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基于成组技术的DJ21CAPP系统工艺设计

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电动机生产批量小，品种多。其工艺编制主要依赖于手工，工艺设计繁琐，规范性差，成熟的工艺知识及经验难以保存和借鉴，存在着工艺设计时间长，工艺设计重复性大等问题。因此笔者研究开发了一套适合电动机生产特点的DJ21CAPP系统，用以解决工艺设计的瓶颈问题。

开发DJ21CAPP系统的首要环节是基于成组技术的工艺设计过程。成组技术是一门为解决多品种小批量生产所存在的种种问题而产生的应用性科学。它利用统计分析和相似性的理论，将分散的小批量生产汇集成成组生产，把多品种转化为少品种，小批量转化成大批量，显著地提高了多品种多批量生产的经济效益。

成组技术的最初应用是在指导机械零件的制造工艺方面，把许多结构不同的零件按工艺相似性分类整理成零件族，设计出适合全族零件加工的成组工序，从而取得最佳的生产经济效益。

下面以某矿用防爆电动机厂为例介绍DJ21CAPP系统工艺设计过程。笔者通过多次调研，选择了具有代表性的11种隔爆电动机作为研究对象。电动机主要部件为电动机轴、机座、前后端盖。由于篇幅所限，在此只介绍电动机轴工艺设计过程。

1 DJ21零件分类编码系统

零件分类编码系统是用字符(数字、字母或符号)对零件各种特征或属性进行描述、识别的一套特定规则。根据分类编码系统制定的规则，用字符标识、描述零件就是对零件进行编码。代表零件特征属性的每一个字符称为特征码。经过编码，零件的特征被标成相应的特征码，这些特征码的有序组合便产生了零件的代码。

1.1 DJ21分类编码系统结构设计DJ

21分类编码系统采用树式、链式混合结构，由13位十进制代码组成，前7位(1～7码位)为主码，表示零件的类别及几何形状特征。后6位(8～13码位)为辅助码。用数字0～9分别表示零件的特征，总体结构如图1所示。此编码系统具有树式和链式结构的优点;码位数适中，方便使用，编码简单易识别，既可完全描述电动机零件的特征和属性，又避免了其他编码系统过于冗长的缺点。分类编码能满足计算机处理要求，便于信息的传输、存储和检索。特殊性和通用性兼顾，既重点面向电动机制造行业，同时又可用于其他机械制造行业。采用编码长度可扩充的柔性化设计，根据制造企业特点，对主码、辅助码和特征项加以扩展，便可应用于大多数机械零件的编码。

1.2 电动机零件编码

在运用DJ21零件分类编码系统对零件进行试编码后，确定DJ21分类编码系统可以应用于电动机零件的描述。因此，对矿用隔爆电动机主要零件进行了编码。表1为电动机轴编码表。

2 零件分组

零件分组是将零件集合，从相似性原理出发，按一定目的分类成组，这是实施成组技术(GT)的基本手法。本次设计主要划分工艺组，采用特征码位码域法划分零件组。

2.1 电动机轴分组码域的设计

在对电动机轴结构特征及加工工艺详细研究的基础上，通过征求工艺专家的意见，特征码位码域将进行如下设计:将码位1、2、4、6、11、12这六个码位作为特征码位，并分成四组如下。

电动机轴码域一组第1码位对应的特征项为电动机轴，第2码位对应的特征项为外部基本形状中的单一轴线(双向台阶)，第4码位对应的特征项为内部基本形状中的无轴线孔或盲孔(单侧、双侧)，第6码位对应的特征项为平面、曲面加工中的外部键槽，第11码位对应的特征项为直径尺寸小于等于400mm，第12码位对应的特征项为长度尺寸小于等于1100mm。

电动机轴码域二组第1码位对应的特征项为电动机轴，第2码位对应的特征项为外部基本形状中的单一轴线(双向台阶)，第4码位对应的特征项为内部基本形状中的无轴线孔或盲孔(单侧、双侧)，第6码位对应的特征项为平面、曲面加工中的外部键槽，第11码位对应的特征项为直径尺寸小于等于400mm，第12码位对应的特征项为长度尺寸大于1100mm、小于等于1700mm。

电动机轴码域三组第1码位对应的特征项为电动机轴，第2码位对应的特征项为外部基本形状中的单一轴线(双向台阶)，第4码位对应的特征项为内部基本形状中的通孔(光滑、单、双向台阶)，第6码位对应的特征项为平面、曲面加工中的内部花键或内部花键及外部键槽，第11码位对应的特征项为直径尺寸小于等于400mm，第12码位对应的特征项为长度尺寸小于等于1700mm。

