現(xiàn)代制造系統(tǒng) 教學(xué)課件 羅振璧 朱耀祥 等編著 第二章 成組技術(shù)基礎(chǔ)

1、在線教務(wù)輔導(dǎo)網(wǎng)：在線教務(wù)輔導(dǎo)網(wǎng)：http:/教材其余課件及動(dòng)畫(huà)素材請(qǐng)查閱在線教務(wù)輔導(dǎo)網(wǎng)教材其余課件及動(dòng)畫(huà)素材請(qǐng)查閱在線教務(wù)輔導(dǎo)網(wǎng)QQ:349134187 或者直接輸入下面地址：或者直接輸入下面地址：http:/第一節(jié)成組技術(shù)概述第二節(jié)零件分類(lèi)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(shù)的應(yīng)用及經(jīng)濟(jì)效益第二章成組技術(shù)基礎(chǔ)第一節(jié)成組技術(shù)概述成組技術(shù)的概念成組技術(shù)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(duì)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(shù)問(wèn)題，以達(dá)到規(guī)模生產(chǎn)的效果，這種技術(shù)統(tǒng)稱(chēng)為成組技術(shù)。成組技術(shù)的基本原理成組技術(shù)的基本原理 事物之間存在著繼承性和相似性，因

2、此，看似零亂無(wú)序的客觀事物，卻可以利用它們的繼承性和相似性，并通過(guò)分類(lèi)技術(shù)而將它們歸并成組。然后針對(duì)同組相似事物的共性問(wèn)題，在合理化和標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上，使之按統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)原則和標(biāo)準(zhǔn)方法去解決，見(jiàn)圖1。 圖2-1 成組工藝的基本原理 成組技術(shù)基本原理示意圖產(chǎn)品產(chǎn)品分解分解歸并歸并標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)化 圖2-2 成組技術(shù)基本原理示意圖第一節(jié)成組技術(shù)概述一、相似性原理二、重復(fù)使用原則三、柔性原由一、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一、相似性原理圖2-4結(jié)構(gòu)相似的零件組一、相似性原理圖2-5工藝相似零件組一、相似性原理圖2-6零件的相似性二、重復(fù)使用原則 應(yīng)該指出，此處所指的重復(fù)使用的概念，既

3、是指完全相同的重復(fù)，也指“相似重復(fù)”。對(duì)GT而言，后者是主要的。所謂“相似重復(fù)”，是指需要局部修改后的重復(fù)。這樣就避免了任何事情從頭做起的浪費(fèi)。三、柔性原由 為了滿(mǎn)足用戶(hù)愛(ài)好和變化迅速的市場(chǎng)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(biāo)。盡管當(dāng)前對(duì)“柔性”尚無(wú)統(tǒng)一的定義，但通常是指制造系統(tǒng)適應(yīng)產(chǎn)品對(duì)象修改或更改后的適應(yīng)能力，即適應(yīng)加工多品種產(chǎn)品的能力。第二節(jié)零件分類(lèi)和編碼系統(tǒng)一、零件分類(lèi)編碼系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)二、零件分類(lèi)編碼系統(tǒng)三、面向工藝的分類(lèi)編碼系統(tǒng)圖2-7 零件分類(lèi)之前與分類(lèi)之后一、零件分類(lèi)編碼系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1.鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)2.樹(shù)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)1.鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu) 各碼位

4、的特征或?qū)傩跃哂歇?dú)立含義，與前位或后位碼無(wú)關(guān)。鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)在相同的碼位數(shù)時(shí)，所包含的特征信息量即分類(lèi)環(huán)節(jié)總數(shù)比樹(shù)式結(jié)構(gòu)少，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，編碼和識(shí)別代碼比較方便。設(shè)分類(lèi)編碼系統(tǒng)中鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的碼位數(shù)量為N，每個(gè)碼位內(nèi)的特征項(xiàng)數(shù)為M，則鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)分類(lèi)環(huán)節(jié)總數(shù)。2.樹(shù)式結(jié)構(gòu) 碼位之間是遞階隸屬關(guān)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(shù)狀分枝。樹(shù)式結(jié)構(gòu)在碼位數(shù)相同時(shí)能包含大量的分類(lèi)環(huán)節(jié)，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，編碼和識(shí)別代碼均不方便。3.混合結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)中部分碼位為鏈?zhǔn)?、部分為?shù)式，故稱(chēng)混合結(jié)構(gòu)?；旌辖Y(jié)構(gòu)利用了鏈?zhǔn)胶蜆?shù)式兩者的優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)有編碼系統(tǒng)極大部分為混合式。表2-1各類(lèi)字符所能容納的

