張書明

摘 要：為了更加科學、有效地研究對稱性在機械制造行業(yè)中的指導作用、功能效果以及應用規(guī)律，建立了機械制造工藝對稱性的概念體系，并對該體系進行不斷的完善和擴充，最終形成了由工藝方法對稱性、工藝過程對稱性以及工藝設備對稱性構成的多層次分類體系，并對機械制造工藝對稱性中的組合/分解對稱性進行了細分。機械制造工藝對稱性對機械施工設計水平和機械制造工藝水平的提高都有積極的促進作用。這篇文章就機械制造工藝對稱性概念體系進行了系統(tǒng)且完整的實例說明，具體體現(xiàn)了對稱性在機械制造行業(yè)中的普遍存在現(xiàn)象，為機械制造工藝對稱性的深入研究奠定了堅實的理論基礎。

關鍵詞：機械制造；工藝對稱性；概念體系；初步探究

0 引言

對稱性是人類在觀察自然和認識自然過程中產生的一種主觀認知，也是自然界事物中的基本特征和固有屬性之一。對稱性存在于大自然的各個角落，各個領域，各個行業(yè)，在機械制造工藝中也不例外。近些年來，隨著科學技術的不斷發(fā)展與創(chuàng)新，對稱性在機械制造中的應用越來越廣泛。比如，吳志明利用操作轉臺的對稱性對鍵槽進行了對稱加工；郭峰利用對稱鎖削法在很大程度上提高了機械產品加工制造的生產效率；宋立彬則設計了兩端對齊的零件浮動模型，可以保持零件在加工生產的過程中受力均衡，進一步提高了零件的質量等，這些實例都是利用將對稱性原理運用到機械自動化生產過程中以提高產品的生產效率和加工質量，以進一步實現(xiàn)降低成本。對機械制造行業(yè)有著極大的現(xiàn)實意義。但是對稱性在機械制造行業(yè)中的應用還局限在織造工藝和設備本身，缺乏完整性和系統(tǒng)性，忽略了在產品設計、施工運作等方面對稱性同樣可以發(fā)揮重要的作用。本文將就機械制造工藝中對稱性概念體系進行了初步探究。

1 機械制造工藝對稱性的概念體系分類

機械制造工藝對稱性包括工藝方法對稱性、工藝過程對稱性和工藝設備對稱性3大類。其中，工藝方法對稱性具體包括工藝方法分解對稱、工藝方法組合對稱、工藝方法交換對稱、工藝方法時空對稱3項基本內容；工藝過程對稱性包括工藝過程交換對稱、工藝過程分解/組合對稱、工藝過程時空對稱；工藝設備對稱性包括工藝設備交換對稱、工藝設備分解/組合對稱、工藝設備時空對稱。

2 機械產品制造工藝方法對稱性

2.1 工藝方法交換對稱性

工藝方法中的對稱性是指應用不同的工藝方法對產品進行處理，得到的產品具有相同的制造特征，則這兩種或多種工業(yè)方法則具有交換對稱性，稱為工藝方法的交換對稱性。比如，機械制造中的十類工藝方法包括切削加工、熱處理、焊接、鑄造等，這十類工藝方法又分為若干類具體的方法，這些所有的工藝方法中都存在交換對稱性，但是，由于目前的機械制造企業(yè)都采用的是流水生產作業(yè)，大大減弱了多種工藝方法間的交換對稱性。

2.2 工藝方法中分解對稱性和組合對稱性

如果在機械制造業(yè)中某一產品的某一制造特征可以通過單一的工藝方法獲得，也可以采用多中工藝方法組合應用獲得，那么這種單一的工藝方法則與那多種的工藝方法存在對稱性，也就是工藝方法中分解對稱性和組合對稱性。舉個例子輔助說明：某一特定的零件可以采用金屬型鑄造直接加工獲得成型，也可以采用砂型鑄造和后續(xù)的切削加工兩道工序方法組合應用獲得，也便可以說就這一種零件，金屬型鑄造工藝與砂型鑄造結合切削加工組成的這一組合之間存在著工藝方法分解/組合對稱性。在機械制造的具體加工過程中采用哪種方法，要結合本企業(yè)的設備，視情況而定。

2.3 工藝方法時空對稱性

工藝方法中的時空對稱性由空間對稱性、時間對稱性、時空對稱性3個基礎對稱性組合而成。工藝方法是否具有實踐對稱性表現(xiàn)在該工藝方法在機械制造過程中是否出現(xiàn)制造工藝隨著時間的變化出現(xiàn)規(guī)律性重復的現(xiàn)象。例如，機械制造工廠會通過一種機械制造工藝方法生產加工大量的零件，這批零件的生產過程便是由一種工藝方法重復使用的過程，便稱這種工藝方法具有時間對稱性；當機械制造中的某一工藝方法隨空間的變化出現(xiàn)規(guī)律性的重復時，說明該工藝方法具備空間對稱性。比如，對稱焊接的過程中，兩個焊槍在工字梁同步作業(yè)，使工字梁兩側受到的變形力和收縮力相互抵消，保證了焊接質量，這就是利用了焊接的空間對稱性；顧名思義，工藝方法的時空對稱性組合是空間對稱性和時間對稱性的組合，在加工和裝配生產線上應用較為廣泛。

參考文獻

[1]韋敏情.機械制造工藝對稱性的概念體系及其應用思路[J].中國科技投資，2013，（A22）：202.

[2]馮培恩，劉偉平，馬友才，等.機械制造工藝對稱性的概念體系及其應用思路[J].工程設計學報，2010，（3）：161-167.

（作者單位：河北德鵬機械設備有限公司）