论文样稿(理工类)

1、 沈阳理工大学继续教育学院毕业设计（论文沈阳理工大学继续教育学院毕业设计（论文）- I -活塞加工生产计划的研究摘 要伴随着制造技术的提高和制造模式的改进，如何运用有限的制造资源来满足日益多变的市场需求是企业面临的一个重要现实问题。随着人们对产品多样化需求的增加，制造业正向着多品种、变批量生产方式发展，使得企业必须尽快适应快速多变的市场环境，以最小的运营成本产生最大的经济效益。而企业竞争力的提高得益于软硬件两个层面的共同提高，此处硬件所指的是企业制造资源，软件向对应的是企业的管理手段。只有再将企业制造资源合理分配并且运用科学的管理手段的前提下，才能提高设备的利率，提高企业的竞争力。首先，针对典

2、型活塞加工工艺特征，依据生产线平衡理论对活塞加工工艺进行重组，并运用模块化设计思想对装夹具进行设计，降低调整时间并使得工序节拍显著缩短并更趋于平衡，提高生产线对变批量生产的影响能力。综述生产计划制定的特点及方法，运用线性规划技术解决综合生产计划的编制问题。关键词：活塞加工；生产线平衡；生产计划 沈阳理工大学继续教育学院毕业设计（论文沈阳理工大学继续教育学院毕业设计（论文）- II -目 录摘 要.I目 录 .II1绪论.11.1 市场发展推动制造模式转变.11.1.1 当今制造业的发展趋势.21.1.2 先进的制造模式.31.2 课题提出背景、研究内容及意义.32活塞制造企业的生产组织形式及特

3、点.52.1 活塞结构及其工艺特点.52.1.1 典型活塞的结构特点.52.1.2 活塞加工工艺特点及装夹定位方式.62.2 变批量生产企业特点及其关键技术.92.2.1 变批量生产企业特点.92.2.2 变批量生产的关键技术.92.3 活塞生产线的组成及平衡.102.3.1 活塞生产线的组成.112.3.2 活塞生产线的平衡.112.3.3 实例分析.142.4 本章小结.193活塞制造企业生产计划的研究.203.1 生产计划问题提出.20.3.2 活塞制造企业生产计划的制定.20 沈阳理工大学继续教育学院毕业设计（论文沈阳理工大学继续教育学院毕业设计（论文）- III -4结论.21参考文

4、献.22 沈阳理工大学继续教育学院毕业设计（论文沈阳理工大学继续教育学院毕业设计（论文）- 1 -1绪论制造业是经济与社会发展的物质基础。为了紧跟时代的发展，许多国家竞相研究先进制造技术与先进制造模式。随着现代工业特别是汽车工业的迅猛发展，对活塞的需求量与日俱增。根据活塞的用途可以将活塞分类为:摩托车活塞、轿车活塞、柴油机活塞、异型活塞(如船舶机械等所用的大尺寸活塞)。而动态多变的市场环境导致对活塞种类、批量的需求不一，给企业生产计划的制定带来了困难。同时在活塞的结构要求上更加复杂多变，工艺流程拉长，同时到达的订单中批量大小不一，交货期也各有差异.如何在满足交货期的前提下，降低产品生产成本，成

5、为企业面临的重要现实课题。活塞制造业是典型的批量制造企业，产品以批量加工方式为主要形式。虽然加工的活塞种类繁多，但其中有相当多的活塞结构尺寸相似，可以分配到几条并行的活塞生产线进行加工。本文针对活塞生产中存在的问题，ERP技术、生产计划与调度技术，结合当前其它各种先进制造技术及先进生产模式进行活塞资源调度的研究，为活塞制造企业迅速响应市场需求、赢得市场提供一定的借鉴作用。1.1 市场发展推动制造模式转变纵观制造业的发展历史，生产方式是伴随着新的制造技术和市场需求而发生转变的。至今大体经历了三个阶段:手工生产方式、大批量生产方式、精益生产方式。任何一种生产方式都有一个产生、发展与衰退的过程。每种

