成组技术课件

本章导航成组技术的基本概念零件分类编码系统零件的分组方法应用及经济效益1.1成组技术的概念•随着市场需求多样化和多变性的不断增长，传统多品种，中小批量生产存在许多问题•难以采用先进，高效的生产设备和生产工艺，生产手段落后，生产率低下•生产准备工作量大，生产周期较长•设备利用率低，大材小用现象普遍成组技术概述1、成组技术（GroupTechnology）的诞生成组技术历经了成组加工成组工艺成组技术的发展过程2、成组技术的概念成组技术是将具有相似特征或信息的多种事物，按着一定的准则分类成组，使若干事物能够采用同一处理方法，以达到节省精力、时间和费用的目的。1.1成组技术的概念成组技术的广泛定义是将许多各不相同、但又具有相似信息的事物，按一定准则分类成组，使若干种事物能采用同一或相似解决办法，以达到节省精力、时间和费用之目的。1.1.2成组技术定义•在机械制造领域定义：成组技术将多种零件按其相似性进行分类成组，并以这些零件组为基础组织生产，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。机械制造中成组技术的概念•成组技术的基本原理如图所示1.1.3成组技术原理成组技术基本原理示意图产品分解归并标准化零件分类前与分类后分类前分类后事物之间存在着继承性和相似性，因此，看似零乱无序的客观事物，却可以利用它们的继承性和相似性，并通过分类技术而将它们归并成组。然后针对同组相似事物的共性问题，在合理化和标准化的基础上，使之按统一的标准原则和标准方法去解决。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等的技术基础1.2成组技术的实质提高设计工作的标准化与合理化，减少设计工作量减少生产准备时间有利于生产管理科学化成组技术是CAD、CAM的基础1.3成组技术在机械工业生产中的重要作用2.1零件分类编码系统零件分类是成组技术的重要环节，分类的合理与否将直接影响成组技术的经济成果。1三种比较常用的编码系统：德国的OPITZ系统；我国机械工业部制定的JLBM-1编码系统；面向工艺的编码系统。3零件分类的依据是零件的相似性，以相似性准则制定零件的编码系统便形成了零件的分类编码系统。22.2OPITZ系统该分类编码系统由9位十进制数字代码组成，前五位表示零件的形状特征，称为形状代码（或主码）；后四位分别表示零件的尺寸、材料、原始形状和精度，称为辅助代码（辅码）。每个码位有10个特征值（0-9）分别表示零件的十种特征值。用数字“0-9”分别表示零件的特征。零件分类编码零件分类编码目的：减少现有零件工艺过程的多样性扩大零件的工艺批量提高工艺设计的质量依据：根据零件的结构特征和工艺特征的相似性3.1成组技术中零件组（族）的划分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3.2编码分类法3.3成组生产单元建立1．概念•成组生产单元是实施成组技术的一种重要的组织形式，在成组单元内，工件可以有序流动，大大减少了工件的运动路程。•图5.14成组生产单元3.3成组生产单元建立2．成组生产单元的形式成组生产单元按照规模，自动化和机床布置形式分为：•成组单机，用于零件组内零件种数较少，加工工艺较简单，大部分加工工作可在一台机床上完成•成组单元，将一个零件组加工所用的设备集中在一起，形成封闭的加工单元，是成组生产单元最基本，最常见的形式•成组流水线，用于零件组内零件种数较少，零件之间相似程度较高，零件生产批量较大的情况•成组柔性制造系统，是高度自动化的成组生产单元。3.3成组生产单元建立成组技术的实施步骤1、确定由领导负责的具有一定工作效率的专业队伍2、对零件分类编码系统进行研究和完善3、在生产单位按照成组工艺和成组管理的要求，局部设置成组生产单元，组织成组生产4、在实践中进行总结，对成组技术存在的问题进行收集、整理，分析、判断及时反馈，修正成组技术在局部应用中存在的问题5、在机械加工车间内，推行经过局部试点后，比较成熟的成组加工工艺和成组管理经验1成组技术在产品设计中的应用3成组技术在车间设施布置中的应用5成组生产6物料的成组库存及管理4.1成组技术的应用主要包括：4成组调整和成组夹具2成组技术在加工工艺方面的应用4.2成组技术在产品设计中的应用•在零件设计过程中，利用零件编码检索并调出设计过的与之相似的零件，在此基础上进行局部修改，形成新的零件。•在产品和零部件中采用成组技术，不仅可以减少设计工作量，而且有利于提高设计的标准化程度。•其图示如下：4.2成组技术在产品设计中的应用4.3成组技术在加工工艺方面的应用•按零件组编制工艺，不仅为了实施成组生产的需要，使工厂当前生产属于同一工艺组的相似零件能按照成组工艺进行生产，同时从战略角度也是为了实现工艺标准化的目标，也是实施CAPP的前期工作。•成组工艺的编制方法如下：4.3．成组工艺的编制方法（1/2）复合零件法：按照零件族中的复合零件来设计工艺规程的方法。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。该方法适用于回转体零件成组工艺的编制。4.3．成组工艺的编制方法（2/2）复合路线法：以组内最复杂零件的工艺路线为基础，添上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。该方法适合于非回转体零件成组工艺的编制。4.4成组技术在车间设备布置中的应用•不仅物料流动直接从一台机床到另一台机床，消除了迂回和倒流，可使物料搬运工作大为简化，显著降低物料搬运工作量，并便于生产管理，大大缩短生产周期。