现代机械制造工艺技术

3.成组工艺实施步骤
零件分类编码及分组→拟定零件组工艺过程→选择机床→设计成组 夹具→确定生产组织形式及核算经济效果等。其中零件分类编码及分组 是关键，没有正确的编码和分组，成组工艺也就不可能有效地实现。
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7.1 成组技术
7.1.2零件的分类编码系统 1.零件分类编码的基本原理 分类是一种根据特征属性的有无，把事物划分成不同组的过程。编 码能用于分类，它是对不同组的事物给予不同的代码。成组技术的编码， 是对机械零件的各种特征给予不同的代码。这些特征包括零件的结构形 状、各组成表面的类别及配置关系、几何尺寸、零件材料及热处理要求， 各种尺寸精度、形状精度、位置精度和表面粗糙度等要求。对这些特征 进行抽象化、格式化，就需要用一定的代码（符号）来表述。所用的代 码可以是阿拉伯数字、拉丁字母，甚至汉字，以及它们的组合。最方便、 最常见的是用数字码。 迄今为止，世界各国已制订了几十种编码系统，其中以德国阿享工 业大学奥匹兹教授领导的机床和生产工程实验开发的OPITZ零件分类编 码系统，在国际上获得了较为广泛的应用。我国已制订了机械工业成组 技术分类编码系统（JLBM－1系统）。
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7.1 成组技术
精度码规定了低精度、中等精度、高精度和超高精度四个Βιβλιοθήκη Baidu级。在 中等精度和高精度两个等级中，再按有精度要求的不同加工表面而细分 为几个类型，以不同的特征码来表示。
表7－1～表7－4列出了JLBM－1系统的部分内容，供查阅。
按照JLBM 结果如下：
1系统对如图7
3所示回转体零件进行分类编码的
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7.1 成组技术
成组技术的核心是成组工艺，即把尺寸、形状和工艺相近的零件组 成一个零件组（族），制订统一的加工方案，并在同一机床组中制造。 其重要作用在于扩大工艺批量，使大批量生产中行之有效的工艺方法和 高效自动化生产设备，可以应用到中小批生产中去。这样就把原先的多 品种转化为少品种，小批量转化为大批量，并以这些组为基础，组织生 产的各个环节，从而实现多品种中小批量生产的产品设计，使制造和管 理合理化，从而克服了传统小批量生产方式的缺点，使小批量生产能获 得接近大批量生产的技术经济效果。这对于我国目前单件、中小批生产 占绝对优势（约占80％）的生产状况来说，无疑具有重大的经济价值。
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7.1 成组技术
2.JLBM－1分类编码系统 JLBM－1系统是由我国机械工业部组织制定并批准的机械零件分类 编码系统，于1984年正式为我国机械工业部的指导性技术文件。它由15 个码位组成，采用混合式代码结构。其结构如图7－2所示。 该系统的1、2码位表示零件的名称类别，它采用零件的功能和名称 作为标志，以矩阵表的形式表示出来，不仅容量大，也便于设计部门检 索。但由于零件的名称不规范，可能会造成混乱，因此在分类前必须先 对企业的所有零件名称进行统一并使其标准化。 3～9码位是形状及加工码，分别表示回转体零件和非回转体零件的 外部形状、内部形状、平面、孔及其加工与辅助加工的种类。 10～15码位是辅助码，表示零件的材料、毛坯、热处理、主要尺寸 和精度的特征。尺寸码规定了大型、中型与小型三个尺寸组，分别供仪 表机械、一般通用机械和重型机械等三种类型的企业参照使用。
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7.1 成组技术
只要从中删除一些不为某一零件所用的工序或工步内容，便能为组 内其他零件使用，形成各个零件的加工工艺。
2.复合路线法
对于形状不规则的非回转体零件，有时找出某一零件组的复合零件 常常十分困难，此时可以采用复合线路法。复合路线法是在零件分类成 组的基础上，分析比较全组所有零件的工艺路线，从中选出工艺较长、 流程合理、代表性强的一条作为基础工艺路线，然后将其他零件的工序 (去掉重复的)按合理的位置安插到基础工艺路线中，便得到一条适合整 个零件组的成组工艺路线，并以它为依据来编制详细的工艺规程。图7 －6是按复合路线法来设计成组工艺的例子。
