成组技术概述.doc

第2章 CAPP的使能技术 -成组技术一、 制造企业存在的问题及解决对策问题：1.开发新产品的生产技术准备 只针对一种产品2.生产管理落后的全能型企业3.零部件专业化和工艺专业化程度低解决对策： 产品设计模块化 工艺准备标准化 生产体制专业化 制造系统柔性化 成组技术概述二、成组技术原理 要实现生产技术和生产组织的统一，需要利用产品（零部件）之间的继承性和相似性，通过分类，归并成组。通过合理化和标准化，制定统一的原则和方法，达到期望的生产效率。设计标准化-结构工艺继承性工艺标准化-结构工艺相似性 分类编码系统优越性：简化生产准备 有效扩大批量 同组零件专业化生产成组技术概述三、成组技术的发展2 成组技术的实质 从广义上讲，成组技术就是将许多各不相同，但又具有相似性的事物，按照一定的准则分类成组，使若干种事物能够采用同一解决方法，从而达到节省人力、时间和费用之目的。长久以来，人们从经验中认识到，把相似的事物集中起来加以处理，可以减少重复性劳动和提高效率。这一类的例子几乎可以在各类工作和生活领域看到。所以，成组技术并不是一个全新的概念。然而，要在工作中自觉建立和应用这一概念，并使之科学化、系统化和形成一整套具有完整体系而又行之有效的技术，则是近30余年来新的发展。3 成组技术的定义 成组技术（GTGroup Technology)是机械制造过程中一种先进的科学的生产和组织管理方法，它旨在识别和开发机械制造过程中各环节诸种信息间的相似性，采用适当的组织形式和先进技术，实现其工作的合理化、科学化，使多品种、中小批和单件生产的企业获得较好的经济和社会效益。成组技术概述四、成组技术的实施首先制定适合本企业的编码系统 设计部门：检索同类零件图纸和其他信息工艺部门：结合生产流程，建立工艺相似零件组， 制定标准工艺和生产单元劳资部门：制定检索相似零件标准工时定额财务部门：制定检索相似零件标准成本成组技术-零件分类编码系统一、概述视检法 生产流程分析 分选相似零件族建立零件分类编码系统二、零件分类编码的作用1.零件频谱 反映某些零件的结构工艺特征2.设计-工艺标准化3.信息有效检索和存取4.实现专业化生产成组技术-零件分类编码系统三、分类与编码1 分类环节1)横向环节码位 2)纵向环节特征项或特征信息 2 分类标志 分类标志是用来表示各分类环节的具体含义，如结构形状、尺寸、材料等。分类系统层次：分类环节横向环节（粗分）纵向环节（细分）即：每个横向环节都有自己的一串纵向环节 成组技术-零件分类编码系统3.分类系统供设计检索用 标志偏重零件结构特征 零件功能 名称 形状 种类 尺寸 精度供工艺标准化 标志偏重零件工艺特征 被加工表面形状 加工方法 加工顺序 装夹方式 材料 毛坯形状 热处理 尺寸 精度设计工艺兼顾4.编码 以数代形，描述复杂特征属性 便于信息存取检索 相同编码信息避免重复存储 共用数据库三、零件分类编码系统 随着成组技术应用领域的不断扩大和计算机技术的发展，零件分类编码系统(Classing and Coding Systems)在成组技术研究和应用中起着重要的作用，并成为实施成组技术的一个重要工具。 所谓零件分类编码系统就是用符号(数字、字母)等对产品零件的有关特征，如功能、几何形状、尺寸、精度、材料以及某些工艺特征等进行描述和标识的一套特定的规则和依据。1 零件分类编码系统的结构（一）、零件分类编码系统的总体结构从总体结构来看，零件分类编码系统有整体式和分段式两种结构形式： (1)整体式结构 整个系统为一整体，中间不分段。通常功能单一，码位较少的分类编码系统常用这种结构形式。 (2)分段式结构 整个系统按码位所表示的特征性质不同，分成23段，通常有主辅码分段式和子系统分段式两种形式。分段式结构的分类编码系统在使用上具有较发的灵活性，能适应不同的应用需要 3、零件分类编码系统的信息容量所谓系统信息容量就是一个分类编码系统所容纳的零件特征信息总数量，它是评定分类编码系统功能的重要参数。信息容量越大，零件特征就能描述得越详细。系统信息容量取决于系统内码位数量、项数和结构。