探索機械制造對稱性的運用

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工藝方法、工藝過程、工藝設備對稱性組成了工藝對稱性，這三個部分如果進一步劃分。最先開始，需要引入制造特征的概念。所謂制造特征指的就是將某一個組成部分或者某一個工藝過程進行直接操作的對象，這就包括了裝配和加工特征兩點。如圖2所示，在對整個工藝過程進行考察的時候，加工特征指的就是階梯軸，如果對其中某一個工序進行考察，比如銑鍵槽，那么鍵槽就是所對應的加工特征。在對產品的工藝路線進行制定的時候，應該考慮到多個方面的影響因素，根據制造特征，以及工廠的實際工作條件、效率、成本和質量等多個方面的要求進行分析，然后制定出一個更為適合自身需要的工藝方法進行加工，比如有鑄造、焊接和沖壓等，或者是將各種工藝方法進行組合得到一種組合型的工藝方法。

還需要根據工廠自身的條件以及產生的類型來設計工藝的過程，對于設備的選用也要適當和適用。主要的工作重點應該選為在大范圍中搜尋較為合適的工藝方法、工藝設備、和工藝過程，與此同時，還要對各種工藝設備、工藝過程和工藝方法進行研究，它們之間對于制造特征的可替換性也是一個研究的重點，對于研究的工藝方法、工藝設備和工藝過程等都是本身都具有對稱性，那就可以為其在工藝上的優(yōu)化提供一個新的方向和視角。

工藝方法對稱性

工藝方法交換對稱性如果可以從多種工藝方法中得到一種相同的制造特征，那么這些工藝方法就可以對于這個制造特征就具有了一定程度的可替換性或者可交換性，將其稱之為工藝方法交換對稱性。國際上主要將機械制造工藝方法分成了鑄造、壓力加工、焊接、切削加工、熱處理、裝配等十個大類，對于每一個大類又可以將其分成若干個中類和小類，這些在工藝方法之間都存在交換對稱性。針對不同的制造對象，這些工藝方法可以根據實際情況降低實際的交換程度，這樣就構成了其在實際應用中的技術關鍵。

工藝方法組合與分解對稱性對于某一個制造特征來說，即可以通過一種方法得到，也可以將多種工藝方法進行組合得到，針對制造特征而言，一種工藝方法和多種工藝方法組合之間是存在對稱性的，將其稱之為工藝方法組合與分解對稱性。工藝方法組合與分解對稱性可以分成串行、并行、串并行、串并行交叉等多種組合分解類型。

工藝方法時空對稱性工藝方法時空對稱性主要指的是其組元在時空之上有的規(guī)律重復性，如果進行具體分析，那就可以分成時間、空間和時空組合對稱性。如果工藝方法與組元在時間變化的過程中也隨著發(fā)生有規(guī)律的重復出現變化，這樣就稱其具有時間對稱性。工藝方法和組元在空間上發(fā)生有規(guī)律的重復時，將其稱之為空間對稱性。工藝方法的時空組合對稱性值得就是將以上的兩種對稱性組合得到的，主要在加工和裝配的流水線上有比較多的應用。

工藝過程對稱性

工藝過程交換對稱性如果可以通過不同種類的工藝過程得到相同的制造特征，那么就可以說該制造特征具有工藝過程交換對稱性，但是對于不同的情況需要進行具體的分析，合理的選用。

工藝過程組合與分解對稱性對于工藝方法的具體實現的過程，也就形成了工藝過程，所以工藝方法組合與分解對稱性在實際制造過程中的一個具體表現就是工藝過程組合與分解對稱性。工藝過程是由相關的工序組成的，那么對于工藝過程的組合與分解就是指工序的減少與增加。對于大批和大量的生產就需要采用工序分散的原則進行生產，而單件和小量的生產需要采用比較集中的工序。

工藝過程時空對稱性所謂的工藝過程時空對稱性，其實就是指工藝過程和其組元在時空上具有規(guī)律的重復性，這就包括了工藝過程的時間、空間和時空組合對稱性三種，所以和工藝方法的分類相同也具有時間上的串行、并行、串并行和空間上平移、鏡射、旋轉等區(qū)別，然而這些不同類別的對稱性又在同一個工藝過程中組合。

工藝設備對稱性

交換對稱性如果可以使用不同種類的工藝設備，但是得到一個相同的制造特征，那就可以說在這些設備之間存在有交換對稱性。工藝設備是一個比較廣泛的概念，在制造的整個過程中，可能需要很多工具，這些工具可能都會被看作工藝設備。

組合與分解對稱性如果對于同一個制造特征而言，既可以采取一種工藝設備將其得到，同時還可以采用多種工藝設備組合得到，那么就可以針對該制造特征說兩者之間存在有工藝設備的組合與分解對稱性，將其稱之為工藝設備組合與分解對稱性。

時空對稱性設備具有的一個重要功能，那就是可以將物料之間進行轉換，所以工藝設備對稱性主要的研究對象就是各種原料和半成品轉化成產品的過程，這就和作用幾何、作用力、作用運動以及組元之間的對稱性有著更為直接的關系，這些對稱性對于制造的成本、質量和效率等都有很大的影響。對于很多工藝設備來說，它們很多都具有時空對稱性。

應用展望

工藝對稱性主要以工藝方法、過程和設備作為主要的研究對象，然而這三種工藝的定義都是基于零件的制造特征，所以工藝對稱性是一個涵蓋零件、工藝方法、工藝過程和工藝設備的多維多層次概念體系，可以將工藝設計中的很多要素統(tǒng)一到一個工藝對稱性的理論框架之下。與此同時，還可以以相關的研究成果作為借鑒，這樣可以更加有效的整合相關的工藝知識，還可以為工藝知識的計算機輔助奠定更深的基礎?；趯ΨQ性的施工設計求解算法研究，需要應用工藝對稱數據庫以及知識庫對相關施工設計進程提供幫助，從而進一步實現工藝的改進、評價、匹配和尋解等。

總結

本文提出了工藝對稱性的概念和相關分類體系，初步明確了工藝對稱性的相關研究內容、成果和相關應用。通過以對稱性作為新的載體，構建工藝對稱知識庫，這樣可以幫助計算機輔助工藝設計提供一個新的思路。與此同時，提出了工藝對稱性，對于對稱性的理論的拓展也是一大幫助，從而將對稱性擴展到了施工設計領域，對于功能、原理、工藝、結構之間的對稱性結合和傳遞也是一個有利的幫助，對于產品的生命周期在對稱性方面的研究也是一個突破。

作者：王紀新單位：中鋁長城建設有限公司