工艺设计及其管理

第3章工艺设计及其管理

3.1工艺方案和工艺路线的设计3.1.1工艺方案设计1.工艺方案的设计原则和依据（1）工艺方案设计的原则（2）设计工艺方案的依据2.工艺方案的分类（1）新产品样机试制工艺方案（2）新产品小批试制工艺方案（3）批量生产工艺方案（4）老产品改进工艺方案（5）零件的工艺方案工艺方案设计的原则①设计工艺方案应在保证产品质量的同时，充分考虑生产周期、成本和环境保护；②根据本企业能力，积极采用国内外先进工艺技术和装备，不断提高企业工艺水平。设计工艺方案的依据①产品图样和有关技术文件。据此，按产品的复杂程度、精度要求等采取相应的工艺措施；②产品的生产纲领、产品的生产性质和生产类型。据此，决定工艺准备的期限、任务和内容；③本企业的现有条件。如果企业条件比较好，工艺能力强，就应该采用先进的工艺方法进一步提高工艺水平。如果企业工艺能力比较差，就应针薄弱环节采取相应措施，提高工艺能力，千方百计地以满足产品对工艺的需求；④国内外同类产品的工艺技术情报和工艺知识；⑤国家有关的技术政策和法规，如绿色制造方面的法规等；⑥企业有关技术领导对该产品工艺工作的要求及有关科室和车间的意见。工艺方案的分类（1）新产品样机试制工艺方案新产品样机试制（包括产品定型，下同）工艺方案应在评价产品结构工艺性的基础上，提出样机试制所需的各项工艺技术准备工作。（2）新产品小批试制工艺方案新产品小批试制工艺方案应在总结样机试制工作的基础上，提出批试前所需的各项工艺技术准备工作。（3）批量生产工艺方案批量生产工艺方案应在总结小批试制情况的基础上，提出批量投产前需进一步改进和完善工艺、工艺装备和生产组织措施的意见和建议。（4）老产品改进工艺方案该工艺方案主要是提出老产品改进设计后的工艺组织措施。（5）零件的工艺方案该方案是对工艺关键件提出的主要工艺组织措施。3.工艺方案的内容（1）新产品样机试制工艺方案的内容（2）新产品小批试制工艺方案的内容（3）批量生产工艺方案的主要内容（4）老产品改进工艺方案的内容（5）零件工艺方案的内容新产品样机试制工艺方案的内容

对产品结构工艺性的评价和对工艺工作量的大体估计；提出自制件和外协件的初步划分意见；提出必需的特殊设备的购置或设计、改装意见；必备的专用工艺装备设计、制造意见；关键零、部件的工艺规程设计意见；有关新材料、新工艺的试验意见；主要材料和工时的估算。新产品小批试制工艺方案的内容

对样机试制阶段工艺工作的小结；对自制件和外协件的调整意见；自制件的工艺路线调整意见；提出应设计的全部工艺文件及要求；提出主要铸、锻件毛坯的工艺方法；对专用工艺装备的设计意见；对专用设备的设计或购置意见；对特殊毛坯或原材料的要求；对工艺、工艺装备的验证要求；对关键件的制造周期或生产节拍的安排意见；根据产品复杂程度和技术要求所需的其它内容。批量生产工艺方案的主要内容对小批试制阶段工艺、工艺装备验证情况的小结；工艺关键件质量攻关措施意见和关键工序质量控制点设置意见；工艺文件和工艺装备的进一步修改、完善意见；专用设备或生产自动线的设计制造意见；有关新材料、新工艺的采用意见；对生产节拍的安排和投产方式的建议；装配方案和车间平面布置调整的意见。老产品改进工艺方案的内容老产品改进工艺方案的内容可参照新产品的有关工艺方案处理。零件工艺方案的内容对工艺关键件的原材料或铸、锻件毛坯的要求；对工艺关键件的工艺路线的安排意见；对工序质量控制的意见及关键工序的处理意见；关键工艺装备的要求；采用专用设备或生产线的意见。4.工工艺方方案的的设计计程序序与管管理（1））工艺艺方案案的设设计程程序①产品品工艺艺方案案应由由产品品主管管工艺艺人员员根据据设计计工艺艺方案案依据据中规规定的的各项项资料料，提提出几几种方方案；；②组织织讨论论确定定最佳佳方案案，并并经工工艺部部门主主管审审核；；③审核核后送送交总总工艺艺师或或总工工程师师批准准；④编号号、晒晒图、、存档档。（2））工艺艺方案案的管管理①工艺艺方案案的格格式②工艺艺方案案的管管理5.工工艺方方案的的评价价（1））概略略指标标表3—1工工艺方方案评评价概概略指指标（2））计算算指标标①工艺艺成本本降低低额②投资资节约约总额额③投资资回收收期表3—1工工艺方方案评评价概概略指指标序号指标计算公式备注1劳动消耗1．劳动小时数2．台时数3．单位时间内产量标志生产效率高低2钳工修配量系数KQ=Q1/QZ(3-1)KQ标志着机械化程度高低Q1-钳工修配工作量（h）QZ-机床加工劳动量（h）3设备构成比KS=A1/A(3-2)KS标志所用设备特点A1-高效专用设备台数A--设备总台数4工艺装备系数Kgz=NZZ/NzL(3-3)Kgz表明工艺装备水平NZZ-专用工艺装备种数NzL-专用零件种数5设备占地面积/用于新建或改建车间6工序的集中与分散程度/反映工序的繁简或长短3.1.2工艺艺路线线的设设计工艺路路线是是指产产品或或零部部件在在生产产过程程中，，由毛毛坯准准备到到成品品包装装入库库的全全部工工艺过过程的的先后后顺序序。工工艺路路线的的设计计是设设计工工艺规规程的的关键键，对对保证证产品品质量量，合合理利利用设设备、、促进进生产产管理理和提提高劳劳动生生产率率都有有重要要作用用。