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[摘 要]本文介绍了提高机械制造加工效率的技术措施，共同行探讨研究。
[关键词]机械加工制造 效率 提高 措施
中图分类号：TQ171.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）09-0066-01
影响机械加工生产率的因素很多，其中比较重要的因素有：产品设计质量、毛坯成形方法、机械加工工艺及生产管理方式与水平等。因此，提高劳动生产率可主要从上述几个方面着手。
一、提高机械加工生产率的设计措施
设计时，在保证产品零件使用性能的前提下，应使零件结构具有良好的加工工艺，并选用加工工艺性良好的材料，以减少加工困难，提高劳动生产率，从而获得良好的经济效益。
（一）改善零件的结构工艺性
为了使机械产品具有良好的结构工艺性，在设计时常采用如下一些措施：
1.提高零、部件的“三化”程度（零件标准化、部件通用化、产品系列化），尽量利用已掌握的工艺和已标准化、系列化的零件及组件，尽量借用本厂已有生产的同类型零件，使设计出的结构具有良好的继承性。
2.采用表面几何形状简单的零件，并尽可能地将它们布置在同一平面或同一轴线上，以便于加工和测量。
3.合理确定零件的制造精度和产品的装配精度。在保证产品使用性能的前提下，应尽量降低制造精度和装配精度。
4.提高由非切削加工方法制造的零件和由费用较低的切削加工方法制造的零件的比例。显然，这两种零件在产品中所占的比例越大，产品的工艺性也就越好。
（二）选择切削加工性能良好的工件材料
工件材料的切削加工性直接影响切削效率、功率消耗和零件的表面质量等。在设计产品时，应在保证产品使用性能的前提下，尽可能选择切削加工性能良好的工件材料和采取能改善材料切削加工性能的热处理措施，以提高生产率和降低切削加工费用。
材料的切削性主要取决于材料的物理、机械性能。一般说来，强度与硬度高、塑性与韧性好、导热性差的材料，其切削加工性能就较差，反之则较好。
在实际生产中，常常采用热处理方法来改变材料的金相组织和机械性能，以改善工件材料的切削加工性。对高硬度的铸铁，一般采用高温球化退火，使片状石墨球化，以降低硬度，提高材料的可切削加工性能。
二、提高机械加工生产率的工艺措施
（一）缩短单件工时
第一，缩短基本时间的工艺措施。在大批大量生产时，由于基本时间在单位时间中所占比重较大，因此通过缩短基本时间即可提高生产率。缩短基本时间的主要途径有以下几种：
1.提高切削用量、增大切削速度、进给量和背吃刀量，都可缩短基本时间，这是机械加工中广泛采用的提高生产率的有效方法。但切削用量的提高受到刀具耐用度和机床功率、工艺系统刚度等方面的制约。随着新型刀具材料的出现，切削速度得到了迅速的提高，目前硬质合金车刀的切削速度可达200m/min，陶瓷刀具的切削速度达500m/min。近年来出现的聚晶人造金刚石和聚晶立方氮化硼刀具切削普通钢材的切削速度达900m/min。在磨削方面，近年来发展的趋势是高速磨削和强力磨削。
2.采用多刀同时切削。
3.多件加工这种方法是通过减少刀具的切入、切出时间或者使基本时间重合，从而缩短每个零件加工的基本时间来提高生产率。多件加工的方式有以下三种：顺序多件加工、平行多件加工、平行顺序多件加工。
4.减少加工余量。采用精密铸造、压力铸造、精密锻造等先进工艺提高毛坯制造精度，减少机械加工余量，以缩短基本时间，有时甚至无需再进行机械加工，这样可以大幅度提高生产效率。
第二，缩短辅助时间。辅助时间在单件时间中也占有较大比重，尤其是在大幅度提高切削用量之后，基本时间显著减少，辅助时间所占比重就更高。此时采取措施缩减辅助时间就成为提高生产率的重要方向。缩短辅助时间有两种不同的途径，一是使辅助动作实现机械化和自动化，从而直接缩减辅助时间；二是使辅助时间与基本时间重合，间接缩短辅助时间。
