成组技术的发展及应用83775说课讲解
7.2. 成组技术
1．0pitz编码系统 Opitz的基本结构图 Opitz系统是一个十进制9位代码的混合结构分类编码系统(图6-5)， 是由联邦德国Aachen工业大学H．Opitz教授提出的。在成组技术领 域中，它代表着开创性工作，是最著名的分类编码系统。 Opitz编码系统使用下列数字序列：1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D
(2)链式结构 在链式结构中，那些有序符号酌意义是固定的，与 前级符号无关，这种结构亦可称为多码结构。它要复杂些，因而可 以方便地处理具有特殊屑性的零件，有助于识别具有工艺相似要求 的零件本原理图
(3)混合结构 工业上大多数商业零件编码系统都是由上述两种编 码系统组合而成的，形成混合结构。混合结构具有单码结构和多 码结构共同的优点，典型的混合结构都由一系列较小的多码结构 构成，混合结构能较好地满足设计和制造的需要
2．KK—3系统 KK—3系统是由日本通产省机械技术研究所提出的草案，并经日 本机械振兴协会成组技术研究会下属的零件分类编码系统分会多 次讨论修改而成，是一个供大型企业使用的十进制21位代码的混 合结构系统 KK—3系统分类编码系统的基本结构图 KK—3系统的特点； 1)在位码先后顺序安排上，基本上考虑到各部分形状加工顺序 关系，它是一个结构、工艺并重的分类编码系统。 2)KK—3系统前7位代码作为设计专用代码，这便于设计部门 使用。 3)在分类标志配置和排列上．便于记忆和应用。 4)采用了按零件功能和名称作为分类标志，特别便于设计部门 检索用。 5)系统的主要缺点是环节多，在某些环节上，零件出现率极低 ，这意味着有些环节设置不当。
3．JLBM—1系统 JLBM—1系统是我国原机械工业部为在机械加工中推行成组 技术而开发的一种零件分类编码系统，这个系统经过先后四 次的修改，已于1984作为我国机械工业部的技术指导资料 JLBM—1系统的结构可以说是Opitz系统和KK—3系统的结合 ，它克服了Opitz系统分类标志不全和KK—3环节过多缺点。 它是一个十进制15位代码的混合结构分类编码系统，如图所 示 JLBM—1系统的基本结构图 可看出JLBM—1系统的结构基本上和0pitz系统相似。为弥补 Opitz系统的不足 ，把Opitz系统的开头加工码予以扩充 ，把 Opitz系统的零件类别码改为零件功能名称码，把热处理标志从 Opitz系统中的材料、热处理码中独立出来，主要尺寸码也由一 个环节扩大为两个环节。因为系统采用了零件功能名称码，所 以它也吸取了KK—3系统的持点。此外，扩充形状加工码的做 法也和kK—3系统的想法相近。 JLBM—1系统增加了形状加工 的环节，因而比Opitz系统可以容纳较多的分类标志外，它在系 统的总体组成上要比Opitz系统简单，因此也易于使用。
CAPP- 第2章 成组技术
1计算机辅助工艺设计—— CAPP系统设计主 讲：周学良E-mail：zhou_xueliang@2第二章 成组技术2.1 成组技术概述2.2 零件分类编码技术2.3 零件分类成组方法2.4 零件分类方法的新发展32.1 成组技术概述引言机械制造的传统观点：制造方法和制造手 段必须与加工类型相适应。
ü大批量生产：工作场地集中化和专业化，大量使用 自动化专用加工设备以及流水生产线，效率高ü单件、小批量生产：车间按机群式布置加工设备并 组织生产。
零件按各自的工艺流程交叉、往返于各生 产班组之间，采用通用设备，效率低、成本高、管理 困难42.1 成组技术概述2.1.1 机械类产品中零件的统计规律ü第一类（A类）：复杂件或特殊件 零件量少，约占 总数的5%-15%，但结构复杂，价值高，如机床床身、 主轴箱、飞机和发动机中的大件等ü第二类（B类）：相似件 数量大，品种多，约占 70%，相似度高，多为中等复杂程度，如轴、套筒、 法兰、齿轮等ü第三类（C类）：简单件或标准件 结构简单，再用 性高，多为低值件，一般已组织大量生产，如螺钉、 螺母、垫圈等52.1 成组技术概述Ø结论：ü每类产品中各类零件的比例大体上一定ü占大多数的相似件之间存在大量的相似性充分利用这些特征，采取适当的技术和组织 措施，有可能使多品种、小批量生产的水平大幅 提高——成组技术的任务和目标62.1 成组技术概述2.1.2 成组技术的概念和实质Ø成组技术的概念成组技术（GT）是一门生产技术科学和 管理科学，它研究如何识别和发展生产活动中 有关事物的相似性，并充分利用它把各种问题 按它们之间的相似性归类成组，并寻求解决每 一组问题相对统一的最优方案，以取得所期望 的经济效益。
