【企業(yè)簡介】
襄陽汽車軸承股份有限公司（以下簡稱襄軸）作為國內最大的汽車軸承生產企業(yè)，始建于1968年，可生產12類2000多個品種，現已形成重型、中型、輕型、微型、轎車等各種車型可整車配套的軸承體系。
【合作歷程】
●2009年7月，引入開目PDM系統和開目CAPP進行產品設計、工藝管理。
●2010年8月，引入開目參數化CAPP系統進行工藝設計管理的深化應用。
【信息化背景】
襄軸作為一個有著四十多年歷史的大型國有企業(yè)，每年以200個以上的速度推出新品，這就要求現場工藝技術人員不僅能快速、準確的編制各種工藝文件，而且能急時、有效地解決現場問題。
軸承產品設計與工藝設計較復雜，計算工作量大，易出錯，但其數學模型相對統一，設計流程標準化程度高，特別適合于應用計算機輔助設計。軸承制造過程中，生產工序多、工藝流程復雜，且每一種工序都有嚴格的規(guī)定和檢驗記錄，信息交換量大，但軸承產品工藝有明確的分類，工藝相似性好，規(guī)律性強，如果能通過總結工藝特點，形成參數化工藝設計，將大大提高設計效率和準確性。
軸承產品的材料特殊，各工藝環(huán)節(jié)技術難度比較大，對工藝要求比較高，需要有一套嚴格的質量保證體系，并對這一質量控制過程進行全面的監(jiān)控。目前大多數主機廠都按照TS16949的標準來進行質量控制。襄陽軸承需要為每個軸承產品編制完整的TS16949質量體系文件，并且這些文件可能會因主機廠的不同而采用不同的格式。這些文件的編制工作同樣具有工作量大，重復性高的特點。
結合以上特點，軸承產品設計與工藝設計方面具有下述典型需求：
●提高設計的效率
軸承的工藝技術文件、鍛坯工藝、熱處理工藝、機加工工藝，以及TS16949的工藝流程圖、FMEA、控制計劃、檢驗基準書等基本采用手工編輯。而軸承產品的工藝重復性高，需要充分利用已有的工藝信息。并且在設計過程中存在大量的各類計算。工藝師的大部分工作是在進行重復性勞動，沒有足夠精力致力于工藝改進和新工藝研究，既影響了工藝師們的工作積極性，也影響了企業(yè)整體工藝水平的提高。
●推進TS16949管理體系的建設
作為汽車零部件企業(yè)，軸承廠需要執(zhí)行汽車行業(yè)TS16949質量標準，需要編制完整的TS16949質量體系文件，并且這些文件可能會因主機廠的不同而采用不同的格式。這些文件的編制工作同樣具有工作量大，重復性高的特點，因此，企業(yè)需要有一套完整的工具來實現工藝技術文檔以及工藝質量管理文件的自動生成，把工藝人員從簡單的重復勞動中解放出來，集中更強的力量用于工藝創(chuàng)新和工藝改造，從而提高企業(yè)的整體工藝水平，是企業(yè)的一個迫切需求。
●推動工藝標準化工作的開展
受信息化推廣應用所限，很多軸承企業(yè)的工藝文件仍然采用AutoCAD、OFFICE等軟件填寫，沒有建立規(guī)范的工藝術語庫、工種庫、材料庫、工藝裝備庫、設備庫等，企業(yè)典型工藝沒有建成共享的資源庫。工藝的標準化、規(guī)范化工作做得很不夠，不利于信息的交流和工藝資源的有效利用。
【解決方案】
針對軸承行業(yè)的產品設計和工藝設計特色以及信息化需求，通過與開目公司合作，襄軸采用基于知識的參數化設計與工藝管理系統（參數化CAPP系統）能夠有效解決軸承行業(yè)的設計效率、質量等問題。該系統通過對企業(yè)知識財富的積累和高效利用，能夠有效提高設計效率和質量，提高企業(yè)的市場競爭力。能夠將經驗豐富的設計師從簡單的事務性勞動中解放出來，從事更有創(chuàng)造力的工藝創(chuàng)新與改進工作。同時為年輕的設計人員提供學習平臺，快速提高企業(yè)整體工藝水平。
