第8章自动化制造系统总体设计剖析
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日本、美国、前苏联和德国等许多国家把 成组技术与计算机技术、自动化技术结合起来 发展成柔性制造系统，使多品种、中小批量生 产实现高度自动化。
第8章自动化制造系统总体设计剖析
成组技术
全面采用成组技术会从根本上影响企业内 部的管理体制和工作方式，提高标准化、专业 化和自动化程度。
在机械制造工程中，成组技术是计算机辅 助制造的基础，将成组哲理用于设计、制造和 管理等整个生产系统，改变多品种小批量生产 方式，以获得最大的经济效益。
8.2.2 零件工艺分析 1. 工艺分析的目的（书中解释） 2. 零件工艺分析的要点（书中解释） 3. 工艺分析的步骤（书中解释）
第8章自动化制造系统总体设计剖析
1. 零件族选择的定义
在对自动化制造系统进行设计时，面对的 是一大批形状各异的零件，但并不是所有零件 都适合采用自动化制造系统加工，因此需要确 定进线零件，即零件族的选择。
8.1 总体设计的步骤及内容
在如图8.1所示中，总体设计各个步骤涉及的 主要内容有：
（1）组织队伍，明确分工。本阶段应选择专业 配套、熟悉业务、工作责任心强的精干班子组成总 体组，并指定技术总负责人。
如果自动化制造系统是用户委托供应商设计制 造，则需求分析、可行性论证、系统验收及运行应 以用户为主，供应商为辅；而总体设计、系统制造 、安装与调试应以供应商为主，用户积极配合。
第8章自动化制造系统总体设计剖析
8.1 总体设计的步骤及内容
（2）选择加工零件类型和范围，并进行工 艺分析，制定工艺方案，确定设备选型。
（3）按功能划分设计模块，初步制定技术 指标和各自的接口，同时进行概要设计和初步 设计。
（4）总体方案初步设计，这一阶段包括总 体布局和各分系统的概要设计。
第8章自动化制造系统总体设计剖析
1. 零件族选择的定义
如图8.2所示的零件族从几何外形是相似的。
第8章自动化制造系统总体设计剖析
1. 零件族选择的定义
如图8.3所示的零件族具有相似的加工工 艺，但外形上相差较大。
第8章自动化制造系统总体设计剖析
2. 影响零件族选择的因素
从工厂的大量零件中选出适合于自动化 制造系统加工的零件族并不是一件容易的事 ，它的影响因素很多，其中最主要的影响因 素有：（1）零件类型；（2）零件尺寸大小 ；（3）加工精度；（4）材料硬度；（5） 装夹次数；（6）生产批量。（书中解释）
第8章 自动化制造系统的总体设计
自动化制造系统的设计是一项复杂的系统 工程，采取什么样的设计步骤与方法对于系统 的成功实施至关重要。
有人估计，系统分析与规划阶段造成的失 误在后续阶段可能要花两倍时间才能找到，而 纠正需要花五倍时间。
因此，必须采用合理的系统工程方法与步 骤进行自动化制造系统的设计。
第8章自动化制造系统总体设计剖析
而各个子系统本身又可能是一个较复杂 的系统，倘若设计不当，它们就不能很好地 连接，也不能实现自动化制造系统的有机集 成。因此，必须做好自动化制造系统的总体 设计工作。
第8章自动化制造系统总体设计剖析
8.1 总体设计的步骤及内容
在进行总体设计时，一般采用如图8.1所 示的设计步骤。
第8章自动化制造系统总体设计剖析
所谓零件族选择，即是根据成组技术原理 ，从零件的结构与工艺相似性出发，对生产系 统中的各类零件进行统计分析，从中选出适合 采用自动化制造系统加工的一组零件。一般来 说形状相似的工件，工艺也相似。
第8章自动化制造系统总体设计剖析
成组技术
成组技术（GT-Group Technology）揭示和 利用事物间的相似性，按照一定的准则分类成 组，同组事物能够采用同一方法进行处理，以 便提高效益的技术，称为成组技术。
第8章 自动化制造系统的总体设计
本章将讨论自动化制造系统的总体设计 问题，其内容如下： 8.1 总体设计的步骤及内容 8.2 零件族的选择及工艺分析 8.3 设备选择与配置和总体布局设计
第8章自动化制造系统总体设计剖析
8.1 总体设计的步骤及内容
自动化制造系统往往是个复杂的大系统 ，它包括许多相互关联的子系统，如多级计 算机控制系统、自动化物料储运系统、检测 监视系统、加工中心及其它工作站等。