6、生产方式有其优点，也有其缺陷。当社会发展到具备使某种生产方式的优势得以充分发挥的条件时，该生产方式就会占统治地位;当条件发生了变化，其优势得不到发挥或得不到充分发挥，而缺陷成为适应市场变化的主要障碍时，这种生产方式就会衰退。手工生产方式产生的背景是制造业刚刚兴起，制造技术比较落后，技术工人严重匾乏。而大批量生产方式是对手工生产方式的一种革命，由于二次大战使各个国家积累了大量的新技术，以及战后商品的极度匾乏，催生了大批量生产方式。它的诞生大大推进了人类机械文明的进步。而精益生产的产生是与社会经济的发展息息相关的，进入21世纪，供大于求的 沈阳理工大学继续教育学院毕业设计（论文沈阳理工大学继续教育

7、学院毕业设计（论文）- 2 -矛盾不断突出，如何适应快速多变的市场需求成为企业乃至国家致胜的关健。表1-1 对三种生产方式作了简明对比手工生产方式大批量生产方式精益生产方式产品特点顾客定制品种单一市场需求多样化设备及工装通用、效率低专用、高效柔性化可重组制造过程划分粗略精细、多重复较粗、工序合并工人技能要求高低高在制品数最高高低产品制造成本高低低产品品质低较高高市场需求需求不旺盛供不应求不可预测大批量生产方式改进提升了手工生产方式;精益生产方式又改进提升了大批量生产方式。比较三种生产方式，精益生产方式综合了手工生产方式和大批量生产方式的优点，克服了两者的缺点，成为新形势下最有生命力的生产方式之

8、一。多年来，在市场需求变化驱动下，生产规模沿着“小批量、少品种大批量、多品种变批量、变品种”方向发展;制造技术生产方式沿着“手工-机械化单机自动化刚性流水自动化柔性自动化智能自动化”方向发展。1.1.1 当今制造业的发展趋势先进制造业是将有限的物料、能源、设备、资金、技术、信息和人力等制造资源通过先进制造技术、先进生产管理技术和先进制造过程转变成市场需求的产品的行业。制造业追求的目标是:高质量、高效率、高柔性、低成本、低消耗、品种多和规格全的产品，而这几个目标有时是相互矛盾的，很难同时得到优化，这就需要根据市场的不同需要，积极调整生产技术与管理模式，达到综合目标的优化。随着电子、信息等高新技术

9、的发展，市场需求个性化与多样化，未来先进制造技术发展趋向精密化、柔性化、网络化、智能化、清洁化、集成化、全球化的方向发展。 沈阳理工大学继续教育学院毕业设计（论文沈阳理工大学继续教育学院毕业设计（论文）- 3 -1.1.2 先进的制造模式先进制造模式是应用与推广先进制造技术的组织方式。当前制造业正朝着精密化、柔性化、网络化、智能化、清洁化、集成化、全球化的方向发展，随着这个趋势，产生了许多先进制造技术和先进制造模式。先进的制造技术必须在与之相适应的制造模式里才能充分发展作用，也就是说先进制造技术的出现推动先进制造模式的发展，反过来先进制造模式促进先进制造技术的不断出现。当前，及时制生产(JIT

10、)I精益生产(LP)、独立制造岛、柔性制造(FMS)、并行工程(CE)。虚拟制造(VMT),敏捷制造(AM)。集成制造(IM)。智能制造(IM)、绿色制造(GM)等现代制造模式的提出和研究推动了制造技术的不断发展。现就其中几种作简要介绍: (1)敏捷制造AM(AgileManufacturing)1994年在“美国机械工程师学会”(ASME)主办的“机械工程”研讨会上首次给出了敏捷制造的定义:“敏捷制造就是指制造系统在满足低成本和高质量的同时，对变幻莫测的市场需求的快速反应” 。敏捷制造的特点是:革新组织机构、管理策略与制度;建立制造企业间的动态联盟;形成社会化的虚拟公司:产品设计、制造、销售

