计算机辅助工艺设计简介

计算机辅助工艺设计简介

随着机械制造生产技术的发展及多品种、小批量生产的要求，特别是计算机辅助设计及制造系统向集成化、智能化方向的发展，传统的工艺设计方法已远远不能满足要求。计算机辅助工艺规程设计（Computer Aided Process Planning，简称CAPP）也应运而生。

CAPP的基础技术之一是成组技术。CAPP是通过向计算机输入被加工零件的原始数据、加工条件和加工要求，由计算机进行编码、编程直至最后输出优化的工艺规程。

9. 5.1成组技术（Group Technobey简称GT）

9. 5.1.1．成组技术的基本概念

将企业的多种产品、部件和零件，按一定的相似性准则分类编组，并以这些组为基础组织生产各个环节，从而实现多品种小批量生产，使产品设计、制造和管理的合理化的技术。在机械加工中，它是将多种零件按上述准则分类以形成零件族（组），并对一个零件族设计一种工艺方法或工艺路线，使该族中的零件都能用该工艺方法和路线进行加工。

9. 5.1.2．零件的分类编码

用数字描述零件的几何形状、尺寸大小和工艺特征，即将零件的特征数字化。它是标识零件相似性的手段。目前采用的零件分类编码系统很多，其中德国的奥匹兹（Opitz）分类编码系统应用最广。我国于1984年底制定了“机械零件编码系统”（简称JLBM—l系统），如图9-12所示。

图9－12 JLBM—l分类编码系统

该系统由功能名称代码、形状及加工码、辅助码三部分共15个码位组成，每一码位均有10个特征项来描述零件的各种信息。系统的特点是零件类别按名称类别矩阵划分，便于检索；码位适中又有足够的描述信息的容量。各码位及其特征项号的具体内容可查阅《机械制造工艺手册》。

根据编码系统，即可对所有零件进行编码，图9－13给出了非回转体零件座的编码示例。

图9－13 非回转体零件座的编码示例

9. 5.1.3．成组工艺

1．划分零件族（组）

根据零件编码划分零件族（组）的方法主要有：

（1）特征码位法特征码位法是将对某种目的要求影响最大的码位作为划分零件组的依据，而不考虑那些影响不大的码位。例如制造部门从加工要求的相似性出发，往往把影响最大的零件类别、外形、尺寸和材料等码位作为特征码位。如果采用奥匹兹系统，即将一、二、六、七等四个码位相同的零件划分为一组。根据这个规定，编码为043603072、041103070、047023072的这三个零件可划分为同一组。

（2）码域法码域法是将每个码位上的特征码规定一定的允许变动范围，凡零件的代码在这个允许范围内的，就属于这个零件组。例如可以规定某一组零件的第一码位的特征码只允许取0和1，第二码位的特征码只允许取0、1、2、3等。

（3）特征位码域法在分组时，若采用特征码位法，则分组数多，但每组中的零件种数少。而采用码域法分组时，由于在非主要码位上对零件的相似程度也进行了限制，而那些被摒弃在外的零件特征并不一定影响成组技术的效果，这对扩大零件组中的零件数也是不利的。

因此通常将上述两种方法结合起来使用，既按要求选取特征性较强的特征码位，又规定这些码位上特征码允许的变化范围（码域），并以此作为零件分组的依据。

2．拟定成组工艺路线

在零件组组成以后，选择一个能包括组内所有零件结构要素的复合零件，复合零件既可以是实际零件，也可以是假想的（人为虚拟的）

零件。图9-14中的复合零件就包含其中三个

零件的所有待加工表面的特征，零件组的加工

工艺过程就按复合零件来编制。这在编制的工

艺过程中，便能用来加工该组零件中的任何一

个零件。

对结构复杂的零件，要将组内全部形状结

构要素综合而形成一个复合零件，常常是困难

的。此时可采用流程分析法，即分析组内各零

件的工艺路线，综合成为一个工序完整、安排

合理、适合全组零件的工艺路线，编制出成组

工艺卡片。 3．选择设备并确定生产组织形式 根据拟定的工艺过程，选择合理的高生产率机床（或进行改装）将它们编制成机床组，

井按工艺流程原则布置这一机床组。随着成组技术的推广和发展，它的组织形式已由初级形式的成组单机加工逐步发展到成组生产单元、成组流水线和自动线，以至现代最先进的柔性制造系统和全盘无人化工厂。

4．设计成组夹具、刀具的结构和调整方案

在成组加工中，更换工件时，机床上的夹具并不更换，只作适当的调整，但要求调整简便、迅速。根据这个原则，设计成组夹具及刀具的结构和调整方案。

9. 5.2计算机辅助工艺设计方法

1．样件法

在成组技术的基础上将编码相同或相近的零件组成零件组（族），并设计一个能集中反映该组零件全部结构特征和工艺特征的主样件（综合零件），然后按主样件设计适合本厂生产条件的典型工艺规程。当需要设计某一零件的工艺规程时，输入该零件的编码，计算机自动识别它所属的零件组（族），并调用该组主样件的典型工艺文件，然后根据形面编码、加工精度和表面质量要求，从典型工艺文件中筛选出有关工序，并进行切削用量计算。对所编制的工艺规程还可以通过人机对话方式进行修改，最后输出零件的工艺规程，其设计流程如图9－15所示。这种方法的特点是系统简单，但要求工艺人员参与并进行决策，所编制的工艺规程只局限于特定的工厂和产品。

图9－14 复合零件法示例 C 1—车一端外圆 C 2—车另一端外圆、螺纹倒角 XJ —铣键槽 Z

一钻径向辅助

图9-15样件法计算机辅助工艺规程设计流程

2．创成法

创成法是只要输入零件的图形和工艺信息，由计算机软件系统按照各种工艺决策的算法和逻辑步骤，自动生成工艺规程。其特点是自动化程度高，但系统复杂，技术上尚不成熟，其通用系统有待于进一步研究开发。

参考文献

1．谢家瀛主编，机械制造技术概论，北京：机械工业出版社，2001年7月

2．刘友和主编，金工工艺设计，广州：华南理工大学出版社，1991年8月

3．周增文主编，机械加工工艺基础，长沙：中南大学出版社，2003年7月

4．张木青、宋小春主编，制造技术基础实践，北京：机械工业出版社，2002年2月