三章成组技术.ppt

1,计算机辅助工艺设计 CAPP系统设计,2,第三章 成组技术,3.1 成组技术概述 3.2 零件分类编码技术 3.3 零件分类成组方法 3.4 零件分类方法的新发展,3,3.1 成组技术概述,3.1.1 机械类产品中零件的统计规律 联邦德国亚琛大学于1960-1961年曾对机床、发动机、矿山机械、纺织机械和军工机械等26个不同性质的企业选取了4500种零件，进行分析研究。,4,3.1 成组技术概述,机械类产品零件的组成如下： 第一类（A类）：复杂件或特殊件 零件量少，约占总数的5%-15%，但结构复杂，价值高，如机床床身、主轴箱、飞机和发动机中的大件 第二类（B类）：相似件 数量大，品种多，约占70%，相似度高，多为中等复杂程度，如轴、套筒、法兰、齿轮 第三类（C类）：简单件或标准件 结构简单，再用性高，多为低值件，一般已组织大量生产，如螺钉、螺母、垫圈,5,法兰钻,6,齿轮加工,7,3.1 成组技术概述,结论： 每类产品中各类零件的比例大体上一定 占大多数的相似件之间存在大量的相似性,充分利用这些特征，采取适当的技术和组织措施，才有可能使多品种、小批量生产的水平大幅提高,8,3.1 成组技术概述,3.1.2 成组技术的概念和实质 成组技术的概念 成组技术（GT）是一门生产技术科学和管理科学，它研究如何识别和发展生产活动中有关事物的相似性，并充分利用它把各种问题按它们之间的相似性归类成组，并寻求解决每一组问题相对统一的最优方案，以取得所期望的经济效益。,9,3.1 成组技术概述,10,3.1 成组技术概述,成组技术的实质 将相似的零件进行识别和分组，并在零件设计和制造中充分利用它们的相似性，将相似的零件归类成族，每个零件族具有相似的结构和工艺特点，通过将生产设备分成加工组和加工单元来提高生产效率。,在产品设计以及制造业的其它领域，同样可以通过零件分组提高效率,11,3.1 成组技术概述,3.1.3 成组技术的应用与发展 应用 产品设计方面 用成组技术指导设计，赋予各类零件以更大的相似性，为在制造管理方面实施成组技术奠定了基础； 新产品具有继承性，可以重复利用经过考验的设计制造经验，有利于保证产品质量的稳定； 为实现计算机辅助设计（CAD）奠定基础，可以使设计信息最大程度的重复使用，加快设计速度，缩短设计周期,12,3.1 成组技术概述,制造工艺方面 成组技术在制造工艺方面最先应用,开始用于成组工序 成组工序允许采用同一设备和工艺装置及相同的机床调整方式来加工全组零件，按零件族安排生产调度计划，可以大大减少由于零件品种更换所需的机床调整时间； 由于零件族内零件的安装方式和尺寸相近，可以设计出应用于成组工序的可调整卡具成组卡具，只需少量调整或更换某些零件，就可适用与全组零件； 成组工艺过程是成组工序的集合，能保证按标准化的工艺路线采用同一组机床加工同一组零件，,以成组技术指导的工艺设计合理化和标准化，不难实现计算机辅助工艺设计及计算机辅助卡具设计,13,3.1 成组技术概述,生产组织管理方面 成组生产系统要求按模块化原理组织生产，即采取成组生产单元的组织形式； 运用成组技术原理将大量信息分类成组，并使之规格化、标准化，有助于建立结构合理的生产系统数据库； 成组技术采用分类编码技术，也是计算机辅助管理系统顺利实施的基础,14,3.1 成组技术概述,成组技术的发展 20世纪50年代中期 前苏联提出较为完整的体系，1959年出版了成组工艺科学原理 20世纪50年代末60年代初 传入欧洲各国，德国H.Opitz教授研制了Opitz零件分类编码系统，并提出了零件分类编码方法 20世纪60年代以后 日本开始重视成组技术的应用，先后开发了5个零件分类编码系统 20世纪80年代以来 自动化的成组生产单元发展成柔性制造系统的更高形式，解决了多品种、中小批量自动化生产的问题,15,3.1 成组技术概述,我国成组技术的发展 20世纪60年代 在纺织机械、飞机、机床及工程机械等领域推广应用成组技术，并初见成效 改革开放后 大力开展了成组技术的科学研究和推广应用，研制了JLBM-1系统,16,3.2 零件分类编码技术,3.2.1 概述 工程图能详细描述一个产品或零件的全部信息和数据，但CAPP系统只能识别部分信息，其它信息需要用计算机能识别和处理的方式进行描述。 成组技术采用零件编码系统，对零件进行编码，在宏观上描述零件而不涉及零件的细节。