编制机械制造工艺规程中几种先进技术的综合应用-中文翻译

编制机械制造工艺规程中几种先进技术的综合应用【摘要】介绍了编制机制工艺规程中应用成组工艺GT和CAPP的基本方法，提出以PDM系统作为集成框架，将传统应用软件Auto CAD与CAPP进行有机集成，使CAPP软件的开发平台趋向统一的发展方向。【关键词】成组工艺 GT； CAPP 软件； PDM 技术近年来，随着计算机及网络技术的不断发展和应用软件的开发推广，越来越多的企业已经使用各种应用软件系统提高产品的设计生产水平和工作效率。但是怎样进一步完善( 或有机地集成) 所使用的应用软件，如何解决使用单个应用软件时出现的系统功能的不兼容问题，便成为许多使用方关注的焦点。本文以编制机制工艺规程为例，简要介绍和分析目前应用的几种先进技术的基本方法及其综合应用，并讨论使计算机辅助工艺设计与CAPP软件的开发平台趋向统一的发展方向。一、成组工艺GT成组工艺GT(Group Technology)是把品种繁多的各种单件小批量生产的零件，根据其外形结构、技术要求、加工方法的相似性，把零件分成若干组，在每一组零件中选出一个代表性零件(可以是实际存在的，也可是假想的，但须包括组内所有零件的加工要素)，根据这个代表零件制定出典型的工艺规程，选定和设计一组机床及工艺设备，并把它们组成一个专门的工段或车间。当加工对象由一种零件转变为同组内另一种零件时，由于技术要求、结构、工艺的相似，可以不改变加工方法和加工设备，甚至连控制用的凸轮、挡铁及工夹具都不用更换，或者只需略做调整，便可加工生产 1，2 。按成组方式组织零件生产时，按零件的结构特征、工艺特征与加工设备特征，将各零件进行分组、归类与编码，然后建立每类零件的典型图库和成组加工工艺库。制定零件成组加工工艺的方法有两种: 1) 虚拟零件法。在一个零件组中，先设计一个能够包含这组零件全部几何特征的虚拟零件，要求其拥有这个加工族中全部零件需要加工的表面，然后按这个虚拟零件进行工艺设计，即为该组零件的成组工艺。2) 复合工艺路线法。在零件族内先找出一个结构最复杂、工艺路线最长的零件作为代表，然后将族内其他零件中有代表性而没有工序的也加入进去，从而获得一条满足全族零件加工要求的复合工艺路线。二、计算机辅助工艺设计CAPP 31 CAPP技术的发展概况与在先进制造模式中的作用机械制造中的工艺设计是企业生产活动中最活跃的因素，它与企业的生产类型、产品结构、工艺装备、生产技术及企业内部的技术管理水平等因素有着密不可分的联系。工艺设计是一门经验性强、技术要求高、涉及面广的综合性学科。它是从设计到产品的桥梁，在机械制造工作中占有重要地位。它因时间、场合、条件等多方面因素的改变而改变。长期以来，工作手法都采用传统的手工编制方式。随着市场竞争的加剧和社会需求的多样化、个性化，使得机电行业越来越向多品种，少批量的方向发展，电机制造也是如此。工艺设计的手工作业方式已不能适应现代生产品种多变的要求，也不能与先进的生产手段、管理体制相匹配。随着计算机应用的普及和提高以及成组技术的发展，计算机辅助工艺设计技术应运而生，成为现代工艺设计和工艺管理的强有力工具。CAPP的开发、研制是从上个世纪六十年代末开始的，在制造自动化领域，CAPP的发展相对CAD和CAM而言是最迟的部分。世界上最早研究CAPP的国家是挪威，始于1969年，并于1969年正式推出世界上第一个CAPP系统AUTOPROS；1973年正式推出商品化的AUTO PROS系统。在CA PP发展史上具有里程碑意义的是CAM-I于1976 年推出的CAMIS Automated process planning系统。取其字首的第一个字母，称为CAPP系统。目前对CAPP这个缩写法虽然还有不同的解释，但把CAPP称为计算机辅助工艺设计已经成为公认的释义。随着机械制造生产技术水平的发展及市场需求，计算机辅助工艺设计(CAPP)作为连接产品设计(CAD)与制造(CAM)的桥梁，以及连接产品设计与生产管理 (MRPII/ERP)的重要纽带，对组织生产，保证产品质量，提高劳动生产率，缩短生产周期等产生了越来越直接的影响。用CAPP代替传统的工艺设计已成为必然，它对机械制造业的重要意义表现在下列几点:(l)解放出原有设计人员，进行新产品、新工艺和新技术的开发。(2)缩短设计周期，保证设计质量，提高产品的市场竞争能力。(3)继承性强，工艺设计的标准化和最优化得到提高。( 4 )是实现CAD与CAM的集成制造系统和建立CIMS的关键环节。2 计算机辅助工艺设计的目标与范围2.1 CAPP在我国的应用现状计算机辅助工艺设计作为连接CAD与CAM的桥梁，也是许多先进制造系统的技术基础之一。