單件小批量生產類型下機械加工工藝體系的構建與應用

張少鵬，安淑女

ZHANG Shao-peng, AN Shu-nv

（江蘇建筑職業技術學院，徐州 221116）

0 引言

基于計算機技術的發展，機械加工的工藝體系越來越自動化。尤其是一些中小企業，逐漸在小批量的生產中滲入CAPP工藝系統。依托CAPP系統加快了現代制造工藝的進程，做到了將產品信息轉換為各種加工制造和管理信息，就這點突出解決了傳統手工工藝低效率、質量差、不穩定、不規范的缺點，在面對其諸多優點的同時，對其系統的開發與構建是該項技術能否運用于實際中的關鍵。

1 CAPP系統的構建與應用

1）CAPP是一種借助于計算機技術，利用計算機進行計算、邏輯判斷和推理的零件加工工藝過程。在對于CAPP系統的構建中，要緊緊依托計算機進行有效的編程。其因工作原理和產品規格不一樣而存在較大的差異，但總的遵循如下板塊，對其進行完整的工藝程序編程。

（1）控制端。該板塊的編程構建是人控制信息轉換的關鍵，通過該板塊可以獲取零件的控制信息，做到對制造設備的及時調控。

（2）產品規格信息的輸入端。這個模塊在構建中，可以使得系統準確的讀取產品信息，產品信息的準確輸入與否將極大地影響到造圖的三維模型的設計。其工藝的后續制造都是基于模型的數控化生產。

（3）工藝設計流程。這一環節的設計構建是進行加工工藝的決定性因素。其需要基于零件的規格、性格進行工藝加工流程的設計，這樣可以更有利于零件的造型和生產。同時企業管理者可以針對產品流程，對產品生產狀況進行了解，做到及時調控設備的零件生產，減少或避免不必要的制造失誤。

（4）工序條件的環節設置。這個環節構建尤為的重要。該程序針對所要生產的零件，對其進行有效的條件限制，諸如對產品的尺寸精準設置，生成準確的工程造圖，進而可以精準調試切刀的切割量以及差壓力的大小。但在實際的程序編程中，對于工程造圖等的設計需要大量的電腦輔助技術，進行數據的處理。也更需要高素養的程序編程人員的參與。

（5）NC加工指令的程序設計。該程序基于計算機數據編程，一個良好的指令程序對于自動化的生產模式十分的關鍵。尤其對于關鍵技術的指令，諸如切割刀位和零件擠壓位的控制，對零件的造型非常的關鍵。如果切割刀位過大或擠壓力過強都會使得零件的成型不適合要求，造成一定的經濟損失。

（6）輸出端。該環節編程的程序可以對于計算機輸出的數據進行有效的分析處理，進而對系統起到良好的優化作用，及時發現造圖存在的誤差，使得整個的系統構建更加地切合實際部件的制造。

（7）對于CAPP系統還需要有動態仿真程序。該程序是對制造系統的模擬，進而查找工藝體系的正確性，也對系統起到一定的優化處理。

然而，對于中小企業基于CAPP的小批量生產，在產品品種和人力、財力上都比較的薄落。因此，在系統構建上一般比較的簡化，諸如對產品采用生產流程分析法來處理零件編碼工作，進而把零件分支為多個部件工藝過程，其既獨立又相互依賴。從而，被分支的部件工藝過程再依托計算機技術，編程出相應的操作和控制程序。但是在實際的中小企業中，基于小批量的零件生產模式，進行程序的編程時，一般都是依托相似的成熟工藝過程，在整合實際的產品規格要求進行精準的修正。這樣就可以編制出一個符合要求的工藝體系。這種形式下的工藝體系對于零件制造的標準性和工作效率都有一種質的改進。

鑒于成熟的典型零件工藝具有較強的借鑒價值。往下就注重闡述其實際的編程過程和幾個簡單的實例應用，并在對其闡述的過程中將結合圖表。

在進行其編程構建時，應該遵循企業生產的產品特點、編程技術人才儲備情況、單件小批量生產的實際生產量等來構建符合實際操作的系統。從實際的操作系統看，其構建主要依據圖1進行。

