第二章 成组工艺-精简

1、 一一 成组技术的发展成组技术的发展 成组技术起源于前苏联及东欧各国，二十世纪五十年代前就有类似的思想，五十年代以后，成组技术逐渐地发展起来。它发展过程大体上是“成组加工成组工艺成组技术”三个阶段。 在大批量生产中，由于采用专用、高效和自动化的生产设备，可以获得高的生产率，低的生产成本，短的生产周期；而多品种、小批量生产则相反。 例：CA6140 车床，最大加工直径400 ，实际加工 90 以上工件直径不足 100mm，机床利用率极低。 在多品种、中小批量生产中，加工时间仅占生产时间的约5，其余 95均为周转等待时间；加工时间中真正进行切削的时间不足30% 。 目前，单件小批量生产的产品占机械

2、产品总数的 70 以上，并有继续增大的趋势。解决多品种、中小批量生产的有效途径是采用 GT。 5 95调整、装夹、对刀、检测等切削30 70加工时间 运输与等待时间制造周期加工时间图1-13 多品种、中小批量生产的时间分配二次相似性结构（形状、尺寸、精度）材料（材质、毛坯、热处理）工艺（加工方法、加工设备）一次相似性这种相似性主要表现在三个方面： 标准件复杂件相似件相似件2025%70%510%零件复杂程度零件出现频数图1-14 机械产品中不同复杂程度零件分布规律 图1-15 结构相似零件组图1-16 工艺相似零件组 二二 成组技术的实质成组技术的实质 成组技术(Group Technolog

3、y)简称GT，将许多互不相同，但又具有相似信息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的解决方法，以达到节省精力、时间和费用的目的。简而言之：成组技术是利用零件的相似性来进行多品种小批量生产的科学方法； 三三 零件组的概念零件组的概念 成组技术在研究零件分类时，常采用“零件组”这一形象的概念。零件组是零件组是具有某些共同属性的零件集合。具有某些共同属性的零件集合。 图1-17 成组技术基本原理产品部件零件零件组ABCA1A2A3B1B2C1C2C3C4 四 成组技术的技术经济效果成组技术的技术经济效果 在多品种小批量生产方式中推广应用成组技术，使生产组织和生产技术发生了很大的变化

4、，在实际应用中取得了较好的效果，主要表现在：1、 简化了生产技术准备工作。2、 为使小批量生产广泛用采高效率设备。3、 缩短了产品生产周期，提高了按期交货率。4、 促进产品结构及零部件的标准化。5、 简化了生产管理。 2-2 零件的分类编码系统 零件的分类编码系统：用字符（数字、字母或符号）对零件各有关特征（或属性）进行描述和标识的规则和依据。 零件特征码：每一个代表零件特征（或属性）的字符。 零件代码：零件特征码按一定规律的组合。二、对零件分类编码系统的要求二、对零件分类编码系统的要求1 零件类型；2 代码所表示的详细程度、码的结构3 代码使用的数制；4 代码的构成方式；5 代码必须是非二义

5、和完整，即每一个零件有它自己的唯一代码；6 代码应该是简明的三、零件分类编码系统简介1.奥匹兹(OPITZ)零件分类编码系统2.夹具分类编码系统3.刀、量、辅具分类编码系统0回转体L/D0.510.5L/D25特殊件6非回转体板状A/B3A/C47条状A/B38块状A/B3A/C49特殊件外表面形状要素主要形状主要形状主要形状主要形状内表面形状要素回转加工内外表面的形状要素平、曲面加工辅助孔、齿形加工平、曲面加工辅助孔、齿形、成型加工主孔加工平、曲面加工辅助孔、齿形、成型加工尺 寸材料毛坯形状精度 辅助码 第 第 第 第 一 二 三 四 位 位 位 位 第 第 第 第 第 一 二 三 四 五

