零件加工流程信息获取软件设计毕业论文

1、毕业设计(论文)说明书题 目：零件加工流程信息获取 软件设计 院 （系）： 机电工程学院 专 业： 机械电子工程 学生姓名：学 号：指导教师： 职 称：题目类型：¨理论研究 ¨实验研究 þ工程设计 ¨工程技术研究 ¨软件开发2013年 5月 28日摘 要机械制造过程中物料信息获取一直是制约制造业自动化的瓶颈，无线传感网络为方便、快捷、低成本获取大量制造过程信息提供了可能。本项目拟进行传感器网络在机械制造过程中物料信息获取及流程优化技术的研究，深入研究无线传感器网络在制造流程中无线传感器网络与射频识别技术融合的信息获取和采集方法；进一步通过获取生

2、产过程的物料加工工艺时间、流向、进度、人员等信息数据来建立加工过程的物流管理原型系统，快速、准确、可靠地为企业信息化系统提供实时数据；通过对物料信息进行数据挖掘，建立各个零部件的生产流程信息模型，为制造业务流程精确地制订生产节拍、工艺流程及安全严密地跟踪追溯重要组件的加工过程提供最佳的技术支持，为提高产品质量、优化设备配置及使用效率等提高提供有效手段。本毕业设计的主要内容是基于Windows操作系统，根据当前机械零件加工行业的实际情况无线传感器网络、现代生产管理技术针对多品种批量生产编写这个“零件加工流程信息获取软件”。 以某些典型零件为例子进行了分析，最终软件经过调试达到要求。软件通过串口收

3、集和发送数据。利用文件的方式对数据进行保存。软件界面对模拟的零件加工现场的状态信息进行了展示。关键字：零件加工流程信息获取；制造业；无线传感网络；流程优化AbstractMachinery manufacturing process obtaining material information has been a bottleneck at manufacturing automation, It may be provided that wireless sensor network is convenient, fast, low-cost access to a large numbe

4、r of manufacturing process information. The project conducted mechanical sensor networks in the manufacturing process and process optimization obtain material information technology research ,further study of wireless sensor networks which in the manufacturing process for wireless sensor networks an

5、d radio frequency identification technology acquisition and integration of information collection methods in deeply; Through production process by obtaining materials processing time, flow, schedule, personnel and other information data further to build a prototype machining process logistics manage

6、ment system,  which is more fast, more accurate and  more reliable for the enterprise information system to provide real-time data; On the other hand material information through data mining, the establishment of the various parts of the production process information model business proces

7、ses for the manufacture of tact precise formulation, process and safety critical components closely track the processing of retroactive which provided  the best technical support, to improve product quality, optimize equipment configuration and usage to provide effective means of improving effi

8、ciency.The main content of the graduation project is based on the Windows operating system, based on the current machine parts processing industry, the actual situation of wireless sensor networks, modern production management techniques for mass production of many varieties to write this "part

9、 machining process information for the software." In some parts of typical examples are analyzed carefully, in the final software to meet the requirements after commissioning. Software through collecting and sending data by the way in serial port. The in the use ofpapers on the data to be

10、saved. Software interface for analog parts processing site for the show of status information.Keywords: parts machining process information acquisition；manufacturing；wireless sensor networks；process optimization目 录 引言11 零件加工流程信息获取软件概况11.1 设计零件加工流程信息获取软件的意义11.2 生产管理类软件的发展历程31.3 国内外研究现状41.4 本论文研究的目的和内

11、容51.5 本章小结52 零件的加工工艺与工艺流程分析62.1 常见的机械加工工艺62.2 对轴类零件加工工艺流程的分析72.3 加现场模型的建立132.4 本章小结143 生产过程中的数据与数据分析方法153.1 对生产效率影响较大的因素153.2 挖掘数据与分析方法153.3 本章小结184 软件设计194.1 对加工现场使用RFID卡流程的说明194.2 对数据格式的设定204.3 软件设计说明2525294.4 软件调试344.5 零件加工流程优化344.6 本章小结355 结论365.1 对本次毕业设计工作的总结365.2 展望36谢辞 37参考文献 38附录 39引言保留住了数据就

12、相当于保留了一座金矿，想要得到金子还要对这座矿藏不断的挖掘。不对零件加工流程中产生的信息进行采集分析也是一种浪费，这些信息中往往包含改善加工流程的信息。在目前的零件加工现场来看，这种信息资源正在大量的流失。对这些这些信息进行分析、筛选和保存就是为改善生产保留了依据。依靠物连网获取数据的实时性，传递信息的准确性，本身具有智能处理能力这些特点，零件加工流程信息的获取有了保障。数据挖掘技术就是挖掘金子的有力工具。计算机强大的数据处理能力让这些技术可以紧密的结合起来。结合各个相关学科，本毕业设计以一个轴零件加工过程产生的部分信息作为主要分析对象，说明“零件加工流程信息获取软件”的方案、程序流程和软件的

