工藝設計及其管理培訓課件

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1、,,,,,,,單擊此處編輯母版標題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,*,*,*,第3章 工藝設計及其管理,3.1工藝方案和工藝路線的設計,,工藝方案設計,,1.工藝方案的設計原則和依據,,（1）工藝方案設計的原則,,（2）設計工藝方案的依據,,2.工藝方案的分類,,（1）新產品樣機試制工藝方案,,（2）新產品小批試制工藝方案,,（3）批量生產工藝方案,,（4）老產品改進工藝方案,,（5）零件的工藝方案,工藝方案設計的原則,,①設計工藝方案應在保證產品質量的同時，充分考慮生產周期、成本和環境保護；,,②根據本企業能力，積極采用國內外先進工藝技術和裝備，不

2、斷提高企業工藝水平。,設計工藝方案的依據,,①產品圖樣和有關技術文件。據此，按產品的復雜程度、精度要求等采取相應的工藝措施；,,②產品的生產綱領、產品的生產性質和生產類型。據此，決定工藝準備的期限、任務和內容；,,③本企業的現有條件。如果企業條件比較好，工藝能力強，就應該采用先進的工藝方法進一步提高工藝水平。如果企業工藝能力比較差，就應針薄弱環節采取相應措施，提高工藝能力，千方百計地以滿足產品對工藝的需求；,,④國內外同類產品的工藝技術情報和工藝知識；,,⑤國家有關的技術政策和法規，如綠色制造方面的法規等；,,⑥企業有關技術領導對該產品工藝工作的要求及有關科室和車間的意見。,工藝方案的分類,,

3、（1）新產品樣機試制工藝方案 新產品樣機試制（包括產品定型，下同）工藝方案應在評價產品結構工藝性的基礎上，提出樣機試制所需的各項工藝技術準備工作。,,（2）新產品小批試制工藝方案 新產品小批試制工藝方案應在總結樣機試制工作的基礎上，提出批試前所需的各項工藝技術準備工作。,,（3）批量生產工藝方案 批量生產工藝方案應在總結小批試制情況的基礎上，提出批量投產前需進一步改進和完善工藝、工藝裝備和生產組織措施的意見和建議。,,（4）老產品改進工藝方案 該工藝方案主要是提出老產品改進設計后的工藝組織措施。,,（5）零件的工藝方案 該方案是對工藝關鍵件提出的主要工藝組織措施。,3.工藝方案的內容,,（1）

4、新產品樣機試制工藝方案的內容,,（2）新產品小批試制工藝方案的內容,,（3）批量生產工藝方案的主要內容,,（4）老產品改進工藝方案的內容,,（5）零件工藝方案的內容,新產品樣機試制工藝方案的內容,,對產品結構工藝性的評價和對工藝工作量的大體估計；提出自制件和外協件的初步劃分意見；提出必需的特殊設備的購置或設計、改裝意見；必備的專用工藝裝備設計、制造意見；關鍵零、部件的工藝規程設計意見；有關新材料、新工藝的試驗意見；主要材料和工時的估算。,新產品小批試制工藝方案的內容,,對樣機試制階段工藝工作的小結；對自制件和外協件的調整意見；自制件的工藝路線調整意見；提出應設計的全部工藝文件及要求；提出主要鑄

5、、鍛件毛坯的工藝方法；對專用工藝裝備的設計意見；對專用設備的設計或購置意見；對特殊毛坯或原材料的要求；對工藝、工藝裝備的驗證要求；對關鍵件的制造周期或生產節拍的安排意見；根據產品復雜程度和技術要求所需的其它內容。,批量生產工藝方案的主要內容,,對小批試制階段工藝、工藝裝備驗證情況的小結；工藝關鍵件質量攻關措施意見和關鍵工序質量控制點設置意見；工藝文件和工藝裝備的進一步修改、完善意見；專用設備或生產自動線的設計制造意見；有關新材料、新工藝的采用意見；對生產節拍的安排和投產方式的建議；裝配方案和車間平面布置調整的意見。,老產品改進工藝方案的內容,,老產品改進工藝方案的內容可參照新產品的有關工藝方案

6、處理。,零件工藝方案的內容,,對工藝關鍵件的原材料或鑄、鍛件毛坯的要求；對工藝關鍵件的工藝路線的安排意見；對工序質量控制的意見及關鍵工序的處理意見；關鍵工藝裝備的要求；采用專用設備或生產線的意見。,4.工藝方案的設計程序與管理,,（1）工藝方案的設計程序,,①產品工藝方案應由產品主管工藝人員根據設計工藝方案依據中規定的各項資料，提出幾種方案；,,②組織討論確定最佳方案，并經工藝部門主管審核；,,③審核后送交總工藝師或總工程師批準；,,④編號、曬圖、存檔。,（2）工藝方案的管理,,①工藝方案的格式,,②工藝方案的管理,,5.工藝方案的評價,,（1）概略指標,,表 3—1 工藝方案評價概略指標,,

7、（2）計算指標,,①工藝成本降低額,,②投資節約總額,,③投資回收期,表 3—1 工藝方案評價概略指標,序號,指 標,計 算 公 式,備 注,1,勞動消耗,1．勞動小時數,,2．臺時數,,3．單位時間內產量,標志生產效率高低,2,鉗工修配量系數,K,Q,=Q,1,/Q,Z,(3-1),K,Q,標志著機械化程度高低,,Q,1,-鉗工修配工作量（h）,,Q,Z,-機床加工勞動量（h）,3,設備構成比,K,S,=A,1,/A (3-2),K,S,標志所用設備特點,,A,1,-高效專用設備臺數,,A --設備總臺數,4,工藝裝備系數,K,gz,=N,ZZ,/N,zL,(