11、全过程具有高度的整体制造柔性;用户参与设计与制造;发挥人和信息的作用，优化人机功能分配。总之，敏捷制造的主要特色是制造柔性和成员间的合作。敏捷制造是以虚拟制造为基础的。(2)虚拟制造技术VMT(VirtualManufacturingTechnology)虚拟制造以信息技术、仿真技术、虚拟现实技术为支持，在产品设计和制造系统的物理实现之前，就能使人体感受到未来产品的性能或者制造系统的状态，从而可以作出前瞻性的决策和优化实施方案。虚拟制造技术是以并行工程为基础的。1.2 课题提出背景、研究内容及意义由于生产计划影响因素较多，单凭人工制定生产计划存在计划考虑不周、制定计划时间过长、动态响应性差等弊

12、端。为此，编制一套计算机生产计划辅助系统是十分必要的。这也是制造业信息化的一个重要组成部分，实现制造业信息化是我国提高生 沈阳理工大学继续教育学院毕业设计（论文沈阳理工大学继续教育学院毕业设计（论文）- 4 -产力水平、增加国际竞争力的重大举措之一。通过企业调研发现目前国内多数活塞制造业采用半自动生产线为主的产品制造模式，由于活塞结构上的类似性，一般一条生产线经过调整，可以加工在一定尺寸范围内的不同产品。这类生产线的特点是生产线设备比较紧凑，且一条线上划分为多个生产单元，每个生产单元由数台设备组成，由一名工人对整个生产单元进行操作。物料传输路线较短，且物料的传输是通过线上的工人利用加工的间隙手

13、工搬运完成。同时工件的装夹、拆卸、在线检测等都是通过手工辅助完成，省略了物流系统及自动装夹系统，节省了资金的投入，但由于采用人工物料装夹系统，生产线上的各生产单元的节拍不同，且受工人的熟练程度影响较大，每个生产单元之间存在一个容量有限的缓冲区，受不同生产单元节拍的影响容易出现瓶颈，造成缓冲区产品积压，导致资金占用增加，且易掩盖生产线上存在的问题:如工序在制品质量问题可能由于在制品积压不能快速的反应出来，导致大量的废品产生，不但浪费了制造资源且易导致交货期的延误。本文针对当前活塞生产具有的多品种、变批量、满足交货期等特点、活塞生产组织形式特点，将活塞分为三大类(柴油机活塞、轿车用活塞、摩托车用活

14、塞)，对它们分别指定生产计划。根据活塞生产线加工上的并行性，将功能相同的生产线划归为一个大的生产单元，并且统一进行调度优化，平衡各生产线的负载，实现平顺的生产，最大限度的满足客户订单要求，在出现拖期的情况下，根据产品的优先等级安排生产，提高企业快速响应市场的能力。 沈阳理工大学继续教育学院毕业设计（论文沈阳理工大学继续教育学院毕业设计（论文）- 5 -2活塞制造企业的生产组织形式及特点 2.1 活塞结构及其工艺特点本章通过对典型活塞加工工艺和活塞生产线进行系统分析，发现目前活塞工艺流程中由于各工序加工时间存在较大的差异，使得各生产单元的生产节拍相差较大。在进行大批量加工时容易出现产品积压，并且

15、生产线上产品品种出现变动时，由于采用专用的装夹具致使设备调整时间过长，专用装夹具闲置时也占用了企业的大量资金。为此本文给出了夹具通用化设计的思路，使在保证加工精度的前提下，快速有效的进行生产线的各项调整，提高活塞生产线设备的利用率，减少调整时间和调整费用，提高活塞企业适应产品品种变动速度的能力，对在激烈市场竞争环境下的企业大有裨益。2.1.1 典型活塞的结构特点活塞作为发动机主要的部件，广泛应用于汽车、制冷、轮船等行业。在内燃机(汽油机、柴油机、煤气机的统称)中，活塞是工作强度最大的零件之一，所处的工作环境最为恶劣。其加工质量的好坏直接影响着内燃机的使用性、可靠性、经济性及寿命。由于高温高压的

