自动化制造系统及先进制造技术简介ppt大全.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,自动化制造系统及先进制造技术简,(Jian),介,第一页，共一百零二页。,目,(Mu),录,第一节制造自动化技术发展过程及发展趋势,第二节计算机,(Ji),辅助工艺过程设计(CAPP),第三节自动化制造系统,第四节先进制造技术、工艺和方法,第二页，共一百零二页第一节制造自动化技术发展过程,(Cheng),及发展趋势,一、发展过,(Guo),程,自从,18,世纪中叶瓦特发明蒸汽机以来，制造自动化技术就随机械化的发展而得到迅猛发展，从其发展过程来看，可以分为五个阶段：,第一阶段：刚性自动化，包括自动单机和刚性自动线。该阶段在,20,世纪,40,50,年代已相当成熟。应用传统的机械设计与制造工艺方法，采用专用机床和组合机床、自动化单机或自动化生产线进行大批量生产。如,1870,年美国发明了自动制造螺钉的机器，继而于,1895,年发明多轴自动车床，是典型的单机自动化系统。,1924,年第一条采用流水作业的机械加工自动线出现在英国的,Morris,汽车公司，,1935,年前苏联成功地研制出第一条汽车发动机气缸体加工自动线。这两条自动线的出现，使得自动化制造技术由单机自动化转向了自动化系统。在第二次世界大战前后，美国福特汽车公司采用自动化生产线，使汽车生产率成倍提高，生产成本大幅度降低，汽车的质量明显改善。随后，自动化制造技术和自动化制造系统得到迅速的普及。虽然当时的自动化制造系统仅应用于像汽车这样的大批大量生产的产品，但它对人类社会生产技术的发展却起到了巨大的推动作用。,1946,年，前苏联又提出了成组生产工艺的思想，其对自动化制造系统的发展具有十分重大的意义。至今，成组技术仍然是自动化制造系统赖以生存和发展的主要技术基础之一。,第三页，共一百零二页。,二、发,(Fa),展趋势,1.制造全球,(Qiu),化,1)市场的国际化，产品销售的全球网络正在形成。,2)产品设计和开发的国际合作。,3)产品制造的跨国化。,4)制造企业在世界范围内的重组与集成，如动态联盟公司。,5)制造资源的跨地区、跨国家的协调、共享和优化利用。,6)全球制造的体系结构将会形成。,第四页，共一百零二页。,2.制造敏,(Min),捷化,1)柔,(Rou),性。,2)重构能力。,3)快速化的集成制造工艺。,第五页，共一百零二页。,3.制造网络,(Luo),化,1)制造环境内部的,(De),网络化，实现制造过程的,(De),集成。,2)制造环境与整个制造企业的网络化实现制造环境与企业中各子系统的集成。,3)企业与企业间的网络化，实现企业间的资源共享、组合与优化利用。,4)通过网络，实现异地制造。,第六页，共一百零二页。,第二节计算机辅助,(Zhu),工艺过程设计(CAPP),一,(Yi),、概述,CAM,，它起到一个连接,CAD,与,CAM,的桥梁作用。来自,CAD,的几何和技术要求的数据在,CAPP,完成加工处理，成为指导生产加工的制造数据。,因此，,CAD,的结果能否有效、充分地在生产中予以应用与实现，数控机床与加工中心能否充分发挥其最大作用，,CAD,与,CAM,能否真正实现集成，,CAPP,技术是关键，并且受到愈来愈广泛的重视。,第七页，共一百零二页。,二、CAPP系统,(Tong),的功能,一个,CAPP,系统应具有以下功能：,检索标准工艺文件；选择加工方法；工序安排；选择机床、刀具、量具、夹具、辅具等；选择装夹方式、装夹表面和定位基准；优化选择切削用量；计算加工时间和加工费用；确定工序尺寸和公差；选择毛坯；绘,(Hui),制工序图及编写工序卡。,有的,CAPP,系统还具有计算刀具轨迹、自动进行,NC,编程和进行加工过程模拟的功能。,第八页，共一百零二页。,三、CAPP系,(Xi),统的分类,(1)派生法,派生法是一种建立在成组技术基础上的CAPP系,(Xi),统。,(2)创成法,与派生法CAPP系统不同之处，在于创成法CAPP系统中没有标准工艺规程，只有一个收集有大量工艺数据的数据库和一个机械加工工艺专家系统。,(3)半创成法,从原理上看，半创成法CAPP系统是派生法和创成法CAPP系统二者的综合。,(4)智能CAPP系统。,第九页，共一百零二页。,工作原理：,利用零,(Ling),件相似性检索现有工艺的一种软件系统。要求先对零,(Ling),件编码，根据编码确定所属零,(Ling),件族，调用该族零,(Ling),件标准工艺，经过编辑修改，最终获得零,(Ling),件工艺规程。