[ 机械制造工程 ] 精品课程小组

1. 第十三章 机械加工的生产率和经济性 [机械制造工程]精品课程小组

2. 教学目的与要求: 1.掌握机械加工中提高生产率的主要措施。 2.了解机械加工生产率与经济性的关系。 教学内容： 1.提高机械加工生产率的措施。 2.机械加工工艺方案经济性的分析。 重点：提高生产率的主要措施。 难点：机械加工工艺方案经济性的分析。

3. 劳动生产率是指一个工人在单位时间内生产的合格产品的数量，也可以用完成单件产品或单个工序所消耗的劳动时间来衡量。 经济性一般是指生产某种产品总的成本费用的 高低，所谓经济性好就是指生产成本低。

4. 以最小的劳动消耗换取最大的经济效益是一切企业的根本任务和终极目标，而提高劳动生产率和经济性是实现这一目标的两条根本途径。以最小的劳动消耗换取最大的经济效益是一切企业的根本任务和终极目标，而提高劳动生产率和经济性是实现这一目标的两条根本途径。 衡量企业生产管理成败的三要素: 1、产品的质量（含品种） 2、产品的成本 3、产品的交货期（含数量） 质量、成本、交货期三者是相互联系、相互制约的。

5. 第一节 提高机械加工生产率的措施 影响机械加工生产率的主要因素有： （1）产品设计质量 （2）毛坯成形方法 （3）机械加工工艺 （4）生产管理方式与水平

6. 一、提高机械加工生产率的设计措施 设计时，在保证产品零件使用性能的前提下，应使零件结构具有良好的加工工艺性，并选用加工工艺性良好的材料，以减少加工困难，提高劳动生产率，从而获得良好的经济效益。这是设计人员在设计产品时应当首先考虑的问题之一。 （一）改善零件的结构工艺性

7. 零件结构工艺性是指具有某种结构的零件的加工难易程度。它是评价零件结构优劣的技术经济指标之一。所谓零件的结构工艺性好是指在保证产品使用性能的前提下，该零件能用生产率高、劳动量少、材料消耗少和生产成本低的加工方法制造出来。 一般说来，组成产品的零件种类和数量越少，产品结构工艺性越好；零件的表面几何形状越简单，其结构工艺性也越好；所有零件的平均制造精度要求越低，产品的结构工艺性也越好。

8. （二）选择切削加工性能良好的工件材料 工件材料的切削加工性直接影响切削效率、功率消耗和零件的表面质量等。在设计产品时，应在保证产品使用性能的前提下，尽可能选择切削加工性能良好的工件材料和采取能改善材料切削加工性能的热处理措施，以提高生产率和降低削加工费用。 材料的切削性主要取决于材料的物理、机械性能。一般说来，强度与硬度高、塑性与韧性好、导热性差的材料，其切削加工性能就较差，反之则较好。

9. 二、提高机械加工生产率的工艺措施 （一）尽量缩短单件工时 ⒈ 缩短基本时间的工艺措施 ⑴ 尽量提高切削用量 （2）减小切削长度 （3）合并工步

10. （4）多件加工 2. 缩短辅助时间的工艺措施 (1)采用先进夹具 (2)尽量将辅助时间与基本时间重合 (3)提高机床操作的机械化与自动化水平 (4)采用先进的检测设备，实施在线主动检测

11. 3. 缩短布置工作地时间的工艺措施 (1)采用快速换刀、对刀装置 (2)采用机夹可换位刀具 (3)尽量采用高效的清屑装置 4. 缩短准备与终结时间的工艺措施 （二）实施机床多台的看管 满足两个必要条件： （1）一是若一人看管M台机床，则任意（M–1）台机床上的工人操作时间之和，应小于另一台机床的机动时间； （2）二是每台机床都要有自动停车装置。

12. （三）采用先进的工艺方法 1．毛坯准备 采用冷挤压、热挤压、粉末冶金、精密锻造等新工艺，可以大大提高毛坯精度，减少机械加工工作量，节省原材料，可以明显地提高生产率。 2.特种加工 对难加工材料或复杂型面，采用特种加工方法能极大地提高生产率。如用电解加工一般锻模，可以将加工时间从40～50小时减少到1～2小时。

