成組數(shù)控技術(shù)的發(fā)展.doc

成組數(shù)控技術(shù)的發(fā)展成組數(shù)控技術(shù)從50年代提出到如今已經(jīng)歷了近50年的發(fā)展和應(yīng)用。成組數(shù)控技術(shù)作為一門綜合性的生產(chǎn)技術(shù)科學(xué)是計算機輔助設(shè)計、計算機輔助工藝過程設(shè)計、計算機輔助制造（CAM）和柔性制造系統(tǒng)等方面的技術(shù)基礎(chǔ)。我國早在60年代初就在紡織機械、飛機、機床及工程機械等機械制造業(yè)中推廣應(yīng)用成組技術(shù)，并初見成效。原機械部設(shè)計研究院負責(zé)組織研制的全國機械零件分類編碼系統(tǒng)JLBMI，它將對我國推廣應(yīng)用成組數(shù)控技術(shù)起到積極推進作用。近幾年來，一些工廠實踐經(jīng)驗表明，應(yīng)用成組技術(shù)的經(jīng)濟效益是十分顯著的。我國不少高等工業(yè)院校結(jié)合教學(xué)和科研工作，在成組數(shù)控技術(shù)基本理論及其應(yīng)用方面，如零件分類編碼系統(tǒng)、零件分類成組方法和計算機輔助編碼、分類、工藝設(shè)計、零件設(shè)計、生產(chǎn)管理的軟件系統(tǒng)等方面都開展了許多研究工作，并取得了不少成果。可以相信，隨著應(yīng)用推廣和科研工作的持續(xù)開展，成組數(shù)控技術(shù)對提高我國機械工業(yè)的制造技術(shù)生產(chǎn)管理水平將日益發(fā)揮其重要的作用。（引用2）。成組數(shù)控技術(shù)的發(fā)展方向：(1)國家和地方政府的科技資助政策在發(fā)生重大變化:更強調(diào)公共財政支持公共的服務(wù)平臺,例如江蘇正在建立高校-企業(yè)共建的工程中心,如紡織機是知識創(chuàng)新平臺中的重要內(nèi)容.成組技術(shù)可以幫助知識的條理化和編碼化機械工程中心等.(2)國家在建立各種知識創(chuàng)新平臺,支持企業(yè)的創(chuàng)新.（引用3）.用成組數(shù)控技術(shù)原理指導(dǎo)企業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計,替代傳統(tǒng)的設(shè)計方法,是企業(yè)改善設(shè)計質(zhì)量、提高設(shè)計效率的一個重要手段。統(tǒng)計表明,當(dāng)設(shè)計開發(fā)一種新產(chǎn)品時,往往有80%以上的零件設(shè)計可以參考借鑒或直接引用原有的產(chǎn)品圖紙,而對車床產(chǎn)品設(shè)計而言,可重復(fù)利用和借鑒的零部件就更多。成組數(shù)控技術(shù)要求在新產(chǎn)品設(shè)計中盡量采用已有產(chǎn)品的零件,減少零件形狀、零件上的功能要素以及尺寸的離散性,要求各種產(chǎn)品間的零件盡可能相似,盡可能重復(fù)使用,不僅在同系列產(chǎn)品之間如此,在不同系列產(chǎn)品之間也盡可能如此。如在研制開發(fā)普通臺式車床時,對不同系列、不同規(guī)格的臺式車床,其床身、床鞍、刀架、尾架、主軸箱、進給箱、溜板箱等根據(jù)需要設(shè)計成不同的模塊供設(shè)計人員根據(jù)客戶需要進行拼裝,不同模塊中所用零部件盡可能相近或相似?？梢赃@樣說,設(shè)計者的任務(wù)不是創(chuàng)造新零件,而是盡量用現(xiàn)有零件拼裝新產(chǎn)品。設(shè)計人員在設(shè)計產(chǎn)品時按先檢索后設(shè)計的順序,充分利用庫內(nèi)的設(shè)計資料,檢索現(xiàn)有零件,盡量減少新設(shè)計的工作量,在合理繼承的基礎(chǔ)上,進行創(chuàng)新。將成組數(shù)控技術(shù)應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計方面,可減少產(chǎn)品中相似零件的數(shù)目,消除重復(fù)設(shè)計零件,減少設(shè)計建模及繪圖工作,利用零件的分類編碼系統(tǒng)檢索出同樣功能的零件,識別代用件等等。