,为什么采用编码系统描述零件信息,17,3.2 零件分类编码技术,零件分类编码系统的定义 概念：用数字、字母或符号对零件各有关特征进行描述和标识的一套特定的法则和规定。 按照分类编码系统的规则用数字或字符描述标识零件特征的代码就是零件分类编码，也叫GT代码。,18,3.2 零件分类编码技术,建立零件分类编码系统应考虑的因素 零件类型（回转体、棱形体、箱体、拉伸体及钣金件等） 代码所表示的详细程度、码位之间的结构（链式、分级结构或混合式等） 代码使用的数制（二进制、八进制、十进制、十六进制、字母数字制） 代码的构成方式（代码一般由一组数字组成，也可以由数字和字母组成） 代码必须无二义性 代码应该简单明了,19,钣金加工,20,数控冲床，钣金加工,21,3.2 零件分类编码技术,零件分类编码的结构形式 从码位之间的结构关系分： 树式结构 码位之间是隶属关系，除第一码位外，其它码位的确切含义都要根据前一码位来确定；包含的信息量较多，能对零件特这进行较详细的描述，但结构复杂、编码和识别不太方便 链式结构 也称并列结构，每个码位的各特征码具有独立的含义，与前后位无关；包含的信息量比树式结构少，结构简单，编码和识别方便 混合式结构 系统中同时存在上述两种结构。大多数分类编码系统都使用混合式结构。,22,3.2 零件分类编码技术,23,3.2 零件分类编码技术,从表达形式来分： 表格式分类系统 用表格形式表达，应用最广泛 决策树式分类系统 一种新颖的表达形式，逻辑性强，能有效避免分类标志“二义性”的问题，每个节点处的分类标志是确切的，经过各节点，只有“是”或“否”两种选择,24,3.2 零件分类编码技术,25,3.2 零件分类编码技术,3.2.2 零件分类编码系统实例简介 OPITZ分类编码系统 世界上最著名的分类编码系统之一，由联邦德国亚琛工业大学OPITZ教授负责开发。 总体结构 由9位数字组成，前5位用于描述零件的形状，后4位用于描述零件的尺寸、精度和材料；在这9位码之后，用户还可根据自己的需要设计扩充若干码位（一般不超过4位），用于表示零件的生产操作类型和顺序等,26,亚琛工业大学,27,3.2 零件分类编码技术,28,3.2 零件分类编码技术,零件类型码 OPITZ分类编码系统的第一位是类型码，用于描述零件的总体类型；对于回转体零件，第一位代码值为0、1、2、3、4、5，用于描述零件的长径比的范围，各代码含义如下： 0：L/D0.5 表示盘类零件 1：0.52 表示长形带偏异回转体 5：备用,29,3.2 零件分类编码技术,对于非回转体零件，第一位代码值是6、7、8、9，它们按零件长、宽、高的不同比例加以区分。 形状码（第二至第五码位） 回转体： 第二位代码描述零件外部的主要形状 第三位代码描述零件的内表面形状 第四位代码描述零件是否由平面和槽 第五位代码描述零件上是否有辅助孔和齿形 非回转体： 分别表示零件的外形、主要孔和其它回转表面、平面加工、辅助孔及齿形加工等特征,30,3.2 零件分类编码技术,辅助码（第六位至第九位） 第六位：零件的基本尺寸，10个代码分别代表10个从小到大的尺寸段 第七位：零件的材料类别，分别为铸铁、碳钢、合金钢、非合金钢等 第八位：零件毛坯的形式，分别表示棒料、管材、铸锻件、焊接件等 第九位：零件上高精度加工要求所在的形状部位,31,3.2 零件分类编码技术,32,3.2 零件分类编码技术,33,3.2 零件分类编码技术,JLBM-1分类编码系统 原机械工业部颁发的机械零件分类编码系统，在OPITZ和JCBM（机床零件分类编码系统）的基础上结合我国机械行业的具体情况发展起来的，适用于产品设计、工艺设计、加工制造和生产管理等方面。 该系统具有15个码位，第一、二位码为名称类别矩阵，第三至第九位为形状与加工码位，第十至十五码位为辅助码位。,34,3.2 零件分类编码技术,35,3.2 零件分类编码技术,36,3.2 零件分类编码技术,其它编码系统 KK-3零件分类编码系统 日本1976年定稿发布，多码位、多功能的通用分类编码系统，共21位 MICLASS系统 荷兰于20世纪70年代研制，现改名为MUTICLASS，共30位,37,3.2 零件分类编码技术,3.2.3 柔性编码系统 概述 刚性编码系统的优点： 结构简单，便于记忆和使用；便于识别和检索 刚性编码系统的缺点： 不能全面、准确的描述零件信息，不能满足CIMS各环节的需要 码位长度固定，不能随零件复杂程度而变化，对于简单零件，数据冗余，对于复杂零件，描述存在多义性 无法统一描述零件信息，不能适应信息集成的需求 不能满足生产系统中不同层次、不同方面的需要,38,3.2 零件分类编码技术,柔性编码系统是指横向码位长度可以根据描述对象的辅助程度而变化的编码系统。 