,派,生,(Sheng),式,CAPP,工,作,原,理,四、派生法CAPP系统,第十页，共一百零二页。,零件族特,(Te),征矩阵库,第十一页，共一百零二页。,派生式,CAPP,开发过程,1),根据产品特点与生产情况，确定编码系统,(Tong),；,2),进行零件编码；,3),对零件分类，形成若干零件族，建立零件族特征矩阵库；,4),对各,零件族构造“典型零件”；,5),编制“典型零件”标准工艺和相应的工序内容；,6),建立工艺数据库，存储常用工艺数据和规范；,7),编制系统程序，实现各功能模块。,第十二页，共一百零二页。,派生式,CAPP,特点,1),以成组技术为基础，理论上比较成熟；,2),应用范围比较广泛，有较好的实用性,(Xing),；,3),适用于结构比较简单的零件，尤其回转类零件；,4),继承企业较成熟的传统工艺，但系统柔性度较差；,5),对于相似性较差的复杂零件，难以编码描述。,第十三页，共一百零二页。,派,(Pai),生式,CAPP,举例,CAM,I,派,(Pai),生式,CAPP,系统工作流程,（美国计算机辅助制造公司）,第十四页，共一百零二页。,工作原理：,根据零件,(Jian),模型和工艺信息，应用决策逻辑，模拟工艺人员决策过程，自动创成加工工艺规程，完成机床刀具选择和工艺过程优化。,创成式,CAPP,系统工作原,(Yuan),理,五、创成法CAPP系统,第十五页，共一百零二页。,零件信息,(Xi),描述,(1)型面描述法,这种描述方法将零件看成由若干种基本型面按一定方式组合而成，而每种型面都可用一组特征参数来表示，型面类别及它的特征参数及型面间的相互关系可用代码表示。,(2)元素描述法,元素描述法把零件看成是由若干种基本几何体,(Ti),，如圆锥体,(Ti),、圆柱体,(Ti),、六面体,(Ti),、圆环体,(Ti),及球体,(Ti),等，按一定位置关系组合而成。,(3)从CAD数据库采集零件信息,这种方法是利用中间接口或其他的传输方式，将零件的设计信息直接由CAD数据库传给CAPP系统，用以进行工艺规程设计。,第十六页，共一百零二页。,创成式,CAPP,开发过程,1),确定系统对象范围，是针对回转体零件还是非回转体零件；,2),确定零件描述方法，是型面单元描述还是体素组合语言描述；3),确定和建立工艺决策模型，用决策表还是决策树；,4),建立加工资源数据库，包括机床、夹具、刀具、切削用量等；,5),设计系统主控模块、人机接口模块、工艺文件生成和输出模块。,创成式,CAPP,特点,1),通过逻辑推理，自动决策生成零件工艺规程，无需人为干预；,2),具有较高,(Gao),的柔性，适应范围广；,3),便于与,CAD,和,CAM,系统的集成；,4),系统实现较为困难，目前只能处理特定环境下的特定零件。,第十七页，共一百零二页。,SIP,系统结构组成,：,由制造资源模块、零件特征定义模块、工艺决策以及主控模块组成，其中工艺决策模块是,系统核心,，零件信息是,决策对象,，制造资源信息是,决策约,(Yue),束,。,创成,(Cheng),式,CAPP,举例,（上海交大,SIP,系统）,第十八页，共一百零二页。,制造资源的构,(Gou),成,车间层资源,包括粗加工、精加工、热处理、装配等生产车间。,设备层资源,包括不同的机床和工艺装备。,知识层资源,包括决策规则、切削参,(Can),数、加工余量和工时定额等工艺数据。,第十九页，共一百零二页。,工艺决策知识,(Shi),的表示,决策,(Ce),表,决策树,第二十页，共一百零二页。,第二十一页，共一百零二页。,数控机床：采用,(Yong),数字化信号,对机床的运动及加工过程,进行控制的机床，称为数控机床。,计算机数控（,CNC,）：采用存储程序的,专用计算机,来,实现部分或全部基本数控功能，则称为计算机数控。,加工中心（,MC,）：具有刀库、自动换刀装置并能对工,件进行多工序加工的数控机床。,1.数控加,(Jia),工概念,(一)数控加工(NC),一、数控加工(NC)和加工中心(MC),第三节自动化制造系统,第二十二页，共一百零二页。,图11-4数控机床工作过程,(Cheng),框图,第二十三页，共一百零二页。,2.数控机,(Ji),床的组成,(1)主机,数控机床的主体，包括床身、立柱、主轴、进给机构等机械部分。