【正文】 現(xiàn)代制造技術(shù) 2023年 9月 電 子 課 件 第五章 現(xiàn)代生產(chǎn)與管理模式 成組技術(shù) 計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì) 精益生產(chǎn) 敏捷制造 并行工程 虛擬制造 成組技術(shù) 成組技術(shù)的原理與相似性 市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，產(chǎn)品更新?lián)Q代越來(lái)越快。多品種、 中小批生產(chǎn)方式 約占 75%— 80%，產(chǎn)品的 生產(chǎn)效率低 、 成本高、 市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力 差。如何用規(guī)模生產(chǎn)方式組織中 小批產(chǎn)品的生產(chǎn) —— 成組技術(shù)就是針對(duì)這種需求而發(fā)展 起來(lái)的一種先進(jìn)技術(shù)。 充分利用事物間的 相似性 ，將許多具有相似信息的 研究 對(duì)象歸并成組 ，并用大致相同的方法去解決相似組中的 生產(chǎn)技術(shù)問(wèn)題，以達(dá)到 規(guī)模生產(chǎn) 的效果，這種技術(shù)統(tǒng)稱 為 成組技術(shù) 。 成組技術(shù) 成組技術(shù)的原理與相似性 成組技術(shù)的基本原理就是充分挖掘和利用零件之間的 “相似性” ，如圖 51所示。 2. 零件相似性 前聯(lián)邦德國(guó)的 奧匹茲教授 等人首先對(duì)零件相似性進(jìn)行了系統(tǒng)研究， 阿亨工業(yè)大學(xué) 的 機(jī)床與生產(chǎn)工程實(shí)驗(yàn)室 在他領(lǐng)導(dǎo)下，對(duì) 機(jī)床、發(fā)動(dòng)機(jī)、礦山機(jī)械、儀表、紡織機(jī)械 等26個(gè)產(chǎn)品 中的 45000種零件 進(jìn)行了 統(tǒng)計(jì)分析 ，得出了有關(guān)零件相似性的幾個(gè)重要規(guī)律。 成組技術(shù)的原理與相似性 （ 1）在機(jī)械制造業(yè)中，盡管產(chǎn)品功能、結(jié)構(gòu)要素、幾何尺寸等各不相同，但組成產(chǎn)品的各種零部件都可分為 特殊件、相似件和標(biāo)準(zhǔn)件 三大類。其中 相似件約占零件種類的 70%，是實(shí)施成組技術(shù)的 主要零件 。 （ 2） 每類零件 在同類產(chǎn)品中 所占的數(shù)量 存在一定 穩(wěn)定性 ，即 零件種類與其數(shù)量的相關(guān)性 。 （ 3）在一定時(shí)期內(nèi)，同類零件的 最大尺寸不會(huì)有大的變動(dòng) 。 成組技術(shù)的原理與相似性 1. 零件分類編碼系統(tǒng)的作用 （ 1）利用零件分類編碼系統(tǒng)能夠得出 企業(yè)生產(chǎn)零件 的頻譜和特征信息 ，為企業(yè)進(jìn)行 生產(chǎn)合理化改造 和 制定技改、技措方針 等提供重要的 原始資料 。 （ 2）零件分類編碼系統(tǒng)提供了十分有效的 零件檢索手段 ，能夠使大量己有的、并被證明十分可靠的資料，得到重復(fù)利用 ；為 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（ CAD）和計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)（ CAPP） 提供技術(shù)支持。 （ 3）零件分類編碼系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn) 設(shè)計(jì)－工藝標(biāo)準(zhǔn)化 的基礎(chǔ)。通過(guò)整理零件分類編碼，能匯集出 相似結(jié)構(gòu)、或相似工藝的零件組 。 