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7.2 计算机辅助工艺设计
目前在理论体系和生产实际应用方面都已取得了重大的进展，一批 先进实用的CAPP系统在生产中得到了应用，并取得了较好的效果。
CAPP系统的主要功能是只要输入零件加工的有关信息，计算机就能 自动生成并输出零件的加工工艺规程。有些较完善的系统还能进行动态 仿真，对加工过程进行模拟显示，以便检查工艺规程的正确性。
第1～2位该零件为回转体类、轮盘类法兰盘，第l位为0，第2位为2。
第3～9位该零件“外部基本形状”：单向台阶；“外部功能要素”： 无；“内部基本形状”：双向台阶通孔；“内部功能要素”：有环槽； “外平面与端面”：单一平面；“内平面”：无；“辅助加工”：均布 轴向孔。第3～9位分别为1、0、5、1、1、0、1。
1.特征码位法
按编码分类，如把编码完全相同的归属为一个零件组，这就要求同
组零件有更多的特征属性相似，即标准太严，会出现零件组组数过多， 而每组零件种数很少的情况。
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7.1 成组技术
实际上，根据分类的目的，往往只要求有若干特征属性相似即可。 这样，只需要在编码中选用若干特征码位来制定分类的相似性标准；只 要是特征码位代码相同的零件皆可以归属于同一零件组。如此，可能出 现的最大组数可大大减少。例如，表7－5表示用特征码位法的零件分类， 其中特征码位为第1、第2、第6及第7码位，规定的代码分别为0、4、3 及0，凡零件编码相应码位的代码与其相同的均可归属于同一零件组； 图中列出符合上述相似特征要求的几个零件的简图及其编码。
7.1.3零件分类成组的方法
施行成组技术时，首先必须按零件的相似特征将零件分类成组，然 后才能以成组的方式进行工艺设计和组织生产。编码分类法是一种比较 科学和有效的分类成组方法。其具体做法是首先根据具体情况选用合适 的编码系统，然后对零件进行编码，根据零件的代码按照一定的准则将 零件分类归并成组。零件分类成组的方法有特征码位法、码域法及特征 位码域法。
第7章 现代机械制造工艺技术
• 7.1 • 7.2 • 7.3 • 7.4
成组技术 计算机辅助工艺设计 柔性制造系统 计算机辅助制造和计算机集成制造系统
7.1 成组技术
在机械制造工业中，中、小批量生产占有较大的比重。随着市场竞 争的日益加剧和科技水平的飞跃发展，要求产品不断地改进和更新，多 品种小批量的生产方式越来越占有重要的地位。但是，传统的小批量生 产方式存在着很多弊端，如无法采用先进高效的设备和工装、生产率低、 生产周期长、生产管理复杂等。与大批大量生产相比，传统的针对小批 量生产的组织模式会存在一些矛盾。
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7.2 计算机辅助工艺设计
7.2.1概述
如前所述，工艺规程设计是机械制造生产过程中一项重要的技术准 备工作，是产品设计和制造之间的中间环节。但是传统的工艺设计方法 需要大量的时间和丰富的生产实践经验，工艺设计的质量在很大程度上 取决于工艺人员的水平和主观性，这就使工艺设计很难做到最优化和标 准化。随着计算机在产品设计和制造过程中的应用日渐普及，传统的用 手工编制工艺规程的方法更显得很不协调，于是产生了计算机辅助编制 工艺规程(CAPP)的方法。所谓计算机辅助编制工艺规程，就是通过向计 算机输入被加工零件的原始数据、加工条件和加工要求，由计算机自动 地进行编码、编程直至最后输出经过优化的工艺规程卡片。采用CAPP不 仅克服了上述传统工艺设计的各项缺点，适应了当前日趋自动化的现代 制造环节的需要，而且为实现计算机集成制造提供了必要的技术基础。 正因为CAPP的产生和应用对于机械制造技术的发展有着十分重要的意义， 所以在国内外已经引起了越来越多的重视和研究。
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7.1 成组技术
凡零件各码位上的编码落在该码域内，即划分为同一零件组，如图7 －4(b)中所示3个零件即为一组，或称为一个零件族。这种分类方法就称 为码域法。
3.特征位码域法
它是上述两种方法的综合，因而能兼备二者的特点，即既能抓拄零件 分类的主要特征方面，又能适当放宽其相似性要求，允许有更多的零件种 数进入零件组，以期得到满意的分类效果。