72.1 成组技术概述零件的相似性是指零件所具有的特征的相似性， 可分为结构、材料和工艺等方面的相似性。
项目4.4现代制造技术(成组)
方针
效益驱动、总体规划、重点突破、分 步实施、推广应用
发展
•经过十多年的努力，我国CIMS事业取得 了迅速发展，已形成了一个健全的组织和 一支研究队伍； •实现了我国CIMS研究和开发的基本框架； 建设研究环境和工程环境，包括一个国家 CIMS实验工程中心和7个单元技术开放实 验室，完成了一大批课题的研究工作，陆 续选定了一批CIMS典型应用工厂作为利 用CIMS推动企业技术改造的示范点； •这些工厂包括飞机、机床、大型鼓风机、 纺织机械、汽车、家电、服装以及钢铁、 化工等行业。
一、 成组技术的概念
充分利用事物之间的相似性，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来解 决这一组研究对象的生产技术问题，这样就可以发 挥规模生产的优势，达到提高生产效率、降低生产 成本的目的，这种技术统称为成组技术（Group Technology 简称GT）。
二、 零件的分类编码系统 零件编码就是用数字表示零件的形状特征，代表零件特征
的每一个数字码称为特征码。
迄今为止，世界上已有70多种分类编码系统。 应用最广的是奥匹兹（Opitz）分类编码系统。 我国机械工业行业于1984年制订了“机械零件编码系统
（简称JLBM-1系统）”。
该系统由名称类别、形状及加工码、辅助码三部分共15个
码位组成，每一码位包括从0到9的10个特征项号，详见图 12-1和表12-1、12-2、12-3、12-4、12-5。
如奥匹兹系统1、2、6、7 特征位一致分成一组 每个码位1至数个值一致， 形成码域分成一组 特征位1至数个值一致， 形成特征位码域分成一组
3、特征位码域法
四、成组工艺
成组工艺过程是针对一个零件组设计的，适用于零 件组内的每一个零件。
成组技术ppt课件
单一类型Ⅰ 简单标准化
*
设计自由度 设计自由度 设计自由度
17
4.2 设计标准化
成组技术 GT
18
4.2 设计标准化
4.2.2 零件设计标准化内容
成组技术 GT
图4-6 零件设计标准化方框图
19
成组技术 GT
基于GT的产品现代开发和设计技术过程
1. 建立完善的编码体系识别码与分类码 2. ABC分析了解零件的分布 3. 零件分类 系统地进行零件的管理 4. 零件名称分析建立数据字典 5. 几何形状分析支持有效的变型设计 6. 参数分析使零件批量增大 7. 建立事物特性表建立可变型的积木块系统 8. 编制主文档 9. 建立主结构
24
成组技术 GT
4.2 设计标准化
分析待标准化零件组中影响设计的重要特征 得到待标准化的要素
两种结构形式、三个尺寸档就是 对12种零件实施标准化的方向。
4) 统计并分析待标准化零件组的特征信息频谱
25
4.2 设计标准化
两种结 构形式 、三个 尺寸档-12种 零件
5) 编制标准零件卡片(基本)
12
4.2 设计标准化
4.2.2 产品设计标准化内容
1) 零件名称的标准化(统一化) 2) 结构要素标准化
成组技术 GT
13
4.2 设计标准化
成组技术 GT
1) 零件名称的标准化(统一化)
a. 作用： 零件名称反映整个零件结构——工艺特征； 分类标识，避免混乱； 零件检索的索引和关键词。(尤其是计算机)
经 缩短设计周期
济 降低设计费用 效 提高产品质量 益 综合经济效益
图4-5 应用GT的零件设计
11
第9章成组技术
9.2.2 零件分类编码原理和概念
1．零件的分类原理和概念
(1) 分类
(2) 分类系统
分类系统是为了达到一定分类目的和要求而采用的相应分 类原理、规则和步骤所构成的一个体系的总称。 (3) 分类环节 分类环节是事物在分类过程中所经历的每个层次或步骤。
(4) 分类标志
分类标志往往选取被分类事物所固有的特征和属性。
机床设备按零件组工艺流程布置，各台设备的生产节 拍基本一致。与普通流水线不同的是：在生产线上流动的 不是一种零件而是一组零件。
成组生产单元机床布置图
这种构造样品与类或类类之间相似系数统计量的法则称为聚类 方法，该统计量称为类相似系数。 常用的几种聚类方法： 1）最近距离法（Single Linkage Method）
2）最远距离法
3）类平均法 (3) 聚类分析法的零件分类 本分类方法是根据规定的统计量为判据将多种零件逐次 聚合成类。为此，首先应计算出零件之间的各相似系数，据此 列出原始相似系数矩阵表，将矩阵中相似系数数值最高的一对 零件聚合成新类。
