基于成組技術(shù)的工藝裝備研究與應(yīng)用

吳倩倩 沈陽飛機工業(yè)（集團）有限公司

隨著經(jīng)濟和科技水平的快速發(fā)展，成組技術(shù)是一門工程技術(shù)科學(xué)，研究如何識別和發(fā)掘生產(chǎn)活動中有關(guān)事物的相似性，并充分利用它，即把相似的問題歸類成組，設(shè)計解決這一組問題相對統(tǒng)一的最優(yōu)方案，以取得所期望的經(jīng)濟效益。成組技術(shù)巧妙地把品種多轉(zhuǎn)化為“少”，把批量小轉(zhuǎn)化為“大”，將相似的工作和內(nèi)容歸并處理，來提高系統(tǒng)的柔性、可重構(gòu)性、效率等。通過成組技術(shù)，生產(chǎn)中主要矛盾得到有條件的轉(zhuǎn)化，多品種、小批量生產(chǎn)方式的經(jīng)濟效益將會顯著提高。

一、工藝裝備中應(yīng)用成組技術(shù)的意義

航空制造業(yè)大多采用多品種、小批量、變狀態(tài)的制造模式，新研產(chǎn)品迭代快，工藝裝備的需求量逐年遞增，但傳統(tǒng)的工藝裝備管理與使用方法伴隨著大量的重復(fù)性工作，并且設(shè)計任務(wù)重，繼承性差，不可重復(fù)利用，進而造成工藝裝備的設(shè)計和制造費用大增，浪費和庫存量都很大。此外，不同工裝設(shè)計者對相同工序的工藝裝備理解不同，缺乏規(guī)范，導(dǎo)致設(shè)計的工藝裝備各異，設(shè)計制造周期長，生產(chǎn)現(xiàn)場使用的統(tǒng)一性和互換性差，造成機床調(diào)整時間長，加工質(zhì)量不穩(wěn)定。因此，對工藝裝備實施“三化”，即標準化、系列化、模塊化是非常必要的。采用成組技術(shù)，針對加工方法、安裝方式和輪廓尺寸相同或相近的產(chǎn)品，可設(shè)計專用工藝裝備；利用成組技術(shù)對工藝裝備的基體、夾緊機構(gòu)和傳動裝置、定位方式等進行相似性研究，可設(shè)計柔性化的工藝裝備；利用成組技術(shù)，對相似的工作內(nèi)容進行歸并處理，提高成組批量，制造企業(yè)能更好地適應(yīng)多品種、小批量生產(chǎn)，取得規(guī)模經(jīng)濟效益。

二、成組技術(shù)在工裝設(shè)計中的應(yīng)用

（一）成組技術(shù)在夾具設(shè)計中的應(yīng)用

在夾具設(shè)計的過程中，首先應(yīng)該按照零件的規(guī)格尺寸以及結(jié)構(gòu)特征有針對性的進行排序，如在軸類零件中RD2 車軸、GKIG 型內(nèi)燃機車車軸按照外徑尺寸每相差5mm 來進行分類。在盤類零件中，圓形的上、下心盤、端蓋、后擋，橢圓形的彎頭法蘭、三通法蘭等，它們雖然外形差異較大，但其定位夾緊方式卻是基本相似的，這些產(chǎn)品不僅要考慮其外形尺寸，還需將不同的加工余量因素考慮在內(nèi)，最后根據(jù)夾緊力的大小及外形尺寸進行分類歸組簡化，進而在工裝夾具他們雖然外形相差很大，所以在進行設(shè)計或者制造這些產(chǎn)品的過程中，不僅應(yīng)該考慮其外形，而且還應(yīng)該綜合考慮產(chǎn)品的加工余量，進而在夾具設(shè)計的過程中采用成組技術(shù)，從而可以提高產(chǎn)品生產(chǎn)率。