8、3-3),K,gz,表明工藝裝備水平,,N,ZZ,-專用工藝裝備種數,,N,zL,-專用零件種數,5,設備占地面積,/,用于新建或改建車間,6,工序的集中與分散程度,/,反映工序的繁簡或長短,工藝路線的設計,工藝路線是指產品或零部件在生產過程中，由毛坯準備到成品包裝入庫的全部工藝過程的先后順序。工藝路線的設計是設計工藝規程的關鍵，對保證產品質量，合理利用設備、促進生產管理和提高勞動生產率都有重要作用。工藝路線設計完畢，應提出工藝路線表（或車間分工明細表），也有的企業采用“流程表”，進一步指導車間分工以及工藝過程卡等工藝文件的設計。工藝路線的設計，可由專職工藝路線工藝師或產品主管工藝師負責。設計

9、工藝路線時，都要依據工藝方案所確定的原則，提出兩個以上的方案，經過分析對比，選擇最佳工藝路線。,設計工藝路線的一般步驟,,（1）加工方法的選擇,,（2）加工階段的劃分,,（3）加工工序的劃分,,（4）機械加工順序的安排,,（5）熱處理工序的安排,,（6）輔助工序的安排,,加工方法的選擇,,①根據機械零件上主要表面的技術要求，先選定表面的最終加工方法，依次再推出前面一系列工序的加工方法、順序和次數。主要表面加工方法確定后，再選定其它次要表面的加工方法和順序。即應遵循“先主后次”的原則。,,②選擇加工方法時盡量考慮應用工廠現有生產設備和工藝裝備，挖掘企業現有資源能力，減少設備投資。,,③對于關鍵件

10、及有特殊技術要求的表面，在現有加工方法不能充分保證加工質量時，應積極采用先進的加工方法予以保證。,,④對于材料性質不同的零件，應采用與之相適應的加工方法進行加工。,,⑤產品生產類型不同，所選用的加工方法亦不一樣，所以加工方法要與生產類型相匹配，保持良好的經濟性。,加工階段的劃分,,①粗加工階段 該階段的主要目的是去除工件表面大部分余量，取得較高的生產率，精度要求不高。,,②半精加工階段 本階段的主要目的是工件上次要表面達到技術要求。為工件主要表面的精加工作好準備，使主要表面消除粗加工時留下的誤差，并達到一定的精度。該階段一般在熱處理以前進行。,,③精加工階段 該階段的主要目的是使主要表面達到圖

11、樣規定的技術要求。,,④光整加工階段 這階段的主要目的是保證加工高精度、低粗糙度表面的加工要求。,,注意加工階段的劃分是針對零件主要表面而言，次要表面加工應穿插于各階段加工，因此，常會出現“粗中有精，精中有粗”的現象。,加工工序的劃分 :工序集中,零件的加工集中在少數幾道工序中完成，而每道工序加工的內容卻較多。工序集中的特點：工序數少，縮短了生產周期，簡化了生產計劃和組織工作；設備數量減少，可以相應地減少操作工人和生產面積；工件裝夾次數減少，它不僅縮短了輔助時間，而且，一次裝夾加工較多表面，使基準不變，減少了多次安裝誤差，易于保證加工表面間的位置精度；有利于使用多刀、多軸、多工位、高效率的專用

12、設備和工藝裝備，提高生產率。但由于專用設備和工藝裝備的生產技術準備周期長和投資大，且調整維修困難，需要技術熟練的高級技術工人進行維修調整，因而限制了產品更新換代的速度。但發展的趨勢是工序集中，如各種加工中心的使用。,,工序分散,,將零件的加工分得細，所需工序數目多，而每道工序所包括的加工內容很少。工序分散的特點：工序數目多，工藝路線長，生產周期長，在制品占用量大；采用的設備數目多，所需操作工人多，生產占用面積大；所需設備和工藝裝備比較簡單，便于調整維修使用，不需專門的高技術調整工人；生產技術準備工作量少，容易適應產品更新換代。,機械加工順序的安排,,①按照“先粗后精”的原則，將零件的加工過程劃

13、分階段；,,②按“先基準后其它”的原則，即先加工精基準表面，以保證后續各工序定位準確、安裝誤差小，容易保證加工質量；,,③按照“先主后次”的原則，先安排零件主要表面的加工，后安排次要表面的加工。這是由于次要表面加工工作量較少，而且它們往往又和主要表面有位置精度要求。,,為了保證加工精度的要求，有些零件的某些表面的最后精加工，還需安排在部件裝配之后，或在產品總裝配過程中進行。,熱處理工序的安排,,為了提高零件材料的力學性能和表面質量，改善金屬材料的切削加工性及消除內應力，擬訂工藝路線安排工序時，應把熱處理工序安排在恰當位置，切勿遺漏而造成損失。常用熱處理工序有退火與正火、淬火、調質處理、滲碳淬火

14、等。其它熱處理方法還有氮化、氰化及時效等。,輔助工序的安排,,檢驗工序一般安排在：粗加工階段之后；關鍵工序加工前和加工后；零件跨車間轉序時；特種性能（探傷、密封性等）要求之前；零件全部加工完成之后。,,除了檢驗工序之外，還要考慮去毛刺、清洗、涂油、防銹等輔助工序。輔助工序在生產中不是可有可無的，它根據需要安排后，將和其它工序同等重要，必須嚴格執行。,2.工藝路線的評價,,（1）工藝路線的評價指標,,①最高生產率指標,,②最低成本指標,,③最大利潤指標,,（2）工藝評價函數,,①單工序評價函數 與生產率、成本和利潤的三種基本評價指標相應的評價函數,,②流程型多工序（即工藝路線）的評價函數,3.工