工工艺路路线设设计完完毕，，应提提出工工艺路路线表表（或或车间间分工工明细细表）），也也有的的企业业采用用“流流程表表”，，进一一步指指导车车间分分工以以及工工艺过过程卡卡等工工艺文文件的的设计计。工工艺路路线的的设计计，可可由专专职工工艺路路线工工艺师师或产产品主主管工工艺师师负责责。设设计工工艺路路线时时，都都要依依据工工艺方方案所所确定定的原原则，，提出出两个个以上上的方方案，，经过过分析析对比比，选选择最最佳工工艺路路线。。设计工工艺路路线的的一般般步骤骤（1））加工工方法法的选选择（2））加工工阶段段的划划分（3））加工工工序序的划划分（4））机械械加工工顺序序的安安排（5））热处处理工工序的的安排排（6））辅助助工序序的安安排加工方方法的的选择择①根据据机械械零件件上主主要表表面的的技术术要求求，先先选定定表面面的最最终加加工方方法，，依次次再推推出前前面一一系列列工序序的加加工方方法、、顺序序和次次数。。主要要表面面加工工方法法确定定后，，再选选定其其它次次要表表面的的加工工方法法和顺顺序。。即应应遵循循“先先主后后次””的原原则。。②选择择加工工方法法时尽尽量考考虑应应用工工厂现现有生生产设设备和和工艺艺装备备，挖挖掘企企业现现有资资源能能力，，减少少设备备投资资。③对于于关键键件及及有特特殊技技术要要求的的表面面，在在现有有加工工方法法不能能充分分保证证加工工质量量时，，应积积极采采用先先进的的加工工方法法予以以保证证。④对于于材料料性质质不同同的零零件，，应采采用与与之相相适应应的加加工方方法进进行加加工。。⑤产品生生产类型型不同，，所选用用的加工工方法亦亦不一样样，所以以加工方方法要与与生产类类型相匹匹配，保保持良好好的经济济性。加工阶段段的划分分①粗加工工阶段该该阶段段的主要要目的是是去除工工件表面面大部分分余量，，取得较较高的生生产率，，精度要要求不高高。②半精加加工阶段段本阶阶段的主主要目的的是工件件上次要要表面达达到技术术要求。。为工件件主要表表面的精精加工作作好准备备，使主主要表面面消除粗粗加工时时留下的的误差，，并达到到一定的的精度。。该阶段段一般在在热处理理以前进进行。③精加工工阶段该该阶段段的主要要目的是是使主要要表面达达到图样样规定的的技术要要求。④光整加加工阶段段这阶阶段的主主要目的的是保证证加工高高精度、、低粗糙糙度表面面的加工工要求。。注意加工工阶段的的划分是是针对零零件主要要表面而而言，次次要表面面加工应应穿插于于各阶段段加工，，因此，，常会出出现“粗粗中有精精，精中中有粗””的现象象。加工工序序的划分分:工工序集中中零件的加加工集中中在少数数几道工工序中完完成，而而每道工工序加工工的内容容却较多多。工序序集中的的特点：：工序数数少，缩缩短了生生产周期期，简化化了生产产计划和和组织工工作；设设备数量量减少，，可以相相应地减减少操作作工人和和生产面面积；工工件装夹夹次数减减少，它它不仅缩缩短了辅辅助时间间，而且且，一次次装夹加加工较多多表面，，使基准准不变，，减少了了多次安安装误差差，易于于保证加加工表面面间的位位置精度度；有利利于使用用多刀、、多轴、、多工位位、高效效率的专专用设备备和工艺艺装备，，提高生生产率。。但由于于专用设设备和工工艺装备备的生产产技术准准备周期期长和投投资大，，且调整整维修困困难，需需要技术术熟练的的高级技技术工人人进行维维修调整整，因而而限制了了产品更更新换代代的速度度。但发发展的趋趋势是工工序集中中，如各各种加工工中心的的使用。。工序分散散将零件的的加工分分得细，，所需工工序数目目多，而而每道工工序所包包括的加加工内容容很少。。工序分分散的特特点：工工序数目目多，工工艺路线线长，生生产周期期长，在在制品占占用量大大；采用用的设备备数目多多，所需需操作工工人多，，生产占占用面积积大；所所需设备备和工艺艺装备比比较简单单，便于于调整维维修使用用，不需需专门的的高技术术调整工工人；生生产技术术准备工工作量少少，容易易适应产产品更新新换代。。机械加工工顺序的的安排①按照““先粗后后精”的的原则，，将零件件的加工工过程划划分阶段段；②按“先先基准后后其它””的原则则，即先先加工精精基准表表面，以以保证后后续各工工序定位位准确、、安装误误差小，，容易保保证加工工质量；；③按照““先主后后次”的的原则，，先安排排零件主主要表面面的加工工，后安安排次要要表面的的加工。。这是由由于次要要表面加加工工作作量较少少，而且且它们往往往又和和主要表表面有位位置精度度要求。。为了保证证加工精精度的要要求，有有些零件件的某些些表面的的最后精精加工，，还需安安排在部部件装配配之后，，或在产产品总装装配过程程中进行行。热处理工工序的安安排为了提高高零件材材料的力力学性能能和表面面质量，，改善金金属材料料的切削削加工性性及消除除内应力力，拟订订工艺路路线安排排工序时时，应把把热处理理工序安安排在恰恰当位置置，切勿勿遗漏而而造成损损失。常常用热处处理工序序有退火火与正火火、淬火火、调质质处理、、渗碳淬淬火等。。其它热热处理方方法还有有氮化、、氰化及及时效等等。辅助工序序的安排排检验工序序一般安安排在：：粗加工工阶段之之后；关关键工序序加工前前和加工工后；零零件跨车车间转序序时；特特种性能能（探伤伤、密封封性等））要求之之前；零零件全部部加工完完成之后后。