工艺第五章提高劳动生产率的途径.ppt

提高劳动生产率的综合性措施 第三节 第二节 第一节 提高机械加工生产率的工艺措施 高效与自动化加工 结束 第四节 成组技术 第五章 提高劳动生产率的途径 第五节 机械加工的优化 劳动生产率是指一个工人在单位时间内创造财富 的价值。提高劳动生产率通常采用下列措施： 第五章 提高劳动生产率的途径 主要措施 采用计算机技术 改进产品的结构设计 采用先进工艺 改善生产组织和管理 l. 改进产品的结构设计 1) 减少零件的数目和重量 既能减少加工劳动量，又能节约原材料消耗， 提高产品的可靠性。 2) 改善零件的结构工艺性 零件应便于加工、装配、修理，且便于采用高 效机床和工艺，因此零件必须有良好的结构工艺性 3) 尽量提高零件、部件和产品的通用化、标准化 和系列化程度 可以提高生产批量，便于保证加工质量。 第五章 提高劳动生产率的途径 2采用先进工艺及新工艺 1）采用先进工艺 采用先进工艺或新工艺常可成倍地、甚至十几倍 地提高生产率。用电火花机床加工模具可以减少很多 钳工工作量。 2）采用新工艺 在毛坯制造中，冷热挤压、粉末冶金、失蜡浇铸 、爆炸成型等新工艺的应用，可以减少大部分的机械 加工劳动量，节约原材料，从而取得十分显著的经济 效果。例如，用粉末冶金制造齿轮油泵的内齿轮，就 完全取消了齿形加工，只需要磨两个平面；在国外用 冷挤压齿轮代替剃齿，生产率可提高4倍。 第五章 提高劳动生产率的途径 第五章 提高劳动生产率的途径 3改善生产组织和生产管理 1）采用先进的生产组织形式-流水生产 适用于大批大量生产和成批生产，因此出现了可 变流水线、成组加工流水线等组织形式。 2）改进生产管理 合理制定生产计划及调配劳动力，提高生产效率 4采用计算机技术 在生产技术准备和制造过程的各个环节中，广泛 采用计算机进行各种信息的处理，已成为当今提高产 品的质量和劳动生产率、降低成本的有效措施。 应当指出：质量、生产率与经济性三者之间存在 着辩证的关系。提高劳动生产率必须以保证产品质量 为前提；提高劳动生产率时要有成本核算观点。 第五章 提高劳动生产率的途径 劳动生产率是指单位人时的平均生产量。它也可 以用完成某一工作所必需的劳动时间来衡量。把完成 零件一个工序的必需的时间称为时间定额。 时间定额不仅是衡量劳动生产率高低的依据，同时 也是工厂中安排生产计划、核算成本的重要依据。 缩减时间定额可以提高劳动生产率，特别应该缩减 占时间定额比较大的那部分时间。 在大批大量生产中，基本时间所占比重较大，这时 就应设法在缩减基本时间上采取措施。 在单件小批生产中，辅助时间和准备终结时间所占 的比重较大，这时就应着重在缩减辅助时间上采取措 施。 第五章 提高劳动生产率的途径 工艺措施 缩短准备终结时间 缩短基本时间 缩短辅助时间 同时缩短基本时间和 辅助时间 第五章 提高劳动生产率的途径 1缩短基本时间 缩短基本时间可以通过提高车削用量、减少切削 长度L和加工余量Z来实现。 1) 提高切削用量 要提高车削用量，必须采用新型的机床和刀具。 2) 减少切削行程长度 要想减少切削行程长度，可以采用多刀加工、宽 砂轮作切入磨削等方法。采用上述措施可以大大地提 高切削效率，但是，机床的刚度也必须大大地增强， 驱动功率也要加大。这样，机床的结构和布局也必须 随之改变，需要设计新型的机床。 第五章 提高劳动生产率的途径 2缩短辅助时间 随着基本时间的减少，辅助时间所占的比重越来 越高，缩短辅助时间对提高生产率将产生显著的效果 1) 直接缩减辅助时间 （1）采用先进夹具 采用先进夹具不仅可以保证加工质量，而且也能 大大节省工件的装卸、找正时间。在大批量生产中， 采用高效率的快速夹具，使装卸工件时间大为缩短。 （2）采用各种快速换刀、自动换刀装置 由于加工中刀具磨损需要更换，为了节省这部分 辅助时间，可采用各种快换刀夹及自动换刀装置。 第五章 提高劳动生产率的途径 2) 使辅助时间与基本 时间重合 （1）采用两工位或多工 位的加工方法，可以缩 短工件装卸时间。 如图就使装卸工件 的辅助时间和基本时间 重合起来。现在生产的 钻、铣、镗加工中心机 床、磨床等，还采用双 工作台或多工作台。 