（材料加工工程专业论文）基于成组技术的挤压铸造模具分类编码系统.pdf

武汉理工大学硕上学位论文 摘要 随着机械工业的发展，模具技术在国内外得到了快速发展，模具产品在 各行业的应用越来越广泛，人们对模具发订、生产的性价比要求也越来越高。 另外，随着科学技术的进步和市场竞争的e 益激烈，在模具行业中，按定单 组织生产已是必然的趋势。客户采购曰益理智化，造成企业产品品种急剧上 升，每种产品批量的；域少，使得设计工作、生产准备工作变得极其繁重，由 此而引发的生产中工程的更改极为频繁，制造成本相应上升，影响着企业的 经济效益。 为了更好的解决这一问题，国内外许多企业和科研单位花费大量的人力 物力致力于该项技术研究，取得了一定的进展，特别是随着成组技术以及其 它新技术、新理论的出现，基于成组技术等最新理论在模具系统化、标准化 的研究取得了巨大的进步。在冲模模架等一些特定类别的分类编码系统的研 究取得r 一批成果，其中有一些已经在局部范围甚至全行业得到认可。然而， 对于极具发展前景的挤压铸造技术来说，到目前为止，该技术在某些方面仍 还不够完善，甚至还存在技术的空白，严重影响该技术的推广与应用。因此， 如何完善该技术，如何对挤压铸造模具系统化、标准化以适应时代发展提出 的“物流供应链”思想的要求已成为目前模具行业讨论研究的热点问题。 有关文献表明，迄今为止，对模具分类编码技术研究重视程度的尚显不 够。因此，笔者结合挤压铸造技术特点提出了一套具体、实用的挤压铸造模 具编码系统。本文同时以典型制件及其相应模具为例，给出了它们的详细编 码，并通过计算机予以实现。c 该编码系统在实际应用中取得了较满意的效果， 达到了预期目的，也可供其它类型模具编码借鉴，同时也为后续的模具 ( d c a m 做了很有价值的前期研究工作；为挤压铸造模具系统化、标准化研 宄进行丁卓有价值的探讨和尝试。 由于时间有限及新理论、新技术在挤压铸造模具应用中还不够深入，有 待进一步地探讨，本编码系统也相应的有待进一步修改和完善。， 关键词：挤压铸造成组技术，编码系统，物流供应链，模具 茎望堡三奎堂堡主兰垡堕塞 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to ft h em a c h i n eb u i l d i n gi n d u s t r y , m o u l dt e c h n o l o g y h a s d e v e l o p e dr a p i d l y b o t hi no u r c o u n t r ya n di nf o r e i g nc o u n t r i e s ，m o u l d p r o d u c t sh a sb e e na p p l i e di nm o r ea n dm o r ei n d u s t r i e s ，a n dt h ed e m a n dt ot h e c o s t p e r f o r m a n c e o ft h e p r o d u c t s h a sa l s ob e e nm o r ea n dm o r e h i g h l y m e a n w h i l e ，b e c a u s eo ft h ea d v a n c e m e n to fs c i e n c ea n dt e c h n o l o g ya n dt h e f i e r c e rm a r k e tc o m p e t i t i o n ，o r g a n i z i n gp r o d u c t i o na c c o r d i n gt oo r d e r sh a sb e e n t h em u s tt r e n di nt h em o u l di n d u s t r y c u s t o m e r sh a v eb e e nm o r ea n dm o r e r e a s o n a b l e t h ep r o d u c tl i n e g r e wa n dt h ep r o d u c t i o na m o u n to fa n ys p e c i f i c p r o d u c td e c r e a s e d a sar e s u l t ，t h ep r e s s u r et ot h ed e s i g n i n ga n dp r e p a r a t i o n w o r kh a sb e e nh e a v i e ra n dh e a v i e r ，e n g i n e e r sh a v et o f r e q u e n t l yc h a n g et h e d e s i g n ，a n dt h eo u t p u tc o s ti n c r e a s e d t h ee c o n o m i ce f f i c i e n c yo ft h em o u l d c o m p a n i e s h a