工藝工裝并行技術的創建、管理與實現

王兆起

摘要：并行技術不僅能夠減少重復性工作、提高設計質量，并且可以幫助初級設計者掌握相關知識，而高級設計者亦可把更多精力放在產品質量的提高、優化中。經一段時間運行試用表明，工藝人員在使用并行技術系統后，設計效率及質量均有大幅提高，初級設計者方面效果尤其突出。本文基于工藝工裝并行技術的創建、管理與實現展開論述。

關鍵詞：工藝工裝；并行技術；創建管理；實現

中圖分類號：TP39 文獻標識碼：A

引言

工藝工裝設計系統包含工裝方案集快速定制子系統和工裝方案只能決策子系統。工裝方案集快速定制子系統是幫助工裝設計人員對典型工藝制定方案；工裝方案決策系統是對工藝工裝方案集進行篩選，快速選出與工裝方案相對應的批次并生成表格，因此智能決策系統在工藝工裝并行設計中起到重要的作用。

1工藝工裝概念

工裝，即工藝裝備：指制造過程中所用的各種工具的總稱。包括刀具/夾具/模具/量具/檢具/輔具/鉗工工具/工位器具等。工裝為其通用簡稱。工裝分為專用工裝/通用工裝/標準工裝（類似于標準件）。工裝設計僅僅是機械設計中的一個模塊，此模塊是一個不斷創造、不斷改進、不斷提升的工作過程，也是一個盡可能利用現有資源，在現有條件的基礎上，不斷優化的過程。

2工裝的具體加工過程

工藝工裝并行技術根據不同的產品及各加工工序的特點，設計專用工裝系統進行使用，可以提升產品的外觀質量，確保產品外觀零缺陷及避免后續因設備原因導致的其他各種隱患。工裝的加工技術在實際的應用中，對加工的精度有著較高標準的要求，因而在實際的操作中，應該完善加工的工序，將粗加工和精加工進行分層操作，通過利用多個環節循環加工，實現加工精度和質量的發展。與此同時，將工裝的加工工序進行分層，可以有效避免粗加工引起的工裝變形問題，如粗加工時，由于夾緊力而引起的彈性變形、高溫度硬氣的熱變形等。通過這樣的方式，不僅可以全面實現工裝加工“變形”問題的解決，而且還可以保障工裝的精確性和加工過程的穩定性，推進工裝加工制造的優化發展。另一方面，通過將工裝加工工序進行分層處理，可以實現加工機床設備的合理使用。例如，同一機床就可以進行同一加工技術的操作，粗加工的時候就可以發揮機床的加工效率優勢，而精加工的時候就可以發揮機床穩定性和精準性的優化。通過這樣的方式，可以實現單一機床生產線的工作質量和效率，保證工裝在粗加工環節和精加工環節的穩定性發展。最后，將計算機輔助設計與工裝技術進行結合，只需要輸入刀具切削的數據參數，就可以調動機械進行自主的切削。這樣的操作可以有效避免人工切削的不穩定性和誤差性，讓每個工裝的制造都能更加精確地發展。而且利用計算機程序進行機床的控制，可以優化工裝的加工質量，促進工裝加工效率的發展。

3工藝工裝并行設計系統

由于工裝工藝方案沿用老設備的工藝方案思想，雖然數控化改進后，工藝方案也隨著數控化改進，但由于數控化后大多工藝技術人員都是年輕一代，數字化技術嫻熟，但工藝經驗不足，工藝方案的成熟性和合理性相對來說也欠缺；從工裝設計的角度來說，大多工裝設計理念是基于能滿足加工為主，而不是從優化工藝方案的角度或者說是提高效率、降低成本的角度考慮工裝的設計。工裝的設計或選用制約著工藝方案的制定，嚴重影響著生產效率、生產成本以及加工質量，因此，在現有資源的情況下，如何從升級工裝、觸發工藝方案改進，協同發展，將現有資源的價值發揮到極致，提升企業制造能力是目前亟待解決的問題。并行設計的流程中會出現多個業務流程，在整個流程中需要考慮的重要因素是如何保證信息的安全和唯一，所以在整個設計系統中，人員的權限和資源信息的控制是關鍵解決和考慮的因素。工藝工裝設計權限管理，權限管理的本質就是約束用戶對系統資源的訪問控制，PLM系統通過靜態授權與動態授權兩種機制來實現權限管理。靜態授權機制分為以下幾種：a.基于規則的權限控制；b.基于對象的權限控制；c.基于項目的權限控制；d.基于類的權限控制；e.動態權限；（2）工作流程管理在PLM系統中流程管理和產品開發是最基本的，同時它們也是整個并行控制系統組成部分最重要的，流程部分中包含兩個，一個是工作流程，另一個是流程變更，大到整個產品的設計周期，小到圖紙的審批與更改流程。

4并行技術工裝的優勢

通過對比傳統定位工裝的制作方案、制作工藝可知，新型激光切割定位工裝的主要優勢為：（1）新型工裝采用正向設計思路，運用三維數模軟件設計支撐截面、裝配插槽及工裝定位；（2）新型工裝采用交叉拼接、一體焊接的形式，故其不易變形，重復定位精度高，修整量小。并且，可以根據工序件的實際大小設計多個小單元進行組合應用，解決了一體大型工裝不易存放、移動等問題。通過對比傳統定位工裝的激光切割工藝流程可知，新型定位工裝激光切割工藝流程的主要優勢為：（1）新型工裝切割樣件不需要使用基準樣件，從而節省了數控加工中心的輔助工作，并且整個工裝都由薄板制成，無需其他材料，很大程度上的縮減了生產成本的投入；（2）新型工裝設計、制作，程序的編寫均可在模具設計后進行，與傳統模式相比，改變了試制件的生產流程，大大的縮短了生產周期，提高了生產效率。（3）對數控化后的工藝方案再一次進行升級。重點工作放在工序的合并或更換不同的加工方法，充分利用現有數控設備的性能。（4）隨著工藝數字化手段的不斷提升，以及工藝技術人員技術的不斷成熟，其傳統的加工參數已不能滿足生產，并且造成數控設備資源的浪費；因此，結合成熟的工藝技術，進一步開發設備的潛能，改變工藝參數，使得加工方案更加合理化。（5）在現有資源下，經過前幾個階段的工藝改進后，工藝改進似乎已到瓶頸階段，近年來，工藝裝備的快速發展，觸發了制造業又一次的升級革命。加工的工藝方案已不局限于對工藝方案自身的改進，而是通過升級工藝裝備，結合工藝技術的數字化手段，以及對設備潛能的進一步開發，進一步追求精益、高效的生產。

結束語

并行工程的思想最先在1987年由美國提出，經過三十多年的發展，并行工程在航空、計算機、電子、機械等多個領域得到了認可，并取得明顯成效。隨著國內外工業的快速發展，快速樣件模具研發，這將大大縮短產品的研發周期，而快速樣件模具由于周期短，結構簡單，需要激光切割輔助才能完成整個樣件的制作。所以，對于激光切割加工而言，一個高品質的定位工裝是保證樣件的質量、生產周期的關鍵。

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（作者單位：中國航發北京航科發動機控制系統科技有限公司）