现代设计方法4第四讲：成组技术及模块化设计

1、第四讲第四讲 成组技术及模块化设计成组技术及模块化设计北京理工大学宇航学院北京理工大学宇航学院宋晓东宋晓东 现代设计方法成组技术及模块化设计评价方案的完善程度评价解答方案与所提问题的相符程度评定最优解答方案评定某项特性的最优值1 评价评价1.1评价的类型评价的类型 现代设计方法成组技术及模块化设计选定评价准则。如：成本低、寿命长、结构简单、可靠性高等为评价准则选定度量尺度。即评价好坏的标准确定评价对象有关各项准则的价值。即按预定度量尺度对评价对象进行评定对各单独评价值进行合成，以便对评价对象做出总的比较1.2评价过程中的几项主要工作评价过程中的几项主要工作评价准则加权系数（判别表法）简单评价法

2、、评分法名次计分法（多个评价结果）一致性检验 现代设计方法成组技术及模块化设计v2.1成组技术的概念与形成v2.1.1概念 用系统分析方法将具有某些相似信息的事物集合成组来进行处理的一种高效率的生产技术和管理技术。英文缩写GT(Group Technology)。2.成组技术成组技术 现代设计方法成组技术及模块化设计2.1.2成组技术的形成成组技术的形成v上世纪50年代，前苏联学者米特洛凡诺夫（Mitrofanov ）首先提出成组技术原理。v迅即在东欧（捷克等国）得到推广应用。v上世纪60年代，在西欧（德、法、英等国）和中国、日本传播应用。v德国阿亨大学的H.奥匹兹教授曾对其进行深入研究，制定

3、出一整套的工作程序和零件分类编码系统， 现代设计方法成组技术及模块化设计2.2成组技术的基本原理成组技术的基本原理v事物之间存在着继承性和相似性，因此，看似零乱无序的客观事物，却可以利用它们的继承性和相似性，并通过分类技术而将它们归并成组。然后针对同组相似事物的共性问题，在合理化和标准化的基础上，使之按统一的标准原则和标准方法去解决。 现代设计方法成组技术及模块化设计产品产品分解分解归并归并标准化标准化成组技术基本原理示意成组技术基本原理示意 现代设计方法成组技术及模块化设计2.3成组技术的核心成组技术的核心成组工艺成组工艺v它是把结构、材料、工艺相近似的零件组成一个零件族（组），按零件族制定

4、工艺进行加工，从而扩大了批量、减少了品种、便于采用高效方法、提高了劳动生产率。v成组工艺实施的步骤为： 零件分类成组； 制订零件的成组加工工艺； 设计成组工艺装备； 组织成组加工生产线 现代设计方法成组技术及模块化设计3 零件分类编码技术零件分类编码技术v3.1 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 现代设计方法成组技术及模块化设计3 零件分类编码技术零件分类编码技术零件分类编码系统的定义

5、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。 现代设计方法成组技术及模块化设计3 零件分类编码技术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 现代设计方法成组技术及模块化设计3 零件分类

6、编码技术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。 现代设计方法成组技术及模块化设计3 零件分类编码技术零件分类编码技术 现代设计方法成组技术及模块化设计3 零件分类编码技术零件分类编码技术从表达形式来分： 表

7、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 现代设计方法成组技术及模块化设计3 零件分类编码技术零件分类编码技术 现代设计方法成组技术及模块化设计3 零件分类编码技术零件分类编码技术v3.2 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

8、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 现代设计方法成组技术及模块化设计3 零件分类编码技术零件分类编码技术 现代设计方法成组技术及模块化设计3 零件分类编码技术零件分类编码技术 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1：0.5L/D2表示长形带偏异回转体5：备用 现代设计方法成组技术及模块化设计3 零件分类编码技术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

9、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 现代设计方法成组技术及模块化设计3 零件分类编码技术零件分类编码技术 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 现代

10、设计方法成组技术及模块化设计3 零件分类编码技术零件分类编码技术 现代设计方法成组技术及模块化设计3 零件分类编码技术零件分类编码技术 现代设计方法成组技术及模块化设计3 零件分类编码技术零件分类编码技术 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。 现代设计方法成组技术及模块化设计3 零件分类编码技术零件分类编码技术 现代设

11、计方法成组技术及模块化设计3 零件分类编码技术零件分类编码技术 现代设计方法成组技术及模块化设计3 零件分类编码技术零件分类编码技术 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 现代设计方法成组技术及模块化设计3 零件分类编码技术零件分类编码技术v3.3 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（现代集成制造系统）各环节的需要 码位长度

12、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 现代设计方法成组技术及模块化设计3 零件分类编码技术零件分类编码技术 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（计算机辅助工艺规划）的集成。 现代设计方法成组技术及模块化设计3 零件分类编码技术零件分类编

13、码技术 柔性编码系统实例介绍 现代设计方法成组技术及模块化设计 现代设计方法成组技术及模块化设计2.模块化设计模块化设计v2.1概念 将系统根据功能分解为若干模块，通过模块的不同组合，得到不同品种，不同规格的产品。 在机械产品中，模块是指一组具有同一功能和结合要素，但性能和结构不同，却能互换的单元。 模块化设计广泛用于系列产品设计中。v2.2特点 产品更新换代快 设计和制造周期短 成本低 维修方便 产品性能稳定可靠 现代设计方法成组技术及模块化设计2.3模块化设计方式模块化设计方式v横系列模块化设计 在不改变产品主参数的条件下，在基型产品的基础上更新或添加模块，形成新的变形品种v纵系列模块化设计 产品功能及原理方案相同，结构相似，而参数尺寸有变化，随着参数变化对系列产品划分合理区段，同一区内模块通用v全系列模块化设计 现代设计方法成组技术及模块化设计总功能分解分功能、功能元功能载体功能模块加工单元生产模块模块划分越少，通用化程度高，加工批量大，对降低成本有利；模块划分越多，系统的柔性越好。2.4模块的划分与组合模块的划分与组合 现代设计方法成组技术及模块化设计 现代设计方法成组技术及模块化设计模块划分的要点模块划分的要点v注意