sb e e na f f e c t e d m a n yc o m p a n i e sa n dr e s e a r c hi n s t i t u t i o n se m p l o y e dg r e a tm a n p o w e ra n d m a t e r i a lr e s o u r c e sf o rt h eb e t t e rr e s o l u t i o nt ot h o s e p r o b l e m s t h e r e h a s e m e r g e dg r e a ti m p r o v e m e n t i nt h es y s t e m a t i z a t i o na n ds t a n d a r d i z a t i o no fm o u l d p r o d u c t i o n ，e s p e c i a l l y a st h er e s u l to ft h ea r i s i n go ft h eg ta n do t h e rn e w t h e o r i e sa n d t e c h n o l o g i e s p e o p l eh a sa c h i e v e dp o s i t i v e r e s u l t si nt h er e s e a r c ho f c l a s s i f i e dc o d es y s t e m sa p p l i e di nt h ep r o d u c t i o no fd i es e ta n dl i g h ti n d u s t r y s p a r e s ，a n ds o m eo f t h ef r u i t sw e r ec o n f i r m e db ys o m ep a r t so ft h ei n d u s t r yo r e v e nt h ew h o l e i n d u s t r y a sf a ra st h es q u e e z ec a s t i n gt e c h n o l o g yi sc o n c e r n e d ，t h ee x t e n d i n ga n d a p p l y i n g o ft h e t e c h n o l o g y t h u sa r e v e r y u n s a t i s f i e d h o wt o p e r f e c t t h e t e c h n o l o g y a n dh o wt or e a l i z et h e s y s t e m a t i z a t i o n a n ds t a n d a r d i z a t i o no f s q u e e z ec a s t i n gm o u l df o rm e e t i n gt h ed e m a n do f t h el o g i s t i c ss u p p l yc h a i n ? t h e s ea r en o wt h ef o c u sq u e s t i o no ft h em o u l di n d u s t r y r e l a t i n g1 i t e r a t u r e si l l u s t r a t e t h a tr e s e a r c ho nt h em o u l dc l a s s i f i e dc o d e s y s t e m s i sn o ts u 伍c i e n t i nt h e l i g h t o ft h ef e a t u r e so f s q u e e z ec a s t i n g t e c h n o l o g y , a d e t a i l e da n dp r a c t i c a l s q u e e z ec a s t i n g m o u l dc l a s s i f i e dc o d e l i 武汉理工大学硕士学位论文 s 3 j s l e m se m e r g e di nt h ep a p e rb yt h ew r i t e r m e a n w h i l e ，t a k i n gs p e c i f i cs p a r e s a n dt h er e l a t e dm o u l da se x a m p l e ，t h ep a p e r g i , , e st h ed e t a i l e dc o d ea n dr e a l i z e s i t b yc o m p u t e r f h e p r a c t i c a l u s eo ft h ec o d es y s t e mi s p l e a s e da n da c h i e v e st h ed e s i r e d r e