2. 主样件设计
能集中反映组内所有零件的结构特征和工艺特征的零 件称为主样件。它可以是真实零件也可是综合的假想零件。
3. 拟订零件组工艺过程
制订主样件的工艺过程，作为该零件组的工艺过程， 可加工组内每一个零件。成组工艺路线常用图表格式表示， 图8-4是六个零件组成的零件组的“综合零件”及其成组工 艺过程卡的示意图。
若系统横向分类环节总数为N，每 一横向分类环节所辖纵向分类环节 数为Z，则链式结构的纵向分类环节 总数为ZN。
(3)多级分类系统的结构
2)关联环节的分类系统 —— 树式结构 若系统中相邻横向分类环节 之间有从属关系而互相关联， 则这样的横向分类环节称作 关联环节。它们之间的关系 用“<”表示。由关联环节组 成的分类系统一般称为树式 结构，如图所示。
成组技术
图7-2 零件族具有相似的加工工艺
零件族对加工方法也有作用，如图7-3和图7-4所示。
图7-3所示是一个传统小批量加工车间布局图。
按机床类型将车间布置为车床、铣床、钻床和磨床等若干个工段。
在对一个零件进行加工时，工件必须在各个工段间来回运送，有时同一个零件需要多次进入同一个工段。
这样势必增加工件的搬运工作量和库存量，导致制造周期延长，成本提高。
图7-4所示是按照成组工艺改造后的车间布局图。
把机床划分为一些单元，每个单元只承担一个特定零件族的生产。
这样不仅避免了图7-3所示车间布局的缺点，而且实现了流水线或自动线作业。
图7-3 传统小批量加工车间布局图
图7-4 按照成组工艺改造后的车间布局图
怎样将零件组合成组的问题是成
组技术要解决关键问题之一。
解决这个问题通常有三种方法：
1）人工识别分组法（也称视检法）。
这是一种最简单、最经济的方法，它通过人工识别各种零件的实物或图样、照片等，将它们划分成相似的零件族。
这种方法往往需要有实际经验的工程技术人员进行，而且分类粗糙、不准确。
2）零件分类和编码分组法。
这是三种方法中最复杂、最常用、最有效的一种方法。
它通过分类编码系统对零件的各设计特征或制造特征进行编码，然后利用所得编码确定零件得相似性，从而将零件分组。
3）生产流程分析（Production flow analysis，简称PFA）分组法。
PFA法通过对零件现有加工工艺流程的分析，把具有相似或相同加工工序和加工工艺流程的零件作为一个零件族。
成组技术基本介绍及应用
成组技术基本介绍及应用成组技术基本介绍及应用成组技术基本介绍及应用xx-9-23：中国机床商务网一、成组技术的基本概念在现代机械制造领域中，由于新工艺新技术的飞速发展，社会需求的多样化，产品更新周期的日益缩短，使得多品种小批量生产的企业大量增加。
而单件、小批量生产的生产率低、成本高、制造周期长、工艺手段落后、管理也复杂。
能改变多品种小批量生产企业的落后状况，提高生产率，又能充分利用设备，降低产品成本的有效办法，就是利用成组技术。
成组技术就是将企业的多种产品、部件或零件，按一定的相似性准则，分类编组，并以这些组为基础，组织生产各个环节，实现多品种小批量生产的产品设计、制造和管理的合理化。
从而克服了传统小批量生产方式的缺点，使小批量生产能获得接近大批量生产的技术经济效果。
对于零件第一文库网有相似的形状，那些相似的零件可以归并成设计族。
一个新零件可以通过修改一个现有的同族零件而形成。
应用这个概念，可以确定出复合零件。
复合零件是包含一个设计族的所有特征的零件。
它由设计族内零件所有几何要素组合而成。
图10-9所示是一综合零件例子。
对机械制造工艺而言，成组技术的应用显得比零件设计更重要。
不仅结构特征相似的零件可归并成组，结构不同的零件仍可能有类似的制造过程。
例如，大多数箱体零件都具有不同的形状和功能，但它们都要求镗孔、铣端面、钻孔等。
因此，可以得出它们都相似的结论。
这样可以把具有相似加工特点的零件也归并成族。
由此出发，工艺过程设计工作便可得到简化。
由于同族零件要求类似的工艺过程，于是可建立一个加工单元来制造同族零件。
而对每个加工单元只需考虑具有类似加工特点的零件加工，于是可使生产计划、工艺准备、生产组织和管理等项工作的水平得以提高。
另外，随着计算机技术和数控技术的应用和发展，成组技术也已成为计算机辅助工艺设计、柔性制造系统、计算机集成制造系统的基础。
二、成组技术中的零件编码（一）零件分类编码的基本原理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。
成组技术ppt课件
