工艺设计及其管理培训课件

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1、,,,,,,,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,,*,*,*,第3章 工艺设计及其管理,3.1工艺方案和工艺路线的设计,,工艺方案设计,,1.工艺方案的设计原则和依据,,（1）工艺方案设计的原则,,（2）设计工艺方案的依据,,2.工艺方案的分类,,（1）新产品样机试制工艺方案,,（2）新产品小批试制工艺方案,,（3）批量生产工艺方案,,（4）老产品改进工艺方案,,（5）零件的工艺方案,工艺方案设计的原则,,①设计工艺方案应在保证产品质量的同时，充分考虑生产周期、成本和环境保护；,,②根据本企业能力，积极采用国内外先进工艺技术和装备，不

2、断提高企业工艺水平。,设计工艺方案的依据,,①产品图样和有关技术文件。据此，按产品的复杂程度、精度要求等采取相应的工艺措施；,,②产品的生产纲领、产品的生产性质和生产类型。据此，决定工艺准备的期限、任务和内容；,,③本企业的现有条件。如果企业条件比较好，工艺能力强，就应该采用先进的工艺方法进一步提高工艺水平。如果企业工艺能力比较差，就应针薄弱环节采取相应措施，提高工艺能力，千方百计地以满足产品对工艺的需求；,,④国内外同类产品的工艺技术情报和工艺知识；,,⑤国家有关的技术政策和法规，如绿色制造方面的法规等；,,⑥企业有关技术领导对该产品工艺工作的要求及有关科室和车间的意见。,工艺方案的分类,,

3、（1）新产品样机试制工艺方案 新产品样机试制（包括产品定型，下同）工艺方案应在评价产品结构工艺性的基础上，提出样机试制所需的各项工艺技术准备工作。,,（2）新产品小批试制工艺方案 新产品小批试制工艺方案应在总结样机试制工作的基础上，提出批试前所需的各项工艺技术准备工作。,,（3）批量生产工艺方案 批量生产工艺方案应在总结小批试制情况的基础上，提出批量投产前需进一步改进和完善工艺、工艺装备和生产组织措施的意见和建议。,,（4）老产品改进工艺方案 该工艺方案主要是提出老产品改进设计后的工艺组织措施。,,（5）零件的工艺方案 该方案是对工艺关键件提出的主要工艺组织措施。,3.工艺方案的内容,,（1）

4、新产品样机试制工艺方案的内容,,（2）新产品小批试制工艺方案的内容,,（3）批量生产工艺方案的主要内容,,（4）老产品改进工艺方案的内容,,（5）零件工艺方案的内容,新产品样机试制工艺方案的内容,,对产品结构工艺性的评价和对工艺工作量的大体估计；提出自制件和外协件的初步划分意见；提出必需的特殊设备的购置或设计、改装意见；必备的专用工艺装备设计、制造意见；关键零、部件的工艺规程设计意见；有关新材料、新工艺的试验意见；主要材料和工时的估算。,新产品小批试制工艺方案的内容,,对样机试制阶段工艺工作的小结；对自制件和外协件的调整意见；自制件的工艺路线调整意见；提出应设计的全部工艺文件及要求；提出主要铸

5、、锻件毛坯的工艺方法；对专用工艺装备的设计意见；对专用设备的设计或购置意见；对特殊毛坯或原材料的要求；对工艺、工艺装备的验证要求；对关键件的制造周期或生产节拍的安排意见；根据产品复杂程度和技术要求所需的其它内容。,批量生产工艺方案的主要内容,,对小批试制阶段工艺、工艺装备验证情况的小结；工艺关键件质量攻关措施意见和关键工序质量控制点设置意见；工艺文件和工艺装备的进一步修改、完善意见；专用设备或生产自动线的设计制造意见；有关新材料、新工艺的采用意见；对生产节拍的安排和投产方式的建议；装配方案和车间平面布置调整的意见。,老产品改进工艺方案的内容,,老产品改进工艺方案的内容可参照新产品的有关工艺方案

6、处理。,零件工艺方案的内容,,对工艺关键件的原材料或铸、锻件毛坯的要求；对工艺关键件的工艺路线的安排意见；对工序质量控制的意见及关键工序的处理意见；关键工艺装备的要求；采用专用设备或生产线的意见。,4.工艺方案的设计程序与管理,,（1）工艺方案的设计程序,,①产品工艺方案应由产品主管工艺人员根据设计工艺方案依据中规定的各项资料，提出几种方案；,,②组织讨论确定最佳方案，并经工艺部门主管审核；,,③审核后送交总工艺师或总工程师批准；,,④编号、晒图、存档。,（2）工艺方案的管理,,①工艺方案的格式,,②工艺方案的管理,,5.工艺方案的评价,,（1）概略指标,,表 3—1 工艺方案评价概略指标,,

7、（2）计算指标,,①工艺成本降低额,,②投资节约总额,,③投资回收期,表 3—1 工艺方案评价概略指标,序号,指 标,计 算 公 式,备 注,1,劳动消耗,1．劳动小时数,,2．台时数,,3．单位时间内产量,标志生产效率高低,2,钳工修配量系数,K,Q,=Q,1,/Q,Z,(3-1),K,Q,标志着机械化程度高低,,Q,1,-钳工修配工作量（h）,,Q,Z,-机床加工劳动量（h）,3,设备构成比,K,S,=A,1,/A (3-2),K,S,标志所用设备特点,,A,1,-高效专用设备台数,,A --设备总台数,4,工艺装备系数,K,gz,=N,ZZ,/N,zL,(