,(2)计算机数控(CNC)装置,它是数控机床的控制核心，主要由计算机系统、位置控制器、PLC接口板、通信接口板、纸带阅读机、扩展功能模块以及响应的控制软件等模块组成。,(3)伺服单元和驱动装置,包括主轴伺服驱动装置和主轴电动机以及进给伺服驱动装置和进给电动机。,(4)数控机床的辅助装置,数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的正常,(Chang),运行。,(5)编程机及其他一些附属设备,现代数控机床不仅可以利用CNC装置上的键盘直接输入零件的加工程序，也可以利用自动编程机进行零件加工程序编制，将程序记录在信息载体上(如磁盘、磁带等)，然后送入数控装置。,第二十四页，共一百零二页。,3.数控机床的工作原,(Yuan),理,1)根据零件图样，确定工艺方案，用规定的代码和程序格式编写加工程序，并把这些代码存储在信息载体上。,2)把存储在信息载体上的代码通过输入装置输入到数控装置(即CNC单元)中去。,3)数控装置的代码，经过处理和运算转变成脉冲信号。,4)伺服系统根据控制系统(数控装置)发出的指令，驱动机床的运动部件，使刀具和工件严格按,(An),照程序所规定的轨迹移动。,5)机床机械部分带动刀具与工件的相对运动，加工出满足零件设计图要求的零件。,6)检测系统对机床的运动及时检测，并通过反馈装置把信息反馈给控制系统并进行修正，使机床的工作正常，保证工件的加工精度。,第二十五页，共一百零二页。,图11-5数控系统基本,(Ben),组成图,第二十六页，共一百零二页。,一、按加工工艺方法分类,1,、普通数控机床,与普通机床的区别：加工复杂形状的零件,2,、数控加工中心,数控加工中心：带有刀,(Dao),库和自动换刀,(Dao),装置的数控机床。,与一般数控机床的区别：,减少机床台数，便于管理。,减少定位误差,工序集中，减少辅助时间，提高生产率,减少专用工夹具数量,4.数控机,(Ji),床的分类,第二十七页，共一百零二页。,第二十八页，共一百零二页。,3,、多坐标数控机,(Ji),床,4,、计算,(Suan),机群控（,DNC,）,读带机,通用计算机,接口装置,数控装置,1,机床,1,数控装置,2,数控装置,m,机床,2,机床,m,存储装置,CRT,显示及打印机,特点：数控装置控制的轴数较多，机床结构也比,较复杂。,第二十九页，共一百零二页。,五轴数控铣,(Xi),床,第三十页，共一百零二页。,二,(Er),、按控制运动方式分类,特点：,数控装置只能控制,(Zhi),点与点的精确定位,两相关位置之间的移动是先快后慢,使用于钻床、冲床、坐标镗床,Z,Y,X,1,、点位控制数控机床,录像,第三十一页，共一百零二页。,第三十二页，共一百零二页。,2,、直,(Zhi),线控制数控机床,特点：,控制两相关点的位置，还要控制两相关点之间,的移动速度和路线,路线由与各个轴线平行的直线段组成,使用于简易数控车,(Che),、数控镗铣床、数控加工中心,第三十三页，共一百零二页。,第三十四页，共一百零二页。,3,、轮廓控,(Kong),制数控,(Kong),机床,特点：,数控装置能够同时对两个或两个以上的坐,(Zuo),标,轴进行连续控制,加工复杂形状零件,使用于数控车床、数控铣床、数控磨床,录像,第三十五页，共一百零二页。,第三十六页，共一百零二页。,三、按伺服系,(Xi),统的不同分类,1,、开环数,(Shu),控机床,特点：,没有位置检测反馈和校正控制装置,数控装置发出信号的流程是单向的,速度和加工精度低，其精度取决于伺服系统,的性能,成本低，适用于中、小型数控机床,数控装置,驱动电路,步进电动机,工作台,指令脉冲,齿轮箱,=,t,360i,第三十七页，共一百零二页。,2,、闭环数控,(Kong),机床,特点：,e=0,，工作台停止,检测工作台直线位移（检测元件：感应同步器、光栅）,驱动元件：宽调速直流或交流伺服电机,(Ji),加工精度高，但结构复杂，造价高，调试维修困难,适用于精度要求高的大型和精密机床,数控装置,位置比较,电路,伺服,电动机,工作台,指令脉冲,齿轮箱,速度控制,电路,测量装置,检测元件,测速元件,第三十八页，共一百零二页。,3,、半闭环数,(Shu),控机床,特点：,检测丝杠或电动机轴旋转角位移,角位移检测元件：旋转变压器、脉冲编码器、圆光栅等,精度低于闭环系统,系统调试较,(Jiao),容易，稳定性也较,(Jiao),好,数控装置位置比较,电路,伺服,电动机,工作台,指令脉冲,齿轮箱,速度控制,电路,测量装置,检测元件,测速元件,第三十九页，共一百零二页。