1.直接缩减辅助时间。采用专用夹具装夹工件，工件在装夹中不需找正，可缩短装卸工件的时间。大批大量生产时，广泛采用高效气动、液动夹具来缩短装卸工件的时间。单件小批生产中，由于受专用夹具制造成本的限制，为缩短装卸工件的时间，可采用组合夹具及可调夹具。此外，为减小加工中停机测量的辅助时间，可采用主动检测装置或数字显示装置在加工过程中进行实时测量，以减少加工中需要的测量时间。主动检测装置能在加工过程中测量加工表面的实际尺寸，并根据测量结果自动对机床进行调整和工作循环控制，例如磨削自动测量装置。数显装置能把加工过程或机床调整过程中机床运动的移动量或角位移连续精确地显示出来，这些都大大节省了停机测量的辅助时间。
2.间接缩短辅助时间。为了使辅助时间和基本时间全部或部分地重合，可采用多工位夹具和连续加工的方法。
3.缩短布置工作地时间。布置工作地时间，大部分消耗在更换刀具上，因此必须减少换刀次数并缩减每次换刀所需的时间，提高刀具的耐用度可减少换刀次数。而换刀时间的减少，则主要通过改进刀具的安装方法和采用装刀夾具来实现。如采用各种快换刀夹，刀具微调机构，专用对刀样板或对刀样件以及自动换刀装置等，以减少刀具的装卸和对刀所需时间。例如在车床和铣床上采用可转位硬质合金刀片刀具，既减少了换刀次数，又可减少刀具装卸，对刀和刃磨的时间。
4.缩短准备与终结时间的工艺措施。缩短准备与终结时间的途径有二：第一，扩大产品生产批量，以相对减少分摊到每个零件上的准备与终结时间；第二，直接减少准备与终结时间。扩大产品生产批量，可以通过零件标准化和通用化实现，并可采用成组技术组织生产。
（二）实施机床多台的看管
多台机床看管是一种先进的劳动组织措施。一个工人同时管理几台机床可以提高生产率是显而易见的，但应满足两个必要条件：一是若一人看管M台机床，则任意M-1台机床上的工人操作时间之和，应小于另一台机床的机动时间；二是每台机床都要有自动停车装置。
（三）采用先进的工艺方法
1.毛坯准备。采用冷挤压、热挤压、粉末冶金、精密锻造、爆炸成形等新工艺，可以大大提高毛坯精度，减少机械加工工作量，节省原材料，可以明显地提高生产率。
2.特种加工。对特硬、特韧、特脆等难加工材料或复杂型面，采用特种加工方法能极大地提高生产率。如用电解加工一般锻模，可以将加工时间从40～50小时减少到1～2小时。
3.采用少无切削加工。如冷挤压齿轮、滚压丝杠等。
4.改进加工方法，减少手工和低效率加工方法。如大批量生产中以拉削、滚压代替铣、铰、磨削，以精刨、精磨、金刚镗代替刮研等。
（四）采用自动化制造系统
自动化制作系统是由一定范围的被加工对象、一定柔性和自动化水平的各种设备和高素质的人组成的一个有机整体，它接受外部信息、能源、资金、配套件和原材料等，在人和计算机控制系统的共同作用下，实现一定程度的柔性自动化制造，最后输出产品、文档资料、废料和对环境的污染。采用自动化制造系统可以有效改善劳动条件，显著提高劳动生产率，大幅度提高产品的质量，有效缩短生产周期，并能显著降低制造成本。
三、结论
提高生产效率不仅是工艺理念的更新，也是管理理念的提升。在采用先进刀具、机床实现高速高效切削的同时，还要应用相关技术和管理手段，优化整个加工过程，采用多样化的途径实现加工效率的提高，实现从高速切削到高效切削再到高效加工的最终目标。
[关键词]机械加工制造 效率 提高 措施
中图分类号：TQ171.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）09-0066-01
影响机械加工生产率的因素很多，其中比较重要的因素有：产品设计质量、毛坯成形方法、机械加工工艺及生产管理方式与水平等。因此，提高劳动生产率可主要从上述几个方面着手。
一、提高机械加工生产率的设计措施
设计时，在保证产品零件使用性能的前提下，应使零件结构具有良好的加工工艺，并选用加工工艺性良好的材料，以减少加工困难，提高劳动生产率，从而获得良好的经济效益。
（一）改善零件的结构工艺性
为了使机械产品具有良好的结构工艺性，在设计时常采用如下一些措施：
1.提高零、部件的“三化”程度（零件标准化、部件通用化、产品系列化），尽量利用已掌握的工艺和已标准化、系列化的零件及组件，尽量借用本厂已有生产的同类型零件，使设计出的结构具有良好的继承性。
2.采用表面几何形状简单的零件，并尽可能地将它们布置在同一平面或同一轴线上，以便于加工和测量。
3.合理确定零件的制造精度和产品的装配精度。在保证产品使用性能的前提下，应尽量降低制造精度和装配精度。
