机械加工的质量分析、生产效率与经济分析

1、第二章 机械加工的质量分析、生产效率与经济分析本课次要解决的问题一、表面质量包含哪几个部分？二、表面质量对零件的使用性能有哪些影响？三、如何提高表面质量？四、如何提高生产效率？五、如何较低生产成本？2 机械加工表面质量 2.1 机械加工表面质量的含义及其对产品使用性能的影响2.1.1机械加工表面质量的含义一 、表面的几何特性1. 表面粗糙度 它是指加工表面的微观几何形状误差。 2. 表面波度 它是介于宏观几何形状误差(形)与微观几何形状误差(即粗糙度)之间的周期性几何形状误差。 表面粗糙度与波度 a) 表面粗糙度 b) 表面波度1、 当顺次加工一批工件时，大小和方向没有一定变化规律的加工误差，

2、称为：a、系统性误差 b、系统性变值误差 c、偶然性误差 d、系统性偶然误差练习题：表面层物理力学性能主要是指下列三个方面： 1) 表面层加工硬化(冷作硬化)。 2) 表面层金相组织的变化。 3) 表面层残余应力。二 、表面层物理力学性能2.1.2 表面质量对产品使用性能的影响一、 表面质量对零件耐磨性的影响 图2-36 表面粗糙度与初期磨损量1轻负荷 2重负荷 图2-37 表面冷硬程度与耐磨性的关系 三 表面质量对零件耐腐蚀性能的影响零件的耐腐蚀性在很大程度上取决于表面粗糙度。表面粗糙度值越大，越容易积聚腐蚀性物质 表面粗糙度值太大 ，不利于配合性质的保持。表现残余应力会引起零件变形，使零件

3、形状和尺寸发生变化，因此对配合性质也有一定的影响。 四 表面质量对配合性质的影响2.1.3 影响表面质量的因素 一、影响表面粗糙度的因素主要有三类：几何因素；物理因素；振动因素。图2-38 车削外圆时留下的刀痕 (a) 尖刀； (b) 圆头刀。图2-39 切削塑性材料时的实际粗糙度 图2-40 车削时的积屑瘤高度和表面的不平度 二、 影响表面层物理机械性质的因素 用机械加工塑性金属时，工件已加工表面受到刀具后刀面的摩擦挤压而产生塑性变形；同时，加工过程中产生大量的热，提高了切削区域的温度。所有这些都使已加工表面层金属的物理机械性质发生变化，其主要是：表面层产生残余应力和表面层强化(冷硬)；另外

4、在磨削加工中有时还会出现表面热损伤缺陷。 1. 切削加工后表面层的残余应力 表面层的残余应力产生的因素归纳起来有三方面：(1) 塑性变形的因素 (2) 温度的因素 (3) 金相组织变化的因素 2. 切削加工后表面层的强化(冷硬)切削加工时，表面层金属由于塑性变形而得到强化。 1、影响表面粗糙度的因素主要有：a 几何因素 b 物理因素 c 振动因素 d 环境因素练习题：3 提高机械加工劳动生产率的工艺措施 劳动生产率是指单位人时的平均生产量。也就是说：一个工人在单位劳动时间内制造出的合格产品的数目。 3.1工时定额计算时间定额中的基本时间可以根据切削用量和行程长度来计算，其余组成部分的时间，可取

5、自根据经验而来的统计资料。 单件时间是： T单件=T基本+T辅助+T服务+T休息3.1 缩短基本时间1. 提高切削用量 2. 减少切削行程长度 1. 直接缩减辅助时间 (a) 采用先进夹具 (b) 采用各种快速换刀、自动换刀装置 3.2 缩短辅助时间2. 使辅助时间与基本时间重合(a) 采用两工件或多工位的加工方法，可以缩短工件的装卸时间。 (b) 采用两个相同夹具交替工作。 (c) 采用主动检验或数字显示式自动测量装置图2-47 双工位夹具 3.3 同时缩短基本时间和辅助时间 1. 多件加工机床在一次安装下同时加工几个工件，从而使分摊到每一个工件上的基本时间和辅助时间都能缩短。2. 采用多刀

6、多刃加工及成形切削 3. 采用各种类型的半自动机、自动机、多工位机床、组合机床、自动线等 图2-48 顺序加工 图2-49 平行加工 图2-50 平行顺序加工 图2-51 多刀加工 3.4 缩短准备终结时间 1. 夹具和刀具调整的通用化 2. 采用可换刀架或刀夹 3. 采用刀具的微调机构和对刀的辅助工具 4. 采用准备终结时间极少的先进加工设备 4 机械加工工艺过程的经济分析4.1 机械加工工艺过程的经济性设计某一零件的机械加工工艺规程时，一般在给定的生产条件下可以拟定几种方案。从保证质量的观点来看，这些方案可能具有同等效果，但从经济角度比较，则这些方案的价值不相同。这时我们当然应该选择最经济

7、的方案。 4.2 机械加工工艺成本的组成零件成本包含的各项费用可概括为两大类：第一类是与完成工序直接有关的费用，如零件材料费、生产工人工资、机床电力费、设备折旧费等等。第二类是与完成工序无直接关系，而是与整个车间的全部生产条件有关的费用，如技术行政人员的工资、厂房折旧及维修费、取暖照明费及运输费等。在进行经济分析时，只须分析与完成工序直接有关的第一类费用(称工艺成本)，因为在同一生产条件下，可认为第二类费用是相等的。工艺成本的各项费用又分为两种：第一种费用与年产量有关，因而这种费用的全年总值随年产量而变化，故称为可变费用，用“v”表示，其中包括：零件材料费、机床工人工资、机床维护费、通用机床折旧费、刀具维护及折旧费、通用夹具维护及折旧费等。工艺成本的第二种费用与年产量无关，因而这种费用的全年总值不随年产量而变化，故称为不变费用，以“C”表示，其中包括：机床调整工人的工资、专用机床折旧费、专用夹具维护及折旧费等。 4.3 工艺过程方案的经济比较 每个零件的工艺成本应等于不变费用和可变费用之和：全年的工艺成本应为： 图2-52 单件工艺成本与年产量的关系图2-53 全年工艺成本与年产量的关系在实际工作中，均按全年工艺成本进行经济比较。现设有两种不同的工艺过程方案，其全年的工艺成本分别为：S年1=v1n+C1 (3-3)S年2=v2n+C2 (3-4)设两种