机械加工技术第10章课件

1、第10章 现代加工工艺简介 10.1 概述10.2 难加工材料的特种加工技术10.3 微米/纳米技术10.4 成组技术思考题与习题 10.1 概 述 10.1.1 机械制造业的发展过程 劳动密集型生产方式。 (2) 设备密集型生产方式。 (3) 信息密集型生产方式。 (4) 知识密集型生产方式。 (5) 智能密集型生产方式。 10.1.2 现代制造技术的一般含义随着科学技术特别是微电子技术和计算机技术的飞速发展，使得传统的机械制造技术在近二十年来发生了极为深刻和广泛的变化， 主要表现在以下几个方面： (1) 新材料、难加工材料不断涌现， 极大刺激和推动了材料加工技术的发展。 (2) 超精密加工

2、技术飞速发展， 作用日益突出。 (3) 生产的自动化程度空前提高。 10.2 难加工材料的特种加工技术 10.2.1 特种加工的概念 特种加工是相对传统的切削加工而言的，是指那些除了车、铣、刨、磨、钻等传统的切削加工之外的一些新的加工方法。 它与传统切削加工的主要不同是： (1) 加工过程所使用的能量主要依靠的不是机械能，而是更多的其他能量（如电、光、声、热、化学能等）。 (2) 工具硬度可以低于被加工材料硬度。 (3) 加工过程中工具和工件之间不存在显著的机械切削力。 10.2.2 电火花加工电火花加工是利用工具电极和工件电极之间脉冲性火花放电时所产生的电腐蚀现象来蚀除多余的金属，而使零件达

3、到预定的尺寸、 形状及表面质量的。 电火花腐蚀的主要原因是在电火花放电时，火花通道中瞬时产生大量的热， 达到很高的温度，足以使任何金属材料熔化、汽化而被蚀除掉，形成放电凹坑。 把这种电腐蚀现象用于对金属材料的尺寸加工时， 必须解决以下问题： (1) 工具电极与工件被加工表面之间必须保持一定的放电间隙（通常为几微米至几百微米）。 因此，在电火花加工过程中，必须具有工具电极的自动进给和调节装置，以保证极间正常的火花放电。 图10-1 电火花加工原理示意图1工件 2脉冲电源 3自动进给调节装置 4工具电极 6过滤器 7工作液泵 10.2.3 电解加工电解加工是利用金属在电解液中的电化学阳极溶解原理，

4、 将工件加工成型的。图10-2为电解加工过程的示意图。工件接电源正极，工具接负极。两极之间的电压一般为525 V。 工具向工件缓慢进给，使两极间保持较小的间隙（0.051 mm），具有一定压力（0.52 MPa）的电解液（通常为NaCl或NaNO3溶液）从间隙中流过，这时，作为阳极的工件金属逐渐被电解腐蚀，电解产物被高速（550 ms）的电解液带走。 10.2.4 超声加工超声加工是利用工具端面作超声频（1625 kHz）振动， 通过工作液中悬浮磨料对工件表面冲击抛磨来实现加工的。 图10-3是超声加工原理示意图。加工时，在工具3（一般为15钢制成）和工件1之间加入工作液2（一般为水和煤油与磨

5、料混合而成的悬浮液），并使工具以很小的压力轻轻作用于工件上。超声发生器7将工频交流电转变为有一定功率输出的超声频电振荡，超声换能器5将超声频电振荡转变为超声机械振动，但其振幅很小，一般只有0.0050.01 mm，无法满足加工要求。困此，需借助变幅杆4将振幅放大到0.50.1 mm左右。这样，固定在变幅杆端头的工具3即产生了能满足加工要求的超声振动。工具端面的超声振动，迫使工作液中的悬浮磨料以很大的速度不断地撞击、抛磨被加工表面，使加工区域内的工件材料被粉碎成很小的微料，从工件表面脱落下来。循环流动的工作液不断带走加工碎屑，同时，也使得加工区域中的磨料不断得到更新。随着工具的不断进给，上述加工