8、3-3),K,gz,表明工艺装备水平,,N,ZZ,-专用工艺装备种数,,N,zL,-专用零件种数,5,设备占地面积,/,用于新建或改建车间,6,工序的集中与分散程度,/,反映工序的繁简或长短,工艺路线的设计,工艺路线是指产品或零部件在生产过程中，由毛坯准备到成品包装入库的全部工艺过程的先后顺序。工艺路线的设计是设计工艺规程的关键，对保证产品质量，合理利用设备、促进生产管理和提高劳动生产率都有重要作用。工艺路线设计完毕，应提出工艺路线表（或车间分工明细表），也有的企业采用“流程表”，进一步指导车间分工以及工艺过程卡等工艺文件的设计。工艺路线的设计，可由专职工艺路线工艺师或产品主管工艺师负责。设计

9、工艺路线时，都要依据工艺方案所确定的原则，提出两个以上的方案，经过分析对比，选择最佳工艺路线。,设计工艺路线的一般步骤,,（1）加工方法的选择,,（2）加工阶段的划分,,（3）加工工序的划分,,（4）机械加工顺序的安排,,（5）热处理工序的安排,,（6）辅助工序的安排,,加工方法的选择,,①根据机械零件上主要表面的技术要求，先选定表面的最终加工方法，依次再推出前面一系列工序的加工方法、顺序和次数。主要表面加工方法确定后，再选定其它次要表面的加工方法和顺序。即应遵循“先主后次”的原则。,,②选择加工方法时尽量考虑应用工厂现有生产设备和工艺装备，挖掘企业现有资源能力，减少设备投资。,,③对于关键件

10、及有特殊技术要求的表面，在现有加工方法不能充分保证加工质量时，应积极采用先进的加工方法予以保证。,,④对于材料性质不同的零件，应采用与之相适应的加工方法进行加工。,,⑤产品生产类型不同，所选用的加工方法亦不一样，所以加工方法要与生产类型相匹配，保持良好的经济性。,加工阶段的划分,,①粗加工阶段 该阶段的主要目的是去除工件表面大部分余量，取得较高的生产率，精度要求不高。,,②半精加工阶段 本阶段的主要目的是工件上次要表面达到技术要求。为工件主要表面的精加工作好准备，使主要表面消除粗加工时留下的误差，并达到一定的精度。该阶段一般在热处理以前进行。,,③精加工阶段 该阶段的主要目的是使主要表面达到图

11、样规定的技术要求。,,④光整加工阶段 这阶段的主要目的是保证加工高精度、低粗糙度表面的加工要求。,,注意加工阶段的划分是针对零件主要表面而言，次要表面加工应穿插于各阶段加工，因此，常会出现“粗中有精，精中有粗”的现象。,加工工序的划分 :工序集中,零件的加工集中在少数几道工序中完成，而每道工序加工的内容却较多。工序集中的特点：工序数少，缩短了生产周期，简化了生产计划和组织工作；设备数量减少，可以相应地减少操作工人和生产面积；工件装夹次数减少，它不仅缩短了辅助时间，而且，一次装夹加工较多表面，使基准不变，减少了多次安装误差，易于保证加工表面间的位置精度；有利于使用多刀、多轴、多工位、高效率的专用

12、设备和工艺装备，提高生产率。但由于专用设备和工艺装备的生产技术准备周期长和投资大，且调整维修困难，需要技术熟练的高级技术工人进行维修调整，因而限制了产品更新换代的速度。但发展的趋势是工序集中，如各种加工中心的使用。,,工序分散,,将零件的加工分得细，所需工序数目多，而每道工序所包括的加工内容很少。工序分散的特点：工序数目多，工艺路线长，生产周期长，在制品占用量大；采用的设备数目多，所需操作工人多，生产占用面积大；所需设备和工艺装备比较简单，便于调整维修使用，不需专门的高技术调整工人；生产技术准备工作量少，容易适应产品更新换代。,机械加工顺序的安排,,①按照“先粗后精”的原则，将零件的加工过程划

13、分阶段；,,②按“先基准后其它”的原则，即先加工精基准表面，以保证后续各工序定位准确、安装误差小，容易保证加工质量；,,③按照“先主后次”的原则，先安排零件主要表面的加工，后安排次要表面的加工。这是由于次要表面加工工作量较少，而且它们往往又和主要表面有位置精度要求。,,为了保证加工精度的要求，有些零件的某些表面的最后精加工，还需安排在部件装配之后，或在产品总装配过程中进行。,热处理工序的安排,,为了提高零件材料的力学性能和表面质量，改善金属材料的切削加工性及消除内应力，拟订工艺路线安排工序时，应把热处理工序安排在恰当位置，切勿遗漏而造成损失。常用热处理工序有退火与正火、淬火、调质处理、渗碳淬火