电动机轴码域四组第1码位对应的特征项为电动机轴，第2码位对应的特征项为外部基本形状中的单一轴线(双向台阶)，第4码位对应的特征项为内部基本形状中的无轴线孔或盲孔(单侧、双侧)，第6码位对应的特征项为平面、曲面加工中的花键或花键及外部键槽，第11码位对应的特征项为直径尺寸小于等于400mm，第12码位对应的特征项为长度尺寸小于等于1700mm。

2.2 零件分组

根据上面特征码位码域的设计，结合在煤矿电动机厂调研情况，将收集到的电动机轴分为四组，具体分组情况见表2。

3 成组工艺设计

工艺设计是机械制造生产过程的技术准备工作中一项重要内容。它是产品设计与车间生产的纽带，是经验性很强且影响因素很多的决策过程，是产品设计和产品制造的重要环节，是保证企业生产过程合理有序实施的重要生产活动。工艺设计标准化就是使同类零件在相同生产条件下利用标准的工艺过程。它可以防止工艺过程多样化，便于计算机处理，进一步借助计算机工艺设计系统，提高生产过程的自动化水平。所以，基于GT的CAPP工艺设计包括工艺设计的标准化和自动化。

成组工艺设计是实现工艺标准化的主要方法，是以结构相近的若干零件组成的零件加工族为工艺对象。基本做法有虚拟零件法和复合工艺路线法。根据码域把零件分组后，发现同一组内的零件的加工工艺路线相差不大。因此本次工艺设计采用复合工艺路线法来进行。下面对电动机轴进行成组工艺设计。

电动机轴在零件分组中共分四组。通过工厂现场调研、征求技术中心工艺专家的意见，综合分析收集到零件的加工工艺，在典型零件的基础上，最终得出四组零件的复合加工工艺路线。

1)电动机轴第1组以零件YBU 275为基础，最终确定复合加工工艺路线为:苏163—C620—MQ1350A—6H83—MQ1350A。

2)电动机轴第2组以零件YBSS2400(A)为基础，最终确定复合加工工艺路线为:T6112—苏163—C620—Z3063—MQ1350A—X53K—MQ1350—C620。

3)电动机轴第3组以零件YBC2400为基础，最终确定复合加工工艺路线为:T6112—苏163—C620—MQ1350A—深孔钻—CW 6163—MQ1350A—CW 6163—MQ1350A—C620—X53K。

4)电动机轴第4组以零件YBC2180为基础，最终确定复合加工工艺路线为:苏163—C620—MQ1350A—YB6016—喷丸机—6H83—MQ1350A—C620。

根据电动机轴各组复合加工工艺路线最终确定各组主样件。图2是电动机轴第3组主样件，外部基本形状为双向台阶且有环槽。内部基本形状为单向台阶通孔，平面、曲面加工为内部花键及外部键槽。材料为40CrNiMo。直径尺寸为190mm，长度尺寸为1150mm。根据主样件建立各零件组工序卡片。即制定主样件工艺过程的工艺路线和相应的工序内容。在此基础上，编制工艺过程工序卡片，形成标准工艺。在标准工艺的基础上作简单修改，可得到满足全组零件的成组工艺，这样可极大地减少许多重复性劳动。工序卡片在Access数据库中录入，并输入计算机系统数据库中，建立必要的工艺数据或数据文件，以存储工艺数据和规范，供编制CAPP软件调用。

图2 电动机轴第3组主样件

4 DJ21CAPP系统简介

本系统是以MicrosoftVisual Studio.NET2003为开发平台，通过ACCESS建立关系模型数据库，使用ADO技术对数据库进行访问。该系统具有较强的智能性，根据编码系统编码可以检索到相应的标准工艺，也可对标准工艺进行扩展、编辑和维护;具有完善的图形导入和编辑功能，用户也可通过交互式输入，自动生成加工工艺，并可根据零件特点，对工艺进行任意修改，大大提高了设计效率。该软件系统的主界面包括文件、工艺设计、数据维护、帮助四个主菜单。

5 结语

应用GT技术，利用自行设计的分类编码系统把零件编码，并采用特征码位码域法将零件成组，按零件组制定工艺集(也称工序工步词典)，设计出适用于矿用电动机制造的检索式、派生式和创成式相结合的CAPP系统。本系统具有完善的CAD图形导入、编辑功能，操作简单、通用性强，对编码系统稍作调整，即可在机械制造企业中得到推广应用。此系统首次在电动机制造行业中应用，提高了工艺设计的效率和质量。经用户使用，使得新设计的零件数减少50%，图样总数减少20%，生产准备时间缩短30%，总设计周期缩短30%，为企业带来了较大经济效益。 (end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (7/28/2008)


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