第7章 現(xiàn)代機械制造工藝技術(shù)

第7章現(xiàn)代機械制造工藝技術(shù)

一成組技術(shù)二計算機輔助工藝設(shè)計三柔性制造系統(tǒng)四計算機輔助制造和計算機集成制造系統(tǒng)Chap.6:機械裝配工藝基礎(chǔ)成組技術(shù)概述零件的分類編碼系統(tǒng)零件分類成組的方法成組工藝的設(shè)計方法成組生產(chǎn)的組織形式成組技術(shù)概述成組技術(shù)1．零件的相似原理機械產(chǎn)品的組成零件大致可以分為復(fù)雜件（或稱特殊件）、相似件和簡單件三大類相似件（如各種軸、套、法蘭盤、齒輪等）約占零件總數(shù)的70％。相似件之間在結(jié)構(gòu)形狀和加工工藝方面存在著大量的相似特征。概述成組技術(shù)2．成組技術(shù)（GroupTechnology簡稱GT）充分利用事物之間的相似性，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來解決這一組研究對象的生產(chǎn)技術(shù)問題，這種技術(shù)統(tǒng)稱為成組技術(shù)。目的：發(fā)揮規(guī)模生產(chǎn)的優(yōu)勢，達到提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本核心：成組工藝，即把尺寸、形狀和工藝相近的零件組成一個零件組（族），制定統(tǒng)一的加工方案，并在同一機床組中制造。概述成組技術(shù)3．成組工藝實施步驟零件分類編碼及分組——擬定零件組工藝過程——選擇機床——設(shè)計成組夾具——確定生產(chǎn)組織形式及核算經(jīng)濟效果等。關(guān)鍵：零件分類編碼及分組，沒有正確的編碼和分組，成組工藝也就不可能有效地實現(xiàn)。零件的分類編碼系統(tǒng)成組技術(shù)1．零件分類編碼的基本原理成組技術(shù)的編碼，是對機械零件的各種特征給予不同的代碼。這些特征包括：零件的結(jié)構(gòu)形狀、各組成表面的類別及配置關(guān)系、幾何尺寸、零件材料及熱處理要求，各種尺寸精度、形狀精度、位置精度和表面粗糙度等要求。對這些特征進行抽象化、格式化，就需要用一定的代碼（符號）來表述。所用的代碼可以是阿拉伯?dāng)?shù)字、拉丁字母，甚至漢字，以及它們的組合。最方便、最常見的是用數(shù)字碼。零件的分類編碼系統(tǒng)成組技術(shù)1．零件分類編碼的基本原理成組技術(shù)的編碼，是對機械零件的各種特征給予不同的代碼。這些特征包括：零件的結(jié)構(gòu)形狀、各組成表面的類別及配置關(guān)系、幾何尺寸、零件材料及熱處理要求，各種尺寸精度、形狀精度、位置精度和表面粗糙度等要求。對這些特征進行抽象化、格式化，就需要用一定的代碼（符號）來表述。所用的代碼可以是阿拉伯?dāng)?shù)字、拉丁字母，甚至漢字，以及它們的組合。最方便、最常見的是用數(shù)字碼。我國已制訂了機械工業(yè)成組技術(shù)分類編碼系統(tǒng)（JLBM-1系統(tǒng)）。零件的分類編碼系統(tǒng)成組技術(shù)2．JLBM-1分類編碼系統(tǒng)JLBM-1系統(tǒng)是由我國機械工業(yè)部組織制定并批準(zhǔn)的分類編碼系統(tǒng)，于1984年正式為我國機械工業(yè)部的指導(dǎo)性技術(shù)文件。它由15個碼位組成，采用混合式代碼結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)如圖7-2所示。成組技術(shù)成組技術(shù)成組技術(shù)成組技術(shù)成組技術(shù)

按照JLBM-1系統(tǒng)對如圖7-3所示回轉(zhuǎn)體零件進行分類編碼的結(jié)果如下成組技術(shù)第1～2位該零件為回轉(zhuǎn)體類、輪盤類法蘭盤，第l位為0，第2位為2；第3～9位該零件“外部基本形狀”：單向臺階；“外部功能要素”：無；“內(nèi)部基本形狀”：雙向臺階通孔；“內(nèi)部功能要素”：有環(huán)槽；“外平面與端面”：單一平面；“內(nèi)平面”：無；“輔助加工”：均布軸向孔。第3～9位分別為1、0、5、1、1、0、l；第10～12位該零件材料為普通非合金鋼，毛坯原始形狀為鍛件，不進行熱處理，第10～12位分別為2、6、0；第13～15位該零件主要尺寸(直徑)D>160～400mm；主要尺寸(長度)L>50～120mm；內(nèi)、外圓與平面中等精度。第13～15位分別為5、1、3；按JLBM-l系統(tǒng)分類，該零件的分類編碼為：021051101260513。零件分類成組的方法成組技術(shù)1．特征碼位法只需要在編碼中選用若干特征碼位來制定分類的相似性標(biāo)準(zhǔn)；只要是特征碼位代碼相同的零件皆可以歸屬于同一零件組。

