基于成组技术的零件工艺设计标准化实施要求

基于成组技术的零件工艺设计标准化实施要求

张文文 闻虎臣 赵丽君

中航西安飞机工业集团股份有限公司   陕西 西安 710089

【摘要】本文阐述了工艺标准化的目,支撑零件制造工艺设计标准化的需开展的基础工作,论述了基于成组技术和工艺标准化进行零件工艺设计的工作流程，以及流程中各环节的主要工作内容和要求。

【关键词】：成组技术、工艺标准化、工艺设计

0  引言

工艺标准化是利用标准化的原理将产品的工艺过程、工艺要素和工艺文件等进行规范、统一，从而实现工艺的标准化。根据产品/零件的结构、材料及工艺相似性进行系统化、科学化的聚类处理，对建立产品/零件进行分组，形成产品组，通过制定同组典型零件工艺路线、工艺流程、工艺方法、工艺参数、数控加工程序、工艺装备等，实现同组零件工艺标准化、规范化、精益化，提高工艺设计质量和工作效率，降低工艺管理复杂性和难度，降低制造和管理成本，缩短生产周期，保证产品质量。从而将“多品种、小批量”的生产方式转化为专业化集中生产的生产方式.。

2  工艺标准化

工艺设计的质量取决于工艺人员，由于工艺人员的技术水平、工作习惯存在差异，会导致工艺设计结果的（工艺方法、工艺路线等）多样性,一方面会导致现场问题多样化（例如零件的变形有翘曲、弯曲、甚至变形的方向不同），另一方面也会导致工艺装备品种、规格、数量增加，增加生产制造成本，延长生产周期。采用工艺标准化是解决此类问题的有效方法。

2.1  规范标准术语和名称

零件加工过程涉及到多种工艺方法，需对这些工艺方法进行分类，将术语和名称规范化。

2.2  典型工艺路线（工艺流程）

按综合零件法编制典型工艺路线，即从产品族内挑选一个能代表该组大部分零件特征的零件或设计一个包括该组零件特征的假想件，以它为对象编制典型工艺路线。

示例：铝合金锻件接头类零件

毛料检查    机加粗加工   固溶处理   人工时效    电导率检验    硬度检验

机加精加工    预清洗    渗透检测    阳极化    喷漆    标识    总检

2.3 工序内容标准化

工序是制造指令的最小编制和管理单元，生产过程中形成的所有质量记录均应记录/设置在相应的工序中。工序规定“做什么？”、“怎么做？，内容叙述应当简单、明了，典型工序内容标准化，是实施工艺设计标准化的重要环节。

表1  典型工序

2.4  刀具通用化、几何参数系列化

刀具通用化、几何参数标准化、系列化可以减少刀具的种类，有助于刀具批量采购，提前储备，提高刀具的使用率，简化刀具的现场管理。

2.5  工艺文件标准化

工艺文件首先要能完整地反映工艺设计上的要求，并便于文件的使用者能迅速、正确无误地去理解，同时又必须力求简明、统一，既能简化文件的编写，又要便于保管与检索，使有关方面能共享多种工艺信息，还要为积累工艺工作经验和以后的技术追踪提供有力条件。工艺文件的内容结构化、格式与填写方法的标准化，作为一项必不可少的工作给予重视。

3  基于成组技术的零件工艺设计

    基于成组技术的零件工艺设计主要分为三个环节：零件分组、工艺规划、组内零件详细工艺设计

3.1  产品分组

从产品零件的结构相似性、材料相似性和工艺相似性角度分析，划分产品组。产品组的划分方法主要包含直觉分组法、生产流程分析法和编码分类法。

直觉分组法

当产品型号较少或在产品组粗划分时采用，主要依据经验进行产品分组，分组效率很高，但容易受人的观测和判断能力闲置，单独使用很难获得满意效果。

生产流程分析法：

当产品型号较多时使用，该法基于对当前产品生产流程及进行分类，对产品生产流程基本稳定的情况非常有效。

编码分析法：

当产品型号庞大时采用，将产品的特性、生产流程等信息转化为唯一描述产品的编码信息，由数据库统一管理，同时便于新产品纳入相应的产品族并迅速查找到相应的典型工艺。

3.2  工艺规划

    工艺规划包含加工方案、切削参数的最优组合、典型件工艺文件。

3.2.1  加工方案

基于成组零件的相似性，通过制定零件加工方案，推进工艺标准化，可以避免工艺设计结果和现场问题的多样性，减少工艺装备品种和数量，可以简化生产计划管理、也有助于推动生产现场的资源配送（例如刀具），减少生产制造成本，缩短生产周期。

零件加工工艺方案一般以零件组为单元编制，内容包含组内零件清单、设计技术要求、关键技术难点分析、风险点识别、解决措施、典型工艺路线、加工流程、定位方式、工装要求、工艺防差错方法等。

3.2.2  切削参数的最优组合

在数控加工中，正确合理地选择切削参数对确保产品质量、提高生产效率、降低制造成本起着非常重要的作用。近些年来，随着各种制造技术的迅速发展，生产辅助时间大大降低，相应地，切削时间所占的比例就大大增加，因此缩短切削时间，对提高生产效率起着非常重要的作用。数控切削的切削参数是没有固定的标准，与被切削材料、机床刚性、刀具材质和结构、工件结构和精度都密切相关，凭借经验或参考切削用量手册来初步选择切削参数，根据试验验证，并经过调整，获得切削参数的最优组合，支撑成组加工的切削参数选择，是工艺标准化的一个重要环节。

3.2.3  典型件工艺文件

典型件工艺文件是具体零件编制工艺文件的基础，是工艺标准化落实的重要载体。通常做法是挑选一个能代表该组大部分零件特征的零件或设计一个包括改组零件特征的假想零件，以加工方案为指导,依托典型工艺路线、把实践经验、优化和验证的工艺方法编制一个典型工艺文件，并对其进行评审，保证典型件工艺文件的正确性、合理性、规范性。

3.3  组内零件详细工艺设计

3.3.1  确定工艺资源

对照加工方案，确定组内零件的工装设计技术要求及材料定额，编制数控加工程序。

a)优先选用柔性工装，减少工装的数量。刀具规格需标准化、系列化；

b)确定材料定额、包括用量、规格、标准、供应状态等；

c)选用的刀具种类，优选通用化、系列化、标准化的刀具；

d)参照切削参数的最优组合，定义切削参数、刀具轨迹。

3.3.2  编制组内零件工艺文件

以其所对应组别的典型工艺文件为基础，只需针对具体零件的具体特征，修改/补充充材料、工装、数控程序编号、尺寸控制要求等信息，即可快速完成具体零件的制造指令编制。这种做法一方面大大减少了工艺差异性，另一方面也能提高工作效率。

4  结束语

针对零件多品种、小批量的特点，按照成组技术的方法，根据产品/零件的结构、材料及工艺相似性进行系统化、科学化的聚类处理，形成零件分组，对同一组的零件工艺设计进行按照工艺标准化的思路进行规划、实施，实现同族零件工艺标准化、规范化、精益化，从而将“多品种、小批量”的生产方式转化为专业化集中生产的生产方式；一方面可以提高工艺设计质量和工作效率，降低工艺管理复杂性和难度；另一方面可以降低制造和管理成本，缩短生产周期，保证产品质量。