机械加工工艺规程制定生产率及经济性分析

机械加工工艺规程制定生产率及经济 性分析
工序单件时间的平衡
在制定加工工艺规程时，应使各个T单核相近，以便最大限 度发挥各台机床的生产效能；同时又要使各个工序的T单核 ≤T要求，以保证生产任务的完成。为此，需对工序单件时 间进行平衡和调整。
工件单件时间的平衡是根据拟订的加工顺序，计算出每 一工序的T单核，即知工序单件时间的平衡情况，然后根 据具体的情况采取适当的方法进行平衡。
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最佳生产纲领分析
当年产量小于最佳生产纲领，即N<N佳时，由于S/N比值较 大，工艺成本增加，此方案显然不经济。故应减少采用的专 用设备，减小S，使N佳接近N，方能取得好的经济效果。
当年产量超过最佳生产纲领时，即 N>N佳时，由于S/N比值变小，且趋 近于稳定。这时应采用生产率高、投资大的设备，即增加S而减小V， 使N佳接近于N，从而减小Ed。
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工序单件时间的平衡原则
如果工序的T单核>T要求，这些工序限制了整个工艺过程的生产率，或 限制了其它工序的机床充分利用，故称之为“限制性”工序。
对于限制性工序，若T单核>T要求一倍以内，可以采用改进刀具、
适当提高切削用量、或采用高效加工方法、缩短工作行程长度等方法， 以减小T单核。
L—工件加工计算长度（mm）； Z—加工余量（mm）。
（8-21）
可见，增大切削用量、减小切削行程长度L和加工余量， 都可缩短基本时间。
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（1）提高切削用量
新型刀具材料的出现和砂轮性能的改进，使高速切削和 强力磨削得到迅速发展。 用硬质合金车刀，车削速度一般可达200m/min。 用聚晶金刚石或聚晶立方氮化硼刀具，加工普通钢车削 速度可达900m/min，切削硬度为60HRC以上的淬火钢 或高镍合金钢，切削温度达980℃时仍能保持红硬性。 高速磨削时砂轮速度可达60～80m/s以上。 缓进给强力磨削一次最大切深可达6～12mm，比普通磨 削的金属切除率可提高3～5倍。
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（一）缩短单件时间定额
缩短单件时间定额中的每一个组成 部分都是有效的，特别应缩短其中 占比重较大的那部分时间。
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1. 缩短基本时间的工艺措施
基本时间可直接用公式来进行计算。以车削外圆为例：
T基本= 式中 d—工件直径（mm）；
T单核＝T单件＋T准备／n
（8-16）
在大量生产中，工作地和工作内容固定，在单件核算时间中不计入准备 终结时间。
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二、生产率分析
制订机械加工工艺规程，不仅要保证零件加工质量，还应通过对工艺方案进行生 产率分析，保证达到零件的年生产纲领所提出的产量要求。在此要求前提下，可 拟订出不同的工艺方案。
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全年工艺成本/单件工艺成本
一种零件（或工序）的全年工艺成本为： E=VN＋S(元/年)
（8-17）
而单件工艺成本或单件的一个工序的工艺成本为：
Ed=V＋S/N(元/件)
（8-18）
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2. 最佳生产纲领分析
全年工艺成本E与年生产量的关系为一条直线，如图8-26所示。
若T单核>T要求两倍以上，采用上述方法无效时，可采用增加顺序
加工工序或增加平行加工工序的方法来成倍提高生产率。
对于T单核<T要求的工序，可以采用合并工序内容、采用通用机床
及工艺装备等工序平衡方法。
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三、技术经济性分析
制定的加工工艺规程，除了保证加工质量、生产率之外， 还应有较高或最优的经济效果。因此要对工艺方案进行 经济分析。同时全面考虑改善劳动条件，促进生产技术 发展等问题。 制造一个零件或一台产品所必需的一切费用的总和称为 生产成本。在生产成本中与工艺过程直接有关的费用称 为工艺成本，约占生产成本的70%～75%。 对不同工艺方案进行技术经济分析，主要是分析工艺成 本。
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（2）减少切削行程长度
如几把车刀同时加工被加工工件的同一表面，用宽砂轮 作切入法磨削等都可减少切削行程长度，从而缩短基本 时间。
某厂用宽300mm、直径为φ600mm的砂轮用切入法 磨削加工长度为200mm的花键轴外圆，单件时间由原来 的4.5min减少到0.75min。 采用上述措施可大大提高生产率，但应注意工艺系统应 有足够的刚性和大的驱动功率。
一、工序单件时间
工序单件时间是指在一定生产条件下，生产一件产品 或完成一道工序所消耗的时间；用T单件表示。
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其包括以下几部分时间：
