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編制機械制造工藝規(guī)程中幾種先進技術的綜合應用【摘要】介紹了編制機制工藝規(guī)程中應用成組工藝GT和CAPP的基本方法，提出以PDM系統(tǒng)作為集成框架，將傳統(tǒng)應用軟件Auto CAD與CAPP進行有機集成，使CAPP軟件的開發(fā)平臺趨向統(tǒng)一的發(fā)展方向。【關鍵詞】成組工藝 GT； CAPP 軟件； PDM 技術近年來，隨著計算機及網絡技術的不斷發(fā)展和應用軟件的開發(fā)推廣，越來越多的企業(yè)已經使用各種應用軟件系統(tǒng)提高產品的設計生產水平和工作效率。但是怎樣進一步完善( 或有機地集成) 所使用的應用軟件，如何解決使用單個應用軟件時出現(xiàn)的系統(tǒng)功能的不兼容問題，便成為許多使用方關注的焦點。本文以編制機制工藝規(guī)程為例，簡要介紹和分析目前應用的幾種先進技術的基本方法及其綜合應用，并討論使計算機輔助工藝設計與CAPP軟件的開發(fā)平臺趨向統(tǒng)一的發(fā)展方向。一、成組工藝GT成組工藝GT(Group Technology)是把品種繁多的各種單件小批量生產的零件，根據其外形結構、技術要求、加工方法的相似性，把零件分成若干組，在每一組零件中選出一個代表性零件(可以是實際存在的，也可是假想的，但須包括組內所有零件的加工要素)，根據這個代表零件制定出典型的工藝規(guī)程，選定和設計一組機床及工藝設備，并把它們組成一個專門的工段或車間。當加工對象由一種零件轉變?yōu)橥M內另一種零件時，由于技術要求、結構、工藝的相似，可以不改變加工方法和加工設備，甚至連控制用的凸輪、擋鐵及工夾具都不用更換，或者只需略做調整，便可加工生產 [1，2] 。按成組方式組織零件生產時，按零件的結構特征、工藝特征與加工設備特征，將各零件進行分組、歸類與編碼，然后建立每類零件的典型圖庫和成組加工工藝庫。制定零件成組加工工藝的方法有兩種: 1) 虛擬零件法。在一個零件組中，先設計一個能夠包含這組零件全部幾何特征的虛擬零件，要求其擁有這個加工族中全部零件需要加工的表面，然后按這個虛擬零件進行工藝設計，即為該組零件的成組工藝。2) 復合工藝路線法。在零件族內先找出一個結構最復雜、工藝路線最長的零件作為代表，然后將族內其他零件中有代表性而沒有工序的也加入進去，從而獲得一條滿足全族零件加工要求的復合工藝路線。二、計算機輔助工藝設計CAPP [3]1 CAPP技術的發(fā)展概況與在先進制造模式中的作用機械制造中的工藝設計是企業(yè)生產活動中最活躍的因素，它與企業(yè)的生產類型、產品結構、工藝裝備、生產技術及企業(yè)內部的技術管理水平等因素有著密不可分的聯(lián)系。工藝設計是一門經驗性強、技術要求高、涉及面廣的綜合性學科。它是從設計到產品的橋梁，在機械制造工作中占有重要地位。它因時間、場合、條件等多方面因素的改變而改變。長期以來，工作手法都采用傳統(tǒng)的手工編制方式。隨著市場競爭的加劇和社會需求的多樣化、個性化，使得機電行業(yè)越來越向多品種，少批量的方向發(fā)展，電機制造也是如此。工藝設計的手工作業(yè)方式已不能適應現(xiàn)代生產品種多變的要求，也不能與先進的生產手段、管理體制相匹配。隨著計算機應用的普及和提高以及成組技術的發(fā)展，計算機輔助工藝設計技術應運而生，成為現(xiàn)代工藝設計和工藝管理的強有力工具。