5、最多項(xiàng)數(shù)字符形式項(xiàng)數(shù)代碼字符形式項(xiàng)數(shù)代碼二進(jìn)制2(0，1)十六進(jìn)制16(0，1，2，9；A，B，F(xiàn))八進(jìn)制8(0，1，2，7)字母26十進(jìn)制10(0，1，2，9)二、零件分類(lèi)編碼系統(tǒng)1.德國(guó)奧匹茨(Opitz)零件分類(lèi)編碼系統(tǒng)2.JLBM1分類(lèi)編碼系統(tǒng)3. VUOSO分類(lèi)編碼系統(tǒng)1.德國(guó)奧匹茨(Opitz)零件分類(lèi)編碼系統(tǒng)圖2-9Opitz編碼系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)1.德國(guó)奧匹茨(Opitz)零件分類(lèi)編碼系統(tǒng)圖2-10按長(zhǎng)度與直徑比來(lái)劃分回轉(zhuǎn)件1.德國(guó)奧匹茨(Opitz)零件分類(lèi)編碼系統(tǒng)圖2-11非回轉(zhuǎn)體零件按長(zhǎng)、寬、高分類(lèi)1.德國(guó)奧匹茨(Opitz)零件分類(lèi)編碼系統(tǒng)圖2-12Opitz系統(tǒng)編碼舉例a)

6、回轉(zhuǎn)體b)非回轉(zhuǎn)體2.JLBM1分類(lèi)編碼系統(tǒng)系統(tǒng)組成：三部分：名稱(chēng)類(lèi)別、形狀及加工碼、輔助碼。15個(gè)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。2.JLBM1分類(lèi)編碼系統(tǒng)圖2-13JLBM1分類(lèi)編碼系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)2.JLBM1分類(lèi)編碼系統(tǒng)圖2-142.JLBM1分類(lèi)編碼系統(tǒng)圖2-153. VUOSO分類(lèi)編碼系統(tǒng)這是原捷克斯洛伐克金屬切削機(jī)床研究所為機(jī)床行業(yè)制訂的一個(gè)系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)屬于10進(jìn)制4位碼。毛坯類(lèi)型、材料、熱處理毛坯類(lèi)型、材料、熱處理I III IIIIIIIIIVIV類(lèi)類(lèi)級(jí)級(jí)型型組組附在輪廓形狀上的結(jié)構(gòu)要素附在輪廓形狀上的結(jié)構(gòu)

7、要素尺寸大小、基本輪廓形狀尺寸大小、基本輪廓形狀回轉(zhuǎn)體或非回轉(zhuǎn)體、基本輪廓形狀回轉(zhuǎn)體或非回轉(zhuǎn)體、基本輪廓形狀3. VUOSO分類(lèi)編碼系統(tǒng)回轉(zhuǎn)體零件回轉(zhuǎn)體零件軸線上有軸線上有有齒形、花鍵有齒形、花鍵軸線上有軸線上有無(wú)孔無(wú)孔盲孔盲孔通孔通孔無(wú)孔無(wú)孔通孔通孔0 01 12 234 4D Dmaxmax(L/D)(L/D)maxmax0 0 40 40 1 6 63 341 8041 80 1 4 46 681 20081 200 3 80 80 3 38 8 200 200 3 30 30類(lèi)類(lèi)級(jí)級(jí)3. VUOSO分類(lèi)編碼系統(tǒng)0 01 12 23 34 40 0光滑或臺(tái)階光滑或臺(tái)階圓圓柱柱齒齒有花鍵有

8、花鍵非金屬非金屬1 1軸線上有螺紋軸線上有螺紋其它其它鑄鑄件件灰鑄鐵灰鑄鐵2 2軸線外有孔軸線外有孔圓圓錐錐齒齒有花鍵有花鍵球鐵或鑄鋼球鐵或鑄鋼3 3有槽或平面有槽或平面其它其它有色金屬有色金屬4 41+21+2蝸蝸輪輪有花鍵有花鍵各各種種型型板板線線材材和和鍛鍛件件普通探鋼普通探鋼5 51+31+3其它其它優(yōu)優(yōu)質(zhì)質(zhì)和和合合金金鋼鋼滲炭鋼滲炭鋼6 62+32+3多多聯(lián)聯(lián)齒齒有花鍵有花鍵淬硬鋼淬硬鋼7 71+2+31+2+3其它其它熱處理鋼熱處理鋼8 8錐面錐面其其它它有花鍵有花鍵其它合金鋼其它合金鋼9 9異形異形其它其它有色金屬有色金屬組組型型3. VUOSO分類(lèi)編碼系統(tǒng) 系統(tǒng)的基本特點(diǎn)系統(tǒng)的

