煙草在線據(jù)中國煙機(jī)報道

　　【摘要】 本文主要研究了利用CAPP技術(shù)實(shí)現(xiàn)裝配工藝設(shè)計方案，從而達(dá)到提高煙草機(jī)械產(chǎn)品裝配效率和質(zhì)量，降低裝配工藝設(shè)計成本，完善企業(yè)制造工藝信息系統(tǒng)的目的。

　　【關(guān)鍵詞】 煙草機(jī)械 裝配工藝 CAPP設(shè)計

　　如何優(yōu)化產(chǎn)品裝配工藝、提高裝配質(zhì)量、縮短裝配工作周期是煙機(jī)制造企業(yè)目前正在研究的課題。近年來，煙機(jī)制造企業(yè)相繼引入了CAPP技術(shù)（CAPP，即計算機(jī)輔助工藝規(guī)劃），將計算機(jī)作為工藝輔助設(shè)計的手段，使產(chǎn)品零件的加工工藝得到了很大提高。但如何利用計算機(jī)進(jìn)行煙機(jī)產(chǎn)品裝配工藝的設(shè)計卻未得到應(yīng)有的重視。為此，本文對CAPP技術(shù)在裝配工藝方案設(shè)計中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

　　一、適應(yīng)CAPP需求的裝配工藝設(shè)計原則

　　1．零部件的分類原則

　　在裝配工藝設(shè)計中，零部件的分類與設(shè)計除根據(jù)設(shè)計要求劃分零件、部件類外，還會根據(jù)零部件的功能將它們劃分為基礎(chǔ)件、連接件、功能件、單元、系統(tǒng)、總成等，而零部件的裝配順序編碼正是根據(jù)其功能劃分的。所有部（組）件中的基礎(chǔ)件編碼在裝配工藝順序中設(shè)定為1，然后由內(nèi)向外或由下向上進(jìn)行順序編碼，形成裝配工藝順序。

　　2.裝配中的層次劃分原則

　　煙機(jī)制造企業(yè)的產(chǎn)品生產(chǎn)方式為小批量、多批次的組織形式。因此，在編制裝配工藝的過程中，通常根據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計結(jié)構(gòu)對產(chǎn)品進(jìn)行分解，產(chǎn)品的裝配步驟必須分層次、分單元進(jìn)行。整機(jī)的最終成型由多層裝配關(guān)系來實(shí)現(xiàn)，即使是最簡單的整機(jī)裝配也至少存在兩層或兩層以上的裝配關(guān)系。分層次裝配主要包括以下幾個層次：

　　基礎(chǔ)層。根據(jù)零件在部(組)件中的作用或部(組)件在整機(jī)中的作用，確認(rèn)基礎(chǔ)層裝配。通常部(組)件內(nèi)的箱體類零件、支撐件等為基礎(chǔ)件，含有機(jī)身、機(jī)架、箱體類零件的部（組）件為總成或整機(jī)裝配的基礎(chǔ)層。

　　組件層。由零件、結(jié)合件、標(biāo)準(zhǔn)件、外購件組成的相對獨(dú)立的最小設(shè)計單元。

　　部件層。由組件和部分零件（含結(jié)合件）、標(biāo)準(zhǔn)件、外購件組成的相對獨(dú)立的設(shè)計單元。

　　總成層。由部件、組件和部分零件（含結(jié)合件）、標(biāo)準(zhǔn)件、外購件組成的相對獨(dú)立的裝配單元，該部分可以完成整機(jī)的部分功能。

　　總裝層。將總成、部件、組件和部分零件按照技術(shù)要求裝配在一起，形成最終產(chǎn)品。

　　產(chǎn)品裝配的分層為CAPP在裝配工藝方案設(shè)計中的應(yīng)用創(chuàng)造了條件。按照裝配的層次，在產(chǎn)品裝配工藝設(shè)計方案制訂初期，首先要將產(chǎn)品拆分為若干個裝配單元。其次，為保證產(chǎn)品質(zhì)量和功能的實(shí)現(xiàn)，在設(shè)計方案時還要在工藝技術(shù)文件中標(biāo)明每個裝配單元的工藝技術(shù)和工藝順序要求。