s u l t si t m a yb ed r a w no nb yo t h e rm o u l dc o d es y s t e m sa n di s av e r yu s e f u l p i e c e o fp r e l u d ef o rm o u l dc a d c a m i ti sa l s oav a l u a b l e a t t e m p t t ot h e s 3s t e m a t i z a t i o na n ds t a n d a r d i z a t i o no fs q u e e z ec a s t i n gm o u l d b e c a u s et h er e s e a r c ht i m ei sl i m i t e d ；n e wt h e o r i e sa n dt e c h n o l o g i e sh a v e m ) tf u l l ya p p l i e dt ot h es y s t e m a t i z a t i o na n ds t a n d a r d i z a t i o no f s q u e e z ec a s t i n g m o u l d a sar e s u l t ，t h ec o d e s y s t e mi sw a i t i n g f o rf u r t h e rm o d i f i c a t i o na n d p e r f e c t i o n k e y w o r d s ：s q u e e z ec a s t i n g ，g r o u pt e c h n o l o g y ，c o d es y s t e m ，l o g i s t i c s s u p p l yc h a i n ，m o u l d i i i 武汉理工大学硕士学旺论文 1 1 选题背景、意义 第1 章绪论 最近几年来挤压铸造( 又称液态模锻，s q u e e z ec a s t i n g ) 在国内外稳步发 展，表现在开发并投产的产品品种不断地增多，有向更高品质、更高性能和 电多样化方向发展的趋势；国外各大压铸机生产厂家，都投入了一定的精力 改进并新开发了几种新的挤压铸造机；学术界和产业界密切配合，在挤压铸 造工艺、材料的组织与性能、模具工装、基础理论，以及在金属基复合材料、 半固态加工技术等各方面进行了不少研究工怍，并在实际生产中取得了可喜 的成绩，使挤压铸造已成为汽车、家电等行业高档有色金属制件大批量生产 的重要技术手段。但同时我们也要看到，随着科学技术的进步和市场竞争 的f ：二f 益激烈，在模具行业中，按定单组织生产已成为定式。客户采购日益理 智化，往往对产品按自身实际情况提出个性化的要求，促使企业生产的制件 品种越来越多，生产的产品类型也改变了原来一味求“大而全，小而全”的 局面转而向中、小批量生产，而且技术含量要求越来越高，设计、制造周期 越来越短，正是这种形势下，造成企业产品品种急剧上升，每种产品的批量 迅速减少，设计工作、生产准备工作因而变得极其繁重【引，产品生产周期、 种数、批量随时间推移的变化趋势如图1 1 所示。 高 低 ；锆种数、批量数、生命周期 产品总数 ? 。 、j 、 。、j 、 、j肇产 ，船萤 ， 、 j 一，一7 产品生命周崭 、 ： 、制件族设计( 瑞士) 、撰裰制造豹 搴斗学组织( 俄) 、生产技术与管理技术的方法体系( 日) 、成组技术系统( 美) 等；荚、美、印度等礴均建立“成组搜术中心”，开发成组技术敬 牛，出版威 组技术新著；2 0 世纪9 0 年代美国岩岛兵工厂、波音直升飞梳公司弓 用了成 组技术系统o r ) g t s ) ，且得出“c i m 以车阋筠化为开端，丽车间简化又以 成组技术为前提”的经验；美国“鼓励工业现代纯( i m i p ) ”中提毖“基于残 组技术原理的生产”；1 9 9 1 年俄罗斯发表“柔饿自动化工厂的技术原则”孛 提出“利用成缎技术组织多晶秘王艺流出生产”，将“工艺集中与运用成组技 术相结合”；1 9 9 5 年美国公布的第3 个j 致年度西家关键技术报告，仍把成爨 技术作必2 0 0 个专项技术之口7 吨8 1 。 8 武汉理工大学硕士学直论文 第3 章 分类编码的一般原理和方法 3 1 制件、模具的相似性 在机械制造企业中，生产着成千j 二万种不同的制件，这些制件在外形结 构和制造： 艺方面各有不同，但是每种产品中各种复杂程度制件的出现都存 矗 定的规律。德国阿亨工业大学在2 6 个不同企业中选取了4 5 0 0 种制件进 汀分析研究。结果表明，任一种机械类产品，尤其是挤压铸造制件的组成中， 制件均可分为a 、b 、c 三类。这三大类制件数量分布曲线如图所示。在图 3 1 中，a 类称为复杂件f 9 ”1 0 1 1 ( 或特殊件) ，这是一些结构复杂，专用性强， 再用性低的主机件。它们所占比例相对来说比较少，仅占总数的5 1 0 。 b 类称，勺相似件，其结构复杂程度中等，品种多，数量大，可以形成一些功 能相同，只是在形状和尺寸上略有差异的相似件。