15、藝路線的優化,,（1）函數法,,①采用函數法優化單個工序,,②采用函數法優化工藝路線,,（2）動態規劃法和網絡圖法,,①動態規劃法,,②網絡圖法,,（3）成本分析法,3.2成組工藝設計,,成組工藝是把分布在不同或相同產品中的零件，按其特征（包括結構特征、工藝特征及管理特征等）的相似性，歸類成一個個零件族（組），按零件組設計工藝過程，這樣就擴大了批量（成組批量），減少了品種，以便采用高效率的生產方法，為多品種、小批量生產提高經濟效益開辟了一條途徑。,成組技術的基本原理,成組技術是一門生產技術科學，研究如何識別和發掘生產活動中有關事物的相似性，把相似問題歸類成組，尋求解決這一組問題相對統一的最優方

16、案，以期取得良好的經濟效益。成組技術是一門涉及多學科領域的綜合性技術，其理論基礎是相似論，相似論就是同與變異的統一。,零件的分類編碼系統,,1.零件分類編碼的作用,,（1）利用零件分類編碼結果，可以獲得企業的零件頻譜。,,（2）零件分類編碼的結果是實現設計、工藝標準化的基礎。,,（3）零件分類編碼的結果，提供了有效的檢索手段。,,（4）零件分類編碼系統的應用，有利于實現專業化生產。,,（5）零件分類編碼系統的應用，有助于新的管理和制造模式的推廣應用。,2.零件分類編碼的原理,,（1）基本概念,,分類系統,,分類環節,,分類標志,,分類標志的安排順序,,（2）分類系統的結構,,①鏈式結構,,②樹

17、式結構,,③混合式結構,零件分類系統結構,,（a）鏈式結構 （b）樹式結構 （c）混合式結構,3.零件分類編碼系統的編碼結構,（1）總體結構,,①整體式 如圖3-12（a）,,②主輔碼式 圖3-12（b）,,③子系統式 圖3-12（c）,,（2）碼域信息排列方式,,①全組合排列法 表3-8,,②選擇排列法 表3-9,,③選擇組合排列法 表3-10,零件分類編碼系統總體結構,,（a）整體式 （b）主輔碼式 （c）子系統式,表3-8全組合排

18、列法 （KK3系統）,,原理,,實例（同心螺紋）,0,無形狀要素,無螺紋,1,A,等距螺紋,2,B,變距螺紋,3,C,錐形螺紋,4,A+B,1+2,5,A+C,1+3,6,B+C,2+3,7,A+B+C,1+2+3,8,D,其它同心螺紋,9,（1~7）+D,（1~7）+8,選擇排列法（德國OPITZ ）,,原 型,,實例（外部形狀、外部形狀要素）,,,0,無形狀要素,光滑、無形狀要素,,,1,A,一,,端,,臺,,階,無形狀要素,,2,A+B,,或,,光,,滑,有螺紋,3,A+B+C,,,有功能槽,4,D,兩,,端,,臺,,階,無形狀要素,,5,D+E,,有螺紋,,6,D+E+F,,有功能槽

19、,,7,O,有功能錐面,,,8,O+H,有傳動螺紋,,,9,L,其他（>10的功能直徑）,,,選擇組合排列法 （KK3系統）,,原 型,,實例（基本內型）,,,,0,無形狀要素,無孔,,,,1,A,有,,軸,,向,,孔,通孔,直徑無變化,,2,A+D,,,直徑,,變 化,無功能槽,3,A+D+E,,,,有功能槽,4,B,,一端盲孔,直徑無變化,,5,B+D,,,直徑,,變 化,無功能槽,6,B+D+E,,,,有功能槽,7,C,,兩端盲孔,直徑無變化,,8,C+D,,,直徑,,變 化,無功能槽,9,C+D+E,,,,有功能槽,4.零件分類編碼系統簡介,,（1）國內外常用機械加工零件分類編碼系統

20、見表3-11。,常用的機械加工零件分類編碼系統,,序號,國別,系統名稱,系 統 碼 位,特 點 及 應 用 情 況,備 注,1,前蘇聯,米特洛凡諾夫,回轉體45位碼，非回轉體80位碼,用于成組加工和設計檢索,,2,德,,國,奧匹茲,,（OPITZ）,主碼5位+輔碼4位，另加一套加工補充碼,廣泛用于機械制造、設計及生產管理,60年代初,3,捷,,克,烏奧索,,（VUOSO）,4位碼,主要用于零件統計及成組加工,50年代末,4,日本,KK-3,21位碼,,1976年,5,英,,國,布里希,,（BRISCH）,4~6位碼+輔碼,可用于企業的制造、設計、管理等各個方面,50年代,6,瑞,,士,

21、蘇爾澤,,（SULZER）,（15+5+9）位碼,用于生產過程各個方面的多功能系統,子系統結構,7,中國,JLBM-1,主碼9位，輔助碼6位,各類機械零件,1986年,VUOSO零件分類編碼系統,,①系統結構,,VUOSO零件分類編碼系統是一個十進位的4位代碼系統，其橫向分類環節由類-級-組-型4位組成，縱向分類環節為10項。,VUOSO零件分類編碼系統,,系統特點,系統首先將零件劃分為幾大類，位數少，結構簡單，便于記憶，使用方便。,,采用多層次的綜合分類標志（如第1位碼使用一個代碼表示了零件多層的分類信息），減少了分類環節，使系統結構緊湊。,,采用了“三要素全組合排列”（如第3位碼），使分類

