎn)零件的質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，出廠以后不久可能就會導(dǎo)致零件返廠，無疑加重了企業(yè)的生產(chǎn)成本。因而在實際生產(chǎn)中一定要有高效、合理的完成工藝過程設(shè)計，使零件的生產(chǎn)過程能夠有效的利用現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備，縮短生產(chǎn)時間，提高生產(chǎn)效率。同時合理的工藝設(shè)計也能夠保證所生產(chǎn)的產(chǎn)品能夠符合要求，使其質(zhì)量有保證，實際上工藝設(shè)計是企業(yè)能夠高效、低成本的進(jìn)行生產(chǎn)活動的重要保證。

隨著計算機(jī)程序的不斷發(fā)展，使得從根本上解決傳統(tǒng)工藝所存在問題成為可能，通過成組技術(shù)，并利用計算機(jī)輔助工藝設(shè)計系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)工藝設(shè)計過程的自動化，同時也能夠使工藝設(shè)計的過程更加規(guī)范化。

通過工藝設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，能夠有效的管理多工藝的設(shè)備，同時實現(xiàn)自動化，使同類型的零件在工藝上具有較高的一致性；更主要的是計算機(jī)的引入能夠使工藝人員從重復(fù)的工藝設(shè)計工作中解脫出來，對工藝過程設(shè)計進(jìn)行更有創(chuàng)新的研究，從而提高工藝設(shè)計效率，提高企業(yè)生產(chǎn)效率。

二、工藝設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化

建立標(biāo)準(zhǔn)化工藝設(shè)計的目的主要是防止在同類零件的生產(chǎn)過程中出現(xiàn)工藝多樣性的缺點(diǎn)，使同類零件能夠采用標(biāo)準(zhǔn)化的工藝設(shè)計程序。將傳統(tǒng)工藝設(shè)計中，在單獨(dú)的工藝提取典型零件，進(jìn)行統(tǒng)一，形成標(biāo)準(zhǔn)工藝設(shè)計材料使同類零件的加工過程實現(xiàn)自動化處理。避免工藝設(shè)計人員需要對單個零件進(jìn)行重復(fù)的工藝設(shè)計，減少了工藝設(shè)計人員的工作量，同時也提高了企業(yè)的勞動生產(chǎn)率。常見方法如下。

1）工藝典型化主要是以具有相似特征信息的零件為抽樣對象，通過將同種類型的零件進(jìn)行分組，之后總結(jié)其工藝過程，將特征信息相同的零件歸于同一組，最終形成具有某些相同工藝的典型工藝設(shè)計文件。

2）成組工藝與典型工藝的著眼點(diǎn)不同，更注重零件工藝過程的工序，努力實現(xiàn)零件加工工序的標(biāo)準(zhǔn)化，而不是著眼于整個工藝的標(biāo)準(zhǔn)化?；谶@種思想，采用成組工藝方法只需要零件在某些工序上具有相同的特性就可以將其分為一類，成組工藝方法對零件結(jié)構(gòu)相似性要求比典型工藝要求低。所以實際上在實現(xiàn)方法上成組工藝相對來說更容易實現(xiàn)。

三、設(shè)計成組工藝的方法及準(zhǔn)備

（一）對不同的零件組進(jìn)行工藝設(shè)計可以分為兩大類

第一種是復(fù)合零件法。該方法既可以針對某個具體零件，也可以針對虛構(gòu)的零件。無論針對的是哪種零件，同一組零件一定要具有待加工零件的所有表面要素。實際上復(fù)合零件確定的表面要素包含了零件組內(nèi)所有零件的表面要素特征，因此按照該原則設(shè)計的工藝能夠滿足所有零件的加工工藝要求，在進(jìn)行不同零件的加工中，只要對該工藝進(jìn)行刪減、修改即可形成滿足單個零件自身的工藝設(shè)計。

第二種方法是復(fù)合路線法。這種方法根據(jù)零件分組的情況，將同一組零件的工藝過程卡集中，之后從所有工藝卡中選出最復(fù)雜、最長的工藝路線，并將其與其他工藝路線進(jìn)行比較，并進(jìn)一步完善該工藝卡，使其能夠滿足全組零件的生產(chǎn)工藝過程。

（二）建立工藝信息基本數(shù)據(jù)庫

在工藝設(shè)計的過程中始終需要工藝信息的支持，雖然工藝信息的類型有很多種，但是都要包含以下三種基本內(nèi)容：首先是實例工藝庫，主要包含實際的工藝規(guī)程信息，這種信息主要針對的是企業(yè)的某一具體零件，因此數(shù)據(jù)針對性強(qiáng)，參考價值有限，它們的數(shù)據(jù)量會隨著時間而不斷積累；其次是典型工藝庫，它主要針對的是每個零件組的結(jié)構(gòu)特征和工藝特征，進(jìn)行工藝規(guī)程的典型工藝，雖然它的數(shù)據(jù)量有限，但具有參考價值和典型代表性；最后是工藝資源庫，它主要針對的是工藝資源，例如企業(yè)在產(chǎn)品生產(chǎn)加工過程中所使用的刀具、夾具、機(jī)床等。