第四章 成组技术一、成组技术（简称GT）市场竞争日益激烈，产品更新换代越来越快。多品种、 中小批生产方式约占75%80%，产品的生产效率低、成本高、市场竞争能力差。如何用规模生产方式组织中 小批产品的生产成组技术就是针对这种需求而发展起来的一种先进技术。1.成组技术的概念充分利用事物间的相似性，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去解决相似组中的生产技术问题，以达到规模生产的效果，这种技术统称为成组技术。成组技术实质：按零件的形状、尺寸、制造工艺的相似性，将零件分类归并成组（族），扩大零件的工艺批量，以便采用高效率的工艺方法和设备，使中小批量生产也能获得类似大批量流水生产的经济效益。成组技术成了CAD、CAPP、CAM、FMS的技术基础。成组技术在机械工业生产中的重要作用l提高设计工作的标准化与合理化，减少设计工作量l减少生产准备时间l有利于生产管理科学化l成组技术是CAD、CAM的基础成组技术基本原理简图成组技术基本原理示意图产品分解归并标准化零件分类之前与分类之后成组生产的组织形式根据目前成组加工的实际应用情况，成组加工系 统有三种基本形式：l成组单机l成组生产单元l成组生产流水线成组单机l把一组工序相同或相似的零件族集中在一台机床上 加工。l特点：针对从毛坯到成品多数工序可以在同一类型 的设备上完成的工件；也可以只完成其中某几道工 序。l功用：成组技术的最初形式，是成组技术发展的基 础；减少机床调整时间，有一定经济效果。成组生产单元l 指一组或几组工艺上相似零件的全部工艺过程，由 相应的一组机床完成，该组机床即构成车间的一个 封闭生产单元。l特点：把几种类型机床组成一个封闭的生产系统； 完成一组或几组相似零件的全部工艺过程；有一定 的独立性，并有明确的职责l功用：设备利用率高；缩短了生产周期；简化了生 产管理。机群制的平面布置图CCCCCCXXXXZZZZZZWMWMPMPMGT生产单元图 属于流水型生产。零件的加工按工艺流程进行。 在制品的数量可以显著减少。这时可按运输批量转移。 零件的运输距离缩短，在制时间缩短，因此生产周期短。 可实现一专多能的多机床看管，有利于提高生产效率。 生产单元可实现生产任务的承包制，便于管理。 是现代先进制造模式 柔性制造系统的雏形。CXZWMPM 成组生产线 成组生产线是严格地按零件组的工艺过程组织起来的。在线上各工序节拍是相互一致的，所以其工作过程是连续而有节奏地进行的。这就可缩短零件的生产时间和减少在制品数量。一般在成组生产线上配备了许多高效的机床设备，使工艺过程的生产效率大为提高。 成组生产线又有两种型式：成组流水线和成组自动线。前者工件在工序间的运输是采用滚道和小车进行的，它能加工工件种类较多，在流水线上每次投产批量的变化也可以较大。成组自动线则是采用各种自动输送机构来运送工件，所以效率就更高。但它所能加工的工件种类较少，工件投产批量也不能作很大变化，工艺适应性较差2零件的分类编码 分类：是一种根据特征属性的有无，把事物划分成不同 组的过程。 编码：能用于分类，它是对不同组的事物给予不同代码。 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。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。代码可以 是阿拉伯数字、拉丁字母、汉字，以及它们的组合。 编码法则：对代码表示的意义作出明确规定和说明。代码 须唯一区分零件族。 零件分类编码的基本原理对零件分类编码系统的要求：l充分、全面、准确地描述零件信息l系统逻辑层次分明，结构合理l容易被计算机理解和处理l考虑与CAD、CAM的链接和企业的应用要求l易于被工程人员理解，易于编程代码结构的类型层次式：也称为单元码，每一代码的含义都有前一级代码限定（各分支结构都必须定义）。