【正文】 ，由于環(huán)數(shù)少，利用尺寸鏈解算公式比較簡(jiǎn)便。不過，公式記憶起來有的人會(huì)感到有些困難，甚至容易弄混；如果尺寸鏈環(huán)數(shù)很多，利用尺寸鏈解算公式計(jì)算起來還會(huì)感到比較麻煩，并且容易出錯(cuò)。下面介紹一種用豎式解算尺寸鏈的方法。利用豎式解算尺寸鏈時(shí)，必須用一句口訣對(duì)增環(huán)、減環(huán)的上、下偏差進(jìn)行處理。這句口訣是：“增環(huán)上、下偏差照抄，減環(huán)上、下偏差對(duì)調(diào)并反號(hào)”。仍以例12為例，由尺寸鏈圖可知，，x為增環(huán)。將該尺寸鏈列豎式則為：基本尺寸 上偏差 ES 下偏差 EI x = 60 10 + 0AΣ = 50 0 同樣解得：x = 60mm。 ⑵ 定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合時(shí)的工藝尺寸及其公差的確定 采用調(diào)整法加工零件時(shí)，若所選的定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合，那么該加工表面的設(shè)計(jì)尺寸就不能由加工直接得到，這時(shí)就需要進(jìn)行工藝尺寸的換算，以保證設(shè)計(jì)尺寸的精度要求，并將計(jì)算的工序尺寸標(biāo)注在工序圖上。例13 加工圖120所示零件， A、B、C面在鏜孔前已經(jīng)過加工，鏜孔時(shí)，為方便工件裝夾，選擇A面為定位基準(zhǔn)來進(jìn)行加工，而孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為C面，顯然，屬于定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合。加工時(shí)鏜刀需按定位A面來進(jìn)行調(diào)整，故應(yīng)先計(jì)算出工序尺寸A3。（沿用吳拓主編《機(jī)械制造工程》（第2版）機(jī)械工業(yè)出版社2005年9月圖314）圖120 定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合基本尺寸 ES EI A3 A2 + A1 + A0 100 + 解 據(jù)題意作出工藝尺寸鏈簡(jiǎn)圖（b）。由于面A、B、C在鏜孔前已加工，故A1 、A2在本工序前就已被保證精度， A3為本道工序直接保證精度的尺寸，故三者均為組成環(huán)，而A0為本工序加工后才得到的尺寸，故A0為封閉環(huán)。由工藝尺寸鏈簡(jiǎn)圖可知，組成環(huán)A2和A3是增環(huán)，A1是減環(huán)。為使計(jì)算方便，現(xiàn)將各尺寸都換算成平均尺寸。由此列豎式：解得：A3=177。=。⑶ 工序基準(zhǔn)是尚需加工的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)時(shí)的工序尺寸及其公差的計(jì)算 從待加工的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)（一般為基面）標(biāo)注工序尺寸，因?yàn)榇庸さ脑O(shè)計(jì)基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)兩者差一個(gè)加工余量，所以這仍然可以作為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合的問題進(jìn)行解算。例14 ，~。外圓加工順序安排是：，然后滲碳并淬火，~。試求滲碳工序的滲入深度應(yīng)控制在多大的范圍。解 根據(jù)題意作出尺寸鏈圖，由尺寸鏈圖可知，+。列豎式求解為： 基本尺寸 ES EI 增環(huán) 108 0 F= + + 減環(huán) + 0 +(~) 封閉環(huán) + 0 F 由此解得：F=。因此，~。 第八節(jié) 機(jī)械加工生產(chǎn)率和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析制訂工藝規(guī)程的根本任務(wù)在于保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低成本，即做到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低消耗。要達(dá)到這一目的，制訂工藝規(guī)程時(shí)，還必須對(duì)工藝過程認(rèn)真開展技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，有效地采取提高機(jī)械加工生產(chǎn)率的工藝措施。 