6、位 位 位 位 位回转体零件分类 回转体零件：主要表面由回转面构成或者外形为正多边形，其内形要进行回转加工的零件。除回转体以外的一切零件均属于非回转体（代码0-5） 不带偏移回转体（1）零件只有一个回转轴线，此轴线就是零件的几何轴线（2）垂直于零件回转轴线的截面均为圆形或者环形，或两者组合，但是铸、锻、焊毛坯中的加强筋、非功能凹槽以及圆柱体由切削加工而形成的槽、螺纹、齿形等，其截面不是圆或环形，仍属不带偏移的零件。不带偏移回转体按照长径比用(0-3)来表示 零件类型0回转体L/D0.510.5L/D32L/D3 形状码 外表面形状要素0光滑(直径无变化)无形状要素1 单向台阶无形状要素2 有螺

7、纹3有功能槽4双向台阶无形状要素5有螺纹6有功能槽7有功能锥面8有传动螺纹9其它 内表面形状要素0光滑(直径无变化)无形状要素1 单向台阶无形状要素2 有螺纹3有功能槽4双向台阶无形状要素5有螺纹6有功能槽7有功能锥面8有传动螺纹9其它 平面加工0无平面加工1外部平面和/或一个方向弯曲2等距排列的外表面3外部槽和/或缝4外花键(多边形)5外部平面和/或槽和/或缝、外花键6内部平面和/或内部槽7内花键(多边形)8内外花键、槽和/或缝9其它 辅助孔与齿形加工0无齿形无辅助孔1独立的 轴 面孔2规则分布的轴向孔3独立的 径 向孔4轴向和/或径向和/或其它方向的孔5规则分 布 的轴向和/或径向和/或其

8、它方向的孔6有齿形圆柱齿轮7锥齿轮8其它齿轮9其它 第一位 第二位 第三位 第四位 第五位 Digit1Digit2Digit3Digit4Digit5NonrotationalPart class0123456789RotationalL/D0.50.5L/D3L/D3Smooth,no shape elements0123456789ThreadExternal shape,External shape elementsno shape elementsOr smoothFunctional grooveStepped to both endno shape elementsThreadF

9、unctional grooveFunctional coneOperating threadAll othersStepped one endStepped one endSmooth,no shape elements0123456789ThreadInternal shape,Internal shape elementsno shape elementsOr smoothFunctional grooveStepped both endno shape elementsThreadFunctional grooveFunctional coneOperating threadAll o

10、thersPlane surface machining0123456789Surface plane and/or curved in one direction,externalNo surface machiningExternal plane surface related by graduation around circleExternal groove and/or slotExternal spline(polygon)External plane surface and/or slot,external splineInternal plane surface and/or

11、slotInternal spline(polygon)Internal/ external polygon, groove and/or slotAll othersAuxiliary holes and gear teethNo auxiliary holeAxial, not on pitch circle diameter0123567894Axial, on pitch circle diameterNo gear teethWith gear teethRadial, not on pitch circle diameterAxial /radial, and/or other d

12、irectionAxial /radial, on PCD and/or other directionAll othersSpur gearteethBevel gearteethOther gearteeth非回转体零件形状码辅助码辅助码图1-20 Opitz 分类编码系统辅助码（69位）Steel,Heat treatment0123456789012345678901234567890123456789Diameter(Length)MaterialAccuracyOriginal shape of raw material2020 5050 100100 160160 250250

13、400400 600600 10001000 20002000Nodular iron242mmKgb/ 242mmKgb/ Alloy steel (Heat treatment)Nonferrousmetal Light alloyAll othersCast ironPipe Machinedworkpiece Casting andforgingsL, U, T etc.section steelBar (heat rolling)Bar (cold rolling or drawing), etc.bar SheetStick plateWeldmentUndefined 2 3 4

14、 5 2+3 2+4 2+5 3+4 2+3+4+5 Digit 6Digit 8Digit 9Digit 7Alloy steel Steel Steel 应用实例毛坯材料是灰铸铁经铸造而成,内部通孔中间是功能槽。利用奥匹兹编码系统对此零件进行完整的9位编码。分类编码结果 :0回转体零件，L/D0.5； 01一端台阶，无形状要素；013光滑或一台阶，有功能槽； 0131外平面； 01311轴向孔，用钻模，不带齿； 013114直径在160250之间； 0131140材料为铸铁； 0131407毛坯为铸铁； 013114075第二、三位有高精度要求。 2.夹具分类编码系统3.刀、量、辅具分类编