这类制件在设计中只要稍 如注意便能达到分组归组的要求。这类制件出现最多，最适宜实施g t ，当 制件实施g t 后，相应的模具设计也可以寻找相似制件的模具，对之仅需稍 姻修改即可，可避免重复劳动。这类之间占总数的7 0 左右。c 类为标准件， 乓特点是结构简单，再用性高，多数是标准件。生产这类制件的模具结构目 前已经：怍常合理，并已组织大批量的生产制件。它们约占总数的2 0 2 5 。 cb 标准件相似件特簇件形状复杂性 图3 - 1 制件的复杂性和出现率 根据以上分析，取图中曲峰值左右的范围的制件品种，其覆盖率很大的。 它既能适合g t ，又能使g t 思想得到充分的体现。由于相似件的大量集中， 生产该类制件的模具设计工作两和难度大大减少，也将设计周期缩到最短， 从而能满足市场对企业的要求。同时也为“成组技术”的推广奠定了客观的 物质基础【2 5 】【2 9 】。 为了要分析这种相似性，就需对制件的相似性特征进行描述。若描述凭 直观经验进行，其结果将会因人而异。必需采用一种科学的、严格的方法来 描述，这就是对制件进行分类编码。所谓编码，就是按照一定的规则选用一 定数列的字码来表示所要描述的特征，这种编码规则和方法称为制件编码规 则。运用这些规则构成的系统称为分类编码系统。然而怎么样进行分类编码， 其实分类编码就是在成组技术思想的指导按照制件的相似性规则进行的【30 1 。 3 2 制件分类编码系统信息是实施g t 的重要环节口b 2 3 信息处理是成组技术的核心从系统论的角度来看，生产是一个输入 输出系统，如图3 2 所示。 图3 - 2 生产系统示意图 从控制论和信息论的角度来看，成组技术就是通过对生产系统中输入中 小批量制件组的信息加以有目的的组织处理，形成新的批量较大的制件组信 息集合。并通过对信息流的分析和处理，实现对物质流和能量流的最佳控制。 从这种意义上讲，信息处理是成组技术的核心。 1 0 武汉理工大学硕士学位论文 所谓信息，就是现实世界物理状态的反映，是从原始“数据”转变成为 对接收者具有某种意义形式的一种知识。生产系统中的信息有一些是具有数 量形式的，例如制件的年产量、直径、表面粗糙度等。然而，更多的是 没有数量形式的，例如制件的结构形状、加工方法、工艺性等等，可称 之为语义信息。具体地说，成组技术就是要对生产系统中的数量信息和语义 信息进行收集、存储、传递和处理【3 3 34 1 。 3 3 分类编码系统的理论阐述 3 3 1 分类编码系统的含义 应该指出，没有分类编码系统，成组技术也可以付诸实践。不过，对于 成组技术的运用，特别是对计算机集成制造( c i m ) ，该系统乃是主要而又有 效的手段。分类就是把相似的产品或制件分配到预先制定的制件族、类或等 级中去，编码就是按照特定的规则，用字符( 可以是数字、字母或数字一字 母混合) 描述的标识制件的过程d s 。将制件施行分类编码后可以大大地压缩 同类制件重复信息的储存容量，并将制件复杂的结构形状转化成数码，也即 实现“以数代形”的目的，这样便能充分发挥计算机善于处理数字信息的能 力，对制件信息进行检索和存取，有利于信息的管理和使用。同时，根据分 类编码系统还可以汇集出相似结构工艺的制件组，从而提高企业在产品 设计和工艺准备方面的标准化水平。 目前，据统计制件的分类法则在世界上已经有7 0 多种，其中有的描述 制件的结构、形状特征，主要用于制件设计，以促进设计的标准化；有的着 重描述制件工艺特征，主要用于计算机辅助设计工艺规程，工艺装备及其有 关的加工、制造。一般较常用的分类系统有德国的o p i t z 系统、前苏联的 b i i t n 系统、日本的k k - 3 系统及我国的j l b m 。1 系统等。这些著名系统的 使用一定程度上表示着该国成组技术在分类上的应用程度【3 6 q 7 1 。 3 3 2 分类编码的通用思路和方法 编码系统的编码设计( 包括软件设计) 的思路尽管各有不同，但是大致 可以归纳为图3 3 所示的流程。 武汉理工大学硕士学位论文 i 设置每个码位的特征项数 l l 一 r 一一 定义系统码位间关系及项目内容1 1 i 显示配置情况及储存 图3 - 3 编码系统配置流程图 4 分类编码系统的结构形式 目前虽然国内外在实施成组技术中已经采用的分类系统为数甚多，而且 新的分类系统还在有增无减，但是就其结构形式归纳起来，也不外乎以下这 些基本形式1 3 8 4 2 1 。 3 4 1 按横向分类环节的个数分 3 4 1 1 少环节分类系统 这类分类系统的横向分类环节数量一般不超过9 位，主要是用于手工分 类场合，便于记忆和实际使用。 武汉理工大学硕士学位论文 3 41 2 多环节分类系统 这类分类系统的横向分类环节数量都在9 个以上。主要适用于计算机辅 助分类。它不便于人工分类场合，易出错。 以9 个横向分类环节作为划分多环节与少环节的界限，是经过心理学家 大量试验后测定的人类记忆分类字符发错率最小的字符数量限度。超出此限 度，则发错的概率大大上升。 3 4 2 按横向环节间的相互关系来分 链式培构 3 1 ：丑蔗 l ： 印曦田 o ； 2 曰c 团回 o _ 一：o 1 9 ： 一1 1 ，川 。 