零件的分類編碼系統(tǒng) （ 4）零件分類編碼系統(tǒng)的推廣應(yīng)用有利于 實(shí)現(xiàn)專業(yè)化生產(chǎn) ，成組技術(shù)是真正實(shí)現(xiàn)企業(yè)間、甚至行業(yè)間橫向聯(lián)系的 可靠紐帶 ，可以帶來(lái)有效的 經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益 。 （ 5）零件分類編碼系統(tǒng)的應(yīng)用有助于 生產(chǎn)信息管理 和使用的合理化 。 2. 零件分類編碼系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 1）零件分類編碼系統(tǒng)的 總體結(jié)構(gòu) （ 1） 整體式結(jié)構(gòu) 。整個(gè)系統(tǒng)為一整體，中間不分段。通常 功能單一，碼位較少 的分類編碼系統(tǒng)常用這種結(jié)構(gòu)形式。 （ 2） 分段式結(jié)構(gòu) 。整個(gè)系統(tǒng)按碼位所表示的特征性質(zhì)不同， 分成 2～ 3段 ，通常有 主輔碼分段式 和 子系統(tǒng)分段式兩種形式。分段式結(jié)構(gòu)的分類編碼系統(tǒng)在使用上具有較好的 靈活性 ，能適應(yīng)不同的 應(yīng)用需要 。 零件的分類編碼系統(tǒng) 2）零件分類編碼系統(tǒng)碼位之間的結(jié)構(gòu) 分類編碼系統(tǒng)各碼位間的結(jié)構(gòu)有 三種形式 。 （ 1） 樹(shù)式結(jié)構(gòu) （圖 52(a)） 零件的分類編碼系統(tǒng) （ 2） 鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu) （圖 52(b)），也稱為 并列結(jié)構(gòu) 或 矩陣結(jié)構(gòu) 。 （ 3） 混合式結(jié)構(gòu) （圖 52(c)），指系統(tǒng)中同時(shí)存在以上所說(shuō)的 兩種結(jié)構(gòu) 。 3. 常見(jiàn)零件分類編碼系統(tǒng) 國(guó)內(nèi)外公開(kāi)發(fā)表的分類編碼系統(tǒng)多達(dá)百余種，其形式和內(nèi)容也是多種多樣， 碼位從 3位到 80位不等 。 目前，國(guó)內(nèi)外制造業(yè)中應(yīng)用比較廣泛的零件分類編碼系統(tǒng)分別是 OPITZ系統(tǒng)、 KK－ 3系統(tǒng)和 JLBM－ 1系統(tǒng) 。 零件的分類編碼系統(tǒng) 1） OPITZ系統(tǒng) 總體結(jié)構(gòu)如圖 53所示，由 9位十進(jìn)制數(shù)字代碼組成 。 前5位 為 幾何碼 （又稱 主碼 ），分別代表 零件的種類、基本形狀、回轉(zhuǎn)表面加工、平面加工、輔助孔、輪齒、型面加工 。后 4位為輔助碼 ，分別代表 主要尺寸 （直徑或邊長(zhǎng)）、 材料類型、毛坯形狀、加工精度 。每一碼位有 10個(gè)特征碼 。該代碼對(duì) 回轉(zhuǎn)體形狀 描敘比較 完善 ，但對(duì) 非回轉(zhuǎn)體及零件 外部尺寸的 描述比較粗糙 ，尤其是對(duì) 工藝特征描敘不夠 。使用這種編碼系統(tǒng)可能會(huì)使一部分零件的 代碼具有不確定性 。 零件的分類編碼系統(tǒng) 零件的分類編碼系統(tǒng) 零件的分類編碼系統(tǒng) 零件的分類編碼系統(tǒng) 2） KK－ 3系統(tǒng) 由 21位十進(jìn)制數(shù)字代碼 組成，代碼 含義比較明確 ，但位數(shù)太多 ， 編碼困難 。采用 手工編碼幾乎不可能 完成。 3） JLBM－ 1系統(tǒng) JLBM－ 1系統(tǒng)是我國(guó)機(jī)械工業(yè)部門為在 機(jī)械加工 中推行成組技術(shù)而開(kāi)發(fā)的一種零件分類系統(tǒng) ，它采用 混合式代碼結(jié)構(gòu) （圖 54），由 15位代碼組成 。第 2位碼 代表 零件名稱類別 ； 第 3~9位 是 形狀與加工碼 （ 為主碼 ）； 第 10~15位代碼 為 輔助碼 ，分別代表 材料、毛坯原始形態(tài)、熱處理、主要尺寸、加工精度 ；每一碼位有 10個(gè)特征碼 。