（引用1）成組數(shù)控工藝設(shè)計數(shù)控加工的基本特點對所加工的零件進行工藝分析,擬訂工藝方案,選擇合適的夾具、刀具,確定切削用量。一些在普通機床的加工工藝中任何數(shù)控加工,在編制數(shù)控加工工藝和程序之前,都要不必考慮的問題,如工序內(nèi)工步的安排、零點設(shè)置、對刀點。毛坯的制作沖裁模,一般要經(jīng)過鍛造進行毛坯操作,碳素工具鋼一般鍛造性能良好,鍛造過程中對表面脫碳要嚴(yán)加注意,加熱時間要盡量縮短,其次要嚴(yán)格控制鍛壓比,一般要大于4,鍛造后,空氣冷卻。始鍛1200,終鍛800。熱處理工藝：鍛造后為了給后序的加工、最終熱處理工序作好準(zhǔn)備,應(yīng)消除鍛件內(nèi)的應(yīng)力,改善組織,并使其具有合適的硬度和穩(wěn)定細小的組織,以利于機械加工。因此鍛件要在毛壞狀態(tài)下進行預(yù)先熱處理。T10A碳素工具鋼,一般采取球化退火,使?jié)B碳體成球狀均勻分布,若鍛件沿晶界出現(xiàn)網(wǎng)狀碳化物時,則先進行正火處理,消除網(wǎng)狀碳化物,然后進行球化退火。通常采用球化退火,以獲得鐵素體機體上分布的細小均勻的粒狀碳化物組織。淬火(1)淬火溫度T10A淬透性低。需要用水冷卻,容易產(chǎn)生變形和淬裂,另外碳素工具鋼對過熱敏感,晶粒容易長大,其淬火溫度一般是在碳化物與奧氏體共存的兩相區(qū)內(nèi),這是由于碳化物的存在不僅可以阻止奧氏體的長大,使碳素工具鋼保持較小晶粒,從而能在高硬度條件下保證具有一定的韌性；而且剩余碳化物的存在也有利于模具耐磨性的提高。為防止過熱,選取最低的淬火加熱溫度(760780),是獲得最好機械性能的關(guān)鍵,為防止淬火開裂,必須在淬火方法上實現(xiàn)均勻冷卻1。(2)加熱、保溫時間的由于加熱時間與模具的材質(zhì)、工件大小有關(guān)。升溫時間因工件大小而異,保溫時間依材質(zhì)而不同,加熱時間不可取一定值,加熱時間的長短直接影響模具的組織性能。為保證T10A冷作模具基體奧氏體化,碳化物溶解,必須有一定保溫時間,保溫時間本公司采用1525min。公式：升溫時間=f(模具工件尺寸,30min/25mm)保溫時間=f(鋼材材質(zhì))(SK工具鋼1015min,該公司采用1525min)SK鋼材加熱時間=保溫時間+升溫時間T10A冷作模具加熱時間=30min/25mm+1520(引用10)數(shù)控加工工藝的主要內(nèi)容：1.選擇數(shù)控機床：考慮各數(shù)控機床的附件種類、行程范圍、承重等因素,根據(jù)需要加工的工件,來選擇適當(dāng)?shù)臋C床。(引用12)2.選擇適合在數(shù)控機床上加工的工序內(nèi)容一般的,對于難測量、難控制尺寸的非敞開內(nèi)腔；尺寸精給系統(tǒng)反向間隙對加工精度的影響。同一把刀能加工的內(nèi)容應(yīng)該連續(xù)加工,盡量減少諸如換刀、轉(zhuǎn)位等輔助工作時間,提高加工效率。(引用13)3.數(shù)學(xué)處理。編程前,根據(jù)零件的幾何特征,在建立的工件坐標(biāo)系上,計算出刀具的運動軌跡。對于形狀比較簡單的零件(如直線和圓弧組成的零件),只需計算出幾何元素的起點、終點、圓弧的圓心、兩個幾何元素的交點或切點的坐標(biāo)值等。度、位置精度高、更換機床難以保證的部位；鏡像對稱的加工降低加工成統(tǒng)規(guī)定的指定代碼、程序段格式,來編寫零件程序清單。4.通過傳輸介質(zhì),將程序輸入機床。(引用9)5.程序校驗與首件試切。表面等,考慮在數(shù)控機床加工。此外,考慮到數(shù)控機床的工時費用高等因素,為提高數(shù)控機床的工作效率不考慮數(shù)控機床。(引用9)6.分析加工零件的圖紙:普通機床能滿足圖紙要求的本,當(dāng)程序被驗證準(zhǔn)確無誤之后,存檔。編寫零件程序清單:加工路線和工藝參數(shù)確定以后,根據(jù)各機床所用數(shù)控系明確加工內(nèi)容及技術(shù)要求,確定加工方案,制定數(shù)控加工路線分析零件的變形情況、加工余量以及圖紙中各加工表面的尺寸精度、幾何形狀精度、相線位置度、表面粗糙度等要求；設(shè)計數(shù)控加工的工序劃分、機床附件和刀具的選擇、夾具的定位與安裝、切削用量的確定、安排走刀路線等等。