o i o 【 o ”。 f 9 ；9i 一一一一。= ：二二 一 1 01 0 11 0 21 0 1 0 ”。善州骶一 1 01 0 2 1 0 3 掀结构 图3 - 4 制件分类编码系统的结构示意图 34 2 1 独立环节的分类系统 系统内各横向分类环节之间彼此完全独立而互不关联，则这样的横向分 类环节便是独立环节。仅由独立环节组成的分类系统一般称为链式结构，具 体结构见图3 4 中链式结构。 3 4 2 2 关联环节的分类系统 一般来说，若系统中相邻横向分类环节之间有从属关系而互相关联，则 武汉理工大学硕士学位论文 这样的横向分类环节便称为关联环节。通常在关联环节中，都是后面一个横 向分类环节从属于前面一个横向分类环节。仅由关联环节组成的分类系统一 般称为树式结构，具体结构见图3 - 4 中树式结构。 3 42 3 混合环节的分类系统 这种分类系统中横向分类环节既有独立环节又有关联环节，因此属于兼 有链式结构和树式结构的混合结构。不少实际的制件分类编码系统都是采用 这种混合环节的，具体结构见图3 - 4 中混合结构。 3 4 24 系统的信息容量 若系统有m 码位，每个码位内的特征项数为n ，系统中拥有关联环节数 为l ，则： 链式结构的信息容量为 s = m n ；( 3 1 ) 树式结构的信息容量为 吖 是= n ； ( 3 - 2 ) ，= l 混合式结构的信息容量为 s = 似一d + f ( 3 - 3 ) 目 目前大多数分类系统取其每一个横向分类环节所辖纵向分类环节树为 l o ，即n = 1 0 ，以便能用十进制中0 到9 这个人们熟悉的十个数字作为代码， 分别表示十个纵向分类环节。现举一例说明，若n = 1 0 ，l = 2 ，z = 1 0 ；则 链式结构的纵向分类环节总数 s = 1 0 1 0 = 1 0 0( 3 - 4 ) 树式结构的纵向分类环节总数 1 0 s 2 = 1 0 ( 3 - 5 ) f # l 混合式结构的纵向分类环节总数 2 s = ( 1 0 - 2 ) x 1 0 + 1 0 = 8 0 + 1 1 0 = 1 9 0 ( 3 - 6 ) 1 4 武汉理工大学硕士学位论文 由此可知，当m 与n 的数值一定，则树式结构所包含的信息量最多， 混合结构者次之，链式结构者最少。但是由于树式结构各码位的代码所包含 的信息不是固定的、唯一的，而要受前一位的管辖，因此不便记忆和使用， 而链式结构正好与其相反，便于记忆但信息容量少，所以实际上多采用两者 兼有的混合式结构。如德国的o p i t z 系统是一个十进制九个码位的混合结 构分类编码系统，其系统结构简单，系统性好，信息排列规律性强，便于使 用和记忆，但分类标志不全，易产生多义性。而日本的k k - 3 系统是个供大 型企业用的十进制廿一位码位的混合结构系统，采用了制件的功能和名称作 标志，便于设计部门检索，并大量采用了“三要素完全组合”排列原则使制 件分类更加明确，但有些码位及特征项出现率较低，会出现不少“房间”没 制件“住”的现象事实上，考虑到我国目前的实际情况，本文结合挤压铸造 特点，提出易于在企业推广的模具分类编码系统就是采用该结构形式的。 3 4 3 按分类系统结构的表达形式分 34 3 1 表格式分类系统 这种用表格形式来表达的分类系统，是目前比较流行的表达形式，其形 式在许多论述相关内容的文献中均有述及。 3 4 3 2 决策树式分类系统 这是一种新的、很有前途的表达形式0 4 4 1 ，示意图如图3 5 所示。由图 可知，其逻辑性较强，能够防止分类中最忌讳的分类标志的“二义性”的弊 病。所谓分类标志的二义性，是指分类标志本身的含义不确切，以至于无法 判断被分事物是否能为该分类标志所代表的分类环节接受。在决策树的结构 形式中，每个节点处的分类标志是确切的。经过节点，被分事物只有“是” 或“否”两条分枝可走：非此即彼。 另外，由于其它的分类结构形式使用不多，在这里不一一介绍。本文在 详细调研我国目前实际情况的前提下，结合挤压铸造特点，提出采用混合结 构的、易于在企业推广的挤压铸造模具分类编码系统【1 0 2 圳3 】( 简称s c m c 分 类编码系统) 。 武汉理工大学硕士学位论文 一是否为回转体制件? 图3 5 决策树式分类系统结构示意图 孔的原柱面? 3 4 3 3 分类的表示 分类的表示符号通常称为代码。一般事物被分类所用的代码可以归纳为 以下三种类型： ( 1 ) 阿拉伯数字作为代码这种代码通用性强，便于国际性的推广交流， 有利于模具标准化的实施，通常采用的数字数制是人们习惯的十进制。 ( 2 ) 英文字母作为代码这种纯字母的表示法通用性比较差，目前很少 看到其在模具行业中的应用。 ( 3 ) 数字一字母混合作为代码数字、字母两者结合、i o x i o 表示符合 人们习惯，这种代码形式比较适用于复杂编码，码位比较长的分类编码方法。 笔者在确定分类表示符号的时候充分考虑了以下几个因素后，决定采用 纯阿拉伯数字作为代码，因为它有如下几个优点： ( 1 ) 通用性因为世界模具行业交流日益频繁，这就要求实施标准化。 ( 2 ) 紧凑性代码本身就包含着要“以简代繁”，如果不紧凑就失去意义。 ( 3 ) 易辨性作为代码还必须易于辨认。