,四、按所用数控装,(Zhuang),置类型分类,1,、硬件,(Jian),式数控机床（,NC,机床）,组成：晶体管和集成电路,特点：通用性、灵活性差，制造周期长、成本高,2,、软件式数控机床（,CNC,机床）,组成：采用小型或微型计算机，加上通用或专用大规模,集成电路,特点：很高柔性,第四十页，共一百零二页。,五、按加工方,(Fang),式分类,1,、金,(Jin),属切削类数控机床,1,）数控车床（,NC Lathe,）。,2,）数控铣床（,NC Milling Machine,）。,3,）加工中心（,Machine Center,）。,4,）数控钻床（,NC Drilling Machine,）。,5,）数控镗床（,NC Boring Machine,）。,6,）数控齿轮加工机床（,NC Gear Holling Machine,）。,7,）数控平面磨床（,NC Surface Grinding Machine,）。,第四十一页，共一百零二页。,六、按功能方,(Fang),式分类,高、中,(Zhong),、低档三类,经济型数控：在我国指由单板机、单片机和步进电动机,组成数控系统和其它功能简单、价格低的,数控系统,4,、其它类型数控机床,2,、金属成型类数控机床,1,）数控电火花加工机床（,NC Diesinking Electric Discharge Machine,）。,2,）数控线切割机床（,NC Wire Electric Discharge Machine,）。,3,）数控激光加工机床（,NC Laser Beam Machine,）。,3,、数控特种加工机床,第四十二页，共一百零二页。,5.数控机床的加工,(Gong),特点,1)能实现不同零件的自动加工。,2)生产效率及加工精度高、加工质量稳定。,3)功能复合程度高，可以一机多用，适合加工形状复杂的轮廓表面,(Mian),。,4)有利于实现计算机辅助制造。,5)投资大，加工成本高。,6)有利于实现制造自动化。,7)数控机床维护和数控编程的技术要求较高。,第四十三页，共一百零二页。,6.数,(Shu),控机床的发展趋势,1)实现长时间地、连续地自动加工。,2)向高速度、高精度与高质量发展。,3)提高数控机床生产效率，提高数控机床的可靠性，具有良好的操作,(Zuo),性能。,4)能自动编程，具有人机对话的、功能强大的内装式机床可编程序控制器。,5)具有更高的通信功能，能实现网络化加工。,第四十四页，共一百零二页。,(二)加工中,(Zhong),心(MC),1.加工,(Gong),中心的概念,加工中心是带有刀库和自动换刀装置的一种多功能数控机床。,加工中心具有工序集中可以减少调整机床、搬运工件和装夹工件的时间，加工质量高，生产效率及自动化程度高等特点。加工中心常用于零件结构比较复杂，加工工序多，批量加工的零件生产场合。,第四十五页，共一百零二页。,2.加工中心,(Xin),分类,(1)镗削加工中心,镗削加工中心是在镗、铣机床的基础上,(Shang),发展起来的加工中心。,(2)车削加工中心,车削加工中心一般具有如下运动功能：主轴的旋转运动，转塔刀架的纵向和横向运动，刀架的上下(或左右)运动。,第四十六页，共一百零二页。,3.加工中心,(Xin),的加工特点,(1)加工精度高，且精度稳定,加工工序高度集中，一次装夹可加工出零件上大部分甚至全部表面，避免了工件多次装夹所带来的装夹误差，因此加工零件能获得较高的相互位置精度。,(2)生产效率高,与,(Yu),普通机床相比,一次装夹能完成较多表面的加工，减少了多次装夹工件所需的辅助时间。,(3)加工表面质量好,加工中心主轴转速和各轴进给量均是无级调速，有的甚至具有自适应控制功能，能随刀具和工件材质及刀具参数的变化，把切削参数调整到最佳数值，从而提高了各加工表面的质量。,第四十七页，共一百零二页。,制造柔性,制造柔性是指一个制造设备或系统对生产需求变化的适应,能力，通常制造柔性体现在以下几个方面：,制造设备的柔性,制造设备通过配备相应的刀具、量具、夹具、,NC,程序,(Xu),等，使得此设备具有制造给定零件族中任何零件的能力；,（这是一种固有的柔性，它与制造设备所具有的相关功能有,关，如机附刀库的容量、控制的运动轴数等。）,二、柔性制造单元,(Yuan),(FMC)和柔性制造系统(FMS),第四十八页，共一百零二页。