　　3.裝配中的作業(yè)順序原則

　　裝配工序制定原則。在裝配工藝設(shè)計過程中，為了使工藝中的工序有效地指導(dǎo)裝配作業(yè)，在工序制定時必須遵守以下三個原則：一是按產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及裝配要求將整機(jī)逐層分解，使整機(jī)逐層分解為能夠進(jìn)行獨(dú)立裝配的單元、基礎(chǔ)層、基礎(chǔ)件等。二是確定同一層各組成單元及零件的裝配順序。三是確定單元內(nèi)部各零件的裝配順序。

　　裝配順序確認(rèn)原則。首先，在裝配串聯(lián)尺寸鏈零部件時，裝配順序以簡單、方便為原則。在裝配并聯(lián)尺寸鏈零部件時，先裝精度高的尺寸鏈；相同精度時，先裝對多數(shù)尺寸鏈?zhǔn)枪�共的尺寸鏈組成環(huán)所在的那個尺寸鏈。在裝配由多個尺寸鏈組成的尺寸環(huán)時，先從基本尺寸鏈開始，先公共后一般，先下后上，先內(nèi)后外，先難后易，先重后輕，先精密后一般。

　　4.裝配順序的經(jīng)濟(jì)性原則

　　經(jīng)濟(jì)性原則主要包括三個方面：一是按照產(chǎn)品的裝配層次，作業(yè)時由底層到高層進(jìn)行裝配。二是在裝配過程中，作業(yè)難度大、要求精度高、裝配時間長的先裝。三是裝配層次多的部件、總成先裝。

　　二、裝配工藝設(shè)計的CAPP實(shí)現(xiàn)

　　好的工藝設(shè)計方案需要以完善的工藝技術(shù)文件為指導(dǎo)。一般情況下，根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和設(shè)計技術(shù)要求，工藝文件可由裝配系統(tǒng)圖、裝配工藝過程卡、裝配零部件清單組成。

　　1.裝配系統(tǒng)圖的設(shè)計

　　各類煙草機(jī)械產(chǎn)品大多具有復(fù)雜的裝配關(guān)系，系統(tǒng)圖的引入可以直觀地為產(chǎn)品裝配人員表示出裝配時各獨(dú)立部分之間的相互關(guān)系。如最基本的組件裝配系統(tǒng)圖，它以方框中的文字標(biāo)明裝配作業(yè)中的構(gòu)件名稱，用直線表明各構(gòu)件之間的裝配關(guān)系，用箭頭顯示裝配順序，在箭頭線旁以簡潔的文字或通用代碼注明裝配要求和需要特別注意的作業(yè)方法。

　　2.裝配工藝過程卡的編制

　　裝配工藝過程卡是一個對重要而復(fù)雜的裝配工序進(jìn)行作業(yè)指導(dǎo)的技術(shù)文件。它詳細(xì)記錄了組成產(chǎn)品各級裝配單元的裝配過程，裝配作業(yè)的內(nèi)容、作業(yè)的順序以及使用的設(shè)備、工裝、輔助材料等。同時，裝配工藝過程卡對工序分為哪些工步及各工步之間的作業(yè)順序、每一工步的具體作業(yè)內(nèi)容與相關(guān)要求以及需注意的作業(yè)順序與方法、工序中所需的設(shè)備與工裝及注意事項等進(jìn)行了說明。

　　3.裝配零部件物料清單的編制

　　裝配零部件物料清單主要用來說明裝配所需的物料種類及其數(shù)量。它可以結(jié)合裝配過程卡共同指導(dǎo)裝配作業(yè)，并配合企業(yè)MRP或ERP軟件進(jìn)行細(xì)化管理，通過分層次的零部件清單和匯總表進(jìn)行編制。