CAPP技术从它诞生以来，其研究开发工作一直在国内外蓬勃发展，而且逐渐引起越来越多的人们的重视。 1迄今为止，国内外在CAPP技术研究与系统开发已投入大量的资金与人力，已开发出为数众多的CAPP系统。在所开发的CAPP系统中，有些系统已得到实际应用，少数已商品化。但总的来看，CAPP的研究、开发方向存在严重的偏差。从应用角度看，已取得的实际效益和投入的力量很不相称:国内外的重点研究方向和当前的实际需求相去甚远。表现在:开发多，应用少；开发投入多，应用维护几乎无投入；原型系统多，得到实际生产应用的系统较少；商品系统很少，而且功能不足；同CAD、CAN、MIS(Management Information System，管理信息系统)、PDM等相关计算机辅助技术相比，差距相当大。其原因主要表现在： 2首先，CAPP研究与开发的目标具有很大的片面性，即过于追求工艺过程的自动化生成。实际上，工艺设计是一个非常复杂的过程，涉及到大量错综复杂的西素，而且工艺方面的很多问题是不确定的，这决定了自动化的CAPP还做不到通用化。其次，CAPP系统的应用范围过于狭窄，CAPP的研究与开发缺乏从整个产品的角度研究CAPP的应用和集成问题，而且忽视工艺管理功能。在企业中，所有生产活动都是围绕着产品结构而展开的，一个产品的生产过程实际上就是这个产品所有属性的生成过程。因此，只有基于产品结构的CAPP系统才能适应企业的生产环境。第三，对CAPP的实用性、易用性重视不够，很多CAPP系统采用纯粹的字处理方式填写卡片，或是简单的数据库界面，做不到“所见及所得”，不符合工艺人员的工作习惯，达不到提高效率的目的。第四，工艺数据管理能力不足，仅仅是一个填写工艺卡片的工具，而不是工艺数据平台。从企业管理角度来看，工装设备、材料及辅料、外协件、工时定额等各类统计汇总功能，各种产品各个阶段不同版本的工艺文件和工装、工具文件的归档与更改等产品工艺管理工作，占有十分重要的地位；企业工艺人员的很大部分时间用于工艺数据的汇总统计、重复填写等工作上，不仅效率低，而且很难保证工艺信息及文件的准确性、一致性。卡片填写式的工艺软件并不能满足这些非常重要的工艺数据管理工作 3。2.2 CAPP计算机辅助工艺设计的目标与范围根据以上分析CAPP的开发应用既要适合我国目前的国情，也要考虑发展的需要，绝不能顾此失彼，更重要的是要为系统的集成起好桥梁作用，防止不必要的返工，为此应该做到以下几点：(1)工艺设计是指导企业经营的基础信息，要使企业生产经营优化，必须首先优化工艺信息，所以CAPP必须提供企业生产经营的优化、规范、标准的工艺信息，为企业生产、经营优化运行打下基础。(2)目前我国95%的企业使用的还是普通机床，CAPP的开发必须输出目前企业人工阅读的工艺规程、工序卡片或操作卡片，以及有关的工艺文件。(3)CAPP必须提供技术信息系统与管理信息系统(MRP)所必须的机内信息，这些信息能符合全厂计算机系统数据共享、系统集成的要求。三、CAPP的发展趋势由于国内企业工艺编程规范的多样性，造成现有CAPP软件开发标准的不统一，从而导致了CAPP软件与CAD/CAM软件的兼容困难。因而，CAPP软件开发平台的趋向统一是未来的发展趋势。产品数据管理PDM(Product Data Management)技术作为一门新兴的技术，它的出现为人们打开了新的思路。以PDM系统作为集成框架，将已有的传统应用软件Auto CAD和CAPP等进行有机的集成，这时CAD、CAPP系统就会成为产品开发总环境下的有机组成部分。PDM系统不仅管理了产品从结构设计到工艺设计所需要的和所产生的全部信息，并为产品的结构设计到工艺设计提供了统一的编码标准； 因而使信息流动更加通畅，保证了数据的统一和共享。四、结束语PDM系统是连接CAPP及CAD/CAM系统的桥梁，是发展计算机集成制造的关键技术。随着科学技术的发展和先进制造技术的应用，企业进一步开发和应用PDM系统，不仅可以较好地解决CAPP软件与CAD/CAM软件的兼容困难，而且可以提高CAPP及CAD/CAM系统的应用水平及效率，为PDM及ERP的后续实施打下坚实基础，并逐步实现工艺技术部门的规范化、系统化、信息化，为企业提高产品开发生产的经济效益提供强有力的保证。参考文献1 张世昌. 机械制造技术基础M . 天津: 天津大学出版社，2002.2 魏鉴梅. 结构件制造技术M . 北京: 科学出版社，2002.3 甘仞初. 信息资源的组织与管理M .北京: 机械工业出版社，2005