6、过程不断进行，工具的形状便被复映到工件上，直至达到要求的尺寸和形状为止。 图10-3 超声加工原理示意图1工件 2悬浮液 3工具 4变幅杆 5超声换能器 6冷水 7超声波发生器 10.2.5 激光加工激光是20世纪60年代出现的新型光源。一般地讲， 激光是由处于激发状态的原子、离子或分子受激辐射而发出的得到加强的光。它具有强度高、单色性好、相干性好和方向性好等特性。利用激光的上述特性，可经过一系列光学系统， 把激光光束聚焦成极小的光斑，从而获得1071011 Wcm2的能量密度及10 000 以上的高温，在千分之几秒甚至更短的时间内，足以使任何材料熔化和气化而被蚀除下来，实现加工。 图10-4

7、 激光加工原理示意图 10.2.6 电子束加工电子束加工是在真空状态下，利用高速电子的冲击动能转化成局部热能而对材料进行加工的，其加工原理如图10-5所示。 在真空状态下，利用电能将阴极（钨丝）加热到2700 以上，发射出电子并形成电子云， 在阳极吸引下，使电子朝着阳极方向加速运动，经聚焦后得到能量密度极高（可达106109 Wcm2）、直径仅为几微米的电子束。 它以极高的速度作用到被加工表面上，使被加工部位的材料在极短的时间（几分之一微秒）内温度迅速升至几千摄氏度，从而把局部材料瞬时熔化或气化掉， 实现了去除加工。 10.2.7 等离子射流加工气体被加热到高温而离解成自由电子和正离子的状态，

8、 称为等离子体。利用高温、高速的等离子射流喷射到工件上进行加工的方法，称为等离子射流加工， 其加工原理如图10-6所示。在阳极与阴极之间产生电弧放电，并从侧面通入形成涡流的气体，气体被电弧解成等离子体后，由下部的喷嘴喷射出高温、 高速的等离子射流， 对工件进行加工。图10-6（a）所示为加工导电性材料， 图10-6（b）所示为加工非导电性材料。 等离子射流加工主要用于切割、车削加工和焊接（称为等离子电弧焊）等。 图10-6 等离子射流加工原理示意图 10.3 微米/纳米技术 10.3.1 微米技术1. 微小尺度的设计理论研究微型系统的设计并非简单的机械微小化，而需要从物理及物质相互作用等方面进

9、行重新研究，形成一整套的设计理论与方法，其研究重点应包括：微动力学、微流体力学、微热力学、微机械学、微光学等，并且注重现代设计方法如CAD技术、仿真与拟实技术等在微型系统设计中的应用，通过上述研究解决微型系统设计中的尺寸效应、表面效应、误差效应及材料性能等的影响。微细加工技术与测量定位、控制技术是密切联系的，相应的测量定位、控制要高12个数量级， 需要亚微米级及纳米级。 2. 微细加工技术微细加工技术包含超精机械加工、IC工艺、化学腐蚀、 能量束加工等诸多方法。对于简单的面、线轮廊的加工，可以采用单点金刚石和CBN切削、磨削、抛光等技术来实现，如激光陀螺的平面反射镜和平面度误差要求小于30 n

10、m，表面粗糙度Ra值小于1 nm等。而对于稍稍复杂一点的结构，用机械加工的方法是不可能的，特别是制造复合结构，当今较为成熟的技术仍是IC工艺硅加工技术，如美国研制出直径仅为60120 m的硅微型静电马达等。另外建立在深层同步辐射光刻、电镀、铸塑技术基础上的LIGA技术，在制作具有很大纵横比的复杂微结构方面取得了重大进展，并日趋成熟， 其横向尺寸可小到0.5 m，加工精度达0.1 m。同时能量束加工如离子束加工、分子束加工、激光束加工以及电化学加工、精密电火花加工等，在微细加工甚至纳米加工领域发挥着越来越重要的作用。 3. 精密测试技术具有微米及亚微米测量精度的几何量与表面形貌测量技术亦已成熟，