22、標志含義明確，結構緊密、便于記憶。,,對回轉體零件采用D與D/L作為尺寸標志，對非回轉體零件采用L與L/B作為尺寸標志。既考慮了零件的尺寸大小，又考慮了零件的基本形狀（如短軸、長軸等），從而反映了零件的工藝特點，便于工藝設計（如車床裝夾方式的選擇：L/D,?,1——卡盤裝夾、1,?,L/D,?,3——卡盤或卡盤+后頂針裝夾、3,?,L/D,?,10——前后頂針+撥盤裝夾、L/D,?,10——前后頂針+撥盤+中心架或跟刀架裝夾〉。同時也考慮了零件重量，以便于考慮毛坯的制造和起重運輸。,（3）OPITZ零件分類編碼系統,,①系統結構 表3-14,,②系統特點,,系統的結構簡單，橫向分類環節數適中

23、，便于記憶和分類。,,主碼雖然主要用來描述零件的基本形狀要素，但實際上隱含著工藝信息。,,系統的縱向分類環節的信息排列中，有些采用了選擇排列法，結構欠嚴密，易出現多義性。,,系統通過輔助碼考慮了工藝信息的描述，雖然粗糙一些，但卻是一個進步。,,與VUOSO系統相比，系統采用主輔碼結構，所描述信息要詳細得多，因此應用廣泛。,OPITZ零件分類編碼系統基本結構,,回轉體零件,,,,,,,,,非回轉體零件,,,,0,,,1,,,,2,,,3,,,,4,,,5,,,6,,,,7,,,8,,,,9,,L/D<0.5,,,0.53,,,L/D<2帶變異,,,,L/D>2帶變異,

24、,,特殊件,,,板狀零件,,,,桿狀零件,,,塊狀零件,,,,特殊件,0,,1 內部,,形狀及,,… 要素,,,9,0,,回轉,,… 加工,,9,0,,…,,9,0,,…,,9,0,,1,,,,… 主要孔,,,9,0,,1 平面,,,… 加工,,,,9,0,,… 平面,,加工,,9,0,,…,,9,0,,…,,9,0,,1,,平面,,…,,加工,,,9,0,,1 輔助,,,… 加工,,,,9,0,,… 輔助,,加工,,9,0,,…,,9,0,,…,,9,0,,1,,輔助,,…,,加工,,,9,0,,1 外部形,,狀及,,… 要素,,,9,0 外部形,,狀及,,… 要素,,9

25、,0 總體,,… 形狀,,9,0,,…,,9,0,,…,,9,0 總體,,… 形狀,,9,0 總體,,… 形狀,,9,,0,,,1,,,2,,,,3,,,,4,,,5,,,6,,,7,,,8,,,9,,,,,,主,,,要,,,尺,,,寸,,,,,,,,,材,,料,,及,,熱,,處,,理,,,,,,,,毛,,坯,,原,,始,,形,,狀,,,,,,,精,,,,,,度,,,,,,Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ,Ⅵ,Ⅶ,Ⅷ,Ⅸ,零件類別碼,形狀及加工碼,輔助碼,（4）JLBM-1零件分類編碼系統,①系統結構 表3-15,,②系統特點,,系統橫向分類環節數適中，結構簡單明確，規律性強，便于理解和

26、記憶。,,系統廣泛適用機械企業各種不同產品零件的分類。,,系統吸收了KK-3系統的零件功能名稱分類標志，有利于設計、工藝及管理部門使用。,,系統雖采用了混合式結構，但實際上縱向分類環節增加不多，系統依然存在標志不全的現象,。,,JLBM-1零件分類編碼系統的基本結構,,零件的分類成組方法,,1.視檢法,,2.生產流程分析法,,3.編碼分類法,,4.勢函數法,視檢法,,該方法是由有生產實踐經驗的工程技術人員根據個人的經驗，把具有相似特征的零件歸為一類。這種方法常用于零件的粗分組。,生產流程分析法,,生產流程分析法是根據零件的加工工藝過程，將工藝過程相似的零件歸為一類。具體方法有：關鍵機床法、順序

27、分枝法、聚類分析法等。,順序分枝法,,順序分枝法是將待分類的全部零件首先按其工藝過程逐個地判別，使之歸屬于相應的各級分枝組，進入分枝組的零件在主要工序類型、數目和順序上完全一致（分枝過程）；然后，遵循一定的并枝原則把各級分枝組合并為零件種數適當的零件組（并枝過程）。,順序分枝法的工作過程,讀入各個分類零件的工藝過程代碼,全 部 零 件 進 行 分 枝,第一級 第二級 … 第m級,并 枝 成 組,按高親密度關系并枝,按低親密度關系并枝,按中親密度關系并枝,加 工 族,Ⅰ Ⅱ … N,決定最高分枝組級數,,分,,枝,,,,并,,,

28、,枝,分枝過程,,將零件按其工藝過程進行編碼，通常可采用設備或工序代碼，為簡化分析工作，對工藝過程編碼特作如下規定：若采用設備代碼，規格相近的同類型機床可用同一代碼，但同類型機床用于不同性質的工序（如粗、精加工等），則應采用不同代碼；同一工藝過程中，若有若干工序使用代碼相同的機床，則僅對最先工序編碼，即工藝過程編碼不會有相同的代碼出現；不需要特殊設備或采用低廉設備的輔助工序，如劃線、鉗工及檢驗工序等通?？刹挥杈幋a。零件不同，其代碼位數和機床順序也不同，最長代碼位數為最高分枝組級數。,分枝過程,,首先進行一級分枝，即按首道工序分類，將首道工序相同的零件聚集在一起，由此形成若干一級分枝。零件工藝過

29、程只有一道工序的，應進入相應序號的一級分枝組。分枝組序號與據以分類的工序或機床代碼相同。接著，對未進入一級分枝組的其余零件在一級分枝的基礎上進行二級分枝，即按第1、2道工序分類，將第1、2道工序相同且只有這兩道工序的零件聚集在一起，由此形成若干二級分枝組。同理，按工序順序依次逐級分枝，直至全部零件分別歸屬于相應的各級分枝組為止。,分類零件的工藝過程代碼 (例）,零件號,工藝過程代號,零件號,工藝過程代號,零件號,工藝過程代號,零件號,工藝過程代號,01，17,1245,05,19,20,12,09,125,13,15,02,14,06,245,10,13,14,34,03，18,2345,07

