短軸套類零件參數(shù)化工藝規(guī)程編制的研究

劉明榜?臧元甲?范存輝

摘要：短軸套類零件在機(jī)械加工領(lǐng)域?yàn)槌Ｒ姷牧慵愋?，該類零件種類繁多，工藝規(guī)程設(shè)計(jì)存在方案靈活多樣、受加工現(xiàn)場生產(chǎn)資源約束較多的特點(diǎn)。介紹短軸套類零件參數(shù)化工藝規(guī)程編制的過程及方法，涉及成組工藝及參數(shù)化技術(shù)。

關(guān)鍵詞：短軸套類零件; 成組工藝;參數(shù)化

中圖分類號(hào)：V262.3+3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 概述

短軸套類零件在機(jī)械加工領(lǐng)域?yàn)槌Ｒ姷牧慵愋?，該類零件種類繁多，工藝規(guī)程設(shè)計(jì)存在方案靈活多樣、受加工現(xiàn)場生產(chǎn)資源約束較多的特點(diǎn)。此類零件結(jié)構(gòu)簡單，工藝路線短，上文提及的特點(diǎn)一般不足以制約生產(chǎn)效率提高。但在小批量、多批次的生產(chǎn)模式下，此類零件生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間就會(huì)大大壓縮，此類零件種類繁多、差異性強(qiáng)的特點(diǎn)就制約了工藝規(guī)程編制效率，工藝規(guī)程的快速編制就會(huì)成為一個(gè)急于解決的瓶頸[1]。本文旨在總結(jié)以往工藝規(guī)程編制經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，結(jié)合成組工藝技術(shù)及參數(shù)化技術(shù)，研究提高工藝規(guī)程編制效率。參數(shù)化工藝規(guī)程編制的基礎(chǔ)是利用成組技術(shù)將零件分族，然后將參數(shù)化技術(shù)與零件分族結(jié)合，實(shí)現(xiàn)參數(shù)化工藝規(guī)程編制。

2 利用成組技術(shù)對(duì)零件初步分組

成組技術(shù)利用事物的相似性，將相似事物聚類集中解決，為解決技術(shù)多樣性的流程設(shè)計(jì)提供有效的途徑。零件分組的劃分方法包括直覺分組法、生產(chǎn)流程分析法、編碼分類法，其過程分為粗分組、細(xì)化分族、編碼分類階段。在產(chǎn)品分組的不同階段采用不同的分組方法，只有將不同的分組方法結(jié)合才能達(dá)到最佳的分組效果。

在零件粗分組階段采用直覺分類法，主要依據(jù)工藝人員經(jīng)驗(yàn)及零件的主要構(gòu)型進(jìn)行分組。零件材料特征決定熱處理工藝方法及機(jī)械加工工序順序安排，因此將材料特征作為分組的首要因素。短軸套類零件主要的配合尺寸為外圓表面及內(nèi)孔表面，不同加工精度直接制約了加工工藝方法的選擇。高精度外圓表面需要粗車、半精車、粗磨、精磨等工序，低精度外圓表面以車削為主即可;同樣高精度內(nèi)孔表面需要鉆、擴(kuò)鉆、粗鉸、精鉸、研磨、拋光等工序，低精度內(nèi)孔表面加工以鉆削為主即可[2]。因此零件精度等級(jí)是零件分組的次要因素。零件的結(jié)構(gòu)特性如薄壁特征，對(duì)零件加工工藝路線造成較大影響。典型短軸套類零件內(nèi)外圓表面一般同時(shí)在一道車削加工工序內(nèi)完成，薄壁套類零件一般采用粗車外圓及內(nèi)孔、以外圓為基準(zhǔn)精鏜內(nèi)孔、以內(nèi)孔為基準(zhǔn)精磨外圓等工序。可見零件結(jié)構(gòu)特性也是零件分組的主要依據(jù)之一。

根據(jù)以上分析，將企業(yè)生產(chǎn)的短軸套類零件按表1粗分類，按照表1中各要素自由組合，得到共8種分組可能。

按照粗分類型，再對(duì)每組產(chǎn)品進(jìn)行細(xì)分族類，最終確定各零件族的組成部分。此階段采用生產(chǎn)流程分析法。該方法基于當(dāng)前產(chǎn)品生產(chǎn)流程進(jìn)行分類，將工藝路線或加工設(shè)備相近的產(chǎn)品劃分成一個(gè)產(chǎn)品族，形成具有相似組合的產(chǎn)品型號(hào)矩陣表[3]。表2為某類襯套零件采用生產(chǎn)流程分類法，形成的工序矩陣表。以不銹鋼材料、外圓表面精度IT7、內(nèi)孔表面精度IT7、不具備薄壁特性的四個(gè)零件進(jìn)行零件族分組示例。將零件加工工序填入表2。由表2內(nèi)容可將序號(hào)1、2、3、4零件分為A、B兩族，兩族分組的依據(jù)重點(diǎn)考慮產(chǎn)品工藝路線相似性。