产品族的模块分解及集成
产品族
产品1
产品2
产品n
产品按照模块进行分解和集成
…
模块1
模块2
模块m
…
4.1.3 应用GT的产品设计过程
4.1.3 应用GT的产品设计过程
图4-3 产品标准化工作简图
4.1.3 应用GT的产品设计过程
图4-4 零件设计族的划分
盈亏线
相似类型件
重复使用件
特殊，备用件
4.4.1 相似类型件分级法特点
按相似性程度区分为不同级别 (ppt第16页) 按级进行不同程度的标准化设计
部分标准化
重复使用
4.4 相似类型件分级法——零件设计标准化方法之二
4.4.2 相似类型件分级法设计过程
1) 分类——形成若干设计族，决定出需要标准化的零件 2) 分级 3) 综合 4) 总结
4.3 复合零件法——零件设计标准化方法之一
4.3.1 概念
例：双向阶梯轴零件
另外，课本P78-79，图4-4，图4-5分别为轴和法兰盘设计族及其复合零件(图中央部分)。
4.3 复合零件法——零件设计标准化方法之一
4.3.2 要求
大体代表全族的结构外形；集中所有全族零件的功能要素。 以此复合件作为设计标准化模式，进行标准化设计，制订零件的设计标准。 复合零件的形成：编码——按一定的相似性标准制订码域——按码域汇集零件——选代表叠加要素 准则：相同相似形状、要素、尺寸、材料、精度
4.5 应用成组技术的计算机辅助设计
p91 图4-21~4-32 设计指导资料的一些典型例子
Y
停止
标准件？
开 始
通用件？
重复使用件？
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成组技术发展及应用
摘要：成组技术是用系统分析方法将具有某些相似信息的事物集合成组来进行处理的一种高效率的生产技术和管理技术。
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,并充分利用这种相似性为生产服务。
其基本方法是把相似的问题归类成组后,寻求这一组问题的最优解决方法，以取得所期望的经济效益应用在机械加工制造方面,就是以零件结构和工艺相似性为基础,合理进行生产技术准备和产品制造加工的方法它是从零件的特性中找共性,以成组化为手段,进行分类编码,扩大零件的加工批量。
实成批大量的生产方式,以提高多品种、中小批量生产的经济效益。
应用成组技术已经成为各大企业和工厂的必要方向。
关键词：发展历史发展方向生产方式工艺应用工艺优势
1：成组技术的发展历程
目前,成组技术与计算机技术相结合,开辟了计算机辅助设计(CAD)，生产过程自动化和生产管理自动化相结合的新途径。
成组技术从年代提出到如今已经历了近50 年的发展和应用。
成组技术作为一门综合性的生产技术科学是计算机辅助设计、计算机辅助制造，计算机辅助设计工艺和柔性制造系统等方面的技术基础。
我国早在60 年代初就在纺织机械、飞机、机床及工程机械等机械制造业中推广应用成组技术，并初见成效。
近年来，为适应我国社会主义经济建设的需要，要求机械工业加速技术工艺的步伐，尤其是需要对占重要比例的中、小型企业引进生产技术和组织管理的革新工作；因此，成组技术再度受到国家有关部、局和工厂企业，研究所及高等院校的重视。
目前，正积极开展这一方面的科学研究、人材培训和推广应用等工作。
原机械部设计研究院负责组织研制的全国机械零件分类编码系统JLBMI ，它将对我国推广应用成组技术起到积极推进作用。
近几年来，一些工厂实践经验表明，应用成组技术的经济效益是十分显著的。
我国不少高等工业院校结合教学和科研工作，在成组技术基本理论及其应用方面，如零件分类编码系统、零件分类成组方法和计算机辅助编码、分类、工艺设计、零件设计、生产管理的软件系统等方面都开展了许多研究工作，并取得了不少成
果。
可以相信，随着应用推广和科研工作的持续开展，成组技术对提高我国机械工业的制造技术和生产管理水平将日益发挥其重要的作用。
2：成组技术的优势
成组技术的核心是成组工艺，其主要优势主要表现在如下几个方面；
1）产品设计的优势
从产品设计的角度，成组技术主要的优点是它能够使产品设计者避免重复的工作。
换名话说，由于成组技术设计的易保存和易调用性使得它消除了重复设计同一个产品的可能性。
成组技术的另一个优点是它促进了设计特征的标准化，这样使得加工设备和工件夹具标准化程度大大提高。
2）刀具和装置的标准化
有相关性的工件分为一族，这使得为每一族设计的夹具可以被该族中的每一个工件使用。
这样通过减少夹具的数量从而减少了夹具的花费。
显然，一个夹具为整个族的零件只制造一次，而不是为每一个工件制造一个夹具.
