短軸套類零件參數化工藝規程編制的研究

劉明榜?臧元甲?范存輝

摘要：短軸套類零件在機械加工領域為常見的零件類型，該類零件種類繁多，工藝規程設計存在方案靈活多樣、受加工現場生產資源約束較多的特點。介紹短軸套類零件參數化工藝規程編制的過程及方法，涉及成組工藝及參數化技術。

關鍵詞：短軸套類零件; 成組工藝;參數化

中圖分類號：V262.3+3 文獻標識碼：A

1 概述

短軸套類零件在機械加工領域為常見的零件類型，該類零件種類繁多，工藝規程設計存在方案靈活多樣、受加工現場生產資源約束較多的特點。此類零件結構簡單，工藝路線短，上文提及的特點一般不足以制約生產效率提高。但在小批量、多批次的生產模式下，此類零件生產準備時間就會大大壓縮，此類零件種類繁多、差異性強的特點就制約了工藝規程編制效率，工藝規程的快速編制就會成為一個急于解決的瓶頸[1]。本文旨在總結以往工藝規程編制經驗基礎上，結合成組工藝技術及參數化技術，研究提高工藝規程編制效率。參數化工藝規程編制的基礎是利用成組技術將零件分族，然后將參數化技術與零件分族結合，實現參數化工藝規程編制。

2 利用成組技術對零件初步分組

成組技術利用事物的相似性，將相似事物聚類集中解決，為解決技術多樣性的流程設計提供有效的途徑。零件分組的劃分方法包括直覺分組法、生產流程分析法、編碼分類法，其過程分為粗分組、細化分族、編碼分類階段。在產品分組的不同階段采用不同的分組方法，只有將不同的分組方法結合才能達到最佳的分組效果。

在零件粗分組階段采用直覺分類法，主要依據工藝人員經驗及零件的主要構型進行分組。零件材料特征決定熱處理工藝方法及機械加工工序順序安排，因此將材料特征作為分組的首要因素。短軸套類零件主要的配合尺寸為外圓表面及內孔表面，不同加工精度直接制約了加工工藝方法的選擇。高精度外圓表面需要粗車、半精車、粗磨、精磨等工序，低精度外圓表面以車削為主即可;同樣高精度內孔表面需要鉆、擴鉆、粗鉸、精鉸、研磨、拋光等工序，低精度內孔表面加工以鉆削為主即可[2]。因此零件精度等級是零件分組的次要因素。零件的結構特性如薄壁特征，對零件加工工藝路線造成較大影響。典型短軸套類零件內外圓表面一般同時在一道車削加工工序內完成，薄壁套類零件一般采用粗車外圓及內孔、以外圓為基準精鏜內孔、以內孔為基準精磨外圓等工序。可見零件結構特性也是零件分組的主要依據之一。

根據以上分析，將企業生產的短軸套類零件按表1粗分類，按照表1中各要素自由組合，得到共8種分組可能。

按照粗分類型，再對每組產品進行細分族類，最終確定各零件族的組成部分。此階段采用生產流程分析法。該方法基于當前產品生產流程進行分類，將工藝路線或加工設備相近的產品劃分成一個產品族，形成具有相似組合的產品型號矩陣表[3]。表2為某類襯套零件采用生產流程分類法，形成的工序矩陣表。以不銹鋼材料、外圓表面精度IT7、內孔表面精度IT7、不具備薄壁特性的四個零件進行零件族分組示例。將零件加工工序填入表2。由表2內容可將序號1、2、3、4零件分為A、B兩族，兩族分組的依據重點考慮產品工藝路線相似性。

零件分族初步完成后，意味著零件數據信息將有組織的分類管理，但面臨種類繁多、易于混淆、不易查詢更改的難題，需要對已經初步完成分族的零件進行整合，形成有規律、便于索引的編碼管理。編碼采用了四位數（碼位） 來表示每個零件的特征， 由主碼和副碼組成， 主碼占用三位數， 副碼占用一位數。主碼表示出零件的分類、功能、特征及主要形狀結構， 副碼表示出零件的主要結構尺寸。

3 特征參數化技術與成組技術的結合

在特定的生產環境和設計條件下，特征能決定最終生成的零件工藝流程，這些特征可以抽象為一組零件參數的集合。成組技術形成的零件編碼與零件特征參數形成對應關系，實現參數化驅動零件編碼分類，調用對應工藝模板，形成工藝規程。圖1為短軸套類零件生成參數化工藝的過程。

將表3所示的編碼結構進行改進，在編碼尾部添加以參數描述和特征描述相結合的動態碼，實現參數化驅動零件編碼分類，如表4所示。

采用編程語言Visual Basic 6.0 開發相應程序，應用于短軸套類零件加工工藝規程的制定。工藝規程模板利用EXCEL表格生成，數據的輸入與傳輸使用ADO技術，設計人員只需輸入主碼與副碼，選擇相應的特征要素，輸入相應的幾何參數，系統就可自動生成次層碼和底層碼，選擇相應工藝模板，進而生成典型的參數化工藝規程。

圖2為典型襯套零件圖，以此為例說明參數化工藝規程生成過程及結果。

此零件屬于鋼制件，其外圓面及內孔加工精度等級按照HB5800規定均為IT9以上級別，而且不具備薄壁零件特性。因此零件主碼的第一碼位為1，第二碼為8，第三碼為5，副碼為4，動態碼為1186。主碼第一碼1含義為套類零件，第二碼8為零件屬于第8大類（鋼制套類零件，外圓內孔精度等級均為粗加工，不具備薄壁結構），第3碼為零件細分族類，屬于工藝路線中包含車外圓、車內孔、銑鍵槽、線切割方槽等工序的產品族類;副碼4為零件主要外圓尺寸介于40 mm與50 mm之間，描述零件主要尺寸規格;動態碼11的含義為存在外鍵槽、存在內鍵槽，86的含義為外鍵槽寬度為8 mm，內鍵槽寬度為6 mm。由于篇幅限制，其余動態碼位及主碼、副碼位數字及含義均未列出，在此不做解釋。

通過代碼激活Excel環境，輸入零件特征信息。激活EXCEl的程序代碼如下圖3所示。

程序依據圖4所示流程判斷特征輸入尺寸，并生成相應零件代碼18541186，調用相應工藝模板生成參數化工藝規程。

一個零件包含了大量的特征信息，但并不是每一個特征都對零件加工過程有著等同的影響，不可能也不必要對每一個參數細節都進行比對，而只需要考察使其區別于其他零件的特征，這些特征參數有助于判別待加工零件與零件模板要求相似。

經過程序分析，生成的零件工藝路線及加工參數如表5所示。

4 結論

本文以成組技術為基礎，以零件的相似性為原則，對短軸套類零件進行分組，并確定每一零件族的編碼，再將編碼與零件特征參數相結合，使零件參數驅動生成零件編碼，調用各組的工藝模板，用VB 軟件開發主程序，提高了工藝編制效率和正確性，減少人為影響，使工藝文件的生成更加智能化，對企業的生產經營發揮了積極作用。

參考文獻

[1] 王先逵.機械加工工藝規程制定[M].北京：機械工業出版社，2008.

[2] 趙友亮，楊青，李敏通，等.CAPP 中回轉體零件信息的描述與輸入方法[J].西北農林科技大學學報，2004，32（1）：99-102.

[3] 董宏獻.CAPP 系統零件信息描述方法研究[J].機械研究與應用，2005，18（1）：7-9.