只有这样才容易记忆和区分， 有利于分类编码系统的推广。 ( 4 ) 识别性强由于各行各业都积极探讨计算机在本行业的运用，所以代 码必须便于人来使用计算机识别。 1 6 武汉理工大学硕士学位论文 第4 章挤压铸造制件编码 4 1 编码的概述 在挤压铸造业每年生产的产品的品种很多，相应的每套模具的结构各不 相同，每套模具部件的形状、尺寸和功能也不同，但是，当我们仔细观察时， 就会发现相当多制件之间有相似性。象销钉和小轴在外形上可能十分相似， 但却有不同的功能。由此看来，如果我们要系统化这些制件和部件，就必须 给它们编写代码，利用代码可以将它们按其形状、尺寸、制造工艺的相似性 分类归并成组，以便采用通用性的模具、高效率的加工手段、先进的工艺方 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。由此 可以看出制件编码系统是成组技术思想付诸于实际的重要组成部分，也是实 施成组技术思想的重要途径，因此在对挤压铸造实施成组思想时，不可避免 的要建立相应的制件分类编码系统。 4 2 挤压铸造制件代码说明 挤压铸造制件分类编码系统要求将挤压铸造制件的特征、属性字符化、 代码化，达到以数代形，以便于共用数据库，进行计算机处理、统计分析、 划分制件组、储存与检索信息。挤压铸造制件代码包括制件识别码和分类码 两种。制件识别码即制件的代号或图号，具有唯一性。而挤压铸造制件分类 码则是利用制件分类编码系统给每个制件编码，以反映其功能名称、结构形 状、生产工艺信息| 4 5 1 。分类码及其码位可以为多种不同的制件所共有。为了 充分发挥制件分类编码系统的作用，该系统应满足几方面的要求【4 6 1 。 ( 1 ) 由于挤压铸造制件编码既应与国内颁发的制件分类编码系统相呼应， 又应反映挤压铸造制件本身的生产特点，还应该满足挤压铸造发展( 新制件 的出现) 的需要。 ( 2 ) 每个制件的特征代码都应有明确的含义，不能相互混淆或含糊不清。 ( 3 ) 描述特征应具有永久性，不因生产条件改变使分类系统不适用。 ( 4 ) 应能对本企业内所有制件进行分类编码，并能为各个部门使用。而 武汉理工大学硕士学位论文 且应该体现企业制件特征，对其的信息容量概率不低于9 0 。 ( 5 ) 尽量简单，有规律性，便于理解记忆，使用方便，既可计算机处理， 也可不用计算机由人工处理 ( 6 ) 分类编码系统应该便于专业技术人员、企业管理人员和具有一定技 术水平的操作工人迅速掌握。 4 3 制件分类编码系统的作用 事实上，制件编码系统的主要功能还是用于收集和检索有关制件、对应 模具从设计、工艺到生产的各种信息。它的主要作用有如下几点： ( 1 ) 其结果有利于模具行业的标准化 根据分类编码系统可以汇集出相似件结构工艺的制件组，从而提高企 业在产品设计和工艺准备方面的标准化。 ( 2 ) 其结果为模具设计提供了有效的检索手段 模具资料的汇集何以形成一个系统的全面的模具库，一旦有需要就可以 按要求迅速搜索到该制件或是相似件，这样无形中就避免了重复劳动，充分 利用资源，能提高企业经济效益。 ( 3 ) 其推广有利于各企业的专业化生产和管理 以前各企业根据自身需要往往也形成了具有自己特色的、原则上可以称 为分类编码系统，它在一定程度上也的确会给该企业带来经济效益，但是显 然不具备通用性，不适应目前国际交流日益广泛的形式。而目前研究的分类 编码系统都是具有通用性的，所以它的推广有利于个企业的交流、管理和专 业化生产。 4 4 挤压铸造制件分类编码系统的建立 笔者在查阅、参考了国内外大量的制件分类编码系统和分类规则后，根 据自己收集国内挤压铸造研究、生产资料，尝试提出了一套挤压铸造模具编 码系统，该系统包括两个部分，其一是制件分类编码系统；其二是模具分类 编码系统，前者是为后者做基础的，两者都是运用成组技术这一思想的结晶。 本章以下内容将重点介绍制件分类编码系统。 武汉理工大学硕士学位论文 4 4 1 挤压铸造制件编码系统的结构形式 本编码系统采用的是链式一一树式的混合结构。该结构中横向分类环节 总数为9 ，系统每一横向分类环节所辖纵向分类环节树为1 0 ，系统中拥有关 联环节数为2 ，采用十进制，结构如图4 1 所示，其中4 、5 码位是关联的。 田 ： 2 2222 i l - o 999919 叠 1 01 0101 0 5 1 0 1 0 囊哇压蘸墓意耳昔 曩寺口构 图4 1 制件分类编码系统结构式意图 由图可以知道四码位和第五码位是关联环节( 树式结构) ，剩下的码位 之间呈独立结构( 链式结构) ，总体来说呈混合结构。由于系统的m 值为9 ， n 值为1 0 ，l 值为2 ，所以由混合结构的计算公式可以知道系统的纵向分类 环节总数 2 s 3 = ( 9 2 ) 1 0 + 1 0 = 7 0 + 1 1 0 = 1 8 0 ，= 1 4 4 2 编码系统开发思路流程图 任何编码都存在自己的编码思路，本系统的编码也一样，其具体的编码 思路如图4 2 所示。 1 9 曰：i 田1 田i 。田l 。田i。 