(引用9)7.編制、調(diào)整數(shù)控加工工序的程序:數(shù)控機床程序編制的方法有兩種:即手工編程和自動編程。手工編程由人工完成零件圖樣分析、工藝處理、數(shù)值計算、書寫程序清單直到程序的輸入和檢驗。適用于點位加工或幾何形狀不太復(fù)雜的零件,缺點是非常費時,且編制復(fù)雜零件時,容易出錯。自動編程又分為APT編程和CAD/CAM編程:前者使用計算機或編程機,完成零件程序的編制過程,對于復(fù)雜的零件很方便。后者則利用CAD/CAM軟件,實現(xiàn)造型及圖象自動編程。如MasterCAM、UG、Pro-E等。(引用15)(引用8)8.數(shù)控機床編程的步驟:根據(jù)使用的刀具確定合理的走刀路線,選擇適當(dāng)?shù)那邢饔昧俊Ｍ瑫r還應(yīng)發(fā)揮數(shù)控系統(tǒng)的功能和數(shù)控機床本身的特點,正確選擇對刀點,尤其是輪廓精加工時的切入、切出方式、刀具的補償?shù)?在滿足圖紙精度要求的前題下,尋求最短加工路線(包括切削路線和空走刀路線),同時避免機械進零件.圖紙的數(shù)學(xué)處理:零件圖紙的數(shù)學(xué)處理主要是計算零件加工軌跡的尺寸,即計算零件加工輪廓的基點和節(jié)點的坐標(biāo),或刀具中心輪廓的基點和節(jié)點的坐標(biāo),以便編制加工程序。(引用6)(引用15)9基點坐標(biāo)的計算:一般數(shù)控機床只有直線和圓弧插補功能。對于由直線和圓弧組成的平面輪廓,編程時數(shù)值計算的主要任務(wù)是求各基點的坐標(biāo)。(1)基點的含義構(gòu)成零件輪廓的不同幾何素線的交點或切點稱為基點?；c可以直接作為其運動軌跡的起點和終點。(2)直接計算的內(nèi)容根據(jù)程序編制的要求,基點直接計算的內(nèi)容有:每條運動軌跡的起點和終點在選定坐標(biāo)系中的坐標(biāo),圓弧運動軌跡的圓心坐標(biāo)值?；c直接計算的方法比較簡單,一般可根據(jù)零件圖樣所給的已知條件用人工完成。即依據(jù)零件圖樣上給定的尺寸運用代數(shù)、三角、幾何或解析幾何的有關(guān)知識,直接計算出數(shù)值。在計算時,要注意小數(shù)點后的位數(shù)要留夠,以保證足夠的精度。(引用5)(引用8)10.節(jié)點坐標(biāo)的計算:對于一些平面輪廓是非圓方程曲線Y=F(X),如漸開線、阿基米德螺線等,只能用能夠加工的直線和圓弧去逼近它們。這時數(shù)值計算的任務(wù)就是計算節(jié)點的坐標(biāo)。(1)節(jié)點的定義當(dāng)采用不具備非圓曲線插補功能的數(shù)控機床加工非圓曲線輪廓的零件時,在加工程序的編制工作中,常用多個直線段或圓弧去近似代替非圓直線,這稱為擬合處理。擬合線段的交點或切點稱為節(jié)點。(2)節(jié)點坐標(biāo)的計算節(jié)點坐標(biāo)的計算難度和工作量都較大,故常通過計算機完成,必要時也可由人工計算,常用的有直線逼近法(等間距法、等步長法、和等誤差法)和圓弧逼近法,有人用AutoCAD繪圖,然后捕獲坐標(biāo)點,在精度允許的范圍內(nèi),也是一個簡單而有效的方法。(引用11)用戶宏程序?qū)崿F(xiàn)編程零點變換和成組加工隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,機械產(chǎn)品日益趨向于多品種小批量。數(shù)控機床因其高生產(chǎn)率、高加工精度、低勞動強度、具有柔性和便于管理等優(yōu)點而應(yīng)運而生。數(shù)控系統(tǒng)功能也越來越完善。就機械加工工藝系統(tǒng)而言,除了機床更新?lián)Q代加快外,刀具、夾具等也在不斷改變,而且生產(chǎn)加工流程也時時在變。這種生產(chǎn)加工的柔性,不但要求數(shù)控程序能便于修改,同時編程周期要短和編程費用要低。為了編制出高效而實用的數(shù)控程序,經(jīng)過長期編程實踐的摸索,深切體會到利用數(shù)控系統(tǒng)提供的宏指令開發(fā)一些典型實用的宏程序,是一條非常有效的途徑所謂的編程零點是指根據(jù)加工零件圖樣選定的編制程序的原點,即編程坐標(biāo)系的原點。