除了检验验工序之之外，还还要考虑虑去毛刺刺、清洗洗、涂油油、防锈锈等辅助助工序。。辅助工工序在生生产中不不是可有有可无的的，它根根据需要要安排后后，将和和其它工工序同等等重要，，必须严严格执行行。2.工艺艺路线的的评价（1）工工艺路线线的评价价指标①最高生生产率指指标②最低成成本指标标③最大利利润指标标（2）工工艺评价价函数①单工序序评价函函数与与生产率率、成本本和利润润的三种种基本评评价指标标相应的的评价函函数②流程型型多工序序（即工工艺路线线）的评评价函数数3.工艺艺路线的的优化（1）函函数法①采用函函数法优优化单个个工序②采用函函数法优优化工艺艺路线（2）动动态规划划法和网网络图法法①动态规规划法②网络图图法（3）成成本分析析法3.2成成组工艺艺设计成组工艺艺是把分分布在不不同或相相同产品品中的零零件，按按其特征征（包括括结构特特征、工工艺特征征及管理理特征等等）的相相似性，，归类成成一个个个零件族族（组）），按零零件组设设计工艺艺过程，，这样就就扩大了了批量（（成组批批量），，减少了了品种，，以便采采用高效效率的生生产方法法，为多多品种、、小批量量生产提提高经济济效益开开辟了一一条途径径。成组技术术的基本本原理成组技术术是一门门生产技技术科学学，研究究如何识识别和发发掘生产产活动中中有关事事物的相相似性，，把相似似问题归归类成组组，寻求求解决这这一组问问题相对对统一的的最优方方案，以以期取得得良好的的经济效效益。成成组技术术是一门门涉及多多学科领领域的综综合性技技术，其其理论基基础是相相似论，，相似论论就是同同与变异异的统一一。3.2.2零件件的分类类编码系系统1.零件件分类编编码的作作用（1）利利用零件件分类编编码结果果，可以以获得企企业的零零件频谱谱。（2）零零件分类类编码的的结果是是实现设设计、工工艺标准准化的基基础。（3）零零件分类类编码的的结果，，提供了了有效的的检索手手段。（4）零零件分类类编码系系统的应应用，有有利于实实现专业业化生产产。（5）零零件分类类编码系系统的应应用，有有助于新新的管理理和制造造模式的的推广应应用。2.零件件分类编编码的原原理（1）基基本概念念分类系统统分类环节节分类标志志分类标志志的安排排顺序（2）分分类系统统的结构构①链式结结构②树式结结构③混合式式结构零件分类类系统结结构（a）链链式结构构（（b）树式式结构（（c））混合式式结构3.零件分类类编码系统的的编码结构（1）总体结结构①整体式如如图3-12（a）②主辅码式图图3-12（b）③子系统式图图3-12（c）（2）码域信信息排列方式式①全组合排列列法表3-8②选择排列法法表表3-9③选择组合排排列法表表3-10零件分类编码码系统总体结结构（a）整体式式（（b）主辅码码式（（c）子子系统式表3-8全组组合排列法（（KK3系系统）原理实例（同心螺纹）0无形状要素无螺纹1A等距螺纹2B变距螺纹3C锥形螺纹4A+B1+25A+C1+36B+C2+37A+B+C1+2+38D其它同心螺纹9（1~7）+D（1~7）+8选择排列法（（德国OPITZ）原型实例（外部形状、外部形状要素）0无形状要素光滑、无形状要素1A一端台阶无形状要素2A+B或光滑有螺纹3A+B+C有功能槽4D两端台阶无形状要素5D+E有螺纹6D+E+F有功能槽7O有功能锥面8O+H有传动螺纹9L其他（>10的功能直径）选择组合排列列法（KK3系统）原型实例（基本内型）0无形状要素无孔1A有轴向孔通孔直径无变化2A+D直径变化无功能槽3A+D+E有功能槽4B一端盲孔直径无变化5B+D直径变化无功能槽6B+D+E有功能槽7C两端盲孔直径无变化8C+D直径变化无功能槽9C+D+E有功能槽4.零件分类类编码系统简简介（1）国内外外常用机械加加工零件分类类编码系统见见表3-11。常用的机械加加工零件分类类编码系统序号国别系统名称系统码位特点及应用情况备注1前苏联米特洛凡诺夫回转体45位码，非回转体80位码用于成组加工和设计检索2德国奥匹兹（OPITZ）主码5位+辅码4位，另加一套加工补充码广泛用于机械制造、设计及生产管理60年代初3捷克乌奥索（VUOSO）4位码主要用于零件统计及成组加工50年代末4日本KK-321位码1976年5英国布里希（BRISCH）4~6位码+辅码可用于企业的制造、设计、管理等各个方面50年代6瑞士苏尔泽（SULZER）（15+5+9）位码用于生产过程各个方面的多功能系统子系统结构7中国JLBM-1主码9位，辅助码6位各类机械零件1986年VUOSO零零件分类编码码系统①系统结构VUOSO零零件分类编码码系统是一个个十进位的4位代码系统统，其横向分分类环节由类类-级-组-型4位组成成，纵向分类类环节为10项。VUOSO零零件分类编码码系统系统特点系统首先将零零件划分为几几大类，位数数少，结构简简单，便于记记忆，使用方方便。采用多层次的的综合分类标标志（如第1位码使用一一个代码表示示了零件多层层的分类信息息），减少了了分类环节，，使系统结构构紧凑。采用了“三要要素全组合排排列”（如第第3位码），，使分类标志志含义明确，，结构紧密、、便于记忆。。对回转体零件件采用D与D/L作为尺尺寸标志，对对非回转体零零件采用L与与L/B作为为尺寸标志。。