現(xiàn)代制造系統(tǒng)教學課件羅振璧朱耀祥等編著第二章成組技術基礎

現(xiàn)代制造系統(tǒng)教學課件羅振璧朱耀祥等編著第二章成組技術基礎第一頁，共85頁。第一節(jié)成組技術概述

第二節(jié)零件分類和編碼系統(tǒng)

第三節(jié)零件的分組(族)方法

第四節(jié)成組技術的應用及經(jīng)濟效益

第二章成組技術基礎第二頁，共85頁。第一節(jié)成組技術概述成組技術的概念充分利用事物間的相似性，將許多具有相似信息的研究對象歸并成組，并用大致相同的方法去解決相似組中的生產(chǎn)技術問題，以達到規(guī)模生產(chǎn)的效果，這種技術統(tǒng)稱為成組技術。成組技術的基本原理事物之間存在著繼承性和相似性，因此，看似零亂無序的客觀事物，卻可以利用它們的繼承性和相似性，并通過分類技術而將它們歸并成組。然后針對同組相似事物的共性問題，在合理化和標準化的基礎上，使之按統(tǒng)一的標準原則和標準方法去解決，見圖1。第三頁，共85頁。

圖2-1成組工藝的基本原理第四頁，共85頁。成組技術基本原理示意圖產(chǎn)品分解歸并標準化

圖2-2成組技術基本原理示意圖第五頁，共85頁。第一節(jié)成組技術概述一、相似性原理

二、重復使用原則

三、柔性原由第六頁，共85頁。一、相似性原理圖2-3形狀不同的零件可以合并成同一加工族第七頁，共85頁。一、相似性原理圖2-4結(jié)構(gòu)相似的零件組第八頁，共85頁。一、相似性原理圖2-5工藝相似零件組第九頁，共85頁。一、相似性原理圖2-6零件的相似性第十頁，共85頁。二、重復使用原則應該指出，此處所指的重復使用的概念，既是指完全相同的重復，也指“相似重復”。對GT而言，后者是主要的。所謂“相似重復”，是指需要局部修改后的重復。這樣就避免了任何事情從頭做起的浪費。第十一頁，共85頁。三、柔性原由為了滿足用戶愛好和變化迅速的市場需求，柔性已和生產(chǎn)率、質(zhì)量、成本并列為制造系統(tǒng)追求的主要目標。盡管當前對“柔性”尚無統(tǒng)一的定義，但通常是指制造系統(tǒng)適應產(chǎn)品對象修改或更改后的適應能力，即適應加工多品種產(chǎn)品的能力。第十二頁，共85頁。第二節(jié)零件分類和編碼系統(tǒng)一、零件分類編碼系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

二、零件分類編碼系統(tǒng)

三、面向工藝的分類編碼系統(tǒng)圖2-7零件分類之前與分類之后第十三頁，共85頁。一、零件分類編碼系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

1.鏈式結(jié)構(gòu)

2.樹式結(jié)構(gòu)

3.混合結(jié)構(gòu)圖2-8編碼系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)第十四頁，共85頁。1.鏈式結(jié)構(gòu)各碼位的特征或?qū)傩跃哂歇毩⒑x，與前位或后位碼無關。鏈式結(jié)構(gòu)在相同的碼位數(shù)時，所包含的特征信息量即分類環(huán)節(jié)總數(shù)比樹式結(jié)構(gòu)少，但結(jié)構(gòu)簡單，編碼和識別代碼比較方便。設分類編碼系統(tǒng)中鏈式結(jié)構(gòu)的碼位數(shù)量為N，每個碼位內(nèi)的特征項數(shù)為M，則鏈式結(jié)構(gòu)分類環(huán)節(jié)總數(shù)。第十五頁，共85頁。2.樹式結(jié)構(gòu)碼位之間是遞階隸屬關系，即除第一碼位內(nèi)的特征碼外，其后各碼位特征含義都要根據(jù)前一位確定，因此，形成樹狀分枝。樹式結(jié)構(gòu)在碼位數(shù)相同時能包含大量的分類環(huán)節(jié)，但結(jié)構(gòu)復雜，編碼和識別代碼均不方便。

第十六頁，共85頁。3.混合結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中部分碼位為鏈式、部分為樹式，故稱混合結(jié)構(gòu)?；旌辖Y(jié)構(gòu)利用了鏈式和樹式兩者的優(yōu)點?，F(xiàn)有編碼系統(tǒng)極大部分為混合式。第十七頁，共85頁。表2-1各類字符所能容納的最多項數(shù)字符形式項數(shù)代碼字符形式項數(shù)代碼二進制2(0，1)十六進制16(0，1，2，…，9；A，B，…，F(xiàn))八進制8(0，1，2，…，7)字母26十進制10(0，1，2，…，9)第十八頁，共85頁。二、零件分類編碼系統(tǒng)1.德國奧匹茨(Opitz)零件分類編碼系統(tǒng)

2.JLBM—1分類編碼系統(tǒng)3.

