- 相关推荐
成组工艺和CAPP 在编制工艺规程中的应用(一)
成组工艺和CAPP 在编制工艺规程中的应用
摘 要: 介绍了成组工艺GT( Group Technology) 和CAPP (Computer Aided Process Planning) 的基本方法. 提出以PDM( Product Data Management) 系统作为集成框架,将已有的传统应用软件AutoCAD 和CAPP 进行有机地集成,使CAPP 软件的开发平台趋向统一的发展方向.
关键词: 成组工艺;CAPP 软件;PDM 技术
成组工艺
所谓成组工艺GT( Group Technology) ,就是把品种繁多的各种单件小批量生产的零件,根据其外形结构、技术要求和加工方法的相似性,把零件分成若干组,在每一组零件中选出一个代表零件(它可以是实际存在的,也可以是假想的,但必须包括组内所有零件的加工要素) ,根据这个代表零件制定一套典型的工艺规程,选定和设计一组机床及工艺设备,并把它们组成一个专门的工段或车间. 当加工对象由一种零件转变为同组内另一种零件时,由于技术要求、结构和工艺的相似,可以不改变加工方法和加工设备,甚至连控制用的凸轮、挡铁以及工、夹具都不更换,或者只需略作调整,便可进行加工生产. 例如,运用奥匹兹分类方法拆分代号为12031 的零件结构,如图1 所示.该零件是一个回转体零件, L / D ≈115 ,所以第一位数是1 ;一端有台阶,并有紧固螺纹,所以第二位数是2 ;无内孔,所以第三位数是0 ;需加工键槽,所以第4 位数是3 ; 有4 个轴向孔,与其它要素无位置要求,所以第五位数是1.按成组方式来组织零件生产时,首先按零件的结构特征、工艺特征以及加工设备的特征,将各种零件进行分组、归类与编码,然后建立每类零件的典型图库和成组加工工艺库. 制定零件成组工艺的加工方法有:1) 虚拟零件法. 在一个零件组中,设计一个能包含这组零件全部几何特征的虚拟零件. 这个虚拟零件拥有加工族中全部零件需要加工的表面,然后按这个虚拟的零件进行工艺设计,这个工艺即为该组零件的成组工艺.
2) 复合工艺路线法. 在零件族内找出一个结构最复杂、工艺路线最长的零件作为代表,然后将族内其他零件有的而代表零件没有的工序也加入,获得一条满足全族零件加工要求的复合工艺路线.
CAPP 的工作原理
现有的工艺设计工作中,工艺数据的汇总、计算、抄写等重复性劳动要占到总工作量的50 %～60 % ,加上各种工艺基础数据的生成与文档管理,工艺管理工作占全部工作量的80 %左右. 工艺人员的很大部分时间用于工艺数据的汇总统计、重复填写等工作上,因此存在以下问题: ①设计效率低下、周期长、成本高; ②个性化色彩浓重,样式繁多,不利于管理; ③设计质量参差不齐,难于实现优化设计; ④工艺人员短缺和老化.CAPP 不仅从根本上解决了这些问题,而且能使工艺设计人员从烦琐重复的劳动中解放出来,从而投入更多精力进行先进工艺的研究和实施工作. 目前,国内外研制和实际使用的CAPP 系统可以分为3 种类型.
1) 派生式CAPP 系统. 派生式CAPP 系统是建立在成组技术的基础上,利用相似零件具有相似工艺文件的原理而生成. 一个新零件的工艺文件是通过检索系统中已有的相似零件的工艺文件加以筛选或编辑而成的. 派生式系统在计算机内保存有一定数量的样板(标准) 工艺文件,在已有工艺文件的基础上加以修改,从而生成新的工艺文件.
2) 创成式CAPP 系统. 创成式CAPP 系统是根据输入的待加工的零件信息,依据工艺知识库中的决策逻辑和制造工程信息自动生成各种工艺文件,用户不需或略加修改即可投入使用. 创成式系统不需要派生法中的样板工艺文件,只存有决策逻辑与规则,系统必须预先读取零件的详细信息,在此基础上按照程序所规定的逻辑规则自动生成工艺文件.
3) 综合式CAPP 系统. 综合式CAPP 系统是将派生式系统、创成式系统与人工智能结合在一起,综合而成的.目前,世界上应用的CAPP 系统大部分属于派生式系统. 派生式CAPP 系统(适合于回转类零件计算机辅助工艺规程设计的主要方式) 如图2 所示.