其优点是用很少的码 位能代表大量信息;缺点是编码系统很复杂。所以难于开发。 链式：又称多元码，码位上每一代码都代表某种信息，与前面码位无关。在代码位数相同的条件下，链式结构容量比 层次式的少，但编码系统较简单。混合式：是层次式和链式的混合。大多数编码系统采用混合式。 2零件的分类编码 零件编码：用数字表示零件的形状特征和工艺特征分类编码系统：德Opitz、日KK、美Code、英Brisch 等70多种我国机械零件分类编码系统 简称JLBM1系统系统组成：三部分：名称类别、形状及加工码、辅助码15个码位：第一位总体形状，第二位功能与形状，第三到九位形状与加工特征，十到十五位材料毛坯主要尺寸等零件分类编码系统的示例奥匹兹（Opitz）分类编码系统l基本结构：奥匹兹代码采用混合式代码结构；由9位代码组成，前5位为几何码（又称主码），分别代表零件的种类、基本形状、回转表面加工、平面加工、辅助孔、轮齿、型面加工 ；后4位为辅助码，分别代表主要尺寸（直径或边长）、材料类型、毛坯形状、加工精度；每一个码位有10个特征码。零件分类编码系统的示例奥匹兹（Opitz）分类编码系统零件分类编码系统的示例JLBM-1分类编码系统l这是“机械工业成组技术零件分类编码系统”的汉语拼音缩写l1985年由我国机械电子工业部设计研究总院负责制订l也是采用混合式代码结构；由15位代码组成，第1、2位代码代表零件名称类别；第39位是形状与加工码（为主码）；第1015位代码为辅助码，分别代表材料、毛坯原始形状、热处理、主要尺寸、加工精度；每一个码位有10个特征码零件分类编码系统的示例JLBM-1分类编码系统零件分类编码系统的示例JLBM-1分类编码系统零件分类编码系统的示例JLBM-1分类编码系统零件分类编码系统的示例JLBM-1分类编码系统零件分类编码系统的示例JLBM-1分类编码系统零件分类编码系统的示例VUOSO分类编码系统 这是原捷克斯洛伐克金属切削机床研究所为机床行 业制订的一个系统。 这个系统的结构属于10进制4位码。毛坯类型、材料、热处理IIIIIIIV 类级型组附在轮廓形状上的结构要素 尺寸大小、基本轮廓形状 回转体或非回转体、基本轮廓形状回转体零件 轴线上有有齿形、花键 轴线上有 无孔盲孔通孔无孔通孔 01234Dmax(L/D)max06 3 41 804 681 200 80 3 8 200 30VUOSO分类编码系统类级VUOSO分类编码系统（续）01234 0光滑或台阶圆 柱 齿有花键非金属 1轴线上有螺纹其它铸铸件灰铸铁铸铁2轴线外有孔圆 锥 齿有花键球铁铁或铸钢铸钢 3有槽或平面其它有色金属41+2蜗 轮有花键各 种 型 板 线线 材 和 锻锻 件普通探钢钢 51+3其它优优 质质 和 合 金 钢钢渗炭钢钢 62+3多 联 齿有花键淬硬钢钢 71+2+3其它热处热处 理钢钢8锥面其 它有花键其它合金钢钢9异形其它有色金属组型零件分类编码的图例2 3 2 2图21 轴承端盖5075材料：QT40017分类编码结果分类编码结果 0 1 7 6M1825115材料：45图22 轴图23 齿轮 9040材料： 40 Cr分类编码结果 4 6 0 6复合零件的制作过程12345复合零件1: 010612: 0136233: 013644: 012651: C-C2: C-C-XJ3: C-C-XJ-X4: C-C-Z零件组尺寸范围D=0 40 L/D=1 6零件组材料优质结构钢 棒料 局部淬火 按复合零件编制标准（成组）工艺由于复合零件集中了零件组内的所有待加工要素，因此编制出能加工复合零件的工艺，也就能加工组内所有其余的零件。组内其余零件的各自工艺，其实就是在复合零件工艺的基础上进行删除修改而成。一般按复合零件编制零件组的成组工艺时，都是考虑为组内零件各自具体工艺作减法，即从复合零件的成组工艺中删去加工其所缺结构要素的工序。