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        成組技術(shù)在核電產(chǎn)品零件工藝中的應(yīng)用

        2013-12-11 00:33:34顧乃彥張光慶
        電站輔機(jī) 2013年2期
        關(guān)鍵詞:成組封頭核電

        顧乃彥,苗 瑞,張光慶

        (1.上海交通大學(xué),上海 200030;2.上海電氣電站設(shè)備有限公司電站輔機(jī)廠,上海 200090)

        0 概 述

        某些核電設(shè)備零件的制造屬于多品種小批量生產(chǎn),以往的核電零件制作工藝編制,采用每個零件一張工藝卡的編制模式,不僅使編制工藝文件的效率較低,而且不能形成零件的標(biāo)準(zhǔn)工藝,導(dǎo)致同類零件具有多種不同的加工工藝。同種零件的工藝被重復(fù)設(shè)計(jì),不能形成規(guī)范和統(tǒng)一的工藝文件,不利于穩(wěn)定產(chǎn)品制造的工藝流程?,F(xiàn)利用成組技術(shù)對核電產(chǎn)品的零件進(jìn)行分類成組,對典型零件建立標(biāo)準(zhǔn)工藝過程卡,從而能快速設(shè)計(jì)規(guī)范統(tǒng)一的零件工藝,縮短工藝技術(shù)準(zhǔn)備的周期,提高核電零件工藝文件的編制質(zhì)量。

        1 成組技術(shù)概念

        成組技術(shù)(group technology簡稱GT)是“將企業(yè)的多種產(chǎn)品、部件和零件,按一定的相似性準(zhǔn)則分類編組,并以這些組為基礎(chǔ),組織生產(chǎn)各環(huán)節(jié),從而實(shí)現(xiàn)多品種中小批量生產(chǎn)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和管理的合理化”的一種先進(jìn)技術(shù)。它以產(chǎn)品零件為對象,把同類零件歸并在一起,用相同或相似的方法成組地進(jìn)行處理,以消除多品種生產(chǎn)中設(shè)計(jì)、工藝、制造和管理中的大量重復(fù)性作業(yè)[1]。

        2 零件分組常用方法[2]

        零件的分組方法可歸類為多種形式。當(dāng)被加工的零件數(shù)量不多時,可采用視檢法;當(dāng)采用生產(chǎn)流程分組法時,即是以工廠現(xiàn)行的工藝過程等有關(guān)技術(shù)資料為依據(jù),其目的是尋求工廠本已客觀存在的加工族并利用其相應(yīng)的加工設(shè)備組,這種方法比較全面地應(yīng)用了現(xiàn)有生產(chǎn)條件的相似性,廣泛應(yīng)用于零件分類。特征編碼分組法是通過零件編碼來分組,該方法也叫特征數(shù)據(jù)法或特征矩陣法;特征指標(biāo)綜合比較法一般用于比較復(fù)雜的精確聚類分析。

        (1)視檢法

        視檢法是有生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的人員通過對零件圖紙仔細(xì)閱讀和判斷,將具有某些特征屬性的一些零件歸結(jié)為一類。視檢法的效果取決于個人的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),常附屬了某些主觀性和片面性。

        (2)生產(chǎn)流程分組法

        生產(chǎn)流程分析法PFA(Production Flow Analysis)是以零件生產(chǎn)流程及生產(chǎn)設(shè)備明細(xì)表等技術(shù)文件為依據(jù),通過對零件生產(chǎn)流程的分析,將工藝過程相近的或使用同一組機(jī)床進(jìn)行加工的零件歸結(jié)為一類。采用此法分類的正確性與分析方法和所依據(jù)的工廠技術(shù)資料有關(guān)。采用此法可以按工藝相似性將零件分類,以形成加工族。

        (3)特征編碼分組法

        按特征編碼分類,首先將待分類的諸零件進(jìn)行編碼,即將零件的有關(guān)設(shè)計(jì)、制造等方面的信息轉(zhuǎn)譯成特征編碼。

        (4)模糊聚類法

        用聚類法對零件分組時,先要定義相似系數(shù),統(tǒng)計(jì)計(jì)量來描述零件與零件的相似性。聚類的過程是組數(shù)由多到少逐次合并的過程,這需要一定的法則去構(gòu)造類相似的統(tǒng)計(jì)量來描述類之間的相似程度。常用的類相似系數(shù)定義方法有最遠(yuǎn)距離法、最近距離法、類平均法等。依據(jù)不同類相似的構(gòu)造方法,得到不同的分類結(jié)構(gòu)。在有些專業(yè)文獻(xiàn)的描述中,認(rèn)為平均法可取得較合理的分類結(jié)果。綜上所述,用傳統(tǒng)方法分組存在一個模糊性問題,零件與零件之間的相似是一個明確關(guān)系,而類與類之間的相似程度并不明確。因此,用模糊數(shù)學(xué)的語言和方法,描述和解決聚類問題更為方便。

        3 零件編碼系統(tǒng)的建立

        3.1 核電項(xiàng)目產(chǎn)品的特點(diǎn)

        核電零件的制造屬于多品種小批量生產(chǎn),在設(shè)計(jì)與制造上有其獨(dú)特的特點(diǎn)。(1)在產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)上具有很大的相似性,如圓柱形壓力容器的主要零件均為封頭、筒體、接管法蘭和支座等。(2)在工藝制訂上,均屬于過程卡作業(yè)。(3)被制造的產(chǎn)品具有類同的特征,所以制造工藝存在相似性,因此具有成組加工的特點(diǎn)。

