【正文】 機(jī)械加工技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析的方法 制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程時，在同樣能滿足工件的各項(xiàng)技術(shù)要求下，一般可以擬訂出幾種不同的加工方案，而這些方案的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本會有所不同。為了選取最佳方案就需進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。所謂技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析就是通過比較不同工藝方案的生產(chǎn)成本，選出最經(jīng)濟(jì)的加工工藝方案。 生產(chǎn)成本是指制造一個零件或一臺產(chǎn)品所必須的一切費(fèi)用的總和。生產(chǎn)成本包括兩大類費(fèi)用：第一類是與工藝過程直接有關(guān)的費(fèi)用叫工藝成本，約占生產(chǎn)成本的 70% ~ 75% ；第二類是與工藝過程無關(guān)的費(fèi)用，如行政人員工資，廠房折舊，照明取曖等。由于在同一生產(chǎn)條件下與工藝過程無關(guān)的費(fèi)用基本上是相等的，因此對零件工藝方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析時，只要分析與工藝過程直接有關(guān)的工藝成本即可。 (1)工藝成本的組成 工藝成本由可變費(fèi)用和不變費(fèi)用兩大部分組成。 1）可變費(fèi)用 可變費(fèi)用是與年產(chǎn)量有關(guān)并與之成正比的費(fèi)用，用“ V ”表示（元 / 件）。包括：材料費(fèi)、操作工人的工資、機(jī)床電費(fèi)、通用機(jī)床折舊費(fèi)、通用機(jī)床修理費(fèi)、刀具費(fèi)、通用夾具費(fèi)。 2）不變費(fèi)用 不變費(fèi)用是與年產(chǎn)量的變化沒有直接關(guān)系的費(fèi)用。當(dāng)產(chǎn)量在一定范圍內(nèi)變化時，全年的費(fèi)用基本上保持不變，用“ S ”表示（元 / 年）。包括：機(jī)床管理人員，車間輔助工人，調(diào)整工人的工資、專用機(jī)床折舊費(fèi)、專用機(jī)床修理費(fèi)、專用夾具費(fèi)。 (2)工藝成本的計(jì)算 1）零件的全年工藝成本 E = V ? N +S 式中 E ——零件（或零件的某工序）全年的工藝成本（元 / 年）； V ——可變費(fèi)用（元 / 件）； N ——年產(chǎn)量（件 / 年）； S ——不變費(fèi)用（元 / 年）。 由上述公式可見，全年工藝成本 E 和年產(chǎn)量 N 成線性關(guān)系。它說明全年工藝成本的變化Δ E 與年產(chǎn)量的變化Δ N 成正比；又說明 S 為投資定值，不論生產(chǎn)多少，其值不變。 2）零件的單件工藝成本 單件工藝成本 E 與年產(chǎn)量 N 呈雙曲線關(guān)系。在曲線的 A 段， N 很小，設(shè)備負(fù)荷也低，即單件小批生產(chǎn)區(qū)，單件工藝成本 E 就很高，此時若產(chǎn)量 N 稍有增加（Δ N ）將使單件成本迅速降低（Δ E ）。在曲線 B 段， N 很大，即大批大量生產(chǎn)區(qū)。此時曲線漸趨水平，年產(chǎn)量雖有較大變化，而對單件工藝成本的影響卻很小。這說明對于某一個工藝方案，當(dāng) S 值（主要是專用設(shè)備費(fèi)用）一定時，就應(yīng)有一個與此設(shè)備能力相適應(yīng)的產(chǎn)量范圍。產(chǎn)量小于這個范圍時，由于 S/N 比值增大，工藝成本就增加。這時采用這種工藝方案顯然是不經(jīng)濟(jì)的，應(yīng)減少使用專用設(shè)備數(shù)，即減少 S 值來降低工藝成本。當(dāng)產(chǎn)量超過這個范圍時，由于 S/N 比值變小，這時就需要投資更大而生產(chǎn)率更高的設(shè)備，以便減少 V 而獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益。 典型零件機(jī)械加工工藝過程 軸類零件加工分析　(1)軸類零件加工的工藝路線 　1)基本加工路線 　外圓加工的方法很多，基本加工路線可歸納為四條。 ?、?粗車—半精車—精車 對于一般常用材料，這是外圓表面加工采用的最主要的工藝路線。 　② 粗車—半精車—粗磨—精磨 　對于黑色金屬材料，精度要求高和表面粗糙度值要求較小、零件需要淬硬時，其后續(xù)工序只能用磨削而采用的加工路線。 ?、?粗車—半精車—精車—金剛石車 　對于有色金屬，用磨削加工通常不易得到所要求的表面粗糙度，因?yàn)橛猩饘僖话惚容^軟，容易堵塞沙粒間的空隙，因此其最終工序多用精車和金剛石車。 ?、?粗車—半精—粗磨—精磨—光整加工 　對于黑色金屬材料的淬硬零件，精度要求高和表面粗糙度值要求很小，常用此加工路線。 　　2)典型加工工藝路線 　軸類零件的主要加工表面是外圓表面，也還有常見的特特形表面，因此針對各種精度等級和表面粗糙度要求，按經(jīng)濟(jì)精度選擇加工方法。 　對普通精度的軸類零件加工，其典型的工藝路線如下： 　　毛坯及其熱處理—預(yù)加工—車削外圓—銑鍵槽—（花鍵槽、溝槽）—熱處理—磨削—終檢。 　　(1)軸類零件的預(yù)加工 　　軸類零件的預(yù)加工是指加工的準(zhǔn)備工序，即車削外圓之前的工藝。 　校直 　毛坯在制造、運(yùn)輸和保管過程中，常會發(fā)生彎曲變形，為保證加工余量的均勻及裝夾可靠，一般冷態(tài)下在各種壓力機(jī)或校值機(jī)上進(jìn)行校值， 　　(2) 軸類零件加工的定位基準(zhǔn)和裝夾 　　1）以工件的中心孔定位 在軸的加工中，零件各外圓表面，錐孔、螺紋表面的同軸度，端面對旋轉(zhuǎn)軸線的垂直度是其相互位置精度的主要項(xiàng)目，這些表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)一般都是軸的中心線，若用兩中心孔定位，符合基準(zhǔn)重合的原則。中心孔不僅是車削時的定為基準(zhǔn)，也是其它加工工序的定位基準(zhǔn)和檢驗(yàn)基準(zhǔn)，又符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。當(dāng)采用兩中心孔定位時，還能夠最大限度地在一次裝夾中加工出多個外圓和端面。 　2）以外圓和中心孔作為定位基準(zhǔn)（一夾一頂） 用兩中心孔定位雖然定心精度高，但剛性差，尤其是加工較重的工件時不夠穩(wěn)固，切削用量也不能太大。粗加工時，為了提高零件的剛度，可采用軸的外圓表面和一中心孔作為定位基準(zhǔn)來加工。這種定位方法能承受較大的切削力矩，是軸類零件最常見的一種定位方法。 　3）以兩外圓表面作為定位基準(zhǔn) 在加工空心軸的內(nèi)孔時，（例如：機(jī)床上莫氏錐度的內(nèi)孔加工），不能采用中心孔作為定位基準(zhǔn)，可用軸的兩外圓表面作為定位基準(zhǔn)。當(dāng)工件是機(jī)床主軸時，常以兩支撐軸頸（裝配基準(zhǔn)）為定位基準(zhǔn)，可保證錐孔相對支撐軸頸的同軸度要求，消除基準(zhǔn)不重合而引起的誤差。 　4）以帶有中心孔的錐堵作為定位基準(zhǔn) 在加工空心軸的外圓表面時，往往還采用代中心孔的錐堵或錐套心軸作為定位基準(zhǔn)。 　錐堵或錐套心軸應(yīng)具有較高的精度，錐堵和錐套心軸上的中心孔即是其本身制造的定位基準(zhǔn)，又是空心軸外圓精加工的基準(zhǔn)。因此必須保證錐堵或錐套心軸上錐面與中心孔有較高的同軸度。在裝夾中應(yīng)盡量減少錐堵的安裝此書，減少重復(fù)安裝誤差。實(shí)際生產(chǎn)中，錐堵安裝后，中途加工一般不得拆下和更換，直至加工完畢。 圖 錐堵和錐套心軸 a)錐堵 b）錐套心軸 典型套筒類零件的加工工藝分析 典型零件的工藝分析 （1）軸承套加工工藝分析 圖 所示為 1 軸承套，材料為 ZQSn663 ，每批數(shù)量為 400 只。加工時，應(yīng)根據(jù)工件的毛坯材料、結(jié)構(gòu)形狀、加工余量、尺寸精度、形狀精度和生產(chǎn)綱領(lǐng)，正確選擇定位基準(zhǔn)、裝夾方法和加工工藝過程，以保證達(dá)到圖樣要求。其主要技術(shù)要求為： ? 34mmjs7 外圓對 ? 22mmH7 孔的徑向圓跳動公差為 ；左端面對 ? 22mmH7 孔的軸線垂直度公差為 。由此可見，該零件的內(nèi)孔和外圓的尺寸精度和位置精度要求均較高。圖 軸承套 該軸承套屬于短套，其直徑尺寸和軸向尺寸均不大，粗加工可以單件加工，也可以多件加工。由于單件加工時，每件都要留出工件備 裝夾的長度，因此原材料浪費(fèi)較多，所以這里采用多件加工的方法。 