工艺设计的标准化张胜文版.ppt
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1、计算机辅助工艺设计Computer Aided Process Planning,制作:杨雨图,机电学院,第三章 工艺设计标准化,2,本章 学习目标,课程内容,掌握成组技术的概念了解零件分类编码技术了解工艺设计标准化的概念及与CAPP的关系 掌握工艺过程标准的方法掌握工艺设计标准化的内容了解数控工艺标准化,重点:成组技术的概念及工艺设计标准化的方法与内容,3,学习内容,3.1成组技术3.2工艺设计标准化,3.工艺设计标准化,4,3.1成组技术,成组技术概述零件分类编码技术零件分类成组方法零件分类方法的新发展,5,成组技术,1)产品产量大而品种少,工艺过程和生产条件稳定,大多数工作地固定完成一、
2、二道工序,专业化程度高。2)多采用专用、高效设备和工艺装备,生产过程机械化、自动化程度及设备利用率较高,生产周期较短,零件加工质量易于保证。3)工人作业分工细,多数工人长期从事一、两种简单和重复性的操作,对工人的技术水平要求不高。4)产品设计通用化、系列化、标准化程度高,零件互换性好,广泛采用互换装配法装配。5)产品社会需求量大,需求稳定。企业根据用户需求和科技发展水平,进行产品设计和制造。订货程序通常是先设计、生产,再面向用户。6)按对象组织专业化生产,多采用流水生产、自动生产线等生产组织形式,生产计划细致周密,生产过程易于控制。7)毛坯制作广泛采用金属模机器造型、压铸、精铸、模锻、精锻等方
3、法,毛坯精度高,加工余量小,材料利用率高。,3.工艺设计标准化成组技术,6,第一类(A类):复杂件或特殊件 特点:零件较少,约占总数的515,结构复杂,价值高。第二类(B类):相似件 特点:数量大,品种较多,约占总数的70,相似程度较高,多为中等复杂程度。第三类(C类):简单件或标准件 特点:结构简单,再用性高,多为低值,一般已经组织大批量生产。,3.工艺设计标准化成组技术,成组技术,7,成组技术,成组技术,成组技术(GT)被公认为是提高多品种、中小批量生产企业经济效益的有效途径,是发展柔性制造技术和计算机集成制造系统的重要基础,成组技术是一门生产技术科学,即研究和发掘生产活动中有关事物的相似
4、性,并充分利用事物的相似性,把相似问题归类成组,寻求解决这一类问题相对统一的最优方案,从而节约时间和精力以取得所期望的经济效益,机械制造中的成组技术是将多种零件按其相似性归类成组,并以这些组为基础组织生产,从而实现多品种、中小批量生产的产品设计、制造工艺和生产管理的合理化,20世纪50年代起,成组技术由苏联学者斯 帕 米特洛凡诺夫总结并在机械工业中推广应用,成组技术的发展:成组加工成组工艺成组技术成组生产系统,8,成组技术,GT存在的理由:,1)批量法则:中小批量生产成本是大批量的3050倍,中小批量生产占总生产的70%左右 2)设备利用:大批量生产为专用设备,而中小批量生产所使用的设备利用不
5、充分。如普通车床CW6140加工的零件直径D最大可达400mm,零件直径D100 mm的加工占总加工量的80%以上。3)制造周期:制造周期中,大约95%左右的时间为非加工时间,9,概念:成组技术(Group Technology,GT)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,采取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、中小批量和单件生产的企业获得较好的经济和社会效益。概念:零件相似性 零件相似性是指零件所具有的特征的相似性,它可以分为结构、材料和工艺等方面的相似性。,3.工艺设计标准化成组技术,成组技术
6、,10,成组技术,GT的相似性,零件的结构特征相似性包括:结构相似性(零件的形状相似、尺寸相似、精度相似)材料相似性(零件种类相似、毛坯形状相似、热处理方法相似)工艺相似性(加工工艺相似、加工设备相似、工艺装备相似),GT的核心问题是充分利用生产系统中的各种相似性信息,11,3.工艺设计标准化成组技术,成组技术,12,1.产品设计方面赋予零件以更大的相似性,为制造管理方面实施成组技术奠定了良好的基础。新产品具有继承性,使得多年积累的相关设计和制造经验重复使用。设计信息可以重复使用,加快设计速度,缩短设计周期。2.制造工艺方面减少由于零件更换所需要的机床调整时间。使用成组夹具,减少夹具的种类数。