既考虑了零零件的尺寸大大小，又考虑虑了零件的基基本形状（如如短轴、长轴轴等），从而而反映了零件件的工艺特点点，便于工艺艺设计（如车车床装夹方式式的选择：L/D1——卡盘装装夹、1L/D3——卡盘或或卡盘+后顶顶针装夹、3L/D10——前后后顶针+拨盘盘装夹、L/D10——前后后顶针+拨盘盘+中心架或或跟刀架装夹夹〉。同时也也考虑了零件件重量，以便便于考虑毛坯坯的制造和起起重运输。（3）OPITZ零件分分类编码系统统①系统结构表表3-14②系统特点系统的结构简简单，横向分分类环节数适适中，便于记记忆和分类。。主码虽然主要要用来描述零零件的基本形形状要素，但但实际上隐含含着工艺信息息。系统的纵向分分类环节的信信息排列中，，有些采用了了选择排列法法，结构欠严严密，易出现现多义性。系统通过辅助助码考虑了工工艺信息的描描述，虽然粗粗糙一些，但但却是一个进进步。与VUOSO系统相比，，系统采用主主辅码结构，，所描述信息息要详细得多多，因此应用用广泛。OPITZ零零件分类编码码系统基本结结构回转体零件非回转体零件0123456789L/D<0.50.5<L/D<3L/D>3L/D<2带变异L/D>2带变异特殊件板状零件杆状零件块状零件特殊件01内部形状及…要素90回转…加工90…90…901

…主要孔901平面…加工

90…平面加工90…90…901平面…加工901辅助…加工

90…辅助加工90…90…901辅助…加工901外部形状及…要素90外部形状及…要素90总体…形状90…90…90总体…形状90总体…形状90123456789主要尺寸材料及热处理毛坯原始形状精度ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨ零件类别码形状及加工码辅助码（4）JLBM-1零件件分类编码系系统①系统结构表表3-15②系统特点系统横向分类类环节数适中中，结构简单单明确，规律律性强，便于于理解和记忆忆。系统广泛适用用机械企业各各种不同产品品零件的分类类。系统吸收了KK-3系统统的零件功能能名称分类标标志，有利于于设计、工艺艺及管理部门门使用。系统虽采用了了混合式结构构，但实际上上纵向分类环环节增加不多多，系统依然然存在标志不不全的现象。JLBM-1零件分类编编码系统的基基本结构3.2.3零零件的分类成成组方法1.视检法2.生产流程程分析法3.编码分类类法4.势函数法法视检法该方法是由有有生产实践经经验的工程技技术人员根据据个人的经验验，把具有相相似特征的零零件归为一类类。这种方法法常用于零件件的粗分组。。生产流程分析析法生产流程分析析法是根据零零件的加工工工艺过程，将将工艺过程相相似的零件归归为一类。具具体方法有：：关键机床法法、顺序分枝枝法、聚类分分析法等。顺序分枝法顺序分枝法是是将待分类的的全部零件首首先按其工艺艺过程逐个地地判别，使之之归属于相应应的各级分枝枝组，进入分分枝组的零件件在主要工序序类型、数目目和顺序上完完全一致（分分枝过程）；；然后，遵循循一定的并枝枝原则把各级级分枝组合并并为零件种数数适当的零件件组（并枝过过程）。顺序分枝法的的工作过程读入各个分类零件的工艺过程代码全部零件进行分枝第一级第二级…第m级并枝成组按高亲密度关系并枝按低亲密度关系并枝按中亲密度关系并枝加工族ⅠⅡ…N决定最高分枝组级数分枝

并枝分枝过程将零件按其工工艺过程进行行编码，通常常可采用设备备或工序代码码，为简化分分析工作，对对工艺过程编编码特作如下下规定：若采采用设备代码码，规格相近近的同类型机机床可用同一一代码，但同同类型机床用用于不同性质质的工序（如如粗、精加工工等），则应应采用不同代代码；同一工工艺过程中，，若有若干工工序使用代码码相同的机床床，则仅对最最先工序编码码，即工艺过过程编码不会会有相同的代代码出现；不不需要特殊设设备或采用低低廉设备的辅辅助工序，如如划线、钳工工及检验工序序等通常可不不予编码。零零件不同，其其代码位数和和机床顺序也也不同，最长长代码位数为为最高分枝组组级数。分枝过程首先进行一级级分枝，即按按首道工序分分类，将首道道工序相同的的零件聚集在在一起，由此此形成若干一一级分枝。零零件工艺过程程只有一道工工序的，应进进入相应序号号的一级分枝枝组。分枝组组序号与据以以分类的工序序或机床代码码相同。接着着，对未进入入一级分枝组组的其余零件件在一级分枝枝的基础上进进行二级分枝枝，即按第1、2道工序序分类，将第第1、2道工工序相同且只只有这两道工工序的零件聚聚集在一起，，由此形成若若干二级分枝枝组。同理，，按工序顺序序依次逐级分分枝，直至全全部零件分别别归属于相应应的各级分枝枝组为止。分类零件的工工艺过程代码码(例）零件号工艺过程代号零件号工艺过程代号零件号工艺过程代号零件号工艺过程代号01，17124505,19,20120912513150214062451013143403，1823450712411，2113515，22，23134504123408134122416154工艺过程代号：1——车床2——卧式铣床3——立式铣床4——钻床5——磨床分枝过程及分分枝组分枝组级别各级分枝组序号/进入本分枝组的零件数各级分枝组组数各级分枝组零件数第一级[1/0][2/0][3/0]00第二级12/313/114/115/1[23/0]24/134/168第三级[123/0]124/1125/1134/1135/2154/1[234/0]245/167第四级1234/11245/21345/32345/248总和1623并枝过程随着机床类型型和工艺过程程多样性的增增加，会出现现较多的各级级分枝组，虽虽然同序号的的同级分枝组组内的零件工工艺过程完全全相同，但各各级分枝组组组数过多，而而组内零件数数较少，则不不利于成组加加工。