1、一、成組技術及其在工藝中的應用 1現代機械工業的基本任務和特點現代機械工業的基本任務和特點基本任務l充分利用現代科學技術最新成就，充分利用現代科學技術最新成就，按照高效、優質、低成本的要求，按照高效、優質、低成本的要求，不斷生產出各種節能省料的新產品不斷生產出各種節能省料的新產品第四節 計算機輔助工藝設計基本特點l從歷來單一品種的生產方式向多品種從歷來單一品種的生產方式向多品種生產方式轉化，從而使得多品種生產生產方式轉化，從而使得多品種生產在機械工業的生產結構中占有絕對優在機械工業的生產結構中占有絕對優勢的比重勢的比重l現代生產技術和制造過程必須擁有較現代生產技術和制造過程必須擁有較高的自動化

2、水平和靈活應變的能力，高的自動化水平和靈活應變的能力，即實現生產技術和制造過程的柔性化即實現生產技術和制造過程的柔性化 2生產系統和制造系統生產系統和制造系統生產系統l將機械制造的全過程及其組成部分看將機械制造的全過程及其組成部分看成一個整體，用系統的觀點來分析和成一個整體，用系統的觀點來分析和研究，對機械制造過程實行最有效的研究，對機械制造過程實行最有效的管理和控制，以期取得最佳經濟效果管理和控制，以期取得最佳經濟效果的技術和管理系統的技術和管理系統K 生產活動的三個階段：l決策階段決策階段l研究和開發階段研究和開發階段l產品制造階段產品制造階段K 生產過程的載體l物質流：以生產對象、機床設

3、備、工藝物質流：以生產對象、機床設備、工藝裝備為中心裝備為中心l信息流：以生產管理和信息處理等管理信息流：以生產管理和信息處理等管理技術為中心技術為中心l能量流：以保證生產正常運行的能源等能量流：以保證生產正常運行的能源等為中心為中心制造系統l直接將輸入的原材料或毛坯加工成成品直接將輸入的原材料或毛坯加工成成品的系統的系統l由機械設備、工具、各種制造過程組成由機械設備、工具、各種制造過程組成 3中、小批量生產的幾種模式中、小批量生產的幾種模式傳統的制造模式： 即用通用機床或專用工藝裝備進行生即用通用機床或專用工藝裝備進行生產，產品質量和生產效率依賴于工藝產，產品質量和生產效率依賴于工藝裝備和工

4、人的技術水平裝備和工人的技術水平現代的制造模式：即計算機參與整個機即計算機參與整個機械制造工業，實現計算機輔助設計械制造工業，實現計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助編制工藝規程）、計算機輔助編制工藝規程（CAPP）和管理信息系統（）和管理信息系統（MIS），），采用若干臺數控機床（主要是加工中采用若干臺數控機床（主要是加工中心），并備有物料傳輸和裝卸、中間存心），并備有物料傳輸和裝卸、中間存儲倉庫組成的柔性制造系統（儲倉庫組成的柔性制造系統（FMS）；）；整個工廠由一個多級的網絡控制，配合整個工廠由一個多級的網絡控制，配合一套將設計、制造、管理綜合為一個軟一套將設計、制造、管理綜合為一個軟件

5、系統，形成工廠全盤自動化的最高型件系統，形成工廠全盤自動化的最高型式式計算機集成制造系統（計算機集成制造系統（CIMS） 4成組技術的基本概念成組技術的基本概念傳統小批量生產方式的缺點l產量小，生產周期長，限制了先進技術產量小，生產周期長，限制了先進技術的采用，生產效率低的采用，生產效率低l生產準備工作量大生產準備工作量大l生產計劃、組織管理復雜化生產計劃、組織管理復雜化零件的相似性原理和成組技術的誕生l大量統計資料表明，機械產品中相似件大量統計資料表明，機械產品中相似件占占70%（結構形狀和加工工藝等相似）（結構形狀和加工工藝等相似）l成組技術正是研究和利用了有關事物的成組技術正是研究和利用

6、了有關事物的相似性，將企業的各種產品、部件和零相似性，將企業的各種產品、部件和零件，按一定的相似性準則分類編組，并件，按一定的相似性準則分類編組，并以這些組為基礎，組織生產環節，實現以這些組為基礎，組織生產環節，實現多品種、中小批量生產的產品設計、制多品種、中小批量生產的產品設計、制造、管理的合理化造、管理的合理化成組技術的實質l復雜而多樣的事物或信息中，有許多復雜而多樣的事物或信息中，有許多問題具有相似性，把相似問題分組，問題具有相似性，把相似問題分組，就能使復雜問題簡化，從而找出解決就能使復雜問題簡化，從而找出解決這一組問題的同一方法或答案，并節這一組問題的同一方法或答案，并節省時間和精力

