機械制造工藝對稱性的概念體系及其應用思路

武國春，張維智河北省秦皇島市中信戴卡股份有限公司

機械制造工藝對稱性的概念體系及其應用思路

武國春1，張維智2
河北省秦皇島市中信戴卡股份有限公司

在機械制造工藝中，工藝對稱性的概念不容忽視。因此，為了進一步研究機械制造工藝的規律，提高生產效率，研究對稱性的概念體系勢在必行。本文首先介紹了工藝對稱性的概念和分類體系，然后具體探討了工藝方法的對稱性、工藝過程對稱性、工藝設備對稱性，力求通過對稱性提升效率，降低成本，為企業帶來良好的經濟效益。

機械制造工藝；對稱性；概念；應用

在機械領域內，對稱性是最基本的屬性和特征。機械對稱概念體系中有幾種概念，這幾個概念各自有明確的指導作用。關注機械對稱概念，對其進行研究，融入至產品設計中，可以充分根據需求進行設計。近幾年來，對稱性在機械制造領域中面臨著越發廣泛的應用空間。許多專家和設計者根據對稱概念研發出相應的產品，如對稱加工機床，超塑性氣體對稱拉延工藝，簡化了設備也有效防止變形。利用對稱性不僅可以提高機械加工質量和效率，還可以有效降低成本。為了擴大對稱性在機械設計和制造中的應用范圍，提高產品的可塑性，本文主要探討了機械工藝對稱性的概念和具體分類。

1、工藝對稱性的概念和分類體系

機械制造分為狹義和廣義。這里重點指狹義。狹義的機械制造中包含一系列的內容，稱之為工藝對稱性。工藝對稱性包括工藝方法、工藝過程和工藝設備對稱性三種。在機械制造中，首先要了解制造特征這個概念。制造特征主要是指將某一工藝過程或其組成部分直接進行操作的對象就是制造特征。制造特征主要體現在產品設計時所體現的加工特征。

要注意，產品工藝的制定需要根據制造特征和實際情況進行方法擬定。不同的工藝方法共同融合，再根據具體情況選擇設備。選擇工藝方法時，要秉承選擇最合適的工藝方法，嚴格遵循工藝流程，選擇合適、性能高、性價比劃算的設備。并注意將多種方法、流程、設備共同結合以體現制造特征的可替換性。并且，通過這一系列的研究，可以對工藝進行合理的優化。

2、工藝方法的對稱性

2.1工藝方法交換對稱性

通過不同的工藝方法得到相同的制造特征，就可以稱這些工藝方法具有一定的替換性，也就是工藝方法交換對稱性。單品種的工藝方法可通過交換對稱性相結合，如鑄造、壓力、加工、焊接等等。所有的工藝方法實際上都存在一定的交換對稱性。面對具體產品和企業時，這些工藝方法需要以交換對稱性的方式參與到應用之中。

2.2工藝方法分解或組合對稱性

通過一種或幾種工藝方法都能得到同一種制造特征，就可以說明單一的工藝方法與多種工藝方法存在對稱性，這就是工藝方法分解或組合對稱性。比如，金屬型鑄造和砂型鑄造與后續切削加工結合都可以得到同一零件，那么前者與后者組合方法就存在著對稱性。

2.3工藝方法時空對稱性

工藝方法時空對稱性是指在時空中具有規律重復性的工藝方法或組元。時空對稱性包括時間對稱性、空間對稱性、時空組合對稱性。簡而言之，工藝方法或者組元的規律與實踐有關，而且一旦這種變化被時間測算出規律，那么就稱之為有時間對稱性。比如為了提高生產效率，在生產大批零件時往往會采取相同的工藝方法生產同一零件，這種帶有重復性的過程就是時間對稱性。

3、工藝過程對稱性

3.1工藝過程交換對稱性

制造特征體現在工藝過程之中，如果能在不同的工藝過程中體現統一制造特征，那么就存在交換對稱性。比如，在進行階梯軸加工時，再采取切削加工，觀察在工藝過程中得到相同的制造特征。如果存在相同的制造特征，那么就說明這二者之間存在交換對稱性。不過，由于工藝方法的不同，導致生產效率也會不同，這種交換對稱性需基于一定的條件，即具體情況具體分析。

3.2工藝過程分解或組合對稱性

設計產品最重要的除了工藝方法，就是工藝過程，因此，工藝過程的分解貨組合對稱性實際就是關于工藝方法的分解或組合對稱性的具體表現。一般來講，工藝過程中包含多項工序，這些工序需要嚴格按照步驟開展，那么工藝過程的分解或組合也關系到工序的數量。根據生產零件規模來看，小批量生產的工序相對要集中，大批量則可以分散加工。

3.3工藝過程的時空對稱性

在工藝過程的時空上存在有規律的重復性就是時空對稱性。時空對稱性包括時間對稱性、空間對稱性、時空組合對稱性。在時間和空間中還包含著許多類別，這些類別的對稱性往往會在同一個工藝過程中體現出來。

在批量生產中，常見的對稱是串行對稱。這個對稱以大批量生產過程為主，如在鉆床上進行零件鉆孔加工時，其工藝過程總就會有關于鉆孔加工的串行重復。在串行對稱中，需要思考的問題是如何提高工作效率和零件質量。

在大批量零件生產中，并行對稱也是不容忽視的。例如，在鑄造疊箱時，由于在工藝過程中并行著不同的零件，經過鑄造后許多產品均已成型。并行加工的好處在可以提高工作效率，降低成本。

4、工藝設備對稱性

4.1工藝設備交換對稱性

通過不同的工藝設備展現同一制造特征，那么就可以稱之為設備的交換對稱性。在不同的工藝設備上完成齒輪加工，就可以說明加工齒輪的設備存在著交換對稱性。由于不同設備的性能不同，因此會存在一定的差異，關于設備的交換對稱性更趨近于一種原則。

4.2工藝設備分解組合對稱性

通過一種設備或多種設備組合得到相同的制造特征，就可以稱之為工藝設備分解組合對稱性。能夠得到同一制造特征，說明單一設備或多種設備組合的對稱性十分明顯，這種對稱性可分為剛性和柔性。剛性組合與柔性組合最大的區別在于，剛性組合不可拆卸。柔性組合可以拆卸，適應性更強。

4.3工藝設備時空對稱性

工藝設備時空對稱性主要體現在設備與原料、半成品之間的轉化，與工藝過程密切相關。因為設備就是為原料和產品轉化服務的，所以其對稱性會大大影響產品的生產效率。幾乎所有的工藝設備都存在時空對稱性。

5、結束語

綜上所述，本文提出了工藝對稱性的概念和分類，明確了研究的重點。通過機械制造的對稱性概念，我們可以看到其廣闊的發展空間，也為今后的對稱性研究開辟了全新的道路。

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