該編碼系統(tǒng)吸收了以上兩個(gè)編碼系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，但存在 位數(shù)偏多 的缺點(diǎn)。 零件的分類編碼系統(tǒng) 零件的分類編碼系統(tǒng) 4. 企業(yè)零件分類編碼系統(tǒng)的建立 一般有以下三種方法： 1） 企業(yè)自主研發(fā) 只適用于 資金和技術(shù)力量 都比較 雄厚的大企業(yè) ，一般的中小型企業(yè)用這種方法并不經(jīng)濟(jì)實(shí)用。 2） 采用商品化的系統(tǒng) 需要 比較大的投資 ，但比企業(yè)自主研發(fā)投入的 時(shí)間要少 些 ，它使企業(yè)能夠迅速、可靠地應(yīng)用零件分類編碼系統(tǒng)。 3） 改進(jìn)公開(kāi)出版的系統(tǒng) 很多企業(yè)都采用這種方式 來(lái)開(kāi)發(fā)自己的分類編碼系統(tǒng)。 零件的分類編碼系統(tǒng) 主要有 視檢法、生產(chǎn)流程分析法和編碼分類法 三類，其他方法大都是以上三種類型的 衍生物 。 1. 視檢法（目測(cè)法） 由具有一定經(jīng)驗(yàn)的人員直接觀測(cè)零件圖或?qū)嶋H零件以及零件的制造過(guò)程，并 依靠其經(jīng)驗(yàn)作出判斷 ，對(duì)零件進(jìn)行分類成組 。這種方法 十分簡(jiǎn)單 ，在生產(chǎn)零件品種不多的情況下，可取得成功。但當(dāng) 零件種數(shù)比較多時(shí) ，由于受人的觀測(cè)和判斷能力的限制，往往 難以獲得滿意的結(jié)果 。據(jù)國(guó)外資料報(bào)導(dǎo)，當(dāng)零件 種數(shù)大于 200時(shí)，要取得完全成功是比較困難的。 零件分類成組 2. 生產(chǎn)流程分析法 以零件的 加工工藝過(guò)程 為依據(jù)，把工藝過(guò)程相近似的零件歸為一類，形成加工族，并安排在一個(gè) 加工單元 內(nèi)加工。 應(yīng)用生產(chǎn)流程分析法進(jìn)行零件的分類成組時(shí)，首先要定義 分類成組零件的范圍和數(shù)量 ，是生產(chǎn)的所有零件還是一些典型零件需要分類？一旦確定了零件的范圍，就可以按照下述步驟來(lái)進(jìn)行分類： （ 1） 數(shù)據(jù)收集 ； （ 2） 工藝路線分類 ； （ 3） 繪制機(jī)床－零件相關(guān)矩陣 ； （ 4） 分類成組 ； （ 5） 檢查并平衡機(jī)床負(fù)荷 。 零件分類成組 3. 編碼分類法 首先要確定一個(gè) 零件分類編碼系統(tǒng) ，并利用該系統(tǒng)對(duì)需要分類的零件 進(jìn)行編碼 。然后制定各零件族的 相似性標(biāo)準(zhǔn) ，根據(jù)這一相似性標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行 零件的歸組 。為制定零件族相似性標(biāo)準(zhǔn)，又有 特征碼位法、碼域法和特征位碼域法 三種方法。 1） 特征碼位法 （表 51） 零件分類成組 零件分類成組 2） 碼域法 （表 52） 零件分類成組 3） 特征碼位碼域法 （表 53） 零件分類成組 1. 產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面 產(chǎn)品的“三化”（ 標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化 ）是 減少重復(fù)設(shè)計(jì)、減少基本零件種數(shù) 的基本方法。 成組技術(shù)的思想與產(chǎn)品“三化”的目標(biāo)不謀而合。成組技術(shù)要求在新產(chǎn)品設(shè)計(jì)中 盡量采用已有產(chǎn)品的零件，減少零件形狀、零件上的功能要求以及尺寸的離散性 。成組技術(shù)要求各種產(chǎn)品間的零件盡可能相似，盡可能重復(fù)使用，不僅在 同系列產(chǎn)品 之中如此，在不同 系列產(chǎn)品之間 也盡可能如此。 成組技術(shù)的應(yīng)用 2. 制造工藝方面