13. 3．采用少无切削加工 （四）采用高效自动化加工设备及系统 如冷挤压齿轮、滚压丝杠等。 4.改进加工方法 减少手工和低效率加工方法。如大批量生产中以拉削、滚压代替铣、铰、磨削，以精刨、精磨、金刚镗代替刮研等。 广义地讲，自动化制造系统（Automatic Manufacturing System —AMS）是由一定范围的被加工对象、一定柔性和自动化水平的各种设备和高素质的人组成的一个有机整体，它接受外部信息、能源、资金、配套件和原材料等，在人和计算机控制系统的共同作用下，实现一定程度的柔性自动化制造，最后输出产品、文档资料、废料和对环境的污染。

14. ⒈ 自动化制造系统的组成 ⑴ 毛坯制备自动化子系统 包括锻压过程自动化、铸造过程自动化、焊接过程自动化、切割过程自动化。 ⑵ 机械加工自动化子系统 包括加工自动化、零件检测自动化、换刀自动化、装卡自动化、上下料自动化。 ⑶ 热处理自动化子系统 ⑷ 储运自动化子系统 包括工件储运自动化、刀具储运自动化、其他物料储运自动化。 ⑸ 装配自动化子系统 包括零部件供应自动化、装配自动化。

15. ⑹ 辅助过程自动化子系统 包括排屑过程自动化、清洗过程自动化、冷却液系统自动化、油漆过程自动化、包装自动化。 ⑺ 质量控制自动化子系统 零件检验自动化、产品检验自动化、刀具检验自动化。 ⑻ 系统控制自动化子系统 故障诊断自动化、运行状态监控、环境及安全监控、生产技术与调度、系统外部接口。 人作为自动化制造系统的基本要素，可以与任何自动化子系统相结合。另外，良好的组织管理机构和机制对于设计及优化运行自动化制造系统是必不可少的。本节涉及的自动化制造自动化主要是机械加工子系统。

16. ⒉ 自动化制造系统的分类 根据对加工零件改变的适应能力，可将自动化制造系统可以分为刚性自动化设备及系统、柔性自动化设备及系统。 所谓刚性自动化设备及系统是指只能进行某些特定零件的特定工序加工的自动化加工设备及系统。它包括刚性自动化单机、刚性自动线、刚性综合自动化系统。如在大批大量生产中广泛采用的自动机床、组合机床和专用自动线等。 所谓柔性自动化设备及系统是指能够适应产品的频繁变化、工艺范围较宽的自动化加工设备及系统。数控机床、加工中心及以其为基础的自动化生产系统（如分布式数控系统、柔性制造单元、柔性制造系统、计算机集成制造系统等）即属此类。

17. 第二节 机械加工工艺方案的经济分析 工艺方案的经济效益分析的目的在于选择最优工艺方案。 工艺方案比较可分为两个阶段进行： 第一阶段是对各工艺方案进行技术经济指标分析，它是从各个侧面考察工艺方案的优劣； 第二阶段是对各工艺方案的工艺成本进行分析，它是从综合、整体的角度判断工艺方案的优劣。

18. 一、工艺方案的技术经济指标 ⒈ 劳动消耗量 可以用劳动小时数或单位时间产量计算。它是工艺效率高低的指标。 ⒉ 原材料消耗量 它反映工艺方案对原材料选用的经济合理性。该指标对工艺方案有很大影响。 ⒊ 设备构成比 ⒋ 设计的厂房占地面积 ⒌ 工艺装备系数 它标志工艺过程中所采用的专用工、夹、模、量具的程度。 工艺装备系数大，可减少加工劳动量，但会增加投资和使用费用，并延长生产技术准备周期，所以，应考虑批量大小。 ⒍ 工艺分散与集中程度 它表明一个零件加工工序的多少。分散与集中程度取决于批量大小和产量高低。

19. 二、工艺成本的组成及计算 工艺成本由与年产量N有关的可变费用V及与年产量无关的不变费用C组成。 可变费用和不变费用的计算公式为： 可变费用 V=S材+S资+S护+ S旧 +S刀+S夹 不变费用 C=S调+S专机+S专夹