2．碼域法成組技術(shù)

3．特征位碼域法它是上述兩種方法的綜合，因而能兼?zhèn)涠叩奶攸c，即既能抓住零件分類的主要特征方面，又能適當(dāng)放寬其相似性要求，允許有更多的零件種數(shù)進入零件組，以期得到滿意的分類效果。成組技術(shù)成組工藝的設(shè)計方法1．復(fù)合零件法按照零件組中的復(fù)合零件來編制工藝規(guī)程的方法成組技術(shù)成組工藝的設(shè)計方法2．復(fù)合路線法在零件分類成組的基礎(chǔ)上，分析比較全組所有零件的工藝路線，從中選出工藝較長、流程合理、代表性強的一條作為基礎(chǔ)工藝路線，然后將其它零件的工序(去掉重復(fù)的)按合理的位置安插到基礎(chǔ)工藝路線中，便得到一條適合整個零件組的成組工藝路線，并以它為依據(jù)來編制詳細的工藝規(guī)程成組技術(shù)成組技術(shù)成組生產(chǎn)的組織形式1．單機成組加工零件的全部或大部分加工工序都在這一臺設(shè)備上完成2．成組生產(chǎn)單元在一組機床上完成定零件組的全部工藝過程。成組技術(shù)3．成組生產(chǎn)流水線當(dāng)組內(nèi)零件工藝相似程度很高，且批量較大時，機床可以排列成一條流水生產(chǎn)線。成組生產(chǎn)的組織形式3．成組生產(chǎn)流水線當(dāng)組內(nèi)零件工藝相似程度很高，且批量較大時，機床可以排列成一條流水生產(chǎn)線。成組技術(shù)計算機輔助工藝設(shè)計概述CAPP的類型CAPP的數(shù)據(jù)庫計算機輔助工藝設(shè)計概述所謂計算機輔助編制工藝規(guī)程，就是通過向計算機輸入被加工零件的原始數(shù)據(jù)、加工條件和加工要求，由計算機自動地進行編碼、編程直至最后輸出經(jīng)過優(yōu)化的工藝規(guī)程卡片。CAPP系統(tǒng)的主要功能：只要輸入零件加工的有關(guān)信息，計算機就能自動生成并輸出零件的加工工藝規(guī)程。CAPP系統(tǒng)組成：若干程序模塊。如輸入輸出模塊、工藝過程設(shè)計模塊、工序決策模塊、工步?jīng)Q策模塊、NC指令生成模塊以及控制模塊、動態(tài)仿真模塊等。視系統(tǒng)的規(guī)模大小和完善程度而存在一定的差異。計算機輔助工藝設(shè)計CAPP的類型1．交互型按照不同類型零件的加工工藝需求，編制的人機交互軟件系統(tǒng)。計算機輔助工藝設(shè)計CAPP的類型2.變異型（又稱派生型）計算機輔助工藝設(shè)計CAPP的類型3．創(chuàng)成型計算機輔助工藝設(shè)計CAPP的類型4．綜合型將變異型與創(chuàng)成型結(jié)合起來，采取變異與自動決策相結(jié)合的工作方式5．智能型智能型CAPP系統(tǒng)是將人工智能技術(shù)應(yīng)用于工藝過程設(shè)計而形成CAPP專家系統(tǒng)。計算機輔助工藝設(shè)計CAPP的數(shù)據(jù)庫儲存于計算機的外存儲器中以供用戶共享的工藝數(shù)據(jù)集合就稱為工藝數(shù)據(jù)庫。一般工藝數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容有：(1)材料數(shù)據(jù)，各種材料規(guī)格及屬性的數(shù)據(jù)，毛坯特性，刀具一工件組合特性等。(2)刀具數(shù)據(jù)，刀具號、刀具成組分類信息，刀具尺寸及幾何形狀，刀具應(yīng)用條件等。(3)機床數(shù)據(jù)，各種機床名稱、型號、規(guī)格、控制系統(tǒng)類型、用量范圍、精度等。(4)夾具和量具數(shù)據(jù)，各種夾具和量具的類型、重要尺寸及精度等。(5)標(biāo)準(zhǔn)工藝規(guī)程及成組分類特征數(shù)據(jù)。(6)動態(tài)工藝設(shè)計信息，包括零件圖形數(shù)據(jù)，工序圖形數(shù)據(jù)，最終工藝規(guī)程，NC代碼等。