提高机械加工生产效率的途径
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要提高机械加工效率,必须缩短组成工艺过程的每道工序的时间。通过对工序过程的时间组成元素进行分析,可以寻找到提高加工工序生产效率的途径,最终达到提高加工效率的目的。

图1 曲轴车-车拉刀具
机械零件的加工往往需要通过多道工序,逐渐改变其形状、尺寸,提高其精度,所以要在单位时间内通过机械加工生产出更多的合格零件,必须缩短每道工序的时间。寻求提高工序生产效率的途径是提高被加工件生产效率的基础和出发点。

工序过程的时间元素分析

1.单件工序时间

被加工零件在某一道工序内所经历的时间被称为该零件的单件工序时间,主要由以下时间元素组成:
  1. 基本时间Tb:机床切削零件所需的时间,如钻削、铣削、镗削和磨削等切削过程所消耗的时间。
  2. 辅助时间Ta:包括工件上下料时间、刀具进退时间、改变切削形式的换刀时间、开动和停止机床的时间、改变加工规范的时间以及测量时间等。
  3. 技术服务时间Tc:包括更换用钝刀具的时间,生产过程中校正、调整设备/工具/夹具/模具的时间,润滑设备时间,加工中断续清理设备和夹具上的切屑及废料时间等,一般是将整个工作时段(如每班)的这些时间累积起来再分摊到每个被加工零件上。

    图2 曲轴外铣刀盘
  4. 组织服务时间Tg:包括班前班后领、换及收拾工(刀)具的时间,检查及试运行设备时间,增添更换切削液及下班前打扫工件场地、清理设备的时间等。这项时间也是在一个工作班次中累计后再分摊。
  5. 生理需要与休息时间Tn,该时间也需在一个班次累计后再分摊。
单件工序时间是上述各时间之和,即:T0=Tb+Ta+Tc+Tg+Tn。在计算实际单件工序时间时,为了简化计算,往往把需要分摊到每个零件的Tc、Tg和Tn用占基本时间和辅助时间之和的百分比(β)来计算,即:T0=(Tb+Ta)(1+β)。β值的大小与设备及生产规模有关,一般在大量流水生产中取0.05~0.1,成批生产中取0.1~0.2,在单件小批生产中取0.2~0.25。
单件工序时间T0不包括:该工序设备更换品种或变更工序所需的设备调整时间;由于生产组织、技术状态不良和工作偶然造成的时间损失,如设备、工装临时出现故障,生产组织临时出现不协调(如停工待料、人员调度不到位等),工人临时生病、迟到和早退等;为返修次品或制造替代废品的零件所花费的时间。
除调整时间外,其他随机发生的时间均不计入单件工序时间,而是通过设备负荷率将这部分时间损失考虑进去。

2.调整时间Tj与计价时间Tp

在成批生产时,一台设备承担多个品种零件加工或承担同一种零件的多道工序时,每当更换品种或工序时,需要对设备的运行参数、程序、所使用的刀具、夹具和辅具进行更换和改变,需对该设备所形成的工艺系统进行调整,对新品种、新工序零件进行试切,以达到新品种零件或新工序的加工要求,这是设备调整时间所包含的内容。

图3 复合钻、镗刀
调整时间只在加工新一批零件前产生,这个时间也应分摊到该批每个零件上。分摊时间除了与调整时间的长短有直接关系外,与每批零件的数量和批次多少也有直接关系。合理确定投入的批量(N)是很重要的,投入的批次过多,每批零件过少,会使每个零件所分摊的调整时间过多;若投入的批次过少,批量过大,会造成在制品积压过多,使制造成本增加。
零件的单件工序时间与该零件所分摊的调整时间之和就是零件在此工序的计价时间,即Tp=T0+Tj/N。计价时间表示的是被加工零件在此工序的设备上所占有的时间。由此可计算出该工序为完成预定纲领应配备的设备数量。
如前所述,对于单一流水生产线或混合品种流水生产线,Tp=T0,即计价时间与单件时间相同。
由上述分析可知,要提高加工工序生产效率,就应设法缩短组成单件工序时间和计价时间的各组成元素。以下重点探讨缩短基本时间、辅助时间、技术服务和组织服务时间。

缩短基本时间

减少加工零件在某工序的基本时间有以下途径:缩短纯切削时间,采用多刀对不同表面同时进行加工。

1.采用高速高效切削,缩短切削时间

要提高切削效率,缩短切削时间,就要提高单位时间内材料的切除量Q,它与切削三要素都有关系,且最活跃、影响最大的要素是切削速度,这就是为什么把采用高速切削作为提高切削效率重要途径的原因。
在常规切削中,随着切削速度的增加,切削温度也同时升高,但当切削速度超过某一个临界速度后(该速度值随被加工材料不同而不同),切削<
本文作者:机械工业第九设计研究院 于涛
原载:AI汽车制造业
上载于:2009-7-20 9:25:09

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