15、码系统我国JLBM 1编码示例 240 700.80.8其余3.2压盖零件编码（001021103050736)2-3 零件分类编组方法 零件分类编组就是按照一定的相似准则，将品种繁多的零件归并成若干个具有某些特征相似的零件组。 零件的分类编组是成组技术的核心和关键，并且是计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助工艺过程设计（CAPP）和柔性制造系统（FMS）等发展的基础。2-3 零件分类编组方法 一、目测法（视检法） 它是由人直接观测零件图或实际零件以及零件的制造过程，并依靠人的经验判断对零件进行分组。这种方法直观易行，对零件进行粗分类的有效方法。例如，应用视检法可方便

16、地将零件划分为回转体类、箱体类和叉体类等。但由于这种方法是凭经验进行的，所依据的零件类型是模糊的，因此用它对零件进行较细的分类就比较困难。目前，这种方法一般不单独使用，而是作为一种辅助方法，用于零件的粗分类。2-3 零件分类编组方法 二 、生产流程分析法 生产流程分析法又称流程分析法，它只涉及零件的制造方法，而不考虑零件设计特征的相似性。因而，它是一种适用于制造、管理领域，而不适合于设计领域的分组方法。 分析过程：工厂流程分析车间流程分析 生产单元流程分析设备（工装）分析 2-3 零件分类编组方法 三、分类编码法 分类编码法是实施计算机辅助成组技术（CAGT）较常使用的分组方法。这种方法是先将

17、各种零件特征编码，然后对代码规定出相似准则，按准则将代码相似的零件归为一组。 (1)特征码位法：针对分组目的，只选择影响较大的信息类别（码位）的关键特征（代码）作为聚集对象的分组标准。 (2)码域法：设定若干个不同的特征代码领域（特征矩阵）作为分组标准，用以筛选已编码、待分组的多种零件，每个矩阵对应着一个零件组。 矩阵元素用二进制表示，“1”表示应具有的特征，“0”表示不具有的特征。 (3)特征位码域法：该法是特征码位法和码域法的综合。在抓住关键码位的基础上，适当放宽分组标准。 例：例： 假设某零件族允许各码位的范围如下：假设某零件族允许各码位的范围如下：第第1 1码位：码位：0 0，1 1，

18、2 2（不带偏移的回转体零件）；（不带偏移的回转体零件）；第第2 2码位：码位：0 0，1 1，2 2，3 3（外形光滑或单向台阶）；（外形光滑或单向台阶）；第第3 3码位：码位：0 0，1 1（无内孔）；（无内孔）；第第4 4码位：码位：0 0，1 1，2 2，3 3（无平面加工或有外部的平面加工）；（无平面加工或有外部的平面加工）；第第5 5码位：码位：0 0（无辅助孔）；（无辅助孔）；第第6 6码位：码位：0 0，1 1，2 2，3 3（d=160d=160）; ;第第7 7码位：码位：2 2，3 3，4 4，5 5，6 6（钢材料）；（钢材料）；第第8 8码位：码位：0 0，1 1（圆

19、棒料）（圆棒料）第第9 9码位：码位：0 0，1 1（没有精度要求或外形有精度要求）。（没有精度要求或外形有精度要求）。 码域法是对分类编码系统中各码位的特征项规定那码域法是对分类编码系统中各码位的特征项规定那个一定的允许范围，作为零件分组的依据。个一定的允许范围，作为零件分组的依据。 代码代码码位码位1 12 23 34 45 56 67 78 89 90 01 11 11 11 11 11 10 01 11 11 11 11 11 11 10 01 10 01 11 12 21 11 10 01 10 01 11 10 00 03 30 01 10 01 10 01 11 10 00 04

20、 40 00 00 00 00 00 01 10 00 05 50 00 00 00 00 00 01 10 00 06 60 00 00 00 00 00 01 10 00 07 70 00 00 00 00 00 00 00 00 08 80 00 00 00 00 00 00 00 00 09 90 00 00 00 00 00 00 00 00 0 零件族特征矩阵零件族特征矩阵 代码码 位1234567890100110101100100000020000100013001001000401000000050000000006000010000700100001080000000009

