工艺工装并行技术的创建、管理与实现

王兆起

摘要：并行技术不仅能够减少重复性工作、提高设计质量，并且可以帮助初级设计者掌握相关知识，而高级设计者亦可把更多精力放在产品质量的提高、优化中。经一段时间运行试用表明，工艺人员在使用并行技术系统后，设计效率及质量均有大幅提高，初级设计者方面效果尤其突出。本文基于工艺工装并行技术的创建、管理与实现展开论述。

关键词：工艺工装；并行技术；创建管理；实现

中图分类号：TP39 文献标识码：A

引言

工艺工装设计系统包含工装方案集快速定制子系统和工装方案只能决策子系统。工装方案集快速定制子系统是帮助工装设计人员对典型工艺制定方案；工装方案决策系统是对工艺工装方案集进行筛选，快速选出与工装方案相对应的批次并生成表格，因此智能决策系统在工艺工装并行设计中起到重要的作用。

1工艺工装概念

工装，即工艺装备：指制造过程中所用的各种工具的总称。包括刀具/夹具/模具/量具/检具/辅具/钳工工具/工位器具等。工装为其通用简称。工装分为专用工装/通用工装/标准工装（类似于标准件）。工装设计仅仅是机械设计中的一个模块，此模块是一个不断创造、不断改进、不断提升的工作过程，也是一个尽可能利用现有资源，在现有条件的基础上，不断优化的过程。

2工装的具体加工过程

工艺工装并行技术根据不同的产品及各加工工序的特点，设计专用工装系统进行使用，可以提升产品的外观质量，确保产品外观零缺陷及避免后续因设备原因导致的其他各种隐患。工装的加工技术在实际的应用中，对加工的精度有著较高标准的要求，因而在实际的操作中，应该完善加工的工序，将粗加工和精加工进行分层操作，通过利用多个环节循环加工，实现加工精度和质量的发展。与此同时，将工装的加工工序进行分层，可以有效避免粗加工引起的工装变形问题，如粗加工时，由于夹紧力而引起的弹性变形、高温度硬气的热变形等。通过这样的方式，不仅可以全面实现工装加工“变形”问题的解决，而且还可以保障工装的精确性和加工过程的稳定性，推进工装加工制造的优化发展。另一方面，通过将工装加工工序进行分层处理，可以实现加工机床设备的合理使用。例如，同一机床就可以进行同一加工技术的操作，粗加工的时候就可以发挥机床的加工效率优势，而精加工的时候就可以发挥机床稳定性和精准性的优化。通过这样的方式，可以实现单一机床生产线的工作质量和效率，保证工装在粗加工环节和精加工环节的稳定性发展。最后，将计算机辅助设计与工装技术进行结合，只需要输入刀具切削的数据参数，就可以调动机械进行自主的切削。这样的操作可以有效避免人工切削的不稳定性和误差性，让每个工装的制造都能更加精确地发展。而且利用计算机程序进行机床的控制，可以优化工装的加工质量，促进工装加工效率的发展。

3工艺工装并行设计系统

由于工装工艺方案沿用老设备的工艺方案思想，虽然数控化改进后，工艺方案也随着数控化改进，但由于数控化后大多工艺技术人员都是年轻一代，数字化技术娴熟，但工艺经验不足，工艺方案的成熟性和合理性相对来说也欠缺；从工装设计的角度来说，大多工装设计理念是基于能满足加工为主，而不是从优化工艺方案的角度或者说是提高效率、降低成本的角度考虑工装的设计。工装的设计或选用制约着工艺方案的制定，严重影响着生产效率、生产成本以及加工质量，因此，在现有资源的情况下，如何从升级工装、触发工艺方案改进，协同发展，将现有资源的价值发挥到极致，提升企业制造能力是目前亟待解决的问题。并行设计的流程中会出现多个业务流程，在整个流程中需要考虑的重要因素是如何保证信息的安全和唯一，所以在整个设计系统中，人员的权限和资源信息的控制是关键解决和考虑的因素。工艺工装设计权限管理，权限管理的本质就是约束用户对系统资源的访问控制，PLM系统通过静态授权与动态授权两种机制来实现权限管理。静态授权机制分为以下几种：a.基于规则的权限控制；b.基于对象的权限控制；c.基于项目的权限控制；d.基于类的权限控制；e.动态权限；（2）工作流程管理在PLM系统中流程管理和产品开发是最基本的，同时它们也是整个并行控制系统组成部分最重要的，流程部分中包含两个，一个是工作流程，另一个是流程变更，大到整个产品的设计周期，小到图纸的审批与更改流程。

4并行技术工装的优势

通过对比传统定位工装的制作方案、制作工艺可知，新型激光切割定位工装的主要优势为：（1）新型工装采用正向设计思路，运用三维数模软件设计支撑截面、装配插槽及工装定位；（2）新型工装采用交叉拼接、一体焊接的形式，故其不易变形，重复定位精度高，修整量小。并且，可以根据工序件的实际大小设计多个小单元进行组合应用，解决了一体大型工装不易存放、移动等问题。通过对比传统定位工装的激光切割工艺流程可知，新型定位工装激光切割工艺流程的主要优势为：（1）新型工装切割样件不需要使用基准样件，从而节省了数控加工中心的辅助工作，并且整个工装都由薄板制成，无需其他材料，很大程度上的缩减了生产成本的投入；（2）新型工装设计、制作，程序的编写均可在模具设计后进行，与传统模式相比，改变了试制件的生产流程，大大的缩短了生产周期，提高了生产效率。（3）对数控化后的工艺方案再一次进行升级。重点工作放在工序的合并或更换不同的加工方法，充分利用现有数控设备的性能。（4）随着工艺数字化手段的不断提升，以及工艺技术人员技术的不断成熟，其传统的加工参数已不能满足生产，并且造成数控设备资源的浪费；因此，结合成熟的工艺技术，进一步开发设备的潜能，改变工艺参数，使得加工方案更加合理化。（5）在现有资源下，经过前几个阶段的工艺改进后，工艺改进似乎已到瓶颈阶段，近年来，工艺装备的快速发展，触发了制造业又一次的升级革命。加工的工艺方案已不局限于对工艺方案自身的改进，而是通过升级工艺装备，结合工艺技术的数字化手段，以及对设备潜能的进一步开发，进一步追求精益、高效的生产。

结束语

并行工程的思想最先在1987年由美国提出，经过三十多年的发展，并行工程在航空、计算机、电子、机械等多个领域得到了认可，并取得明显成效。随着国内外工业的快速发展，快速样件模具研发，这将大大缩短产品的研发周期，而快速样件模具由于周期短，结构简单，需要激光切割辅助才能完成整个样件的制作。所以，对于激光切割加工而言，一个高品质的定位工装是保证样件的质量、生产周期的关键。

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（作者单位：中国航发北京航科发动机控制系统科技有限公司）