16、工作环境，对活塞的材料及结构提出了特殊的要求。在保证强度的前提条件下，适当降低活塞质最，可减少活塞往复运动时的惯性力，因此多数中小型发动机多采用耐热性高、强度大、质量轻的高硅铝合金制造(多为共晶硅铝合金x181活塞的结构基本上可以分为三个部分，即顶部、头部(或称为环槽部)和裙部。顶部直接承受高温、高压气体的作用，并与汽缸盖的底面一起形成燃烧室;起密封作用的活塞环主要是安放在活塞头部侧壁的环槽区，形成活塞的防漏部:裙部是指环槽区以下的圆柱形部分，活塞沿汽缸往复运动时，依靠裙部起导向作用并承受侧向力。活塞的典型的结 沈阳理工大学继续教育学院毕业设计（论文沈阳理工大学继续教育学院毕业设计（论文）-

17、6 -构形状如图2-1所示。活塞顶部形状与选用的燃烧室型式有关，而燃烧室的形状又取决于活塞所处的工作环境的压力和温度以及喷油形式。汽油机活塞顶部多采用平顶，其主要优点是受热面积小，制造简单。柴油机的活塞顶部大多有各种凹坑，这些形状是根据柴油机燃烧室的特点、馄合气的形成、喷油器和气门位置等的要求而设计的。图2-1活塞的典型结构环槽部分一般有几道环槽，用于安装活塞环以便于活塞与气缸之间的密封与润滑。上面几道环槽是安放气环用的，称为气环槽。最下面一道环槽安放油环，称为油环槽。对热负荷较高的柴油机，由于活塞第一道环槽温度高，一般采用耐热性高，而膨胀系数又接近铝合金的高锰奥氏体铸铁或铁铝锰奥氏体钥镶铸在

18、第一环槽部位处，称为铁环槽。活塞裙部的径向外形为椭圆形状，其长轴在垂直于销座孔中心线平面内，其短轴在销座孔中心线平面内，且椭圆形状在不同的轴向位置不同;长轴轴向线轮廓度一般为中间外凸，两端(头部、止口)向里收缩的形状，以使得活塞在高温膨胀下更好地与气缸贴合，不至于被卡住或拉伤。活塞的整体结构特点是壁薄、刚性差、结构复杂。2.1.2 活塞加工工艺特点及装夹定位方式活塞作为发动机主要零部件，其加工的精度及其可靠性对发动机性能及寿命有很大影响。所以要求活塞的主要表面的尺寸精度及其之间的位置精度都比较高，且活塞为典型的薄壁零件，加工易产生加工变形，影响最终产品的位置精度。活塞的截面轮 沈阳理工大学继续

19、教育学院毕业设计（论文沈阳理工大学继续教育学院毕业设计（论文）- 7 -廓为椭圆，且在径向方向上椭圆度变动曲线一般为中间突，两端收缩的形状。由于上述加工特点及要求，使得活塞机械加工比较困难，须制定特殊的工艺路线以及设计专用的刀具、量具、装夹具。由于活塞加工的特点，需要采用专用的装夹具来保证高的定位精度，所以装夹具的结构跟活塞的定位方式存在密切的关系，其主要的定位装夹方式如表2-1所示。表 2-1 活塞主要定位装夹方式定位装夹方式适用加工范围特点止口定位+销孔夹紧活塞顶面、头部、裙部外圆特征的加工止口定位+顶面(中心孔)夹紧顶面、头部、裙部外圆特征的加工止口+销孔(预)定位+顶面夹紧销孔部位特征

