1、第二章 机械加工的质量分析、生产效率与经济分析,本课次要解决的问题,一、表面质量包含哪几个部分? 二、表面质量对零件的使用性能有哪些影响? 三、如何提高表面质量? 四、如何提高生产效率? 五、如何较低生产成本?,2 机械加工表面质量,2.1 机械加工表面质量的含义及其对产品使用性能的影响 2.1.1机械加工表面质量的含义 一 、表面的几何特性 1. 表面粗糙度 它是指加工表面的微观几何形状误差。 2. 表面波度 它是介于宏观几何形状误差(形)与微观几何形状误差(即粗糙度)之间的周期性几何形状误差。,表面粗糙度与波度 a) 表面粗糙度 b) 表面波度,1、 当顺次加工一批工件时,大小和方向没有一定变化规律的加工误差,称为:,a、系统性误差 b、系统性变值误差 c、偶然性误差 d、系统性偶然误差,练习题:,表面层物理力学性能主要是指下列三个方面: 1) 表面层加工硬化(冷作硬化)。 2) 表面层金相组织的变化。 3) 表面层残余应力。,二 、表面层物理力学性能,2.1.2 表面质量对产品使用性能的影响,一、 表面质量对零件耐磨性的影响,图2-36 表面粗糙度与初期磨损量,1轻负荷 2重负荷
2、,图2-37 表面冷硬程度与耐磨性的关系,三 表面质量对零件耐腐蚀性能的影响,零件的耐腐蚀性在很大程度上取决于表面粗糙度。表面粗糙度值越大,越容易积聚腐蚀性物质,表面粗糙度值太大 ,不利于配合性质的保持。 表现残余应力会引起零件变形,使零件形状和尺寸发生变化,因此对配合性质也有一定的影响。,四 表面质量对配合性质的影响,2.1.3 影响表面质量的因素,一、影响表面粗糙度的因素主要有三类: 几何因素; 物理因素; 振动因素。,图2-38 车削外圆时留下的刀痕 (a) 尖刀; (b) 圆头刀。,图2-39 切削塑性材料时的实际粗糙度,图2-40 车削时的积屑瘤高度和表面的不平度,二、 影响表面层物理机械性质的因素,用机械加工塑性金属时,工件已加工表面受到刀具后刀面的摩擦挤压而产生塑性变形;同时,加工过程中产生大量的热,提高了切削区域的温度。 所有这些都使已加工表面层金属的物理机械性质发生变化,其主要是:表面层产生残余应力和表面层强化(冷硬);另外在磨削加工中有时还会出现表面热损伤缺陷。,1. 切削加工后表面层的残余应力 表面层的残余应力产生的因素归纳起来有三方面: (1) 塑性变形的因素
3、(2) 温度的因素 (3) 金相组织变化的因素 2. 切削加工后表面层的强化(冷硬) 切削加工时,表面层金属由于塑性变形而得到强化。,1、影响表面粗糙度的因素主要有:,a 几何因素 b 物理因素 c 振动因素 d 环境因素,练习题:,3 提高机械加工劳动生产率的工艺措施,劳动生产率是指单位人时的平均生产量。也就是说:一个工人在单位劳动时间内制造出的合格产品的数目。,3.1工时定额计算,时间定额中的基本时间可以根据切削用量和行程长度来计算,其余组成部分的时间,可取自根据经验而来的统计资料。,单件时间是: T单件=T基本+T辅助+T服务+T休息,3.1 缩短基本时间,1. 提高切削用量 2. 减少切削行程长度,1. 直接缩减辅助时间 (a) 采用先进夹具 (b) 采用各种快速换刀、自动换刀装置,3.2 缩短辅助时间,2. 使辅助时间与基本时间重合 (a) 采用两工件或多工位的加工方法,可以缩短工件的装卸时间。 (b) 采用两个相同夹具交替工作。 (c) 采用主动检验或数字显示式自动测量装置,图2-47 双工位夹具,3.3 同时缩短基本时间和辅助时间,1. 多件加工机床在一次安装下同时加工几
4、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。 2. 采用多刀多刃加工及成形切削 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,图2-48 顺序加工,图2-49 平行加工,图2-50 平行顺序加工,图2-51 多刀加工,3.4 缩短准备终结时间,1. 夹具和刀具调整的通用化 2. 采用可换刀架或刀夹 3. 采用刀具的微调机构和对刀的辅助工具 4. 采用准备终结时间极少的先进加工设备,4 机械加工工艺过程的经济分析,4.1 机械加工工艺过程的经济性 设计某一零件的机械加工工艺规程时,一般在给定的生产条件下可以拟定几种方案。从保证质量的观点来看,这些方案可能具有同等效果,但从经济角度比较,则这些方案的价值不相同。这时我们当然应该选择最经济的方案。,4.2 机械加工工艺成本的组成 零件成本包含的各项费用可概括为两大类: 第一类是与完成工序直接有关的费用,如零件材料费、生产工人工资、机床电力费、设备折旧费等等。 第二类是与完成工序无直接关系,而是与整个车间的全部生产条件有关的费用,如技术行政人员的工资、厂房折旧及维修费、取暖照明费及运输费等。 在进行经济
5、分析时,只须分析与完成工序直接有关的第一类费用(称工艺成本),因为在同一生产条件下,可认为第二类费用是相等的。,工艺成本的各项费用又分为两种: 第一种费用与年产量有关,因而这种费用的全年总值随年产量而变化,故称为可变费用,用“v”表示,其中包括:零件材料费、机床工人工资、机床维护费、通用机床折旧费、刀具维护及折旧费、通用夹具维护及折旧费等。 工艺成本的第二种费用与年产量无关,因而这种费用的全年总值不随年产量而变化,故称为不变费用,以“C”表示,其中包括:机床调整工人的工资、专用机床折旧费、专用夹具维护及折旧费等。,4.3 工艺过程方案的经济比较,每个零件的工艺成本应等于不变费用和可变费用之和: 全年的工艺成本应为:,图2-52 单件工艺成本与年产量的关系,图2-53 全年工艺成本与年产量的关系,在实际工作中,均按全年工艺成本进行经济比较。,现设有两种不同的工艺过程方案,其全年的工艺成本分别为: S年1=v1n+C1 (3-3) S年2=v2n+C2 (3-4),设两种方案的成本相等 即 S年1=S年2 这时可求得临界年产量n临如下: v1n临+C1=v2n临+C2 (3-5) (3-6),1、 采用各种快速换刀、自动换刀装置是为了:,a、 缩短基本时间 b、缩短辅助时间 c、缩短准备终结时间 d、缩短休息时间,练习题:,再见!,
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