　　4.裝配CAPP的實(shí)現(xiàn)方案

　�。�1）派生式裝配CAPP方案實(shí)施的可行性分析

　　依據(jù)裝配工藝設(shè)計方案的要求，要完成適應(yīng)CAPP實(shí)現(xiàn)的裝配工藝設(shè)計方案，必須經(jīng)過以下幾個步驟：剖析產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，分析產(chǎn)品性能，確定裝配標(biāo)準(zhǔn)；依據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定裝配技術(shù)規(guī)范；理順產(chǎn)品裝配層次關(guān)系，確定裝配工序；生成工藝技術(shù)文件，明確各道工序裝配方法。

　　在利用CAPP進(jìn)行輔助裝配工藝設(shè)計過程中，建立一個派生式的CAPP可以大量簡化裝配工藝設(shè)計流程，提高設(shè)計效率，減少設(shè)計過程中因人為因素造成的工藝失誤。

　　通過對比ZJ17型與ZJ112型高速卷煙機(jī)組、ZB47型與ZB45型硬條包裝機(jī)組和ZF12型與ZF12A型煙草儲存輸送系統(tǒng)等煙草機(jī)械產(chǎn)品的裝配零部件清單，我們發(fā)現(xiàn)在煙草機(jī)械生產(chǎn)領(lǐng)域，同一系列的煙機(jī)產(chǎn)品雖然產(chǎn)品性能存在很大差異，但產(chǎn)品的組成零件中有75%以上具有相似性，由這些相似的零件組成各構(gòu)件的裝配關(guān)系也存在極大的相似性。因此，借用相似派生原理建立派生式裝配CAPP是可行的。

　�。�2）派生式裝配CAPP的實(shí)施方案

　　先按照相似性原理建立起相似產(chǎn)品、部件、組件的裝配程序庫和標(biāo)準(zhǔn)、典型裝配工藝方法庫。在這一過程中，為輸出各層次裝配系統(tǒng)圖，建立裝配系統(tǒng)圖生成模塊，然后為執(zhí)行數(shù)據(jù)庫、圖形庫檢索、調(diào)用、輸入、修改等操作功能，建立一個易于操作的人機(jī)交互模塊，最后完成裝配零部件清單生成模塊。

　�。�3）主要功能模塊的技術(shù)實(shí)現(xiàn)

　　資源管理模塊。資源管理模塊包括工藝數(shù)據(jù)庫管理和工藝文件庫的管理。煙草機(jī)械裝配CAPP數(shù)據(jù)庫可采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)SQL Server來設(shè)計。SQL Server的最大優(yōu)點(diǎn)是利用關(guān)系模型來建立關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，庫中的數(shù)據(jù)是一個以元組或記錄為單位的二維表，表中的列是一個或一組元素的屬性域。這種關(guān)系型數(shù)據(jù)表的數(shù)據(jù)獨(dú)立性強(qiáng)，每個屬性列有嚴(yán)格的定義和規(guī)范化的技術(shù)支持。記錄的存儲是以元組為單位，記錄的增刪修改也是針對一個元組，操作方便靈活，便于日后的擴(kuò)充和查詢等。

　　裝配工藝設(shè)計模塊。裝配工藝的自動化設(shè)計是系統(tǒng)的核心模塊，它包括裝配工序信息輸入、工藝資源的調(diào)用、工藝文件的設(shè)計和系統(tǒng)程序的運(yùn)行。利用VC++進(jìn)行該模塊程序設(shè)計時，對煙草機(jī)械裝配的每種裝配典型工序與工步分別建立一個類，該類中包含描述其特征信息的所有輸入變量與函數(shù)，從而建立交互工藝決策的基礎(chǔ)，使工藝生成時系統(tǒng)能自動根據(jù)工藝資源庫中的資源狀況，調(diào)用有關(guān)數(shù)據(jù)并生成工藝路線。