,加工柔性,以不同加工工序和工艺加工一个零件的能力或在给定的,一个工艺规划下以不同的加工路线实现零件的加工（制造工,作站间和加工功能间的互换和替代）。,产品柔性,能够经济、快速地转变生产产品的能力。,零件流动路线柔性,当系统出现局,(Ju),部故障时，能重新选择零件加工路径，并,继续进行加工的能力。,产量柔性,系统运行可适应不同的生产批量，并具有良好的生产效,益。,第四十九页，共一百零二页。,系统重构柔性,系统具有重构柔性，可以生产需求发生变化时，系统可,以方便地扩展、收缩或重构。,故障控,(Kong),制柔性,当系统中的设备出现故障时，制造系统对故障的处理能力。,FMS,定义,柔性制造系统（简称,FMS,）是由数控加工设备、,物料储运,装置和,计算机控制系统等组成的自动化制造系统。它包括多个柔性制造,单元，能根据制造任务或生产的变化迅速进行调整，适用于多品,种中、小批量生产。,（依据：中华人民共和国国家军用标准武器装备柔性制,造系统术语）,第五十页，共一百零二页。,FMS,的组成与功能,（,1,）,FMS,的组成,硬件系统（,第一部分,）,制造设备：加工中心、测量机清洗机等；,自动化储运设备：传送带、有轨小车、,AGV,、搬运机器人、立体,库、中央托盘库、物料或刀具装卸站、中央刀库等；,计算,(Suan),机控制系统及网络通信系统。,软件系统（,第二部分,）,系统支持软件：操作系统、网络操作系统、数据库管理系统等。,FMS,运行控制系统：动态调度系统、实时故障诊断系统、生产准,备系统，物料（工件和刀具）管理控制系统等。,第五十一页，共一百零二页。,（,2,）,FMS,的功能,能自动控制和管理零件的加工过程，包括制造质量的自动控,制、故障的自动诊断和处理、制造信息的自动采集和处理；,通过简单的软件系统变更，便能制造出某一零件族的多种零,件；,自动控制和管理物料（包括工件与刀具）的运输和存储过程；,能解决多机床下零件的混流,(Liu),加工，且无需增加额外费用,具有优化的调度管理功能，无需过多的人工介入，能做到无人,加工。,第五十二页，共一百零二页。,FMS,的特,(Te),点,u,u,u,u,u,u,u,u,u,u,u,u,设备利用率高,减少设备投资,减少占地面积,减少直接工时费用,减少了在制品的数量，缩短了生产准备时间,具有快速应变能力,维持生产能力强,产品质,(Zhi),量高而稳定,系统运行灵活性大,产量变化适应性好,便于实现工厂自动化,投资高、风险大，开发周期长、管理水平要求高,第五十三页，共一百零二页。,三、计算机集成制造,(Zao)系统(CIMS),1.CIM与,(Yu),CIMS概念,20,世纪,70,年代中期，随着市场全球化的发展，世界工业市场竞争日益加剧，给企业带来了巨大的压力，迫使企业纷纷寻求有效途径，以加速推出高性能、高可靠性、成本低的产品，使其竞争能力增强。另一方面，由于计算机技术有了飞速的发展，并且在工业领域中不断应用，这就为,CIMS,的产生奠定了基础。,第五十四页，共一百零二页。,2.计算机集成,(Cheng),制造系统的组成,(Cheng),(1)管理信息分系统(MIS),以制造资源计划MRP-II(Manufacturing Resource Planning)为核心，包括实现办公自动化、物料管理经营管理、生产管理、销售管理、人事管理、成本管理和财务管理等管理信息功能，通过信息集成，达,(Da),到缩短产品生产周期、降低流动资金占用、提高企业应变能力的目的。,(2)技术信息分系统(TIS),技术信息分系统的核心是CADCAPPCAM的3C一体化。,(3)制造自动化分系统(MAS),制造自动化分系统是CIMS中信息流与物流的结合点，它接受能源、原材料、配套件和技术信息的输入，完成制造工作，最后输出合格产品。,(4)质量信息分系统(QIS),主要进行产品的质量计划、质量检测、质量评价、质量控制和质量信息的综合管理。,(5)计算机网络分系统(NES),主要实现各个工作站之间、各个分系统之间的相互通信，以实现信息的共享和集成。,(6)数据库分系统(DBS),存储和管理企业生产经营活动中的各种信息和数据，保证数据存储的准确一致性、及时性、安全性、完整性、使用和维护的方便性。,第五十五页，共一百零二页。,图,(Tu),11-6CIMS组成图,(Tu),第五十六页，共一百零二页。,3.我,(Wo),国CIMS应用概况,从,1989,年至今，我国已有几十家企业开展了,CIMS,推广应用工作，这些企业覆盖了多种类型的机械制造,(,包括单个、多品种、小批量、大批量等类型,),、飞机、汽车,(Che),、电子、家用电器、服装、通信、石化、冶金、煤炭、化工等行业。