圖1 開目基于知識的參數化設計與工藝管理系統架構
【信息化應用】
開目參數化CAPP系統在襄軸的應用主要包括以下幾個方面：
1)建立襄陽軸承知識管理平臺
開目參數化CAPP系統搭建的軸承產品知識管理平臺為企業(yè)提供軸承產品知識管理解決方案，能夠幫助襄陽軸承構筑產品信息數據庫，統一電子資料存放規(guī)則，有效組織技術資料，建立一個統一的產品研發(fā)系統平臺。同時也為工程師提供了豐富的知識管理功能，在這個平臺上所有參與設計的人員可以共享所有的設計、工藝、質量等文檔與信息，使得工程師在安全準確的狀態(tài)下，建立、編輯、瀏覽以及控制文檔，使得企業(yè)能夠在并行工程環(huán)境下，共享信息，協同設計，并更好地進行產品的創(chuàng)新和維護。
2)智能化軸承設計計算工具
軸承產品結構相對較簡單，設計過程中較多涉及到各類軸承特征值的計算，例如根據主機的技術參數和支承部位結構，初選軸承的類型和尺寸，計算作用于軸承上的負荷；根據負荷計算當量動負荷；再根據軸承額定壽命公式計算軸承的壽命；最后還需要驗算額定靜負荷和極限轉速。
開目基于知識的參數化設計與工藝管理系統中提供軸承計算輔助工具，設計人員可以預先進行各類計算公式的定義，然后通過輸入的參數，選擇合適的公式進行自動分析與計算，以驗證設計的合理性。
3)基于知識的軸承參數化工藝設計
開目基于知識的參數化設計與工藝管理系統中提供參數化工藝平臺主要實現工藝參數定義、工藝流程定義、編譯解釋等功能。
●工藝參數定義
參數定義是特征編碼的歸納、提取和定義屬性值的過程，定義正確與否將會直接影響到流程的定義和解釋工作的進展。在襄陽軸承參數化工藝設計工具提供多種參數取值類型：直接輸入型、給定選擇項型、參數計算型、查工程數據表型、查數據庫表型。以襄軸GZ_71062型軸承的工藝為例，為其定義直徑、高度、滾道直徑、角度、外圓大小端倒角尺寸等工藝參數，如圖2所示。
圖2 軸承參數化工藝設計——工藝參數定義
●工藝流程定義
流程定義是整個流程的直接實現，可以把企業(yè)中優(yōu)秀工藝師的經驗用實例的方式存儲起來。流程定義決定并影響了實際工藝形成的正確性。流程的定義包括兩個部分的工作：流程圖的繪制、流程圖中圖元的屬性確定。流程圖的繪制是確定流程內容，以及確定流程工序之間的先后關系以及流程工序的走向。流程圖元屬性表示流程圖中每個圖元的作用，以及在該圖元中需要完成的工作。
以襄軸GZ_71062型軸承的車削工藝過程為例，根據軸承的材料、驗收方法、工藝特征、加工參數等工藝參數，可定義如下的工藝流程。
圖3 軸承參數化工藝設計——工藝流程定義
●編譯解釋工具
編輯解釋工具的主要作用是輸入工藝參數，系統通過編譯解釋工具，對工藝知識進行推理判斷，生成符合條件的工藝過程和工藝內容。解釋流程是變量驅動技術的實現過程。
圖4 參數化工藝數據寫入工藝文件（一）：工藝過程信息
圖5 參數化工藝數據寫入工藝文件（二）：工藝圖形信息
圖6 參數化工藝數據寫入工藝文件（三）：工藝參數信息
4)支持TS16949質量體系的工藝設計
為提高效率和準確性，開目公司為襄陽軸承建立了支持TS16949質量保證體系的參數化工藝設計輔助系統，幫助企業(yè)完成工藝知識和質量知識的積累，以及相關質量體系文件的快速編制。支持TS16949質量體系的參數化工藝設計系統可以編制、計算和匯總出襄陽軸承整套TS16949工藝文件。系統業(yè)務流程如下圖所示：
