机械加工工艺过程特征描述

机械加工工艺过程特征描述

Ξ

□周一丹　廖　萍

摘要　给出了机械加工工艺过程特征的定义,讨论了工艺过程特征描述的方法、表达形式以及特征间的关系等。

关键词:工艺过程　特征　描述

中图分类号:TP391　文献标识码:B 文章编号:1671—3133(2001)12—0005—02

Feature description of manu facturing process

□Zhou Yidan ,Liao Ping

Abstract A definition of manu facturing process is presented.A method for feature description of the process ,the expression of feature and their relations are discussed.

K ey w ords :Manu facturing process Feature Description

目前,工艺设计方面存在的主要问题有:1)很多工

艺规程的制订仍建立在经验的基础上,其科学性、先进性和合理性不够。2)对工件的特性分析不够深入,忽视某些工件因其材料、精度要求的不同或局部结构的差异会导致其加工工艺发生很大变化的情况,仍然套用所谓“相似件”的工艺,往往造成加工质量问题。3)新产品工艺准备周期较长。要解决这些问题,首先要实现C AD/C APP/C AM 三者之间的数据及信息的有效传递与交换,因此,实现机械加工工艺过程的模型化是极其重要的。对机械加工工艺过程特征进行描述是工艺过程模型化的基础,本文在给出工艺过程特征定义的基础上,讨论了描述整个工艺过程的输入特征、工艺特征及其它特征的方法。

一、工艺过程特征的定义

机械加工工艺过程特征是指反映加工过程所涉及

的加工对象、加工方法、加工设备等一系列的征象和指图1　工艺过程特征的组成

标。在描述工艺过程特征时,为突出重点,抓住关键,同时为表达上的简化,

一般只反映其主体内容特征。工艺过程特征通常由三部分组成,即输入特征、工艺特征和其它特征,如

图1所示。

二、工艺过程特征的描述

1.输入特征　输入特征反映了工件的初始状态及最终精度要求等,该特征从严格意义上讲不是加工过程特征,但该特征直接影响和决定加工工艺过程,故把

其列入工艺过程特征。毛坯特征主要表达毛坯材料及其成形方法、毛坯的形状类型和毛坯尺寸等;批量特征主要表达生产纲领的大小,它是制订工艺的一个重要依据;精度特征反映该工件上主要面的加工精度或加工精度要求最高的等级,该特征是确定加工方法和检查最终加工精度的依据。

2.工艺特征　主要反映粗加工至精加工阶段所呈现的特征。其中,刀具、夹具、量具和辅具等也可以作为工艺特征,考虑到这些特征依附于方法特征,为强调主线、突出重点,故未把其作为工艺特征列出。

1)方法特征　在整个工艺过程中,所采用的加工方法很多,只有正确选择才能反映出加工方法的特征。确定加工方法特征应遵循以下原则:(1)在整个工艺过程中多次出现的同一种加工方法;(2)对保证最终精度起决定性作用的加工方法;(3)主要表面加工所采用的方法;(4)采用的特种或特殊的加工方法。

2)设备特征　该特征主要反映与工艺方法相应的加工设备特征。设备特征有:(1)专用设备;(2)自动加工单元或自动生产线;(3)特种机床。

3)定位特征　工件的定位特征主要反映工件在加工过程中用得较多的定位方式。如轴类零件用两端中心孔或轴颈外圆表面定位;箱体类零件用“一面两孔”定位;盘类零件用内孔加端面定位等等。

4)材料处理特征　在零件的加工过程中,为改变材料或切削性能,需要安排材料的热处理工序。

3.其它特征　主要反映检验和后续处理等辅助工

序的有关信息。

1)检验特征　检验特征反映两大类检验内容,即精度类(尺寸、形状、位置、表面质量等)和性能类(硬度、缺陷、耐压、密封性等)。

试验研究

Ξ江苏省教育厅自然科学基金资助项目(N o.98K JB460003)

2)辅助工序特征　辅助工序主要为两方面的内容:(1)非常用方法特征,如校直、配对、分组、动平衡等工序;(2)后续处理工序特征,如清洗、防锈、包装、特殊储运要求等。

上述特征的代号及其表达的信息如表1。

表1　工艺过程特征代号及其表达的信息

特　征特征代号特征变量/特征参数

毛坯材料A(i)i=1,2,3,……n分别代表不同的材料

毛坯形状B(i,j)i=1,2,3,……n分别代表不同类型的零件。如轴类、箱体类、杆叉类等

j=1,2,3,……m分别代表不同的成形方法

毛坯尺寸C(x,y,z)x,y,z为毛坯外形的主要尺寸。如箱体类零件x,y,z分别代表长、宽、高尺寸;轴类零件x,y,z分别代表轴长、最大外(内)径、最小外(内)径等