11、如具有 0.01 m精度的HP5528双频激光干涉测量系统，具有0.01 m精度的光学与触针式轮廓扫描系统等。 因此，目前精密测试技术的一个重要研究对象是微结构的力学性能，如谐振频率、弹性模量、残余应力的测试和微结构的表面形貌及内部结构，如微体缺陷、微裂缝、微沉积物的测试，由此出现了软X射线显微镜、 扫描光声显微镜等新技术。 4. 微系统技术在研究微系统设计、加工、测量的基础上，国内外较广泛地开展了微型传感、微执行机构、微电子信号处理等方面的研究工作，如已制作出微型力传感器、微型泵、微电机等。下一阶段的目标是如何将微机构、微传感器、微执行器、微电子信号处理电路等集成于一体，这种集成技术亦是建立

12、于微细加工的基础之上，其主要研究问题包括： 微系统的宏、微界面接口技术，封装技术，粘接技术，系统自检、自律、自校正技术等。同时已经研制出了一些典型微系统， 如用于化学成分检测的微成分检测系统（5 mm 5 mm 3 mm）， 用于心脏状态监测的微系统（4 mm8 mm），用于导航的微惯性系统（20 mm20 mm5 mm）等。 2. 纳米机械技术纳米机械技术包括的领域很广，其研究基础包括纳米加工过程的动力学模拟、纳米构件与表面分子工程、纳米摩擦学等。 这里所指的纳米机械是能实现纳米尺寸上某种功能的机械， 如纳米制造设备及纳米执行器，纳米执行器能实现纳米尺度的移动与定位。典型的纳米执行器有两种，

13、一种是基于线性马达的Yoshida系统，有1 nm定位精度和200 nms的速度；另一种是基于压电陶瓷管的蠕动爬行装置，以步进方式很容易实现1 nm的定位以及在扫描隧道显微镜（Scanning Tunneling Microscope，简称STM）和原子力显微镜（Atomic Force Microscope，简称AFM）上达到0.01 nm的精确定位。 3. 纳米材料技术纳米材料技术是发展最早且研究最深入的学科。纳米材料由于其结构的特殊性，如大的表面比、小尺寸效应、界面效应、量子效应和量子隧道效应等一系列新的效应，使其具有许多不同于传统材料的独特性能，从而成为未来新材料中的一员，如隐身材料，

14、高灵敏度、高响应的传感材料，多功能复相陶瓷材料等。纳米材料还为基础研究提供可控参数的样品，如纳米薄膜、纳米超微粉等用于研究上述效应。 5. 纳米测量技术以上所涉及有关纳米技术的研究，均离不开对它们的分析测试工作纳米测量技术，或称之为纳分析和纳探针技术。其中纳探针技术发展迅速并较为成熟，随着20世纪 80年代STM的出现，使人们能直接观察到物质表面的原子结构，把人们带到了微观世界。STM具有极高的空间分辨率（横向可达0.1 nm， 纵向可低于0.01 nm）和广泛的适用性，在国际上一度掀起STM的热潮，并在一定程度上推动了纳米技术的产生与发展。基于STM发展起来了一系列利用探针与样品的不同相互作

15、用，来探测表面或界面纳米尺寸上表现出来的物理与化学性质的扫描探针显微镜（Scanning Probe Microscope， 简称 SPM）， 如原子力显微镜（AFM）、磁力显微镜（Magnetic Force Microscope， 简称MFM）、摩擦力显微镜（Lateral Force Microscope， 简称LFM）、弹道电子发射显微镜（Ballistic Electron Emission Microscope， 简称BEEM）、 光子扫描隧道显微镜（Photom Scanning Tunneling Microscope， 简称PSTM）、扫描隧道显微镜（Scanning Tun

16、neling Potentiometry，简称 STP）、扫描离子电导显微镜（Scanning Ionconductance Microscope，简称SICM）、 扫描热显微镜（Scanning Thermal Microscope，简称STM）、 扫描力显微镜（Scanning Force Micrscope，简称SFM）等。 另外光学干涉显微测量技术亦得到长足的发展，如外差干涉测量技术、超短波长干涉测量技术，随着一些新技术、新方法的应用亦具有纳米级测量精度，如外差干涉光学轮廓仪具有约0.1 nm的分辨率，X射线干涉测量仪是以硅的101面的晶格间距（约0.2 nm）作为测量基准，具有0.0