該軸承套的材料為 ZQSn663 。其外圓為 IT7 級精度，采用精車可以滿足要求；內(nèi)孔的精度也是 IT7 級，鉸孔可以滿足要求。內(nèi)孔的加工順序?yàn)殂@—車孔—鉸孔。 （2）液壓缸加工工藝分析 圖 所示某液壓缸零件圖，生產(chǎn)綱領(lǐng)為成批生產(chǎn)。 該液壓缸屬長套筒類零件，與前述短套類零件在加工方法及工件安裝方式上都有較大差別。該液壓缸內(nèi)孔與活塞相配，因此表面粗糙度、形狀及位置精度要求都較高。毛坯可選用無縫鋼管，如果為鑄件，其組織應(yīng)緊密，無砂眼、針孔及疏松缺陷。必要時要用泵驗(yàn)漏。該液壓缸為成批生產(chǎn)。 圖 液壓缸簡圖 該零件長而壁薄，為保證內(nèi)外圓的同軸度，加工外圓時參照空心主軸的裝夾方法。即采用雙頂尖頂孔口 1 o 30 1 的錐面或一頭夾緊一頭用中心架支承。加工內(nèi)孔與一般深孔加工時的裝夾方法相同，多采用夾一頭，另一端用中心架托住外圓?？椎拇旨庸げ捎苗M削，半精加工多采用鉸削 ( 浮動鉸孔 ) 。該液壓缸內(nèi)孔的表面質(zhì)量要求很高，內(nèi)孔精加工后需滾壓。也有不少套筒類零件以精細(xì)鏜、珩磨、研磨等精密加工作為最終工序。內(nèi)孔經(jīng)滾壓后，尺寸誤差在 以內(nèi)，表面粗糙度為 或更小，且表面經(jīng)硬化后更為耐磨。但是目前對鑄造液壓缸尚未采用滾壓工藝，原因是鑄件表面的缺陷 ( 如疏松、氣孔、砂眼、硬度不均勻等 ) ，哪怕是很微小，都對滾壓有很大影響，會導(dǎo)致滾壓加工產(chǎn)生適得其反的效果。 保證表面相互位置精度的方法及防止加工中工件變形的措施 （1）保證表面相互位置精度的方法 　套類零件內(nèi)外表面的同軸度以及端面與孔軸線的垂直度要求一般都較高，一般可用以下方法來滿足： ① 在 1 次安裝中完成內(nèi)外表面及端面的全部加工，這樣可消除工件的安裝誤差并獲得很高的相互位置精度。但由于工序比較集中，對尺寸較大的套筒安裝不便，故多用于尺寸較小的軸套車削加工。 ② 主要表面的加工分在幾次安裝中進(jìn)行 ( 先加工孔 ) ，先加工孔至零件圖尺寸，然后以孔為精基準(zhǔn)加工外圓。由于使用的夾具 ( 通常為心軸 ) 結(jié)構(gòu)簡單，而且制造和安裝誤差較小，因此可保證較高的相互位置精度，在套筒類零件加工中應(yīng)用較多。 ③ 主要表面的加工分在幾次安裝中進(jìn)行 ( 先加工外圓 ) 先加工外圓至零件圖尺寸，然后以外圓為精基準(zhǔn)完成內(nèi)孔的全部加工。該方法工件裝夾迅速可靠，但一般卡盤安裝誤差較大，使得加工后工件的相互位置精度較低。如果欲使同軸度誤差較小，則須采用定心精度較高的夾具，如彈性膜片卡盤，液性塑料夾頭、經(jīng)過修磨的三爪自定心卡盤和軟爪等。 　（2）防止套類零件變形的工藝措施 套類零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是孔的壁厚較薄，薄壁套類零件在加工過程中，常因夾緊力．切削力和熱變形的影響而引起變形。為防止變形常采取—些工藝措施： 　1) 將粗、精加工分開進(jìn)行 為減少切削力和切削熱的影響，使粗加工產(chǎn)生的變形在精加工中得以糾正。 2) 減少夾緊力的影響 在工藝上采取以下措施減少夾緊力的影響： ① 采用徑向夾緊時，夾緊力不應(yīng)集中在工件的某一徑向截面上，而應(yīng)使其分布在較大的面積上，以減小工件單位面積上所承受的夾緊力。如可將工件安裝在一個適當(dāng)厚度的開口圓環(huán)中，在連同此環(huán)一起夾緊。也可采用增大接觸面積的特殊卡爪。以孔定位時，宜采用張開式心軸裝夾。 ② 夾緊力的位置宜選在零件剛性較強(qiáng)的部位，以改善在夾緊力作用下薄壁零件的變形。 ③ 改變夾緊力的方向，將徑向夾緊改為軸向夾緊。 ④ 在工件上制出加強(qiáng)剛性的工藝凸臺或工藝螺紋以減少夾緊變形，加工時用特殊結(jié)構(gòu)的卡爪夾緊，加工終了時將凸邊切去。 3）減小切削力對變形的影響 ① 增大刀具主偏角和主前角，使加工時刀刃鋒利，減少徑向切削力。 ② 將粗、精加工分開，使粗加工產(chǎn)生的變形能在精加工中得到糾正，并采取較小的切削用量。 ③ 內(nèi)外圓表面同時加工，使切削力抵銷。 4) 熱處理放在粗加工和精加工之間 這樣安排可減少熱處理變形的影響。套類零件熱處理后一般會產(chǎn)生較大變形，在精加工時可得到糾正，但要注意適當(dāng)加大精加工的余量。 22 / 22