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计算机辅助工艺管理的研究及应用

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0　前　言

由于变化多端的市场需要，当前制造业面临着加速新产品开发的迫切任务。为此，必须改变老的企业管理模式，提高应变能力。最有效的途径之一是采用计算机辅助工艺管理。

工艺管理是企业管理中的重要组成部分，涵盖和联系着企业各个部门，它包括对产品图纸进行工艺性分析与审查、拟定工艺方案、编制零组件分工目录、编制工艺规程和工艺装备的设计、制定材料消耗定额和工时定额等一系列工艺准备工作。工艺管理的质量直接影响到生产发展。因此，开展计算机辅助工艺管理，对提高工艺工作和企业管理的水平，促进企业技术进步有着很重要的意义。

1　计算机辅助工艺管理总体方案

利用计算机技术进行企业的工艺管理具体做法是：先建立一套完整的高质量管理模块（见图1），再将所有的数据处理任务（如工艺设计、工艺文件的审定和管理、工装设计等）包括在内，通过局域网实现计算机集成化系统。

图1　工艺文件管理模块总体方案

计算机集成制造系统示意图

2　工艺设计

工艺规程的编制是工艺准备中一项非常重要和复杂的工作。传统的手工设计模式的质量完全取决于工艺人员的技术水平和工作经验，没有统一的设计标准，不同的人制定相同或相似零件的工艺设计方案也会有较大的差异。新零件工艺设计时，即使采用过去相似零件的工艺方案，也必须重新设计并无多大变动的“新”工艺。工艺人员长期从事着不必要的重复劳动，工作量大，而且延长了生产准备周期。利用计算机进行工艺设计，就可改变这一现状。

计算机辅助工艺设计的做法是：先应用成组技术，把各种具有相似或相同特征的零件分类编码，采用统一的解决方案，并利用技术专家、老技术人员的技术和经验，对工艺进行优化设计，实现工艺标准化、规范化，再利用计算机进行数据处理，储入计算机中，为以后工艺设计提供样板模式。

工艺设计期间应尽量向CAPP（计算机辅助工艺规划）方式靠拢，以便条件成熟时易于移植到计算机中。在设计 CAPP系统时要考虑到开发和扩充问题，方便用户使用和维护，便于系统在生产实际中不断修正和完善，并在扩充时不至于改动系统的内核。

3　工艺装备设计

工艺装备是保证贯彻执行工艺规程，提高和保证产品加工质量的重要手段。工装设计是工艺管理工作的重要组成部分，是生产技术准备中工作量最大，周期最长的阶段。传统的手工设计模式很难在较短时间内设计出质量稳定的工装，通过计算机才有可能设计出系列化、标准化程度比较高、质量稳定的工艺装备。

3.1　工装设计模块

工艺设计中引用成组技术和标准化设计，工装设计就可以相应地实现一定的相似性和一致性，从而为计算机辅助工装设计创造有利条件，因此，要把具有相同功能和相似的工艺装备进行分类优化和标准化设计，并利用计算机为各种刀具、量具、夹具、模具及工装卡片等建立标准图形和数据模块（见图2）。

图2　计算机辅助工装设计模块示意图

实现工装设计模块，需要建立设计计算模块和标准图形模块。

设计计算模块的计算流程如图3所示。采用FoxPro程序设计语言来设计计算一些复杂刀具，如插齿刀、滚齿刀和花键拉刀等，计算工作在整个设计过程需要相当长的时间，特别是变位刀具牵涉到变位系数的选择，手工计算是靠经验来进行，需要反复校验，以达到最佳设计效果。而利用计算机进行优化计算，只要输入零件参数、初值及计算精度，几分钟即可完成。大大提高了工作效率，解决了因手工计算而带来的周期长、效率低、准确性差的问题。

图3　设计计算模块计算流程

标准图形模块的设计流程如图4所示。

图4　标准图形模块的设计流程

在刀、量具设计中用FoxPro数据库和AutoCAD相结合开发一个刀量数据处理系统，首先在CAD中建立刀、量具图形库和幻灯片图例库，然后再将设计过的各种刀具、量具的主要尺寸参数输入到数据库系统中，供设计时调用。