9、基本特點(diǎn)類(lèi)：描述零件基本輪廓形狀。它決定了零件的主要工藝過(guò)程和主要表面的加工。級(jí)：很巧妙地用兩個(gè)尺寸參數(shù)（D與L/D）進(jìn)一步描述了零件的幾何形狀，同時(shí)也確定了零件的安裝方法和所應(yīng)選用的機(jī)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(guò)粗或半精加工后方可加工。3. VUOSO分類(lèi)編碼系統(tǒng)VUOSOVUOSO分類(lèi)編碼系統(tǒng)中名詞解釋分類(lèi)編碼系統(tǒng)中名詞解釋 光滑或臺(tái)階光滑或臺(tái)階 軸線上有螺紋軸線上有螺紋 軸線外有孔軸線外有孔零件分類(lèi)編碼的圖例2 2 3 3 2 2 2 2圖216 軸承端蓋50507575材料：材料：QT40017QT40017分類(lèi)編碼結(jié)果分類(lèi)編

10、碼結(jié)果分類(lèi)編碼結(jié)果分類(lèi)編碼結(jié)果0 0 1 1 7 7 6 6M1825115材料：材料：4545圖217 軸圖218 齒輪 9040材料：材料： 40 Cr40 Cr分類(lèi)編碼結(jié)果分類(lèi)編碼結(jié)果4 4 6 6 0 0 6 6三、面向工藝的分類(lèi)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(shí)例第三節(jié)零件的分組(族)方法一、用分類(lèi)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)一、用分類(lèi)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(yīng)用序號(hào)零件組(族)應(yīng)用1設(shè)計(jì)組(族)零件圖檢索，設(shè)計(jì)合理化及標(biāo)準(zhǔn)化，CAD等2工藝組(族)檢索工藝資料，編制成組工藝過(guò)程及工藝

11、文件，工藝合理化及標(biāo)準(zhǔn)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(jiǎn)化NC編程工作，將程序相似的零件并為一族5管理組(族)實(shí)現(xiàn)GT生產(chǎn)管理，合理安排作業(yè)計(jì)劃，調(diào)整負(fù)荷，建立管理信息系統(tǒng)6同期投產(chǎn)組(族)保證同一計(jì)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)1.特征碼位法圖2-20待分組的軸類(lèi)零件及其編碼 特征碼位法是在分類(lèi)編碼系統(tǒng)的各碼位中，選取一些特征性較強(qiáng)、對(duì)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。1.特征碼位法圖2-21Opitz系統(tǒng)相似性特征矩陣碼域2.碼域法 用碼域法分組即指適當(dāng)放寬每一碼位相似特征的范

12、圍，實(shí)際上是對(duì)特征碼位法的改進(jìn)，因而現(xiàn)在應(yīng)用較廣。分類(lèi)編碼系統(tǒng)從數(shù)學(xué)角度看是一個(gè)2維矩陣，因此，按碼域法制定的分組相似性尺碼是一個(gè)分組用的相似性特征矩陣。二、生產(chǎn)流程分析(PFA)1.進(jìn)行PFA的基本步驟2.聚類(lèi)分析1.進(jìn)行PFA的基本步驟(1)數(shù)據(jù)采集。(2)工藝路線的分類(lèi)。(3)PFA圖。(4)分析PFA圖。(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(chē)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(shí)定額、年產(chǎn)量等。(2)工藝路線的分類(lèi)。圖2-22在PFA中數(shù)據(jù)表格的格式(3)P

13、FA圖。圖2-23PFA圖示例(4)分析PFA圖。圖2-24經(jīng)過(guò)變換的PFA圖，可以識(shí)別出不同的工藝組2.聚類(lèi)分析圖2-25一對(duì)機(jī)床i和j的相似系數(shù)模型2.聚類(lèi)分析圖2-26排序聚類(lèi)算法原理圖圖2-2710種零件的原始PFA矩陣圖2-2810種零件用排序聚類(lèi)算法分組第四節(jié)成組技術(shù)的應(yīng)用及經(jīng)濟(jì)效益一、GT在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用二、成組工藝的編制三、GT在車(chē)間設(shè)備布置(Layout)中的應(yīng)用四、成組調(diào)整和成組夾具五、冷沖壓的成組生產(chǎn)六、應(yīng)用GT的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益一、GT在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用零件上的4個(gè)基本標(biāo)準(zhǔn)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。一、GT在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中