柔性编码系统由固定码部分和柔性码部分组成。固定码用于描述零件的总体信息和类别；柔性码部分主要描述零件各部分详细信息。 柔性编码可以由基于特征造型的CAD系统自动生成，实现CAD与CAPP的集成。,39,3.2 零件分类编码技术,柔性编码系统实例介绍,40,3.3 零件分类成组方法,3.3.1 概述 分类是成组技术的基础，分类的依据是零件的相似性，分类的结果是形成零件族。一般可将零件分为设计族、加工族或管理族等。 设计族 分类标准包括零件功能、几何形状、材料、加工方法及工艺特征等，主要用于零件图样，检索、设计合理化及标准化、CAD等。,41,3.3 零件分类成组方法,加工族 分类标准包括零件几何形状、加工工艺、材料、毛坯类型、加工尺寸、加工设备及工艺装备等，主要用于成组加工、设备布置、成组工艺设计、成组卡具设计、CAM等 管理族 分类标准包括生产组织形式、生产批量、制造质量停留时间、工装种类及复杂程度、加工复杂程度等，主要用于生产管理，合理安排作业计划和负荷的平衡，拟定制造指令的替换方案，以及建立计算机辅助管理系统等。,42,3.3 零件分类成组方法,3.3.2 零件分类成组方法 视检法 由具有生产经验的人员通过对零件图样仔细阅读和判断，把具有某些特征属性的一些零件归为一类。分类结果取决于个人的生产经验，带有主观性和片面性。 生产流程分析法 是研究工厂生产活动中物料流程客观规律的一种统计分析方法。以了解生产流程及生产设备明细表等技术条件，通过对零件生产流程的分析，可以把工艺过程相近的零件归结为一类。,43,3.3 零件分类成组方法,分类的正确性与分析方法和所依据的工厂技术资料有关，可以按工艺相似性将零件分类。包括工厂流程分析、车间流程分析和生产单元流程分析三个步骤。 编码分类法 根据零件特征，按照一定的相似性直接采用编码进行分类的方法。 分类前，需做工作： 需选用或制定零件分类编码系统，对需将待的分类零件进行编码。 确定各零件族的相似性标准，按编码系统建立各零件族的相似特征矩阵,44,3.3 零件分类成组方法,合理确定各零件族相似性标准是编码分类的关键。相似性的标准与分类的目的和要求密切相关。制定零件族相似性标准的方法有特征码位法、码域法及特征位码域法。 特征码位法 在编码中选用一定数量的特征码位来制定分类的相似性标准，将特征码位相同的零件归属位同一零件族,45,3.3 零件分类成组方法,码域法 在编码中选用较大数量的特征码位来制定分类的相似性标准，允许编码不相同，但具有一定特征相似性的零件仍可归属于同一零件族，即适当放宽每一码位相似性特征的范围。,46,3.3 零件分类成组方法,特征位码域法 特征码位法与码域法相结合，既抓住零件的主要特征，又适当放宽相似性要求，兼顾两者的特点，分类效果更好。,47,3.3 零件分类成组方法,计算机辅助编码与分类 手工编码效率低，劳动强度大，错误率较高，采用计算机软件辅助编码，错误率可大大降低。 人工根据零件族特征矩阵利用零件编码进行分类成组，几乎不可能，必须借助于计算机进行处理。 根据编码分类原理不难设计出零件分类程序,原理框图如下:,48,3.3 零件分类成组方法,49,3.4 零件分类方法的新发展,计算机辅助零件分类 应用计算机图像识别技术和函数来识别零件的几何形状和工艺特征，并进行零件分类。 过程： 建立并存储原型零件族 用摄像机输入零件，计算机自动识别零件的几何形状和工艺特征，使之与原型式函数值相比较，作出判别，使零件归属于相应的零件族,50,计算机图像识别技术,51,52,优点： 用数学表达式定量的判定零件间的相似程度，使零件分类更科学，且采用图像识别技术，加快了特征信息的输入和分类速度。,53,课堂小测,传统工艺过程设计存在哪些问题？ 什么是计算机集成制造系统？ 什么是精益生产？ 机械行业有哪些特点？ 试比较小批生产与大批生产的不同。 试述CAPP的分类。 试述我国CAPP的发展状况。 什么是成组技术？ 试述OPITZ分类编码系统的总体结构。,学号： 姓名： 班级：,