14、等。其它热处理方法还有氮化、氰化及时效等。,辅助工序的安排,,检验工序一般安排在：粗加工阶段之后；关键工序加工前和加工后；零件跨车间转序时；特种性能（探伤、密封性等）要求之前；零件全部加工完成之后。,,除了检验工序之外，还要考虑去毛刺、清洗、涂油、防锈等辅助工序。辅助工序在生产中不是可有可无的，它根据需要安排后，将和其它工序同等重要，必须严格执行。,2.工艺路线的评价,,（1）工艺路线的评价指标,,①最高生产率指标,,②最低成本指标,,③最大利润指标,,（2）工艺评价函数,,①单工序评价函数 与生产率、成本和利润的三种基本评价指标相应的评价函数,,②流程型多工序（即工艺路线）的评价函数,3.工

15、艺路线的优化,,（1）函数法,,①采用函数法优化单个工序,,②采用函数法优化工艺路线,,（2）动态规划法和网络图法,,①动态规划法,,②网络图法,,（3）成本分析法,3.2成组工艺设计,,成组工艺是把分布在不同或相同产品中的零件，按其特征（包括结构特征、工艺特征及管理特征等）的相似性，归类成一个个零件族（组），按零件组设计工艺过程，这样就扩大了批量（成组批量），减少了品种，以便采用高效率的生产方法，为多品种、小批量生产提高经济效益开辟了一条途径。,成组技术的基本原理,成组技术是一门生产技术科学，研究如何识别和发掘生产活动中有关事物的相似性，把相似问题归类成组，寻求解决这一组问题相对统一的最优方

16、案，以期取得良好的经济效益。成组技术是一门涉及多学科领域的综合性技术，其理论基础是相似论，相似论就是同与变异的统一。,零件的分类编码系统,,1.零件分类编码的作用,,（1）利用零件分类编码结果，可以获得企业的零件频谱。,,（2）零件分类编码的结果是实现设计、工艺标准化的基础。,,（3）零件分类编码的结果，提供了有效的检索手段。,,（4）零件分类编码系统的应用，有利于实现专业化生产。,,（5）零件分类编码系统的应用，有助于新的管理和制造模式的推广应用。,2.零件分类编码的原理,,（1）基本概念,,分类系统,,分类环节,,分类标志,,分类标志的安排顺序,,（2）分类系统的结构,,①链式结构,,②树

17、式结构,,③混合式结构,零件分类系统结构,,（a）链式结构 （b）树式结构 （c）混合式结构,3.零件分类编码系统的编码结构,（1）总体结构,,①整体式 如图3-12（a）,,②主辅码式 图3-12（b）,,③子系统式 图3-12（c）,,（2）码域信息排列方式,,①全组合排列法 表3-8,,②选择排列法 表3-9,,③选择组合排列法 表3-10,零件分类编码系统总体结构,,（a）整体式 （b）主辅码式 （c）子系统式,表3-8全组合排

18、列法 （KK3系统）,,原理,,实例（同心螺纹）,0,无形状要素,无螺纹,1,A,等距螺纹,2,B,变距螺纹,3,C,锥形螺纹,4,A+B,1+2,5,A+C,1+3,6,B+C,2+3,7,A+B+C,1+2+3,8,D,其它同心螺纹,9,（1~7）+D,（1~7）+8,选择排列法（德国OPITZ ）,,原 型,,实例（外部形状、外部形状要素）,,,0,无形状要素,光滑、无形状要素,,,1,A,一,,端,,台,,阶,无形状要素,,2,A+B,,或,,光,,滑,有螺纹,3,A+B+C,,,有功能槽,4,D,两,,端,,台,,阶,无形状要素,,5,D+E,,有螺纹,,6,D+E+F,,有功能槽

19、,,7,O,有功能锥面,,,8,O+H,有传动螺纹,,,9,L,其他（>10的功能直径）,,,选择组合排列法 （KK3系统）,,原 型,,实例（基本内型）,,,,0,无形状要素,无孔,,,,1,A,有,,轴,,向,,孔,通孔,直径无变化,,2,A+D,,,直径,,变 化,无功能槽,3,A+D+E,,,,有功能槽,4,B,,一端盲孔,直径无变化,,5,B+D,,,直径,,变 化,无功能槽,6,B+D+E,,,,有功能槽,7,C,,两端盲孔,直径无变化,,8,C+D,,,直径,,变 化,无功能槽,9,C+D+E,,,,有功能槽,4.零件分类编码系统简介,,（1）国内外常用机械加工零件分类编码系统

20、见表3-11。,常用的机械加工零件分类编码系统,,序号,国别,系统名称,系 统 码 位,特 点 及 应 用 情 况,备 注,1,前苏联,米特洛凡诺夫,回转体45位码，非回转体80位码,用于成组加工和设计检索,,2,德,,国,奥匹兹,,（OPITZ）,主码5位+辅码4位，另加一套加工补充码,广泛用于机械制造、设计及生产管理,60年代初,3,捷,,克,乌奥索,,（VUOSO）,4位码,主要用于零件统计及成组加工,50年代末,4,日本,KK-3,21位码,,1976年,5,英,,国,布里希,,（BRISCH）,4~6位码+辅码,可用于企业的制造、设计、管理等各个方面,50年代,6,瑞,,士,