20、的加工优点:1 定位形式简单可靠，适用范围广；2.便 于实现定位基准统一，减小基准变化的误差。缺点:1.止口加工精度、位置度要求高加大了加工难度； 2.止口精度对后续工序影响大。头部外回定位及夹紧环槽、裙部外回、止口、销孔、内腔特征的加工优点：1.可以实现定位基准与设计基准的统一；2.适用于商效率活塞加工自动线的定位装 夹。缺点：1.要求毛坯均匀的壁厚，加大了铸造难度；2.不适用于顶部有凸缘的活塞；3.对机床本身有较高的定位精度要求；4.容易引起活塞变形。销孔定位及夹紧销孔部位特征的加工优点：1.易于保证加工特征与销孔的位置精度 。缺点：1.对销孔的粗加工精度要求较高。2.只能 单孔逐 沈阳理

21、工大学继续教育学院毕业设计（论文沈阳理工大学继续教育学院毕业设计（论文）- 8 -一加工，增加了装夹次数。由表2-1可以看出，采用止口和辅助平面定位配合以销孔或活塞顶面(中心孔)夹紧的装夹方式简单可靠、应用范围广、可实现定位基准的统一，同时能保证活塞的各种位置精度，目前这种定位方式广泛应用于国内外活塞制造业中，但采用专用的装夹具固然可以提高定位精度和单次装夹的效率，但是当产品变动频繁时，存在着设备调整时间过长、调整费用增加，闲置下来的装夹具占用了大量的资金，且需要定期进行保养，而某些不常见的产品的夹具甚至面临报废的可能。为了缩减设备调整时间，减少制造资源的浪费，节省企业资金，加速企业资金流、物

22、流的平稳流动，本文对装夹具进行模块化设计，以便于对装夹具进行管理。模块化(Modularity)作为可重组制造系统中的重要组成部分，开始于20世纪初，德国一家具公司设计了几种不同尺寸的架体、底座和顶板，用它们可以组成不同规格尺寸的“理想书架” ，这就是目前所知的最早模块化设计方法。之后，在汽车制造业模块化元件被用于发动机的制造当中。日本通产省在1977年开始研制柔性加工单元(FMC)，明确地提出了“模块结构”(ModularConstruction)的概念。针对活塞定位当中所用到的两个主要的定为表面，即止口和销孔，进行模块化夹具的设计。1.销孔涨心轴设计：主要由三部分组成：夹具杆，基于产品尺寸

23、的套筒，紧定螺母。夹具杆是通用设备，一般不进行更换，产品变动时只需更换套筒。套筒的尺寸与某一型号的活塞销孔内径对应，套筒内圆柱面与夹具杆的外圆柱面配合，保证同心度，径向轴肩定位。通用销孔定位夹具的示意图如图2-2所示。 沈阳理工大学继续教育学院毕业设计（论文沈阳理工大学继续教育学院毕业设计（论文）- 9 -图 2-2 通用销孔定位夹具结构图2止口胎设计：主要由四部分组成：定位杆、止口胎、弹簧垫片、螺母；定位杆为通用设备，一般不进行更换，产品更换时只更换止口胎;止口胎尺寸与活塞止口尺寸对应，止口胎内圆柱面与夹具杆外圆柱面配合，保证同心，垂直方向靠螺毋夹紧定位，径向卡盘定位。通用止口定位夹具的示意

24、图如图2-3所示。图2-3通用止口定位夹具结构图2.2 变批量生产企业特点及其关键技术 沈阳理工大学继续教育学院毕业设计（论文沈阳理工大学继续教育学院毕业设计（论文）- 10 -2.2.1 变批量生产企业特点变批量生产是根据被制造产品的品种和批量变化进行生产系统迅速调整的生产模式，一般适用于大批量生产企业和单件生产企业。它面向制造任务和生产环境，以快速重排、重复利用，必要时革新系统模块和子系统的方式进行快速调整制造系统，在低成本投资方式下实现生产过程、生产功能和生产能力的快速改变，以实现产品多品种、变批量的柔性生产传统意义上的批量生产企业主要从事大批量制造生产。与其他类型生产企业相比，批量生产