　　5.實(shí)現(xiàn)裝配CAPP的方法

　�。�1）裝配工藝標(biāo)準(zhǔn)化

　　在編制裝配工藝過程中，由于一些通用機(jī)構(gòu)的裝配方法與要求，國家、行業(yè)已制定了標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范，所以可以直接應(yīng)用。未制定國家與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的裝配方法可以根據(jù)相似性原理，把相似構(gòu)件的裝配內(nèi)容進(jìn)行統(tǒng)一，建立起相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。這樣一來，就能形成相似結(jié)構(gòu)的裝配工藝過程卡，從而達(dá)到通用化、標(biāo)準(zhǔn)化的目的。在設(shè)計裝配工藝過程中，通過頻繁的調(diào)用、組成裝配工藝卡片，可在很大程度上簡化設(shè)計。按照自行制定的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)編碼規(guī)則對裝配過程卡片進(jìn)行編碼，可以很方便地在裝配系統(tǒng)圖上進(jìn)行標(biāo)識，使裝配操作人員不但可以通過裝配系統(tǒng)圖了解各個構(gòu)件的組成方式和裝配的過程，還能依據(jù)系統(tǒng)圖上的編碼找到每道裝配工序的工藝過程卡，從而保證其能夠依據(jù)卡片的要求進(jìn)行產(chǎn)品裝配�？梢哉f，裝配工藝的標(biāo)準(zhǔn)化為裝配CAPP建立起通用、標(biāo)準(zhǔn)裝配工藝過程片庫打下了基礎(chǔ)。

　　（2）利用CAD技術(shù)輔助工藝設(shè)計

　　隨著CAPP技術(shù)的不斷成熟與發(fā)展，其在零件的加工領(lǐng)域的應(yīng)用已非常廣泛。產(chǎn)品零件的設(shè)計與制造離不開利用PRO/E、I-DEAS等構(gòu)圖軟件建立零件的三維模型，而這類三維構(gòu)圖軟件也大多具有模擬裝配的功能。

　　在產(chǎn)品的裝配工藝設(shè)計方案中，充分利用企業(yè)系統(tǒng)中的CAD資源進(jìn)行模擬裝配可以直觀地檢驗工藝設(shè)計方案的合理性與可操作性。產(chǎn)品整機(jī)模型的搭建過程其實(shí)也是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的裝配工藝設(shè)計的第一手資料。

　　進(jìn)行裝配工藝方案設(shè)計時，大量的圖形繪制必不可少。因此，企業(yè)內(nèi)部相關(guān)產(chǎn)品的圖形資料與產(chǎn)品的CAD系統(tǒng)文檔便成為充分借用的資源。建立企業(yè)內(nèi)部的電子圖形庫查用于所有電子技術(shù)文檔的管理，可以利用“產(chǎn)品樹”的形式非常方便地查閱和調(diào)用有價值的信息，利用相似性原理來派生出新產(chǎn)品的裝配系統(tǒng)圖。

　　裝配工藝設(shè)計方案的CAPP實(shí)現(xiàn)，完成了建立完善的企業(yè)制造工藝信息系統(tǒng)的重要一環(huán)。通過應(yīng)用，它不僅大大提高了煙草機(jī)械工藝設(shè)計效率，降低了裝配工藝設(shè)計成本，而且在煙草機(jī)械制造時可以將CAPP的全面應(yīng)用作為基礎(chǔ)，通過其與CAD、PDM、ERP的集成和資源共享，建立起工藝設(shè)計與管理一體化的制造工藝信息系統(tǒng)。

　　【作者簡介】王勇攀，現(xiàn)任職于常德煙草機(jī)械有限責(zé)任公司，主要從事煙草機(jī)械的裝配工藝設(shè)計和開發(fā)工作。