一成组技术及其在工艺中的应用

9．制订成组工艺过程
➢复合零件法（又称为主样件法）： 按照零件族中的复合零件来设计工 艺规程的方法
复合零件即拥有同组零件的全部特 征加工表面要素的一个零件
➢复合路线法：以组内最复杂零件的 工艺路线为基础，添不组内其它零 件需要的工序，最终形成满足全组 零件要求的成组工艺
二、计算机辅助工艺过程设计
➢成组单机 把一组工序相同或相似的零件族集中在
一台机床上加工
特点：针对从毛坯到成品多数工序可以 在同一类型的设备上完成的工件；也可 以只完成其中某几道工序
功用：成组技术的最初形式，是成组技 术发展的基础；减少机床调整时间，有 一定经济效果
➢成组生产单元
指一组或几组工艺上相似零件的全部工 艺过程，由相应的一组机床完成，该组 机床即构成车间的一个封闭生产单元
JLBM-1分类编码系统
这是“机械工业成组技术零件分类 编码系统”的汉语拼音缩写
1985年由我国机械电子工业部设计 研究总院负责制订
也是采用混合式代码结构；由15位代 码组成，第1、2位代码代表零件名称 类别；第3~9位是形状与加工码（为 主码）；第10~15位代码为辅助码， 分别代表材料、毛坯原始形状、热处 理、主要尺寸、加工精度；每一个码 位有10个特征码
成组技术成了CAD、CAPP、CAM、 FMS等的技术基础
5．成组技术在机械工业生产中的重要 作用
提高设计工作的标准化与合理化，减 少设计工作量
减少生产准备时间
有利于生产管理科学化
成组技术是CAD、CAM的基础
6．成组生产的组织形式 根据目前成组加工的实际应用情况， 成组加工系统有三种基本形式： 成组单机 成组生产单元 成组生产流水线
➢成组技术的实质
复杂而多样的事物或信息中，有许多 问题具有相似性，把相似问题分组， 就能使复杂问题简化，从而找出解决 这一组问题的同一方法或答案，并节 省时间和精力
实质：按零件的形状、尺寸、制造工 艺的相似性，将零件分类归并成组 （族），扩大零件的工艺批量，以便 采用高效率的工艺方法和设备，使中 小批量生产也能获得类似大批量流水 生产的经济效益
➢现代的制造模式：即计算机参与整个机 械制造工业，实现计算机辅助设计 （CAD）、计算机辅助编制工艺规程 （CAPP）和管理信息系统（MIS）， 采用若干台数控机床（主要是加工中 心），并备有物料传输和装卸、中间存 储仓库组成的柔性制造系统（FMS）； 整个工厂由一个多级的网络控制，配合 一套将设计、制造、管理综合为一个软 件系统，形成工厂全盘自动化的最高型 式——计算机集成制造系统（CIMS）
4．成组技术的基本概念 ➢传统小批量生产方式的缺点 产量小，生产周期长，限制了先进技术
的采用，生产效率低 生产准备工作量大 生产计划、组织管理复杂化
➢零件的相似性原理和成组技术的诞生
大量统计资料表明，机械产品中相似件 占70%（结构形状和加工工艺等相似）
成组技术正是研究和利用了有关事物的 相似性，将企业的各种产品、部件和零 件，按一定的相似性准则分类编组，并 以这些组为基础，组织生产环节，实现 多品种、中小批量生产的产品设计、制 造、管理的合理化
2．生产系统和制造系统 ➢生产系统 将机械制造的全过程及其组成部分看
成一个整体，用系统的观点来分析和 研究，对机械制造过程实行最有效的 管理和控制，以期取得最佳经济效果 的技术和管理系统
生产活动的三个阶段： 决策阶段 研究和开发阶段 产品制造阶段
生产过程的载体
物质流：以生产对象、机床设备、工艺 装备为中心
1．计算机辅助工艺过程设计（CAPP） 的发展
➢CAPP的产生 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 动进行编码、编程直至最后输出经过优 化的工艺规程卡片的过程，称为CAPP
CAPP是随着产品设计和产品制造采 用计算机辅助手段之后，作为中间环 节，工艺过程的自动化亦应运而生