17、1 nm的分辨本领。 而微细结构的缺陷，如金属聚积物、微沉积物、微裂纹等测试的纳米分析技术目前发展尚不成熟。据报道，国外在该领域的研究工作主要有用于晶体缺陷的激光扫描层析技术（Laser Scanning Tomograph， 简称LST）， 其探测微粒尺度的分辨率达1 nm；用于研究样品顶部几个微米之内缺陷情况的纳米激光雷达技术（Nanolidar）， 其探测尺度分辨率亦达1 nm。10.3.3 微小型化的尺寸效应(1） 力的尺寸效应。在微小尺寸领域，与特征尺寸L的高次方成比例的惯性力、电磁力（L3）等的作用相应减小， 而与尺寸的低次方成比例的粘性力、弹性力（L2）、表面张力 （L1）、静电

18、力（L0）等的作用相对增大。 （2） 表面效应。随着尺寸的减小，表面积（ L2 ）与体积（L3）之比相对增大，因而热传导、化学反应等加速， 表面间的摩擦阻力显著增大。 （3） 误差效应。对于微小构件，加工误差与构件尺寸之比相对增大，这可能使微小机构的特性受误差影响增大。 （4） 材料性能。尺寸减小，材料内部缺陷减少，材料的机械强度大幅度增大。微型薄膜构件的弹性模量、抗拉强度、 残余内应力、破坏韧性、疲劳强度等与块材不尽相同，尺寸减小到一定程度，有些宏观物理量甚至要重新定义。 微观摩擦的机理也在研究中。 另外，随着尺寸减小，人们需要进一步研究微动力学、 微细管道流体特性、微小物体的热力学特性以及

19、CAD、仿真和拟实技术等。 10.3.4 微细加工工艺1. 半导体加工技术（1） 光刻加工技术。光刻加工是用照相复印的方法将光刻掩膜上的图形印制在涂有光致抗蚀剂（光刻胶）的薄膜或基材表面，然后进行选择性腐蚀，刻蚀出规律的图形。所用的基材有各种金属、半导体和介质材料。光致抗蚀剂是一类经光照后能发生交联、分解或聚合等光化学反应的高分子溶液。光刻加工工艺的基本过程通常包括涂胶、曝光、显影、坚膜、 腐蚀、去胶等步骤。在制造大规模、超大规模集成电路等场合， 需采用CAD技术，把集成电路设计和制造结合起来，即进行自动制版。 光刻质量和光致抗蚀剂种类、光刻工艺及掩膜版质量直接相关。为了提高光刻分辨率，制造更

20、高密度的集成电路， 以及降低缺陷密度和提高生产率，人们提出了一系列的改进措施， 主要有：在光掩膜制作上采用移相掩膜（PhaseShift Masks）技术；在曝光工序上采用以激发深紫外波长的准分子激光器这一曝光光源，显著提高曝光分辨率；采用光致抗蚀剂化学增幅技术，提高辐照曝光的感光灵敏度；在刻蚀技术方面，为了实现0.10.01 m图形超精加工，人们加强了高能粒子束直接扫射成像技术的研究。 （2） 体微型机械加工技术。体微型机械加工是一种对硅衬底的某些部位用腐蚀技术有选择地除去一部分以形成微型机械结构的工艺，常用的主要有湿法腐蚀和干法腐蚀两种。 湿法腐蚀是应用化学腐蚀的方法对硅片进行加工的技术，