如东风汽车,(Che),公司是一个大型企业，很难在整个公司实施,CIMS,时一步到位。因此他们首先在产品开发和生产的关键部位上开展,CIMS,技术应用，然后逐渐在公司内延伸和扩展,CIMS,应用。这样既解决了产品开发和生产的急需，又能从取得的经济效益中及时回收投资，为进一步在整个企业逐步实施,CIMS,奠定了一定的经济基础。,第五十七页，共一百零二页。,四、智能制造系,(Xi),统(IMS),1.智能制,(Zhi),造系统的提出,基于以下几个方面的原因而提出的,IMS,：,一方面是制造信息的爆炸性的增长,，以及处理信息的工作量的猛增，这要求制造系统有更高的智能；,另一方面是专业人材的缺乏和专门知识的短缺，严重制约了制造工业的发展,，这就需要系统能储存人类专家的知识和经验，并能自主进行思维活动；第三是动荡不定的市场和激烈的竞争要求制造企业在生产活动中表现出更高的机敏性和智能；第四,CIMS,的实施和制造业的全球化的发展，遇到目前已形成的自动化“孤岛”的联接和全局优化问题，以及各国、各地区的标准、数据和人机接口的统一的问题，而这些问题的解决也有赖于智能制造的发展。,第五十八页，共一百零二页。,图11-7智能系统,(Tong),的组成图,第五十九页，共一百零二页。,2.,智能,(Neng),制造的特征,1)自组织能力。,2)自律能力。,3)灵境(Virtual Reality)技术，也称为幻真技术、虚拟现实或虚拟制造技术，是IMS中新一,(Yi),代的人机界面技术。,4)自学习和自维护能力。,5)整个制造环境的智能集成。,第六十页，共一百零二页。,3.,智,(Zhi),能制造的研究热点,1)无污染工业制造技术。,2)全球制造业的并行工程。,3)21世纪全球集成制造技术。,4)自律性制造系统。,5)快速产,(Chan),品开发支持系统。,6)知识系统。,第六十一页，共一百零二页。,一般性定义：,GT,是一门生产技术科学，研究和发掘生产活动中有关事物的相似性，并充分利用它，即把相似的问题分类成组，寻求,(Qiu),解决这一组问题的相对统一的最优方案，以取得最佳效果。,机械,(Xie),制造领域中定义：将多种零件部件或产品）按其相似性分类成组，并以这些零件组（部件组或产品组）为基础组织生产，实现多品种、中小批量生产的产品设计、制造工艺和生产管理的合理化。,GT,被认为是一种,“制造哲理”,（,Manufacturing Philosophy,）,，是现代制造技术的一个重要理论基础。,一、成组技术(GT),第四节先进制造技术、工艺和方法,第六十二页，共一百零二页。,图,1-17,成组技术基本原理,产品,部件,零件,零件组,A,B,C,A1,A2,A3,B1,B2,C1,C2,C3,C4,将多种零,(Ling),件按其相似性分类成组，人为扩大生产批量,重复使用原则：,资源重复使用，降低生产成本；,作业,Ye),熟练程度增加，提高生产率。,GT,工作原理,第六十三页，共一百零二页。,GT,发展简况,20世纪,50,年代，前苏联院士,在其著作“成组工艺科学原理”中首次提出“成组技术”。,20世纪,60,年代西欧研究,GT,形成高潮，代表人物首推阿亨工业大学,Opitz,教授，他所领导的小组进行了大量的调查研究工作，为成组技术提供了重要的理论依据。,20世纪,70,年代，美国、日本接受成组技术，并迅速与计算机技术联系在一起，使其得到更好的应用。,20世纪,80、90,年代，,GT,与各种新的制造方式相结合，,成为现代制造技术的基础。,GT,发展过程,(Cheng),：,成组加工成组工艺成组技术成组生产系统,第六十四页，共一百零二页。,我国,GT,发展简况,20世纪,50,末、,60,初学习苏联，首先在纺织机械行业试点实行，有清华大学、西安交大等高校参与。,20世纪,60,年代中期以后，由,(You),于文化大革命，国民经济陷入混乱状态，,GT,无从谈起。,20世纪,70,末、,80,初，文革以后，自上而下推行，机械部推出,4,个试点单位，并组织制定了两个编码系统（,JCBM-1,，,JLBM-1,），对,GT,发展起到了推动作用。,20世纪,80,年代中期后，计划经济向市场经济转轨，采用,GT,成为企业自发的行为。,第六十五页，共一百零二页。,零件分类编码系统,基本概念,零件分类编码系统是用字符（数,(Shu),字、字母或符号）对零件有关特征进行描述和识别的一套特定的规则和依据。