一、時(shí)間定額機(jī)械加工生產(chǎn)率是指工人在單位時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)的合格產(chǎn)品的數(shù)量，或者指制造單件產(chǎn)品所消耗的勞動(dòng)時(shí)間。它是勞動(dòng)生產(chǎn)率的指標(biāo)。機(jī)械加工生產(chǎn)率通常通過時(shí)間定額來衡量。時(shí)間定額是指在一定的生產(chǎn)條件下，規(guī)定每個(gè)工人完成單件合格產(chǎn)品或某項(xiàng)工作所必需的時(shí)間。 時(shí)間定額是安排生產(chǎn)計(jì)劃、核算生產(chǎn)成本的重要依據(jù)，也是設(shè)計(jì)、擴(kuò)建工廠或車間時(shí)計(jì)算設(shè)備和工人數(shù)量的依據(jù)。完成零件一道工序的時(shí)間定額稱為單件時(shí)間。它由下列部分組成： ⑴ 基本時(shí)間（Tb）：指直接改變生產(chǎn)對(duì)象的尺寸、形狀、相對(duì)位置與表面質(zhì)量或材料性質(zhì)等工藝過程所消耗的時(shí)間。對(duì)機(jī)械加工而言，就是切除金屬所耗費(fèi)的時(shí)間（包括刀具切入、切出的時(shí)間）。時(shí)間定額中的基本時(shí)間可以根據(jù)切削用量和行程長(zhǎng)度來計(jì)算。 ⑵ 輔助時(shí)間（Ta）：指為實(shí)現(xiàn)工藝過程所必須進(jìn)行的各種輔助動(dòng)作消耗的時(shí)間。它包括裝卸工件，開、停機(jī)床，改變切削用量，試切和測(cè)量工件，進(jìn)刀和退刀具等所需的時(shí)間。 基本時(shí)間與輔助時(shí)間之和稱為操作時(shí)間TB。它是直接用于制造產(chǎn)品或零、部件所消耗的時(shí)間。 ⑶ 布置工作場(chǎng)地時(shí)間（Tsw）：指為使加工正常進(jìn)行，工人管理工作場(chǎng)地和調(diào)整機(jī)床等（如更換、調(diào)整刀具，潤(rùn)滑機(jī)床，清理切屑，收拾工具等）所需時(shí)間。一般按操作時(shí)間的2%~7%（以百分率α表示）計(jì)算。 ⑷ 生理和自然需要時(shí)間（Tr）：指工人在工作班內(nèi)為恢復(fù)體力和滿足生理需要等消耗的時(shí)間。一般按操作時(shí)間的2%~4%（以百分率β表示）計(jì)算。以上四部分時(shí)間的總和稱為單件時(shí)間Tp，即 Tp= Tb+ Ta+ Tsw+ Tr=TB+ Tsw+ Tr=（1+α+β）TB （118） ⑸ 準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間（Te）：簡(jiǎn)稱為準(zhǔn)終時(shí)間，指工人在加工一批產(chǎn)品、零件進(jìn)行準(zhǔn)備和結(jié)束工作所消耗的時(shí)間。加工開始前，通常都要熟悉工藝文件，領(lǐng)取毛坯、材料、工藝裝備，調(diào)整機(jī)床，安裝工刀具和夾具，選定切削用量等；加工結(jié)束后，需送交產(chǎn)品，拆下、歸還工藝裝備等。準(zhǔn)終時(shí)間對(duì)一批工件來說只消耗一次，零件批量越大，分?jǐn)偟矫總€(gè)工件上的準(zhǔn)終時(shí)間Te／n就越小，其中n為批量。因此，單件或成批生產(chǎn)的單件計(jì)算時(shí)間Tc應(yīng)為 Tc= Tp +Te／n= Tb+ Ta+ Tsw+ Tr+ Te／n （119） 大批、大量生產(chǎn)中，由于n的數(shù)值很大，Te／n≈0，即可忽略不計(jì)，所以大批、大量生產(chǎn)的單件計(jì)算時(shí)間Tc應(yīng)為 Tc= Tp = Tb+ Ta+ Tsw+ Tr （120）二、提高機(jī)械加工生產(chǎn)率的工藝措施勞動(dòng)生產(chǎn)率是一個(gè)綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，它與產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)組織、生產(chǎn)管理和工藝設(shè)計(jì)都有密切關(guān)系。這里討論提高機(jī)械加工生產(chǎn)率的問題，主要從工藝技術(shù)的角度，研究如何通過減少時(shí)間定額，尋求提高生產(chǎn)率的工藝途徑。 1．縮短基本時(shí)間⑴ 提高切削用量 增大切削速度、進(jìn)給量和背吃刀量都可以縮短基本時(shí)間，這是機(jī)械加工中廣泛采用的提高生產(chǎn)率的有效方法。近年來國(guó)外出現(xiàn)了聚晶金鋼石和聚晶立方氮化硼等新型刀具材料，切削普通鋼材的速度可達(dá)900m／min；加工HRC60以上的淬火鋼、高鎳合金鋼，在980℃時(shí)仍能保持其紅硬性，切削速度可在900m／min以上。高速滾齒機(jī)的切削速度可達(dá)65~75m／min，目前最高滾切速度已超過300m／min。