30、,124,11，21,135,15，22，23,1345,04,1234,08,134,12,24,16,154,工藝過程代號：1——車床 2——臥式銑床 3——立式銑床 4——鉆床 5——磨床,,,,,,,,分枝過程及分枝組,,分枝組級別,各級分枝組序號 / 進入本分枝組的零件數,,,,,,,,,,各級分,,枝組組數,各級分枝,,組零件數,第一級,[1/0],,,,,,,[2/0],,[3/0],0,0,第二級,12/3,,,13/1,,14/1,15/1,[23/0],24/1,34/1,6,8,第三級,[123/0],124/1,125/1,134/1,135/2,,15

31、4/1,[234/0],245/1,,6,7,第四級,1234/1,1245/2,,1345/3,,,,2345/2,,,4,8,總和,,,,,,,,,,,16,23,并枝過程,,隨著機床類型和工藝過程多樣性的增加，會出現較多的各級分枝組，雖然同序號的同級分枝組內的零件工藝過程完全相同，但各級分枝組組數過多，而組內零件數較少，則不利于成組加工。因此，應在各級分枝的基礎上進行并枝，把工藝過程相近的分枝組進行合并。,親密度,如果兩個分枝組級別分別為n,j,和n,q,， n,j,< n,q,，其中前n,j,道工序在工序類型和順序上完全相同，則該兩個分枝組為高親密度關系，如分枝組1245與124就是高

32、親密度關系。,,如果兩個分枝組級別分別為n,j,和n， n,j,< n,q,，其中有n,j,道工序類型相同，但順序不盡相同，則該兩個分枝組為中親密度關系，如分枝組1345與154為中親密度關系。,,如果兩個分枝組級別分別為n,j,和n， n,j,< n,q,，其中有小于n,j,道工序相同，則為低親密度關系，如分枝組1245與135中只有兩道工序相同，則兩者之間為低親密度關系。,分類零件的并枝結果,,加,,工,,族,各級,,分枝,,組序,,號,零,,件,,號,備,,注,加,,工,,族,各級,,分枝,,組序,,號,零,,件,,號,備,,注,加,,工,,族,各級,,分枝,,組序,,號,零,,件,,號

33、,備,,注,加,,工,,族,各級,,分枝,,組序,,號,零,,件,,號,備,,注,I,,7,,件,1245,01,,17,,II,,10,,件,1345,15,,22,,23,,III,,5,,件,2345,03,,18,,IV,,1,,件,1234,04,特,,殊,,件,,124,07,,,134,08,,,245,06,,,,,,,125,09,,,135,11,,12,,,24,12,,,,,,,12,05,,19,,20,,,154,16,,,34,14,可,,調,,件,,,,,,,,,,13,10,,,,,,,,,,,,,,,14,02,可,,調,,件,,,,,,,,,,,,,,15

34、,13,可,,調,,件,,,,,,,,,（2）聚類分析法,,聚類分析法是用一些數學方法來定量確定零件之間的相似程度，進行聚類成組。由于所用數學方法不同，有多種不同的聚類分析方法。,,①單鏈聚類分析法,,②循序聚類分析法,單鏈聚類分析法,,相似系數的計算,一般相似系數值在0~1之間變化。,,若有n個零件，則需計算的相似系數總數為n(n-1)/2,零,件,相,似,系,數,零,件,,X,1,X,2,X,3,X,4,X,5,X,6,X,7,X,8,X,9,X,10,X,1,,,,,,,,,,,X,2,0.50,,,,,,,,,,X,3,0.17,0,,,,,,,,,X,4,0.75,0.67,0,,,

35、,,,,,X,5,0,0,0,0.,,,,,,,X,6,0.17,0,1,0,0,,,,,,X,7,0.20,0,0.67,0,0,0.67,,,,,X,8,0.75,0.67,0,1,0,0,0,,,,X,9,0,0,0,0,1,0,0,0,,,X,10,0,0,0.25,0,0.33,0.25,0,0,0.33,,原始相似系數矩陣,,圖3-16聚類樹圖形,,循序聚類分析法,,其運算步驟為：計算每對零件的相似系數，得到原始相似系數矩陣（見表3-20）；在原始相似系數矩陣中搜尋最大相似系數，表3-20中相似系數為1的共有3個，取X3和X6這一對，將零件X3和X6合成一個新零件類X11；計算新零

36、件X11與其它零件的類相似系數，利用類平均法公式進行計算,第6次聚合相似系數矩陣,,零,件,相,似,系,數,零,件,,X,10,X,13,X,15,X,16,X,10,,,,,X,13,（0.33）,,,,X,15,0.17,0,,,X,16,0,0,0.05,,聚合結果,,聚合次數,新零件類,聚合零件（類）,,組成零件,類相似系數,零件組數,原始,X,11,X,3,X,6,X,3,，X,6,1.00,9,第1次,X,12,X,4,X,8,X,4,，X,8,1.00,8,第2次,X,13,X,5,X,9,X,5,，X,9,1.00,7,第3次,X,14,X,1,X,12,X,1,，X,4,，X

