第7章 现代机械制造工艺技术

第7章现代机械制造工艺技术

一成组技术二计算机辅助工艺设计三柔性制造系统四计算机辅助制造和计算机集成制造系统Chap.6:机械装配工艺基础成组技术概述零件的分类编码系统零件分类成组的方法成组工艺的设计方法成组生产的组织形式成组技术概述成组技术1．零件的相似原理机械产品的组成零件大致可以分为复杂件（或称特殊件）、相似件和简单件三大类相似件（如各种轴、套、法兰盘、齿轮等）约占零件总数的70％。相似件之间在结构形状和加工工艺方面存在着大量的相似特征。概述成组技术2．成组技术（GroupTechnology简称GT）充分利用事物之间的相似性，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，这种技术统称为成组技术。目的：发挥规模生产的优势，达到提高生产效率、降低生产成本核心：成组工艺，即把尺寸、形状和工艺相近的零件组成一个零件组（族），制定统一的加工方案，并在同一机床组中制造。概述成组技术3．成组工艺实施步骤零件分类编码及分组——拟定零件组工艺过程——选择机床——设计成组夹具——确定生产组织形式及核算经济效果等。关键：零件分类编码及分组，没有正确的编码和分组，成组工艺也就不可能有效地实现。零件的分类编码系统成组技术1．零件分类编码的基本原理成组技术的编码，是对机械零件的各种特征给予不同的代码。这些特征包括：零件的结构形状、各组成表面的类别及配置关系、几何尺寸、零件材料及热处理要求，各种尺寸精度、形状精度、位置精度和表面粗糙度等要求。对这些特征进行抽象化、格式化，就需要用一定的代码（符号）来表述。所用的代码可以是阿拉伯数字、拉丁字母，甚至汉字，以及它们的组合。最方便、最常见的是用数字码。零件的分类编码系统成组技术1．零件分类编码的基本原理成组技术的编码，是对机械零件的各种特征给予不同的代码。这些特征包括：零件的结构形状、各组成表面的类别及配置关系、几何尺寸、零件材料及热处理要求，各种尺寸精度、形状精度、位置精度和表面粗糙度等要求。对这些特征进行抽象化、格式化，就需要用一定的代码（符号）来表述。所用的代码可以是阿拉伯数字、拉丁字母，甚至汉字，以及它们的组合。最方便、最常见的是用数字码。我国已制订了机械工业成组技术分类编码系统（JLBM-1系统）。零件的分类编码系统成组技术2．JLBM-1分类编码系统JLBM-1系统是由我国机械工业部组织制定并批准的分类编码系统，于1984年正式为我国机械工业部的指导性技术文件。它由15个码位组成，采用混合式代码结构。其结构如图7-2所示。成组技术成组技术成组技术成组技术成组技术

按照JLBM-1系统对如图7-3所示回转体零件进行分类编码的结果如下成组技术第1～2位该零件为回转体类、轮盘类法兰盘，第l位为0，第2位为2；第3～9位该零件“外部基本形状”：单向台阶；“外部功能要素”：无；“内部基本形状”：双向台阶通孔；“内部功能要素”：有环槽；“外平面与端面”：单一平面；“内平面”：无；“辅助加工”：均布轴向孔。第3～9位分别为1、0、5、1、1、0、l；第10～12位该零件材料为普通非合金钢，毛坯原始形状为锻件，不进行热处理，第10～12位分别为2、6、0；第13～15位该零件主要尺寸(直径)D>160～400mm；主要尺寸(长度)L>50～120mm；内、外圆与平面中等精度。第13～15位分别为5、1、3；按JLBM-l系统分类，该零件的分类编码为：021051101260513。零件分类成组的方法成组技术1．特征码位法只需要在编码中选用若干特征码位来制定分类的相似性标准；只要是特征码位代码相同的零件皆可以归属于同一零件组。