        3.2 零件分組

        根據(jù)核電項(xiàng)目產(chǎn)品的形狀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及類同零件制造工藝的相似性,并結(jié)合實(shí)際加工情況的特點(diǎn),將核電產(chǎn)品零件主要分為以下幾個零件族,如圖1所示。

        圖1 核電產(chǎn)品典型零件族

        3.3 編碼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        典型零件族編碼是由字母和數(shù)字編成的5組代碼,如圖2所示。零件編碼的碼位共有8位,第一、第二位編碼(第一組代碼)代表零件所屬的產(chǎn)品類型代碼;第三、第四位編碼(第二組代碼)代表零件所屬的產(chǎn)品子類型代碼;第四、第六位編碼(第三組代碼)代表零件所屬產(chǎn)品的子類型型號代碼;第七位編碼(第四組代碼)代表零件的類型編碼;第八位編碼(第五組代碼)代表零件的子類型編碼。

        圖2 典型零件族編碼

        典型零件的編碼規(guī)則,分別見表1、表2、表3。

        表1 產(chǎn)品分類編碼表

        表2 產(chǎn)品的子類型及型號編碼表

        表3 零件類型和零件子類型編碼

        4 核電產(chǎn)品成組工藝的建立

        4.1 制定成組工藝過程[3]

        零件分類成組后,便形成加工族。針對不同的加工族,制定適合于族內(nèi)各零件的成組工藝,編制成組工藝的方法有2種:復(fù)合零件法和復(fù)合路線法。

        (1)復(fù)合零件法

        按照零件族中的復(fù)合零件來設(shè)計(jì)工藝規(guī)程的方法稱為復(fù)合零件法,或樣件法。復(fù)合零件法一般適用于回轉(zhuǎn)體類零件。所謂復(fù)合零件是擁有同組零件的全部待加工表面要素的零件。復(fù)合零件可以是現(xiàn)實(shí)中的零件,也可以是虛擬零件。復(fù)合零件包含了加工族內(nèi)其它零件所有的待加工要素,所以,按復(fù)合零件設(shè)計(jì)的成組工藝,僅需刪除不包含某零件所用的工序和工步內(nèi)容,便成為加工族內(nèi)其它零件的加工工藝。

        (2)復(fù)合路線法

        對于非回轉(zhuǎn)體類零件,因零件形狀不規(guī)則,選定這類加工族的復(fù)合零件較為困難,所以常采用復(fù)合路線法。

        復(fù)合路線法是在零件分類分組的基礎(chǔ)上,對同組零件的工藝路線進(jìn)行比較,以組內(nèi)最復(fù)雜的工藝路線為基礎(chǔ),然后將此路線對比組內(nèi)其他零件的工藝路線,凡組內(nèi)其他零件需要工藝路線均需一一添上,最終形成能滿足全組零件加工要求的成組工藝。

        4.2 核電產(chǎn)品成組工藝的確立

        根據(jù)核電產(chǎn)品零件分類編碼的原則,對核電產(chǎn)品分類后的零件編寫成組工藝。現(xiàn)以橢圓封頭類零件為例,進(jìn)行說明。

        4.2.1 橢圓封頭類零件

        對于核電產(chǎn)品中的橢圓封頭類零件,可歸類為4種典型的橢圓封頭零件。橢園封頭類零件,見圖3所示。

        圖3 橢圓封頭類零件

        封頭為回轉(zhuǎn)體類零件,因此對于封頭零件采用復(fù)合零件法來編制其成組工藝。

        (1)A類型的封頭零件

        這類封頭零件的加工工藝過程為:

        劃下料線→下料→去渣修磨→校平→外包壓制。

        (2)B類型的封頭零件

        這類封頭零件的加工工藝過程為:

        劃下料線→下料→去渣修磨→校平→外包壓制→劃十字中心線→開孔→去渣修磨。

        (3)C類型的封頭零件

        這類封頭零件的加工工藝過程為:

        劃下料線→下料→去渣修磨→校平→劃拼縫余量線→加工拼縫坡口→拼縫擺搭→焊妥拼縫→修磨拼縫→校平→焊縫無損檢測→外包壓制。

        (4)D類型的封頭零件

        這類封頭零件的加工工藝過程為:

        劃下料線→下料→去渣修磨→校平→劃拼縫余量線→加工拼縫坡口→拼縫擺搭→焊妥拼縫→修磨拼縫→校平→焊縫無損檢測→外包壓制→劃十字中心線→開孔→去渣修磨。

        從各類型封頭零件的加工工藝流程的分析比較中,可看出D型封頭零件的加工工藝過程,包含了組內(nèi)其它零件所具有的所有待加工表面要素,因此在核電產(chǎn)品工藝標(biāo)準(zhǔn)化的過程中,應(yīng)將D類型的封頭零件工藝做成標(biāo)準(zhǔn)化工藝,以后遇到封頭類零件的工藝卡編制,只要根據(jù)產(chǎn)品圖紙,對照核電標(biāo)準(zhǔn)化工藝,對于某些不需要的工序直接刪除,即可快速準(zhǔn)確并且規(guī)范的完成零件工藝卡的編制。

        5 結(jié) 語

        核電是不可或缺的高效能源之一,面對巨大的核電設(shè)備制造市場,利用成組技術(shù)不僅可以快速完成核電產(chǎn)品的工藝設(shè)計(jì),縮短技術(shù)準(zhǔn)備周期,而且能夠提高相應(yīng)產(chǎn)品的加工質(zhì)量,從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)的敏捷制造,使企業(yè)能夠抓住核電發(fā)展帶來的巨大市場機(jī)遇,提高公司的技術(shù)競爭力及盈利能力。

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