所以成组单元不仅是一种设备布置形式，还涉及到产品对象、生产人员及生产计划和管理等方面，成组单元构成了一个完整的基层生产组织。4.5成组调整和成组夹具•现有夹具系统中，如通用可调整夹具、专业化可调整夹具、组合夹具，均作为成组夹具使用。采用哪一种夹具结构，主要根据批量的大小、加工精度高低、产品的生命周期等因素决定。通常，零件的批量大、加工精度高时。都采用专业化可调整夹具，零件组批量小，可采用通用可调整夹具和组合夹具，如产品生命周期短，适合用组合夹具。4.6成组生产•成组技术除在机械加工生产中获得广泛应用外，无论是铸造、锻压、冷冲压、装配、热处理或塑料零件的生产，都先后应用了成组技术，并取得不同程度的进展和经济效益。虽然不同的生产过程有不同的特点，但基本原理是相同的，即为不同的工艺过程拟订能反映其结构——工艺过程特点的分类编码系统，和应用可调整式成组工艺装备，以及相应的生产计划和管理系统。4.7物料的成组库存及管理•原材料库房物料的排列•立体库中物料的排列•电子，电器材料库中物料的排列4.8应用GT的技术经济效益我国GT在生产中取得的技术经济效益统计成组技术在航天产品调度中的应用案例分析：案例背景：兰州物理研究所从事着我国星用贮箱、气瓶的研制生产工作已有30多年的历史了，经过多年的发展，建立了比较完善的贮箱、气瓶生产线，成为航天压力容器的定点生产单位，并承担着星用压力容器95%以上的研制任务。然而面对卫星对贮箱、气瓶需求的不断增长，现有的生产能力与需求之间存在着巨大的差距。为了适应新需求，该研究所必须对生产调度方法进行优化，以最大限度地提升生产能力。该研究所经研究发现航天器用压力容器在结构上有较多的相似性，因此具有良好的成组技术应用前景。一、零件分组（1）按照检视法可将零件分为五大类具体分别为大型零件、板类零件、筛网类零件、接嘴类零件、轴套类零件。其数量分布图如图2所示：零件分类轴套类零件占30%大型零件占4%板类零件占45%筛网类零件占18%接嘴类零件占3%45%18%3%30%4%图2运用分类编码法中的VUOSO系统又可以将个大类分成若干种类型：其中大型零件包括半球、筒体、球缺；板类零件包括各类收集器支压板、导向板；筛网类零件包括各类收集器组件筛网；轴套类零件包括各类收集器骨架及其他轴套类零件；接嘴类零件包括气口、液口。一、零件分组（2）下面仅以轴套类零件的分类做一详细的讲解。在此之前有必要了解一下VUOSO编码系统，VUOSO编码系统将零件分了4个层次，即：一、零件分组（3）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、基本轮廓形状类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)max级040111~626341~80141~454681~20037803820039其它30型组012340光滑或台阶圆柱齿有花键非金属1轴线上有螺纹其它铸件灰铸铁2轴线外有孔圆锥齿有花键球铁或铸钢3有槽或平面其它有色金属41+2蜗轮有花键各种型板线材和锻件普通探钢51+3其它优质和合金钢渗炭钢62+3多联齿有花键淬硬钢71+2+3其它热处理钢8锥面其它有花键其它合金钢9异形其它有色金属1825115分类编码的结果为0176即该轴无孔（“类”编码为0）Dmax40且L/Dmax介于1~6之间（“级”编码为1）轴线上有螺纹（1）且轴线外有孔（2）且有槽或平面（3）所以“型”编码为7（1+2+3）该轴的材质为淬硬钢（即“组”编码为6）其他零件分法类似于此注：M—螺纹18—18mmM18代表螺纹的直径为18mm一、零件分组(4）下面为一个收集器骨架的实例三、应用研究（1）根据各组零件的结构特点，按零件分类对其采用不同生产调度方法，以确保整条生产线上每个生产环节的能力发挥到最佳。1、大型零件（占4%）：该类零件的生产能力受设备的生产能力限制较大，因此设备的生产能力是零件生产过程中的主要因素，所以大型零件的生产采用“流水作业”连续生产。2、板类零件（45%）：由于生产量大且考虑到实际生产过程中分摊到该类零件车加工、钳加工、线切加工等环节的生产设备有限，所以对板类零件进行进行多批次不同数量的投产。3、筛网类零件（18%）筛网类零件的生产工序一般包括下料、清洗、泡破点检验等。该类零件生产工序较少、工艺过程相似性高，各零件不仅具有相同的加工工序，而且工序顺序也相同，且生产设备均为专用设备，因此其生产方式采用传统的“加工流水线”，该生产方式有利于按零件的加工顺序布置加工设备，组织流水生产，接近于大量生产。三、应用研究（2）三、应用研究（2）4、轴套类零件（30%）：其生产工时基本集中在车加工上，同时该类零件占用车加工生产设备的数量相对较多，考虑实际生产情况，需基于需求量，对轴套类零件采用“均衡生产”的方式组织生产。5、接嘴类零件（3%）：包括气口、液口等，该类零件结构复杂，因此生产工艺过程相对较长、生产工序较多，涉及到的生产设备也相对较多，且每工步均需有专用的工装辅助完成。但该类零件的数量只占零件总数量的3％，因此其生产采用现有的“单件生产方式”。轴类零件相关数据零件名称工时/h投产数量/只合计零件1730210零件26.530195零件31430420零件433090零件52330690零件623060零件76.52401560零件84240960零件91030300轴类零件相关数据考虑各生产设备的均衡性，由上表可得到各生产设备的负荷图：设备名称零件名称172734、541、2、6、95863、8总结通过对产品零件进行相似性分类，根据每类零件的生产特点，按不同的方法组织生产，使生产线上各类生产资源得到了合理的利用，有效地缓解了产品之间抢占关键资源的情况，各类关键资源加班加点的情况得到一定程度的改善，提升了生产线的生产能力。