因此，，应在各级分分枝的基础上上进行并枝，，把工艺过程程相近的分枝枝组进行合并并。亲密度如果两个分枝枝组级别分别别为nj和nq，nj<nq，其中前nj道工序在工序序类型和顺序序上完全相同同，则该两个个分枝组为高高亲密度关系系，如分枝组组1245与与124就是是高亲密度关关系。如果两个分枝枝组级别分别别为nj和n，nj<nq，其中有nj道工序类型相相同，但顺序序不尽相同，，则该两个分分枝组为中亲亲密度关系，，如分枝组1345与154为中亲亲密度关系。。如果两个分枝枝组级别分别别为nj和n，nj<nq，其中有小于于nj道工序相同，，则为低亲密密度关系，如如分枝组1245与135中只有两两道工序相同同，则两者之之间为低亲密密度关系。分类零件的并并枝结果加工族各级分枝组序号零件号备注加工族各级分枝组序号零件号备注加工族各级分枝组序号零件号备注加工族各级分枝组序号零件号备注I7件12450117II10件1345152223III5件23450318IV1件123404特殊件124071340824506125091351112241212051920154163414可调件13101402可调件1513可调件（2）聚类分分析法聚类分析法是是用一些数学学方法来定量量确定零件之之间的相似程程度，进行聚聚类成组。由由于所用数学学方法不同，，有多种不同同的聚类分析析方法。①单链聚类分分析法②循序聚类分分析法单链聚类分析析法相似系数的计计算一般相似系数数值在0~1之间变化。。若有n个零件件，则需计算算的相似系数数总数为n(n-1)/2零件相似系数零件X1X2X3X4X5X6X7X8X9X10X1X20.50X30.170X40.750.670X50000.X60.170100X70.2000.67000.67X80.750.6701000X900001000X10000.2500.330.25000.33原始相似系数数矩阵图3-16聚聚类树图形循序聚类分析析法其运算步骤为为：计算每对对零件的相似似系数，得到到原始相似系系数矩阵（见见表3-20）；在原始始相似系数矩矩阵中搜寻最最大相似系数数，表3-20中相似系系数为1的共共有3个，取取X3和X6这一对，将将零件X3和和X6合成一一个新零件类类X11；计计算新零件X11与其它它零件的类相相似系数，利利用类平均法法公式进行计计算第6次聚合相相似系数矩阵阵零件相似系数零件X10X13X15X16X10X13（0.33）X150.170X16000.05聚合结果聚合次数新零件类聚合零件（类）组成零件类相似系数零件组数原始X11X3X6X3，X61.009第1次X12X4X8X4，X81.008第2次X13X5X9X5，X91.007第3次X14X1X12X1，X4，X80.756第4次X15X7X11X7，X3，X60.675第5次X16X2X14X2，X1，X4，X80.604第6次X17X10X13X10，X5，X90.3333.编码分类类法编码分类法是是根据零件的的编码来进行行分组的，并并用特征矩阵阵形式表示。。在分类之前前，首先要制制定各零件组组的相似性标标准，根据这这一相似性标标准进行零件件分组。为制制订零件组相相似性标准，，有特征码位位法、码域法法和特征位码码域法等三种种方法，从而而有三种编码码分类法。（1）特征码码位法图图3-17（2）码域法法图3-18（3）特征位位码域法图图3-19特征码位法码域法特征位码域法法3.2.4成成组工艺设计计零件分组后，，为零件组所所设计的综合合工艺，就是是该零件组的的成组工艺。。成组工艺的的设计方法基基本上有两种种。复合零件法复合工艺路线线法复合零件法复合零件法的的思路是先按按各零件组设设计出能代表表该组零件特特征的复合零零件，制订复复合零件的工工艺过程，即即为该零件组组的成组工艺艺过程。再由由成组工艺过过程经过编辑辑处理，就可可产生该组各各个零件的目目标工艺，即即具体零件的的工艺。复合零件的产产生在一个零件组组中选择其中中一个能包含含这组零件全全部表面要素素的零件作为为该组的复合合零件（典型型零件）。如如图3-20所示的零件件组，由17个零件组成成，可选其中中第9个零件件为复合零件件。如果在零件组组中找不到复复合零件，则则可设计一个个虚拟零件作作为复合零件件。其具体方方法是先分析析零件组内各各个零件的型型面特征，再再将它们复合合在一个零件件上，即形成成复合零件。。成组工艺设计计对复合零件设设计工艺过程程，即为该零零件组的成组组工艺。如图图3-22所所示，成组工工艺过程为C1-C2-XJ-X-Z，表示在在车床1、车车床2、键槽槽铣床、立式式铣床、钻床床上加工。从从成组工艺过过程经过删减减可分别得到到该组中各个个零件工艺过过程，如图中中所举4个零零件的下面所所列。复合工艺路线线法复合工艺路线线法的思路是是直接从零件件组中各个零零件的工艺路路线产生一个个能包含全组组零件的工艺艺路线，即为为成组工艺。。