13、各项功能。并且结合相关学科的理论知识设计相关算法完成零件加工流程优化处理。零件加工流程软件运行于Windows操作系统上，通过RS-232串口实现数据的采集和发送。数据的理想来源是绑定于零件上和绑定于机床上以及工人佩戴的RFID卡，但是本次的毕设主要方向在上位机软件的设计，所以只通过串口线把运行零件加工流程软件的计算机连接到另一台计算上，后者做为数据的来源，模拟加工现场的信息。软件包含5个主要的显示窗口，他们分别是主窗口、加工现场状态窗口、人员管理窗口、零件加工流程编辑窗口和优化管理窗口。零件加工流程软件的运行流程：1.启动软件。2.选择合适的串口并打开它。如果有需要可以在打开串口后设置串口的

14、波特率等相关参数。3.软件已经正常运行，加工现场状态窗口、人员管理窗口、零件加工流程编辑窗口和优化管理窗口这四个子窗口只能同时显示其中一个，这时可以点击主窗口上相应的按钮查看需要查看的页面。4.四个子窗口中有不同的功能按钮，点击可激发相应的功能。5.需要时可以退出软件。1 零件加工流程信息获取软件概况1.1 设计零件加工流程信息获取软件的意义机械制造业为整个国民经济提供技术装备，其发展水平是国家工业化程度的主要标志之一。随着经济全球化、信息化进程日益深入，机械制造装备行业市场竞争日益激烈，客户需求日趋个性化，国内市场国际化的趋势加剧，国际资本加速进入中国机械制造业，无数企业仍在“制造之觞”中逶

15、迤前行，这些因素共同促使中国机械制造企业更应该关注信息化建设，借助信息化提升企业的创新能力，实现精益化生产与管理。 传感网/物联网技术是信息化技术中最前沿、最核心的技术之一。物联网把所有物品通过射频识别（Radio Frequency Identification：RFID）、无线传感器网络（Wireless Sensor Networks：WSN）等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。物联网是一个全球性的网络基础设施，它通过数据采集和通信能力将实际和虚拟的物体连接起来，并能提供特定的对象识别、传感器和连接作为发展自主联合服务和应用的基础，这些特点将体现在自动化数据采集，事件传

16、输，网络连接和互用性的发展程度之中。传感器网络、射频识别等作为物联网感知物理世界信息的载体，担负着从物理世界获取信息和传递信息的任务。 由于无线传感器网络具有体积小、低功耗、自适应组网能力强等优点，在机床零部件件加工流程监控、物料管理及机床设备的健康状态监控等领域，具有传统技术无可比拟的优势，基于无线传感器网络的制造过程的监控管理技术在国外已经引起高度重视，而我国在这方面的研究基本属于空白。因此，迫切需要具有高技术含量和拥有多种前沿学科交叉所形成核心技术。就机械制造工程领域而言，发展基于无线传感器的机械制造物流监控、物料管理、流程优化技术，是目前制造业信息化的一个发展前沿，如果这方面技术获得突

17、破并实用化，将大大地改观现行的机械制造行业举步维艰的状况。在学术上将会对传统制造业管理思想及方法产生重要的影响；在实用技术方法上，将为制造行业的生产及管理提供有效的手段。 生于信息时代的我们面临这样的挑战：“及时”捕获、存储数据和信息，并将其转化成有用的知识；在任何地点、任何时刻需要时，用户能用熟悉的语言和格式及时得到该有用的知识。所以如何能把信息保存下来，如何挖掘其中有利于生产的信息并把这些信息转化为人们可以利用的知识将变得十分重要。零件加工现场生产的安排，资源的调配都会影响生产的效率和成本。合理的安排生产和调配资源是除了花费大量的资金运用更先进的设备或提高制造工艺技术之外低成本的提高生产力

18、的途径。加工现场产生的大量信息中往往包含有有利于更合理的安排生产和调配资源的信息。这就要求我们能把这些信息保留下来，便于分析利用。物连网的发展正直面这些问题。它即可以及时的捕获这些信息，又可以根据人的需要，选择和转化这些信息然后传递给人。许多零件加工厂的生产车间还是十分老旧，生产所用的机器也大多是普通的。像这样的加工厂直接淘汰旧的机床负担将会十分大，提高生产效率的途径大多是通过合理的生产管理。若利用计算机配合对应的软件来进行生产的辅助管理效率就得到更大的提高。软件及时的把信息反映给管理者，管理者就能从中发现问题，从而根具实际情况对生产现场进行合理的调控。零件加工流程信息获取软件设计的目的就是迎