VUOSO分類編碼系統(tǒng)第十九頁，共85頁。1.德國奧匹茨(Opitz)零件分類編碼系統(tǒng)圖2-9

Opitz編碼系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)第二十頁，共85頁。1.德國奧匹茨(Opitz)零件分類編碼系統(tǒng)圖2-10按長度與直徑比來劃分回轉(zhuǎn)件第二十一頁，共85頁。1.德國奧匹茨(Opitz)零件分類編碼系統(tǒng)圖2-11非回轉(zhuǎn)體零件按長、寬、高分類第二十二頁，共85頁。1.德國奧匹茨(Opitz)零件分類編碼系統(tǒng)圖2-12

Opitz系統(tǒng)編碼舉例

a)回轉(zhuǎn)體b)非回轉(zhuǎn)體第二十三頁，共85頁。2.JLBM—1分類編碼系統(tǒng)系統(tǒng)組成：三部分：名稱類別、形狀及加工碼、輔助碼。15個碼位：第一位總體形狀，第二位功能與形狀，第三到九位形狀與加工特征，十到十五位材料毛坯主要尺寸等。第二十四頁，共85頁。2.JLBM—1分類編碼系統(tǒng)圖2-13

JLBM—1分類編碼系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)第二十五頁，共85頁。2.JLBM—1分類編碼系統(tǒng)圖2-14

第二十六頁，共85頁。2.JLBM—1分類編碼系統(tǒng)圖2-15

第二十七頁，共85頁。3.

VUOSO分類編碼系統(tǒng)這是原捷克斯洛伐克金屬切削機床研究所為機床行業(yè)制訂的一個系統(tǒng)。這個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)屬于10進制4位碼。毛坯類型、材料、熱處理IIIIIIIV類級型組附在輪廓形狀上的結(jié)構(gòu)要素尺寸大小、基本輪廓形狀回轉(zhuǎn)體或非回轉(zhuǎn)體、基本輪廓形狀第二十八頁，共85頁。3.

VUOSO分類編碼系統(tǒng)回轉(zhuǎn)體零件軸線上有有齒形、花鍵軸線上有無孔盲孔通孔無孔通孔01234Dmax(L/D)max0<40<111~62>6341~80<141~45>4681~200<37>80>38>200<39其它>30類級第二十九頁，共85頁。3.

VUOSO分類編碼系統(tǒng)012340光滑或臺階圓柱齒有花鍵非金屬1軸線上有螺紋其它鑄件灰鑄鐵2軸線外有孔圓錐齒有花鍵球鐵或鑄鋼3有槽或平面其它有色金屬41+2蝸輪有花鍵各種型板線材和鍛件普通探鋼51+3其它優(yōu)質(zhì)和合金鋼滲炭鋼62+3多聯(lián)齒有花鍵淬硬鋼71+2+3其它熱處理鋼8錐面其它有花鍵其它合金鋼9異形其它有色金屬組型第三十頁，共85頁。3.

VUOSO分類編碼系統(tǒng)

系統(tǒng)的基本特點類：描述零件基本輪廓形狀。它決定了零件的主要工藝過程和主要表面的加工。級：很巧妙地用兩個尺寸參數(shù)（D與L/D）進一步描述了零件的幾何形狀，同時也確定了零件的安裝方法和所應選用的機床。型：描述次要的結(jié)構(gòu)要素。它們是依附于主要輪廓形狀上。因此，它們必須在主要輪廓形狀經(jīng)過粗或半精加工后方可加工。第三十一頁，共85頁。3.

VUOSO分類編碼系統(tǒng)VUOSO分類編碼系統(tǒng)中名詞解釋光滑或臺階軸線上有螺紋軸線外有孔第三十二頁，共85頁。零件分類編碼的圖例2322圖2–16軸承端蓋5075材料：QT400–17分類編碼結(jié)果分類編碼結(jié)果0176M1825115材料：45圖2–17軸圖2–18齒輪9040材料：40Cr分類編碼結(jié)果4606第三十三頁，共85頁。三、面向工藝的分類編碼系統(tǒng)圖2-19環(huán)形工件使用工藝編碼系統(tǒng)編碼的實例第三十四頁，共85頁。第三節(jié)零件的分組(族)方法一、用分類編碼系統(tǒng)劃分零件族(組)