21、苏尔泽,,（SULZER）,（15+5+9）位码,用于生产过程各个方面的多功能系统,子系统结构,7,中国,JLBM-1,主码9位，辅助码6位,各类机械零件,1986年,VUOSO零件分类编码系统,,①系统结构,,VUOSO零件分类编码系统是一个十进位的4位代码系统，其横向分类环节由类-级-组-型4位组成，纵向分类环节为10项。,VUOSO零件分类编码系统,,系统特点,系统首先将零件划分为几大类，位数少，结构简单，便于记忆，使用方便。,,采用多层次的综合分类标志（如第1位码使用一个代码表示了零件多层的分类信息），减少了分类环节，使系统结构紧凑。,,采用了“三要素全组合排列”（如第3位码），使分类

22、标志含义明确，结构紧密、便于记忆。,,对回转体零件采用D与D/L作为尺寸标志，对非回转体零件采用L与L/B作为尺寸标志。既考虑了零件的尺寸大小，又考虑了零件的基本形状（如短轴、长轴等），从而反映了零件的工艺特点，便于工艺设计（如车床装夹方式的选择：L/D,,1——卡盘装夹、1,,L/D,,3——卡盘或卡盘+后顶针装夹、3,,L/D,,10——前后顶针+拨盘装夹、L/D,,10——前后顶针+拨盘+中心架或跟刀架装夹〉。同时也考虑了零件重量，以便于考虑毛坯的制造和起重运输。,（3）OPITZ零件分类编码系统,,①系统结构 表3-14,,②系统特点,,系统的结构简单，横向分类环节数适中

23、，便于记忆和分类。,,主码虽然主要用来描述零件的基本形状要素，但实际上隐含着工艺信息。,,系统的纵向分类环节的信息排列中，有些采用了选择排列法，结构欠严密，易出现多义性。,,系统通过辅助码考虑了工艺信息的描述，虽然粗糙一些，但却是一个进步。,,与VUOSO系统相比，系统采用主辅码结构，所描述信息要详细得多，因此应用广泛。,OPITZ零件分类编码系统基本结构,,回转体零件,,,,,,,,,非回转体零件,,,,0,,,1,,,,2,,,3,,,,4,,,5,,,6,,,,7,,,8,,,,9,,L/D<0.5,,,0.53,,,L/D<2带变异,,,,L/D>2带变异,

24、,,特殊件,,,板状零件,,,,杆状零件,,,块状零件,,,,特殊件,0,,1 内部,,形状及,,… 要素,,,9,0,,回转,,… 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 辅助,,,… 加工,,,,9,0,,… 辅助,,加工,,9,0,,…,,9,0,,…,,9,0,,1,,辅助,,…,,加工,,,9,0,,1 外部形,,状及,,… 要素,,,9,0 外部形,,状及,,… 要素,,9

25、,0 总体,,… 形状,,9,0,,…,,9,0,,…,,9,0 总体,,… 形状,,9,0 总体,,… 形状,,9,,0,,,1,,,2,,,,3,,,,4,,,5,,,6,,,7,,,8,,,9,,,,,,主,,,要,,,尺,,,寸,,,,,,,,,材,,料,,及,,热,,处,,理,,,,,,,,毛,,坯,,原,,始,,形,,状,,,,,,,精,,,,,,度,,,,,,Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ,Ⅵ,Ⅶ,Ⅷ,Ⅸ,零件类别码,形状及加工码,辅助码,（4）JLBM-1零件分类编码系统,①系统结构 表3-15,,②系统特点,,系统横向分类环节数适中，结构简单明确，规律性强，便于理解和

26、记忆。,,系统广泛适用机械企业各种不同产品零件的分类。,,系统吸收了KK-3系统的零件功能名称分类标志，有利于设计、工艺及管理部门使用。,,系统虽采用了混合式结构，但实际上纵向分类环节增加不多，系统依然存在标志不全的现象,。,,JLBM-1零件分类编码系统的基本结构,,零件的分类成组方法,,1.视检法,,2.生产流程分析法,,3.编码分类法,,4.势函数法,视检法,,该方法是由有生产实践经验的工程技术人员根据个人的经验，把具有相似特征的零件归为一类。这种方法常用于零件的粗分组。,生产流程分析法,,生产流程分析法是根据零件的加工工艺过程，将工艺过程相似的零件归为一类。具体方法有：关键机床法、顺序

27、分枝法、聚类分析法等。,顺序分枝法,,顺序分枝法是将待分类的全部零件首先按其工艺过程逐个地判别，使之归属于相应的各级分枝组，进入分枝组的零件在主要工序类型、数目和顺序上完全一致（分枝过程）；然后，遵循一定的并枝原则把各级分枝组合并为零件种数适当的零件组（并枝过程）。,顺序分枝法的工作过程,读入各个分类零件的工艺过程代码,全 部 零 件 进 行 分 枝,第一级 第二级 … 第m级,并 枝 成 组,按高亲密度关系并枝,按低亲密度关系并枝,按中亲密度关系并枝,加 工 族,Ⅰ Ⅱ … N,决定最高分枝组级数,,分,,枝,,,,并,,,