25、企业的特点是:产品的品种较少、批量很大、产品结构非常复杂。2.2.2 变批量生产的关键技术变批量生产相关技术包括:制造自动化技术、仿真技术、模块化技术、制造系统建模与规划、质量跟踪与故障诊断、快速生产装备、最优化生产技术等。相关理论包括:基于随机过程理论的系统运行与布置理论、工作流的变流理论、车间调度与运筹理论、零件工艺驱动的系统规划布置理论、开放系统结构原则与系统可靠性测度理论、产品进化与革新的生物进化规律及遗传算法、全寿命经济学、群论等。现将变批量生产的关键技术归结为三个层面，如图2-6所示。图 2-5 变批量层次模型图1以控制决策为主的控制层包括生产作业计划调度、运行控制与生产线能力平衡

26、控制等技术。作业调度与控制技术是实现生产高效率、高柔性和高可靠性的变批量生产控制层仿真评价层技术支持层 沈阳理工大学继续教育学院毕业设计（论文沈阳理工大学继续教育学院毕业设计（论文）- 11 -关键。生产作业计划调度是针对不同产品的生产批量、周期要求和产品工艺情况，分配和协调可获得的生产资源，以满足交货日期、产量达到最大、设备的利用率达到最高，或上述目标的组合等指定目标。2。以工艺自动化为代表的技术支持层面由于变批量生产产品种类多，工艺差别较大，给工艺的快速编制带来了一定的困难。而借助于计算机辅助工艺设计(CAPP)在产品工艺响应速度方面具备较大的速度优势，3。以虚拟仿真技术为主的仿真决策层为

27、了实现制造企业制造资源快速重构以响应变批量生产方式，在作出决策后需对决策进行评估。计算机虚拟仿真被证明是研究制造系统的一种十分有效的手段，它是对制造系统进行分析试验和评价的最简单、最经济的方法，它投资少、周期短、见效快、节省人力，可带来很大的经济效益。2.3 活塞生产线的组成及平衡2.3.1 活塞生产线的组成生产线能够将空间组织中的对象原则与时间上平行方式的优点结合在一起，自从1913年，HenryFord发明了第一条生产线以来，生产线相关的技术得到了较大的发展生产线按照工人作业性质和生产线的自动化程度分为:人工生产线和自动生产线。通过调研发现，目前国内的活塞制造企业的规模普遍偏小，多数采用人

28、工生产线形式为主，也有少量的刚性生产线和柔性生产线。人工生产线的工件运输、装夹拆卸全部由工人手工完成，省略了物料传输设备、机械手装夹系统，节省了投资。线内的生产单元由于安全库存的存在，当其中一台设备发生故障时，对全线的影响较小，且组织形式灵活，所以说人工生产线存在一是的“柔性” 。但是它也存在如下的缺点:生产节拍受工人熟练程度影较大:物流传输不畅，在制品积压严重;对工人技术要求高;工人劳动强度大等。而刚性生产线生产效率高，自动化程度高，对工人的技术水平要求较低，但废料多，便于回收。一般精加工线上的废品率为6-7。工序时间短的设备一般为单班制，瓶颈工序多为双班或三班制。 沈阳理工大学继续教育学院

29、毕业设计（论文沈阳理工大学继续教育学院毕业设计（论文）- 12 -2.3.2 活塞生产线的平衡 制造业的生产线多半是在进行细分化之后的多工序流水化连续作业生产线，此时由于分工作业，简化了作业难度，易于提高作业熟练度，从而提高了作业效率。然而，经过了这样的作业细分化之后，各工序的作业时间在理论上、现实上都不能完全相同，这就势必存在工序间作业负荷不均衡的现象。除了造成无谓的工时损失外，还造成大量的在制品积压，致使某些工序得加班生产，严重时会造成生产线的中止。生产线平衡(StreamlineBalancing，简称“生产线平衡”)就是为了解决上述问题而提出的一种手段与方法，它对各工序的作业时间进行平