1.特征碼位法

2.碼域法二、生產(chǎn)流程分析(PFA)第三十五頁，共85頁。一、用分類編碼系統(tǒng)劃分零件族(組)表2-2各種零件組(族)的劃分及其應用序號零件組(族)應用1設計組(族)零件圖檢索，設計合理化及標準化，CAD等2工藝組(族)檢索工藝資料，編制成組工藝過程及工藝文件，工藝合理化及標準化3調(diào)整組(族)建立成組工序，同族(組)零件均有相同工藝裝備和調(diào)整方法4數(shù)控組(族)簡化NC編程工作，將程序相似的零件并為一族5管理組(族)實現(xiàn)GT生產(chǎn)管理，合理安排作業(yè)計劃，調(diào)整負荷，建立管理信息系統(tǒng)6同期投產(chǎn)組(族)保證同一計劃期內(nèi)生產(chǎn)不同產(chǎn)品的相似零件，能按成組生產(chǎn)要求集中投產(chǎn)第三十六頁，共85頁。1.特征碼位法圖2-20待分組的軸類零件及其編碼特征碼位法是在分類編碼系統(tǒng)的各碼位中，選取一些特征性較強、對劃分零件族影響較大的碼位作為零件分組的主要依據(jù)，而其余的碼位則于以忽略。第三十七頁，共85頁。1.特征碼位法圖2-21

Opitz系統(tǒng)相似性特征矩陣碼域第三十八頁，共85頁。2.碼域法用碼域法分組即指適當放寬每一碼位相似特征的范圍，實際上是對特征碼位法的改進，因而現(xiàn)在應用較廣。分類編碼系統(tǒng)從數(shù)學角度看是一個2維矩陣，因此，按碼域法制定的分組相似性尺碼是一個分組用的相似性特征矩陣。第三十九頁，共85頁。二、生產(chǎn)流程分析(PFA)1.進行PFA的基本步驟

2.聚類分析第四十頁，共85頁。1.進行PFA的基本步驟(1)數(shù)據(jù)采集。

(2)工藝路線的分類。

(3)PFA圖。

(4)分析PFA圖。第四十一頁，共85頁。(1)數(shù)據(jù)采集。PFA的第一步是決定研究的范圍和需要收集的數(shù)據(jù)，此范圍決定了被分析零件的總體，是車間中生產(chǎn)零件的全部，還是其中有代表性的部分。需要的數(shù)據(jù)就是每種零件的數(shù)量及其工藝路線，此外也包括批量、工時定額、年產(chǎn)量等。第四十二頁，共85頁。(2)工藝路線的分類。圖2-22在PFA中數(shù)據(jù)表格的格式第四十三頁，共85頁。(3)PFA圖。

圖2-23

PFA圖示例第四十四頁，共85頁。(4)分析PFA圖。

圖2-24經(jīng)過變換的PFA圖，可以識別出不同的工藝組第四十五頁，共85頁。2.聚類分析圖2-25一對機床i和j的相似系數(shù)模型第四十六頁，共85頁。2.聚類分析圖2-26排序聚類算法原理圖第四十七頁，共85頁。圖2-27

10種零件的原始PFA矩陣圖2-28

10種零件用排序聚類算法分組第四十八頁，共85頁。第四節(jié)成組技術的應用及經(jīng)濟效益一、GT在產(chǎn)品設計中的應用

二、成組工藝的編制

三、GT在車間設備布置(Layout)中的應用

四、成組調(diào)整和成組夾具

五、冷沖壓的成組生產(chǎn)

六、應用GT的技術經(jīng)濟效益第四十九頁，共85頁。一、GT在產(chǎn)品設計中的應用零件上的4個基本標準化要素是：

(1)功能要素。

(2)基本形狀。

(3)功能要素配置。

(4)主要尺寸。

第五十頁，共85頁。一、GT在產(chǎn)品設計中的應用圖2-29

GT用于產(chǎn)品零件圖的設計流程第五十一頁，共85頁。一、GT在產(chǎn)品設計中的應用圖2-30設計標準化與工藝標準化的密切關系第五十二頁，共85頁。圖2-31設計標準化等級和設計自由度的關系第五十三頁，共85頁。表2-3經(jīng)過完全標準化的端蓋標準件的結(jié)構(gòu)形式和尺寸規(guī)格零?件?名?稱端蓋分類編碼代號265×××304×010001序號原來零件圖號尺?寸?參?數(shù)型式dhHn?1

2GR201?50?0132C

GR201?50?0058A145110—60—12418A3

4

5GR201?50?1481

GR201?50?0336B

GR201?50?0319105

(110)75

(80)—35

(40)—12414A第五十四頁，共85頁。表2-3經(jīng)過完全標準化的端蓋標準件的結(jié)構(gòu)形式和尺寸規(guī)格6

7

8GR201?50?0312A

GR201?50?0347A

GR201?50?0331A105

(110)75

(80)5534．5212414B第五十五頁，共85頁。表2-4盤狀件主要標準化后使用的啞圖

序號dHn?備注標題欄第五十六頁，共85頁。表2-5端蓋基本類型推薦資料代號02基本類型推薦資料碼位123456789101112131415類別022022名稱法蘭蓋－481