六、JLBM-1零件编码系统 JLBM-1系统是我国为在机械加工中推行成组技术而开发的零件分类编码系统，已于1984年作为机械工业部的技术指导资料。 JLBM-1系统的结构可以说是OPITZ系统和KK3系统的结合，它克服了OPITZ系统分类标志不全和KK3系统外节过多的缺点。它是一个十进制15位代码的混合结构分类编码系统七、kk3零件分类编码系统主要特点1.横向环节先后顺序安排上考虑了各部加工顺序2.与设计检索密切的7个环节安排在最前面，便于设计部门使用3.采用功能和名称作为标志，便与设计检4.缺点是环节多，但某些环节上零件出现率极低，只适合用计算机处理七、kk3零件分类编码系统成组技术-柔性编码系统OPITZ、KK3、JLBM都是刚性分类编码系统，有其明显的优点：(1)系统结构较简单，便于记忆和分类。(2)便于检索和辨识。但其缺点是：(1)最致命的缺点是不能完整、详尽描述零件结构特征和工艺特征(2)存在高代码掩盖低代码的问题(3)描述存在多义性。(4)不能满足生产系统中不同层次、不同方面需要柔性码是指分类编码系统横向码位长度可以根据描述对象的复杂程度变化，即没有固定的码位设置和码位含义。柔性分类编码的概念是相对于传统的刚性分类编码概念提出来的，是指分类编码系统横向码位长度可以根据描述对象的复杂程度而变化。 柔性编码=固定码+柔性码 固定码用于描述零件的综合信息，如类别、总体尺寸、材料等；与传统编码系统相似，柔性码主要描述零件各部分详细信息，如形面的尺寸、精度、形位公差等。成组技术-柔性编码系统柔性编码结构模型为 柔性编码固定码十柔性码固定码用于描述零件的综合信息，如类别、总体尺寸、材料等；与传统编码系统相似，柔性码主要描述零件各部分详细信息，如形面的尺寸、精度、形位公差等。成组技术-柔性编码系统一、意义零件分组是多品种小批量生产实现生产合理化的基础，根据零件结构-工艺相似性，将零件归并成组，然后分别对同组零件标准化，分类成组是否合理，显著影响成组技术推行的效果 二、概念零件的相似性包括以下几个方面：1.功能相似 信息量较少2.结构相似 从零件图中确定，信息量较大3.材料相似 包括零件材料牌号与性能等4.工艺相似 零件加工工艺过程 所谓零件分类成组，就是按照一定的相相似性准则，将品种繁多的产品零件划分为若干个具有相似特征的零件族(组)。一个零件族(组)是某些特征相似的零件的组合。零件分类成组时，正确地规定每一组零件的相似性程度是十分重要的。相似性要求过高，则会出现零件组数过多，而每组内零件种数又很少的情况；相反，如果每组内零件相似性要求过低，则难以取得良好的技术经济效果。零件分类成组的基本方法有下列三种。 1目测法 该方法是由人直接观测零件图或实际零件以及零件的制造过程，并依靠人的经验和判断，对零件进行分类成组。这种方法十分简单，在生产零件品种不多的情况下，可取得成功。但当零件种数比较多时，由于受人的观测和判断能力的限制，往往难以获得满意的结果。据国外资料报导，当零件种数大于200时，要取得完全成功是比较困难的。2生产流程分析法 生产流程分析包括工厂流程分析、车间流程分析和单元流程分析等，生产流程分析法主要是指车间流程分析。该方法是通过分析全部被加工零件的工艺路线，识别出客观存在的零件工艺相似性，从而划分出零件族。这种方法仅适用于成组工艺。生产流程分析法是英国的伯贝奇(J.L.Burbidge)教授首先提出，并在成组工艺的实践中获得成功应用的。生产流程分析是建立在分析工厂目前正在采用的零件工艺过程的基础上。这种方法只涉及零件的制造方法，而不考虑零件设计特征的相似性。具体方法有关键机床法、聚类分析法(单链聚类分析法、排序聚类分析法、模糊聚类分析法)等，其中用关键机床法划分零件族，通常按下列步骤进行： (1)整理和修订设备清单、每种零件工艺路线卡、产品零件明细表等资料。 (2)求出基本零件组，具体步骤包括形成机床使用表、选择关键机床(通常选择加工零件种数最少的机床为关键机床)、形成基本组。 (3)将基本组合并成零件族和机床组，这项工作与人的经验和判断有很大关系，存在一定的灵活性。 (4)检查机床负荷，进行机床负荷平衡。