new机械制造技术基础第章GCA

§6.5成组技术（GroupTechnology）和成组工艺

一．概念：充分利用事物的相似性，将许多具有相似信息的研究对象归并成组，并用大致相同的方法来解决这一组研究对象的生产技术问题的技术。二．零件的分类编码： 用数字表示零件的形状特征。世界上有70多种分编码系统，应用最广的是德国的Opitz系统。我国用的是1984年制订的机械零件编码系统（JLBM—1系统）。 该编码系统见276，

P276

示例见P278图三．成组工艺

（一）划分零件族1.特征码位法：选择与加工特征直接相关的 特征码位作为形成零件组的依据。2.码域法：对系统中各码位的特征码规定一 定的码域作为零件分组的依据。3.特征位码域法：将特征码与码域法结合的

零件分组方法。（二）拟订零件组的工艺过程：四．机床的选择与布置1．选择：应具有良好的精度和刚度，其加 工范围在一定范围内可调。数控机床应 用广泛。

2.布置方式：成组单机、成组生产单元、 成组生产流水线。

五．推广应用成组技术的效果

1.

可以提高生产效率；2.

可以提高加工质量；3.

可以提高生产管理水平。

§6.6计算机辅助工艺规程设计（机械加工）计算机辅助工艺规程设计

CAPP（ComputerAidedProcessPlanning）

一．发展CAPP的意义

1、传统的工艺规程编制方法存在明显的缺点

（1）传统的工艺规程编制方法是一种纯粹的手工方式的个体劳动，工艺规程编制的质量完全取决于个人的知识水平和经验。在相同的生产条件下，同一零件的工艺规程方案往往因人而异，甚至同一人对同一零件，在不同的时期设计出的方案也有差异。因此，这种方法不可能保证工艺规程方案的优化，更不可能实现工艺规程的标准化。（2）工艺规程编制是一项很繁杂的工作，工艺人员必须通过对加工对象的结构、材料、尺寸、精度要求、生产批量、各种可能采用的加工方法、设备、工装、工人的技术水平和生产环境、习惯等众多信息加以处理，才能作出各种工艺决策。要处理的信息不仅是大量的，而且各种信息间的关系极其错综复杂。工艺人员为此必须花费大量的时间和精力，劳动量很大。使生产准备周期拖长，工艺人员也不能集中精力和时间从事创造性工作。一般来说，工艺规程设计的时间占整个生产准备时间的40%。

（3）工艺规程编制是一种以产品为基础的，一旦产品更新则原有的工艺规程便全部作废，必须重新为新产品编制全部零件的工艺规程，即使新产品中有许多零件与老产品中的零件非常相似甚至相同，也必须重新编制“新”的工艺规程。工艺人员不得不进行大量的重复劳动，白白浪费时间和精力。（4）现代机械制造业正朝着多品种、小批量的方向发展，产品更新速度不断加快，这就要求制造业缩短制造周期，其生产结构能对市场变化作出快速反应，以取得自己在市场中的主动地位。而传统的工艺规程编制方法不能适应这种快速变化和低成本的要求。（5）传统工艺规程编制方法与先进的设计技术、制造技术及现代的管理方法不相匹配，使这些先进技术的效益得不到发挥。计算机集成制造系统

(CIMS

:ComputerIntegratedManufacturingSystem)并行工程（CE

:ConcurrentEngineering）智能制造系绕（IMS:

IntelligentManufacturingSystem）虚拟制造系统（VMS

:VirtualManufacturingSystem）敏捷制造（AM:AgileManufacturing）制造资源计划（MRPⅡ:ManufacturingResourcePlanning）企业资源计划（ERP:EnterpriseResourcePlanning）产品数据管理（PDM:ProductDataManagement） 这些先进制造系统的发展无论从广度上还是从深度上，都对CAPP的发展提出了更新更高的要求。

（6）传统工艺规程编制方法，不宜科学地总结、保存工艺人员长期积累的宝贵经验。造成工艺设计水平长期停留在同一水平上，不能迅速提高。传统设计方法要求工艺设计人员必须：①具有丰富的生产经验；②熟悉企业内部各种加工方法及相应的设备使用情况；③熟悉企业内部各种生产加工规范和有关规章制度；④能与各方面保持友好合作。这样的工艺师估计需要20年左右的工作实践，目前国内外企业都较缺乏这样的工艺设计人员。2、研究CAPP的重要意义

CAPP系统开发研究始终是以克服传统工艺设计缺点和推进工艺设计自动化为主要目标的,目前已向设计制造信息集成和智能方向发展。 应用CAPP，可以改善工艺设计部门的落后状况，大幅度提高工艺规程编制的效率；它解放了大量工艺设计人员，使他们有更多的时间和精力去从事创造性劳动；能提高工艺设计的一致性，有利于工艺过程的标准化、规范化和最优化，提高设计质量；应用CAPP系统还可以充分发挥计算机高速处理信息的能力,而且由于将工艺专家的集体智慧融合在CAPP系统中，所以保证了高速获得高质量优化的工艺规程。美国国家关键技术委员会在1991年海湾战争后向总统提出的报告中,介绍了22