哮 1 0 1 鲁 ， ，11 武汉理工大学硕士学位论文 典型制件抽样 上 对制件结构、工艺特征进行统计分析 i 整理工艺特征分类标志 整理结构特征分类标志 山 分类标志与其它分类方法比较 、i 设计制件编码系统 j 制件按该编码系统进行试套 上 统计分析得出制件谱、检验系统 记录试套过程中出现的问题 i 修改系统 l i l 再次试套( 试用) 人 l i 停止i 图4 - 2 编码系统开发流程图 4 4 3 系统横向环节的各码位含义、功能 挤压铸造制件系统编码图如图4 3 。下文将具体阐述各码位的含义。 武汉理工大学硕士学位论文 主码( 形状码) 补码( 辅助码 生产挤压铸工艺 淤 形状莩征尺寸大小 使用 壮造方式结构材料 f - 平简单异形多轴多带附属 ( 五千周向式棒( 杆) 咿多台阶 弯曲带齿扭曲组台其它铝台金 开模 棒状 截面台阶郭分 对问式 五千至 一模 单向垂 俺( 柱) 状 简单 半筒状带垫d带底 滚阿状多孔漏冒旋状 角筒静 带斛飘 其它 4 0锌台金 一万 一件 直开模筒状部分 一万到 对同式 双向垂筒单硎两侧附带两侧内带内带附属 _ 模轮( 盘) 描带齿车轮状其它 8 0镊合金 万五直开模轮状稽缘带馨内缘带缘外缝部分 两件 一万五 封同爿 四向垂筒单简单复杂 模张其它 1 2 5 铅合金 到两万直开模板献结掏结构 多件 两万到特殊多向垂 其它 两万五方式直开模 辅律忧四角多角形 三角形圆形扇形弓形璩形四准形 角锥形 其它( 1 8 0 垒曩 两万五 萁它( 2 5 0 2 5 0 判三万 框袱四角形 三危形庸形弓形椭圆形 三万到 块状角形圆形 复合 不定形 其它 三万五 角彤 三万五 叶片状康形叶轮轮子螺旋桨 靛热片 回转体其它 4 0 0 到四万 凹万到 阀门状闸门状 角形状 二通一 其它 h 。 ( 2 ) 轮状与筒状的区别 两者的区分可以见图4 1 0 所示。图上的每一个部分表示什么形状，图中 已经标示出来了，区别的标准在说明中已经给得十分详细了。 ( 3 ) 角筒状的定义 角筒状，这一名称的由来是为了满足用途上的多种需要，不得不糅合多 种形状而得来的。那么到底什么样的形状叫角筒状呢，这里给出了判断准则， 如图4 u 所示。 武汉理工大学硕士学位论文 一? 、 扳状 、j 、j 、 、带状、 爹萎鎏 3 块状：i = l h = 4 板状：1 3 ，i = b h 1 3 hh ( = 1 3 h 说明： h ：表示外形高度 h ：表示凹下深度 图4 1 2 箱体状与板状的区别 4 4 3 5 尺寸大小 六、七码位表示挤压铸造制件的尺寸大小。对于回转体或近似回转体的 制件，用起“直径d ”和“长度l ”表示：对于其它的制件，一般用最大尺 寸d 表示长度，用中等尺寸表示宽度l 。至于纵向划分是在大量测量、分类 的基础上得出的，当然还参考了其它类型的分类编码系统。 4 4 3 6 材料 据资料显示，现在用于间接式挤压铸造的金属多半是有色金属，绝大部 分的制件都是采用铝合金，只有少数对材料有特殊要求的制件才采用锌合金、 镁合金或铜合金，至于其它有色金属用得比较少。因此这里仅列出常用的几 种合金形式。当然材料的使用还决定着设计模具时是否考虑冷却系统，故在 决定采用何种材料时务必考虑这个问题。 44 37 精度 一般制件对精度要求不是太高，所以通常设计者很少仔细考虑这个问 题，本系统的精度规则基本沿用机械制件的精度原则，这里为了简化。将不 考虑它。下文就上述挤压铸造制件仓储车铝轮毂和汽车铝轮毂给出它们的编 码说明： ( 1 ) 仓储车铝轮毂( a l u m i n u mh u bo f w a r e h o u s ev e h i c l e ) 第一位是基本类型，表示制件的生产批量介于二万件到二万五千件之 间。由于成组技术的应用，生产批量的大小己成为企业在考虑利润时权衡的 一个重要因素。第二位表示制件是采用的对向式模两件的间接式压铸方式。 第三位是表明其开模方式为水平开模。第四、五位主要是反映制件的制件特 武汉理工大学硕士学位论文 征，说明仓储车铝轮毂是轮状，具有带附属部分这一结构特征。辅助码分别 反映制件的尺寸、材料等信息，详见图4 1 3 所示。 二对水 万向平 到式开 二一模 万模 五两 千件 轮带 盘附 状属 部 分 图4 1 3 仓储车铝轮毂编码图解 最最铝 大大合 外长金 缘度 尺尺 寸寸 鬻l ! 搭 幸苎盖状： ii 篮 ；：委；蔷 三一模 要囝 万件 圈 图4 - 1 4 汽车铝轮毂编码图解 ( 2 ) 汽车铝轮毂( a u t o m o b i l ea l u m i n u mh u b ) 第一位是基本类型，表示制件的生产批量介于二万五千件到三万件之 间。第二位表示制件是采用的对向式一模一件的间接式压铸方式。第三位是 表示其脱模方式为四向垂直开模。第四、五位主要是反映制件的制件特征。 辅助码分别反映制件的尺寸、材料、精度等信息，详见图4 1 4 所示。 武汉理工大学硕士学位论文 4 5 用编码系统对挤压铸造制件分类成组方法的讨论 制件分类的困难在于制定适宜的相似性标准。如果相似性标准太高，要 求过严，就会使制件不易汇集成组，导致不重要的特征差别掩盖了实际存在 的并可利用的相似性。在极端情况下，会把对制件的分类转变为对制件的识 别。然而相似性标准也不能太低，过于粗略，使组内制件间的差异太大，从 而妨碍了很好地利用制件的相似性。