磨削方面，近年的發(fā)展趨勢(shì)是在不影響加工精度的條件下，盡量采用強(qiáng)力磨削，提高金屬切除率，磨削速度已超過60m／s以上；而高速磨削速度已達(dá)到180m／s以上。⑵ 減少或重合切削行程長(zhǎng)度 利用幾把刀具或復(fù)合刀具對(duì)工件的同一表面或幾個(gè)表面同時(shí)進(jìn)行加工，或者利用寬刃刀具、成形刀具作橫向進(jìn)給同時(shí)加工多個(gè)表面，實(shí)現(xiàn)復(fù)合工步，都能減少每把刀的切削行程長(zhǎng)度或使切削行程長(zhǎng)度部分或全部重合，減少基本時(shí)間。⑶ 采用多件加工 多件加工可分順序多件加工、平行多件加工和平行順序多件加工三種形式。順序多件加工是指工件按進(jìn)給方向一個(gè)接一個(gè)地順序裝夾，減少了刀具的切入、切出時(shí)間，即減少了基本時(shí)間。這種形式的加工常見于滾齒、插齒、龍門刨、平面磨和銑削加工中。平行多件加工是指工件平行排列，一次進(jìn)給可同時(shí)加工n個(gè)工件，加工所需基本時(shí)間和加工一個(gè)工件相同，所以分?jǐn)偟矫總€(gè)工件的基本時(shí)間就減少到原來的1／n，其中n為同時(shí)加工的工件數(shù)。這種方式常見于銑削和平面磨削中。平行順序多件加工是上述兩種形式的綜合，常用于工件較小、批量較大的情況，如立軸平面磨削和立軸銑削加工中。2．縮短輔助時(shí)間縮短輔助時(shí)間的方法通常是使輔助操作實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，或使輔助時(shí)間與基本時(shí)間重合。具體措施有： ⑴ 采用先進(jìn)高效的機(jī)床夾具 這不僅可以保證加工質(zhì)量，而且大大減少了裝卸和找正工件的時(shí)間。 ⑵ 采用多工位連續(xù)加工 即在批量和大量生產(chǎn)中，采用回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和轉(zhuǎn)位夾具，在不影響切削加工的情況下裝卸工件，使輔助時(shí)間與基本時(shí)間重合。該方法在銑削平面和磨削平面中得到廣泛的應(yīng)用，可顯著地提高生產(chǎn)率。⑶ 采用主動(dòng)測(cè)量或數(shù)字顯示自動(dòng)測(cè)量裝置 零件在加工中需多次停機(jī)測(cè)量，尤其是精密零件或重型零件更是如此，這樣不僅降低了生產(chǎn)率，不易保證加工精度，還增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，主動(dòng)測(cè)量的自動(dòng)測(cè)量裝置能在加工中測(cè)量工件的實(shí)際尺寸，并能用測(cè)量的結(jié)果控制機(jī)床進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償調(diào)整。該方法在內(nèi)、外圓磨床上采用，已取得了顯著的效果。⑷ 采用兩個(gè)相同夾具交替工作的方法 當(dāng)一個(gè)夾具安裝好工件進(jìn)行加工時(shí)，另一個(gè)夾具同時(shí)進(jìn)行工件裝卸，這樣也可以使輔助時(shí)間與基本時(shí)間重合。該方法常用于批量生產(chǎn)中。3．縮短布置工作場(chǎng)地時(shí)間布置工作場(chǎng)地時(shí)間，主要消耗在更換刀具和調(diào)整刀具的工作上。因此，縮短布置工作場(chǎng)地時(shí)間主要是減少換刀次數(shù)、換刀時(shí)間和調(diào)整刀具的時(shí)間。減少換刀次數(shù)就是要提高刀具或砂輪的耐用度，而減少換刀和調(diào)刀時(shí)間是通過改進(jìn)刀具的裝夾和調(diào)整方法，采用對(duì)刀輔具來實(shí)現(xiàn)的。例如，采用各種機(jī)外對(duì)刀的快換刀夾具、專用對(duì)刀樣板或樣件以及自動(dòng)換刀裝置等。目前，在車削和銑削中已廣泛采用機(jī)械夾固的可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀片，既能減少換刀次數(shù)，又減少了刀具的裝卸、對(duì)刀和刃磨時(shí)間，從而大大提高了生產(chǎn)效率。4．縮短與準(zhǔn)備終結(jié)時(shí)間縮短準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間的主要方法是擴(kuò)大零件的批量和減少調(diào)整機(jī)床、刀具和夾具的時(shí)間。三、工藝過程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程時(shí)，通常應(yīng)提出幾種方案。這些方案應(yīng)都能滿足零件的設(shè)計(jì)要求，但成本則會(huì)有所不同。