智能化工艺规划实践探索

不管是什么零件，也不管采用何种生产方式，都面临一个问题：如何在保证质量及精度的前提下，能低成本、高效率地加工出零件来。即使是同一个零件，由于生产方式不同，零件的加工工艺也不一样，所以工艺是零件加工的决定因素。如果采用智能加工的生产方式，那么零件的工艺规划与普通机床加工和普通的数控加工的工艺规划有所区别，具体表现如下。

1）工艺过程发生改变

由于采取智能加工的生产方式，它是一种复合化及自动化的加工，零件的整个工艺过程缩短了，工序数目减少了，机床数量、占地空间及操作人员减少。从表面上看，购买柔性制造单元成本较大，但实际上，企业在效率、生产成本、管理成本等方面都降低了，关键是工艺过程发生了改变。

2）工艺规划的形式发生改变

以往工艺规划都是根据《机械加工工艺手册》手工编写工艺，现在由于采取智能加工的生产方式，充分运用CAM和信息数据的通信功能，可以用电脑和CAM软件来进行工艺规划并与机床联机操作。

3）工序设计发生改变

（1）工序内容发生改变。由于采取智能加工的生产方式，零件的加工往往采取工序集中的方法，提高了零件的加工精度（特别是形位精度），工序的工步多了，使用的刀具也多了。

（2）加工阶段、切削参数的选取及走刀方式的规划发生改变，采用电脑和CAM软件能非常方便地进行加工阶段、切削参数的选取及走刀方式的规划并通过仿真检验，对切削参数、走刀方式、走刀轨迹进行优化。

（3）在智能加工中，由于多数情况下要使用上下料机器人，夹具（不管是通用的还是专用的）要求是自动（液压或气动）动作的，这样才能适应柔性制造单元的各部分的动作节拍和动作程序的要求。

（4）在智能加工中，大多采用在线自动量具，一般不需人为选择。

（5）在智能加工中，新的加工方法的出现（如铣螺纹、铣螺纹退刀槽、铣孔等）改变了工件工序的加工方式。(www.xing528.com)

4）成组技术

在智能加工中，尽可能采用成组技术（group technology，GT），这样可充分利用数控系统和CAD/CAM软件的功能。

成组技术公认为是解决多品种、小批量生产的有效途径。成组技术是从制造工艺领域的应用开始，并逐步发展成为一种提高多品种、中小批量生产水平的生产与管理技术。目前，随着现代制造系统的发展，成组技术被认为是FMS及CIMS等先进制造系统的技术基础。从广义上讲，成组技术就是将许多各不相同但又具有相似性的事物，按照一定的准则分类成组，使若干种事物能够采用同一解决方法，从而达到节省人力、时间和费用的目的。长久以来，人们从经验中认识到，把相似的事物集中起来加以处理，可以减少重复性劳动和提高效率。这一类的例子可以在各类工作和生活领域看到，成组技术的核心和关键是按照一定的相似性准则对产品零件分类成组。

5）工艺规划的方向

在将来的智能加工中“基于特征的数控技术加工工艺的决策支持”是工艺规划的方向。现有的数控技术加工工艺设计系统主要是提供一个可以进行数控技术加工工艺设计的人机交互式工具，并没有针对零件的特征信息提供一套计算机辅助的机制来对数控技术加工的工艺设计进行指导。这样就导致在当前的软件环境中数控技术工艺人员只能手工填写数控加工工艺，没有充分利用已有的数控技术加工工艺设计软件和计算机辅助的功能对数控技术加工工艺设计过程进行进一步的支持。从而导致数控技术加工工艺设计效率低下，而且数控技术加工质量完全依赖于数控技术工艺设计人员的水平，造成数控技术加工质量的参差不齐。

在工厂实际设计零件的数控技术加工工艺中，由于零件大多形状复杂，导致数控技术加工设计复杂，如何减少数控技术加工工艺设计人员的劳动量，使得数控技术加工工艺人员可以将更多的精力投入创造性的劳动中就成为数控技术加工工艺辅助设计的重要研究课题。

（1）零件信息的描述。现有的大部分数控技术加工工艺设计系统只注重零件的几何表达，而对于各种技术和公差精度等信息只作为标注处理，而在进行数控技术加工工艺设计时往往要重新查看甚至是输入这些工艺信息，这样不仅造成大量人力、物力重复投入，而且对于数据的及时准确传输也是一个障碍，从而造成工艺决策系统效率低下，也就不能完全体现出加工工艺决策支持带来的好处。

基于对数据集成和数控技术加工工艺决策系统效率的要求，必须建立一种全新的信息承载体，该承载体不但能够承载传统的几何信息，而且能够承载工艺所需要的其他信息（如公差精度以及材料等信息），包括特征几何信息和工艺特征信息两大类。

（2）工艺知识的表达。只有特征数据并不足以使系统对数控技术加工工艺决策进行辅助，系统才需要对数控技术加工知识进行总结抽象，以达到计算机存储的要求，才能使得数控技术加工工艺设计系统得到知识的支持，从而达到对数控技术加工工艺设计的辅助。数控技术加工知识库存储管理大量工艺专家经验、规则、事实、概念，并向用户提供方便的查询和检索手段，为数控技术加工工艺设计提供知识支持。在所提供的内容丰富的工艺知识库基础上，进一步建立企业专用的机床、刀具、夹具、切削参数、材料、典型工艺库。将数控技术加工工艺所用到的加工方法链、数控技术机床、刀具、夹具、切削参数定义为不同的类。将这些类作为一个基础，在此基础上分别定义各自的子类，利用类的继承和派生的特点，合理安排类的结构以便扩充和使用方便。在工艺模型中，为了便于用户进行数控技术加工工艺设计和数控技术加工工艺数据的管理，保证数控技术加工工艺信息的规范性和集成性，需要对属性的取值进行约束。

（3）决策支持的方法。有了特征信息作为系统输入，并建立了数控技术加工的知识库与资源库，系统就具备了对数控技术加工工艺设计决策过程进行辅助的基本条件。