機械加工工藝規劃概述

[摘要]機械加工系統是一種應用十分廣泛的制造系統。在加工的過程中，必將產生大量環境影響和資源消耗。因此，針對機械加工系統中復雜的資源、環境因素之間的關系和影響，將資源消耗和環境影響等因素集成到綠色制造技術研究中，為進一步的應用提供基礎的理論方法，具有重要意義。

[關鍵詞]機械加工；加工工藝；規劃

1.生產過程和機械加工工藝過程

生產過程是指從原料投放開始，經過一系列的工藝，直至成品生產出來的全部過程。生產過程根據構成要素，可以分為物流過程、信息流過程和資金流過程。其中物流過程包括：

（1）原材料的準備、運輸和保管；

（2）毛坯的制造與選擇；

（3）零件的金加工和熱處理；

（4）裝配過稱：如零件裝配成部件、部件裝配成產品；

（5）產品的質量檢驗、運行試驗；

（6）成品涂漆、編碼；

（7）成品的包裝與入庫。

工藝過程指在上述的物流過程中，通過直接改變生產對象的形狀、尺寸、表面質量、相對位置和性質等，使其成為成品或半成品的全過程。工藝過程可分為毛坯制造工藝過程、機械加工工藝過程和機械裝配工藝過程3個階段。

2.機械加工工藝過程的組成

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

機械加工工藝過程由下述各部分組成：

（1）工序：工序是機械加工工藝過程的基本單元。是指由一個或一組操作人員在一個工作地（或機械設備），對同一個或同時對幾個工件，所連續完成的那一部分工藝過程。

圖1.1 階梯軸

工藝過程的工序是由被加工零件的結構及其復雜程度、加工精度要求及生產類型所決定的。如圖1.1所示的階梯軸，由于不同的生產批量，就有不同的工藝過程及工序，如表1-1與表1-2所示。

表1-1單件生產階梯軸的工藝過程

表1-2大批量生產階梯軸的工藝過程

（2）安裝：工件經一次裝夾后所完成的那一部分工序內容，稱為安裝。應盡可能減少裝夾次數，因為多一次裝夾就多一次安裝誤差，又增加了裝卸輔助時間。

（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程。只要其中的一個發生變化就構成另一個工步。

（4）走刀：在一個工步中，有時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：為完成某個工序的內容，在工件某一次裝夾后，與夾具或設備的可動部分一起相對于刀具或設備的固定部分所占據的每一個位置稱為工位。為減少裝夾次數，降低安裝誤差，常采用多工位夾具.或多軸。機床，使工件在安裝中，先后經過若干個不同位置順次進行加工。

3.生產綱領和生產類型的含義

在制定零件的機械加工工藝規程時，應首先確定零件的機械加工的生產組織類型。零件的年生產綱領決定了它的生產組織類型。

3.1生產綱領

企業在預先確定的，在今后一定的時期內，自己應當生產的產品和進度計劃，稱為生產綱領。企業自身可根據各零件在產品中的數量（n）、供維修用的備品率（α）和在整個加工過程中允許的總廢品率（β）來確定該零件的生產綱領。

計劃期為一年的零件的生產綱領可按下式計算：

N=Qn（1+α）（1+β）

式中：

N——零件的年產總量（件/年）；

Q——產品的年產總量（臺/年）；

3.2生產類型

根據生產綱領的大小和產品品種的多少，機械制造中的生產一般分為單件生產、成批生產和大量生產三種生產類型，它是根據車間、工段、班組、工地的生產專業化程度所做的分類。不同的生產類型對零件工藝的要求是不同的。

（1）單件生產：產品的種類多而同一產品的產量很小，工件地點的加工對象完全不重復或很少重復。

（2）成批生產：工作地點的加工對象，周期性地進行輪換。

（3）大量生產：產品數量巨大，大多數工作地點長期進行某一零件的某一道工序的加工。

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

（1）資源消耗極小化問題。根據資源的使用，可以進一步分為原材料消耗極小化問題、能量消耗極小化問題和輔助消耗極小化問題。

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

（3）面向資源消耗和環境影響極小化的決策問題。

結論

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