生产流程分析法的主要特点： 分组依据的不是有关零件的代码，而是有关零件的主要工序及其设备，即体现在工艺路线卡上的工序、机床和生产数据。但问题是，它采用的数据来源于加工工艺过程，但加工工艺过程一般是由不同的工艺设计师完成的，从而可能会导致分组的不合理。 它可以将基本几何数据不相同而工艺路线相同或相似的零件归并到一个零件组。3分类编码法 该方法是利用零件分类编码系统对零件编码后，根据零件的代码，按照一定的准则划分零件族。因为零件的代码表示零件的特征信息，所以代码相似的零件具有某些特征的相似性。按照一定的相似性准则，可以将代码相似的零件归并成族。零件分类编码可以在宏观上描述零件而不涉及零件的细节，零件节类编码系统是进行零件分类编码的重要工具。采用分类编码法划分零件族时，首先考虑的问题是如何着手建立一套适用于本企业的分类编码系统。通常有两条途径：一是从现有的系统中选择；二是重新研制新的系统。成组技术-零件分组用分类编码系统划分工艺相似零件组建立在代码提供的工艺信息基础上，多数企业采用缺点：工艺相同、结构不同的零件无法划分在同一组中，而工艺不同结构相似的零件却归为一组零件分组和建立对应的机床单元需分两步完成零件分组的具体方法有特征位法、码域法和特征位码域法三种。1特征位法特征位法是在分类编码系统的各码位中，选取一些特征性较强、对划分零件族影响较大的码位作为零件分组的主要依据，而其余的码位则予以忽略。 仅从零件整个分类代码中选择和划分出与工艺相似零件组密切相关的部分代码作为分组依据例如，为了有利于实施成组工艺，零件分组时，要更多地考虑零件工艺特征的相似性。在大多数情况下，零件的形状、材料等特征，对制造工艺的影响大小按下列顺序排列： (1)零件类别：回转件和非回转件，加工工艺路线相差甚大。 (2)材料：黑色金属零件和有色金属零件，不但加工条件不同，而且切屑也应分开。 (3)尺寸：加工尺寸不同的零件所选用的机床规格也不同。 (4)具体形状：零件具体形状的差别，不同程度地影响零件的加工工艺。 (5)精度：零件主要形状要素的精度不同，对零件的加工工艺可能会有较大影响。2. 码域法 码域法是对分类编码系统中各码位的特征项规定一定的允许范围，作为零件分组的依据。分类步骤： 1)按零件分类编码结果统计各分类标志出现的频数， 2)制订各种零件组的相似性标准，按标准得到各组码域（No.1, No. 2，） 3)比较每个零件编码的各位代码是否包括在某一码域内（如No.1）3.特征位码域法 特征位码域法是由特征位数据法和码域法结合而成的一种分组方法。它既要选取某些特征性较强的特征码位，又对所选取的特征码位规定允许的特征数据的变化范围，以此作为零件分组的依据。 用特征位码域法分组，由于针对不同的具体情况，可以选取不同的特征码位和规定不同的码域，因此分组的灵活性大，适用性广。特别当所使用的分类编码系统的码位数较多时，用码域法分组必须对系统中所有码位规定码域。而用特征位码域法分组，由于可以忽略某些对分组影响不大的码位，从而使分组工作简化。二、工艺标准化与成组工艺1.工艺标准化 在优化的基础上简化工艺，并将其统一起来，实现工艺管理的合理化、科学化目标：实现在较大范围内的相似零件上，同一类型上加工表面，在相同生产条件下的工序工步标准化（包括加工方法、加工余量分配，设备、工装、切削参数选择，加工过程描述用语规范化，工艺规程、工序图标准化）2.工艺标准化方法 典型工艺 1939 索科洛夫斯基 一定生产条件下，使结构形状尺寸精度相同的同类零件，有统一的工艺过程，防止不必要的工艺多样性。 工艺过程标准化 成组工艺不着眼于统一同类零件的整个生产过程，着眼于整个生产过程中的一道道工序，只要某个零件的某道工序能用相同的工装和调整方法进行加工，则这些零件在这道工序上便可归并成组 工序标准化五、成组技术的应用 成组技术是提高多品种、中小批量机械制造业生产效率和水平，增加生产效益的一种基础技术。在多品种、中小批量生产企业中实施成组技术，能够带来以下各种技术经济效益： (1)减少产品设计工作量，缩短新产品设计周期。 (2)减少新品设计的零件品种，扩大零件的批量。(3)促进零件、部件设计的标准化。(4)减少工艺过程设计所需的时间和费用。(5)减少工艺