基于成组技术的数控编程.pdf
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1、 综述 新技术新工艺 综述1 基于成组技术的数控编程方振红,李锐阳,周德民,张 伟,彭华武(中国兵器工业集团江山重工研究院,湖北 襄阳 4 4 1 1 0 0)摘 要:大批量个性化定制是制造业的发展趋势,同时也导致企业内部零件多样化。直接对每个零件进行数控程序编制、调试,工作量大,效率低。零件的参数化设计、标准化、模块化形成了形状、功能、工艺等特征相似的零部件族,这给基于成组技术进行数控编程提供了条件。基于成组技术编程可使编程工作模块化、标准化、高效化,能加快产出,降低成本。它有C AM软件自动编程和手工宏程序编制两种方式。但是,C AM软件编程只能共享过程,无法共享结果。参数化宏程序使用变量
2、,修改方便,能最大限度地重用信息。指令模块调用、标准子程序调用都可实现参数化宏程序共享。但前者长期占用数控机床内存,可能影响其他零件的加工。同族零件可共享一个通用加工程序。参数化宏程序是零件族及其加工特征编程的最佳选择。关键词:成组技术;零件族;数控编程;参数;变量;宏程序中图分类号:T P 3 1 1;T G 6 5 9 文献标志码:AN u m e r i c a l C o n t r o l P r o g r a mm i n g b a s e d o n G r o u p T e c h n o l o g yF AN G Z h e n h o n g,L I R u i y
3、 a n g,Z HOU D e m i n,Z HAN G W e i,P E N G H u a w u(J i a n g S h a n H e a v y I n d u s t r i e s R e s e a r c h I n s t i t u t e C o.,L t d.o f NO R I N C O G R OU P,X i a n g y a n g 4 4 1 1 0 0,C h i n a)A b s t r a c t:M a s s a n d p e r s o n a l i z e d c u s t o m i z a t i o n h a s
4、b e e n b e c o m i n g t h e d e v e l o p m e n t t r e n d o f t h e m a n u f a c t u r i n g i n d u s-t r y,a t t h e s a m e t i m e,i t a l s o c a u s e d t h e d i v e r s i f i c a t i o n o f t h e p a r t s w i t h i n t h e e n t e r p r i s e.T h e n u m e r i c a l c o n t r o l p r
5、o g r a m-m i n g a n d d e b u g g i n g d i r e c t l y f o r e a c h p a r t c a u s e d t h e l a r g e w o r k l o a d a n d l o w e f f i c i e n c y.T h e p a r a m e t r i c d e s i g n,s t a n d a r d i z a-t i o n a n d m o d u l a r i z a t i o n o f t h e p a r t s f o r m e d a p a r t
6、s f a m i l y w i t h s i m i l a r g e o m e t r y,f u n c t i o n a n d p r o c e s s c h a r a c t e r i s t i c s.I t a l-s o p r o v i d e d c o n d i t i o n s f o r n u m e r i c a l c o n t r o l p r o g r a mm i n g b a s e d o n t h e g r o u p t e c h n o l o g y.T h e n u m e r i c a l c
7、 o n t r o l p r o g r a m-m i n g b a s e d o n g r o u p t e c h n o l o g y c o u l d m a k e t h e p r o g r a mm i n g w o r k m o d u l a r,s t a n d a r d i z e d a n d h i g h l y e f f i c i e n t,a n d i t c o u l d s p e e d u p o u t p u t a n d r e d u c e c o s t s.T h e r e w e r e t
8、w o w a y s l i k e a u t o m a t i c p r o g r a mm i n g o f C AM s o f t w a r e a n d m a n u a l m a c r o p r o g r a mm i n g,b u t C AM s o f t w a r e p r o g r a mm i n g o n l y s h a r e d t h e p r o c e s s w i t h o u t t h e r e s u l t s.T h e p a r a m e t r i c m a c r o p r o g r