（二）成組技術(shù)在工裝設(shè)計中的應(yīng)用

成組技術(shù)在工裝設(shè)計中應(yīng)用不僅可以縮短設(shè)計周期，減少勞動量。提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的質(zhì)量，而且對生產(chǎn)單件、小批量、多品種的產(chǎn)品設(shè)計進行優(yōu)化，提高生產(chǎn)的效益。下面主要以液壓支架立柱千斤頂?shù)慕娱L桿鉆胎的設(shè)計為例進行分析成組技術(shù)在工裝設(shè)計中的應(yīng)用。液壓支架最重要的零件技術(shù)立柱千斤頂?shù)慕娱L桿。對液壓生產(chǎn)廠家來說，液壓支架立柱千斤頂?shù)慕娱L桿是批量適中，并且比較常用的一種零件，一般的生產(chǎn)批量在200 到500 根左右，但是由于零件的尺寸比較大，在1.2m 到1.7m 左右，如果在制造的過程中采用組合夾具，會長期占用很多的裝夾工具，并且組合夾具也會非常的大，導(dǎo)致生產(chǎn)不能連續(xù)進行。由于這種零件生產(chǎn)的繁雜型和特殊性，所以考慮采用成組技術(shù)進行色合計成組鉆胎，以提高生產(chǎn)的效率和經(jīng)濟性。

三、成組工藝裝備設(shè)計原則與裝備數(shù)據(jù)庫

（一）成組工藝裝備設(shè)計原則

1）成組工藝裝備應(yīng)具有良好的可調(diào)性和結(jié)構(gòu)緊湊性。工藝裝備中的元件能夠迅速、可靠地更換，使得零件組中任何零件的定位都準確，可靠。工藝裝備的成組性要求根據(jù)零件的尺寸組設(shè)計結(jié)構(gòu)相近且大小不等的成組夾具，以保證其結(jié)構(gòu)的緊湊性。2）應(yīng)明確同組零件的加工技術(shù)要求。工藝裝備的成組化設(shè)計需要考慮零件組內(nèi)最高加工技術(shù)要求和最低技術(shù)要求，以滿足零件組內(nèi)所有工藝裝備的技術(shù)要求。3）設(shè)計的成組工藝裝備應(yīng)與零件的成組生產(chǎn)量相適應(yīng)，在符合經(jīng)濟性要求下盡可能地提高成組工藝裝備的使用頻率。4）應(yīng)考慮設(shè)計的標準化及可繼承性。成組工藝裝備的設(shè)計應(yīng)盡量采用標準化的元部件、結(jié)構(gòu)和裝置，同時，在標準化、系列化的基礎(chǔ)上應(yīng)賦予其繼承性，以適應(yīng)產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代及品種增多的需要。

（二）成組工藝裝備數(shù)據(jù)庫

基于成組工藝裝備的設(shè)計原則，可搭建工裝快速設(shè)計系統(tǒng)，建立標準件庫、組件庫、知識庫等。C/S 知識庫是基于CATIA 軟件開發(fā)的，用于工藝裝備的快速設(shè)計?？焖僭O(shè)計建立在典型結(jié)構(gòu)和標準化的基礎(chǔ)上，而典型結(jié)構(gòu)和標準化能夠體現(xiàn)成組技術(shù)思想。根據(jù)成組技術(shù)，將典型結(jié)構(gòu)做成知識體系并建立驅(qū)動規(guī)則，以便為后期的知識驅(qū)動奠定基礎(chǔ)。在成組工藝裝備數(shù)據(jù)庫中，B/S 知識庫無縫鏈接C/S 知識庫。B/S 知識庫包括資源庫、公式庫等，為工藝裝備的設(shè)計提供常用的資料、標準及設(shè)計數(shù)據(jù)的存儲等，同時提供可編輯的公式計算庫，為成組工藝裝備技術(shù)的實現(xiàn)提供平臺。

四、結(jié)語

成組技術(shù)制造組織策略可幫助制造商高效應(yīng)對HMLV 生產(chǎn)的挑戰(zhàn)，山高澳大利亞分公司的DaveMorr 已對此進行了廣泛的開發(fā)工作。傳統(tǒng)的生產(chǎn)率提高策略（例如精益制造和六西格瑪）確實能夠帶來一定改善，特別是在可對大量相同零件的加工工序進行微調(diào)的HVLM 生產(chǎn)中。然而，隨著加工技術(shù)以及數(shù)字產(chǎn)品設(shè)計和管理的進步，高度多樣化、小批量的制造日益增多。