,Opitz,分类编码系,(Xi),统（图,1-18,，,1-19,，,1-20,）,JLBM-1,分类编码系统（图,1-21,）,分类编码系统简介,特点：,1,）结构简单，使用方便,2,）对零件形状（特别是回转类零件）描述较完善,3,）适用范围较广（设计、工艺、管理,）,4,）工艺信息反映不够充分,5,）对非回转类零件描述较粗糙,第六十六页，共一百零二页。,图,1-18 Opitz,分,(Fen),类编码系统,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,Rotational,Nonrotational,Digit,1,Part class,L/D0.5,Main shape,External shape,element,Main,shape,Rotational machining,Accuracy,0.5,L/D2,Special,L/W3,L/H4,L/W3,L/W3,L/H4,Special,Main,shape,Main,shape,Main,shape,Original of raw materials,material,Dimensions,6,7,8,9,Internal shape,element,Machining of plane,surfaces,Other holes and,teeth,Machining of plane,surfaces,Other holes and,teeth,Machining of plane,surfaces,Other holes teeth,&forming,Rotational machining,Main bore,Rotational machining,Plane surface machining,Additional holes teeth&forming,Digit,2,Digit,3,Digit,4,Digit,5,Form code,Supplementary code,Digit,第六十七页，共一百零二页。,Digit,1,Digit,2,Digit,3,Digit,4,Digit,5,Nonrotational,Part,class,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,Rotational,L/D0.5,0.5,L/D3,L/D3,Smooth,no shape elements,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,Thread,External shape,External shape elements,no shape elements,Or smooth,Functional groove,Stepped to both end,no shape elements,Thread,Functional groove,Functional cone,Operating thread,All others,Stepped one end,Stepped one end,Smooth,no shape elements,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,Thread,Internal shape,Internal shape elements,no shape elements,Or smooth,Functional groove,Stepped both end,no shape elements,Thread,Functional groove,Functional cone,Operating thread,All others,Plane surface,machining,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,Surface plane and/or curved in one direction,external,No surface machining,External plane surface related by graduation around circle,External groove and/or slot,External