19、合这样的需要。加工现场中，需要管理者合理的安排零件的加工流程。要达到各个工位间运行流畅，即要没有产品积压也没有下一工位等待上一工位。现场的机器、人员都能充分发挥自身的能力，没有资源的浪费，但在繁忙的工作中，人员和机器又能得到充分休息，保存持续高效的生产的能力。在这样的要求下，传统的经验生产已经很难达到如此精细的时间、物质、人力的管理。这就需要生产管理者在生产现场挖掘相关的信息，寻找到提升生产效率的空隙。从而做大量的数据采集和分析就在所难免了。本软件的功能要求就是在作者模拟的一个生产现场中，能代替人员在现场观察并手动的输入要采集的数据，把零件加工现场的数据按照便于人阅读分析的形式表现在计算机的屏

20、幕上，并保存下来。为了在出现问题需要及时的对加工现场进行调整，软件也具备了向现场广播信息，或者对特定的人员发布信息的功能。这样就提高了时效，减少了人力。同时为管理者远程的管理加工现场提供了便捷。此外，为了让软件的设计更贴近现实，作者还针对一个轴类零件的加工流程做出详细的分析。分析包括每个流程的时间、流程的顺序、加工人员的安排。在此之后，根据分析的结果设计算法，完成软件优化零件加工流程功能。此功能可以为生产管理者提供一些零件加工流程编排的建议。总而言之，本毕业设计就是结合了计算机软件、生产管理、物连网、数据挖掘等方面的技术，以提高零件加工效率而做出的具体实践。本项目的研究可推动无线传感器网络在机

21、械制造流程监控、物料管理问题的发展，具有重要的科学意义和工程价值。另外，研究成果还可以拓展到制造业的其他领域。1.2 生产管理类软件的发展历程在十八世纪工业革命后，人类开始进入工业经济时代，社会经济的主体是制造业。工业经济时代竞争的特点就是产品生产成本上的竞争，规模化大生产是降低生产成本的有效方式。由于生产的发展和技术的进步，大生产给制造业带来了许多困难，主要表现在：生产所需的原材料不能准时供应或供应不足；零部件生产不配套，且积压严重；产品生产周期过长和难以控制，劳动生产率下降；资金积压严重，周转期长，资金使用效率降低；市场和客户需求的变化，使得企业经营计划难以适应。总之，降低成本的主要矛盾就

22、是要解决库存积压与短缺问题。 为了解决这个关键问题，1957年，美国生产与库存控制协会（APICS）成立，开始进行生产与库存控制方面的研究与理论传播。随着六十年代计算机的商业化应用开始，第一套物料需求计划MRP（Material Requirements Planning）软件面世并应用于企业物料管理工作中。在七十年代，人们在此基础上，一方面把生产能力作业计划，车间作业计划和采购作业计划纳入MRP中，同时在计划执行过程中，加入来自车间，供应商和计划人员的反馈信息，并利用这些信息进行计划的平衡调整，从而围绕着物料需求计划，使生产的全过程形成一个统一的闭环系统，这就是由早期的MRP发展而来的闭环式

23、MRP，闭环式MRP将物料需求按周甚至按天进行分解，使得MRP成为一个实际的计划系统和工具，而不仅仅是一个订货系统，这是企业物流管理重大发展。 闭环MRP系统的出现，使生产计划方面的各种子系统得到了统一。只要主生产计划真正制订好，那么闭环MRP系统就能够很好运行。但这还不够，因为在企业的管理中，生产管理只是一个方面，它所涉及的是物流，而与物流密切相关的还有资金流。这在许多企业中是由财会人员另行管理的，这就造成了数据的重复录入与存贮，甚至造成数据的不一致性。降低了效率，浪费了资源。于是人们想到，应该建立一个一体化的管理系统，去掉不必要的重复性工作，减少数据间的不一致性现象和提高工作效率。实现资金

24、流与物流的统一管理，要求把财务子系统与生产子系统结合到一起，形成一个系统整体，这使得闭环MRP向MRP II前进了一大步。最终，在八十年代，人们把制造、财务、销售、采购、工程技术等各个子系统集成为一个一体化的系统，并称为制造资源计划（Manufacturing Resource Planning）系统，英文缩写还是MRP，为了区别物料需求计划系统（亦缩写为MRP）而记为MRP II。MRP II可在周密的计划下有效地利用各种制造资源、控制资金占用、缩短生产周期、降低成本，但它仅仅局限于企业内部物流、资金流和信息流的管理。它最显著的效果是减少库存量和减少物料短缺现象。 到90年代中后期，现实社会