37、,8,0.75,6,第4次,X,15,X,7,X,11,X,7,，X,3,，X,6,0.67,5,第5次,X,16,X,2,X,14,X,2,，X,1,，X,4,，X,8,0.60,4,第6次,X,17,X,10,X,13,X,10,，X,5,，X,9,0.33,3,3.編碼分類法,,編碼分類法是根據零件的編碼來進行分組的，并用特征矩陣形式表示。在分類之前，首先要制定各零件組的相似性標準，根據這一相似性標準進行零件分組。為制訂零件組相似性標準，有特征碼位法、碼域法和特征位碼域法等三種方法，從而有三種編碼分類法。,,（1）特征碼位法 圖3-17,,（2）碼域法 圖3-18,,（3）特征位碼域

38、法 圖3-19,,特征碼位法,,碼域法,,特征位碼域法,,成組工藝設計,,零件分組后，為零件組所設計的綜合工藝，就是該零件組的成組工藝。成組工藝的設計方法基本上有兩種。,,復合零件法,,復合工藝路線法,復合零件法,,復合零件法的思路是先按各零件組設計出能代表該組零件特征的復合零件，制訂復合零件的工藝過程，即為該零件組的成組工藝過程。再由成組工藝過程經過編輯處理，就可產生該組各個零件的目標工藝，即具體零件的工藝。,復合零件的產生,,在一個零件組中選擇其中一個能包含這組零件全部表面要素的零件作為該組的復合零件（典型零件）。如圖3-20所示的零件組，由17個零件組成，可選其中第9個零件為復合零件。

39、,,如果在零件組中找不到復合零件，則可設計一個虛擬零件作為復合零件。其具體方法是先分析零件組內各個零件的型面特征，再將它們復合在一個零件上，即形成復合零件。,成組工藝設計,,對復合零件設計工藝過程，即為該零件組的成組工藝。如圖3-22所示，成組工藝過程為C1-C2-XJ-X-Z，表示在車床1、車床2、鍵槽銑床、立式銑床、鉆床上加工。從成組工藝過程經過刪減可分別得到該組中各個零件工藝過程，如圖中所舉4個零件的下面所列。,復合工藝路線法,,復合工藝路線法的思路是直接從零件組中各個零件的工藝路線產生一個能包含全組零件的工藝路線，即為成組工藝。其產生辦法有兩種：,,復合工藝路線的選擇產生,,復合工藝路

40、線的設計產生,復合工藝路線的選擇產生,,從一個零件組中選擇一個零件的工藝路線，它能夠包含所有零件的工藝路線，就是該組的成組工藝。,復合工藝路線的設計產生,,將零件組中各個零件的工藝路線復合成一個虛擬的、包含了全組所有工序的工藝路線，即為該組的成組工藝。,方法對比,,復合零件法一般適用于形狀簡單的回轉體零件，而復合工藝路線法則一般適用于結構形狀復雜的非回轉體零件。,工藝規程設計,工藝規程的類型,,（1）專用工藝規程 針對每一個產品和零件所設計的工藝規程。,,（2）通用工藝規程,,①典型工藝規程 為每一類結構相似的零、部件所設計的通用工藝規程。,,②成組工藝規程 按成組技術原理將零件分類成組，

41、針對每一組零件所設計的通用工藝規程。,,（3）標準工藝規程 已納入標準的工藝規程,工藝規程的文件形式及其使用范圍,,（1）工藝過程卡片 主要用于單件、小批生產的產品。,,（2）工藝卡片 用于各種批量生產的產品。,,（3）工序卡片 主要用于大量生產的產品和單件小批生產中的關鍵工序。,,（4）操作指導卡片（作業指導書） 用于建立工序質量控制點的工序。,,（5）工藝守則 某一專業應共同遵守的通用操作要求。,,（6）檢驗卡片 用于關鍵工序檢查。,,（7）調整卡片 用于自動與半自動機床和弧齒輪機床加工。,,（8）毛坯圖 用于鑄、鍛件等毛坯的制造。,,（9）工藝附圖 根據需要與工藝或工序

42、卡片配合使用。,,（10）裝配系統圖 用于復雜產品的裝配，與裝配工藝過程卡片或裝配工序卡片配合使用。,設計工藝規程的基本要求,,（1）工藝規程是直接指導現場生產操作的重要技術文件，應作到正確、完整、統一、清晰。,,（2）在充分利用本企業現有生產條件的基礎上，盡可能采用國內外先進工藝技術和經驗。,,（3）在保證產品質量的前提下，能盡量提高生產率和降低消耗。,,（4）設計工藝規程必須考慮安全和工業衛生措施。,,（5）結構特征和工藝特征相近的零件應盡量設計典型工藝規程。,,（6）各專業工藝規程必須在設計過程中應協調一致，不得相互矛盾。,,（7）工藝規程的幅面、格式與填寫方法按JB/Z 187.3的

43、規定。,,（8）工藝規程中所用的術語、符號、代號要符合相應標準的規定。,,（9）工藝規程中的計量單位應全部使用法定計量單位。,,（10）工藝規程的編號應按JB/Z 254的規定。,3.4,計算機輔助工藝過程設計,計算機輔助工藝過程設計（Computer Aided Process Planning,CAPP）是通過向計算機輸入被加工零件的幾何信息和加工工藝信息等，由計算機自動輸出零件的工藝路線和工序內容等工藝文件的過程。,,計算機輔助工藝過程設計屬于工程分析與設計的范疇，是重要的生產準備工作之一。上與計算機輔助設計（CAD）相接，下與計算機輔助制造（CAM）相連，它是設計與制造之間的橋梁，設計

44、信息只能通過工藝過程設計才能生成制造信息，設計只能通過工藝設計才能與制造實現信息和功能的集成。,計算機輔助工藝過程設計的意義,①可以代替工藝師的繁重勞動,,②提高工藝過程設計的質量,,③縮短了生產準備周期，提高生產率,,④減少了工藝過程設計及制造費用,,⑤在工藝管理系統和現代集成制造系統中，計算機輔助工藝過程設計是連接計算機輔助設計與計算機輔助制造的橋梁。,,計算機輔助工藝過程設計的效益,,費用組成,占總費用的比例,采用CAPP后減少的比例數,采用CAPP后占總費用的比例數,工藝過程設計,8%,58%,3.36%,材料,23%,4%,22.08%,工時,28%,10%,25.20%,刀具,7%

