成组工艺和CAPP 在编制工艺规程中的应用
摘 要: 介绍了成组工艺GT( Group Technology) 和CAPP (Computer Aided Process Planning) 的基本方法. 提出以PDM( Product Data Management) 系统作为集成框架,将已有的传统应用软件AutoCAD 和CAPP 进行有机地集成,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;CAPP 软件;PDM 技术
成组工艺
所谓成组工艺GT( Group Technology) ,就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、技术要求和加工方法的相似性,把零件分成若干组,在每一组零件中选出一个代表零件(它可以是实际存在的,也可以是假想的,但必须包括组内所有零件的加工要素) ,根据这个代表零件制定一套典型的工艺规程,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、结构和工艺的相似,可以不改变加工方法和加工设备,甚至连控制用的凸轮、挡铁以及工、夹具都不更换,或者只需略作调整,便可进行加工生产. 例如,运用奥匹兹分类方法拆分代号为12031 的零件结构,如图1 所示.该零件是一个回转体零件, L / D ≈115 ,所以第一位数是1 ;一端有台阶,并有紧固螺纹,所以第二位数是2 ;无内孔,所以第三位数是0 ;需加工键槽,所以第4 位数是3 ; 有4 个轴向孔,与其它要素无位置要求,所以第五位数是1.按成组方式来组织零件生产时,首先按零件的结构特征、工艺特征以及加工设备的特征,将各种零件进行分组、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. 制定零件成组工艺的加工方法有:1) 虚拟零件法. 在一个零件组中,设计一个能包含这组零件全部几何特征的虚拟零件. 这个虚拟零件拥有加工族中全部零件需要加工的表面,然后按这个虚拟的零件进行工艺设计,这个工艺即为该组零件的成组工艺.
2) 复合工艺路线法. 在零件族内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有的而代表零件没有的工序也加入,获得一条满足全族零件加工要求的复合工艺路线.
CAPP 的工作原理
现有的工艺设计工作中,工艺数据的汇总、计算、抄写等重复性劳动要占到总工作量的50 %～60 % ,加上各种工艺基础数据的生成与文档管理,工艺管理工作占全部工作量的80 %左右. 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,因此存在以下问题: ①设计效率低下、周期长、成本高; ②个性化色彩浓重,样式繁多,不利于管理; ③设计质量参差不齐,难于实现优化设计; ④工艺人员短缺和老化.CAPP 不仅从根本上解决了这些问题,而且能使工艺设计人员从烦琐重复的劳动中解放出来,从而投入更多精力进行先进工艺的研究和实施工作. 目前,国内外研制和实际使用的CAPP 系统可以分为3 种类型.
1) 派生式CAPP 系统. 派生式CAPP 系统是建立在成组技术的基础上,利用相似零件具有相似工艺文件的原理而生成. 一个新零件的工艺文件是通过检索系统中已有的相似零件的工艺文件加以筛选或编辑而成的. 派生式系统在计算机内保存有一定数量的样板(标准) 工艺文件,在已有工艺文件的基础上加以修改,从而生成新的工艺文件.
2) 创成式CAPP 系统. 创成式CAPP 系统是根据输入的待加工的零件信息,依据工艺知识库中的决策逻辑和制造工程信息自动生成各种工艺文件,用户不需或略加修改即可投入使用. 创成式系统不需要派生法中的样板工艺文件,只存有决策逻辑与规则,系统必须预先读取零件的详细信息,在此基础上按照程序所规定的逻辑规则自动生成工艺文件.
3) 综合式CAPP 系统. 综合式CAPP 系统是将派生式系统、创成式系统与人工智能结合在一起,综合而成的.目前,世界上应用的CAPP 系统大部分属于派生式系统. 派生式CAPP 系统(适合于回转类零件计算机辅助工艺规程设计的主要方式) 如图2 所示.
以GT 为基础,将工艺相似的零件汇集成零件组,然后使用综合零件法或综合路线法,为每一个零件组制定适合本企业的成组工艺规程,即零件组的标准工艺规程. 这些标准工艺规程以一定的形式存储在计算机的数据库中. 当需要设计一个零件的工艺规程时,计算机根据输入的零件成组编码,查找零件所属的零件组,检索并调出相应零件组的标准工艺规程. 在此基础上,根据每个零件的结构和工艺特征,对标准工艺规程进行删改和编辑,便可得到该零件的工艺规程.例如,运用计算机辅助工艺过程设计来编制某零件的工艺规程. 如图3 所示.
CAPP 的发展趋势
由于国内企业工艺编制规范的多样性,造成现有的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.PDM 技术作为一门新兴技术,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AutoCAD 和CAPP 等进行有机地集成,这时CAD、CAPP 系统不再是孤立的系统,而成为产品开发总环境下的有机组成部分. PDM 系统管理了产品从结构设计到工艺设计所需的和所产生的全部信息,特别是PDM 的编码系统为产品的结构设计到工艺设计提供了统一的编码标准. 基于这种编码,可以使信息流动更加畅通,设计人员、工艺人员可以适时地获得他所需要的各种信息,从而保证了数据的统一、完整和共享.
钻削壳体类零件轴向孔系的成组夹具设计
摘 要: 介绍了一种用于钻削壳体类零件轴向孔系的成组夹具,利用了偏心钻套的偏心特性,V 型可调滑块机构等实现了夹具上钻套位置的移动,可以对夹具孔系中心距进行精确调整,从而为同类成组夹具的设计与制造提供了借鉴.
关 键 词: 成组夹具;偏心轴套;中心距;孔系成组夹具有两个特点:一是专用,二是可调. 成组夹具设计与专用夹具设计的不同之处就是机构可调性,所以调整元件和调整机构的设计是成组夹具结构设计的特色. 活动的可调元件及其相应的调节机构将会降低夹具的定位精度和刚度. 因此,它常用于加工精度不高或工件的次要定位等场合[ 1 ,2 ] . 这也是至今为止大多数成组夹具的可调整部分多采用更换式设计,而不是调整式设计的原因. 究其根源是成组夹具结构设计过程中,高定位精度、高刚度调整机构的自主创新性不足,造成工艺系统内各种误差(包括可调机构附加误差) 的综合结果不能满