零件分族初步完成后，意味著零件數(shù)據(jù)信息將有組織的分類管理，但面臨種類繁多、易于混淆、不易查詢更改的難題，需要對(duì)已經(jīng)初步完成分族的零件進(jìn)行整合，形成有規(guī)律、便于索引的編碼管理。編碼采用了四位數(shù)（碼位） 來表示每個(gè)零件的特征， 由主碼和副碼組成， 主碼占用三位數(shù)， 副碼占用一位數(shù)。主碼表示出零件的分類、功能、特征及主要形狀結(jié)構(gòu)， 副碼表示出零件的主要結(jié)構(gòu)尺寸。

3 特征參數(shù)化技術(shù)與成組技術(shù)的結(jié)合

在特定的生產(chǎn)環(huán)境和設(shè)計(jì)條件下，特征能決定最終生成的零件工藝流程，這些特征可以抽象為一組零件參數(shù)的集合。成組技術(shù)形成的零件編碼與零件特征參數(shù)形成對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)參數(shù)化驅(qū)動(dòng)零件編碼分類，調(diào)用對(duì)應(yīng)工藝模板，形成工藝規(guī)程。圖1為短軸套類零件生成參數(shù)化工藝的過程。

將表3所示的編碼結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，在編碼尾部添加以參數(shù)描述和特征描述相結(jié)合的動(dòng)態(tài)碼，實(shí)現(xiàn)參數(shù)化驅(qū)動(dòng)零件編碼分類，如表4所示。

采用編程語言Visual Basic 6.0 開發(fā)相應(yīng)程序，應(yīng)用于短軸套類零件加工工藝規(guī)程的制定。工藝規(guī)程模板利用EXCEL表格生成，數(shù)據(jù)的輸入與傳輸使用ADO技術(shù)，設(shè)計(jì)人員只需輸入主碼與副碼，選擇相應(yīng)的特征要素，輸入相應(yīng)的幾何參數(shù)，系統(tǒng)就可自動(dòng)生成次層碼和底層碼，選擇相應(yīng)工藝模板，進(jìn)而生成典型的參數(shù)化工藝規(guī)程。

圖2為典型襯套零件圖，以此為例說明參數(shù)化工藝規(guī)程生成過程及結(jié)果。

此零件屬于鋼制件，其外圓面及內(nèi)孔加工精度等級(jí)按照HB5800規(guī)定均為IT9以上級(jí)別，而且不具備薄壁零件特性。因此零件主碼的第一碼位為1，第二碼為8，第三碼為5，副碼為4，動(dòng)態(tài)碼為1186。主碼第一碼1含義為套類零件，第二碼8為零件屬于第8大類（鋼制套類零件，外圓內(nèi)孔精度等級(jí)均為粗加工，不具備薄壁結(jié)構(gòu)），第3碼為零件細(xì)分族類，屬于工藝路線中包含車外圓、車內(nèi)孔、銑鍵槽、線切割方槽等工序的產(chǎn)品族類;副碼4為零件主要外圓尺寸介于40 mm與50 mm之間，描述零件主要尺寸規(guī)格;動(dòng)態(tài)碼11的含義為存在外鍵槽、存在內(nèi)鍵槽，86的含義為外鍵槽寬度為8 mm，內(nèi)鍵槽寬度為6 mm。由于篇幅限制，其余動(dòng)態(tài)碼位及主碼、副碼位數(shù)字及含義均未列出，在此不做解釋。

通過代碼激活Excel環(huán)境，輸入零件特征信息。激活EXCEl的程序代碼如下圖3所示。

程序依據(jù)圖4所示流程判斷特征輸入尺寸，并生成相應(yīng)零件代碼18541186，調(diào)用相應(yīng)工藝模板生成參數(shù)化工藝規(guī)程。

一個(gè)零件包含了大量的特征信息，但并不是每一個(gè)特征都對(duì)零件加工過程有著等同的影響，不可能也不必要對(duì)每一個(gè)參數(shù)細(xì)節(jié)都進(jìn)行比對(duì)，而只需要考察使其區(qū)別于其他零件的特征，這些特征參數(shù)有助于判別待加工零件與零件模板要求相似。

經(jīng)過程序分析，生成的零件工藝路線及加工參數(shù)如表5所示。

4 結(jié)論

本文以成組技術(shù)為基礎(chǔ)，以零件的相似性為原則，對(duì)短軸套類零件進(jìn)行分組，并確定每一零件族的編碼，再將編碼與零件特征參數(shù)相結(jié)合，使零件參數(shù)驅(qū)動(dòng)生成零件編碼，調(diào)用各組的工藝模板，用VB 軟件開發(fā)主程序，提高了工藝編制效率和正確性，減少人為影響，使工藝文件的生成更加智能化，對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營發(fā)揮了積極作用。

參考文獻(xiàn)

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