现阶段工艺设计分析

曾瑛　章鹏

【摘  要】工艺是使各种原材料、半成品成为产品的方法和过程。制造工艺设计是设备设计和制造工艺间的一个环节。

由于各种零部件的用途和性能不同，其材料、结构形状和技术要求也各不相同，所以，各种零件的加工工艺是不同的，即使是相同类型的零件，由于生产条件和批量大小的不同，其工艺过程也不同，因此，应制定合理的加工工艺规程。

【关键词】工艺;工艺设计;工艺规程

1 概述

工艺是使各种原材料、半成品成为产品的方法和过程。机械制造工艺是各种机械的制造方法和过程的总称。

制造工艺设计是设备设计和制造工艺间的一个环节，本质上属于设计范围。由于从国外引进软件技术的日益发展，设备设计和制造一体化体制的发展，以及新结构产品的迅速发展等原因，如今制造工艺设计已有逐步发展成为独立阶段的趋势。

机械制造中的工艺设计是企业生产活动中最活跃的因素，它与企业的生产类型、产品结构、工艺装备、生产技术及企业内部的技术管理水平等因素有着密不可分的联系。

2 工艺设计的意义

由于各种零部件的用途和性能不同，其材料、结构形状和技术要求也各不相同，所以，各种零件的加工工艺是不同的，即使是相同类型的零件，由于生产条件和批量大小的不同，其工艺过程也不同，因此，应制定合理的加工工艺规程。

一个周期的机械制造工艺流程主要由原材料的供应、毛坯和零件成形、零件机械加工、材料改性与处理、装配与包装、搬运与储存、检测与质量监控、自动控制、修复与再制造等个工艺环节组成。按其功能不同，主要分为三类：一类是直接改变工件的形状、尺寸、性能以及决定零件相互位置关系的加工过程，如毛坯制造、机械加工、热处理、表面处理、装配、修复与再制造等，它们直接创造附加价值;另一类是搬运、储存、包装等辅助工艺过程，它们间接创造附加价值;第三类如检测、自动控制等并不独立构成工艺过程，是通过与前两类工艺过程的融合并提高其技术水平及质量来发挥作用。

这些对降低产品成本，提高产品质量，缩短生产周期，减少资金占用，提高产品作为商品的价值都具有重大的作用。

3 工艺发展现状

制造业在迅速推广应用技术改造传统制造业的过程中，广泛采用CAD/CAM等设计软件，将设计、计算分析以及加工等有机的结合起来，大大加快了产品的开发速度，降低了技术人员的劳动强度。

计算机辅助设计的出现，产品更替的周期越来越短。据统计，在机械加工制造业中75%是属于加工批量少于50件的中、小批量生产，航空工业就属于这个典型。而且即使是大批量生产，也由于买方市场的出现，迫使它不得不具有一定的柔性，以适应不同用户的各种特殊要求。

3.1 我国的发展概况

高新技术及现代管理技术的不断引入、渗透与融合，不断改变着传统机械制造技术的面貌和内涵，从而形成了现代机械制造工艺技术。

由传统的制造工艺发展到现代，其间经历了如下几个阶段和环节：

第一阶段：在加工工艺流程中，重视必不可少的“ 辅助工序” 如切割、焊接前的钢板预处理，成形、加工后的打磨、去毛刺，工序间的防护、清洗等。

第二阶段：在工艺装备中，重视辅助工装及工艺材料的配套发展，使制造技术成为集工艺方法、工艺装备、工艺材料于一体的成套技术。

第三阶段：重视物流、存贮、检验、包装等辅助生产过程。这是挖潜增效的第一源泉，使制造技术成为复盖原材料进厂到加工成产品的全过程的综合技术。

第四阶段：根据市场需求，不断发展优质高效低耗工艺及开发新型加工方法，并在生产中迅速普及，替代相形见拙的落后工艺。

第五阶段：不断吸收微电子、计算机、自动化等高技术的最新成果，形成了CAD、CAPP、CAM、CAT、NC、MC、MIS、FMS、CIMS、IMT（智能制造技术）等一系列具有划时代意义的新技术，对上述技术进行局部或系统集成后，形成了从单机到生产线，从刚性到柔性，从简单到复杂等不同档次的自动化制造技术系统。

第六阶段：引入工业工程最新成果及同步工程概念，使现代制造技术的覆盖面扩及设计及使用维修，并将技术与管理有机结合起来，使制造伎术演变成以整个设计、制造、使用的闭环过程为对象，以提高质量、效率、效益、竞争力为目标，包含物质流，信息流和能量流的完整的系统工程。

3.2 国内工艺设计存在的问题及和发达国家的差距

目前，工艺设计方面存在的主要问题有：

（1）很多工艺规程的制订仍建立在经验的基础上，其科学性、先进性和合理性不够。

（2）对工件的特性分析不够深入，忽视某些工件因其材料、精度要求的不同或局部结构的差异会导致其加工工艺发生很大变化的情况，仍然套用所谓“相似件”的工艺，往往造成加工质量问题。

（3）新产品工艺准备周期较长。

众所周知，工业产品的质量优劣主要取决于产品的设计与制造工艺水平和科学管理水平。实践证明，我國在目前情况下，制造工艺水平是其中一突出的问题。近几年，我国有些企业在引进国外产品技术后，长期达不到国外同等质量水平;更有甚者，花钱买了软件后，因多年达不到稳定质量的要求，而放弃了生产权利。无数事实证明某种产品的设计水平即使在与国外基本相同条件下，利用我国现有的制造工艺也很难制造出与国外同等质量的产品来。

4 设计的主要工作

本设计的主要任务是要消化图纸，明确要求，根据企业资源条件是否适合，能否让工艺路线顺利通过，应怎么回避或者克服将遇到的阻碍。确定工艺路线后再研究并完善细节。

对夹具的基本要求就是将工件定位并可靠的夹持在一定位置，并在机床工作台上有一定的方位，其次，还要满足其他要求，如保证夹具的生产率（容易装卸工件，采用自动或半自动夹紧装置，切屑容易排除），操作简单并安全（如对贵重工件采用防误功能的元件），有效降低成本（考虑夹具材料和制造过程，优先选用标准件）。

在设计的时候要对材料、毛胚的成形方法、加工方法、精度保证的方法等进行选择，还要考虑负载物体要在导轨上所移动的距离和位置。对应的也要选择相应的加工设备。

制定机械加工工艺过程时，通常可以用多种不同的加工方案来实现，为了选取在给定的生产条件下最经济合理的方案，对工艺方案进行技术经济分析和评价就具有重要意义。通过比较，选择既经济、合理又简单方便的加工工艺。

5 结束语

机械制造中的工艺设计是企业生产活动中最活跃的因素，它与企业的生产类型、产品结构、工艺装备、生产技术及企业内部的技术管理水平等因素有着密不可分的联系。

参考文献：

[1] 房贵如.先进制造工艺的技术特征及发展趋势（上）[J].机械工人，2001，2：3-5

[2] 张载洛.制造工艺设计[J].机械工程.1989：24

[3] 朱双，朱晔.工艺设计基础[M].重庆出版社.

[4] 赵志勇.王丽杰.编制机械加工工艺规程应考虑的几个问题[J].农机使用与维修，2002，4

[5] 工艺设计的方法[J].CNSIGN中国标识

[6] 丁晓东.邱勤.机械加工工艺方案的经济评价方法[J].机械研究与应用.2000.4（13）：64