计算机辅助编制工艺规程（CAPP）中应用广泛的变异式CAPP，便是按GT零件组的复合零件成组工艺的原理实现的。二、成组技术中零件组（族）的划分目的：l减少现有零件工艺过程的多样性l扩大零件的工艺批量l提高工艺设计的质量依据：l根据零件的结构特征和工艺特征的相似性二、成组技术中零件组（族）的划分方法： l视检法：由有经验的工艺师根据零件图样或实际 零件及其制造过程，直观地凭经验判断零件的相 似性，对零件进行分类成组。l生产流程分析法：按工艺特征相似性分类，先根 据零件的工艺路线卡列出工艺路线表，再对生产 流程进行分析、归纳、整理。二、成组技术中零件组（族）的划分l编码分类法：采用特征码位法和码域法，扩大工 艺批量特征码位法：选择几位与加工特征直接有关的码 位作为形成零件组的依据。码域法：对特征码位上的数据规定某一范围，而 不是要求特征码位上的数据完全相同。特征位码域法：将特征码位与码域法相结合的分 组方法。选取特征性强的码位并规定允许的变化 范围（码域）, 作为分组的依据。三、成组技术的应用由于用成组技术指导设计，赋予各类零件更大的相似类，这就为在制造管理方面实施成组技术奠定了良好的基础，使之 取得更好的效果。此外，由于新产品具有继承性，使往年累积 并经过考验的有关设计和制造的经验再次应用，这有利于保证 产品质量的稳定。以成组技术为指导的设计合理化和标准化工 作将为实现计算机辅助设计（CAD）奠定良好的基础，为设计信息最大程度的重复使用，加快设计速度，节约时间做出贡献 。据统计，当设计一种新产品时，往往有3/4以上的零件设计可参考借鉴或直接引用原有的产品图纸，从而减少新设计的零 件，这不仅可免除设计人员的重复性劳动，也可以减少工艺准 备工作和降低制造费用 。1、成组技术在设计中的应用三、成组技术的应用2、成组技术在工艺过程中的应用开始是用于成组工序，即把加工方法、安装方式和机床调整相近的零件归结为零件组，设计出适用于全组零件加工的成组工序。成组工序允许采用同一设备和工艺装置，以及相同或相近的机床调整加工全组零件，这样，只要能按零件组安排生产调度计划，就可以大大减少由于零件品种更换所需要的机床调整时间。此外，由于零件组内诸多零件的安装 方式和尺寸相近，可设计出应用于成组工序的公用夹具成组夹具，只要进行少量的调整或更换某些零件，成组夹具 就可适用于全组零件的工序安装。 三、成组技术的应用2、成组技术在工艺过程中的应用成组技术亦可应用于零件加工的全工艺过程。为此，应将零件按工艺过程相似性分类以形成加工族，然后针对加工族设计成组工艺过程。成组工艺过程是成组工序的集合，能保证按标准化的工艺路线采用同一组机床加工全加工族的诸零件。设计成组工艺过程、成组工序和成组夹具皆应以成组年产量为依据，成组加工允许采用先进的生产工艺技术，以成组技术指导的工艺设计合理化和标准化为基础，可以轻松实现计算机辅助工艺进程设计（CAPP）及计算机辅助成组夹具设计。 三、成组技术的应用2、成组技术在工艺过程中的应用复合零件法（又称为主样件法）：按照零件 族中的复合零件来设计工艺规程的方法l复合零件即拥有同组零件的全部特征加工表 面要素的一个零件。三、成组技术的应用2、成组技术在工艺过程中的应用复合路线法：以组内最复杂零件的工艺路线 为基础，添不组内其它零件需要的工序，最 终形成满足全组零件要求的成组工艺三、成组技术的应用3、成组技术在管理中的应用 成组加工要求将零件按工艺相似性分类形成加工族，加工同一加工 族有其相应的一组机床设备。因此，很自然成组生产系统要求按模 块化原理组织生产，即采取成组生产单元的生产组织形式，在一个 生产单元内有一组工人操作一组设备，生产一个或若干个相近的加 工族，在此生产单元内可完成诸零件全部或部分的生产加工。因此 可以认为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（如热处理等）的生产基层单位。运用成组技术基本原理将 大量信息分类成组，并使之规格化、标准化