工程机械焊接结构件装焊工艺CAPP系统.doc

工程机械焊接结构件装焊工艺CAPP系统
清华大学袁崇福陈丙森
徐州工程机械集团有限公司杨勇路豫湘
由于焊接结构件的装焊工艺设计需要考虑和处理的问题较多，使涉及装焊工艺领域的CAPP系统的研究工作发展较慢，系统研究基本处于刚刚起步的阶段［1］。本文针对压路机车架工艺开发了一个专用型、综合式的装焊工艺CAPP系统。1系统简介本文介绍的焊接结构件装焊工艺CAPP系统是根据工厂的实际情况，针对具体产品而开发的综合式、集成化的CAPP系统。本系统主要处理压路机车架的装焊工艺信息，它不但实现了与CAD系统的集成，可以从CAD系统中提取装配信息，而且能够与工厂正在使用的MRPII系统进行信息交换。此外，系统中存储的所有已有工艺的工艺简图在新工艺制定过程中可以实现共享。该系统主要以工艺制定模块和工艺管理模块为核心模块。但是，系统除了主要实现工艺管理功能和新装焊工艺制定功能外，还具有将已有工艺提取生成标准的块工艺功能和标准工艺块工艺管理功能。同时，系统也具有焊接参数推荐和查看等辅助功能（系统的功能见图1所示）。2工艺制定模块２．１焊接结构件装焊工艺分析众所周知，对于一个焊接结构件装焊工艺CAPP系统来说，其主要解决的问题是如何利用工艺设计对象的一些已知的工艺信息，通过一定的规则给出一个可用的实际工艺。为了达到这样的目标，就需要对装焊工艺进行分析，总结出特点和规律，作为开发CAPP系统的基础加以利用。其实对于焊接结构件来说，尽管存在着结构形状千差万别、材料种类多、装焊工艺流程易受环境影响等诸多特点，但就装配焊接工艺而言，还是可以总结出有一定的规律，以便在开发装焊工艺CAPP时加以利用。首先，从生产过程来看，焊接结构件的生产是一个“装配”－“焊接”相混合的过程。在焊接件的实际生产中，主要是将一个（或几个）零（部）件进行装配，然后进行焊接，如此反复，生产出焊接结构件整体。有的焊接结构件还要进行矫正和油漆，最后形成部件以便于产品整体组装。这样的加工工艺可以总结为每一个“铆工序”（工厂的习惯是指装配工序）后面都有一个“焊工序”（工厂的习惯是指焊接工序）。其次，从结构上来看，尽管焊接结构件的形状、结构千变万化，但是对于某一类产品来说，其焊接结构件往往可以分成几个不同类型(系列)。因而，一个企业所生产的焊接结构件在结构和装焊工艺上都有很大的相似性和继承性。以压路机车架(构成压路机的重要焊接结构件)为例，尽管不同车架之间的结构形状的相似程度不同，车架的零(部)件构成比较复杂(要生产一个车架需要对40多个零件进行装配和焊接)，但几乎所有的车架都是在几个典型的型号上衍生而来，最终发展形成几个不同的系列。在同一个车架系列内，因为不同型号的车架都是基于某一个典型的车架变化而生成的，所以不同型号的车架的结构特征是相同的，结构上的差别主要体现为不影响结构的零件的数量增减或结构尺寸上的变化。由于焊接结构件存在结构相似其加工艺相似的特点，因而在同一系列内，不同型号的车架的装焊工艺基本相似，不同之处往往是某些工步的增减。但是，不同系列之间，上述的相似性和继承性就相对较小，有的甚至根本就没有相似之处。由于焊接结构件在生产和结构上存在着上述特点，同时结合具体工厂的实际情况，在开发焊接结构件装焊工艺CAPP系统时，其工艺制定模块的功能设计应基于以下考虑：当新的焊接结构件与已有的某个焊接结构件非常相似、其差别很小(例如只是修改尺寸或是只增加或减少不重要的一个或两个小的零件)时，系统提供修改相似工艺的功能，使用户可以对某份已有的装焊工艺进行修改从而生成新工艺。当新的焊接结构件与已有的某个焊接结构件之间的差别(零件数量或结构尺寸)较大、但还是属于同一系列(重要的结构特征相同)时，系统提供修改同系列的典型工艺的功能来辅助用户完成新工艺设计。当新的焊接结构件属于一个新的系列、没有可以借鉴的相似工艺和典型工艺，但可以参照某个（或某几个）工艺的局部相似之处时，可以将某一个(或某几个)整套已有工艺以工序(铆工序或焊工序)或工步为最小单位，分解成若干个工艺块，再从这些工艺块中选出可以利用的部分。按照一定的规则进行重新组合(如图2所示)，并修改成一个新的装焊工艺。当新的焊接结构件是一个崭新的型号，完全没有可以借用的工艺时，新的装焊工艺只能全部从头设计。此时，系统需要为用户提供编辑工艺的界面以便进行工艺编辑。可见，经过以上的分析，就可以将焊接结构件实际的装焊工艺设计工作归纳为简单的几种情形。在此基础上，结合具体的产品的装焊工艺文档结构和焊接结构件的具体特点，有针对性地开发出不同的新工艺制定功能，从而可以保证CAPP系统功能的实用性。２．２工艺制定功能本系统的新工艺制定功能是在以上分析的基础上开发的，它是CAPP系统的重要功能。在工艺制定模块中，根据如上分析所得出的工艺设计中的修改相似工艺、修改典型工艺、