第五十七頁，共85頁。圖2-32圖2-33第五十八頁，共85頁。圖2-35圖2-34第五十九頁，共85頁。表2-6簡單類型標準功能要素代號02EZ2簡單類型標準功能要素碼位12345678910111213141502×××2名稱防塵圈

密封槽類別－581第六十頁，共85頁。圖2-36基于GT的產(chǎn)品零件圖設計及重復使用過程第六十一頁，共85頁。二、成組工藝的編制1.編制成組工藝的目的

2.成組工藝的編制方法第六十二頁，共85頁。1.編制成組工藝的目的按零件組(族)編制成組工藝，不僅是為了實施成組生產(chǎn)的需要，使工廠當前生產(chǎn)中屬于同一工藝組的相似零件能按照成組工藝進行生產(chǎn)，同時從戰(zhàn)略角度看也是為了實現(xiàn)工藝標準化的目標，也是為實施計算機輔助工藝設計(CAPP)而必須做的前期工作。成組工藝的實施及其標準化，可為傳統(tǒng)工藝過程編制中存在的問題找到一條正確的解決途徑。第六十三頁，共85頁。2.成組工藝的編制方法(1)用復合零件法編制回轉(zhuǎn)體零件成組工藝。

(2)用復合路線法編制非回轉(zhuǎn)體零件成組工藝。第六十四頁，共85頁。(1)用復合零件法編制回轉(zhuǎn)體零件成組工藝。1)用同一夾具、同一套刀具和輔助刀具加工一組零件。2)同一零件組內(nèi)不同零件加工時，允許更換刀具，但主要依靠尺寸的調(diào)節(jié)來適應。3)用各種快速調(diào)整措施，縮短更換零件時的調(diào)整時間。第六十五頁，共85頁。圖2-37回轉(zhuǎn)體復合零件概念圖第六十六頁，共85頁。(2)用復合路線法編制非回轉(zhuǎn)體零件成組工藝。圖2-38非回轉(zhuǎn)體零件用復合路線法編制成組工藝過程概念圖第六十七頁，共85頁。三、GT在車間設備布置(Layout)中的應用圖2-39按“機群式”布置機床第六十八頁，共85頁。三、GT在車間設備布置(Layout)中的應用圖2-40按“成組單元”形式布置機床第六十九頁，共85頁。四、成組調(diào)整和成組夾具圖2-41轉(zhuǎn)塔車床上加工套類零件組的成組調(diào)整第七十頁，共85頁。四、成組調(diào)整和成組夾具圖2-42鉆撥叉鎖緊孔的成組鉆模

a)撥叉零件組工序簡圖b)鉆撥叉鎖緊孔成組夾具

1—夾具體2—可調(diào)活動臂3、4—可換定位銷

5—可調(diào)支承板6—可換可調(diào)鉆模板7—可換鉆套第七十一頁，共85頁。四、成組調(diào)整和成組夾具圖2-43用組合夾具元件組裝的成組夾具

a)成組鉆模b)虎鉗式可調(diào)整銑刨床夾具第七十二頁，共85頁。五、冷沖壓的成組生產(chǎn)1.冷沖壓零件的分類編碼系統(tǒng)

2.用于成組冷沖壓的沖模第七十三頁，共85頁。1.冷沖壓零件的分類編碼系統(tǒng)(1)功能形狀。

(2)坯料形狀。

(3)坯料尺寸。

(4)材料。

(5)加工工序。

(6)模具。第七十四頁，共85頁。表2-7各種沖壓工序分類第1碼位第2碼位零件形狀沖壓工序分類表(第13、14碼位)00平板形平板形零件沖壓工序分類表0

1～61～9

0～9彎曲形彎曲形零件沖壓工序分類表7～90～9容器形容器形零件沖壓工序分類表第七十五頁，共85頁。2.用于成組冷沖壓的沖模(1)組合沖模。

(2)可調(diào)整沖模。第七十六頁，共85頁。(1)組合沖模。圖2-44沖壓件幾何

形狀及其分解

1—直角邊2—矩形槽

3—直線邊4—圓孔

5—圓弧圖2-45分解式組合沖模的沖壓方法第七十七頁，共85頁。(1)組合沖模。圖2-46組合沖模元件組裝的成組矩形孔沖模

1—下基礎板2—卸料板3—彈性卸料元件4—上基礎板

5—凸模拼板6、8—條形刃口7—頂料橡膠9—圓螺母第七十八頁，共85頁。(2)可調(diào)整沖模。圖2-47成組通用模架

1—下模板2—上模板3—導柱