按编码分类，有以下三种通用的方法 1 4 7 - 4 9 ：特征码位法、码域法、特征位码域法。 4 5 1 编码分类法 4 5 11 特征码位法 。淤 12345 6789 o 11 11 1 _ 11 11 11 11 1 11 11 x 11111 11 11 1 1 11 1 11 11 11 91 1 11 图4 1 5 特征码位法示意图 说明： 前五位 码是特征 码，x 表示 可以选择0 - - 9 中任一 值，至于6 9 则说明 可以任意选 择，图表中 凡是写数字 “l ”的表 示垓项被选 出 按编码分类时，如果把编码完全相同的制件归属为个制件组，这就要 求同组制件有更多的特征属性相似，即标准太严，使制件组数过多，而每组 制件种数却很少，这时可能出现的组数最大值g 。= 1 0 “( n 为码位) 。实际 上，根据分类的目的，往往只需若干特征属性相似即可，这样只需在编码中 选用若干特征码位来制定分类的相似性标准，只要特征码位的代码相同的制 件皆可归属于同一制件组，此时可能出现的制件组数可以大大减少，而使制 件组内有较多的制件种数。虽然这些制件仅在某些属性方面有共性，但却满 武汉理工大学硕士学位论文 足了分类目的的要求。如图4 1 5 中规定前5 个码位为特征码位，则相似组数 由原来的g 。= 1 0 9 变为现在的g 。= 1 0 4 ，显然可以使每组的制件数不在于 太少而失去分组的意义。 4 5 1 2 码域法 适当放宽每一码位相似特征方面的范围，这样就允许编码虽不同，但具 有一定制件特征相似性的制件仍可归属于同一制件组，即适当地扩大了成组 的制件种数。为此，采用相似性特征矩阵，在矩阵内规定了每一码位的码域， 当制件编码的每一码位代码都包括在相应的码域内，则称该制件与此特征矩 阵相匹配，符合相似性标准，归属于一个制件族。所以在规定的码域内，可 能出现的制件编码数目s 可以按下式计算： & 。= i - i 置 ( 4 1 ) l = l 其中n 表示码位数，x ，表示第1 码位的相似性码域值，也就是该码位 包含的相似项数。 、；足 123456789 o 111 1 1 11 1 1 11 2 1 1 1 3 1 11 4 11 11 5 111 6 11 1 1 7 111 81 1 9111 说明： 0 - - 9 任一 码位的解析 域如圈表中 的“1 ”说 明凡是写数 字1 的 表示垓项被 选中 图4 1 6 码域法示意图 根据图4 1 6 ，我们可以计算得出该情况下可能的最大制件编码数目为 = n x ，= 3 6 x 3 x l x3 x5x 6 x 6 x 4 = 1 1 6 6 4 0 j = l 显然，该方法大大减少了制件组数，扩大了组内制件数，一定程度上能 达到某些目的。 武汉理工大学硕士学位论文 4 5 1 3 特征位码域法 这是上述两种方法的综合，既抓住制件分类的主要特征方面，又能适当 放宽其相似性要求，以期得到满意的结果，允许更多的制件种数进入制件组。 其实这种方法是最为广泛运用。它亦充分体现了成组技术的思想，本编码系 统也采用了这种特征位码域法，具体体现在后述中将重点提到。 淡 123456 7 89 0 1 11 1 11 11 11 11 11 11 x 1111111 111 1 11 11 9 f 11 说明： 前五位 码是特征 码，x 表示 可以选择0 9 中任一 值，至于6 9 则说明 可以任意选 择，图表中 凡是写数字 “l ”的表 示垓项被选 由 图4 1 7 特征位法示意图 在图4 1 7 中，横向一到四码位是确定的，五、六码位则是具有各自的码 域，至于八、九码位任意。纵向的x 表示可以选取0 9 中的任意一个码值。 显然它采用了特征码位法和码域法的糅合，选择了它俩的优点，制件组也有 一定程度的合理组合。 武汉理工大学硕士学位论文 第5 章间接式挤压铸造模具编码 5 1 介绍几种常见模具结构系统组成 挤压铸造制件形状的复杂程度、尺寸大小、分型方法等等关系到它的挤 压铸造方式的选择。对于一个制件来说，旦挤压铸造方式确定，则对应模 具的结构大致上就确定了，这一点将在软件编程中得到很好的运用。事实上， 目前挤压铸造行业都倾向于使用间接式挤压铸造的方式，直接挤压铸造方式 已经使用不多。下文将详述几套采用间接式挤压铸造方式的典型模具结构。 图5 - 1 铝轮毂挤压铸造模具图 图5 1 是在普通挤压机上进行对向式间接挤压的一种模具结构图，其凹 模是水平分模式，靠主缸直接合模。该模具采用导正销来定位【2 6 】( 图中未画 出) ，此定位机构通常被称为导向机构；为了将制件从模具中取出，设计了推 料杆，通过它来进行卸料，谓之卸料机构；上凸模通过模柄与压力机相连， 下凹模通过模板、模座与压力机相连，所以连接机构是采用模座一模柄模 板这种比较复杂牢固的结构形式；另外无需抽芯机构。 具体结构系统图如图5 2 所示。 武汉理工文学硕士学位论文 另一实铡如图5 - 3 瘊示。 围5 - 2 模具结构系统图 图5 m 3 对向式间接按压铸造模其图 英特点是浇道在挤嚣铸造测锋疮部，逡予铸造较大数中阉空心的刿 譬。 开模形式比较特殊，值燕主要还楚螽直汗模，开合模梳椅是斜销式。采蹋