21、 一般用各向同性化学腐蚀、各向异性化学腐蚀和电化学腐蚀。 干法腐蚀是利用粒子轰击对材料的某些部位进行选择性腐蚀的方法，即采用等离子体腐蚀、离子束和溅射腐蚀、反应离子束腐蚀等工艺来腐蚀多晶硅膜、氧化硅膜、氮化硅膜以形成微型机械结构。目前，随着干法腐蚀技术的发展，已形成以干法为主，干、湿结合的刻蚀工艺。 （3） 表面微型机械加工技术。表面微型机械加工技术是在硅表面根据需要生长多层薄膜，如二氧化硅（SiO2）、多晶硅、氮化硅、磷硅玻璃膜层（PSG），采用选择性腐蚀技术， 去除部分不需要的膜层，在硅平面上形成所需要的形状，甚至是可动部件。去除的部分膜层一般称为“牺牲层”，整个加工过程都在硅片表面层上进

22、行，其核心技术是“牺牲层”技术。 该技术的优点是：在制造过程中所使用的材料和工艺与常规集成电路生产有很强的兼容性，不必另外投资；再者，只要在制膜上略加改动，就可以用同样的方法制造出大量的不同结构。其最大的优势在于把机械结构和电子电路集成一起的能力， 从而使微产品具有更好的性能和更高的稳定性。 2. 光刻电铸光刻电铸即LIGA（德文，Lithographie Galvano forming Abformung）工艺，利用X射线的深层光刻与电铸相结合，能够实现高深宽比的金属、塑料等多种材料的微细加工。与牺牲层腐蚀工艺结合，已制造出直径为微米级尺寸的金属齿轮以及微小的加速度计等。低成本的LIGA工艺

23、和准LIGA的加工工艺也在研究中。 LIGA技术是20世纪80年代初期德国卡尔斯鲁耳原子能研究中心为铀-235研制微型喷嘴结构的过程中产生的。该技术是一种由半导体光刻工艺派生出来的，采用光刻方法一次生成三维空间微型机械构件的方法， 经过十几年的发展已趋成熟。 图10-7 用LIGA技术制造器件的过程 LIGA技术的机理由深层X射线光刻、电铸成形及塑注成形三个工艺组成。它的主要工艺过程为：X光光刻掩膜板的制作、 X光深光刻、光刻胶显影、电铸成形、塑模制作、塑模脱膜成形等。具体过程为：先用聚乙-甲基丙烯酸甲酯等作光致抗蚀剂涂在基板上，再在基板上盖上已刻好图形的金属掩膜，再用X线使光刻胶层曝光、显影

24、，将未曝光部分溶解掉，制成抗蚀层的结构图形，再在抗蚀层结构图形的间隙处镀上镍、铜或金等金属至所需厚度，制成金属模，再以此模为母模注射塑料型芯，最后将型芯电镀成金属构件。图10-7所示为用LIGA技术制造器件的过程。 3. 集成电路（IC）技术这是一种发展十分迅速且较成熟的制作大规模电路的加工技术，在微型机械加工中使用较为普遍，是一种平面加工技术。 但该技术的刻蚀深度只有数百纳米，且只限于制作硅材料的零、 部件。 4. 超微型机械加工和电火花线切割加工精密微细切削加工适合所有金属材料、塑料及工程陶瓷， 适合具有回转表面的微型零件加工，如圆柱体、螺纹表面、 沟槽、圆孔及平面加工，切削方式有车削、铣

25、削、钻削。 精密微细磨削可用于硬脆材料的圆柱体表面、沟槽、切断的加工。微细电火花加工是利用微型EDM电极对工件进行电火花加工，可以对金属、 聚晶金刚石、单晶硅等导体、半导体材料做垂直工件表面的孔、槽、异型成形表面的加工。微细电火花线切割加工（WEDG）也可以加工微细外圆表面，在工件的一侧装有线切割用的钼丝，工件作回转运动，钼丝在走丝中对工件放电并沿工件轴线作进给运动，完成对工件外圆的加工。 10.4 成 组 技 术 10.4.1 成组技术的基本概念成组技术（GT）的基础是相似性。相似性是指不同类型、 不同层次的系统间存在的某些共同的物理、化学、几何、生物学或功能等方面的具体属性或特征。“相似”