28、,枝,分枝过程,,将零件按其工艺过程进行编码，通常可采用设备或工序代码，为简化分析工作，对工艺过程编码特作如下规定：若采用设备代码，规格相近的同类型机床可用同一代码，但同类型机床用于不同性质的工序（如粗、精加工等），则应采用不同代码；同一工艺过程中，若有若干工序使用代码相同的机床，则仅对最先工序编码，即工艺过程编码不会有相同的代码出现；不需要特殊设备或采用低廉设备的辅助工序，如划线、钳工及检验工序等通常可不予编码。零件不同，其代码位数和机床顺序也不同，最长代码位数为最高分枝组级数。,分枝过程,,首先进行一级分枝，即按首道工序分类，将首道工序相同的零件聚集在一起，由此形成若干一级分枝。零件工艺过

29、程只有一道工序的，应进入相应序号的一级分枝组。分枝组序号与据以分类的工序或机床代码相同。接着，对未进入一级分枝组的其余零件在一级分枝的基础上进行二级分枝，即按第1、2道工序分类，将第1、2道工序相同且只有这两道工序的零件聚集在一起，由此形成若干二级分枝组。同理，按工序顺序依次逐级分枝，直至全部零件分别归属于相应的各级分枝组为止。,分类零件的工艺过程代码 (例）,零件号,工艺过程代号,零件号,工艺过程代号,零件号,工艺过程代号,零件号,工艺过程代号,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,工艺过程代号：1——车床 2——卧式铣床 3——立式铣床 4——钻床 5——磨床,,,,,,,,分枝过程及分枝组,,分枝组级别,各级分枝组序号 / 进入本分枝组的零件数,,,,,,,,,,各级分,,枝组组数,各级分枝,,组零件数,第一级,[1/0],,,,,,,[2/0],,[3/0],0,0,第二级,12/3,,,13/1,,14/1,15/1,[23/0],24/1,34/1,6,8,第三级,[123/0],124/1,125/1,134/1,135/2,,15

31、4/1,[234/0],245/1,,6,7,第四级,1234/1,1245/2,,1345/3,,,,2345/2,,,4,8,总和,,,,,,,,,,,16,23,并枝过程,,随着机床类型和工艺过程多样性的增加，会出现较多的各级分枝组，虽然同序号的同级分枝组内的零件工艺过程完全相同，但各级分枝组组数过多，而组内零件数较少，则不利于成组加工。因此，应在各级分枝的基础上进行并枝，把工艺过程相近的分枝组进行合并。,亲密度,如果两个分枝组级别分别为n,j,和n,q,， n,j,< n,q,，其中前n,j,道工序在工序类型和顺序上完全相同，则该两个分枝组为高亲密度关系，如分枝组1245与124就是高

32、亲密度关系。,,如果两个分枝组级别分别为n,j,和n， n,j,< n,q,，其中有n,j,道工序类型相同，但顺序不尽相同，则该两个分枝组为中亲密度关系，如分枝组1345与154为中亲密度关系。,,如果两个分枝组级别分别为n,j,和n， n,j,< n,q,，其中有小于n,j,道工序相同，则为低亲密度关系，如分枝组1245与135中只有两道工序相同，则两者之间为低亲密度关系。,分类零件的并枝结果,,加,,工,,族,各级,,分枝,,组序,,号,零,,件,,号,备,,注,加,,工,,族,各级,,分枝,,组序,,号,零,,件,,号,备,,注,加,,工,,族,各级,,分枝,,组序,,号,零,,件,,号

33、,备,,注,加,,工,,族,各级,,分枝,,组序,,号,零,,件,,号,备,,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,,调,,件,,,,,,,,,,13,10,,,,,,,,,,,,,,,14,02,可,,调,,件,,,,,,,,,,,,,,15

34、,13,可,,调,,件,,,,,,,,,（2）聚类分析法,,聚类分析法是用一些数学方法来定量确定零件之间的相似程度，进行聚类成组。由于所用数学方法不同，有多种不同的聚类分析方法。,,①单链聚类分析法,,②循序聚类分析法,单链聚类分析法,,相似系数的计算,一般相似系数值在0~1之间变化。,,若有n个零件，则需计算的相似系数总数为n(n-1)/2,零,件,相,似,系,数,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,,原始相似系数矩阵,,图3-16聚类树图形,,循序聚类分析法,,其运算步骤为：计算每对零件的相似系数，得到原始相似系数矩阵（见表3-20）；在原始相似系数矩阵中搜寻最大相似系数，表3-20中相似系数为1的共有3个，取X3和X6这一对，将零件X3和X6合成一个新零件类X11；计算新零

36、件X11与其它零件的类相似系数，利用类平均法公式进行计算,第6次聚合相似系数矩阵,,零,件,相,似,系,数,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,,聚合结果,,聚合次数,新零件类,聚合零件（类）,,组成零件,类相似系数,零件组数,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.编码分类法,,编码分类法是根据零件的编码来进行分组的，并用特征矩阵形式表示。在分类之前，首先要制定各零件组的相似性标准，根据这一相似性标准进行零件分组。为制订零件组相似性标准，有特征码位法、码域法和特征位码域法等三种方法，从而有三种编码分类法。,,（1）特征码位法 图3-17,,（2）码域法 图3-18,,（3）特征位码域