9、 a m u s e d v a r i a b l e s,w h i c h w a s e a s y t o m o d i f y,i t a l l o w m a x i m i z e d t h e r e u s e o f i n f o r m a t i o n.C o mm a n d m o d u l e c a l l i n g a n d s t a n d-a r d s u b p r o g r a m c a l l i n g m o d e a l l c o u l d r e a l i z e p a r a m e t r i c m
10、a c r o p r o g r a m s h a r i n g.B u t t h e f o r m e r o c c u p i e d t h e m e m o r y c a-p a c i t y o f t h e C N C m a c h i n e t o o l f o r a l o n g t i m e,w h i c h m i g h t a f f e c t t h e m a c h i n i n g o f o t h e r p a r t s.D i f f e r e n t p a r t s o f t h e s a m e p
11、a r t f a m i l y c o u l d s h a r e t h e s a m e c o mm o n m a c h i n i n g p r o g r a m.T h e p a r a m e t r i c m a c r o p r o g r a m s w e r e t h e b e s t c h o i c e f o r p a r t s f a m i l y a n d t h e i r m a c h i n i n g f e a t u r e s.K e y w o r d s:g r o u p t e c h n o l o
12、 g y,p a r t s f a m i l y,n u m e r i c a l c o n t r o l p r o g r a mm i n g,p a r a m e t e r s,v a r i a b l e q u a n t i t y,m a c r o p r o g r a m1 引言为适应市场的需要,大批量个性化定制已成为制造业的主流生产方式。客户需求的多样化,导致了产品种类的多样化,进一步导致了零部件的多样化,增加了制造成本和响应时间。尽管数控设备适合于加工多品种、小批量零件,能提高生产效率,但是如果对每种数控加工的零件都单独进行程序编制和调试,就会增加编程
13、人员的工作量,限制数控设备的产能1。在大批量定制的生产模式下,修改成熟零件的模型参数是生成新零件的常用方法。参数化设计、零部件的标准化、模块化产生大量几何形状、结构、功能、工艺等特性相似的零部件2。一方面,大批量的个性化定制会给企业带来生存危机。只有低成本地快速满足客户的个性化需求,企业才能从大批量个性化定制中获利。如何减少生产环节内部零件的多样性,适应快节奏的产品更替,迎合多样化的用户需求,成为制造企业必须考虑、认真对待的问题。另一方面,个性化定制集中产生的众多相似零部件,也给人们提供了从全局看问题的机遇,给了成组技术施展的舞台。成组技术(G r o u p T e c h n o l o
14、g y,G T)是一门逐步发展的新技术,它突破了局限于单一产品的批量 新技术新工艺 2 0 2 3年 第9期 2 新技术新工艺 综述概念,以多个产品的成组批量代替单独批量。成组技术是研究如何识别、发掘、汇集、应用事物的相似性,寻求解决这一组问题相对统一的最优方案,以期取得规模经济效益的一门工程技术3。成组技术从全局察看相近性的思想,贯穿于设计、制造、管理各个阶段。在产品设计阶段,通过标准化、系列化、模块化减少了零件品种规格;在制造阶段,按几何形状、工艺过程相似性原则,把不同产品中结构、工艺相似的零件合并成一个加工组或零件族,针对零件族编制工艺规程,设计工艺装备,从而扩大了成组加工批量,实现科学
15、的生产管理,缩短生产周期,降低生产成本。典型零件、典型工艺是应用成组技术进行工艺规程编制的产物。通常,零件由一到多个加工(工艺)特征组成,数控加工时,一个特征对应一个程序组段。数控编程完全可引入“成组技术”的理念,对零件程序进行模块化分割,基于成组技术对零件族及其加工特征进行数控编程4。2 基于成组技术编程基于成组技术进行数控编程,不再仅针对一个具体零件设计程序,而是将大量分散的零件按相似性归并成组,针对零件族及其加工特征进行编程,让编程过程集中进行、信息重复使用,避免低效重复劳动,使程序设计标准化、模块化、高效化5。基于成组技术编程有两种方式:自动编程与手工编程。2.1 自动编程以UG N
16、X软件为例,同族零件的C AM编程过程、加工策略、参数设置几乎完全一致。基于成组技术的自动编程,常用部件族工具、定制加工模板的方法。2.1.1 部件族工具使用部件族工具的前提条件是创建部件族。首先创 建 并 应 用 表 达 式,进 行 典 型 零 件 的 参 数 建模6-7;接着依据工艺为典型零件创建加工工序;然后应用部件族工具,创建并调用E x c e l表格中的参数赋值,得到附带工序刀路、尺寸不同、结构相似的多个同族零件;最后对各零件所带工序刀轨进行重生及后处理,即可获得具体零件的数控程序。UG N X的部件族工具菜单如图1所示。这些同族零件的UG文档属性为只读,所以在刀轨重生后,需改名另
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