30、均化，同时对作业进行研究、对时间进行测定，使生产线顺畅运行。要解决生产线不平衡问题，主要问题就是消除瓶颈工序，以下有三种消除瓶颈工序的方法，见表2-2。表2-2瓶颈消除方法种类方法优点缺点局部扩展法针对瓶颈工序采用新设备、新工艺提高加工能力对生产线布局影响较小须选用昂贵的新设备侧路消减法采用多台设备并联加工或增加班次设备投入少增加调度难度生产线布局重组利用虚拟仿真技术对生产线布局进行调整无须更换加工设备和增加班次布局调整时间长，调整费用高 班次每班时间工作日3600节拍= 机床利用率 沈阳理工大学继续教育学院毕业设计（论文沈阳理工大学继续教育学院毕业设计（论文）- 13 - 产量（1+废品率）

31、 工序机加工时机床利用率= 100% 工序总加工时其中：废品率预设为2%5%鉴于目前国内劳动力资源丰富这一特点，本文采用第二种方法对生产线进行平衡化处理，即对瓶颈工序进行分割，增加生产班次。实施工序平衡要做好以下工作。1.设计整线的节拍节拍就是为生产线规定的前后出产的两件相同产品的间隔时间，是生产线设计计算的基础。整线的节拍是后续所有机床工序加工时间(机床节拍)的上限值，整线节拍是按照产量倒推得到的。如下式所示：其中：废品率预设为 2%5%工序总加工时间100%=70%机加工时间+5%换刀+5%小修十20%大修。活塞基本加工特征的工序时间可以通过加工参数与加工余量之间的关系计算出来，也可以通过

32、时间研究和测量的方式得出。如依照理论计算方法可按公式：t=tt=tm m+t+te e+t+t t t+t+ta a+t+tr r式中： t tm m表示该基本特征用某种工艺参数加工完成的时间，工艺参数、加工方法不同存在多个值。t te e表示该特征在线或离线的检测时间。t t t t表示单件换刀和磨刀等时间之和，因选择刀具不同，可存在多个值。t ta a表示该特征的加工辅助时间之和，包括快速进刀、退刀时间等。t tr r表示由于工件材料等因素带来的工时调整时间。2.绘制工序时间图通过绘制工序时间图，可以直观的发现工序之间的平衡程度，对于时间差别较大的工序需要进行调整。3.确定生产线作业平衡效

33、率和作业不平衡损失率(1)测定生产线作业平衡效率。它是实际加工时间与实际占用加工时间之比。评价一条流水线工时利用率，通常以流水线作业平衡效率在75%以上为目标，如果低于%10011nttEmnilf 沈阳理工大学继续教育学院毕业设计（论文沈阳理工大学继续教育学院毕业设计（论文）- 14 -75%，说明该流水线平衡效率低，需要进行优化。流水线平衡效率计算公式如式2-4所示：其中 Ef 1流水线作业平衡效率；n道工序时间总和；nilt1瓶颈工序时间；tmn工序数目。(2)测定生产线作业不均衡损失率。它是实际占用加工时间与实际加工时间之差同实际加工时间之比。这是从工时损失的角度来评价流水线利用率。其

34、值越大，则生产线工时损失越大，其计算公式如式2-5所示：式中流水线作业不平衡损失率。Ef 24.分割瓶颈工序就是对瓶颈工序增设工位或工序分解，让多名操作人员在多个并联工位上同时加工，以解决瓶颈工序加工时间长的问题。5.绘制生产线工序时间和平衡效率图将实施工序平衡后的生产线工序时间和平衡效率绘制成图，并结合有关产量情况从直观角度提供决策依据。nilnilmftttEn112 沈阳理工大学继续教育学院毕业设计（论文沈阳理工大学继续教育学院毕业设计（论文）- 15 -2.3.3 实例分析现以某典型活塞生产线为分析对象对其生产线平衡情况进行分析，图2-6为某活塞的加工生产线布局图。图2-6某典型活塞生