38、法 图3-19,,特征码位法,,码域法,,特征位码域法,,成组工艺设计,,零件分组后，为零件组所设计的综合工艺，就是该零件组的成组工艺。成组工艺的设计方法基本上有两种。,,复合零件法,,复合工艺路线法,复合零件法,,复合零件法的思路是先按各零件组设计出能代表该组零件特征的复合零件，制订复合零件的工艺过程，即为该零件组的成组工艺过程。再由成组工艺过程经过编辑处理，就可产生该组各个零件的目标工艺，即具体零件的工艺。,复合零件的产生,,在一个零件组中选择其中一个能包含这组零件全部表面要素的零件作为该组的复合零件（典型零件）。如图3-20所示的零件组，由17个零件组成，可选其中第9个零件为复合零件。

39、,,如果在零件组中找不到复合零件，则可设计一个虚拟零件作为复合零件。其具体方法是先分析零件组内各个零件的型面特征，再将它们复合在一个零件上，即形成复合零件。,成组工艺设计,,对复合零件设计工艺过程，即为该零件组的成组工艺。如图3-22所示，成组工艺过程为C1-C2-XJ-X-Z，表示在车床1、车床2、键槽铣床、立式铣床、钻床上加工。从成组工艺过程经过删减可分别得到该组中各个零件工艺过程，如图中所举4个零件的下面所列。,复合工艺路线法,,复合工艺路线法的思路是直接从零件组中各个零件的工艺路线产生一个能包含全组零件的工艺路线，即为成组工艺。其产生办法有两种：,,复合工艺路线的选择产生,,复合工艺路

40、线的设计产生,复合工艺路线的选择产生,,从一个零件组中选择一个零件的工艺路线，它能够包含所有零件的工艺路线，就是该组的成组工艺。,复合工艺路线的设计产生,,将零件组中各个零件的工艺路线复合成一个虚拟的、包含了全组所有工序的工艺路线，即为该组的成组工艺。,方法对比,,复合零件法一般适用于形状简单的回转体零件，而复合工艺路线法则一般适用于结构形状复杂的非回转体零件。,工艺规程设计,工艺规程的类型,,（1）专用工艺规程 针对每一个产品和零件所设计的工艺规程。,,（2）通用工艺规程,,①典型工艺规程 为每一类结构相似的零、部件所设计的通用工艺规程。,,②成组工艺规程 按成组技术原理将零件分类成组，

41、针对每一组零件所设计的通用工艺规程。,,（3）标准工艺规程 已纳入标准的工艺规程,工艺规程的文件形式及其使用范围,,（1）工艺过程卡片 主要用于单件、小批生产的产品。,,（2）工艺卡片 用于各种批量生产的产品。,,（3）工序卡片 主要用于大量生产的产品和单件小批生产中的关键工序。,,（4）操作指导卡片（作业指导书） 用于建立工序质量控制点的工序。,,（5）工艺守则 某一专业应共同遵守的通用操作要求。,,（6）检验卡片 用于关键工序检查。,,（7）调整卡片 用于自动与半自动机床和弧齿轮机床加工。,,（8）毛坯图 用于铸、锻件等毛坯的制造。,,（9）工艺附图 根据需要与工艺或工序

42、卡片配合使用。,,（10）装配系统图 用于复杂产品的装配，与装配工艺过程卡片或装配工序卡片配合使用。,设计工艺规程的基本要求,,（1）工艺规程是直接指导现场生产操作的重要技术文件，应作到正确、完整、统一、清晰。,,（2）在充分利用本企业现有生产条件的基础上，尽可能采用国内外先进工艺技术和经验。,,（3）在保证产品质量的前提下，能尽量提高生产率和降低消耗。,,（4）设计工艺规程必须考虑安全和工业卫生措施。,,（5）结构特征和工艺特征相近的零件应尽量设计典型工艺规程。,,（6）各专业工艺规程必须在设计过程中应协调一致，不得相互矛盾。,,（7）工艺规程的幅面、格式与填写方法按JB/Z 187.3的

43、规定。,,（8）工艺规程中所用的术语、符号、代号要符合相应标准的规定。,,（9）工艺规程中的计量单位应全部使用法定计量单位。,,（10）工艺规程的编号应按JB/Z 254的规定。,3.4,计算机辅助工艺过程设计,计算机辅助工艺过程设计（Computer Aided Process Planning,CAPP）是通过向计算机输入被加工零件的几何信息和加工工艺信息等，由计算机自动输出零件的工艺路线和工序内容等工艺文件的过程。,,计算机辅助工艺过程设计属于工程分析与设计的范畴，是重要的生产准备工作之一。上与计算机辅助设计（CAD）相接，下与计算机辅助制造（CAM）相连，它是设计与制造之间的桥梁，设计

44、信息只能通过工艺过程设计才能生成制造信息，设计只能通过工艺设计才能与制造实现信息和功能的集成。,计算机辅助工艺过程设计的意义,①可以代替工艺师的繁重劳动,,②提高工艺过程设计的质量,,③缩短了生产准备周期，提高生产率,,④减少了工艺过程设计及制造费用,,⑤在工艺管理系统和现代集成制造系统中，计算机辅助工艺过程设计是连接计算机辅助设计与计算机辅助制造的桥梁。,,计算机辅助工艺过程设计的效益,,费用组成,占总费用的比例,采用CAPP后减少的比例数,采用CAPP后占总费用的比例数,工艺过程设计,8%,58%,3.36%,材料,23%,4%,22.08%,工时,28%,10%,25.20%,刀具,7%