以GT 为基础,将工艺相似的零件汇集成零件组,然后使用综合零件法或综合路线法,为每一个零件组制定适合本企业的成组工艺规程,即零件组的标准工艺规程. 这些标准工艺规程以一定的形式存储在计算机的数据库中. 当需要设计一个零件的工艺规程时,计算机根据输入的零件成组编码,查找零件所属的零件组,检索并调出相应零件组的标准工艺规程. 在此基础上,根据每个零件的结构和工艺特征,对标准工艺规程进行删改和编辑,便可得到该零件的工艺规程.例如,运用计算机辅助工艺过程设计来编制某零件的工艺规程. 如图3 所示.
CAPP 的发展趋势
由于国内企业工艺编制规范的多样性,造成现有的CAPP 软件开发标准的不统一,从而导致了CAPP软件与CAD/ CAM 软件的兼容困难. 因而,CAPP 软件开发平台的趋向统一是未来的发展趋势.PDM 技术作为一门新兴技术,它的出现为人们打开了新的思路. 以PDM 系统作为集成框架,将已有的传统应用软件AutoCAD 和CAPP 等进行有机地集成,这时CAD、CAPP 系统不再是孤立的系统,而成为产品开发总环境下的有机组成部分. PDM 系统管理了产品从结构设计到工艺设计所需的和所产生的全部信息,特别是PDM 的编码系统为产品的结构设计到工艺设计提供了统一的编码标准. 基于这种编码,可以使信息流动更加畅通,设计人员、工艺人员可以适时地获得他所需要的各种信息,从而保证了数据的统一、完整和共享.
钻削壳体类零件轴向孔系的成组夹具设计
摘 要: 介绍了一种用于钻削壳体类零件轴向孔系的成组夹具,利用了偏心钻套的偏心特性,V 型可调滑块机构等实现了夹具上钻套位置的移动,可以对夹具孔系中心距进行精确调整,从而为同类成组夹具的设计与制造提供了借鉴.
关 键 词: 成组夹具;偏心轴套;中心距;孔系成组夹具有两个特点:一是专用,二是可调. 成组夹具设计与专用夹具设计的不同之处就是机构可调性,所以调整元件和调整机构的设计是成组夹具结构设计的特色. 活动的可调元件及其相应的调节机构将会降低夹具的定位精度和刚度. 因此,它常用于加工精度不高或工件的次要定位等场合[ 1 ,2 ] . 这也是至今为止大多数成组夹具的可调整部分多采用更换式设计,而不是调整式设计的原因. 究其根源是成组夹具结构设计过程中,高定位精度、高刚度调整机构的自主创新性不足,造成工艺系统内各种误差(包括可调机构附加误差) 的综合结果不能满足零件尺寸精度的要求. 减速机齿座的成组钻削夹具可调机构采用偏心钻套[3 ] 和可调滑块机构的复式创新设计[4 ] ,合理地解决了成组夹具可调机构定位精度和刚度低的问题.
零件组的工艺性分析
图1 所示是行星传动减速机的齿座复合零件图,其主要尺寸及形位公差要求见标注.
该零件上F 面的孔系4 - M6 是用来夹紧电机的,对电机安装止口有尺寸要求,并均匀分布且对称于C *C 的方台. G面的孔系4 - ª9 是用来安装减速机的,2 - M8 是起盖螺钉孔, G 面孔系除满足尺寸要求,且分布均匀外,相对于F 面的孔系来说,两孔系坐标相差45°. 我们根据企业现有的设备负荷情况,基于降低操作者劳动量、减低夹具磨损、延长使用寿命的宗旨. 决定利用台钻在夹具上完成对零件上整个孔系中孔的点窝工序,它的后道工序安排在摇臂钻床或立式钻床上进行.
图2
夹具结构简介
本夹具要求一次装夹好工件后,通过上、下钻模板的相对翻转实现对减速机齿座全部孔如图2 所示.在工件利用此夹具加工之前的要求:除了图1中F 面的4 - M6 和G 面4 - ª9 ,2 - M8 螺孔外其余均已加工好. 使用前要根据被加工工件的图纸要求,调整可调滑块09 、14 ,偏心轴套24 ,更换上,下定位盘,加工时,先将工件按图2所示放置在夹具上,利用G 面, ªA H7 孔为定位基准,限制了零件X 、Y、Z方向移动, X 与Y方向转动5 个自由度,止转定位机构12 限制了工件沿角度定位轴的转动自由度,至此零件的6 个自由度完全被6 个定位点所限制,零件在夹具中有唯一确定的位置. 一端制有螺纹的角度定位心轴06 ,垫圈04 压紧螺母05 组成了工件的夹紧装置,松开或旋紧螺母05 ,取下夹具上垫圈04 和上钻模板01 ,即能完成对工件的快速装夹.经实践验证,这种成组夹具的分度误差小,尺寸精度高,能实现一次装夹完成工件全部孔系的加工.