35、产线布局图表2-3是某典型活塞原加工工艺及时间利用情况，其工序时间图如图2-7。通过图2-7可以看出第一道工序的加工时间最长为54s，成为整条生产线的瓶颈工序，同时第四、五、六道工序的加工时间较短普遍在30秒以下。表2-3某典型活塞加工工艺表基本信息工人数:7设备数:1毛坯尺寸:129127废品率：67材料:BH122A 高硅铝合金生产线的基础数据工序设备工人工时（s）设备数量班次工序利用率%PI 粗幢销孔BHT12P154(双工位)13100P2 精车铝槽BHC-50AP152196.3 沈阳理工大学继续教育学院毕业设计（论文沈阳理工大学继续教育学院毕业设计（论文）- 16 -P3 精车铁槽

36、BHC-50AP24122 或 375.92P4 车挡圈槽BHC6150P32211 或 240.74P5 车销孔内角BHC6150CP316129.63P6 粗车瀚烧室BHC6146P42211 或 240.74P7 精车然烧室BHC6146P421138.89P8 精车顶面BHC6125P5311257.41P9 精撞销孔BHT32P528151.85P10 铣气门坑XK714BP630.5（风工位)1256.48P11 半精车外圆BHC24P7321259.26P12 梢车外圆BHC6146P741.5276.85图2-7某活塞工序时间图该生产线设计产量15000只/月，两班工作制，每班

37、有效工作时间6.5小时，月平均54524122162221312830.53241.50102030405060P1P1P2P3P3P4P4P5P5P6P7P7 沈阳理工大学继续教育学院毕业设计（论文沈阳理工大学继续教育学院毕业设计（论文）- 17 -工作25天，总废品率(工费+料费)为2%，设计节拍为54秒。依据表中各工序时间，瓶颈工序为第1工序54秒，按两班工作制，每班有效工作时间为6.5小时，则该生产线实际节拍为54秒，活塞日产量为：26.53600/54=867只依据公式2-1计算该生产线的平衡效率：依据公式2-2计算生产线作业不均衡损失率计算表明，由于生产线加工时间不均衡，使其作业时

38、间损失严重。由图2-7工序时间图可看出，工序时间最大相差达到38秒。由于瓶颈工序的节拍等于设计节拍，为保证生产线上其他设备的开工时间，只好在该工序前积压在制品，在该工序多排班次以消化积压的在制品。同时，由于各工序之间的节拍存在较大的跳跃性，因此在每个峰值工序之后、低谷工序之前必然积压在制品，在制品的数量与两工序之间节拍偏差大小以及再前一工序的生产状况有直接的关联关系。本文选择生产线平衡效率作为优化目标，具体加工特征和工序分析如下:(1)由图2-7工序时间图上可以看出，第1,2工序时间较长，可通过增大进给速度缩减切削时间，工序时间分别都变为45s。(2)而第4,5,6,7等工序时间较短，它们分别是车挡圈槽、车销孔内角、粗车燃烧室、精车燃烧室工序。(3)通过对图2-8分析可以看出，第4. 5道工序加工活塞的同一个部位销孔。采用同种装夹方式，所以在此将这两个工序进行合并，采用复合刀具经过一次装夹、走刀完成挡圈槽和销孔内倒角加工。由于节省了一次装卡时间，工序合并后的加工时间为35s。%19.60%10012543901Ef%15.663903901254112nilnilmftttEn 沈阳理工大学继续教育学院毕业设计（论文沈阳理工大学继续教育学院毕业设计（论文）- 18 -图2一8塞销孔结构图(4)粗、精车燃烧室两工序串联，每只活塞需要两次装卸才能完成燃烧室的加