25、开始发生革命性变化，即从工业经济时代开始步入知识经济时代，企业所处的时代背景与竞争环境发生了很大变化，企业资源计划ERP系统就是在这种时代背景下面世的。在ERP系统设计中考虑到仅靠自己企业的资源不可能有效地参与市场竞争，还必须把经营过程中的有关各方如供应商、制造工厂、分销网络、客户等纳入一个紧密的供应链中，才能有效地安排企业的产、供、销活动，满足企业利用一切市场资源快速高效地进行生产经营的需求，以期进一步提高效率和在市场上获得竞争优势；同时也考虑了企业为了适应市场需求变化，不仅组织“大批量生产”，还要组织“多品种小批量生产”。在这两种情况并存时，需要用不同的方法来制定计划。1.3 国内外研究现

26、状本毕业设计所设计的软件仅仅是生产管理类软件的一部分。国内外对这类软件的开发往往集成了大量的功能。例如西门子推出的生产管理软件。它能针对每个行业自己的独特要求，为企业提供一站式解决方案，能帮助企业显著提高生产效率，其中包括工业软件与自动化技术、驱动系统、服务以及定制的行业解决方案。西门子能够帮助企业实现强大的自动化技术与智能工业软件的紧密结合。这使得企业以数字化方式计划和模拟单一的、甚至是整个生产工厂的生产流程，从而让企业可以在投产之前对流程进行优化。这不仅可以提高质量水准，并且能将产品上市时间缩短50%。国内也有像海宝软件这样的企业为企业提供服务。例如海宝软件塑胶件冲压件铸件生产企业管理系统

27、，简称海宝E28。适用于注塑、冲压、铸造、汽车零部件生产企业。这类企业有较为固定的产品，有多层BOM结构和固定工艺，而有别于一般的批量生产企业，比如：1)按照订单进行批量生产，交期、质量、成本不容易控制。 2)订单变更频繁，生产计划较困难。 3)模具对质量、交期影响非常大。 4)上游客户推行JIT生产模式，将风险转嫁到配套生产企业。配套企业有时不得不做适量的库存，以满足客户（有时甚至不讲理）的交付要求。如果风险控制的不好，企业容易陷入困境。 5)大多注塑件需要后期处理如喷涂、丝印等。 6)有些企业除了生产塑料件外，还生产冲压件，压铸件，有些零件还需要后续的机械加工。 7）有些订单还有零部件、组

28、件或整机的装配工作，需要对其它物料进行控制。 1.4 本论文研究的目的和内容本设计是在当前物连网技术蓬勃发展的时代背景下，通过了解目前国内机械零件加工企业的生产情况得到启发而着手研究的。设计软件的目的是尝试应用物连网技术和数据挖掘技术的结合，找到零件件加工流程的最优方案。本设计内容：1、了解一般零件加工艺工流程；2、对某一个零件的加工艺工流程进行分析，并选择需要获取的零件制造的信息；3、通过采集装置采集零件制造过程的信息，并将信息存储和保存下来；4、根据获得的信息设计、编写软件并进行分析。1.5 本章小结本章阐述了零件加工流程信息获取软件的背景和意义，然后介绍了生产管理类软件发展历程和国内外研

29、究现况，同时确定了设计内容和方向。2 零件的加工工艺与工艺流程分析2.1 常见的机械加工工艺机械加工指的是使用加工机械对工件的外形尺寸以及内部性能进行改变。机械加工可分为冷加工和热加工，应用范围较广，常见的有切削加工、压力加工、焊接、锻造等加工方式。常见的加工方式还可以继续细分。切削加工，即使用切削工具（包括刀具、磨具和磨料）把坯料或工件上多余的材料层切去成为切屑，使工件获得规定的几何形状、尺寸和表面质量的加工方法。任何切削加工都必须具备3个基本条件:切削工具、工件和切削运动。切削工具应有刃口，其材质必须比工件坚硬。不同的刀具结构和切削运动形式构成不同的切削方法。用刃形和刃数都固定的刀具进行切

30、削的方法有车削、钻削、镗削、铣削、刨削、拉削和锯切等；用刃形和刃数都不固定的磨具或磨料进行切削的方法有磨削、研磨、珩磨和抛光等。切削加工是机械制造中最主要的加工方法。虽然毛坯制造精度不断提高，精铸、精锻、挤压、粉末冶金等加工工艺应用日广，但由于切削加工的适应范围广，且能达到很高的精度和很低的表面粗糙度，在机械制造工艺中仍占有重要地位。图2-1 滚切法 图2-2 刀尖轨迹法压力加工指的是一种利用金属在外力作用下所产生的塑性变形，来获得具有一定形状、尺寸和力学性能的原材料、毛坯或零件的生产方法。压力加工，又称金属塑性加工。压力加工可分为以下几类：1、轧制：金属坯料在两个回转轧辊的缝隙中受压变形以获