7、省時間和精力l實質：按零件的形狀、尺寸、制造工按零件的形狀、尺寸、制造工藝的相似性，將零件分類歸并成組藝的相似性，將零件分類歸并成組（族），擴大零件的工藝批量，以便（族），擴大零件的工藝批量，以便采用高效率的工藝方法和設備，使中采用高效率的工藝方法和設備，使中小批量生產也能獲得類似大批量流水小批量生產也能獲得類似大批量流水生產的經濟效益生產的經濟效益l成組技術成了成組技術成了CAD、CAPP、CAM、FMS等的技術基礎等的技術基礎5成組技術在機械工業生產中的重要成組技術在機械工業生產中的重要作用作用l提高設計工作的標準化與合理化，減提高設計工作的標準化與合理化，減少設計工作量少設計工作量l減少

8、生產準備時間減少生產準備時間l有利于生產管理科學化有利于生產管理科學化l成組技術是成組技術是CAD、CAM的基礎的基礎 6成組生產的組織形式成組生產的組織形式 根據目前成組加工的實際應用情況，根據目前成組加工的實際應用情況，成組加工系統有三種基本形式：成組加工系統有三種基本形式：l成組單機成組單機l成組生產單元成組生產單元l成組生產流水線成組生產流水線成組單機l把一組工序相同或相似的零件族集中在把一組工序相同或相似的零件族集中在一臺機床上加工一臺機床上加工l特點：針對從毛坯到成品多數工序可以針對從毛坯到成品多數工序可以在同一類型的設備上完成的工件；也可在同一類型的設備上完成的工件；也可以只完成

9、其中某幾道工序以只完成其中某幾道工序l功用：成組技術的最初形式，是成組技成組技術的最初形式，是成組技術發展的基礎；減少機床調整時間，有術發展的基礎；減少機床調整時間，有一定經濟效果一定經濟效果成組生產單元l 指一組或幾組工藝上相似零件的全部工指一組或幾組工藝上相似零件的全部工藝過程，由相應的一組機床完成，該組藝過程，由相應的一組機床完成，該組機床即構成車間的一個封閉生產單元機床即構成車間的一個封閉生產單元l特點：把幾種類型機床組成一個封閉的把幾種類型機床組成一個封閉的生產系統；完成一組或幾組相似零件的生產系統；完成一組或幾組相似零件的全部工藝過程；有一定的獨立性，并有全部工藝過程；有一定的獨立

10、性，并有明確的職責明確的職責l功用：設備利用率高；縮短了生產周期；設備利用率高；縮短了生產周期；簡化了生產管理簡化了生產管理 7成組技術中的零件編碼成組技術中的零件編碼零件分類編碼的基本原理K 概念l分類分類把事物劃分成不同組的過程把事物劃分成不同組的過程l編碼編碼對不同組的事物給予不同的代碼對不同組的事物給予不同的代碼l零件分類編碼零件分類編碼抽象地反映零件名稱、抽象地反映零件名稱、功能、結構、形狀、工藝特性、精度等信功能、結構、形狀、工藝特性、精度等信息的代碼（符號）息的代碼（符號）l編碼法則編碼法則對代碼代表的意義所作出的對代碼代表的意義所作出的明確規定和說明明確規定和說明K 原理l成組

11、技術的編碼，必須充分反映機械成組技術的編碼，必須充分反映機械零件的各種特征，這些特征包括：零零件的各種特征，這些特征包括：零件的結構和形狀、各組成表面的類別件的結構和形狀、各組成表面的類別及配置關系、零件材料及熱處理、幾及配置關系、零件材料及熱處理、幾何尺寸、加工精度和表面質量何尺寸、加工精度和表面質量l代碼必須能唯一地區分產品零件族代碼必須能唯一地區分產品零件族K 對零件分類編碼系統的要求：l充分、全面、準確地描述零件信息充分、全面、準確地描述零件信息l系統邏輯層次分明，結構合理系統邏輯層次分明，結構合理l容易被計算機理解和處理容易被計算機理解和處理l考慮與考慮與CAD、CAM的鏈接和企業的

12、應的鏈接和企業的應用要求用要求l易于被工程人員理解，易于編程易于被工程人員理解，易于編程K 代碼結構的類型l層次式（又稱單元碼）：每一代碼的含層次式（又稱單元碼）：每一代碼的含義都由前一級代碼限定（各分支都必須義都由前一級代碼限定（各分支都必須定義）定義）l鏈式（矩陣式）（又稱多元碼）：碼位鏈式（矩陣式）（又稱多元碼）：碼位上每一個數字都代表不同的信息，與前上每一個數字都代表不同的信息，與前面的碼位無關面的碼位無關l混合式（層次式和鏈式混合）：綜合層混合式（層次式和鏈式混合）：綜合層次式和混合式代碼的長處次式和混合式代碼的長處零件的編碼系統 常用的分類編碼系統有如下兩種：常用的分類編碼系統有如