14、的應(yīng)用圖2-29GT用于產(chǎn)品零件圖的設(shè)計(jì)流程一、GT在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用圖2-30設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化與工藝標(biāo)準(zhǔn)化的密切關(guān)系圖2-31設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化等級(jí)和設(shè)計(jì)自由度的關(guān)系表2-3經(jīng)過(guò)完全標(biāo)準(zhǔn)化的端蓋標(biāo)準(zhǔn)件的結(jié)構(gòu)形式和尺寸規(guī)格零件名稱(chēng)端蓋分類(lèi)編碼代號(hào)265304010001序號(hào)原來(lái)零件圖號(hào)尺寸參數(shù)型式dhHn?12GR201 50 0132CGR201 50 0058A1451106012418A345GR201 50 1481GR201 50 0336BGR201 50 0319105(110)75(80)35(40)12414A表2-3經(jīng)過(guò)完全標(biāo)準(zhǔn)化的端蓋標(biāo)準(zhǔn)件的結(jié)構(gòu)形式和尺寸規(guī)格678GR201 50 0

15、312AGR201 50 0347AGR201 50 0331A105(110)75(80)55345212414B表2-4盤(pán)狀件主要標(biāo)準(zhǔn)化后使用的啞圖序號(hào)dHn?備注標(biāo)題欄表2-5端蓋基本類(lèi)型推薦資料代號(hào)02基本類(lèi)型推薦資料碼位123456789101112131415類(lèi)別022022名稱(chēng)法蘭蓋481圖2-32圖2-33圖2-35圖2-34表2-6簡(jiǎn)單類(lèi)型標(biāo)準(zhǔn)功能要素代號(hào)02EZ2簡(jiǎn)單類(lèi)型標(biāo)準(zhǔn)功能要素碼位123456789101112131415022名稱(chēng)防塵圈密封槽類(lèi)別581圖2-36基于GT的產(chǎn)品零件圖設(shè)計(jì)及重復(fù)使用過(guò)程二、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1.編

16、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(shí)施成組生產(chǎn)的需要，使工廠當(dāng)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(jìn)行生產(chǎn)，同時(shí)從戰(zhàn)略角度看也是為了實(shí)現(xiàn)工藝標(biāo)準(zhǔn)化的目標(biāo)，也是為實(shí)施計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)(CAPP)而必須做的前期工作。成組工藝的實(shí)施及其標(biāo)準(zhǔn)化，可為傳統(tǒng)工藝過(guò)程編制中存在的問(wèn)題找到一條正確的解決途徑。2.成組工藝的編制方法(1)用復(fù)合零件法編制回轉(zhuǎn)體零件成組工藝。(2)用復(fù)合路線法編制非回轉(zhuǎn)體零件成組工藝。(1)用復(fù)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(shí)，允許更換刀具，但主要依靠尺寸的調(diào)節(jié)來(lái)適應(yīng)

17、。3)用各種快速調(diào)整措施，縮短更換零件時(shí)的調(diào)整時(shí)間。圖2-37回轉(zhuǎn)體復(fù)合零件概念圖(2)用復(fù)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(fù)合路線法編制成組工藝過(guò)程概念圖三、GT在車(chē)間設(shè)備布置(Layout)中的應(yīng)用圖2-39按“機(jī)群式”布置機(jī)床三、GT在車(chē)間設(shè)備布置(Layout)中的應(yīng)用圖2-40按“成組單元”形式布置機(jī)床四、成組調(diào)整和成組夾具圖2-41轉(zhuǎn)塔車(chē)床上加工套類(lèi)零件組的成組調(diào)整四、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(jiǎn)圖b)鉆撥叉鎖緊孔成組夾具1夾具體2可調(diào)活動(dòng)臂3、4可換定位銷(xiāo)5可調(diào)支承板6可換可調(diào)鉆模板7可換鉆套四、成組調(diào)整和成組夾

18、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)整銑刨床夾具五、冷沖壓的成組生產(chǎn)1.冷沖壓零件的分類(lèi)編碼系統(tǒng)2.用于成組冷沖壓的沖模1.冷沖壓零件的分類(lèi)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。表2-7各種沖壓工序分類(lèi)第1碼位第2碼位零件形狀沖壓工序分類(lèi)表(第13、14碼位)00平板形平板形零件沖壓工序分類(lèi)表0161909彎曲形彎曲形零件沖壓工序分類(lèi)表7909容器形容器形零件沖壓工序分類(lèi)表2.用于成組冷沖壓的沖模(1)組合沖模。(2)可調(diào)整沖模。(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(1)組合沖模。圖2-46組合沖模元件組