7、易于实现计算机辅助工艺设计及计算机辅助成组夹具设计。,3.工艺设计标准化成组技术,成组技术,13,3.生产组织管理方面按模块化的原理组织生产,即采取成组生产单元的生产组织形式。成组生产单元是以加工族为生产对象的产品专业化或工艺专业化(热处理等)的基层生产单位。有助于建立结构合理的生产系统功用数据,压缩信息的存储量。采用分类编码技术,也是计算机辅助管理系统得以顺利实施的重要基础。,3.工艺设计标准化成组技术,成组技术,14,成组技术首先由前苏联米特凡诺夫教授于20世纪50年代首先提出,并与1959年出版了成组工艺科学原理。前捷克斯洛伐克机床与金属切削研究所提出了一个简明实用的零件分类编码系统,仅
8、4位编码,适合中小企业和零件特征统计。联邦德国亚琛(Aachen)工业大学奥匹兹(H.Opitz)教授提出的Opitz零件分类编码系统,由9位码组成。日本自1967的1976年逐次开发了五个零件分类编码系统(KC-1、2及KK-1、2、3),由十进制的21位代码组成的混合结构系统。我国1984提出的JLJBM-1零件分类编码系统,由十进制的15位代码组成的混合结构分类编码系统。成组技术经历了成组加工-成组工艺-成组技术-成组工程-大规模定制生产的5个阶段。,3.工艺设计标准化成组技术,成组技术,15,零件分类编码技术,1、零件分类编码系统的定义2、零件分类编码建立应考虑的因素3、零件分类编码系
9、统的结构形式分类4、常见分类编码系统简介,16,零件分类编码技术,零件分类编码系统就是用数字、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和标识零件特征的代码就是零件分类编码,也叫GT码。,3.工艺设计标准化成组技术,17,零件分类编码技术,零件分类编码系统,零件分类编码由代表零件设计和制造的特征符号组成,利用成组技术正确抽出零件图纸中为制定工艺过程所必需的必要信息,常见编码系统:Opitz编码系统 KK-3系统 JLBM-1系统 柔性编码系统,设计属性,制造属性,其他实例:身份证号 430304860628894 图书分类号,XXXX
10、XXXX,18,零件分类编码技术,零件类型(回转体、菱形体、箱体、拉伸件及钣金件等)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)代码使用的数制(二进制、八进制、十进制、十六进制、字母数字制等)代码的构成(代码一般由数字构成,也可以由数字和英文字母混合组成)代码必须是非二义性的代码应该是简明的,3.工艺设计标准化成组技术,19,零件分类编码技术,A.根据码位之间的结构关系可分为三种形式:树式结构(分级结构)、链式结构(并列结构)和混合结构。B.根据零件分类编码系统的表达形式可分为表格式分类系统和决策树式分类系统。,20,(1)树式结构,树式结构的码位之间是隶属关系,即除第一码位
11、内的特征码外,其他各码位的确切含义都要根据前一码位来去定。优点:包含的信息量较多,等对零件特征进行比较详细的描述。缺点:结构复杂,编码和识别代码不太方便。,3.工艺设计标准化成组技术,21,(1)树式结构,编码:15XXX 含义:回转体零件,长径比0.33,也称为单码结构或树状结构 每一个后级符号的含义取决于前级符号的值,编码:65XXX 含义:非回转体零件,长宽比0.59,22,(2)链式结构,链式结构 也成为并列结构,每个码位内的各特征码具有独立的含义,与前后位无关。如OPTIZ辅助码属于链式结构。优点:结构简单,编码和识别比较方便。缺点:包含的信息量与树式结构相比,信息量要少。,3.工艺