其产生办法法有两种：复合工艺路线线的选择产生生复合工艺路线线的设计产生生复合工艺路线线的选择产生生从一个零件组组中选择一个个零件的工艺艺路线，它能能够包含所有有零件的工艺艺路线，就是是该组的成组组工艺。复合工艺路线线的设计产生生将零件组中各各个零件的工工艺路线复合合成一个虚拟拟的、包含了了全组所有工工序的工艺路路线，即为该该组的成组工工艺。方法对比复合零件法一一般适用于形形状简单的回回转体零件，，而复合工艺艺路线法则一一般适用于结结构形状复杂杂的非回转体体零件。工艺规程设计计工艺规程的类类型（1）专用工工艺规程针针对每一个个产品和零件件所设计的工工艺规程。（2）通用工工艺规程①典型工艺规规程为每一一类结构相似似的零、部件件所设计的通通用工艺规程程。②成组工艺规规程按成成组技术原理理将零件分类类成组，针对对每一组零件件所设计的通通用工艺规程程。（3）标准工工艺规程已已纳入标准准的工艺规程程工艺规程的文文件形式及其其使用范围（1）工艺过过程卡片主主要用于单单件、小批生生产的产品。。（2）工艺卡卡片用于于各种批量生生产的产品。。（3）工序卡卡片主要要用于大量生生产的产品和和单件小批生生产中的关键键工序。（4）操作指指导卡片（作作业指导书））用于建立立工序质量控控制点的工序序。（5）工艺守守则某一一专业应共同同遵守的通用用操作要求。。（6）检验卡卡片用于于关键工序检检查。（7）调整卡卡片用于于自动与半自自动机床和弧弧齿轮机床加加工。（8）毛坯图图用于铸铸、锻件等毛毛坯的制造。。（9）工艺附附图根据据需要与工艺艺或工序卡片片配合使用。。（10）装配配系统图用用于复杂产产品的装配，，与装配工艺艺过程卡片或或装配工序卡卡片配合使用用。设计工艺规程程的基本要求求（1）工艺规规程是直接指指导现场生产产操作的重要要技术文件，，应作到正确确、完整、统统一、清晰。。（2）在充分分利用本企业业现有生产条条件的基础上上，尽可能采采用国内外先先进工艺技术术和经验。（3）在保证证产品质量的的前提下，能能尽量提高生生产率和降低低消耗。（4）设计工工艺规程必须须考虑安全和和工业卫生措措施。（5）结构特特征和工艺特特征相近的零零件应尽量设设计典型工艺艺规程。（6）各专业业工艺规程必必须在设计过过程中应协调调一致，不得得相互矛盾。。（7）工艺规规程的幅面、、格式与填写写方法按JB/Z187.3的规规定。（8）工艺规规程中所用的的术语、符号号、代号要符符合相应标准准的规定。（9）工艺规规程中的计量量单位应全部部使用法定计计量单位。（10）工艺艺规程的编号号应按JB/Z254的规定。3.4计算机辅助工工艺过程设计计计算机辅助工工艺过程设计计（ComputerAidedProcessPlanning,CAPP）是通通过向计算机机输入被加工工零件的几何何信息和加工工工艺信息等等，由计算机机自动输出零零件的工艺路路线和工序内内容等工艺文文件的过程。。计算机辅助工工艺过程设计计属于工程分分析与设计的的范畴，是重重要的生产准准备工作之一一。上与计算算机辅助设计计（CAD））相接，下与与计算机辅助助制造（CAM）相连，，它是设计与与制造之间的的桥梁，设计计信息只能通通过工艺过程程设计才能生生成制造信息息，设计只能能通过工艺设设计才能与制制造实现信息息和功能的集集成。计算机辅助工工艺过程设计计的意义①可以代替工工艺师的繁重重劳动②提高工艺过过程设计的质质量③缩短了生产产准备周期，，提高生产率率④减少了工艺艺过程设计及及制造费用⑤在工艺管理理系统和现代代集成制造系系统中，计算算机辅助工艺艺过程设计是是连接计算机机辅助设计与与计算机辅助助制造的桥梁梁。计算机机辅助助工艺艺过程程设计计的效效益费用组成占总费用的比例采用CAPP后减少的比例数采用CAPP后占总费用的比例数工艺过程设计8%58%3.36%材料23%4%22.08%工时28%10%25.20%刀具7%12%6.16%返修品和废品4%10%3.60%管理、利润等30%39.60%计算机机辅助助工艺艺过程程设计计的内内容与与步骤骤（1））产品品信息息输入入（2））毛坯坯的选选择和和设计计（3））定位位和夹夹紧方方案选选择（4））加工工方法法的选选择（5））加工工顺序序的安安排（6））通用用设备备选择择与专专用设设备的的设计计（7））通用用工艺艺装备备选择择和专专用工工艺装装备设设计（8））切削削用量量的确确定（9））加工工余量量、工工序尺尺寸和和公差差的选选择与与计算算（10）工工艺定定额的的确定定（11）技技术经经济方方案分分析（12）工工艺文文件的的输出出计算机机辅助助工艺艺过程程设计计的总总体结结构计算机机辅助助工艺艺过程程设计计的总总体结结构，，分为为三个个层次次：基基础层层、理理论技技术基基础层层、设设计层层。基础层层是指指进行行计算算机辅辅助工工艺过过程设设计的的支撑撑环境境，包包括计计算机机硬软软件系系统、、数据据库系系统、、计算算机网网络及及通讯讯。理论技技术基基础层层是指指要进进行计计算机机辅助助工艺艺过程程设计计时所所需要要的技技术基基础，，其中中主要要有工工艺理理论、、决策策技术术等。。设计层层是计计算机机辅助助工艺艺过程程设计计的核核心层层，内内容包包括零零件信信息描描述、、毛坯坯的选选择、、工艺艺过程程拟定定、工工艺参参数计计算、、工艺艺方案案分析析、工工艺文文件生生成等等。