26、是指属性或特征相同，但在数值上有差别的现象。 在机械制造工业中，大批量生产可采用各种自动机床和自动生产线来提高生产率，单件小批量生产可采用扩大各种高效数控机床的应用范围来提高经济效益。但在成批量多品种生产时，上述两种方法都不能解决提高生产率和经济效益的问题。 成组加工工艺就是将结构和加工工艺相接近的零件集中在一起以扩大零件的批量，使大批量生产中行之有效的高效率工艺方法和设备可以用到成批生产中去， 以达到较高的技术经济指标。 10.4.2 零件分类编码系统1. 零件分类的基本原理零件分类是根据零件的特征来进行的， 这些特征一般可分为以下三个方面： （1） 结构特征。零件的几何形状、尺寸大小、结构

27、功能、 毛坯类型等。 （2） 工艺特征。零件的毛坯形状、加工精度、表面粗糙度、加工方法、 材料、定位夹紧方式、选用机床类型等。（3） 生产组织与计划特征。加工批量，制造资源状况， 工艺过程跨车间、工段、厂际协作等情况。 2. 零件分类编码的作用零件分类编码系统是将零件进行分类编码的一种工具， 它是实施成组技术的基础和重要手段。因此在实施成组技术的过程中，必须首先建立相应的零件分类编码系统， 然后应用这个编码系统使零件的有关信息代码化，据此对零件进行分类分组，以便促进零件设计的标准化、系列化和通用化， 辅助人工或计算机的工艺过程编制和进行成组加工车间的平面设计， 改进数控加工的程序编制，使工艺设

28、计合理化，促进工装和工艺路线标准化，为计算机辅助制造打下基础，进一步以成组的方式组织生产。 零件的分类编码反映了零件固有的名称、功能、结构、 形状和工艺特征等信息3. 零件分类编码系统简介由于实施成组技术的目的、范畴和手段不同，迄今为止， 世界各国已制定了几十种编码系统。 （1） Opitz零件分类编码系统。Opitz零件分类编码系统是20世纪60年代在德国阿享工业大学奥匹兹（HOpitz）教授主持并指导下，得到德国机床制造商协会的支持， 所制定的通用零件分类系统（又称VDW系统）。Opitz系统是一个十进制九位数码的分类编码系统， 其基本结构如图10-8所示。 图10-8 Opitz系统结构

29、示意图 Opitz系统前五位数码表示零件的形状特征，称为主码。 第1位数码主要用来区分回转体与非回转体类的零件。对于回转体类零件，用L/D来区分盘状、短轴和长轴类零件，接着提出了回转体类零件中的变异零件和特殊零件。对于非回转体零件， 则用A/B与A/C（ABC）来区分杆状、板状和块状类零件，同样也考虑了特殊类零件形状。第25位数码，则是对第1位码所确定的零件类别的形状细节作进一步的描述和细分。对于正常的回转体类的零件， 按外部形状内部形状平面加工辅助孔、 齿形和成形加工的顺序细分。对于有变异的回转体零件，按外部形状回转加工平面加工辅助孔、齿形和成形加工的顺序细分。对于非回转体类的零件，则按总体

30、形状回转加工平面加工辅助孔、齿形和成形加工的顺序细分。至于回转体类和非回转体类中的特殊零件，其第25位数码的分类标志内容都留给使用企业按各自产品回转体类中的特殊零件的结构与工艺特征自行确定。 系统后四位数码称为辅助码，这是一个公用部分，即不论回转体类或非回转体类零件都要使用。其中第6位数码表示零件的主要尺寸，回转体类零件为最大直径D，非回转体类零件为最大长度L。第7位数码表示零件材料，也附带部分热处理信息。 第8位数码表示毛坯的形式（棒料、锻件、铸件或焊接件等）。第9位数码表示零件表面的加工精度要求。Opitz系统的主要特点为： 结构比较简单， 只有9位数码， 方便记忆和手工分类编码。 系统的

