針對中小企業工藝設計自動化的成組工藝過程設計分析

張婷 薛媛麗

摘 要：隨著機械制造技術的快速發展，計算機得到了更加廣泛的應用。現階段卻存在著傳統工藝設計不能滿足現代機械制造要求的問題。在這樣的背景下，計算機集成先進制造系統（CIMS））得到了極大的發展，而該系統的的基礎是首先要建立計算機輔助工藝過程設計系統。本論文分析了計算機輔助工藝設計自動化的成組工藝技術在相關企業實際生產中的應用，能夠克服傳統方法的不足，減少設計人員的主觀影響，從而可以快速、準確的進行機械零件加工工藝過程的設計，并提高設計的實用性。極大的提高了企業生產運營數據共享化水平。與繁瑣和孤立數據的傳統方法相比，本文方法為企業進一步提高生產效率和制造水平提供了技術支持，在科研和工業實踐中更具優勢。

關鍵詞：工藝設計；標準化；成組技術

論文類型：應用研究

在傳統的常規工藝設計中，設計人員常常關注大批量零件的工藝設計問題，對于小批量產品關注過少。然而，目前企業所生產的產品更新換代愈加頻繁小批量產品的生產將越來越重要。同時，傳統的工藝設計一般以人工方式進行，對單個或者某一種類型的零件逐個進行工藝設計時，更多的依賴于工藝設計人員的個人經驗和主觀觀念。傳統的設計受主觀意識影響較大，工藝設計過程缺乏嚴謹科學性和統一評判標準，一旦經驗豐富的設計人員離職后，如果沒有經驗豐富的工藝過程設計人員接替其工作，將會對生產工作造成很大的影響，甚至發生生產事故，所造成的后果不堪設想。

一、傳統工藝設計存在的問題及解決辦法

（一）傳統的常規工藝設計中的問題

首先，傳統的工藝設計采用逐件設計的方法，為每一個零件進行單獨的工藝設計，這極大的增加了工藝設計人員的工作量，同時也不利于生產效率的提高。而且隨著科技和經濟的發展，產品的更新換代越來越快，因此工藝設計人員就要不停的進行工藝設計，這將使得工藝設計人員工作變得繁忙，從而沒有足夠的時間去關注生產工藝的改進。

另外，同類零件的工藝多樣性主要是期望同類型相似的零件在工藝設計中能夠采用類似的工藝，采用相似或者相同的刀具、機床。然而在實際中，多工藝導致了加工設備的增多，而多加工設備的管理卻相對效率較低。如果傳統的工藝設計中的以上問題不能得到解決的話，將嚴重的影響企業的生產效率，降低企業利潤率，阻礙企業發展。

（二）解決傳統工藝設計中存在問題的方法

實際上工藝設計的目標就是通過工藝設計過程，將圖紙上的產品設計圖轉化為實際生產的零件或者產品。如果工作人員在工藝設計方面設計的不好就會導致生產線的產能下降，不能充分利用生產線，而且不合適的工藝設計也會導致生產零件的質量不達標，出廠以后不久可能就會導致零件返廠，無疑加重了企業的生產成本。因而在實際生產中一定要有高效、合理的完成工藝過程設計，使零件的生產過程能夠有效的利用現有的生產設備，縮短生產時間，提高生產效率。同時合理的工藝設計也能夠保證所生產的產品能夠符合要求，使其質量有保證，實際上工藝設計是企業能夠高效、低成本的進行生產活動的重要保證。

隨著計算機程序的不斷發展，使得從根本上解決傳統工藝所存在問題成為可能，通過成組技術，并利用計算機輔助工藝設計系統，能夠實現工藝設計過程的自動化，同時也能夠使工藝設計的過程更加規范化。

通過工藝設計能夠實現標準化生產，能夠有效的管理多工藝的設備，同時實現自動化，使同類型的零件在工藝上具有較高的一致性；更主要的是計算機的引入能夠使工藝人員從重復的工藝設計工作中解脫出來，對工藝過程設計進行更有創新的研究，從而提高工藝設計效率，提高企業生產效率。

二、工藝設計標準化

建立標準化工藝設計的目的主要是防止在同類零件的生產過程中出現工藝多樣性的缺點，使同類零件能夠采用標準化的工藝設計程序。將傳統工藝設計中，在單獨的工藝提取典型零件，進行統一，形成標準工藝設計材料使同類零件的加工過程實現自動化處理。避免工藝設計人員需要對單個零件進行重復的工藝設計，減少了工藝設計人員的工作量，同時也提高了企業的勞動生產率。常見方法如下。

1）工藝典型化主要是以具有相似特征信息的零件為抽樣對象，通過將同種類型的零件進行分組，之后總結其工藝過程，將特征信息相同的零件歸于同一組，最終形成具有某些相同工藝的典型工藝設計文件。

2）成組工藝與典型工藝的著眼點不同，更注重零件工藝過程的工序，努力實現零件加工工序的標準化，而不是著眼于整個工藝的標準化。基于這種思想，采用成組工藝方法只需要零件在某些工序上具有相同的特性就可以將其分為一類，成組工藝方法對零件結構相似性要求比典型工藝要求低。所以實際上在實現方法上成組工藝相對來說更容易實現。

三、設計成組工藝的方法及準備

（一）對不同的零件組進行工藝設計可以分為兩大類

第一種是復合零件法。該方法既可以針對某個具體零件，也可以針對虛構的零件。無論針對的是哪種零件，同一組零件一定要具有待加工零件的所有表面要素。實際上復合零件確定的表面要素包含了零件組內所有零件的表面要素特征，因此按照該原則設計的工藝能夠滿足所有零件的加工工藝要求，在進行不同零件的加工中，只要對該工藝進行刪減、修改即可形成滿足單個零件自身的工藝設計。

第二種方法是復合路線法。這種方法根據零件分組的情況，將同一組零件的工藝過程卡集中，之后從所有工藝卡中選出最復雜、最長的工藝路線，并將其與其他工藝路線進行比較，并進一步完善該工藝卡，使其能夠滿足全組零件的生產工藝過程。

（二）建立工藝信息基本數據庫

在工藝設計的過程中始終需要工藝信息的支持，雖然工藝信息的類型有很多種，但是都要包含以下三種基本內容：首先是實例工藝庫，主要包含實際的工藝規程信息，這種信息主要針對的是企業的某一具體零件，因此數據針對性強，參考價值有限，它們的數據量會隨著時間而不斷積累；其次是典型工藝庫，它主要針對的是每個零件組的結構特征和工藝特征，進行工藝規程的典型工藝，雖然它的數據量有限，但具有參考價值和典型代表性；最后是工藝資源庫，它主要針對的是工藝資源，例如企業在產品生產加工過程中所使用的刀具、夾具、機床等。