31、得各种产品加工方法。靠摩擦力，坯料连续通过轧辊间隙而受压变形。主要产品：型材、圆钢、方钢、角钢、铁轨等。2、锻造：在锻压设备及工(模)具的作用下，使坯料或铸锭产生塑性变形，以获得一定几何尺寸、形状和质量的锻件的加工方法。 3、挤压：金属坯料在挤压模内受压被挤出模孔而变形加工方法。4、拉拔：将金属坯料被拉过拉拔模的模孔而变形的加工方法。5、冲压：金属板料在冲模之间受压产生分离或成形。6、旋压：在坯料随模具旋转或旋压工具绕坯料旋转中，旋压工具与坯料相对进给，从而使坯料受压并产生连续、逐点的变形。图2-3 锻压加工焊接，指的是被焊工件的材质（同种或异种），通过加热或加压或两者并用，并且用或不用填充材

32、料，使工件的材质达到原子间的结合而形成永久性连接的工艺过程。其物理本质是两种或两种以上同种或异种材料通过原子或分子之间的结合和扩散连接成一体。促使原子和分子之间产生结合和扩散的方法是加热或加压，或同时加热又加压。金属的焊接，按其工艺过程的特点分有熔焊,压焊和钎焊三大类。图2-4 电弧焊2.2 对轴类零件加工工艺流程的分析在机器中，轴类零件用以支承齿轮，皮带的传动零件和传动扭矩。轴类零件按其结构形状可分为光轴、阶梯轴、花键轴、空心轴和曲轴等种类。轴类零件一般由圆柱面、轴肩、螺纹、螺尾退刀槽、砂轮越程槽和键槽等组成。轴肩一般用来确定安装在轴上零件的轴向位置，各环槽的作用是使零件装配时有一个正确的位

33、置，并使加工中磨削外圆或车螺纹时退刀方便；键槽用于安装键，以传递转矩；螺纹用于安装各种锁紧螺母和调整螺母。轴类零件的一般加工工艺路线：下料车两端面，钻中心孔粗车各外圆调质修研中心孔半精车各外圆，车槽，倒角车螺纹划键槽加工线铣键槽修研中心孔磨削检验。本毕设将以一个台阶传动轴做为研究分析对象。拟定轴型号的编号为Z001400001。其形状如图2-4。图2-4 轴Z001400001一、对轴Z001400001图样分析如图2-4所示，把对轴外形的分析细分为轴的圆柱面分析，轴的孔分析，轴的槽分析以及轴的热处理分析。1轴的圆柱面把轴的三段阶梯从左往右依次分为A、B、C三段。A段轴长66mm，直径14mm

34、公差为-0.01mm，表面粗糙度不大于1.6微米。A段轴左端有1x45°倒角，右端为整轴的轴向基准，轴中段有两个直径5mm的通孔，右端面的表面粗糙度为3.2微米。B段轴长13mm，直径为11mm公差-0.01mm，表面粗糙度不大于1.6微米。B段左端有一个宽度为1.5mm的退刀槽，与A段的连接处有半径为0.5mm的圆角。中段有长为10mm，宽为4mm公差-0.01mm，高为2.5mm公差+0.1的平键键槽。右端有1x45°的倒角。C段轴为长15mm，大径为10mm精度等级为6g的外螺纹。左端有宽度为2.5mm退刀槽，与B段的连接处有半径为1的圆角。中段有直径为2mm的销孔。

35、螺纹的左右端都有1x45°的倒角。按照外圆表面加工表面粗糙度的几种分类，轴Z001400001对表面粗糙度有1.6的要求来看，已经属于较高精度的加工，在使用合适的刀具，快转速，慢走刀的情况下，车床还是比较容易达到的。C段的螺纹也可用对应的板牙套丝。以轴Z0001400001的轴向基准面为分界线，轴的左段分别在距离基准面26.5mm和42.5mm有两个沿轴径向的通孔。孔的大小同时为Ø5。两孔径向相互间的角度为90°。轴的右段，距离轴的右端面6mm处有一个Ø2的开口销钉孔。轴上的三个孔对精度都没有特别的要求，由于是径向的孔，利用钻床和铣床都可以完成加工。在轴

36、的B段有长宽高分别为10mm、4mm、2.5mm的圆头平键的键槽。在宽度上有下偏差最大为0.03mm且键槽的侧面与轴中性线的距离单边不超过0.025mm。键槽的侧面还有表面粗糙度不大于3.6微米的要求。此轴对于这个键槽的要求在数控铣床或是加工中心都可以满足。此轴的调质处理要求HRC20-30。表面热处理的要求为在轴的A段表面淬火，硬度达到HRC56-62。二、确认毛坯轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料并采用不同的热处理规范（如调质、正火、淬火等），以获得一定的强度、韧性和耐磨性。45钢是轴类零件的常用材料，它价格便宜经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的