第8章自动化制造系统总体设计剖析
成组技术
成组技术的核心是成组工艺，它是把结构 、材料、工艺相近似的零件组成一个零件族（ 组），按零件族制定工艺进行加工，从而扩大 了批量、减少了品种、便于Fra Baidu bibliotek用高效方法、提 高了劳动生产率。
零件的相似性是广义的，在几何形状、尺 寸、功能要素、精度、材料等方面的相似性为 基本相似性，以基本相似性为基础，在制造、 装配等生产、经营、管理等方面所导出的相似 性，称为二次相似性或派生相似性。 第8章自动化制造系统总体设计剖析
案说明书；检测监视系统方案和接口设计说明书
；系统安装、调试、验收与运行维护设计说明书
；系统运行可靠性分析报告；系统运行效益评估
说明书等。
第8章自动化制造系统总体设计剖析
8.2 零件族的选择及工艺分析
要使自动化制造系统具有满意的运行效 率，必须从用户的实际要求出发，选择好上 线的零件，并进行工艺分析。这是设计或引 进自动化制造系统必须解决的问题。
8.1 总体设计的步骤及内容
（8）文档撰写，最终要形成以下文档：总体设
计的总技术报告；总体布局图；零件族选择及工
艺分析说明书；工艺设计文件及图册；机床设备
选型报告；系统仿真分析报告；机械系统与接口
设计说明书及图册；电气接口设计说明书及图册
；网络通信及数据库设计说明书及图册；运行控
制软件及其它软件接口设计说明书；质量控制方
根据确定的零件族和工艺分析，就可以 决定自动化制造系统的类型和规模、必须的 覆盖范围和能力、机床及其他设备的类型和 所需的主要附件、夹具的类型和数量、刀具 的类型和数量、托盘及其缓冲站点数量，并 可初步估算所需的投资额。
第8章自动化制造系统总体设计剖析
8.2 零件族的选择及工艺分析
8.2.1 零件族的选择 1. 零件族选择的定义 2. 影响零件族选择的因素 3. 零件选择方法
8.1 总体设计的步骤及内容
（5）总体组讨论初步形成的总体布局及各 分系统的概要设计方案。
（6）根据初步形成的零件族、工艺分析、 生产率、总体布局、物料储运方案等进行系统 的仿真分析，确定刀库容量、托盘缓冲站数量 及工件运输小车与换刀机器人利用率等参数。
（7）组织专家评审总体设计方案。
第8章自动化制造系统总体设计剖析
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成组技术
全面采用成组技术会从根本上影响企业内 部的管理体制和工作方式，提高标准化、专业 化和自动化程度。
在机械制造工程中，成组技术是计算机辅 助制造的基础，将成组哲理用于设计、制造和 管理等整个生产系统，改变多品种小批量生产 方式，以获得最大的经济效益。
8.2.2 零件工艺分析 1. 工艺分析的目的（书中解释） 2. 零件工艺分析的要点（书中解释） 3. 工艺分析的步骤（书中解释）
第8章自动化制造系统总体设计剖析
1. 零件族选择的定义
在对自动化制造系统进行设计时，面对的 是一大批形状各异的零件，但并不是所有零件 都适合采用自动化制造系统加工，因此需要确 定进线零件，即零件族的选择。
8.1 总体设计的步骤及内容
在如图8.1所示中，总体设计各个步骤涉及的 主要内容有：
（1）组织队伍，明确分工。本阶段应选择专业 配套、熟悉业务、工作责任心强的精干班子组成总 体组，并指定技术总负责人。
如果自动化制造系统是用户委托供应商设计制 造，则需求分析、可行性论证、系统验收及运行应 以用户为主，供应商为辅；而总体设计、系统制造 、安装与调试应以供应商为主，用户积极配合。
第8章自动化制造系统总体设计剖析
8.1 总体设计的步骤及内容
（2）选择加工零件类型和范围，并进行工 艺分析，制定工艺方案，确定设备选型。
（3）按功能划分设计模块，初步制定技术 指标和各自的接口，同时进行概要设计和初步 设计。
（4）总体方案初步设计，这一阶段包括总 体布局和各分系统的概要设计。
第8章自动化制造系统总体设计剖析
1. 零件族选择的定义
如图8.2所示的零件族从几何外形是相似的。
第8章自动化制造系统总体设计剖析
1. 零件族选择的定义
如图8.3所示的零件族具有相似的加工工 艺，但外形上相差较大。
第8章自动化制造系统总体设计剖析
2. 影响零件族选择的因素