第五章 提高劳动生产率的途径 （2）采用两个相同夹具交替工作 在多刀半自动车床和外圆磨床上，加工以心轴定 位的工件时，可采用两个同样的心轴。在机床进行加 工的时间内，用另一个心轴进行装卸工件。 （3）采用主动检验或数字显示式自动测量装置 自动测量装置能在加工过程中测量工件的实际尺 寸，并能用测量的结果控制机床的自动循环。 数字显示装置，能够反映出刀具的位移量，提高 工件的加工精度，同时节约了测量的时间，减轻了劳 动强度。 第五章 提高劳动生产率的途径 3同时缩短基本时间和辅助时间 1）多件加工 机床在一次装夹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。 它又可按情况的不同分为：顺序加工、平行加工、平 行顺序加工。 第五章 提高劳动生产率的途径 2）采用多刀多刃加工及成形切削 多刀多刃加工是一种行之有效的提高劳动生产率 的方法。六角车床、多刀车床、多轴钻床，龙门铣床 等都是为了充分发挥多刀多刃加工的效果而设计制造 出来的高效率机床。 第五章 提高劳动生产率的途径 成形切削是提高生产率的一种方法，可分为成形 刀具切削和仿形法切削两种。前者适用尺寸较小的成 形表面，后者适用于尺寸较大的成形表面加工。 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 这些机床都是在多件加工、多刀多刃加工的基础 上发展出来的高效率机床。它们不但缩短基本时间和 辅助时间，而且由于机床的机械化自动化程度高，可 以大大地减少工人的总人数。 应用高生产率的机床，也是成批生产中提高劳动 生产率的关键性工艺问题之一。 第五章 提高劳动生产率的途径 4缩短准备终结时间 1）按照相似零件组的要求设计夹具和布置刀具 将结构形状、技术条件相似的零件分成一组，根 据这组相似零件的要求设计夹具和布置刀具，可以 减少零件更换时刀具和夹具的调整时间。 2）采用可换刀架或刀夹 六角车床的转塔刀架能快速更换，每个机床配备 几个备用刀架，按照加工对象预先调整，等待使用 。英国赫伯特公司，成立一个机外对刀服务站，这 个站把刀具对好后，连同工艺卡及刀具布置图用小 车送到机床旁，使工人可迅速换刀。机外调整一般 采用光学对刀装置，对刀精度可达士0.01mm。 第五章 提高劳动生产率的途径 3）采用刀具的微调机构和对刀的辅助工具 在多刀加工时，要耗费大量工时在刀具调整上。 如果每把刀具的尾部装上微调螺丝，或在机床上配置 对刀装置，就可使调整时间大为减少。 4）采用准备终结时间极少的先进加工设备 如液压仿形刀架、插销板式程序控制和数控机床 等。这类机床特点是所需的准备终结时间很短，可以 灵活改变加工对象。 第五章 提高劳动生产率的途径 主要内容 各种自动化系统经济性 的比较 大批大量生产中常用的 制造方法 中小批生产中常见的制 造方法 第五章 提高劳动生产率的途径 1 大批大量生产中常用的制造方法 由于这种生产类型的零件批量大，生产稳定， 经常采用组合机床和组合机床自动线。在这种生产中 ，工件是自动地从一个工位输送到下一个工位，整个 工作循环都自动进行。这种生产方式的生产率极高， 国外自动线平均节拍已达l0s，最短可达2s。 2 中小批生产中常见的制造方法 虽然在大批大量生产中应用了各种自动化设备， 能得到很高的生产率。但是，在机械加工中，属于大 批大量生产的产品是少数，至多不超过20，为此， 研究成批生产的自动化是当前的方向之一。 第五章 提高劳动生产率的途径 1）中小批生产的概况 由于各种零件的功用和结构的不同，可分为： （1）主要零件指产品中的大型零件或精密零件， 如各种机座、箱体、壳体、主轴、丝杠等等； （2）中型零件指一般的轴、齿轮、拨叉、杠杆等 （3）小型零件指紧固件，如螺钉、销子、垫圈等 一般来讲：主要零件、中型零件、小型零件分别 占零件总数的10、40%、50%，而它们的制造成本分 别占总制造成本的50、30%、20%。主要零件制造成 本比较高的原因是它们消耗较多的材料，而且一般说 来它们的机械加工工作量也较大。 第五章 提高劳动生产率的途径 对中小批量而言：主要零件以用加工中心最为经 济；小型零件由于标准化而且需要的数量较大，常用 专用的自动机或通用的自动机。 