成组技术（）

21.3 成组技术（GT）

由于社会需求日趋多样化，产品更新周期日益缩短，多品种和小批量生产成为现代机械制造业的基本特征。用传统的生产方式制造产品，不但工艺手段落后、制造周期长，而且生产效率很低、生产成本很高，已不能满足现代加工的要求。

成组技术（group technology，GT）就是首先为解决这一问题而发明的高效的生产技术。成组技术发展至今，已突破了工艺的范畴，扩展成为综合性的成组技术，被系统地运用到产品设计、制造工艺、生产管理及企业的其他领域，并成为现代数控技术、柔性制造系统和高度自动化集成制造系统的基础。

21.3.1 成组技术的基本概念

成组技术虽然是一门涉及多学科和多部门的综合性技术，然而其核心仍然是成组工艺。因此，在介绍成组技术的概念时，仍然以成组工艺为基础。

从广义讲，成组技术遵循事物的相似性，把许多具有相似信息的问题汇归成组（族）。例如，一个能生产10 000种不同零件的工厂可以将其分类归纳成50或60个零件族，以求用相似的方法解决，达到节省时间、提高效率的目的。而成组工艺就把相似的零件组成一个零件组（族），按零件组制定统一的加工方案，从而扩大了批量，就可以采用高效率的生产方法。所谓相似零件是指一些几何形状相似，尺寸相近，因而加工工艺也相似的零件。加工工艺的相似又表现在三个方面，即采用相同的加工方法进行加工，采用相似的夹具进行安装和采用相似的测量工具进行测量。成组工艺的基本原理如图21－5所示。

21.3.2 零件组的划分

成组工艺就是把相似的零件组成一个零件组，按零件组制订统一的工艺规程，以扩大工艺批量。目前，零件组分方法有目测法、生产流程分析法、编码分类法和模式识别法等几种。

图21－5 成组工艺的基本原理

目测法是根据零件的结构特征和工艺特征，直观地凭经验判断零件的相似性，对零件进行分类成组。如把零件划分成轮盘类、轴类、异形件类等。目测法用于粗分类是有效的，但要做较细的分组就较困难，目前已很少应用。

生产流程分析法是一种按工艺特征相似性划分的方法。首先可根据每种零件现正采用的工艺路线卡，然后通过对生产流程的分析、归纳、整理，将工艺路线相似的编为一组，这种方法应用很普遍。

编码分类法就是在根据零件编码法对零件进行编码后，再按照一定的相似性准则将零件进行分组。零件的分类编码是用来标志零件相似性的手段。所谓分类，是指把零件分配到预先制定的类别的等级中去。编码就是用数字来描述零件的几何形状、尺寸大小和工艺特征，也就是零件特征的数字化。这种分类编码的规则和方法称为零件分类编码系统。

零件经过编码，实现了很细的分类，但仅仅把代码完全相同的零件分为一组，则每组零件的数量往往很少，达不到采用成组工艺增大成组批量的目的。因此，在零件组划分时，对零件结构特征的相似性的要求要适度，应主要依据工艺相似性，并考虑其加工经济性，以使其组数和成组批量适当。

21.3.3 成组工艺规程

零件分类成组后，就可以制定适合于组内各零件的成组工艺规程。编制成组工艺的方法有两种：综合零件法和综合路线法。

综合零件又称主样件，它包含一组零件的全部形状要素，有一定的尺寸范围，它可能是组内的一个实际零件，而当组内无任何零件可充当样件时，也可以以把组内零件的全部形状要素叠加成一个假想的零件。综合路线法是通过分析零件组的全部工艺路线，从中选出一个工序最多，加工过程安排合理并有代表性的工艺路线。然后以它为基础，再把组内其他零件特有的工序按合理顺序加到代表性工艺路线上，使其成为一个工序齐全、安排合理、适用于组内每一个零件的加工。综合路线法适用于结构复杂的零件。

21.3.4 成组工艺的生产组织形式

成组工艺的生产组织形式基本上可以分为三大类。

1.成组加工单机

成组加工单机是独立的成组加工机床或成组加工柔性制造单元，主要用于形状较简单、相似程度较高的零件。它能把零件组内全部零件的加工在一台机床上完成，是成组加工的初级组织形式，如图21－6（a）所示。

图21－6 成组工艺的生产组织形式

2.成组生产单元

成组生产单元是成组加工和一般加工的混合生产线，主要用于形状较复杂、相似程度较低的零件。它需要多台机床才能完成零件组的全部工序，在这些机床中，既有进行成组加工的成组加工机床，也有通用机床，甚至还有专用机床。这种生产系统是工厂充分利用现有设备进行技术改造的一种有效的组织形式，如图21－6（b）所示。

3.成组加工生产线或成组加工柔性制造系统成组加工生产线或成组加工柔性制造系统是严格按照零件组的加工的工艺过程组织起来的。零件组的工序全部由成组加工机床完成，其自动化程度和生产效率大大提高，是成组工艺的最高形式，如图21－6（c）所示。