钣金CAPP模块化工艺决策

钣金CAPP模块化工艺决策

作者：李常业 等

来源：《价值工程》2012年第28期

摘要： 在钣金生产制造过程中，钣金零件复杂多样，其工艺编制要求较高。而钣金件具有“多样化、继承性强”的特点，“工艺的模块化”能够将钣金工艺进行有层次的模块化细分。工艺人员可以根据“模块化的工艺流程”经行决策，设置新的参数，生成可用于加工的工艺规划。“工艺的模块化”能够有效的提高钣金工艺编制的效率和准确性，为钣金计算机辅助工艺规划（CAPP）的通用化和自动化提供基础。

Abstract： In the process of sheet metal manufacture， the shape of sheet metal is complex and the requirements of process planning is high. The process planning of sheet metal has the features of diversification and strong succession， then modular process can be used to divide the process. Using the modular process， people can make new parameters to get new process which can be used in the sheet matal manufacture. The modularity of process can improve the eficiency and accuracy of process planning， provide the basis for universalization and automation of sheet matal Computer Aided Process Planning.

关键词： 钣金工艺；工艺的模块化；工艺编制；通用化；自动化 Key words： Sheet Matal Process；modularity of process；process planning；universalization；automation

中图分类号：TG5 文献标识码：A 文章编号：1006—4311（2012）28—0022—02 0 引言

计算机技术的发展，对制造业打来了极大的冲击，这一冲击集中体现在CIMS（计算机集成制造系统）的兴起。在CIMS领域，CAPP技术占有关键地位。目前，CAPP技术有了长足的发展，先后出现了以GT代码为输入信息的回转类零件CAPP系统，基于特征建模的箱体类零件，以及基于知识的CAPP系统等。但在钣金制造领域，相应的CAPP系统相对较少[1]。 1 钣金CAPP的发展现状

随着现代钣金生产的发展，许多企业购进了大型数控激光切割机、数控转塔冲床、数控折弯机等先进的计算机辅助制造（CAM）设备，企业对钣金自动化技术的需求也越来越高，开发相应的CAPP系统已经成为企业的迫切愿望。

在钣金CAPP的研究领域中，邓建春等人提出了基于工具化思想的混合式钣金CAPP系统，采用人机交互检索的决策方法，以样件的标准工艺为基础，建立样件图号及样件名称与样

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件标准工艺文件之间的索引[2]。任光胜等人开发的钣金CAPP系统，运用成组技术的基本原理对零件进行分类，采用双向混合的推理机[3]。但现有的钣金CAPP系统或者仅限于研究阶段，或者限于某一特定工厂、特定产品的应用，系统的实用化、通用化、自动化水平较低，还不能达到钣金行业对CAPP的要求。 2 工艺的模块化

在实际钣金零件的工艺编制过程中，其工艺主要表现为两个特点： a）多样化：钣金工艺中同一型号有许多不同品种的零件。

b）继承性强：同一系列的零件之间有相似性，甚至在不同型号之间的零件也有类似性。 工艺的模块化的概念能够很好地解决上述钣金的特点。所谓模块化，就是为了取得最佳效益，从系统观点出发，研究产品（或系统）的构成方式，用分解和组合的方法，建立模块体系，并应用模块组合成产品（或系统）的全过程。因此，模块化的概念应该包含如下的含义： a）模块化的宗旨是效益；

b）模块化的对象是产品（或系统）的构成； c）模块化的主要方法是系统的分解和组合； d）模块化的目标是建立模块系统和对象系统； e）模块化是一个活动过程。

在传统的钣金工艺编制过程中，需要对每一阶段，每一零件都要编制一份工艺。然而，在钣金加工过程中，许多零件，在每一次不同的技术状态阶段，有不同的外形和尺寸要求。而工艺人员必须对每一次的设计更改，及时地做出工艺上的更改以及完善。

同时有许多零件，需要通过理论分析或者计算机辅助设计测试来模拟，还要通过试加工来检验其可行性。如在钣金折弯工艺中，某些材料的折弯补偿值是未知的，通常就需要通过“试折弯”的方式来获得折弯系数。按照传统工艺编制情况，假设某一钣金件需经过3道工序完成，其工艺编制过程如图1所示。

如果在某一时段内，试加工的零件较多，则要求工艺人员要在短时间内编制大量工艺文件，这对于保证工艺文件的可行性、正确性和零件加工质量十分不利。

显然这种传统的工艺编制方法不适合“多品种，继承性强”的生产特点，而工艺的模块化则能较好的适应这种生产状况。图2为模块化的工艺流程图。

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当工艺人员拿到一个新的零件时，按照模块化的工艺流程： 第一步，判断这个零件与模块化零件有无相似性。