2）各种自动机和简易程控机床 一般自动机工作循环几乎都是凸轮操纵的，每更 换一种工件就要更换或制造一套凸轮，周期长，成本 高，只适用于大批大量生产。为适应中小批生产，出 现了由液压和电气操纵的自动机，更换、调整容易。 插销板式程序控制系统，可以方便、迅速地调整 出所需要的自动控制程序，使自动机可以推广到极小 批量生产中去。 第五章 提高劳动生产率的途径 3）数控加工 数控技术发展，已使单件小批生产过程自动化 取得和大批大量生产一样高的技术经济指标成为可能 。 4）加工中心机床 它又称为多工序自动换刀数控机床。这种机床一 般是一种带有多个坐标控制而可自动换刀的（车、铣 、镗、磨）床。这种机床是把许多相关的分散工序集 中在一起，形成了一个以工件为中心的多工序自动加 工机床。各种刀具装在一个刀库中，可由加工程序发 出指令进行换刀，可完成钻、扩、铰、镗、铣、攻丝 等复杂零件的所有各面(除底面以外)的加工，适用于 非回转零件的加工。 第五章 提高劳动生产率的途径 3 各种自动化系统经济性的比较 各种方法加工零件的制造成本如图5-10所示：制 造系统的选择，主要是取决于批量的大小。 人工操作只适用于最小批量的生产，生产率低， 且制造成本高。 自动线适用于大批量生产。生产效率高，制造成 本低。 数控机床用在中小批生产中最为理想，它的生产 率高，单件制造成本低，所以具有广泛的发展前途。 自动机适用于中批以上零件的生产，制造成本比 数控机床要高一些。 第五章 提高劳动生产率的途径 工艺措施 成组技术的优越性 成组技术的基本概念 成组技术分类方法 成组加工的工艺准备 成组加工的组织形式 第五章 提高劳动生产率的途径 1 成组技术的基本概念 把相似的问题归并成组，找到解决一组问题的答 案，以节省时间和精力，这就是成组技术(简称GT)。 成组加工就是将被加工零件，根据其几何形状 、结构及加工工艺的相似性进行分组；并根据各组零 件加工工艺要求，将机床分成若干机床组；按照被加 工零件组的工艺流程排列各机床组内的机床。被纳入 同一组的零件可按照共同的工艺过程，在同一机床组 中稍加调整后加工出来，以减少调整时间与加工时间 ，这样就可以大大地提高生产率。 成组加工的本质就是扩大零件的批量，使大批 大量生产中的高效率工艺方法和设备，可以应用到中 、小批生产中去，以提高中、小批生产的生产率。 第五章 提高劳动生产率的途径 2 成组技术分类方法 零件分类是成组技术的基础，分类的合理与否直 接影响成组技术的效果。 （1）分类的作用 1) 提高设计工作的标准化与合理化 零件分类编码后，可建立零件图册，实现产品零 、部件标准化，减少设计工作量。 2) 有助于工件分类归并成组(族)，推行成组加工 利用适宜的零件分类系统，可以划分零件组、制 定成组零件的工艺路线、选择设备进行成组加工。 3) 有利于生产管理科学化 利用分类编码系统，可实现生产管理科学化。 第五章 提高劳动生产率的途径 （2) 分类的方法 1) 无编码零件分类法 按照零件加工时所需要的主要设备，将零件分成 车床类、铣床类、磨床类等，再按零件几何形状和工 艺装备把各类零件细分成组。目前很少使用。 2) 穿孔带与穿孔卡分类法 这种分类编码提供的信息，有助于统计分析各类 零件特征的分布情况，适用于零件特征的统计与分析 3) 多位数字编码分类法 它把零件图纸的信息(名称、形状特征、材料、精 度等) 用一定顺序排列的数字表示出来，便于计算机 处理数据，目前已被广泛采用。 第五章 提高劳动生产率的途径 这种分类方法很多，编码位数从两位到八十位， 各种分类系统各有其特点和适用范围。比较著名而应 用较广的有西德Opitz和Stuttgart、英国Brisch、日 本KK、荷兰TNo-Miclass、苏联的和我国JLBMl等。 奥匹兹(Opitz)分类系统 该系统于1964年由西德阿亨工业大学Opitz教授领 导编制的，它是以零件的结构形状及工艺过程相似的 原则进行分类的。 该分类系统由9位码位组成。具有较严的结构系 统性，形状描述对应于零件的加工信息，码位适中， 通用性强。曾在相当长的时期内得到世界上许多国家 的重视和引用，并成为后来许多编码分类系统的基础 。 