裝配尺寸鏈柔性制造系統(tǒng)概述柔性制造系統(tǒng)的組成FMS中的機床設(shè)備和夾具自動化倉庫物料運載裝置刀具管理系統(tǒng)控制系統(tǒng)柔性制造系統(tǒng)概述柔性制造系統(tǒng)：利用計算機控制系統(tǒng)和物料輸送系統(tǒng)，把若干臺設(shè)備聯(lián)系起來，形成沒有固定加工順序和節(jié)拍的自動化制造系統(tǒng)。它在加工完一定批量的某種工件后，能在不停機調(diào)整的情況下，自動地向另一種工件轉(zhuǎn)換。特點：(1)高柔性(2)高效率(3)高度自動化柔性制造系統(tǒng)柔性制造系統(tǒng)的組成（1）加工系統(tǒng)（2）物流系統(tǒng)（3）信息系統(tǒng)柔性制造系統(tǒng)FMS中的機床設(shè)備和夾具1.加工設(shè)備FMS對機床的要求：工序集中；高柔性度和高效率；易控制性；具有通信接口。一般選擇臥式、立式或立臥兩用的數(shù)控加工中心(MC)2．機床夾具大量使用組合夾具開發(fā)柔性夾具，使一臺夾具能為多個加工對象服務(wù)柔性制造系統(tǒng)自動化倉庫它不僅是儲存和檢索物料的場所，同時也是FMS物料系統(tǒng)的一個組成部分。它由FMS的計算機控制系統(tǒng)所控制，為FMS服務(wù)，服從FMS的命令和調(diào)度，所以從功能性質(zhì)說它是一個工藝倉庫。柔性制造系統(tǒng)物料運載裝置物料運載裝置直接擔(dān)負著工件、刀具以及其他物料的運輸，包括物料在加工機床之間，自動倉庫與托盤存儲站之間以及托盤存儲站與機床之間的輸送與搬運。FMS中常見的物料運載裝置有傳送帶、自動運輸小車和搬運機器人等。柔性制造系統(tǒng)刀具管理系統(tǒng)主要職能是負責(zé)刀具的運輸、存儲和管理，適時地向加工單元提供所需的刀具，監(jiān)控管理刀具的使用，及時取走已報廢或耐用度已耗盡的刀具，在保證正常生產(chǎn)的同時，最大程度地降低刀具的成本，刀具管理系統(tǒng)的功能和柔性程度直接影響到整個FMS的柔性和生產(chǎn)率。典型的FMS的刀具管理系統(tǒng)通常由刀庫系統(tǒng)、刀具預(yù)調(diào)站、刀具裝卸站、刀具交換裝置以及管理控制刀具流的計算機組成。柔性制造系統(tǒng)控制系統(tǒng)FMS的核心。管理和協(xié)調(diào)FMS內(nèi)各項活動，以保證生產(chǎn)計劃的完成，實現(xiàn)最大的生產(chǎn)效率。FMS的控制系統(tǒng)通常采用兩級或三級遞階控制結(jié)構(gòu)形式，在控制結(jié)構(gòu)中，每層的信息流都是雙向流動的：向下可下達控制指令，分配控制任務(wù)，監(jiān)控下層的作業(yè)過程；向上可反饋控制狀態(tài)，報告現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)。柔性制造系統(tǒng)計算機輔助制造和計算機集成制造系統(tǒng)計算機輔助制造(CAM)計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)計算機輔助制造和計算機集成制造系統(tǒng)計算機輔助制造(CAM)1．CAM的概念和應(yīng)用概念：利用計算機分級結(jié)構(gòu)將產(chǎn)品的設(shè)計信息自動地轉(zhuǎn)換成制造信息，以控制產(chǎn)品的加工、裝配、檢驗、包裝、試驗等全過程，以及與這些過程有關(guān)的全部物流系統(tǒng)和初步的生產(chǎn)調(diào)度，這就是計算機輔助制造(CAM)應(yīng)用：（1）直接應(yīng)用（2）間接應(yīng)用計算機輔助制造和計算機集成制造系統(tǒng)計算機輔助制造(CAM)2．CAM系統(tǒng)的組成和分級結(jié)構(gòu)(1)中心數(shù)據(jù)庫(2)工