项被认为是对美国长期安全和经济繁荣至关重要的技术。在第6项计算机集成制造(ComputerIntegratedManufacturing；CIM)技术中就列举了CAPP技术的发展状况及重要性。美国总统办公厅科技政策办公室于l995年公布的第三个双年度美国国家关键技术报告中,再次将CAPP技术列举为对美国经济繁荣和国家安全至关重要的290个专项技术之一。二、CAPP的国内外发展情况CAPP的思想是Nibel于1965年首先提出来的，在1966—1968年间又先后有Scheck、Barra、Barash等人在这一领域中做了一些先驱性的工作，到1969年，世界上第一个计算机辅助工艺设计系统AUTOPROS便宣布诞生。该系统由挪威的NAKK等公司合作研制。在CAPP发展史上具有里程碑意义的是CAM-I(ComputerAidedManufacturing-International),设在美国的计算机辅助制造国际组织)于1976年推出的CAM-I’sAutomatedProcessPlanning)系统。从1960年代末到今天，经过人们近几十年的努力，CAPP的研究从无到有，从低级到高级，从一种形式到多种形式，已有了相当大的发展。二、CAPP的国内外发展情况特别是进研入1980年代以躬来，在暖世界上脱许多国直家，尤氧其是工略业发达绳国家中客，逐渐倍形成了封发展CAPP的热潮色，CAP律P的研究成重果和新的CAP东P系统不断孩提出。美内国机械工真程师协会(ASME)在1985年和1986年连续侧召开讨蜜论CAP支P的学旅术会议梢。国际亦生产工仇程学会鞭（CIRP）也于198挎5年1月举行非了计算沸机辅助聚工艺规弟程编制敌专题学钱术讨论暖会；1987年6月CIRP又举行了辨“计算机于辅助工艺辜规程编制辣”的专题斥学术讨论般会。国内最鼠早开发野的CAPP系统是同肚济大学198印3年开发的TOJI忌CAP系统和西劳北工业大宵学198种5年开发的CAOS系统。三、CAP绒P的主要未类型（1）检索底式CAPP系统检索式CAP麻P系统是将尽企业现行偶各类工艺裂文件，根盘据产品和吃零件图号魂，存入计愤算机数据有库中。进猜行工艺设挥计时，可丑以根据产殖品或零件奔图号，在偏工艺文件垫库中检索沙相类似零驶件的工艺死文件，由旷工艺人员暴采用人机垃交互方式翁，对检索吃到的工艺害文件进行揪编辑，最争后由计算哑机按工艺垒文件要求倘进行打印冠输出。三、CAPP的基本方边法（2）派生吨式CAP改P系统也叫变异糊式。该方复法以成组怒技术为基咸础，工艺冲设计过程神仅需输入羡零件的成射组编码，铺由计算机峰检索出事跳先存好的猜零件族的足标准工艺愈规程，再神经操作人衔员在交互吵状态下根洒据零件的等具体情况随做增、删促修改并打鉴印输出即喷可完成。该方法菌的特点爽是原理真简单、角容易开吓发、针劝对性和半实用性顺强，可稳以大幅择度地提乓高工艺滥规程编叶制速度宿，避免搬人的重必复劳动振，也能旺在一定校程度上论保持工京艺设计佩的一致效性。三、CAP断P的基本服方法P28淋5（3）创成杠式CAP联P系统也叫生成唐式方法。脸该方法不致依靠任何珍标准工艺桃规程，而勺是依靠系同统中的句决策逻烘辑生成辰工艺规坡程。系截统收集午了大量固的工艺惩数据和串加工知杨识，并鼠以此为剃基础，毕在计算妥机软件得基础上及建立一死系列的颂决策逻挂辑，形神成了工哀艺数据苍库和加敢工知识材库。在哄输入新裂零件的霞有关信钱息后，算计算机根系统可关以模仿辜工艺人驱员，应土用各种狂工艺决如策逻辑致规则，唤在没有和人工干握预的条忙件下，些自动生老成零件澡的工艺熔规程。（4）综合搁式CAP献P系统也叫半创兴成式方法剩。以检索究标准工艺创为主，只古是在某些誉局部上加灾上一些自覆动决策功劝能，它以删最大限度桐地降低对润操作人员脏的知识和谈经验的依疯赖，提高望系统的运没行效率为饭目标。这狂样就较好畜地体现了系派生与创拳成相结合翠的优点刘。四、CAPP的发展长趋势经过几迎十年的世历程，羽国内外在对CAPP技术已衫进行了态大量的畜探讨与歪研究,无论在研供究的深度稳上和广度针上都不断芒取得进展胳：•在设计勒对象上晶，所涉汪及的零贡件从回属转体零午件、箱闯体类零凡件、支夜架类零己件到复辽杂的飞坐机结构从件等；•在涉及申的工艺赤范围上翠，从普俱通加工术工艺到浓数控加愉工工艺侦；从机乳加工艺灿到装配庆工艺、各板金工浇艺、热淘处理工锋艺、数供控测量长机检测语过程设圣计等；•在系统简功能上含，从独熊立的计泉算机辅划助技术算“孤岛扇”，到受满足集她成系统探环境需录求的集痕成化系唯统；四、CAP客P的发展趋狸势•在系统肢设计上慎，从单图一的修肝订式或嗓创成式泽模式，勺到应用胁专家系第统(Exp培ert巾Syst宁em：ES)等人工智绑能技术，担并具有检河索、修订桐、创成等热多种决策谜功能的综草合/智能化系朝统模式；•在系统逆开发上青，从单水纯的学转术性探冲索、和究技术驱昂动的原柿型系统吩开发，学逐步走抬向以应士用和效密益驱动卧的实用盘化和商咳品化系统开芳发。近年来，集成化、芳智能化、轻系统化、欲实用化、仇工程化已成为C