第五章 提高劳动生产率的途径 JLBMA-1分类编码系统 JLBM-1是由我国机械工业部于1984年年底制定的 机械工业零件的分类编码系统。它是作为中等和中等 以上规模的机械加工工厂实施成组技术而进行零件分 类编码的一种指导性文件。该系统是在分析了奥匹兹 系统和日本KK系统的基础上，吸收两系统的优点，并 根据全国机械产品情况研制的。成套资料包括4张分类 表和25张定义、说明、解说图。 系统的基本结构如表5-1所示。该系统与奥兹系统 相比有如下优点：码位扩大，增加了所描述信息的容 量；零件类别按名称类别矩阵划分，便于设计检索； 分类表更为简单，定义明确，所以更易掌握。 第五章 提高劳动生产率的途径 第五章 提高劳动生产率的途径 3成组加工的工艺准备工作 1) 零件分类和编码 选用合适的编码系统对零件进行分类编码 2) 拟定各类零件的工艺过程 对产品零件进行分类编码后，按编码顺序将零件排 列成表。将编码相同或相近的零件组成零件组，然后 确定每组零件中的综合零件。综合零件就是综合了一 组零件中全部形状结构和工艺特征的零件，它可以是 实际零件，也可以是假想的(即人为拟定的)零件，但 它必须包括组内所有零件的结构要素。 第五章 提高劳动生产率的途径 图5-12所示的零件组中，零件A是综合零件。按综 合零件A来编制工艺过程，便能用来加工该组零件中的 任何一个零件。 第五章 提高劳动生产率的途径 3) 选择机床，计算机床负荷 依据各零件组的加工过程，制订其时间定额，计 算机床的负荷率。若某些机床负荷率不足或过多时， 则调整零件组，使机床的负荷率达到满意为止。 4) 设计成组夹具及刀具的结构和调整方案 在成组加工中更换工件时，机床上的夹具并不更 换，只作适当的调整，但要求调整简便、迅速。 4成组加工的生产组织形式 随着成组技术的应用和发展，它已由最初的成组 零件单机加工逐步发展到生产单元、成组流水线和自 动线，以至最先进的柔性制造系统和无人化工厂。 第五章 提高劳动生产率的途径 1）成组零件单机加工 成组零件单机加工是指成组零件从开始到终了 的整个工序在一台设备上完成。 数控加工中心是成组零件单机加工的典型设备 ，既可缩短编程时间，又可提高数控机床的利用率。 2）生产单元 生产单元是指一组工艺上相似的零件，按其工艺 流程合理排列出完成该组零件工艺过程所需的一组设 备，构成车间内一个小的封闭生产系统，这就形成一 个生产单元。图5-13表示生产单元的平面布置形式。 第五章 提高劳动生产率的途径 第五章 提高劳动生产率的途径 3）成组流水线 生产线上流动的不是一种零件，而是一组零件。 具有大批大量生产性质的合理性和优越性，它 既可用于复杂的零件组；也可用于形状简单的零件组 。 第五章 提高劳动生产率的途径 5. 成组技术的优越性 1）提高生产率 增大了零件的批量，便于采用大批量生产的先进 生产方式，从而大大地提高了生产率。 2）保证产品质量 采用成组技术，消除了相似零件工艺上的多样性 ，使得工艺方案更加合理，可以减少人为因素，确保 工件质量的稳定和可靠，从而使废品率下降；减少零 件往返运输，减少了零件的磕、碰、划伤。 3）促进产品零、部件的标准化、合理化 零件分类后，便于制定标准零件图册，促进了 产品零、部件和工艺过程的标准化、合理化。 第五章 提高劳动生产率的途径 4）有利于管理的现代化 采用成组技术后，改变了原来多品种、中小批 生产企业的杂乱、分散和落后状况，减少了设计和工 艺上的多样化，为用计算机管理生产打下了基础。 5）减少设计工作量 采用成组技术后，建立了产品零件的分类编码 系统。在设计新产品图纸时，先把拟设计零件的结构 形状和尺寸大小的构思转化为相应的分类代码。然后 ，按照这些代码去查阅成组零件图册，结合新产品结 构设计的需要，或者直接重复使用已有产品零件图； 或者对类似产品零件图进行局部修改之后加以利用， 这样大大减少设计工作量。 第五章 提高劳动生产率的途径 6）减少生产准备时间 采用成组技术后，大部分零件可以归并到相应 的组中去，可以沿用所属组的工艺规程和工艺装备。 7）缩短产品生产周期 如前所述可以大大缩短生产周期，对新产品试 制有特殊重要的作用