由上述的圖表我們可以知道，在對其體系的構建時，首先要依據產品的規格和要求設計好方案，在設計的過程中需要緊緊借鑒典型工藝的成熟技術；然后由設計的方案建立零件的三維幾何模型，接下來鑒于其三維模型進行分析、優化處理和動態仿真的校正；當這一環節通過時，則需要對其生產的控制系統進行有效的編程。在編程的過程中，需要依托強大的計算機輔助技術，其中這一點也是整個工藝體系的數控化進行的關鍵，同時涉及到諸多的學科領域，這對于以小批量生產模式的中小企業來說是一個巨大的技術挑戰。在系統中，刀具等的切割工具的精準檢驗與校正也十分的關鍵，由于零件需要高精準度，這就要求切割的刀具需要進行精密的操控，進而確保零件在造型中的精準。而對于其數據的處理，可以記錄和收集制造過程中的數據，這對工藝的優化起到重要的數據依據，同時對該領域的數據整合和加快CAPP工藝的標準化非常的重要。

2）鑒于該種工藝體系在實際使用中具有較強的實用性。基于CAPP的工藝體系可以解決傳統人工操作的諸多弊端，加快現代化工藝加工的進程。其運用主要集中于機械制造、數據檢索處理和自控化生產設備中。往下針對幾個應用展開論述，并對其在應用中的優點進行分析介紹。

（1）應用于工藝的檢索領域。隨著CAPP的不斷發展，其已經建立起了比較完善的方案庫。這方案庫的建立極大地利于工藝零件的參數讀取和基于參數的工藝方案的制定。該種工藝體系一方面針對已讀取的的新工藝參數，進行數據的整合處理，一方面依托計算機輔助技術生成有效的新工藝方案。而且CAPP工藝體系的應用極大的簡化了人工操作量，減少了人工帶來的失誤。但在實際中，其強大的工藝檢索領域在運用于實際制造的流程中，還有一定的評估手段，對其設定的方案進行判定，以確保方案的實際操作性。諸如普通螺絲的制造。主要對其如下尺寸和規格進行評估。其中符號化是對于其三維模型而言的。

圖1 體系構建示意圖

表1 零件結構評估

因此，機械的制造工藝具有一定的復雜性，但依托CAPP系統工藝，可以做到針對零件，快速的制定生產規格的工藝，大大縮短了零件投入生產的時間。同時生成的工藝體系相對于傳統的技術而言，具有可靠性強、適用性廣、效率高的特點，非常的適合于現代工藝制造的發展。

（2）目前，CAPP系統還結合CAD，合成為具有強大造圖工藝的系統。這一有效的整合極大地彌補了CAPP造圖缺陷，使得其具有更加全面的制造流程。在使用中，可以比較簡單方便地繪制出切合實際規格的工藝簡圖。這一整合系統的構建在對于一些中小型企業來說，基于小批量的模式下不僅可以節約另外大量的工藝簡圖的繪制，而且優化了生產控制系統，更加有利于中小型企業的產能轉型。因此，依托逐漸成熟的CAPP工藝是我國的制造業不斷發展的方向。

（3）應用于更新工藝體系和其生成。CAPP體系具有較強的借鑒性和改造性。在實際的操作中應用時，可以依托本身強大的數據庫對工藝體系進行優化處理，一些新工藝的產生往往以其為藍本。因此，CAPP體系的軟件對于其他體系的開發具有良好的指導性。諸如對于螺絲的轉軸加工，就是依托CAPP體系，結合轉軸制造公式而得到體系的更新，其在實際之中運用先進的計算機技術，可以做到很好的數據模型的擬合。轉軸模型的擬合函數更加的精準。這樣生成具有更加精準的轉軸工藝體系。這對于小批量的生產模式來說，可以制造巨大的經濟效率，極大地避免了技術精準度造成的規格不達標問題。

（4）傳統的工藝體系有比較濃重的經驗色彩，對于相似的工藝的區分不到位，往往在關鍵的程序編程上出現較大的漏洞，諸如在對于螺絲的制造中，很多時候，其轉軸的螺紋是固定的。而隨著工業化的進程，螺絲的廣度增大，螺紋變化多端，如果經驗式的工藝體系引用是有很大的弊端。但CAPP體系可以應用于工藝體系的比較分析。其不僅可以依據新的數據生產工藝體系，而且可以結合典型的成熟工藝體系對其進行優化處理，極大地規范了工藝的制作流程和對于制造控制程序的設計

2 結束語

單件小批量生產類型的模式也隨著自動化的發展，而逐漸的滲入CAPP工藝體系。其作為一種基于計算機技術的工藝體系，在流程制作和控制上都具有巨大的優勢。然而，對于其關鍵體系中的程序編程還是一項比較復雜的工作，諸如數字化控制系統，其需要依托數模思想、工程造圖等跨學科的理念，尤其是對于工藝的模型化是整個CAPP體系的關鍵，整個的程序控制都是基于零件模型展開的。不過我們也得看到，隨著各學科向計算機領域的滲入，其在模型的編程上將會得到飛速的發展。

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