CAPP的開發(fā)、研制是從上個世紀六十年代末開始的，在制造自動化領域，CAPP的發(fā)展相對CAD和CAM而言是最遲的部分。世界上最早研究CAPP的國家是挪威，始于1969年，并于1969年正式推出世界上第一個CAPP系統(tǒng)AUTOPROS；1973年正式推出商品化的AUTO PROS系統(tǒng)。在CA PP發(fā)展史上具有里程碑意義的是CAM-I于1976 年推出的CAMI’S Automated process planning系統(tǒng)。取其字首的第一個字母，稱為CAPP系統(tǒng)。目前對CAPP這個縮寫法雖然還有不同的解釋，但把CAPP稱為計算機輔助工藝設計已經成為公認的釋義。隨著機械制造生產技術水平的發(fā)展及市場需求，計算機輔助工藝設計(CAPP)作為連接產品設計(CAD)與制造(CAM)的橋梁，以及連接產品設計與生產管理 (MRPII/ERP)的重要紐帶，對組織生產，保證產品質量，提高勞動生產率，縮短生產周期等產生了越來越直接的影響。用CAPP代替?zhèn)鹘y(tǒng)的工藝設計已成為必然，它對機械制造業(yè)的重要意義表現(xiàn)在下列幾點:(l)解放出原有設計人員，進行新產品、新工藝和新技術的開發(fā)。(2)縮短設計周期，保證設計質量，提高產品的市場競爭能力。(3)繼承性強，工藝設計的標準化和最優(yōu)化得到提高。( 4 )是實現(xiàn)CAD與CAM的集成制造系統(tǒng)和建立CIMS的關鍵環(huán)節(jié)。2 計算機輔助工藝設計的目標與范圍2.1 CAPP在我國的應用現(xiàn)狀計算機輔助工藝設計作為連接CAD與CAM的橋梁，也是許多先進制造系統(tǒng)的技術基礎之一。CAPP技術從它誕生以來，其研究開發(fā)工作一直在國內外蓬勃發(fā)展，而且逐漸引起越來越多的人們的重視。 [1]迄今為止，國內外在CAPP技術研究與系統(tǒng)開發(fā)已投入大量的資金與人力，已開發(fā)出為數眾多的CAPP系統(tǒng)。在所開發(fā)的CAPP系統(tǒng)中，有些系統(tǒng)已得到實際應用，少數已商品化。但總的來看，CAPP的研究、開發(fā)方向存在嚴重的偏差。從應用角度看，已取得的實際效益和投入的力量很不相稱:國內外的重點研究方向和當前的實際需求相去甚遠。表現(xiàn)在:開發(fā)多，應用少；開發(fā)投入多，應用維護幾乎無投入；原型系統(tǒng)多，得到實際生產應用的系統(tǒng)較少；商品系統(tǒng)很少，而且功能不足；同CAD、CAN、MIS(Management Information System，管理信息系統(tǒng))、PDM等相關計算機輔助技術相比，差距相當大。其原因主要表現(xiàn)在： [2]首先，CAPP研究與開發(fā)的目標具有很大的片面性，即過于追求工藝過程的自動化生成。實際上，工藝設計是一個非常復雜的過程，涉及到大量錯綜復雜的西素，而且工藝方面的很多問題是不確定的，這決定了自動化的CAPP還做不到通用化。其次，CAPP系統(tǒng)的應用范圍過于狹窄，CAPP的研究與開發(fā)缺乏從整個產品的角度研究CAPP的應用和集成問題，而且忽視工藝管理功能。在企業(yè)中，所有生產活動都是圍繞著產品結構而展開的，一個產品的生產過程實際上就是這個產品所有屬性的生成過程。因此，只有基于產品結構的CAPP系統(tǒng)才能適應企業(yè)的生產環(huán)境。第三，對CAPP的實用性、易用性重視不夠，很多CAPP系統(tǒng)采用純粹的字處理方式填寫卡片，或是簡單的數據庫界面，做不到“所見及所得”，不符合工藝人員的工作習慣，達不到提高效率的目的。