機(jī)械加工工藝規(guī)劃概述

[摘要]機(jī)械加工系統(tǒng)是一種應(yīng)用十分廣泛的制造系統(tǒng)。在加工的過(guò)程中，必將產(chǎn)生大量環(huán)境影響和資源消耗。因此，針對(duì)機(jī)械加工系統(tǒng)中復(fù)雜的資源、環(huán)境因素之間的關(guān)系和影響，將資源消耗和環(huán)境影響等因素集成到綠色制造技術(shù)研究中，為進(jìn)一步的應(yīng)用提供基礎(chǔ)的理論方法，具有重要意義。

[關(guān)鍵詞]機(jī)械加工；加工工藝；規(guī)劃

1.生產(chǎn)過(guò)程和機(jī)械加工工藝過(guò)程

生產(chǎn)過(guò)程是指從原料投放開(kāi)始，經(jīng)過(guò)一系列的工藝，直至成品生產(chǎn)出來(lái)的全部過(guò)程。生產(chǎn)過(guò)程根據(jù)構(gòu)成要素，可以分為物流過(guò)程、信息流過(guò)程和資金流過(guò)程。其中物流過(guò)程包括：

（1）原材料的準(zhǔn)備、運(yùn)輸和保管；

（2）毛坯的制造與選擇；

（3）零件的金加工和熱處理；

（4）裝配過(guò)稱：如零件裝配成部件、部件裝配成產(chǎn)品；

（5）產(chǎn)品的質(zhì)量檢驗(yàn)、運(yùn)行試驗(yàn)；

（6）成品涂漆、編碼；

（7）成品的包裝與入庫(kù)。

工藝過(guò)程指在上述的物流過(guò)程中，通過(guò)直接改變生產(chǎn)對(duì)象的形狀、尺寸、表面質(zhì)量、相對(duì)位置和性質(zhì)等，使其成為成品或半成品的全過(guò)程。工藝過(guò)程可分為毛坯制造工藝過(guò)程、機(jī)械加工工藝過(guò)程和機(jī)械裝配工藝過(guò)程3個(gè)階段。

2.機(jī)械加工工藝過(guò)程的組成

零件的機(jī)械加工工藝過(guò)程就是采用機(jī)械加工的方法，按一定順序，直接改變毛坯的形狀、尺寸及表面質(zhì)量，使其成為合格零件的工藝過(guò)程。

機(jī)械加工工藝過(guò)程由下述各部分組成：

（1）工序：工序是機(jī)械加工工藝過(guò)程的基本單元。是指由一個(gè)或一組操作人員在一個(gè)工作地（或機(jī)械設(shè)備），對(duì)同一個(gè)或同時(shí)對(duì)幾個(gè)工件，所連續(xù)完成的那一部分工藝過(guò)程。

圖1.1 階梯軸

工藝過(guò)程的工序是由被加工零件的結(jié)構(gòu)及其復(fù)雜程度、加工精度要求及生產(chǎn)類型所決定的。如圖1.1所示的階梯軸，由于不同的生產(chǎn)批量，就有不同的工藝過(guò)程及工序，如表1-1與表1-2所示。

表1-1單件生產(chǎn)階梯軸的工藝過(guò)程

表1-2大批量生產(chǎn)階梯軸的工藝過(guò)程

（2）安裝：工件經(jīng)一次裝夾后所完成的那一部分工序內(nèi)容，稱為安裝。應(yīng)盡可能減少裝夾次數(shù)，因?yàn)槎嘁淮窝b夾就多一次安裝誤差，又增加了裝卸輔助時(shí)間。

（3）工步：工步是加工表面、切削刀具和切削用量都不變的情況下，所完成的那一部分工藝過(guò)程。只要其中的一個(gè)發(fā)生變化就構(gòu)成另一個(gè)工步。

（4）走刀：在一個(gè)工步中，有時(shí)因所需切除的金屬層較厚而不能一次切完，或者由于表面加工質(zhì)量的要求，需要分多次切削，則每一次切削均可稱為一次走刀。

（5）工位：為完成某個(gè)工序的內(nèi)容，在工件某一次裝夾后，與夾具或設(shè)備的可動(dòng)部分一起相對(duì)于刀具或設(shè)備的固定部分所占據(jù)的每一個(gè)位置稱為工位。為減少裝夾次數(shù)，降低安裝誤差，常采用多工位夾具.或多軸。機(jī)床，使工件在安裝中，先后經(jīng)過(guò)若干個(gè)不同位置順次進(jìn)行加工。

3.生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型的含義

在制定零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程時(shí)，應(yīng)首先確定零件的機(jī)械加工的生產(chǎn)組織類型。零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)決定了它的生產(chǎn)組織類型。

3.1生產(chǎn)綱領(lǐng)

企業(yè)在預(yù)先確定的，在今后一定的時(shí)期內(nèi)，自己應(yīng)當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品和進(jìn)度計(jì)劃，稱為生產(chǎn)綱領(lǐng)。企業(yè)自身可根據(jù)各零件在產(chǎn)品中的數(shù)量（n）、供維修用的備品率（α）和在整個(gè)加工過(guò)程中允許的總廢品率（β）來(lái)確定該零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)。

計(jì)劃期為一年的零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)可按下式計(jì)算：

N=Qn（1+α）（1+β）

式中：

N——零件的年產(chǎn)總量（件/年）；

Q——產(chǎn)品的年產(chǎn)總量（臺(tái)/年）；

3.2生產(chǎn)類型

根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小和產(chǎn)品品種的多少，機(jī)械制造中的生產(chǎn)一般分為單件生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)三種生產(chǎn)類型，它是根據(jù)車間、工段、班組、工地的生產(chǎn)專業(yè)化程度所做的分類。不同的生產(chǎn)類型對(duì)零件工藝的要求是不同的。

（1）單件生產(chǎn)：產(chǎn)品的種類多而同一產(chǎn)品的產(chǎn)量很小，工件地點(diǎn)的加工對(duì)象完全不重復(fù)或很少重復(fù)。

（2）成批生產(chǎn)：工作地點(diǎn)的加工對(duì)象，周期性地進(jìn)行輪換。

（3）大量生產(chǎn)：產(chǎn)品數(shù)量巨大，大多數(shù)工作地點(diǎn)長(zhǎng)期進(jìn)行某一零件的某一道工序的加工。

機(jī)械加工系統(tǒng)是典型的一種制造系統(tǒng)，根據(jù)上述的機(jī)械加工系統(tǒng)功能描述框架，可以分解或組合出許多有意義的綠色制造的研究問(wèn)題。這些問(wèn)題大致可分為以下三類：

（1）資源消耗極小化問(wèn)題。根據(jù)資源的使用，可以進(jìn)一步分為原材料消耗極小化問(wèn)題、能量消耗極小化問(wèn)題和輔助消耗極小化問(wèn)題。

（2）環(huán)境排放極小化問(wèn)題。各種廢品如廢渣、廢液和廢氣極小化問(wèn)題、噪聲排放的極小化問(wèn)題以及電磁等輻射極小化問(wèn)題。

（3）面向資源消耗和環(huán)境影響極小化的決策問(wèn)題。

結(jié)論

在機(jī)械加工過(guò)程中，存在許多決策問(wèn)題。傳統(tǒng)的決策中主要考慮了時(shí)間、成本、質(zhì)量等方面的因素，但由于這些機(jī)械加工工藝要素都直接影響加工過(guò)程的資源消耗和環(huán)境排放。從綠色制造的角度形成面向資源消耗和環(huán)境影響極小化的綜合決策具有重要的意義。