2．码域法成组技术

3．特征位码域法它是上述两种方法的综合，因而能兼备二者的特点，即既能抓住零件分类的主要特征方面，又能适当放宽其相似性要求，允许有更多的零件种数进入零件组，以期得到满意的分类效果。成组技术成组工艺的设计方法1．复合零件法按照零件组中的复合零件来编制工艺规程的方法成组技术成组工艺的设计方法2．复合路线法在零件分类成组的基础上，分析比较全组所有零件的工艺路线，从中选出工艺较长、流程合理、代表性强的一条作为基础工艺路线，然后将其它零件的工序(去掉重复的)按合理的位置安插到基础工艺路线中，便得到一条适合整个零件组的成组工艺路线，并以它为依据来编制详细的工艺规程成组技术成组技术成组生产的组织形式1．单机成组加工零件的全部或大部分加工工序都在这一台设备上完成2．成组生产单元在一组机床上完成定零件组的全部工艺过程。成组技术3．成组生产流水线当组内零件工艺相似程度很高，且批量较大时，机床可以排列成一条流水生产线。成组生产的组织形式3．成组生产流水线当组内零件工艺相似程度很高，且批量较大时，机床可以排列成一条流水生产线。成组技术计算机辅助工艺设计概述CAPP的类型CAPP的数据库计算机辅助工艺设计概述所谓计算机辅助编制工艺规程，就是通过向计算机输入被加工零件的原始数据、加工条件和加工要求，由计算机自动地进行编码、编程直至最后输出经过优化的工艺规程卡片。CAPP系统的主要功能：只要输入零件加工的有关信息，计算机就能自动生成并输出零件的加工工艺规程。CAPP系统组成：若干程序模块。如输入输出模块、工艺过程设计模块、工序决策模块、工步决策模块、NC指令生成模块以及控制模块、动态仿真模块等。视系统的规模大小和完善程度而存在一定的差异。计算机辅助工艺设计CAPP的类型1．交互型按照不同类型零件的加工工艺需求，编制的人机交互软件系统。计算机辅助工艺设计CAPP的类型2.变异型（又称派生型）计算机辅助工艺设计CAPP的类型3．创成型计算机辅助工艺设计CAPP的类型4．综合型将变异型与创成型结合起来，采取变异与自动决策相结合的工作方式5．智能型智能型CAPP系统是将人工智能技术应用于工艺过程设计而形成CAPP专家系统。计算机辅助工艺设计CAPP的数据库储存于计算机的外存储器中以供用户共享的工艺数据集合就称为工艺数据库。一般工艺数据库的内容有：(1)材料数据，各种材料规格及属性的数据，毛坯特性，刀具一工件组合特性等。(2)刀具数据，刀具号、刀具成组分类信息，刀具尺寸及几何形状，刀具应用条件等。(3)机床数据，各种机床名称、型号、规格、控制系统类型、用量范围、精度等。(4)夹具和量具数据，各种夹具和量具的类型、重要尺寸及精度等。(5)标准工艺规程及成组分类特征数据。(6)动态工艺设计信息，包括零件图形数据，工序图形数据，最终工艺规程，NC代码等。装配尺寸链柔性制造系统概述柔性制造系统的组成FMS中的机床设备和夹具自动化仓库物料运载装置刀具管理系统控制系统柔性制造系统概述柔性制造系统：利用计算机控制系统和物料输送系统，把若干台设备联系起来，形成没有固定加工顺序和节拍的自动化制造系统。它在加工完一定批量的某种工件后，能在不停机调整的情况下，自动地向另一种工件转换。特点：(1)高柔性(2)高效率(3)高度自动化柔性制造系统柔性制造系统的组成（1）加工系统（2）物流系统（3）信息系统柔性制造系统FMS中的机床设备和夹具1.加工设备FMS对机床的要求：工序集中；高柔性度和高效率；易控制性；具有通信接口。一般选择卧式、立式或立卧两用的数控加工中心(MC)2．机床夹具大量使用组合夹具开发柔性夹具，使一台夹具能为多个加工对象服务柔性制造系统自动化仓库它不仅是储存和检索物料的场所，同时也是FMS物料系统的一个组成部分。它由FMS的计算机控制系统所控制，为FMS服务，服从FMS的命令和调度，所以从功能性质说它是一个工艺仓库。柔性制造系统物料运载装置物料运载装置直接担负着工件、刀具以及其他物料的运输，包括物料在加工机床之间，自动仓库与托盘存储站之间以及托盘存储站与机床之间的输送与搬运。FMS中常见的物料运载装置有传送带、自动运输小车和搬运机器人等。柔性制造系统刀具管理系统主要职能是负责刀具的运输、存储和管理，适时地向加工单元提供所需的刀具，监控管理刀具的使用，及时取走已报废或耐用度已耗尽的刀具，在保证正常生产的同时，最大程度地降低刀具的成本，刀具管理系统的功能和柔性程度直接影响到整个FMS的柔性和生产率。典型的FMS的刀具管理系统通常由刀库系统、刀具预调站、刀具装卸站、刀具交换装置以及管理控制刀具流的计算机组成。柔性制造系统控制系统FMS的核心。管理和协调FMS内各项活动，以保证生产计划的完成，实现最大的生产效率。FMS的控制系统通常采用两级或三级递阶控制结构形式，在控制结构中，每层的信息流都是双向流动的：向下可下达控制指令，分配控制任务，监控下层的作业过程；向上可反馈控制状态，报告现场生产数据。柔性制造系统计算机辅助制造和计算机集成制造系统计算机辅助制造(CAM)计算机集成制造系统(CIMS)计算机辅助制造和计算机集成制造系统计算机辅助制造(CAM)1．CAM的概念和应用概念：利用计算机分级结构将产品的设计信息自动地转换成制造信息，以控制产品的加工、装配、检验、包装、试验等全过程，以及与这些过程有关的全部物流系统和初步的生产调度，这就是计算机辅助制造(CAM)应用：（1）直接应用（2）间接应用计算机辅助制造和计算机集成制造系统计算机辅助制造(CAM)2．CAM系统的组成和分级结构(1)中心数据库(2)工