12、设计标准化成组技术,23,(2)链式结构,也称多码结构 有序符号的意义是固定的,各码位之间相互独立,后级与前级符号无关系,24,(3)混合结构,工业上大多数商业零件编码系统都是由上述两种编码系统组合而成的,形成混合结构。如OPTIZ系统、KK系统等。典型的混合结构由一系列较小的多码结构组成,这些结构链中的数字都是独立的,在整个混合代码中,需要有一个或几个数字来表示零件的类别。混合结构能最好地满足设计和制造的需要。,特点:兼有树式结构和链式结构的优点。,三结构比较图,25,3.工艺设计标准化成组技术,零件分类编码系统的结构形式示意图,26,表格式分类系统与决策树分类系统,(1)表格式分类系统。就
13、是应用表格形式来表达的分类系统,是目前应用最广泛的系统,如OPTIZ系统、JLBMM-1系统。(2)决策树式分类系统。就是采用决策树的格式建立起来的零件分类编码系统。特点:逻辑性强,避免二义性。,3.工艺设计标准化成组技术,27,表格式分类系统,整体式,236502,23650262,总体结构,分段式,28,3.工艺设计标准化成组技术,决策树式分类系统结构示意图,29,零件分类编码技术,1、OPTIZ分类编码系统2、KK-3编码系统3、JLBM-1系统4、柔性编码系统,4、常见分类编码系统简介,迄今为止,世界上有几百种用于成组技术的机械零件分类编码系统,使用较为光发的如下,30,(1)OPTI
14、Z分类编码系统,OPTIZ系统的总体结构OPTIZ系统由9位数字组成,15位数字描述零件的形状,69位用于描述零件的尺寸、精度和材料。9位之后用户可根据需要扩充(一般不超过4位),用于表示零件的生产操作类型和顺序等。,3.工艺设计标准化成组技术,31,OPTIZ系统中码的类型,零件类型码 OPTIZ分类编码系统的第一位码,用于描述零件的总体类型。对回转体零件用06表示,用于描述零件的长径比的范围。对非回转体类零件,用79表示,它们是按零件的长、宽、高的不同比例加以区分。形状码 OPTIZ分类编码系统的第二至第五位码,用于对零件各主要形状特征作进一步的描述。辅助码 OPTIZ分类编码系统的第六至
15、第九位码为辅助码。第六位码表示零件的基本尺寸。第七位码表示零件的材料类别。第八位码表示毛坯的形式。第九位码表示零件上高精度加工要求所在的形状部位。,3.工艺设计标准化成组技术,最著名的分类编码系统,德国Aachen工业大学HOpitz教授开创,32,OPTIZ系统中码的特点,系统结构简单,便于记忆和手工分类。系统的分类标志虽然形式上偏重零件结构特征,实际上也隐含着工艺信息虽然系统考虑了精度标志,但只用一位码来标识是不够充分的。系统的分类标志尚欠严密和准确。系统从总体结构上看,虽属简单,但仍旧十分复杂。,3.工艺设计标准化成组技术,33,回转体OPTIZ系统分类编码示例,3.工艺设计标准化成组技
16、术,34,非回转体OPTIZ系统分类编码示例,3.工艺设计标准化成组技术,35,(2)KK-3编码系统,供大型企业使用的十进制21位代码的混合结构系统,KK-3系统特点:在码位及顺序安排上,基本上考虑到各部分形状加工顺序的关系,它是一个结构、工艺并重的分类编码系统 KK-3系统前7位代码作为设计专用代码,便于设计部门使用 在分类标志配置和排列上,便于记忆和应用 采用按功能和名称作为分类标志,特别便于设计部门检索 主要缺点是环节多 在某些环节上,零件出现率较低,意味着环节设置不当,KK-3系统是日本通产省机械技术研究所提出草案,经日本机械振兴协会成组技术研究会下属零件分类编码系统分会修改而成,3
17、6,KK-3机械加工零件分类编码系统基本结构,3.工艺设计标准化成组技术,回转体,非回转体,37,(3)JLBM-1分类编码系统,我国机械工业部为推行成组技术而开发的一种零件分类编码系统 经过先后四次修改,于1984年作为机械工业部的技术指导资料颁布,JLBM-1系统是一个十进制15位代码的混合结构分类编码系统 JLBM-1系统结构基本上和Opitz系统相似,吸取了KK-3系统的特点,克服Opitz系统分类标志不全和KK-3系统环节过多的缺点,为弥补Opitz系统不足,摒弃Opitz系统的开头加工码,把Opitz系统的零件类别码改为零件功能名称码,把热处理标志从Opitz系统中的材料、热处理码
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