37、强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达4552HRC。40Cr等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件，这类钢经调质和淬火后，具有较好的综合机械性能。 轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn，经调质和表面高频淬火后，表面硬度可达5058HRC，并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，可制造较高精度的轴。 精密机床的主轴（例如磨床砂轮轴、坐标镗床主轴）可选用38CrMoAIA氮化钢。这种钢经调质和表面氮化后，不仅能获得很高的表面硬度，而且能保持较软的芯部，因此耐冲击韧性好。与渗碳淬火钢比较，它有热处理变形很小，硬度更高的特性。轴Z001400001按图纸要求选择45Cr合金结构钢。本例传动

38、轴属于中、小传动轴，并且各外圆直径尺寸相差不大，故选择20mm的热轧圆钢作毛坯。三、确定加工方法传动轴大都是回转表面，主要采用车削与外圆磨削成形。表面粗糙度Ra值最小为1.6 um，故精车可达到要求。外圆表面的加工方案可为：粗车半精车磨削。粗基准采用热轧圆钢的毛坯外圆。中心孔加工采用三爪自定心卡盘装夹热轧圆钢的毛坯外圆，车端面、钻中心孔。但必须注意，一般不能用毛坯外圆装夹两次钻两端中心孔，而应该以毛坯外圆作粗基准，先加工一个端面，钻中心孔，车出一端外圆；然后以已车过的外圆作基准，用三爪自定心卡盘装夹(有时在上工步已车外圆处搭中心架)，车另一端面，钻中心孔。如此加工中心孔，才能保证两中心孔同轴。

39、对精度要求较高的零件，其粗、精加工应分开，以保证零件的质量。该传动轴加工划分为三个阶段：粗车(粗车外圆、钻中心孔等)，半精车(半精车各处外圆、台阶和修研中心孔及次要表面等)，粗、精磨(粗、精磨各处外圆)。各阶段划分大致以热处理为界。轴的热处理要根据其材料和使用要求确定。对于传动轴，正火、调质和表面淬火用得较多。该轴要求淬火处理，并安排在粗车各外圆之后，精车各外圆之前。综合上述分析，传动轴的工艺路线如下：下料车两端面，钻中心孔粗车各外圆调质，淬火修研中心孔半精车各外圆，车槽，倒角车螺纹划键槽加工线铣键槽钻孔磨削修研中心孔检验。传动轴磨削余量可取0.5mm，半精车余量可选用1.0mm。加工尺寸可由

40、此而定，见该轴加工工艺卡的工序内容。车削用量的选择，单件、小批量生产时，可根据加工情况由工人确定；一般可由机械加工工艺手册或切削用量手册中选取。四、拟定工艺过程定位精基准面中心孔应在粗加工之前加工，在淬火之后安排一次修研中心孔的工序。调质之后修研中心孔为消除中心孔的热处理变形和氧化皮，磨削之前修研中心孔是为提高定位精基准面的精度和减小锥面的表面粗糙度值。拟定传动轴的工艺过程时，在考虑主要表面加工的同时，还要考虑次要表面的加工。在半精加工M10mm外圆时，应车到图样规定的尺寸，同时加工出各退刀槽、倒角和螺纹；键槽应在精车后铣削加工出来，同时三个不同的通孔也需要钻出来，这样可保证铣键槽时有较精确的

41、定位基准。在拟定工艺过程时，应考虑检验工序的安排、检查项目及检验方法的确定。综上所述，所确定的该传动轴加工工艺过程见表2-1。表2-1 传动轴机械加工工艺卡机电工程学院机械加工工艺卡产品名称轴图   号 零件名称传动轴共 1页第 1 页毛坯种类圆 钢材料牌号45Cr毛坯尺寸20m×120序号工种工步工 序 内 容设备工       具夹 具刃 具量 具1下料     20m×120    2车&#

42、160;三爪自定心卡盘夹持工件毛坯外圆   车床     1车端面见平 C6140     2钻中心孔  中心钻1mm    用尾座顶尖顶住中心孔      3粗车14mm外圆至16mm，长100mm      4粗车11mm外圆至13mm，长66mm     

43、;  5粗车M10mm外圆至12mm，长14mm        调头，三爪自定心卡盘夹持16mm处       6车另一端面，保证总长94 mm       7钻中心孔       用尾座顶尖顶住中心孔      8粗车14mm外圆至16mm

44、60;     9  检验         3热 调质处理HRC20-30    淬火5058HRC4钳 修研两端中心孔车床   5车 双顶尖装夹车床     1半精车14mm外圆至14.5mm，长66mm      2半精车11mm外圆至

45、11.5mm，长13mm      3半精车M10mm外圆至100.10.2 mm，长15mm      4半精车23mm×      5半精车3mm×      6倒外角1mm×45°,2处       调头，双顶尖装夹  &#

46、160;   7车23 mm×      8车3mm×      9倒外角lmm×45°, 2处      10车M10mm6g至尺寸车床     11检验    6钳 划两个键槽及孔中心    7铣 