从工厂的大量零件中选出适合于自动化 制造系统加工的零件族并不是一件容易的事 ，它的影响因素很多，其中最主要的影响因 素有：（1）零件类型；（2）零件尺寸大小 ；（3）加工精度；（4）材料硬度；（5） 装夹次数；（6）生产批量。（书中解释）
第8章 自动化制造系统的总体设计
自动化制造系统的设计是一项复杂的系统 工程，采取什么样的设计步骤与方法对于系统 的成功实施至关重要。
有人估计，系统分析与规划阶段造成的失 误在后续阶段可能要花两倍时间才能找到，而 纠正需要花五倍时间。
因此，必须采用合理的系统工程方法与步 骤进行自动化制造系统的设计。
第8章自动化制造系统总体设计剖析
而各个子系统本身又可能是一个较复杂 的系统，倘若设计不当，它们就不能很好地 连接，也不能实现自动化制造系统的有机集 成。因此，必须做好自动化制造系统的总体 设计工作。
第8章自动化制造系统总体设计剖析
8.1 总体设计的步骤及内容
在进行总体设计时，一般采用如图8.1所 示的设计步骤。
第8章自动化制造系统总体设计剖析
所谓零件族选择，即是根据成组技术原理 ，从零件的结构与工艺相似性出发，对生产系 统中的各类零件进行统计分析，从中选出适合 采用自动化制造系统加工的一组零件。一般来 说形状相似的工件，工艺也相似。
第8章自动化制造系统总体设计剖析
成组技术
成组技术（GT-Group Technology）揭示和 利用事物间的相似性，按照一定的准则分类成 组，同组事物能够采用同一方法进行处理，以 便提高效益的技术，称为成组技术。
第8章 自动化制造系统的总体设计
本章将讨论自动化制造系统的总体设计 问题，其内容如下： 8.1 总体设计的步骤及内容 8.2 零件族的选择及工艺分析 8.3 设备选择与配置和总体布局设计
第8章自动化制造系统总体设计剖析
8.1 总体设计的步骤及内容
自动化制造系统往往是个复杂的大系统 ，它包括许多相互关联的子系统，如多级计 算机控制系统、自动化物料储运系统、检测 监视系统、加工中心及其它工作站等。
第8章自动化制造系统总体设计剖析
成组技术
成组技术的核心是成组工艺，它是把结构 、材料、工艺相近似的零件组成一个零件族（ 组），按零件族制定工艺进行加工，从而扩大 了批量、减少了品种、便于Fra Baidu bibliotek用高效方法、提 高了劳动生产率。
零件的相似性是广义的，在几何形状、尺 寸、功能要素、精度、材料等方面的相似性为 基本相似性，以基本相似性为基础，在制造、 装配等生产、经营、管理等方面所导出的相似 性，称为二次相似性或派生相似性。 第8章自动化制造系统总体设计剖析
案说明书；检测监视系统方案和接口设计说明书
；系统安装、调试、验收与运行维护设计说明书
；系统运行可靠性分析报告；系统运行效益评估
说明书等。
第8章自动化制造系统总体设计剖析
8.2 零件族的选择及工艺分析
要使自动化制造系统具有满意的运行效 率，必须从用户的实际要求出发，选择好上 线的零件，并进行工艺分析。这是设计或引 进自动化制造系统必须解决的问题。
8.1 总体设计的步骤及内容
（8）文档撰写，最终要形成以下文档：总体设
计的总技术报告；总体布局图；零件族选择及工
艺分析说明书；工艺设计文件及图册；机床设备
选型报告；系统仿真分析报告；机械系统与接口
设计说明书及图册；电气接口设计说明书及图册
；网络通信及数据库设计说明书及图册；运行控
制软件及其它软件接口设计说明书；质量控制方
根据确定的零件族和工艺分析，就可以 决定自动化制造系统的类型和规模、必须的 覆盖范围和能力、机床及其他设备的类型和 所需的主要附件、夹具的类型和数量、刀具 的类型和数量、托盘及其缓冲站点数量，并 可初步估算所需的投资额。
第8章自动化制造系统总体设计剖析
8.2 零件族的选择及工艺分析
8.2.1 零件族的选择 1. 零件族选择的定义 2. 影响零件族选择的因素 3. 零件选择方法
8.1 总体设计的步骤及内容
（5）总体组讨论初步形成的总体布局及各 分系统的概要设计方案。
（6）根据初步形成的零件族、工艺分析、 生产率、总体布局、物料储运方案等进行系统 的仿真分析，确定刀库容量、托盘缓冲站数量 及工件运输小车与换刀机器人利用率等参数。
（7）组织专家评审总体设计方案。
第8章自动化制造系统总体设计剖析