第二节　自动化加工工艺方案涉及的主要问题

一、自动化加工工艺的基本内容与特点

1.自动化加工工艺方案的基本内容

随着机械加工自动化程度的发展，自动化加工的工艺范围也在不断扩大，自动化加工工艺的基本内容包括大部分切削加工，如车削、钻削、滚压加工等；还有部分非切削加工，如自动检测、自动装配等工艺内容。

2.自动化加工工艺方案的特点

①自动化加工中的毛坯精度比普通加工要求高，并且在结构工艺性上要考虑适应自动化加工的需要；

②自动化加工的生产率比采用万能机床的普通加工一般要高几倍至几十倍；

③自动化加工中的工件加工精度稳定，受人为影响因素小；

④自动化加工系统中切削用量的选择，以及刀具尺寸控制系统的使用，是以保证加工精度、满足一定的刀具耐用度、提高劳动生产率为目的的；

⑤在多品种小批量的自动化加工中，在工艺方案上考虑以成组技术为基础，充分发挥数控机床等柔性加工设备在适应加工品种改变方面的优势。

二、实现加工自动化的要求

加工过程自动化的设计和实施应达到以下要求：

1.提高劳动生产率

提高劳动生产率是评价加工过程自动化是否优于常规生产的基本标准，而最大生产率是建立在产品的制造单件时间最少和劳动量最小的基础上的。

2.稳定和提高产品质量

产品质量的好坏，是评价产品本身和自动加工系统是否具有使用价值的重要标准。产品质量的稳定和提高是建立在自动加工、自动检验、自动调节、自动适应控制和自动装配水平的基础上的。

3.降低产品成本和提高经济效益

产品成本的降低，不仅能减轻用户的负担，而且能提高产品的市场竞争力，而经济效益的增加才能使工厂获得更多的利润，积累资金和扩大再生产。

4.改善劳动条件和实现文明生产

采用自动化加工必须符合减轻工人劳动强度、改善职工劳动条件、实现文明生产和安全生产的标准。

5.适应多品种生产的可变性及提高工艺适应性程度

随着生产技术的发展，人们对设备的使用性能和品种的要求有所提高，产品更新换代加快，因此自动化加工设备应具有足够的可变性和产品更新后的适应性。

三、成组技术在自动化加工中的应用

成组技术（GroupTechnology，GT）就是将企业生产的多种产品、部件和零件按照特定的相似性准则（分类系统）分类归类，并在分类的基础上组织产品生产的各个环节，从而实现产品设计、制造工艺和生产管理的合理化。成组技术是通过对零件之间客观存在的相似性进行标识，按相似性准则将零件分类来达到上述目的的。零件的工艺相似性包括装夹、工艺过程和测量方式的相似性。

在上述条件下，零件加工就可以采用该组零件的典型工艺过程，成组可调工艺装备（刀具、夹具和量具）来进行，不必设计单独零件的工艺过程和专用工艺装备，从而显著减少了生产准备时间和准备费用，也减少了重新调整的时间。

采用成组技术不仅可使工件按流水作业方式生产，且工位间的材料运输和等待时间，以及费用都可以减少，并简化了计划调度工作。在流水生产条件下，显然易于实现自动化，从而提高了生产率，降低了成本。

必须指出的是在成组加工条件下，形状、尺寸及工艺路线相似的零件，合在一组在同一批中制造，有时会出现某些零件会早于或迟于计划日期完成，从而使零件库存费用增加，但这个缺点，在制成全部成品时，就可能排除。

1.成组技术在产品设计中的应用

通过成组技术将设计信息重复使用，不仅能显著缩短设计周期和减少设计工作量，同时还为制造信息的重复使用创造了条件。

成组技术在产品设计中的应用，不仅是零件图的重复使用，其意义更深远的是为产品设计标准化明确了方向，提供了方法和手段，并可获得巨大的经济效益。以成组技术为基础的标准化是促进产品零部件通用化、系列化、规格化和模块化的杠杆，其目的是：

①产品零件的简化，用较少的零件满足多样化的需求。

②零件设计信息的多次重复使用。

③零件设计为零件制造的标准化和简化创造了前提。

根据不同情况，可以将零件标准化分成零件主要尺寸的标准化、零件中功能要素配置的标准化、零件基本形状标准化、零件功能要素标准化以至整个零件是标准件等不同的等级，按实际需要加以利用，进一步在设计标准化的基础上实现工艺标准化。

2.成组技术在车间设备布置中的应用

中小批生产中采用的传统“机群式”设备布置形式，由于物料运送路线的混乱状态，增加了管理的困难，如果按零件组（族）组织成组生产，并建立成组单元，机床就可以布置为“成组单元”形式，如图2-1所示。这样物料流动直接从一台机床到另一台机床，不需要返回，既方便管理，又可将物料搬运工作简化，并将运送工作量降至最低。

3.成组调整和成组夹具

回转体零件实现成组工艺的基本原则是调整的统一。如在多工位机床上加工时（如转塔车床、自动车床），调整的统一是夹具和刀具附件的统一，即在相同条件下用同一套刀具及附件加工一组或几个组的零件。由于回转体零件所使用的夹具形式和结构差别不大，较易做到统一，因此，用同一套刀具及其附件是实现回转体零件成组工艺的基本要求。由于数控车削中心的进步及完善，在数控车削中心上很容易实现回转体零件的成组工艺。

非回转体零件实现成组工艺的基本原则之一是零件必须采用统一的夹具，即成组夹具。成组夹具是可调整夹具，即夹具的结构可分为基本部分（夹具体、传动装置等）和可调整部分（如定位元件、夹紧元件）。基本部分对某一零件组或同类数个零件组都适用不变。当加工零件组中的某一零件时，只需要调整或更换夹具上的可调整部分，即调整和更换少数几个定位或夹紧元件，就可以加工同一组中的任何零件。

现有夹具系统中，如通用可调整夹具、专业化可调整夹具、组合夹具均可作为成组夹具使用。采用哪一种夹具结构，主要根据批量的大小、加工精度的高低、产品的生命周期等因素决定，通常零件组批量大、加工精度要求高时都采用专用化可调整夹具，零件组批量小可采用通用可调整夹具和组合夹具，如产品生命周期短，适合用组合夹具。

综上所述，基于成组技术的制造模式与计算机控制技术相结合，为多品种、小批量的自动化制造开辟了广阔的前景。因此，成组技术被称为现代制造系统的基础。

在自动化制造系统中采用成组技术的作用和效益主要体现在以下几个方面：

①利用零件之间的相似性进行归类，从而扩大了生产批量，可以以少品种、大批量生产的生产率和经济效益实现多品种、中小批量的自动化生产。

②在产品设计领域，提高了产品的继承性和标准化、系列化、通用化程度，大大减少了不必要的多样化和重复性劳动，缩短了产品的设计研制周期。

③在工艺准备领域，由于成组可调工艺装备（包括刀具、夹具和量具）的应用，大大减少了专用工艺装备的数量，相应地减少了生产准备时间和费用，也减少了由于工件类型改变而引起的重新调整时间，降低了生产成本，缩短了生产周期。