3）提高了材料运输效率
当工厂的布局是基于成组原理时，即把工厂分为单元，每个单元由一组用于生产同一族零件的各种机床组成，这时
原材料的运输是很有效的，因为这种情况下零件在机床间的移动路径最短，这与以工艺划分来布局的传统意义上的加工路线形成对比。
4）分批式生产提高了经济效益
通常，批量生产是指大范围的表面上看起来没有什么共同之外的各种非标准的工件的生产，因此，应用成组技术生产的工件可以获得只有在大批量生产才能够获得的很高的经济利益。
5）加工过程和非加工过程时间的减少
由于夹具和材料等非加工时间的减少，使得加工过程和非加工时间相应地减少。
换句话说，由于材料传递在每一个单元内有效地进行，工件在机加工部门间有效地传送。
这与典型的以工艺布局的工厂形成对比，加工时间大大缩短。
这样，以成组技术原理设计的工厂的生产非加工时间相比以工艺布局的工厂要短的多。
6）更加快捷、合理的加工方案
成组技术是趋于自动化的加工方法。
可通过合理的工件分类和编码系统来获得，在这里，对于每一个工件，通过它的编码，可以很容易地从计算机中调出有关该工件的详细加工方案。
2：成组技术的应用
近几年来，成组技术的概念不仅从开始的机械加工工艺扩充到产品设计与制造的全过程，而且与计算机技术、数控技术结合起来，在CAD，CAPP，CAM乃至FMS，CIMS等现代制造技术领域起到重要作用。
它已涉及各类工程技术、计算机技术、系统工程、管理科学、心理学、社会学等学科的前沿领域。
日本、美国、苏联和联邦德国等许多国家把成组技术与计算机技术、自动化技术结合起来发展成柔性制造系统，使多品种、中小批量生产实现高度自动化。
全面采用成组技术会从根本上影响企业内部的管理体制和工作方式，提高标准化、专业化和自动化程度。
在机械制造工程中，成组技术是计算机辅助制造的基础，将成组哲理用于设计、制造和管理等整个生产系统，改变多品种小批量生产方式，以获得最大的经济效益。
3：成组技术未来的发展方向
时代在发展，成组技术本身也在发展. 需要从企业需求出发,从国家发展战略出发,从学科发展方向来研究成组技术的发展方向.
1）基于企业需求的成组技术的发展方向
企业需求是成组技术发展的主要动力。
目前在国外发展很快的基于网络的零件库能促进企业专业化分工, 但这种具有几千万种零件的零件库需要成组技术帮助进行合理化和便捷的搜索。
另外，企业信息化也需要成组技术支持。
过
程和产品信息的合理化是企业信息化前应做好的工作，而成组技术可以有效支持该工作. 典型零件(复合零件、主零件、零件母图)和典型工艺(复合工艺、主工艺文档) 等都是成组技术的产物。
在生产过程中连续改善、精益生产等的实施,成组技术更可以大显神威. 如成组夹具成组加工等都可以帮助企业降低成本。
2）基于国家发展战略的成组技术的发展方向
越是复杂的环境和应用, 成组技术越能发挥较大的作用. 因为,成组技术本质上是一种简约化的技术。
例如，国家在建立各种知识创新平台,支持企业的创新。
知识库是知识创新平台中的重要内容.。
成组技术可以帮助知识的条理化和编码化。
参考文献：
1：《成组技术的发展和应用》张怀亮
2：《成组技术的发展及应用》高云芳
3：《21世纪成组技术的发展方向初探》祁国宁。