13、下兩種：K 奧匹茲（Opitz）分類編碼系統l由德國亞琛工業大學的由德國亞琛工業大學的H奧匹茲教授奧匹茲教授領導研制成功的領導研制成功的l基本結構基本結構 奧匹茲代碼采用混合式代碼結構；由奧匹茲代碼采用混合式代碼結構；由9位代碼組成，前位代碼組成，前5位為幾何碼（又稱位為幾何碼（又稱主碼），分別代表零件的種類、基本主碼），分別代表零件的種類、基本形狀、回轉表面加工、平面加工、輔形狀、回轉表面加工、平面加工、輔助孔、輪齒、型面加工；后助孔、輪齒、型面加工；后4位為輔位為輔助碼，分別代表主要尺寸（直徑或邊助碼，分別代表主要尺寸（直徑或邊長）、材料類型、毛坯形狀、加工精長）、材料類型、毛坯形狀、加工

14、精度；每一個碼位有度；每一個碼位有10個特征碼個特征碼K JLBM-1分類編碼系統l這是這是“機械工業成組技術零件分類機械工業成組技術零件分類編碼系統編碼系統”的漢語拼音縮寫的漢語拼音縮寫l1985年由我國機械電子工業部設計年由我國機械電子工業部設計研究總院負責制訂研究總院負責制訂l也是采用混合式代碼結構；由也是采用混合式代碼結構；由15位代位代碼組成，第碼組成，第1、2位代碼代表零件名稱位代碼代表零件名稱類別；第類別；第39位是形狀與加工碼（為位是形狀與加工碼（為主碼）；第主碼）；第1015位代碼為輔助碼，位代碼為輔助碼，分別代表材料、毛坯原始形狀、熱處分別代表材料、毛坯原始形狀、熱處理、主

15、要尺寸、加工精度；每一個碼理、主要尺寸、加工精度；每一個碼位有位有10個特征碼個特征碼 8成組技術中零件組（族）的劃分成組技術中零件組（族）的劃分目的：l減少現有零件工藝過程的多樣性減少現有零件工藝過程的多樣性l擴大零件的工藝批量擴大零件的工藝批量l提高工藝設計的質量提高工藝設計的質量依據：l根據零件的結構特征和工藝特征的相根據零件的結構特征和工藝特征的相似性似性方法： l視檢法：由有經驗的工藝師根據零件由有經驗的工藝師根據零件圖樣或實際零件及其制造過程，直觀圖樣或實際零件及其制造過程，直觀地憑經驗判斷零件的相似性，對零件地憑經驗判斷零件的相似性，對零件進行分類成組；進行分類成組；l生產流程分

16、析法：按工藝特征相似性按工藝特征相似性分類，先根據零件的工藝路線卡列出分類，先根據零件的工藝路線卡列出工藝路線表，再對生產流程進行分析、工藝路線表，再對生產流程進行分析、歸納、整理歸納、整理l編碼分類法：采用特征碼位法和碼域采用特征碼位法和碼域法，擴大工藝批量法，擴大工藝批量特征碼位法：選擇幾位與加工特征直特征碼位法：選擇幾位與加工特征直接有關的碼位作為形成零件組的依據接有關的碼位作為形成零件組的依據碼域法：對特征碼位上的數據規定某碼域法：對特征碼位上的數據規定某一范圍，而不是要求特征碼位上的數一范圍，而不是要求特征碼位上的數據完全相同據完全相同 9制訂成組工藝過程制訂成組工藝過程復合零件法（

17、又稱為主樣件法）：按照零件族中的復合零件來設計工按照零件族中的復合零件來設計工藝規程的方法藝規程的方法l復合零件即擁有同組零件的全部特復合零件即擁有同組零件的全部特征加工表面要素的一個零件征加工表面要素的一個零件復合路線法：以組內最復雜零件的以組內最復雜零件的工藝路線為基礎，添不組內其它零工藝路線為基礎，添不組內其它零件需要的工序，最終形成滿足全組件需要的工序，最終形成滿足全組零件要求的成組工藝零件要求的成組工藝二、計算機輔助工藝過程設計 1計算機輔助工藝過程設計（計算機輔助工藝過程設計（CAPP）的發展的發展CAPP的產生l通過向計算機輸入被加工零件的原始數通過向計算機輸入被加工零件的原始數

18、據、加工條件和加工要求，由計算機自據、加工條件和加工要求，由計算機自動進行編碼、編程直至最后輸出經過優動進行編碼、編程直至最后輸出經過優化的工藝規程卡片的過程，稱為化的工藝規程卡片的過程，稱為CAPPlCAPP是隨著產品設計和產品制造采是隨著產品設計和產品制造采用計算機輔助手段之后，作為中間環用計算機輔助手段之后，作為中間環節，工藝過程的自動化亦應運而生節，工藝過程的自動化亦應運而生CAPP的發展l最初，最初，CAPP僅用于工藝規程的檢索僅用于工藝規程的檢索和管理；和管理；l而今，能直接輸入零件圖形和加工要而今，能直接輸入零件圖形和加工要求，通過系統的邏輯判斷功能，自動求，通過系統的邏輯判斷功能，自動地直接生成零件的工藝過程地直接生成零件的工藝過程 2CAPP的設計方式