功能、结构、形状、工艺特性、精度等信 息的代码（符号）
编码法则——对代码代表的意义所作出的 明确规定和说明
原理
成组技术的编码，必须充分反映机械 零件的各种特征，这些特征包括：零 件的结构和形状、各组成表面的类别 及配置关系、零件材料及热处理、几 何尺寸、加工精度和表面质量
代码必须能唯一地区分产品零件族
生成过程：先编码→建立特征矩阵→将 若干零件归类分组→建立零件族特征矩 阵→制定标准工艺规程→存入计算机→ 使用时调出零件族特征矩阵→根据现有 实际零件修改成该零件的单独工艺规程
➢创成式CAPP系统
直接根据输入的图形和加工信息， 生产新的工艺规程
计算机根据零件图形，自动分析其 几何要素，并进行逻辑判断和决策， 然后生成新的工艺规程
对零件分类编码系统的要求： 充分、全面、准确地描述零件信息 系统逻辑层次分明，结构合理 容易被计算机理解和处理 考虑与CAD、CAM的链接和企业的应
用要求 易于被工程人员理解，易于编程
代码结构的类型
层次式（又称单元码）：每一代码的含 义都由前一级代码限定（各分支都必须 定义）
链式（矩阵式）（又称多元码）：码位 上每一个数字都代表不同的信息，与前 面的码位无关
混合式（层次式和链式混合）：综合层 次式和混合式代码的长处
➢零件的编码系统 常用的分类编码系统有如下两种：
奥匹兹（Opitz）分类编码系统 由德国亚琛工业大学的H·奥匹兹教授
领导研制成功的
基本结构
奥匹兹代码采用混合式代码结构；由 9位代码组成，前5位为几何码（又称 主码），分别代表零件的种类、基本 形状、回转表面加工、平面加工、辅 助孔、轮齿、型面加工；后4位为辅 助码，分别代表主要尺寸（直径或边 长）、材料类型、毛坯形状、加工精 度；每一个码位有10个特征码
8．成组技术中零件组（族）的划分 ➢目的： 减少现有零件工艺过程的多样性 扩大零件的工艺批量 提高工艺设计的质量 ➢依据： 根据零件的结构特征和工艺特征的相
似性
➢方法：
视检法：由有经验的工艺师根据零件 图样或实际零件及其制造过程，直观 地凭经验判断零件的相似性，对零件 进行分类成组；
特点：把几种类型机床组成一个封闭的 生产系统；完成一组或几组相似零件的 全部工艺过程；有一定的独立性，并有 明确的职责
功用：设备利用率高；缩短了生产周期； 简化了生产管理
7．成组技术中的零件编码 ➢零件分类编码的基本原理
概念
分类——把事物划分成不同组的过程 编码——对不同组的事物给予不同的代码 零件分类编码——抽象地反映零件名称、
生产流程分析法：按工艺特征相似性 分类，先根据零件的工艺路线卡列出 工艺路线表，再对生产流程进行分析、 归纳、整理
编码分类法：采用特征码位法和码域 法，扩大工艺批量
➢特征码位法：选择几位与加工特征直 接有关的码位作为形成零件组的依据
➢码域法：对特征码位上的数据规定某 一范围，而不是要求特征码位上的数 据完全相同
ຫໍສະໝຸດ Baidu➢CAPP的发展
最初，CAPP仅用于工艺规程的检索 和管理；
而今，能直接输入零件图形和加工要 求，通过系统的逻辑判断功能，自动 地直接生成零件的工艺过程
2．CAPP的设计方式
➢修订式（派生式）CAPP系统
利用零件的相似性来检索已存入计算机 内的工艺规程，再加以修改编辑，生成 一个新的工艺过程
➢CAPP数据库 包括文件：
工艺规程组成文件 机床和工艺装备文件 材料及其主要物理-力学性能 加工余量、切削用量、工时定额资料 有关加工成本的经济资料 修订法所需零件族矩阵文件和主样件标
准工艺规程 创成法所需各种逻辑原则和资料数据
信息流：以生产管理和信息处理等管理 技术为中心
能量流：以保证生产正常运行的能源等 为中心
➢制造系统 直接将输入的原材料或毛坯加工成成品
的系统 由机械设备、工具、各种制造过程组成
3．中、小批量生产的几种模式
➢传统的制造模式：
即用通用机床或专用工艺装备进行生 产，产品质量和生产效率依赖于工艺 装备和工人的技术水平