零件精度D(x,y)x代表该零件上最高的尺寸精度等级;y代表

该零件上要求最高的表面粗糙度等级

批量E(i)i=1,2,3,……n分别代表不同的批量

加工方法F(i,j,k,l)i=0,1,2,3,……n分别代表“原则1”条件下的不同加工方法

j=0,1,2,3,……m分别代表“原则2”条件下的不同加工方法

k=0,1,2,3,……p分别代表“原则3”条件下的不同加工方法

l=0,1,2,3,……q分别代表“原则4”条件下的不同加工方法

设备G(ai,bi,ci)a,b,c分别代表专用设备、自动生产单元(线)、特种机床;i=1,2,3,……n表示设备的不同种类

定位方式H(i)i=1,2,3,……n分别代表不同的定位方式或

定位基面

材料处理I(i)i=0,1,2,3,……n分别代表不同的热处理方

法

检验J(i,j)i=1,2,3,……n分别代表精度检验指标中不同的检验内容

j=1,2,3,……m分别代表性能检验指标中不同的检验内容

辅助工序K(i,j)i=1,2,3,……n分别代表校直、配对、分组、动平衡等工序或者为这些工序的组合;

j=1,2,3,……m分别代表清洗、防锈、包装、特殊储运要求等或者为这些内容的组合

注:当特征变量或特征参数为“0”时,表示该项特征不存在。

利用特征代号,可将工艺过程特征表达为:

TΣ=A(i)+B(i,j)+C(x,y,z)+D(x,y)+ E(i)+F(i,j,k,l)+G(ai,bj,ck)+H(i)+I(i)+ J(i,j)+K(i,j)(1)

…………………………………

式(1)即为工艺过程特征模型。该模型可以利用计算机进行识别和处理,并且具有以下功能:(1)可以快速地分析和处理工艺过程;(2)便于不同工艺间特征的分析和比较;(3)有助于现有工艺的优化和快速创成新的工艺路线。

三、工艺过程特征属性及特征之间的关系

1.工艺过程特征具备以下属性:1)模块性。特征

所描述的对象是系统中基本的运行实体,其内部状态不受或很少受外界的影响,具有抽象性和信息隐蔽性;

2)继承性。继承是类的特征,即子类可以继承父类的特征。如加工方法特征中的“磨削”特征,不仅有方法(粗磨、半精磨、精磨)本身的继承性,而且有该方法加工精度的继承性(即精度传递性),利用特征的继承性可以简化问题的处理;3)动态链接。在生成新的工艺或检查已有工序时,根据输入特征就可以方便地实现特征间的动态链接,这有利于快速、灵活地建立、调用已有工艺库中的内容或生成新的加工工艺。

2.工艺过程特征之间存在以下关系:1)特征之间存在继承关系。高层类说明一般属性,低层类说明特殊属性,它具有层类继承性,即低层类的概念自然具有高层类的概念的属性。如粗磨含有半精磨的概念,半精磨含有精磨的概念;2)特征之间存在邻接关系。反映某些工序间的相互依赖关系和相互作用的关系。如齿轮加工中的“滚—剃—珩”、“滚—磨”;孔加工中的“钻—扩—铰”、

“钻—铰—铰”等。这些特征之间的邻接关系与面向对象的输入特征相对应;3)特征之间存在从属联系。从属特征依附于被从属的特征而存在,如设备特征从属加工方法特征,检验特征从属于输入特征等。特征之间的从属关系是一种制造系统内在关系,与面向的对象无关。

四、结论

机械加工工艺过程模型化是C APP的一个重要基础。本文在讨论了整个工艺过程的输入特征、工艺特征和其它特征的基础上,提出了一种工艺过程特征的表达方法。通过对工艺过程特征的描述,可以清晰地反映出工艺过程的特点,显现工艺过程中技术的关键点;可以实现工艺过程的快速识别;也有助于工艺的优化和管理,对于实现真正意义上的C APP,促进工艺水平的提高具有实际意义。

参　考　文　献

1　赵汝嘉.计算机辅助工艺设计.北京:机械工业出版社,1995 2　秦鹏飞.现代制造工程.上海:中国纺织大学出版社,1998

3　郧建国,吕一鸣.基于面向对象技术的箱体零件C APP系统的特征描述法.机械工艺师,2001,4

作者通讯地址:南通工学院42号信箱(226007)

(南通市青年东路40号)

收稿日期:20010910

试验研究