机械制造自动化课件

单元二 机械制造自动化
主要内容
2.1 制造业现状 2.2成组技术 2.3计算机辅助工艺规程设计 2.4柔性制造系统
2.1 制造业现状
2.1.1现代制造企业环境的变化
大市场和大竞争； 产品生命周期缩短； 交货期成为主要竞争因素； 用户需求个性化,多品种小批量生产比例增大。
2.1.2 发达国家的制造业发展迅速
称为主样件。它可以是真实零件也可是综合的假想零件。
3、拟订零件组工艺过程 （1）复合零件法
按照零件组中的复合零件来设计工艺规程的方法称为复 合零件法，或样件法。所谓复合零件是拥有同组零件的全部 待加工表面要素的一个零件。 仅适用于回转体零件。
表 2-1
表 2-2
图 2-3
制订主样件的工艺过程，作为该零件组的工艺过程，可 加工组内每一个零件。成组工艺路线常用图表格式表示， 下图是六个零件组成的零件组的“综合零件”及其成组 工艺过程卡的示意图。
2.2.2 零件的分类编码
1.零件编码：
用数字表示零件的形状特征和工艺特征。在实施成组 技术的过程中，必须首先建立相应的零件分类编码系统，然 后应用这个编码系统使零件的有关信息代码化，据此对零件 进行分类分组，以便进一步以成组的方式组织生产。
零件分类之前与分类之后
图 2-3
2.分类编码系统：
德Opitz、日KK、美Code、英Brisch 等70多种 我国机械零件分类编码系统 简称JLBM－1系统
（2) 码域法 对各码位制定分组的码域，即码位限制几个数字项，凡 各码位上的特征码落在规定码域内的零件划为同一组。 （3)特征位码域法 将特征码位与码域法相结合的分组方法。选取特征性强的 码位并规定允许的变化范围（码域）, 作为分组的依据。
2、主样件设计 能集中反映组内所有零件的结构特征和工艺特征的零件
➢ GT 被认为是一种“制造哲理”—（Manufacturing Philosophy），是现代制造技术的一个重要理论基础。
2、GT工作原理
➢ 将多种零件按其相似性分类成组，人为扩大生产批量
产品
A
B
C
部件 A1 A2 A3
B1
B2
C1 C2 C3 C4
零件
零件组
图2-2 成组技术基本原理
➢ 重复使用原则：◆ 资源重复使用，降低生产成本； ◆ 作业熟练程度增加，提高生产率。
较方便地通过专用模块进行增删和修改。
信息时代造成了跨国公司的垄断性
跨国公司的生产总值占工业化国家生产总值的 40%； 跨国公司的贸易额占世界贸易总值的 50%； 跨国公司的工业研制费占世界总值的 80%； 跨国公司操纵了世界技术转让的 75%； 跨国公司操纵了对发展中国家技术贸易的 90%；
2.1.3 我国制造业的严峻形势
我国机械工业主导产品
90年代国际水平的占30% 80年代国际水平的占40% 2000多种主导产品的平均生命周期为10.5年是美国产品3.5倍 美国新产品贡献率已达到生产总值的52% 我国仅为5.9% 我国的技术来源主要依赖国外技术，企业技术创新能力低下
2.2成组技术
多品种、中小批量生产中存在的问题
系统组成： 三部分：名称类别、形状及加工码、辅助码 15个码位：第一位总体形状，第二位功能与形状，第三 到九位形状与加工特征，十到十五位材料毛坯主要尺寸等
图 2-4
图 2-5
2.2.3．成组工艺规程设计
1、划分零件组 对零件编码后根据相似性划分零件加工组，方法有三种： （1）特征码位法 选几位与加工特征直接有关的特征码为形成零件组依据， 只要这些码位相同，零件即可划为一组，不管其它码位
图 2-5
2.3 计算机辅助工艺规程设计（CAPP）
Computer Aided Process Planning 是利用计算机协助工艺人员进 行过程设计的技术，是把对产品本身进行定义的数据转换成面 向制造的数据的关键环节。
2.3.1 CAPP设计方法
1.样件法 采用成组技术按主样件设计典型工艺规程存贮计算机
例：波音777的设计和制造是20世纪90年代制造业的标 志性进展
全数字化定义——无纸生产； 数字化预装配——无金属样机的生产(虚拟) 广域网上的异地设计、异地制造； 基于ＳＴＥＰ的数据交换； 协同工作小组（Team work) 238 设计制造周期大大缩短：
波音757,767 —— 9-10年 波音7７7缩短到4.5年，并获得巨大的独占性利润， 每架波音777要价1.4亿美元。
中。输入新零件编码及要求，检索出相应的工艺规程并进 行编 辑修改，最后输出该零件的工艺规程。
图 2-6
2.创成法 输入零件图形和工艺信息后，计算机便按照工艺决策
制定的逻辑算法语言，在不需人工干预条件下自动生成 工艺规程。 自动化程度高，但系统复杂，技术上尚不成熟。
3.专家系统 把工艺专家编制工艺的经验和知识存在知识库中，可
表 2-4
（2）复合路线法 一般适用于非回转类零件。复合路线法是在零件分类成组的 基础上，把同组零件的工艺路线作一比较，以组内最复杂零 件的工艺路线为基础，然后将此路线与组内其它零件的工艺 路线相比较，凡组内其它零件需要而作为代表的工艺路线中 没有的工序，一一添上，最终形成一个能满足全组零件要求 的成组工艺。
加工时间 制造周期
5％
运输与等待时间 95％
30％ 加工时间
Hale Waihona Puke 70％切削 调整、装夹、对刀、检测等
图2-1 多品种、中小批量生产的时间分配
2.2.1 成组技术的基本概念
1、GT定义
➢成组技术的概念：充分利用事物间的相似性，将许 多具有相似信息的研究对象归并成组，并用大致相同 的方法去解决相似组中的生产技术问题，以达到规模 生产的效果，这种技术统称为成组技术。
➢ 批量法则 在大批量生产中，由于采用专用、高效和自动化的生产设备，
可以获得高的生产率，低的生产成本，短的生产周期；而多品 种、小批量生产则相反。 ➢ 机床利用率
例：CA6140 车床，最大加工直径φ400 ，实际加工 90％ 以上 工件直径不足 100mm，机床利用率极低。 ➢ 制造周期
在多品种、中小批量生产中，加工时间仅占生产时间的约5 ％，其余 95％均为周转等待时间；加工时间中真正进行切削 的时间不足30% 。