在實際工中,我們還應(yīng)確定編程零點在機床坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo),也就是要進行編程零點變換。而機床數(shù)控系統(tǒng)所能提供的只有G54G57四個編程零點,這對于四面或五面加工的零件來說,常常不夠用。如以前在鏜銑加工中心上進行四面或五面減速器箱體的數(shù)控加工時,就發(fā)現(xiàn)因編程零點設(shè)置不足,導(dǎo)致編程時數(shù)值計算復(fù)雜,這樣一旦刀具和夾具調(diào)整后,將使程序修改時間過長,影響了生產(chǎn)的順利進行。針對這一現(xiàn)狀,設(shè)計了用于多編程零點變換的宏程序。借助該宏程序,能隨意方便地設(shè)定編程零點,且因能將尺寸計算由三維空間轉(zhuǎn)化為兩維空間,而且所設(shè)定的編程零點可多次被調(diào)用,不僅能使程序的長度縮短一半以上,又使程序可讀性強,在生產(chǎn)現(xiàn)場修改方便,因而得到了很好的應(yīng)用。還有一種軸類零件蝸桿,其結(jié)構(gòu)具有成組相似的特征,在車削工序中,主要結(jié)構(gòu)尺寸有十種變型。針對這樣的軸類零件,利用數(shù)控系統(tǒng)宏指令功能,采用數(shù)據(jù)可靈活多變的參數(shù)形式,按照工序中所采用刀具先后順序的不同,將整個工序劃分成前后相連的若干工步子程序；對于變型尺寸,則設(shè)計了專門子程序完成平行工步子程序之間的轉(zhuǎn)換。這樣,整個蝸桿組車削加工的數(shù)控程序能形成一個自動成組查表程序。機床操作者只要在主程序運行之前輸入變型號,程序即按預(yù)定流程自動完成該組蝸桿零件的整個車削工序。采用這樣的成組加工程序,近兩年使用表明,它不但可以大大減少程序存儲空間,還能將調(diào)用程序出錯率減少到最低限度。(引用15)基于成組技術(shù)的多品種小批量產(chǎn)品工藝編碼規(guī)則研究在分析某類產(chǎn)品制造工藝及生產(chǎn)組織現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,基于成組技術(shù)開發(fā)了產(chǎn)品零部件的工藝編碼規(guī)則體系,從而為該類產(chǎn)品制造工藝數(shù)據(jù)庫的開發(fā)以及工藝數(shù)據(jù)的快速獲取、共享和重用創(chuàng)造了條件.制造技術(shù)的進步和人們消費觀念的變化使得產(chǎn)品個性化、差異化、多樣化和特色需求的趨勢越來越明顯,大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品越來越少.與普通產(chǎn)品相比,某些產(chǎn)品更具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零部件眾多、加工及裝配工藝精度要求高、批量小等顯著特征,也對工藝規(guī)劃的制定、生產(chǎn)組織和作業(yè)排程等提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn).在新品開發(fā)及制定工藝規(guī)劃時,若利用分類成組技術(shù),可以充分、快速、自動和有效地利用已有類似件的工藝信息,大大地加快新品開發(fā)的速度,也有利于形成標(biāo)準(zhǔn)化制造工藝庫,有效地提高產(chǎn)品設(shè)計和制造工藝的標(biāo)準(zhǔn)化水平,縮短新品生產(chǎn)準(zhǔn)備周期,降低新品的技術(shù)準(zhǔn)備費用,保證新品的開發(fā)質(zhì)量.多品種小批量產(chǎn)品制造工藝及生產(chǎn)組織特點分析：某類產(chǎn)品由機械、材料、控制、電氣、通信、集成電路、微波等多學(xué)科緊密集成,具有技術(shù)含量高、功能質(zhì)量嚴(yán)格、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、批量極小、研發(fā)周期短等特殊要求.根據(jù)規(guī)格、性能等的不同,每種類型產(chǎn)品又包括