（1）生产计划、组织管理复杂化。 （2）零件从投料到加工完成的总生产时间较长。 （3）生产准备工作量大。 （4）产量小，使得先进制造技术的应用受到限制。 成组技术便是为了解决这些矛盾应运而生的一门新的生产技术。
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7.1 成组技术
7.1.1概述 1.零件的相似原理 机械产品中零件间的相似性是客观存在的，且遵循一定的分布规律。 大量的统计资料表明，各种机械产品的组成零件大致可以分为复杂件 （或称特殊件）、相似件和简单件三大类，而其中相似件（如各种轴、 套、法兰盘、齿轮等）约占零件总数的70％。这些相似件之间在结构形 状和加工工艺方面存在着大量的相似特征。 2.成组技术 充分利用事物之间的相似性，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来解决这一组研究对象的生产技术问题，这 样就可以发挥规模生产的优势，达到提高生产效率、降低生产成本的目 的，这种技术统称为成组技术（Group Technology，简称GT）。
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7.1 成组技术
3.成组生产流水线 当组内零件工艺相似程度很高，且批量较大时，机床可以排列成一 条流水生产线。这种流水线称为成组生产流水线。零件在线上用相互接 近的节拍单向流动，工作过程连续而有一定的节奏，因此它具有一般流 水线的大部分优点。与一般流水线相比，所不同之处在于它经过少量的 调整可以加工组内的不同零件，对于某一种零件来说，不一定经过线上 的每一台机床。成组生产流水线是成组加工的高级形式。
CAPP系统一般由若干程序模块所组成，如输入输出模块、工艺过程 设计模块、工序决策模块、工步决策模块、NC指令生成模块以及控制模 块、动态仿真模块等。视系统的规模大小和完善程度而存在一定的差异。
7.1.4成组工艺的设计方法
1.复合零件法
按照零件组中的复合零件来编制工艺规程的方法称为复合零件法。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。它可以 是零件组中实际存在的某个具体零件，也可以是一个假拟的零件。如图7 －5(a)所示的复合零件包含了组内其他零件所具有的所有五种加工表面要 素，按照这一零件所设计的工艺过程，即为该零件组的成组工艺。
2.码域法
码域法是对零件代码各码位的特征规定几种允许的数据，用它作为 分组的依据，就将相应码位的相似特征放宽了范围。在图7－4(a)所示 的零件族特征矩阵表上，横向数字表示码位，纵向数字表示各个码位上 的代码，图中“×”表示的范围称为码域。图7－4(a)是根据大量统计 资料和生产经验而制定的零件相似性特征矩阵表。
2.成组生产单元 在一组机床上完成一个或几个工艺相似零件组的全部工艺过程，该 组机床即构成车间的一个封闭生产单元。这种生产单元与传统的小批量 生产下所常用的“机群式”排列的生产工段是不一样的。一个机群式生 产工段只能完成零件的某一个别工序，而成组生产单元却能完成零件组 的全部工艺过程。 图7－7为成组生产单元的平面布置示意图。由图可见，单元内的机 床按照成组工艺过程排列，零件在单元内按各自的工艺路线流动，缩短 了工序间的运输距离，减少了在制品的积压，缩短了零件的生产周期； 同时零件的加工和输送不需要保持一定的节拍，使得生产的计划管理具 有一定的灵活性；单元内的工人工作趋向专业化，加工质量稳定，效率 比较高，所以成组生产单元是一种较好的生产组织形式。
7.1.5成组生产的组织形式
1.单机成组加工
在转塔车床、自动车床或其他数控机床上成组加工小型零件，这些
零件的全部或大部分加工工序都在这一台设备上完成，这种形式称为单
机成组加工。
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7.1 成组技术
单机成组加工时机床的布置虽然与机群式生产工段类似，但在生产 方式上却有着本质上的差异。它是按成组工艺来组织和安排生产的。
第10～12位该零件材料为普通非合金钢，毛坯原始形状为锻件，不 进行热处理，第10～12位分别为2、6、0。
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7.1 成组技术
第13～15位该零件主要尺寸(直径)D>160～400mm；主要尺寸(长
度)L>50～120mm
13～15位分别为5、1、
3。
所以，按JLBM－1系统分类，该零件的分类编码为021051101260513。