spline,(polygon),External plane surface and/or slot,external spline,Internal plane,surface and/or,slot,Internal spline,(polygon),Internal/external polygon,groove and/or slot,All others,Auxiliary holes and gear teeth,No auxiliary,hole,Axial,not on,pitch circle diameter,0,1,2,3,5,6,7,8,9,4,Axial,on,pitch circle diameter,No gear teeth,With gear teeth,Radial,not on,pitch circle diameter,Axial/radial,and/or other direction,Axial/radial,on PCD and/or,other direction,All others,Spur gear,teeth,Bevel gear,teeth,Other gear,teeth,图,1-19 Opitz,分,(Fen),类编码系统回转体零件形状码,第六十八页，共一百零二页。,图,1-20 Opitz,分类编码系统辅助码（,6,9,位）,Steel,Heat treatment,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,Diameter,(Length),Material,Accuracy,Original shape of raw material,20,20,50,50,100,100,160,160,250,250,400,400,600,600,1000,1000,2000,2000,Nodular iron,Alloy steel,(,Heat treatment),Nonferrous,metal,Light alloy,All others,Cast iron,Pipe,Machined,workpiece,Casting and,forgings,L,U,T etc.,section steel,Bar,(heat rolling),Bar(cold rolling or drawing),etc.,bar,Sheet,Stick plate,Weldment,Undefined,2,3,4,5,2+3,2+4,2+5,3+4,2+3+4+5,Digit,6,Digit,8,Digit,9,Digit,7,Alloy steel,Steel,Steel,第六十九页，共一百零二页。,名称类别粗分类,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,回转类零件,非,回转类零件,轮盘类,环套类,销杆轴,齿轮类,异形件,专用件,杆条类,板块类,座架类,箱体类,名称类别细分类,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,盘盖,防护盖,法兰盘,带轮,手轮,离合器,分度盘,滚轮,活塞,其它,回转类零件的形状及加工码,外部形状加工,基本形状,功能要素,内部形状加工,基本形状,功能要素,平面曲面加工,外平面,内平面,辅助孔成形刻线,辅助码,材 料,毛坯原始形状,热处理,主要尺寸,精度,直径或宽度,长度,非回转类零件形状及加工码,图,1-219 JLBM-1,分类编码系,(Xi),统,第七十页，共一百零二页。,图,1-22,压盖零件编,(Bian),码,（,001021103050736,),240,70,0.8,0.8,其余,3.2,第七十一页，共一百零二页。,1,）,综合零件法,综合零件包含了零件组内所有零件的结构要素，它可以是一个实际零件，但更多,(Duo),情况是一个假想零件。,按综合零件编制工艺规程，则该工艺规程包含了零件组内所有零件的,(De),工艺内容。,综合零件法多用于回转体零件的成组工艺过程设计。,成组工艺过程设计,2,）,综合路线法,将零件组内所有零件的工艺内容综合在一起，形成成组工艺。,多用于非回转体零件的成组工艺过程设计。,第七十二页，共一百零二页。,精良生,(Sheng),产,（,Lean Production LP,）,MIT,国际汽车项目组