45、,12%,6.16%,返修品和廢品,4%,10%,3.60%,管理、利潤等,30%,,39.60%,計算機輔助工藝過程設計的內容與步驟,,（1）產品信息輸入,,（2）毛坯的選擇和設計,,（3）定位和夾緊方案選擇,,（4）加工方法的選擇,,（5）加工順序的安排,,（6）通用設備選擇與專用設備的設計,,（7）通用工藝裝備選擇和專用工藝裝備設計,,（8）切削用量的確定,,（9）加工余量、工序尺寸和公差的選擇與計算,,（10）工藝定額的確定,,（11）技術經濟方案分析,,（12）工藝文件的輸出,計算機輔助工藝過程設計的總體結構,,計算機輔助工藝過程設計的總體結構，分為三個層次：基礎層、理論技術基礎層、

46、設計層。,,基礎層是指進行計算機輔助工藝過程設計的支撐環境，包括計算機硬軟件系統、數據庫系統、計算機網絡及通訊。,,理論技術基礎層是指要進行計算機輔助工藝過程設計時所需要的技術基礎，其中主要有工藝理論、決策技術等。,,設計層是計算機輔助工藝過程設計的核心層，內容包括零件信息描述、毛坯的選擇、工藝過程擬定、工藝參數計算、工藝方案分析、工藝文件生成等。,計算機輔助工藝過程設計的功能模塊,,（1）零件信息描述,,（2）毛坯選擇,,（3）工藝過程設計,,（4）工藝參數計算,,（5）工藝方案分析,,（6）工藝文件生成,切削用量,時間定額,MCWS,設計軟件,工藝參數計算,零件信息描述,毛坯選擇,工藝過程

47、擬訂,工藝文件生成,工藝方案分析,工藝卡片,工序卡片,MCWS,MCWS,MCWS,制表軟件,MCWS,MCWS,計算軟件,分析軟件件,DC,余量量,工藝路線,工序內容,DC,DC,DC,毛坯制造軟件,零件描述軟件,DC,DC,零件圖紙,CAD零件,定位夾緊方案,毛坯圖,計算機輔助工藝過程設計的原理與方法,,計算機輔助工藝過程設計系統按其工作原理可分為：交互型、派生型和智能型三種。,交互型CAPP系統,,工藝人員通過該系統以人機交互方式進行工藝過程設計（包括原工藝文件的錄入），系統主要適用于單件生產類型，設計效率比較低，因此，系統應提供良好的界面和工具等以提高工藝過程設計的效率。,派生型CAP

48、P系統,,在工藝設計過程中，為了提高系統的柔性和實用性，一般很少采用純創成的方式。這是因為工藝設計影響因素繁多，知識獲取困難，設計中的許多決策往往要靠人的記憶的檢索和非邏輯推理，因此規則推理顯得無能為力。而現存工藝和圖紙體現了工藝人員的豐富實踐經驗，對于工藝設計有很大的借鑒作用。盡管所存在的零件在結構和工藝上并不完全相同，但它們總有或多或少的相似性存在，現存工藝和待設計的目標工藝之間肯定也具有或多或少的相似性。在工藝管理數字化系統的開發過程中，我們運用原型的設計方法提出原型工藝的概念，即充分挖掘和利用工藝人員豐富的實踐經驗，利用零件間結構和工藝過程的相似性，從大量實例中總結出可以作為參考的工藝

49、。,原型工藝與原型工藝庫,,企業可以根據自身特點和任務建立原型工藝，并通過一定的模式對原型工藝進行編輯，最終生成新零件的目標工藝。根據使用范圍，可將原型工藝分為：標準工藝、典型工藝和實例工藝三種。,標準工藝及其零件的特點,,標準工藝相對固定不變，且數量不多，要經過生產的長期考驗，因此要比較慎重。但是標準工藝也不是絕對不能變的，可能由于生產環境和條件的變化，要做適當改變。,,標準工藝所對應的零件結構一般是比較簡單的，零件的信息描述也比較簡單。,,標準工藝一般是比較簡單的，其工藝過程的內容主要是工藝過程排序、加工方法選擇，相當于工藝過程卡片的內容。,,標準工藝庫的建立可以大大減輕制定零件工藝過程的

50、繁重勞動，提高工效。在計算機輔助工藝過程設計時，利用不同的檢索方法，即可查詢出相應的工藝。,典型工藝及其零件的特點,,典型工藝是成組工藝。,,典型工藝是參考性的，一個新零件的工藝過程一定要根據所屬零件族的典型工藝來修訂才能得到。,實例工藝及其零件特點,,實例工藝是除標準、典型工藝外，企業其他具有一定參考價值的零件工藝的集合，通常實例工藝是大量存在，尤其對于多品種、小批量生產企業。,,實例工藝是參考性的，但參考價值不如典型工藝，因此當生成新零件工藝時，有可能參考兩三個零件工藝而生成目標工藝，所以生成效率不如典型工藝，但比純人工交互方式不僅具有高的效率，而且質量又高。,基于原型的推理模式,,①原型