31、分类标志以零件结构特征为主， 隐含工艺信息， 但工艺信息尚不详细。 系统虽然有一位数码表示精度，但零件的精度既有尺寸精度又有几何形状精度和位置精度，所以只用一位数码不能表示完全。 系统的分类标准仍不够严密和准确。其主码中各特征码的排列顺序是按特征项的难易程度排列的。如果零件在同一码位上具有多种特征，则编码时必须选择难度最大的特征， 因而造成“高代码掩盖低代码”的问题。如图10-9所示回转体类零件，其内表面具有功能槽，在描述其内表面形状要素时， 它的第三位数码可以编为3， 但因其内表面还有功能锥面（锥孔），其特征码为7，因而该零件第三位数码应编为7，显然， 这样是不太合理的。 零件名称： 内锥套

32、 材料及热处理：45钢锻件高频淬火图10-9 Opitz系统“高代码掩盖低代码”问题举例Opitz系统用法如图10-10所示， 图的上方为某个零件的具体结构形状， 分类编码的结果如图中下方所示。 由此图可以看出编码“以数代形”的绝妙作用。利用一个9位数码，就能描述出一个零件的形状、尺寸和材料，本来需要用冗长而复杂的文字或语言才能说清楚的，现在只要用简单的几个数码就能大体上交代清楚了。因而，在成组技术条件下，除了传统的工程图是一种通行的工程技术语言外，分类编码是另一种 “以数代形” 的通行语言。 图10-10 Opitz系统分类编码示例 （2） JLBM-1零件分类编码系统。JLBM-1零件分类

33、编码系统是由我国原机械工业部于1982年组织有关科技人员制定并经批准的一项指导性技术文件，是一个适用于机械制造厂在设计、 工艺、制造和生产管理部门应用成组技术的多用途分类编码系统。 此系统采用15个码位，每个码位包含10项特征码。 该系统第1、2位码构成一个功能名称矩阵，反映了零件的功能和主要形状，列入名称类别的零件都是各行业具有共性的常用零件，便于通过名称作设计检索和分类。但是，企业或工厂在应用此系统前，必须对本企业的零件名称作标准化处理， 并有明确的解释。第39位码表示零件的主要形状和加工特征。第1015位码为辅助码， 表示零件的材料、毛坯、尺寸和精度等。 （3） 面向工艺的分类编码系统。

34、前述零件分类编码系统， 如用于制造，根据工艺相似性分零件组（或族），则其中包含的工艺信息远远不够，不能满足编制成组工艺文件的需要。 为此，德国斯图加特（Stuttgart）大学图奋查莫尔（KTuffentsammer）等人研制了一种以工艺分类为目标的工艺分类编码系统。此系统按不同的加工方法如车、 钻、 铣、 磨有不同的编码表。每一种编码表的第1位码都是该种加工方法所用为工件安装用的夹具。表10-1为车削用的工艺分类编码系统表。车削工艺分类码共有8位：第1位码为三爪自定心卡盘、 四爪单动卡盘等； 第2位为工件直径及其对应的夹具尺寸规格； 第3位为工件长度； 第46位为车削加工中需要用到的通用或专

35、用附件； 第7位为材料； 第8位为精度。 此工艺编码系统设计的思想和GT技术先行者前苏联的米特洛范诺夫早期在工厂推行GT的经验一致。只有应用相同夹具的零件，才能分在同一组（族）内。这样，在同一组（族）内更换零件时可使调整时间最短。 此外， 加工中的各种工艺装备， 尤其是夹具对分组的重要性显而易见。对整体几何形状有较大差别， 但在机床上操作主要内容相似的零件应该属于同一个零件组（族）。这使工艺和工艺装备各有继承性， 提供了各种工艺装备和工艺“重复使用”的机会。由于不同工厂在工艺和工艺装备上差别较大，因此这类工艺编码系统在移植时有较大工作量，影响其推广应用。 （4） 美国MICLASS分类编码系统。此系统先由荷兰在20世纪70年代开发，后由美国OIR（Organization for Industrial Research）改进并维护，目前已改称MULTICLASS系统。MICLASS系统在美国较为流行，并为不少工厂企业所采用。 此系统共有30位码，前18位码由OIR规定其内容，后12位码由用户按自身需要确定。此系统为一树状结构，后