计算机机辅助助工艺艺过程程设计计的功功能模模块（1））零件件信息息描述述（2））毛坯坯选择择（3））工艺艺过程程设计计（4））工艺艺参数数计算算（5））工艺艺方案案分析析（6））工艺艺文件件生成成切削用量时间定额MCWS设计软件工艺参数计算零件信息描述毛坯选择工艺过程拟订工艺文件生成工艺方案分析工艺卡片工序卡片MCWSMCWSMCWS制表软件MCWSMCWS计算软件分析软件件DC余量量工艺路线工序内容DCDCDC毛坯制造软件零件描述软件DCDC零件图纸CAD零件定位夹紧方案毛坯图计算机机辅助助工艺艺过程程设计计的原原理与与方法法计算机机辅助助工艺艺过程程设计计系统统按其其工作作原理理可分分为：：交互互型、、派生生型和和智能能型三三种。。交互型型CAPP系统统工艺人人员通通过该该系统统以人人机交交互方方式进进行工工艺过过程设设计（（包括括原工工艺文文件的的录入入），，系统统主要要适用用于单单件生生产类类型，，设计计效率率比较较低，，因此此，系系统应应提供供良好好的界界面和和工具具等以以提高高工艺艺过程程设计计的效效率。。派生型型CAPP系统统在工艺艺设计计过程程中，，为了了提高高系统统的柔柔性和和实用用性，，一般般很少少采用用纯创创成的的方式式。这这是因因为工工艺设设计影影响因因素繁繁多，，知识识获取取困难难，设设计中中的许许多决决策往往往要要靠人人的记记忆的的检索索和非非逻辑辑推理理，因因此规规则推推理显显得无无能为为力。。而现现存工工艺和和图纸纸体现现了工工艺人人员的的丰富富实践践经验验，对对于工工艺设设计有有很大大的借借鉴作作用。。尽管管所存存在的的零件件在结结构和和工艺艺上并并不完完全相相同，，但它它们总总有或或多或或少的的相似似性存存在，，现存存工艺艺和待待设计计的目目标工工艺之之间肯肯定也也具有有或多多或少少的相相似性性。在在工艺艺管理理数字字化系系统的的开发发过程程中，，我们们运用用原型型的设设计方方法提提出原原型工工艺的的概念念，即即充分分挖掘掘和利利用工工艺人人员丰丰富的的实践践经验验，利利用零零件间间结构构和工工艺过过程的的相似似性，，从大大量实实例中中总结结出可可以作作为参参考的的工艺艺。原型工工艺与与原型型工艺艺库企业可可以根根据自自身特特点和和任务务建立立原型型工艺艺，并并通过过一定定的模模式对对原型型工艺艺进行行编辑辑，最最终生生成新新零件件的目目标工工艺。。根据据使用用范围围，可可将原原型工工艺分分为：：标准准工艺艺、典典型工工艺和和实例例工艺艺三种种。标准工工艺及及其零零件的的特点点标准工工艺相相对固固定不不变，，且数数量不不多，，要经经过生生产的的长期期考验验，因因此要要比较较慎重重。但但是标标准工工艺也也不是是绝对对不能能变的的，可可能由由于生生产环环境和和条件件的变变化，，要做做适当当改变变。标准工工艺所所对应应的零零件结结构一一般是是比较较简单单的，，零件件的信信息描描述也也比较较简单单。标准工工艺一一般是是比较较简单单的，，其工工艺过过程的的内容容主要要是工工艺过过程排排序、、加工工方法法选择择，相相当于于工艺艺过程程卡片片的内内容。。标准工工艺库库的建建立可可以大大大减减轻制制定零零件工工艺过过程的的繁重重劳动动，提提高工工效。。在计计算机机辅助助工艺艺过程程设计计时，，利用用不同同的检检索方方法，，即可可查询询出相相应的的工艺艺。典型型工工艺艺及及其其零零件件的的特特点点典型型工工艺艺是是成成组组工工艺艺。。典型型工工艺艺是是参参考考性性的的，，一一个个新新零零件件的的工工艺艺过过程程一一定定要要根根据据所所属属零零件件族族的的典典型型工工艺艺来来修修订订才才能能得得到到。。实例例工工艺艺及及其其零零件件特特点点实例例工工艺艺是是除除标标准准、、典典型型工工艺艺外外，，企企业业其其他他具具有有一一定定参参考考价价值值的的零零件件工工艺艺的的集集合合，，通通常常实实例例工工艺艺是是大大量量存存在在，，尤尤其其对对于于多多品品种种、、小小批批量量生生产产企企业业。。实例例工工艺艺是是参参考考性性的的，，但但参参考考价价值值不不如如典典型型工工艺艺，，因因此此当当生生成成新新零零件件工工艺艺时时，，有有可可能能参参考考两两三三个个零零件件工工艺艺而而生生成成目目标标工工艺艺，，所所以以生生成成效效率率不不如如典典型型工工艺艺，，但但比比纯纯人人工工交交互互方方式式不不仅仅具具有有高高的的效效率率，，而而且且质质量量又又高高。。基于于原原型型的的推推理理模模式式①原原型型工工艺艺库库的的建建立立。。②原原型型约约束束。。③原原型型工工艺艺的的检检索索。。④原原型型工工艺艺的的目目标标化化。。⑤原原型型工工艺艺库库的的扩扩充充。。例1某厂厂要要设设计计一一V形形塑塑料料密密封封圈圈用用支支承承环环的的工工艺艺过过程程，，首首先先根根据据零零件件图图纸纸上上的的零零件件代代号号DX115-94可可以以判判断断出出该该零零件件是是厂厂标标件件，，因因此此可可去去检检索索标标准准工工艺艺库库中中的的厂厂标标库库，，然然后后根根据据关关键键字字““支支承承环环””可可检检索索到到所所有有类类型型支支承承环环的的标标准准工工艺艺，，主主要要是是与与材材料料和和尺尺寸寸有有关关。。