51、工藝庫的建立。,,②原型約束。,,③原型工藝的檢索。,,④原型工藝的目標化 。,,⑤原型工藝庫的擴充 。,例1,,某廠要設計一V形塑料密封圈用支承環的工藝過程，首先根據零件圖紙上的零件代號DX115-94可以判斷出該零件是廠標件，因此可去檢索標準工藝庫中的廠標庫，然后根據關鍵字“支承環”可檢索到所有類型支承環的標準工藝，主要是與材料和尺寸有關。比如，僅材料為Q235-A.F的標準工藝就有三個：當內徑尺寸為10—45之間時，工藝過程為：車—劃—鉆孔—熱/發黑。當尺寸為50—300之間時，工藝過程為：,,鍛—車—劃—鉆孔—熱/發黑。當尺寸為320—360之間時，工藝過程為：外鍛—車—劃—鉆孔—熱/

52、發黑。根據待編輯零件的尺寸選擇合適的工藝過程即可，新生成的目標工藝，可存放到標準工藝庫中去。,例2,,要設計一個柱塞的工藝過程，首先根據其零件代號可以確定該零件不是標準件，則首先去典型工藝庫里檢索。該零件屬回轉體零件，則在零件分類樹下，選擇回轉體零件，看該類中有沒有柱塞類的典型工藝，找到柱塞類的典型工藝后，還要進行兩級判斷，其流程如圖3-28所示。找到對應的典型工藝后，經過編輯、修改，生成目標工藝存儲到相應工藝庫中。,例3,,要生成一花鍵軸的工藝過程，其材料為45號鋼，屬回轉體零件，外部有法蘭，有螺紋和鍵槽。根據前面的過程可判斷它不是標準工藝和典型工藝，便采取基于實例工藝生成目標工藝的方法。先

53、通過零件的特性表中的特征權值去選取權值最大的優先檢索，如上述特征中花鍵權值為1，凸緣權值為0.9，鍵槽權值為0.8，有螺紋權值為0.7的話，則先搜索花鍵軸零件中相似系數最高的零件，看看有沒有能夠匹配的實例工藝，若沒有再搜索帶凸緣花鍵軸零件中看看有沒有能夠匹配的實例工藝，直到找到相似系數最高的零件為止。將該實例工藝進行編輯修改，生成目標工藝，存儲到實例工藝庫中，以備將來使用。,智能型CAPP系統,,智能型CAPP系統與派生型CAPP系統不同，它是根據輸入的零件信息，依靠系統中的工程數據和決策方法自動生成零件的工藝過程。建立一個智能型CAPP系統需要進行以下工作：,,①確定系統的對象范圍，通常要建

54、立零件分類樹。,,②確定零件信息描述方法，一般多采用型面系統謂詞描述、體素組合語言描述等分層式特征描述系統。零件信息描述還應考慮與CAD系統的集成。,,③確定工藝過程設計中各項工藝問題的決策方式，如定位夾緊方案的選擇、加工方法的選擇、以及加工順序的安排等。,,④建立加工資源庫。,,⑤設計工藝文件的生成與輸出系統。,圖3-32 渤瑞CAPP系統中的典型工藝生成,圖3-33 渤瑞CAPP系統中的工藝過程卡編輯,圖3-34 渤瑞CAPP系統中的工序卡編輯,計算機輔助裝配工藝設計,1.計算機輔助裝配工藝設計的意義,,（1）傳統裝配工藝設計存在的問題,,（2）計算機輔助裝配工藝設計的意義,,2.人工設

55、計裝配工藝的主要工作,,（1）審查資料、了解產品結構。,,（2）了解產品的裝配技術要求,,（3）確定裝配順序。,,（4）編制裝配工藝文件,3.計算機輔助裝配工藝設計的研究,,（1）裝配工藝設計工作必須緊密結合具體的研究對象,,（2）裝配工藝系統化、規范化，產生相應的規則以建立裝配工藝知識庫。,,（3）建立典型傳動副、偶件副的裝配規范及有關知識規則。,4.計算機輔助裝配工藝設計系統的結構和組成,圖3-51 計算機輔助裝配工藝設計系統的結構,裝配工藝知識庫,裝配規范庫,檢測規范庫,裝配工序簡圖庫,裝配工藝數據庫,推 理 機,動態數據庫,裝配信息描述,輸出裝配工藝,（包括工序圖）,5.裝配信息的

56、描述方法,,（1）裝配信息描述的總體要求,,（2）裝配信息描述的方法 圖3-52,,①總體裝配要求及零件明細表,,②各零件及典型組件的主要幾何數據,,③組件內各零件與組裝基準件間的聯系,,④各組件與部裝基準件間的聯系,,⑤各部件與總裝基準件間的聯系,6.裝配順序決策,,（1）裝配順序決策方法,,（2）裝配順序的決策過程,,①確定基本裝配順序,,②確定組件內裝配順序,,③裝配干涉性分析,,④連接方式分析,,⑤綜合調整,7.三維化裝配CAPP中工序圖的生成,（1）三維裝配工序圖的生成方法,,①基于CAD的裝配圖,,②基于CAD零件圖形庫,,③手工繪制三維裝配工序圖,,④數字攝像,,⑤手工繪制三維

57、圖與數字攝像等相結合。,（2）三維化裝配工序圖的處理技術,①裝配圖進行截取和簡化,,②零件圖及有關裝配圖進行簡化處理,,③建立典型裝配工序圖庫和工藝裝備資源圖庫,,④裝配圖進行爆散處理。,,⑤裝配工序圖中除了有一組圖形以外，有時還需要插入必要的尺寸、簡要說明、替換件列表、特殊標記等，以進一步地指導工人操作。,三維裝配工序圖的主要處理技術,,①建立典型裝配工序圖庫，以便在生成工序圖時整體調用。,,②建立經過簡化的企業工藝裝備資源三維圖形庫 。圖3-57,,③三維裝配工序圖的簡化處理。,,④生成裝配體的爆散圖,,圖3-57、3-58、3-59,圖3-57 缸體預裝第3工序卡片,圖3-58缸蓋分裝第1工序卡片,中裝配工序卡片編輯界面,