第四，工藝數據管理能力不足，僅僅是一個填寫工藝卡片的工具，而不是工藝數據平臺。從企業(yè)管理角度來看，工裝設備、材料及輔料、外協(xié)件、工時定額等各類統(tǒng)計匯總功能，各種產品各個階段不同版本的工藝文件和工裝、工具文件的歸檔與更改等產品工藝管理工作，占有十分重要的地位；企業(yè)工藝人員的很大部分時間用于工藝數據的匯總統(tǒng)計、重復填寫等工作上，不僅效率低，而且很難保證工藝信息及文件的準確性、一致性?？ㄆ顚懯降墓に囓浖⒉荒軡M足這些非常重要的工藝數據管理工作 [3]。2.2 CAPP計算機輔助工藝設計的目標與范圍根據以上分析CAPP的開發(fā)應用既要適合我國目前的國情，也要考慮發(fā)展的需要，絕不能顧此失彼，更重要的是要為系統(tǒng)的集成起好橋梁作用，防止不必要的返工，為此應該做到以下幾點：(1)工藝設計是指導企業(yè)經營的基礎信息，要使企業(yè)生產經營優(yōu)化，必須首先優(yōu)化工藝信息，所以CAPP必須提供企業(yè)生產經營的優(yōu)化、規(guī)范、標準的工藝信息，為企業(yè)生產、經營優(yōu)化運行打下基礎。(2)目前我國95%的企業(yè)使用的還是普通機床，CAPP的開發(fā)必須輸出目前企業(yè)人工閱讀的工藝規(guī)程、工序卡片或操作卡片，以及有關的工藝文件。(3)CAPP必須提供技術信息系統(tǒng)與管理信息系統(tǒng)(MRP)所必須的機內信息，這些信息能符合全廠計算機系統(tǒng)數據共享、系統(tǒng)集成的要求。三、CAPP的發(fā)展趨勢由于國內企業(yè)工藝編程規(guī)范的多樣性，造成現(xiàn)有CAPP軟件開發(fā)標準的不統(tǒng)一，從而導致了CAPP軟件與CAD/CAM軟件的兼容困難。因而，CAPP軟件開發(fā)平臺的趨向統(tǒng)一是未來的發(fā)展趨勢。產品數據管理PDM(Product Data Management)技術作為一門新興的技術，它的出現(xiàn)為人們打開了新的思路。以PDM系統(tǒng)作為集成框架，將已有的傳統(tǒng)應用軟件Auto CAD和CAPP等進行有機的集成，這時CAD、CAPP系統(tǒng)就會成為產品開發(fā)總環(huán)境下的有機組成部分。PDM系統(tǒng)不僅管理了產品從結構設計到工藝設計所需要的和所產生的全部信息，并為產品的結構設計到工藝設計提供了統(tǒng)一的編碼標準； 因而使信息流動更加通暢，保證了數據的統(tǒng)一和共享。四、結束語PDM系統(tǒng)是連接CAPP及CAD/CAM系統(tǒng)的橋梁，是發(fā)展計算機集成制造的關鍵技術。隨著科學技術的發(fā)展和先進制造技術的應用，企業(yè)進一步開發(fā)和應用PDM系統(tǒng)，不僅可以較好地解決CAPP軟件與CAD/CAM軟件的兼容困難，而且可以提高CAPP及CAD/CAM系統(tǒng)的應用水平及效率，為PDM及ERP的后續(xù)實施打下堅實基礎，并逐步實現(xiàn)工藝技術部門的規(guī)范化、系統(tǒng)化、信息化，為企業(yè)提高產品開發(fā)生產的經濟效益提供強有力的保證。參考文獻[1] 張世昌. 機械制造技術基礎[M] . 天津: 天津大學出版社，2002.[2] 魏鑒梅. 結構件制造技術[M] . 北京: 科學出版社，2002.[3] 甘仞初. 信息資源的組織與管理[M] .北京: 機械工業(yè)出版社，2005