圖7 支持TS16949質量體系的參數化工藝設計流程示意
主要功能包括：
●建立TS16949的知識庫
TS16949質量體系是在長期的生產過程中對生產過程進行仔細的分析，對關鍵過程加以控制和改進，以實現產品質量的持續(xù)改進。在此過程中，會產生大量的數據，這些數據都需要積累作為企業(yè)的知識庫，并且可以方便地查找、使用、管理和擴充。因而，襄陽軸承參數化工藝設計系統中需要建立TS16949知識庫。主要包括：
產品特征參數庫
關鍵工序和重要工序庫
控制計劃和控制方法庫
量檢具清單庫
FMEA知識庫
檢驗基準方法庫
●工藝數據組織形式科學，效率高
遵循TS16949的工藝系統中，象關鍵產品特性這類信息有多種表現形式，過程流程圖中的關鍵產品特性檢驗基準書中的技術要求、工藝裝配清單的特性值、工夾具清單的規(guī)格及說明，以及其它很多信息都是相互關聯的，襄陽軸承參數化工藝設計系統能夠科學組織工藝數據，從而保證數據一處錄入，全程共享，保證了數據的一致性和完整性。
●自動提取產品特征屬性
可以通過序號、特性類型、特性名稱、特征內容等參數，描述關鍵產品特性。
可以通過產品參數表，生成產品特征特性清單。
可以將關鍵產品特性自動提取到檢驗基準書和檢驗指導卡中。
在修改了產品參數表中的產品特征后，采用增量方式提取，保證產品特征特性清單、工序簡圖中的關鍵產品特性與檢驗基準書和檢驗指導卡中的一致。
●編制控制計劃、FMEA、和檢驗基準書
根據工藝流程圖中的工序以及加工參數，設計人員可以參考知識庫中的相關表，編制每一道工序的控制計劃、FMEA。同時讀取產品參數表中的參數信息，根據關鍵產品特性以及對應的檢驗基準方法、檢驗值生成檢驗基準書，以表格的形式直觀表現，便于全面、正確地控制關鍵產品特性，保證產品質量。
襄陽軸承參數化工藝設計系統中所有質量體系文件用工序號作為關聯約束，保證數據的正確性。
●參數化驅動自動生成工藝過程卡和工序卡
目前襄陽軸承的傳統工藝文件和TS16949的質量體系文件是并存使用的。并且工序卡需要提交給主機廠。襄軸參數化工藝設計系統可以通過產品參數表中尺寸、材料以及加工要求等加工參數驅動生成工藝過程卡，并且會根據工藝設計原則中的加工余量和公差等的設計原則，自動根據產品圖倒推出各工序的毛坯尺寸和加工尺寸。同時還可以驅動生成工序簡圖。
對關鍵工序，還需要編制工序操作指導卡和檢驗指導卡。襄陽軸承參數化工藝設計系統會自動根據工序名稱和工序內容，結合控制計劃和檢驗基準書，生成與工序對應的操作指導卡和檢驗指導卡。
【應用價值】
●建立了包括軸承工藝路線中的關鍵參數、工藝資源、工藝方法等的工藝知識庫，為實現CAPP參數化奠定了基礎。
●建立了基于流程圖的典型工藝模板，實現了產品的快速變型工藝設計，顯著提高了工藝設計的準確度和效率。
●建立軸承企業(yè)的工藝知識庫及工藝知識積累機制，滿足了工藝知識的積累與傳承要求，大幅提高了產品的系列化和標準化水平，降低了生產成本。
●基于通用工藝建模工具，形成了由企業(yè)自主完成產品工藝的知識化、標準化、模塊化的參數化CAPP實現的成功模式，滿足了企業(yè)對系統的自主擴展需求，有利于行業(yè)推廣應用。
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本文標題：參數化CAPP系統在襄軸的應用
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