比比如如，，仅仅材材料料为为Q235-A.F的的标标准准工工艺艺就就有有三三个个：：当当内内径径尺尺寸寸为为10——45之之间间时时，，工工艺艺过过程程为为：：车车——划划——钻钻孔孔——热热/发发黑黑。。当当尺尺寸寸为为50——300之之间间时时，，工工艺艺过过程程为为：：锻——车车——划划——钻钻孔孔——热热/发发黑黑。。当当尺尺寸寸为为320——360之之间间时时，，工工艺艺过过程程为为：：外外锻锻——车车——划划——钻钻孔孔——热热/发发黑黑。。根根据据待待编编辑辑零零件件的的尺尺寸寸选选择择合合适适的的工工艺艺过过程程即即可可，，新新生生成成的的目目标标工工艺艺，，可可存存放放到到标标准准工工艺艺库库中中去去。。例2要设设计计一一个个柱柱塞塞的的工工艺艺过过程程，，首首先先根根据据其其零零件件代代号号可可以以确确定定该该零零件件不不是是标标准准件件，，则则首首先先去去典典型型工工艺艺库库里里检检索索。。该该零零件件属属回回转转体体零零件件，，则则在在零零件件分分类类树树下下，，选选择择回回转转体体零零件件，，看看该该类类中中有有没没有有柱柱塞塞类类的的典典型型工工艺艺，，找找到到柱柱塞塞类类的的典典型型工工艺艺后后，，还还要要进进行行两两级级判判断断，，其其流流程程如如图图3-28所所示示。。找找到到对对应应的的典典型型工工艺艺后后，，经经过过编编辑辑、、修修改改，，生生成成目目标标工工艺艺存存储储到到相相应应工工艺艺库库中中。。例3要生成一一花键轴轴的工艺艺过程，，其材料料为45号钢，，属回转转体零件件，外部部有法兰兰，有螺螺纹和键键槽。根根据前面面的过程程可判断断它不是是标准工工艺和典典型工艺艺，便采采取基于于实例工工艺生成成目标工工艺的方方法。先先通过零零件的特特性表中中的特征征权值去去选取权权值最大大的优先先检索，，如上述述特征中中花键权权值为1，凸缘缘权值为为0.9，键槽槽权值为为0.8，有螺螺纹权值值为0.7的话话，则先先搜索花花键轴零零件中相相似系数数最高的的零件，，看看有有没有能能够匹配配的实例例工艺，，若没有有再搜索索带凸缘缘花键轴轴零件中中看看有有没有能能够匹配配的实例例工艺，，直到找找到相似似系数最最高的零零件为止止。将该该实例工工艺进行行编辑修修改，生生成目标标工艺，，存储到到实例工工艺库中中，以备备将来使使用。智能型CAPP系统智能型CAPP系统与与派生型型CAPP系统统不同，，它是根根据输入入的零件件信息，，依靠系系统中的的工程数数据和决决策方法法自动生生成零件件的工艺艺过程。。建立一一个智能能型CAPP系系统需要要进行以以下工作作：①确定系系统的对对象范围围，通常常要建立立零件分分类树。。②确定零零件信息息描述方方法，一一般多采采用型面面系统谓谓词描述述、体素素组合语语言描述述等分层层式特征征描述系系统。零零件信息息描述还还应考虑虑与CAD系统统的集成成。③确定工工艺过程程设计中中各项工工艺问题题的决策策方式，，如定位位夹紧方方案的选选择、加加工方法法的选择择、以及及加工顺顺序的安安排等。。④建立加加工资源源库。⑤设计工工艺文件件的生成成与输出出系统。。图3-32渤渤瑞CAPP系统中中的典型型工艺生生成图3-33渤渤瑞CAPP系系统中的的工艺过过程卡编编辑图3-34渤渤瑞CAPP系系统中的的工序卡卡编辑3.4.6计算机辅辅助装配配工艺设设计1.计算算机辅助助装配工工艺设计计的意义义（1）传传统装配配工艺设设计存在在的问题题（2）计计算机辅辅助装配配工艺设设计的意意义2.人工工设计装装配工艺艺的主要要工作（1）审审查资料料、了解解产品结结构。（2）了了解产品品的装配配技术要要求（3）确确定装配配顺序。。（4）编编制装配配工艺文文件3.计算算机辅助助装配工工艺设计计的研究究（1）装装配工艺艺设计工工作必须须紧密结结合具体体的研究究对象（2）装装配工艺艺系统化化、规范范化，产产生相应应的规则则以建立立装配工工艺知识识库。（3）建建立典型型传动副副、偶件件副的装装配规范范及有关关知识规规则。4.计算算机辅助助装配工工艺设计计系统的的结构和和组成图3-51计计算机辅辅助装配配工艺设设计系统统的结构构装配工艺知识库装配规范库检测规范库装配工序简图库装配工艺数据库推理机动态数据库装配信息描述输出装配工艺（包括工序图）5.装配配信息的的描述方方法（1）装装配信息息描述的的总体要要求（2）装装配信息息描述的的方法图图3-52①总体装装配要求求及零件件明细表表②各零件件及典型型组件的的主要几几何数据据③组件内内各零件件与组装装基准件件间的联联系④各组件件与部装装基准件件间的联联系⑤各部件件与总装装基准件件间的联联系6.装配配顺序决决策（1）装装配顺序序决策方方法（2）装装配顺序序的决策策过程①确定基基本装配配顺序②确定组组件内装装配顺序序③装配干干涉性分分析④连接方方式分析析⑤综合调调整7.三维维化装配配CAPP中工工序图的的生成（1）三三维装配配工序图图的生成成方法①基于CAD的的装配图图②基于CAD零零件图形形库③手工绘绘制三维维装配工工序图④数字摄摄像⑤手工绘绘制三维维图与数数字摄像像等相结结合。（2）三三维化装装配工序序图的处处理技术术①装配图图进行截截取和简简化②零件图图及有关关装配图图进行简简化处理理③建立典典型装配配工序图图库和工工艺装备备