為了選取最佳方案，需要進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。1．生產(chǎn)成本和工藝成本制造一個(gè)零件或一件產(chǎn)品所必需的一切費(fèi)用的總和，稱為該零件或產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。生產(chǎn)成本實(shí)際上包括與工藝過程有關(guān)的費(fèi)用和與工藝過程無關(guān)的費(fèi)用兩類。因此，對(duì)不同的工藝方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析和評(píng)價(jià)時(shí)，只需分析、評(píng)價(jià)與工藝過程直接相關(guān)的生產(chǎn)費(fèi)用，即所謂工藝成本。在進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析時(shí)，應(yīng)首先統(tǒng)計(jì)出每一方案的工藝成本，再對(duì)各方案的工藝成本進(jìn)行比較，以其中成本最低、見效最快的為最佳方案。工藝成本由兩部分構(gòu)成，即可變成本（V）和不變成本（S）?？勺兂杀荆╒）是指與生產(chǎn)綱領(lǐng)N直接有關(guān)，并隨生產(chǎn)綱領(lǐng)成正比例變化的費(fèi)用。它包括工件材料（或毛坯）費(fèi)用、操作工人工資、機(jī)床電費(fèi)、通用機(jī)床的折舊費(fèi)和維修費(fèi)、通用工藝裝備的折舊費(fèi)和維修費(fèi)等。不變成本（S）是指與生產(chǎn)綱領(lǐng)N無直接關(guān)系，不隨生產(chǎn)綱領(lǐng)的變化而變化的費(fèi)用。它包括調(diào)整工人的工資、專用機(jī)床的折舊費(fèi)和維修費(fèi)、專用工藝裝備的折舊費(fèi)和維修費(fèi)等。零件加工的全年工藝成本（E）為 E = VN + S （121）此式為直線方程，其坐標(biāo)關(guān)系如圖121所示，可以看出，E與N是線性關(guān)系，即全年工藝成本與生產(chǎn)綱領(lǐng)成正比，直線的斜率為工件的可變費(fèi)用，直線的起點(diǎn)為工件的不變費(fèi)用，當(dāng)生產(chǎn)綱領(lǐng)產(chǎn)生ΔN的變化時(shí)，則年工藝成本的變化為ΔE。（沿用吳拓主編《機(jī)械制造工程》（第2版）機(jī)械工業(yè)出版社2005年9月圖315）圖121 全年工藝成本與生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系單件工藝成本Ed可由式121變換得到，即 Ed = V + S∕N （122）（沿用吳拓主編《機(jī)械制造工程》（第2版）機(jī)械工業(yè)出版社2005年9月圖316）圖122 單件工藝成本與生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系單件工藝成本Ed可由式121變換得到，即由圖122可知，Ed與N呈雙曲線關(guān)系，當(dāng)N增大時(shí)，Ed逐漸減小，極限值接近可變費(fèi)用。2．不同工藝方案的經(jīng)濟(jì)性比較在進(jìn)行不同工藝方案的經(jīng)濟(jì)分析時(shí)，常對(duì)零件或產(chǎn)品的全年工藝成本進(jìn)行比較，這是因?yàn)槿旯に嚦杀九c生產(chǎn)綱領(lǐng)呈線性關(guān)系，容易比較。設(shè)兩種不同方案分別為Ⅰ和Ⅱ，它們的全年工藝成本分別為：E1 = V1N + S1E2 = V2N + S2兩種方案比較時(shí)，往往一種方案的可變費(fèi)用較大時(shí)，另一種方案的不變費(fèi)用就會(huì)較大。如果某方案的可變費(fèi)用和不變費(fèi)用均較大，那么該方案在經(jīng)濟(jì)上是不可取的。（沿用吳拓主編《機(jī)械制造工程》（第2版）機(jī)械工業(yè)出版社2005年9月圖317）圖123 兩種方案全年工藝成本的比較現(xiàn)在同一坐標(biāo)圖上分別畫出方案Ⅰ和Ⅱ全年的工藝成本與年產(chǎn)量的關(guān)系，如圖123所示。由圖可知，兩條直線相交于N=NK處，NK稱為臨界產(chǎn)量，在此年產(chǎn)量時(shí)，兩種工藝路線的全年工藝成本相等。由V1NK+S1 = V2NK+S2可得：NK = (S1S2)／(V2V1)當(dāng)N＜NK時(shí)，宜采用采用方案Ⅱ，即年產(chǎn)量小時(shí)，宜采用不變費(fèi)用較少的方案；當(dāng)N＞NK時(shí)，則宜采用采用方案Ⅰ，即年產(chǎn)量大時(shí)，宜采用可變費(fèi)用較少的方案。如果需要比較的工藝方案中基本投資差額較大，還應(yīng)考慮不同方案的基本投資