（1）基本时间T基本 直接改变生产对象的尺寸、形状、相对位置以及表面状态 或材料性质的工艺过程所消耗的时间，称为基本时间。对于加工而言，其是切 除金属所消耗的时间，包括刀具的切出和切入时间，可用计算方法求出。 （2）辅助时间T辅助 其是为实现加工工艺过程所必须进行的各种辅助动作所消 耗的时间。对加工而言，包括装卸工件、操作机床、改变切削用量、试切和测 量等所消耗的时间。辅助时间的确定有两种方法：一是将动作分解，确定各动 作的时间，相加得到；二是按基本时间的百分比估算得到。 （3）布置工作地时间T布置 是指为使加工正常进行，工人照管工作地（如更 换刀具、润滑机床、清理切屑以及收拾工具等）所消耗的时间。一般按工作时 间的２％～７％来计算。
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1. 工艺成本的组成
工艺成本有可变费用V与不变费用S两部分组成。 （1）可变费用（V）：可变费用是与零件年产量N有关并 与之成比例的费用。其包括：材料费、机床工人工资、机 床电费、普通机床折旧费及修理费、刀具费、通用夹具的 折旧费及维修费等。 （2）不变费用（S）：不变费用是与年生产量的变化没有 直接关系的费用。当产量在一定范围内变化时，全年的费 用基本不变。其包括：调整工人工资、专用机床折旧费和 修理费、专用夹具折旧费和维修费等。
按照零件的年生产纲领，可确定所要求的完成一个零件的单节拍时间T要求，可 按下式计算：
T要求=
（8-14）
式中T－为年基本工时（小时／年），如按两班制考虑，T＝4600小时／年。
η－为设备负荷效率，一般取0.75～0.85。
根据所制定的工艺方案，可以确定实际所能达到的工序单件时间T单件。 生产率分析工作就是要使T要求＝T单件，以保证加工工艺过程按所需的生产率进 行工作。
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第九节、提高机械加工生产率的工艺措施
制订机械加工工艺规程时，在保证产品质量的前提下，应尽 量采用必要的先进工艺措施，提高劳动生产率和降低产品机 械加工成本。劳动生产率是衡量生产效率的综合指标，它表 示一个工人在单位时间内生产出合格产品的数量，它也可以 用完成单件产品或单个工序所耗费的劳动时间来衡量。 提高劳动生产率是一个综合性的技术问题，它涉及到产品结 构设计、毛坯制造、加工工艺、组织管理等各个方面。这里 主要介绍提高机械加工生产率的措施。
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（3）合并工步，采用多刀加工
利用几把刀具或复合刀具对工件的几个表面或同一 表面进行同时或先后加工，使工步合并，实现多刀 多工位加工，使机动时间重合，从而大大减少了基 本时间。
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（4）多件加工
在多件加工中，按工件排列的方式，可有三种加工方式，如图841所示。
1）顺序多件加工 即工件在刀具切削方向上依次安装，减少刀具切入和切出 时间，减少分摊给每个工件的基本时间和辅助时间。这种方式多用于龙门刨、 龙门铣、平面磨及滚齿、插齿等加工。 2）平行多件加工 即在一次进给中同时加工几个平行排列的工件。这样使每 个工件的加工时间仅是单件加工时间的1/n（n为平行排列的工件数）。这种 方式多见于铣削和平面磨削等加工。 3）平行顺序多件加工 它是上述两种方式的综合。它适用于多件尺寸小，生 产批量大的场合。多见于立轴式式的平磨和铣削加工。
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3. 工艺方案的经济性评价
制订加工工艺规程时，往往要提出几种不同的方案，并对 不同方案的经济效果进行分析比较。常利用E-N、Ed-N关 系曲线来进行技术经济分析。通常有下列两种情况：
（1）基本投资相同或使用现有设备的情况 （2）基本投资相差较大的情况
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根据两种方案的全年工艺成本相同，即E2= E1时，可以得到 对应的年产量，称之为临界产量（Nk），即
Nk=
（8-19）
若N< Nk，宜采用第二方案；若N> Nk，则宜采用第一方案。
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（2）基本投资相差较大的情况
若两种工艺方案基本投资相差较大，单纯比较工艺成本难 以全面评价其经济性。 如第一种方案采用高生产率、价格较贵的机床和工艺装备， 基本投资K1较大，但工艺成本E1较低；第二种方案采用投 资省的一般机床和工艺装备，基本投资K1较小，但工艺成 本较大。第一种方案工艺成本的降低时因增加基本投资得 到的。 这时，应考虑两种方案的基本投资差额的回收期。 所谓回收期，是指方案一比方案二多用的投资，需要长时 间方能由于工艺成本的将低而收回。
机械加工工艺规程制定 生产率及经济性分析
2020/11/ห้องสมุดไป่ตู้8
机械加工工艺规程制定生产率及经济 性分析
主要内容
n 生产率分析
n 工序单件时间的确定 n 工序单件时间的平衡
n 技术经济性分析
n 工艺成本的构成 n 最佳生产纲领分析 n 工艺方案的经济性评价
n 提高机械加工生产率的工艺措施