例如设计一把铰刀，先进入CAD，在幻灯片图例库中查出结构（前引导或后引导）及刀具代码。然后进入“刀量系统数据库”，调出此代码的刀具数据库，输入要设计的主要尺寸参数，查看是否有此尺寸的刀具。如果有，可根据图号来代用；如果没有，需要重新设计。从标准图形库中调出此种规格的铰刀图形，进行必要的修改，一把新的铰刀设计即刻完成。

夹具、模具设计中，需要在CAD中建立起常用的典型结构标准图形模块。设计新工装时，只需按工装的功能进行检索，找出该工装的标准模型，再根据工艺规程的具体要求进行必要的修改、添加或删除，就能很快地编辑出新工装的设计图。这种经系列化和标准化设计的工艺装备图，不仅设计质量稳定可靠、设计周期短，而且便于组织生产制造。

为便于工装的管理，对工装卡片的填写、工装的更改和撤消、工装的统计与报表等可以用FoxPRO语言编程进行计算机管理，管理模块如图5所示。使用计算机进行工装的统计和查询等日常管理工作，减少了工装设计人员的劳动强度，使工程技术人员有更多的时间投入到设计中去。

图5　工装卡片管理模块

3.2　工装CAD应用程序设计

目前国内比较普遍的做法是以AutoCAD作为支撑平台，开发一些适合自己设计特点的专业技术CAD软件。如工装CAD系统，其中在设计时常用到的紧固件、技术标准、形位公差等绘制采用AutoLISP语言编程；菜单用C语言编程，图标菜单用对话框控制语言（ Dialog-box Control Language缩写 DCL）设计实现自己功能的弹出式对话框；技术条件及说明内容同时有中英文时，为了文字的等高和图面的美观，用AutoLISP语言编程来完成中英文同时输入；表格采用FoxPro与AutoCAD提供的接口实现数据处理（编辑、修改）。通过工装CAD系统可以大大提高我们的工作效率，使工装图纸规范化。工装CAD系统组成如图6所示。

图6　工装CAD系统结构图

4　工艺文件管理

工艺文件的管理就是对技术准备资料的管理，这些资料有：零组件分工表、外购外协分工表、锻铸件分工表以及材料定额表等。它不仅是分工的依据，同时也是各部门进行生产前各种技术和生产准备的主要依据。如工艺系统提前做好工艺规程编制、工装设计、技术关键的工艺试验工作等，供应部门的材料和外购件的采购工作，外协部门的外协零件和锻铸件毛坯的定点生产工作等。这些准备工作的质量和周期对整个生产过程及进度起着关键作用。为了保证生产的每一个环节有条不紊，要更新传统的管理手段，采用计算机管理，提高工艺准备质量、缩短准备周期。

工艺文件管理模块如图7所示。在计算机上分别建立起零组件分工表、外购外协分工目录、锻铸件分工目录、材料定额表等数据库管理系统。例如用计算机管理后，对同系列的零组件分工表可通过数据库进行成组数据处理，不必再用手抄写这些大同小异的“新东西”，这样不仅能大量减少技术人员在工作过程中的重复性劳动，又保证了零组件分工的一致性和准确性。同时还能方便的对不同材料牌号的各种规格进行分类统计，分析材料牌号中使用频率高的规格，从而减少材料规格档次，达到既便于材料的管理和采购，又能使材料消耗降到最低的目标。计算机辅助工艺管理还能按照成组技术的原则非常方便地完成工时定额的制订。

图7　工艺文件管理模块

5　结　语

实现生产技术准备和生产管理计算机化是企业现代化管理发展的趋势，从而将使每一个工程技术人员不须走出办公室，就能通过计算机互通信息，实现信息资源共享。工艺人员在产品设计的同时，就能通过计算机调到有关资料，参与到产品设计中去，及时协调有关问题，并着手其工艺过程设计的准备工作。工装设计人员在工艺人员的工艺编制过程中，也可通过计算机着手工装图纸的设计。这样能够做到产品设计、工艺设计、工装设计三者并行作业，打破了企业传统的顺序作业模式，将生产技术提高到前所未有的新境界。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (6/15/2004)


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