第二步，“有（T）”，则参照模块化零件工艺，设置新的参数，生成新的工艺文件，若“没（F）”，则进行全新的工艺编制。 第三步，投入生产。

通过“模块化工艺流程”，能够在投入最少的人力、物力的前提下，最大限度地提高生产效率，保证产品质量，满足设计要求。

对于工艺编制所制定出的“模块化流程”，只是确定了一个工艺流程（工艺规程），而对于每一道工序、工步的安排，工艺人员都必须考虑实际加工条件。

基本模块化工艺流程对钣金工艺流程进行基本的划分，其各个模块有待进一步的细化。经过有层次的细化后，钣金工艺流程将成为各种模块的组合。当钣金加工到工艺规划时，不同层次的工艺人员根据相应的工艺模块，调用“模块化零件库”和“模块化数据库”，设置新的参数，从而生成完善的、可用于实际加工的工艺。 3 钣金工艺的模块化

钣金工件形状复杂多变，而一般的钣金加工又需要较多的工序完成。在对钣金加工过程的总结分析中，可以发现，虽然钣金加工工序较多，但一般的钣金加工都需要经过以下流程。 当钣金工件到达工艺设计流程时，首先根据图纸做出相应的展开，然后根据不同的钣金材料，不同的加工要求选择不同的落料方式，其中有激光、数控冲床、剪板机、模具等方式。拿到钣金件的展开图后，选择相应的钣金料在相应的机床上进行落料，不同的落料之后需要经过不同的后处理。数控冲床受刀具方面的影响，对于一些异形工件和不规则孔的加工，在边缘会出现较大的毛刺，所以要进行后期去毛刺的处理，同时对工件的精度有一定的影响；激光加工无刀具，断面平整，适合异形工件的加工，但对于小工件加工耗时较长。

在落料完成后，进入下道工序，不同的工件根据加工的要求进入相应的工序。有折弯，压铆，翻边攻丝，点焊，打凸包，段差，有时在折弯一两道后要将螺母或螺柱压好，其中有模具打凸包和段差的地方要考虑先加工，以免其它工序先加工后会发生干涉，不能完成需要的加工。在上盖或下壳上有卡勾时，如折弯后不能碰焊，要在折弯之前加工好。

折弯时要首先要根据图纸上的尺寸，材料厚度确定折弯时用的刀具和刀槽，避免产品与刀具相碰撞引起变形是上模选用的关键，下模的选用根据板材的厚度来确定。其次是确定折弯的先后顺序，折弯一般规律是先内后外，先小后大，先特殊后普通。有要压死边的工件首先将工件折弯到30°～40°，然后用整平模将工件压死。

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焊接有亚弧焊，点焊等，点焊首先要考虑工件焊接的位置，在批量生产时考虑做工装保证点焊位置准确。为了焊接牢固，在要焊接的工件上打凸点，可以使凸点在通电焊接前与平板均匀接触，以保证各点加热的一致，同时也可以确定焊接位置，同样的，要进行焊接，要调好预压时间，保压时间，维持时间，休止时间，保证工件可以点焊牢固。

钣金件在折弯，压铆等工序完成后要进行表面处理，不同板材表面的处理方式不同。在表面前处理后，进入喷涂工序，在工件要求装配后喷涂时，在工件内部用小纸片封住工件上的孔，用耐高温胶带固定住，以免喷涂时撒到工件内部，在工件外表面能看到的螺母（翻边）孔处用螺钉保护，以免喷涂后工件螺母（翻边）孔处需要回牙。

在喷涂之后进入装配工序，装配前，要将原来喷涂中用的保护贴纸撕去，确定零件内螺纹孔没有被撒进漆或粉，在整个过程中，要戴上手套，避免手上灰尘附在工件上，有些工件还要用气吹下。

通过对钣金工艺的分析，根据工艺模块化的要求，可以将钣金工艺划分为六个大的模块：冲孔和落料、折弯、焊接、表面处理、喷涂、装配包装等。 4 结论

“模块化工艺流程”是从大量的钣金工艺中总结提炼出来的，其中的“模块化零件库”和“模块化数据库”，对各种加工要素进行了量化，便于钣金工艺人员进行工艺编制。

同时，“模块化工艺流程”的建立，为钣金CAPP的通用化、自动化和集成化提供了基础。通过“工艺的模块化”能有效的缩短工艺编制的时间，降低工艺编制过程出现的误差，减少工艺编制所需要的人力、物力。因此，“工艺的模块化”能够更好的满足钣金生产制造的“多品种、继承性强”的特点。 参考文献：

[1]王宏典，张宏良.集成化钣金CAPP系统的研制[J].江苏机械制造与自动化，1997，4：30—32.

[2]邓剑春，孙剑，石柯.钣金件CAPP系统主干工序创成工艺模型及知识的表达[J].机械工业自动化，1998，01：24—25.