基于機床工藝規劃技術的探究與分析

張榮磊 李志鵬

摘要 本課題首先對機床工藝規劃技術的步驟——單一零件工序之間的結合、機床多零件工序之間的結合、工序結合的排序和機床模型的設計、機床模型的擇取進行了詳細的研究，接著對機床單一零件工序的組合、相似空間模式工序之間的組合識別、機床中多零件工序間的組合進行了較為具體的分析，最后得出結論。

關鍵詞 機床；工藝規劃；單一零件；多零件；工序

中圖分類號TH13 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2012）67-0089-02

現階段，隨著競爭日益全球化，廣大客戶對產品的需求也在不斷變化，在很大程度上導致制造系統的生產需求出現了日益變化的現象。當生產需求發生變化時，機床等一些制造資源的生產工序需求同樣也出現了改變。就一些傳統意義上的機床而言，通過一定的方式對固定的工序需求進行研究和設計時，不能以最為可觀、合理的生產成本對其功能等進行轉化，進而致使傳統機床難以適應市場競爭力。針對這種情形，本課題就機床工藝規劃技術進行了較為清晰的探討和分析，具有一定的參考價值。

1 機床工藝規劃的程序分析

從傳統意義上講，廣大客戶以現有的機床為依據，對機床工藝規劃、機床工序需求設計進行制定和定制。但在機床的工藝規劃設計中，應當同時實現機床工藝規劃和機床配置工作，目的就是為了保證在機床中每次都配置了和機床工藝規劃中的一些加工需求相統一的性能與功能。

假定已經獲得了機床加工參數、機床加工方式及刀具等諸多方面的信息，機床工藝規劃設計的程序為：其一，單一零件工序之間的結合；其二，多個零件工序之間的結合；其三，工序結合的順序和機床模型的設計、機床模型的擇取。

1.1 機床單一零件工序之間的結合

就機床中的所有零件而言，將一些具有位置公差要求的零件工序通過一定的方式結合起來，基于這種方式來實現機床零件在質量方面的一些要求；運用并行加工的概念，最大程度的促使部分相關工序通過一組軸驅動多刀具在同一時間內完成，除了可以減少機床的加工時間外，還可在很大程度上降低機床的復雜性。倘若可以在機床零件的不同表面或者同一表面上，對部分具有相同空間模式的工序結合進行相應的識別，那么，可運用同一組軸來實現該部分相同的工序結合，進而降低了機床在制造上的一些成本，同樣也縮短了機床在設計初期的時間。

1.2 機床多零件工序之間的結合

在機床的整個零件族中，將一些具有相似或相同工序需求的單一零件工序通過一定的方式結合起來，進而形成一個多零件工序組合，同時確保多個零件組合在同一機床上實現。倘若多零件組合的工序需求之間的這種相似度越高，那么可在很大程度上降低機床在重構方面的一些成本。

1.3 工序結合的排序

以機床生產率、機床所用刀具及工件的定位方式等需求為依據，對上述多零件、單一零件工序組合通過一定的方式進行排序，接著，以此排序為基礎對機床模型進行設計和擇取。

2 機床單一零件工序的組合分析

就傳統范圍內的機床而言，其單一零件工序之間的組合，基本上都依附于機床的配置形式上。但在可重構機床的范圍內，機床的工藝規劃和定制設計是同步進行的。機床的配置需以零件族的共同特性、零件質量等諸多方面的需求為依據，進而制定一些比較創新的工序組合原則。

2.1 位置公差的工序組合分析

所謂位置公差的工序組合，即為對零件加工特性間的一些位置公差進行評價，在此基礎上，將一些具有位置公差要求的工序通過一定的方式組合起來，以達到機床零件在質量方面的一些要求。公差關系有機床加工特性間公差與機床加工特性內公差兩種。由于機床加工特性內公差較易滿足公差要求，所以，以下只對機床加工特性間公差進行一定的分析和評定。位置公差的工序組合程序為：第一，創建公差相關的加工特性集合；第二，評價：倘若位置公差比設計的裝夾公差小，那么，這種機床和夾具之間的組合便無法滿足零件在質量上的一些要求，需配置精度更高的夾具和機床組合；倘若設計的裝夾公差小于等于位置公差，且位置公差比1.66倍的設計裝夾公差小時，那么，需要在同一次裝夾中對公差相關特性進行加工，方可滿足機床零件在質量方面的一些要求；倘若位置公差小于等于設計的1.66倍裝夾公差時，那么，便可在不同的機床裝夾中實現公差相關加工特性。

2.2 并行加工的工序組合分析

相同的工序加工方向與工序加工面是一組工序可以并行加工的必要而不充分條件，倘若要具備充分必要條件，還需對以下幾個方面的內容進行詳細的檢查：其一，工藝約束方面；其二，類型趨于一致的加工運動需求；其三，機械約束方面。

3 相似空間模式工序之間的組合識別

并行加工工序之間的組合須嚴格遵循必要的約束性條件方可完成，倘若存在某個約束條件未達需求的現象時，那么就須對其進行分解，使其成為幾個子工序組。在分解中，倘若可以使得該部分子工序均具有一定程度上的相似空間模式時，那么，便可運用同一個組軸，基于較為簡單的平移工件的方式來實現該部分工序組合，進而降低了機床在制造上的一些成本，同樣也縮短了機床在設計初期的時間。

在機床的所有零件族中，倘若一個零件上存在該種子工序組，那么，對零件族中的另外一些零件上是不是也具有相似的狀況進行考慮是非常有必要的，如果這種情形卻是存在，那么應當合理的、科學的對該部分工序組進行劃分與識別，在很大程度上可降低機床成本。

4 機床中多零件工序間的組合分析

成組技術在組合與識別相似事物的領域中已經得到了成熟的運用?，F階段，在機床多零件工序組合的研究領域中，成組技術依然沒有得到較為廣泛的運用，倘若把成組技術能廣泛的運用到機床零件工序的組合中，那么，還需對一些新的相似性判斷標準與編碼準則進行科學的、詳細的研究。當劃分與識別相似事物時，如果采用成組技術，那么其最為常用的幾種方式為：編碼分類法、目測法以及程序分析法等。

5 結論

本課題就機床工藝規劃和整個零件族的工序組合進行了較為詳細的研究和分析。對整個零件族而言，其工序組合的完成可劃分為兩步：第一，單一零件工序之間的組合；第二，機床多零件工序之間的組合。針對單一零件工序之間的組合，本文較為詳細的提出了并行加工和位置公差的工序組合條件，同時對相似空間模式的識別作了比較具體的分析和探討，最后對機床多零件工序之間的組合作了初步性的分析。

參考文獻

[1]吳玉光、高曙明等.保證公差要求的裝夾和加工順序自動化規劃[J].高技術通訊，2001，11(12)：60-65.

[2]LANDERSRG,MIN BK,KOREA Y.Reconfigurable machine tools[J].Annals of the CIRP，2001，50(1)2000，23-26.