45、,12%,6.16%,返修品和废品,4%,10%,3.60%,管理、利润等,30%,,39.60%,计算机辅助工艺过程设计的内容与步骤,,（1）产品信息输入,,（2）毛坯的选择和设计,,（3）定位和夹紧方案选择,,（4）加工方法的选择,,（5）加工顺序的安排,,（6）通用设备选择与专用设备的设计,,（7）通用工艺装备选择和专用工艺装备设计,,（8）切削用量的确定,,（9）加工余量、工序尺寸和公差的选择与计算,,（10）工艺定额的确定,,（11）技术经济方案分析,,（12）工艺文件的输出,计算机辅助工艺过程设计的总体结构,,计算机辅助工艺过程设计的总体结构，分为三个层次：基础层、理论技术基础层、

46、设计层。,,基础层是指进行计算机辅助工艺过程设计的支撑环境，包括计算机硬软件系统、数据库系统、计算机网络及通讯。,,理论技术基础层是指要进行计算机辅助工艺过程设计时所需要的技术基础，其中主要有工艺理论、决策技术等。,,设计层是计算机辅助工艺过程设计的核心层，内容包括零件信息描述、毛坯的选择、工艺过程拟定、工艺参数计算、工艺方案分析、工艺文件生成等。,计算机辅助工艺过程设计的功能模块,,（1）零件信息描述,,（2）毛坯选择,,（3）工艺过程设计,,（4）工艺参数计算,,（5）工艺方案分析,,（6）工艺文件生成,切削用量,时间定额,MCWS,设计软件,工艺参数计算,零件信息描述,毛坯选择,工艺过程

47、拟订,工艺文件生成,工艺方案分析,工艺卡片,工序卡片,MCWS,MCWS,MCWS,制表软件,MCWS,MCWS,计算软件,分析软件件,DC,余量量,工艺路线,工序内容,DC,DC,DC,毛坯制造软件,零件描述软件,DC,DC,零件图纸,CAD零件,定位夹紧方案,毛坯图,计算机辅助工艺过程设计的原理与方法,,计算机辅助工艺过程设计系统按其工作原理可分为：交互型、派生型和智能型三种。,交互型CAPP系统,,工艺人员通过该系统以人机交互方式进行工艺过程设计（包括原工艺文件的录入），系统主要适用于单件生产类型，设计效率比较低，因此，系统应提供良好的界面和工具等以提高工艺过程设计的效率。,派生型CAP

48、P系统,,在工艺设计过程中，为了提高系统的柔性和实用性，一般很少采用纯创成的方式。这是因为工艺设计影响因素繁多，知识获取困难，设计中的许多决策往往要靠人的记忆的检索和非逻辑推理，因此规则推理显得无能为力。而现存工艺和图纸体现了工艺人员的丰富实践经验，对于工艺设计有很大的借鉴作用。尽管所存在的零件在结构和工艺上并不完全相同，但它们总有或多或少的相似性存在，现存工艺和待设计的目标工艺之间肯定也具有或多或少的相似性。在工艺管理数字化系统的开发过程中，我们运用原型的设计方法提出原型工艺的概念，即充分挖掘和利用工艺人员丰富的实践经验，利用零件间结构和工艺过程的相似性，从大量实例中总结出可以作为参考的工艺

49、。,原型工艺与原型工艺库,,企业可以根据自身特点和任务建立原型工艺，并通过一定的模式对原型工艺进行编辑，最终生成新零件的目标工艺。根据使用范围，可将原型工艺分为：标准工艺、典型工艺和实例工艺三种。,标准工艺及其零件的特点,,标准工艺相对固定不变，且数量不多，要经过生产的长期考验，因此要比较慎重。但是标准工艺也不是绝对不能变的，可能由于生产环境和条件的变化，要做适当改变。,,标准工艺所对应的零件结构一般是比较简单的，零件的信息描述也比较简单。,,标准工艺一般是比较简单的，其工艺过程的内容主要是工艺过程排序、加工方法选择，相当于工艺过程卡片的内容。,,标准工艺库的建立可以大大减轻制定零件工艺过程的

50、繁重劳动，提高工效。在计算机辅助工艺过程设计时，利用不同的检索方法，即可查询出相应的工艺。,典型工艺及其零件的特点,,典型工艺是成组工艺。,,典型工艺是参考性的，一个新零件的工艺过程一定要根据所属零件族的典型工艺来修订才能得到。,实例工艺及其零件特点,,实例工艺是除标准、典型工艺外，企业其他具有一定参考价值的零件工艺的集合，通常实例工艺是大量存在，尤其对于多品种、小批量生产企业。,,实例工艺是参考性的，但参考价值不如典型工艺，因此当生成新零件工艺时，有可能参考两三个零件工艺而生成目标工艺，所以生成效率不如典型工艺，但比纯人工交互方式不仅具有高的效率，而且质量又高。,基于原型的推理模式,,①原型

51、工艺库的建立。,,②原型约束。,,③原型工艺的检索。,,④原型工艺的目标化 。,,⑤原型工艺库的扩充 。,例1,,某厂要设计一V形塑料密封圈用支承环的工艺过程，首先根据零件图纸上的零件代号DX115-94可以判断出该零件是厂标件，因此可去检索标准工艺库中的厂标库，然后根据关键字“支承环”可检索到所有类型支承环的标准工艺，主要是与材料和尺寸有关。比如，仅材料为Q235-A.F的标准工艺就有三个：当内径尺寸为10—45之间时，工艺过程为：车—划—钻孔—热/发黑。当尺寸为50—300之间时，工艺过程为：,,锻—车—划—钻孔—热/发黑。当尺寸为320—360之间时，工艺过程为：外锻—车—划—钻孔—热/