47、;用V形虎钳装夹，按线找正      1铣键槽4mm×10mm立铣   8 钻1钻5孔 钻床     2钻5孔    3钻2孔  4检验    9钳 修研两端中心孔车床   10磨1外圆磨床     2   &

48、#160;        3检验    2.3 加现场模型的建立机械加工车间的设备布局对生产的效率和成本也是有很大的影响的，国内外在这方面也已经做了较多的研究，但仍然没有找到最优的方法。在此，本文不对其做过多的论述，就针对多品种批量的生产的特点建立一个生产车间设备布局模型。如图2-5。图2-5 设备布局从图2-5可看出，生产车间的主要设备有车床3台、铣床2台、磨床2台、钻床4台，整体布局是以工艺为原则的。除此之外还有一个独立的热处理车间。在每台机床上都安装了独立的RFID标签

49、读卡器，读卡器能读写信息，并具有向主机收发信息的功能。在读卡器上还设有LCD显示屏，提醒报警灯和蜂鸣器。车间的入口还专门设有用于读取工作人员工牌信息的刷卡机。除了设备以外，我们还需要有工作人员。在此设定机加工车间有车间主管一人，技术员一人，车、铣、磨每台机床各一人共7人，钻床共两人。表面热处理车间不做讨论。2.4 本章小结本章主要阐述了机械加工的工艺，针对了轴Z001400001做了工艺分析，明确了其选择这些工艺的原因并编写了它的工艺流程。最后，为了方便以后分析建立了生产车间模型。3 生产过程中的数据与数据分析方法3.1 对生产效率影响较大的因素零件加工时间影响较大的因素包括零件的复杂程度、零

50、件的精度要求、设备的先进水平、操作人员的技术水平、车间的设备布局等。本文要研究的是如何在排除零件的复杂程度、零件的精度要求和设备的先进水平这些影响因素后提高生产的效率。这就需要我们针对零件的工艺流程进行优化。在加工零件时，我们避免不了装夹零件，搬运零件，这些都会增加零件的加工时间。在生产的安排上，如果造成加工流程运作不顺畅，设备或人力利用率不高，这些在整体上也会大大的增加加工时间。所以，我们追求在加工流程中尽量减少装夹次数，缩短工件的搬运路程。针对多型号批量的生产，我们追求符合精益生产的生产管理理念。结合现有的资源优化生产安排，使生产流畅，资源浪费最小。了解了这些原因之后，在加工流程中产生海量

51、的信息中寻找对改善生产有利的信息有了方向。3.2 挖掘数据与分析方法一、挖掘零件生产流程中的数据1.生产过程中会产生大量的数据。首先要做的就是把这些数据挖掘出来。对于轴Z001400001,可以获得比如下面的数据：表3-1 对于整个流程的信息流程卡编号工序总数开始时间完成时间车工工序数磨工序数铣工工序数Z00140049:00当天12:00211表3-2 对于机床的信息机床编号当前状态本日加工量操作人员故障概率PTC001忙/空闲/故障1000件13100000表3-3 对于工作人员的信息人员编号性别年龄工龄日产量考勤绩效岗位状态技能13100000男/女3510200件98%95%车工忙/闲

52、/休车、铣表3-4 对于零件的信息零件编号工艺流程卡加工开始时间加工完成时间操作人员加工机床检验材料Z001400001Z00149:00当天12:0013100000PTC001合格45Cr2.这些数据都可以在刷卡后获得，当获取这些数据之后，要按照一定的格式把他们保存起来。目的是为了方便阅读和分析。这些数据可以分成三类，一类是根具需要制定的，比如零件编号、机床编号、人员编号。第二类是生产资料自带的属性，比如人员的年龄、零件材料、机床是车床等。第三类是生产过程中产生的，比如零件的加工时间、机床的状态、零件的是否合格等。在此有必要对这些数据采用的格式做出说明。零件型号：Z 0014零件型号代号分

53、为两部分：1）第一部分是首大写字母，代表零件种类。例如：Z代表轴类零件，X代表箱体类零件。2）第二部分是后4为数字，代表本类零件的第几个型号。例如0014代表第14个型号。零件编号：Z0014 00001零件编号代号分为两部分：1）第一部分是前后五个字符，代表零件的型号。2）第二个部分是后五个字符，代表生产的此类零件中的第几件。人员编号：13 1 00 01人员编号分为4个部分：1）第一部分是前两个数字，代表入职年份。例如：13代表2013年入职。2）第二部分是第三个数字，代表性别。例如：1代表男性，0代表女性。3）第三部分由第四和第五位数字组成，代表岗位。例如：01代表铣工，02代表车工，0