主要部件的设计
偏心钻套的设计
偏心钻套是指内外圆的中心线是不重合的钻套. 如图3 所示,钻套外圆的中心线1 与内圆的中心线2 距离为δ(图中所示为钻套在垂直方向上的极限位置,即中心线1 与中心线2 在竖直方向上的距离恰为最大距离δ) . 这样,当钻套以外圆的中心线1为轴转动时,中心线2 相应的以δ为半径转动,这样就实现了钻套内圆在垂直方向上的位置移动,移动的最大距离为2δ. 偏心钻套与相邻钻套孔的中心线在ªB 直径上的弧长为ªB 变化时,弧长随之变化,偏心钻套是为满足弧长的变化而设计的.
钻模可调滑块机构的设计
该机构主要由钻模可调滑块、固定钻套、紧固螺钉、钻模滑块压板、专用量块、上钻模板90°V 型导轨组成,其简图见图2. 安装钻套的滑块设计为可调节式,用以满足零件组中孔系中心距的尺寸变化.量块尺寸: L2 =ªB2- L3 - L1可调滑块在V 形架上定位. 如不考虑V 形架的制造误差,则滑块定位基准在V 形架的对称面上,因此,滑块中心线在水平方向上的基准位移误差为零. 本机构采用高精度V 型导轨导向设计就是基于它的导向精度高,以提高分度精度.V 形架夹角过大时,将引起滑块定位不稳定,导向性降低,故采用90°角V 形架[5 ] . 因孔距精度较高,为提高直线分度精度,采用量块6 分度. 机构工作过程为:在钻模板和滑块的P、K 面间塞入尺寸为A 的专用量块,保持紧密接触,拧紧紧固螺钉通过压板固紧可调滑块. 可调滑块V 型面的加工、安装误差对孔系分度精度、钻套使用寿命有很大影响.
夹具设计、调试技术要求
(1) 定位盘与钻模板的定位精度要高,它们之间采用凸凹四方定位, 配合面间采用间隙配合
( H7/ h6) ,定位盘凸台外圆中心线与它内凹台阶中心线相对于定位盘中心孔同轴度有较高要求.
(2) V 形导轨工作面半角45°对称度允差4′,导轨工作面对A 面间45°夹角允差5′;
(3) 定位误差Δ定,以壳体中心孔ªA H7mm 作为定位基准,零件组中ªA 最大尺寸ª95 + 0. 0350 ,可
换定位盘A 面与定位基准选用间隙配合H7/ g6 ,可换定位盘A 面的尺寸公差ª95 - 0. 012- 0. 034 为由于工序基准与定位基准重合,所以Δjb = 0 ,定位副间只存在Δjw ,故Δdw = 0. 035 + 0. 034 + 0. 069mm.
(4) 可调滑块V 型面的对称面与水平基准面间的垂直度误差会加速钻套磨损,影响其耐用度.
结 语
用该夹具对成组零件组壳体类零件的批量生产,验证其各检验项目均达到图纸设计要求. 该成组夹具调整准确可靠,加工质量稳定,且很好地利用台钻、摇臂钻床分配工序,降低了操作者的劳动强度.用对套筒类零件组轴向孔系的加工具有一定的参考借鉴作用.
参考文献:
[1]. Gerhard Buurman, Thomas Held,多品种技术研究编码规则[j]. 成组技术与生产现代化卷. 22号 4,2005
[2]. Klaus Spechtenhauser，Angelus Eisinger,研究数控编程技术小组初探[j]. 机电元件研究dec12005vol125no14.
【成组工艺和CAPP 在编制工艺规程中的应用(一)】相关文章：
装饰艺术设计中传统工艺美术教学研究05-02
民间手工艺初谈06-06
钢结构防火涂料涂装工艺标准06-01
维生素C胶囊的制备工艺研究12-05
化学工程与工艺专业论文11-03
目标规划及其在经济中的应用05-11
工艺美术毕业论文（通用6篇）04-13
类金钢石薄膜的制备工艺极其光学特性05-11
动物细胞培养工艺过程监测与控制05-31