52、发黑。根据待编辑零件的尺寸选择合适的工艺过程即可，新生成的目标工艺，可存放到标准工艺库中去。,例2,,要设计一个柱塞的工艺过程，首先根据其零件代号可以确定该零件不是标准件，则首先去典型工艺库里检索。该零件属回转体零件，则在零件分类树下，选择回转体零件，看该类中有没有柱塞类的典型工艺，找到柱塞类的典型工艺后，还要进行两级判断，其流程如图3-28所示。找到对应的典型工艺后，经过编辑、修改，生成目标工艺存储到相应工艺库中。,例3,,要生成一花键轴的工艺过程，其材料为45号钢，属回转体零件，外部有法兰，有螺纹和键槽。根据前面的过程可判断它不是标准工艺和典型工艺，便采取基于实例工艺生成目标工艺的方法。先

53、通过零件的特性表中的特征权值去选取权值最大的优先检索，如上述特征中花键权值为1，凸缘权值为0.9，键槽权值为0.8，有螺纹权值为0.7的话，则先搜索花键轴零件中相似系数最高的零件，看看有没有能够匹配的实例工艺，若没有再搜索带凸缘花键轴零件中看看有没有能够匹配的实例工艺，直到找到相似系数最高的零件为止。将该实例工艺进行编辑修改，生成目标工艺，存储到实例工艺库中，以备将来使用。,智能型CAPP系统,,智能型CAPP系统与派生型CAPP系统不同，它是根据输入的零件信息，依靠系统中的工程数据和决策方法自动生成零件的工艺过程。建立一个智能型CAPP系统需要进行以下工作：,,①确定系统的对象范围，通常要建

54、立零件分类树。,,②确定零件信息描述方法，一般多采用型面系统谓词描述、体素组合语言描述等分层式特征描述系统。零件信息描述还应考虑与CAD系统的集成。,,③确定工艺过程设计中各项工艺问题的决策方式，如定位夹紧方案的选择、加工方法的选择、以及加工顺序的安排等。,,④建立加工资源库。,,⑤设计工艺文件的生成与输出系统。,图3-32 渤瑞CAPP系统中的典型工艺生成,图3-33 渤瑞CAPP系统中的工艺过程卡编辑,图3-34 渤瑞CAPP系统中的工序卡编辑,计算机辅助装配工艺设计,1.计算机辅助装配工艺设计的意义,,（1）传统装配工艺设计存在的问题,,（2）计算机辅助装配工艺设计的意义,,2.人工设

55、计装配工艺的主要工作,,（1）审查资料、了解产品结构。,,（2）了解产品的装配技术要求,,（3）确定装配顺序。,,（4）编制装配工艺文件,3.计算机辅助装配工艺设计的研究,,（1）装配工艺设计工作必须紧密结合具体的研究对象,,（2）装配工艺系统化、规范化，产生相应的规则以建立装配工艺知识库。,,（3）建立典型传动副、偶件副的装配规范及有关知识规则。,4.计算机辅助装配工艺设计系统的结构和组成,图3-51 计算机辅助装配工艺设计系统的结构,装配工艺知识库,装配规范库,检测规范库,装配工序简图库,装配工艺数据库,推 理 机,动态数据库,装配信息描述,输出装配工艺,（包括工序图）,5.装配信息的

56、描述方法,,（1）装配信息描述的总体要求,,（2）装配信息描述的方法 图3-52,,①总体装配要求及零件明细表,,②各零件及典型组件的主要几何数据,,③组件内各零件与组装基准件间的联系,,④各组件与部装基准件间的联系,,⑤各部件与总装基准件间的联系,6.装配顺序决策,,（1）装配顺序决策方法,,（2）装配顺序的决策过程,,①确定基本装配顺序,,②确定组件内装配顺序,,③装配干涉性分析,,④连接方式分析,,⑤综合调整,7.三维化装配CAPP中工序图的生成,（1）三维装配工序图的生成方法,,①基于CAD的装配图,,②基于CAD零件图形库,,③手工绘制三维装配工序图,,④数字摄像,,⑤手工绘制三维

57、图与数字摄像等相结合。,（2）三维化装配工序图的处理技术,①装配图进行截取和简化,,②零件图及有关装配图进行简化处理,,③建立典型装配工序图库和工艺装备资源图库,,④装配图进行爆散处理。,,⑤装配工序图中除了有一组图形以外，有时还需要插入必要的尺寸、简要说明、替换件列表、特殊标记等，以进一步地指导工人操作。,三维装配工序图的主要处理技术,,①建立典型装配工序图库，以便在生成工序图时整体调用。,,②建立经过简化的企业工艺装备资源三维图形库 。图3-57,,③三维装配工序图的简化处理。,,④生成装配体的爆散图,,图3-57、3-58、3-59,图3-57 缸体预装第3工序卡片,图3-58缸盖分装第1工序卡片,中装配工序卡片编辑界面,