54、3代表磨工，04代表钻工。4）第四部分是由最后两为数字组成，代表同类人员中是第几位。机床编号：PTC 000机床编号分两个部分：1）第一部分由3个大写字母组成，取之于机床名称的首字母。例如：PTC代表普通车床，SKX代表数控铣床。2）第二部分由3个数字组成，表示次机床是第几台机床。工序卡编号：Z0001 0001）第一部分是零件型号。2）第二部分代表第几道工序。工序卡编号：Z0014 011)第一部分是零件型号。2）第二部分表示此工艺流程卡的版本。以上是对第一类数据的说明。二、零件生产流程中的数据挖掘1.数据挖掘任务的理论依据与方法如下：1）分类分类是最常见的数据挖掘任务之一。如客户流失分析、

55、风险管理、广告定位之类的商业问题通常涉及分类。分类是指将案例根据可预测的属性，分为几个类别，每个案例包含一组属性，其中一个是类属性（可预测属性）。这个任务需要找到一个模型，将类属性描述成输入属性的函数。为了训练分类模型，需要知道在训练集中输入案例的类值，通常是历史数据。需要学习目标的数据挖掘算法被称为是受监督算法。典型的分类算法包括决策树、神经网络和朴素贝叶斯算法。2）聚类聚类方法是将物理或抽象对象的集合组成为由类似的对象组成的多个类的过程被成为聚类。由聚类所组成的簇是一组数据对象的集合，这些对象与同一簇中的对象彼此类似，与其他簇中的对象相异。在许多应用中，可以将一些簇中的数据对象作为一个整体

56、来对待，也被称为分割。根据一系列属性，用来识别案例的自然分组。在同一组的案例具有或多或少类似的属性值。聚类分析是无监督的数据挖掘任务，没有任何单一的属性用来指导训练过程，所有的输入属性均一视同仁。大多数聚类算法通过一系列的迭代建立模型，当模型收敛时停止，也就是说，当这些聚类结果的界限稳定。3）关联分析关联分析是另一种流行的数据挖掘任务，也称为市场购物篮分析，是从事务数据库，关系数据库和其它信息存储中的大量数据的项集之间发现有趣的、频繁出现的模式、关联和相关性。一个典型的关联规则业务问题就是分析销售表，找出哪些产品经常在一起被购买，关联规则常见的应用是确定产品和规则的共同组合，以便进行交叉销售。

57、在关联规则方面，每个产品，或更普遍而言，每个属性/值配对被认为是一个项目。关联规则任务有2个目标：寻找频繁项集，并找到关联规则.4）回归回归分析是处理多变量间相关关系的一种数学方法。相关关系不同于函数关系，后者反映变量间的严格依存性，而前者则表现出一定程度的波动性或随机性，对自变量的每一取值，因变量可以有多个数值与之相对应在统计上研究相关关系可以运用回归分析和相关分析。回归与分类的任务类似主要的区别是，在回归中，可预测的属性值是连续的数值。回归技术在统计领域已被广泛研究了很长时间，线性回归和logistic回归是最常见的回归分析。其他的回归技术包括回归树和神经网络。5）预测预测是另一个重要的数

58、据挖掘任务。某只股票明天的价格如何？可口可乐下个月的销售量大概是多少？预测可以帮助回答这些问题。它通常需要时间序列作为输入数据集，例如一个系列的具有表示时间属性的数字。时间序列数据通常包含依赖于顺序的相邻的观测值。预测技术处理常见的趋势，周期性，和嘈杂噪音过滤。最流行的时间序列技术是ARIMA，即自回归整合移动平均模型。3.3 本章小结在零件加工流程海量的信息中找到我们想要的信息对于之后编写程序来说是至关重要的。这些数据是我们获得改善零件加工流程的方法的源头。因此，在饮用这股“泉源”之前，对它做净化过滤这类处理也是必要的。本章我们还找到了处理这些信息的方法。4 软件设计本设计使用的软件是Mic

59、rosoft Visual Studio 2005，编写程序时使用的是WIN32 API与MFC结合的方式。WIN32 API与MFC结合使得编写软件时更加灵活方便。程序的设计只是上位机的设计。程序的主要功能包括通过串口接收下位机传来的数据。软件具有现实当前零件的状态、机床状态的显示，具有保存零件加工过程中经过的工艺和时间这些功能。4.1 对加工现场使用RFID卡流程的说明对零件加工车间做了下面的规定：1.每个工作人员都随身携带个人的工牌，工作人员上下班都要打卡。工牌也是开启设备的“钥匙”。3.每台机床都有一台包含此机床信息的读卡机。读卡机是由RFID读卡模块、LCE显示模块、Zigbee无线通信节点模块、电器控制模块组成。读卡机不仅负责读取操作人员和零件的信息，还要把读到的人员信息、零件信息、机床信息发送到协调器，然后协调器通过串口把数据传输给上位机。读卡机还是机床的电子锁，只有刷工作人员的工牌才能打开。2.每个工件上都挂有携带有自身信息的RFID卡，每个零件的编号都是不同