基于IDEF0的柴油机曲轴柔性制造系统模型的研究

　　1 引言

　　曲轴是发动机上一个重要的零部件，它在工作时要承受很大的扭矩，以及大小和方向都在变化的弯曲力。曲轴的工作情况决定了曲轴的结构，进而也决定了曲轴制造工艺的复杂性。以计算机技术和柔性制造技术相结合的柔性制系统(Flexible Manufacturing System，FMS)能很好地满足市场对多品种、中小批量产品的个性化需求，但对复杂零件加工工艺过程的FMS系统的功能描述及其构建过程成为一个亟待解决的难题，而IDEF0方法是以结构化分析和设计技术(Structured Analysis and Design Technique，SADT) 为基础发展起来的一种系统菜单式表达工具。用图形化与结构化的方式严谨地将一个系统的功能、信息和对象间的相关性表示出来，让使用者通过图形便可清楚地了解、掌握系统的运作方式，以及实现功能所需的各项资源，并为系统建构者与使用者提供一种交流与讨论的一致性标准化语言。可见，IDEF0法能为FMS的功能描述提供新的思路。

　　2 IDEF0建模方法

　　IDEF方法是20世纪80年代初美国空军在ICAM (Integrated Computer Aided Manufactur原ing) 项目上发展起来的，最初由3 种方法组成：功能建模(IDEF0)、信息建模(IDEF1)和动态建模(IDEF2)，以后又逐渐发展出数据建模(IDEF1X)、过程描述获取方法(IDEF3)、面向对象的设计(OO设计)方法(IDEF4)等，IDEF0的基本内容是SADT的活动模型方法，它以图解的形式来描述制造过程的特性。IDEF0把一个系统分解成若干活动，每项活动对应着一组输入信息和输出信息。用方框图可以方便地表达这些输入、输出信息以及某一活动的控制数据和实现机制。IDEF0基本功能见图1。IDEF0对系统活动的表示方法与软件工程中的系统分析方法相一致，用IDEF0方法建立系统功能模型有利于软件系统的开发。IDEF0是我国实现CIMS工程时推荐使用的建立系统功能模型的方法。

　　图1. IDEF0基本功能图

　　3 柴油机曲轴的工艺

　　柴油机曲轴大致有3 部分组成：(1)曲轴前端(小头);(2)由连杆轴颈、曲柄臂及主轴颈组成的曲拐;(3)曲轴后端(法兰)。按照曲轴加工步骤，可分为粗加工和精加工2部分。

　　1)曲轴粗加工工艺

　　曲轴粗加工工艺采用AVL新工艺，工艺流程见图2。加工工艺中，采用复合加工数控机床引入了“一次装卡，全部完工”的概念。该FMS车铣中心集成了双主轴车削中心，五轴加工中心，深孔镗、铣、钻和三坐标功能于一身，在一台具有双主轴的车铣复合加工中心上可以对曲轴进行完全加工，加工后的曲轴可直接转入精加工工序。

　　图2. 曲轴粗加工工艺流程

　　2)曲轴精加工工艺