21、000000000特征码域表右边哪些符合左边特征码域表10030 011011030 130013020 120012040 330113030 000003010 12111101011104203548002-4 成组工艺 成组工艺：为一组结构工艺特征相同的零件制订的一种建立在同类型可快速调整的生产设备基础上的高效加工工艺。 一、划分零件组1按照零件结构工艺相似性划分零件组。2按照零件的单元表面划分零件组。3按照关键工种，统一工装及机床调整 的一致性来划分零件组。二、制订成组工艺 1 基本原则 (1) 工艺、工步安排应保证加工后的任何零件满足图纸的技术要求 (2) 工艺装备应该是成组的或是

22、通用可调的，以满足组内任何零件的加工需要 (3) 设备应该是高效的，重新调整的时间要少 (4)工艺文件应该形式简单，内容详尽，使用方便 2.制订方法 （1） 复合零件法：以零件组的“复合零件”作为对象制订成组工艺。 复合零件是指结构上具有表征一组零件的全部基本要素的真实零件或假想零件，它也是一个组的结构工艺代表。多用于回转体零件的成组工艺过程设计综合零件综合零件实际零件【例】 特征矩阵特征矩阵综合零件综合零件成组工艺过程卡成组工艺过程卡车间车间零件组代号零件组代号页页工序号工序号工工 序序 名名 称称 及及 内内 容容机机 床床适适 用用 零零 件件车右端面,打中心孔,车外圆(留磨量)车螺纹,

23、倒角,切槽,切断1C6132 A B C D E2车左端面,打中心孔,倒角铣键槽（铣横槽,铣扁）3C6132X51W4调质5研中心孔C61326磨外圆M121 1 2 3 4 5 6 7 8 90123456789回转体复合零件例子：例子：2.制订方法 (2)复合路线法：从分析零件组中全部工艺路线入手，从中选出一个工序最多、流程合理和有代表性的工艺路线，以此为基础，逐个比较其它同组零件的工艺路线，并把其特有的工序按合理顺序添加到代表性工艺路线上，使其成为一个工序齐全、安排合理、适用于同组所有零件的工艺路线。多用于非回转体零件的成组工艺过程设计#4X-Z-X#3X-t-Z#2X-t-Z-X#1X

24、-Zl铣底面铣底面l预钻铣槽孔预钻铣槽孔l铣槽铣槽l铣底面铣底面l镗孔镗孔l钻孔钻孔l铣底面铣底面l镗孔镗孔l预钻铣槽孔预钻铣槽孔l铣槽铣槽l铣底面铣底面l钻孔钻孔1234铣底面镗孔钻孔铣槽零件工序复合路线非回转体零件用复合路线法编制成组工艺过程概念图 复合路线法应用复合路线法应用 2-5 成组生产组织形式及设备布置设计 一、机床设备的布置形式 按照成组技术原理，确定最佳的布置形式，使零件加工过程合理、物流路线最短，最终实现零件加工的短周期、低成本、高质量。成组加工的机床设备布置一般有：成组加工单机 、成组生产单元 、成组加工流水线 三种形式。1.成组加工单机 零件的全部加工工序都在这一台设备

25、上完成，这种形式称为成组加工单机。 采用成组加工单机的优势是：可以预先给工作地装备必要的专用工装、货架、工具箱等装置；对机床进行专门化改装；让操作工人很快掌握复杂机床和刀具的调整，因而可以不要配备专门的调整工人。 成组加工单机是成组技术的最初形式，其经济效益受限制。但随着数控机床数控机床和加工中心的广泛应用，特别是柔性运输系统的发展，成组加工单机的组织形式又变得重要起来。 成组技术在车间设备布置中的应用成组技术在车间设备布置中的应用成组生产单元成组加工机床 普通机床成组生产单元是按一个或几个零件组的共同工艺流程布成组生产单元是按一个或几个零件组的共同工艺流程布置设备，它是能完成类似零件全部工序的一种封闭式生置设备，它是能完成类似零件全部工序的一种封闭式生产组织形式产组织形式 2.成组生产单元 将一个或几个相似零件组的全部工艺