4.提高由非切削加工方法制造的零件和由费用较低的切削加工方法制造的零件的比例。显然，这两种零件在产品中所占的比例越大，产品的工艺性也就越好。
（二）选择切削加工性能良好的工件材料
工件材料的切削加工性直接影响切削效率、功率消耗和零件的表面质量等。在设计产品时，应在保证产品使用性能的前提下，尽可能选择切削加工性能良好的工件材料和采取能改善材料切削加工性能的热处理措施，以提高生产率和降低切削加工费用。
材料的切削性主要取决于材料的物理、机械性能。一般说来，强度与硬度高、塑性与韧性好、导热性差的材料，其切削加工性能就较差，反之则较好。
在实际生产中，常常采用热处理方法来改变材料的金相组织和机械性能，以改善工件材料的切削加工性。对高硬度的铸铁，一般采用高温球化退火，使片状石墨球化，以降低硬度，提高材料的可切削加工性能。
二、提高机械加工生产率的工艺措施
（一）缩短单件工时
第一，缩短基本时间的工艺措施。在大批大量生产时，由于基本时间在单位时间中所占比重较大，因此通过缩短基本时间即可提高生产率。缩短基本时间的主要途径有以下几种：
1.提高切削用量、增大切削速度、进给量和背吃刀量，都可缩短基本时间，这是机械加工中广泛采用的提高生产率的有效方法。但切削用量的提高受到刀具耐用度和机床功率、工艺系统刚度等方面的制约。随着新型刀具材料的出现，切削速度得到了迅速的提高，目前硬质合金车刀的切削速度可达200m/min，陶瓷刀具的切削速度达500m/min。近年来出现的聚晶人造金刚石和聚晶立方氮化硼刀具切削普通钢材的切削速度达900m/min。在磨削方面，近年来发展的趋势是高速磨削和强力磨削。
2.采用多刀同时切削。
3.多件加工这种方法是通过减少刀具的切入、切出时间或者使基本时间重合，从而缩短每个零件加工的基本时间来提高生产率。多件加工的方式有以下三种：顺序多件加工、平行多件加工、平行顺序多件加工。
4.减少加工余量。采用精密铸造、压力铸造、精密锻造等先进工艺提高毛坯制造精度，减少机械加工余量，以缩短基本时间，有时甚至无需再进行机械加工，这样可以大幅度提高生产效率。
第二，缩短辅助时间。辅助时间在单件时间中也占有较大比重，尤其是在大幅度提高切削用量之后，基本时间显著减少，辅助时间所占比重就更高。此时采取措施缩减辅助时间就成为提高生产率的重要方向。缩短辅助时间有两种不同的途径，一是使辅助动作实现机械化和自动化，从而直接缩减辅助时间；二是使辅助时间与基本时间重合，间接缩短辅助时间。
1.直接缩减辅助时间。采用专用夹具装夹工件，工件在装夹中不需找正，可缩短装卸工件的时间。大批大量生产时，广泛采用高效气动、液动夹具来缩短装卸工件的时间。单件小批生产中，由于受专用夹具制造成本的限制，为缩短装卸工件的时间，可采用组合夹具及可调夹具。此外，为减小加工中停机测量的辅助时间，可采用主动检测装置或数字显示装置在加工过程中进行实时测量，以减少加工中需要的测量时间。主动检测装置能在加工过程中测量加工表面的实际尺寸，并根据测量结果自动对机床进行调整和工作循环控制，例如磨削自动测量装置。数显装置能把加工过程或机床调整过程中机床运动的移动量或角位移连续精确地显示出来，这些都大大节省了停机测量的辅助时间。
2.间接缩短辅助时间。为了使辅助时间和基本时间全部或部分地重合，可采用多工位夹具和连续加工的方法。
3.缩短布置工作地时间。布置工作地时间，大部分消耗在更换刀具上，因此必须减少换刀次数并缩减每次换刀所需的时间，提高刀具的耐用度可减少换刀次数。而换刀时间的减少，则主要通过改进刀具的安装方法和采用装刀夾具来实现。如采用各种快换刀夹，刀具微调机构，专用对刀样板或对刀样件以及自动换刀装置等，以减少刀具的装卸和对刀所需时间。例如在车床和铣床上采用可转位硬质合金刀片刀具，既减少了换刀次数，又可减少刀具装卸，对刀和刃磨的时间。
4.缩短准备与终结时间的工艺措施。缩短准备与终结时间的途径有二：第一，扩大产品生产批量，以相对减少分摊到每个零件上的准备与终结时间；第二，直接减少准备与终结时间。扩大产品生产批量，可以通过零件标准化和通用化实现，并可采用成组技术组织生产。
（二）实施机床多台的看管
多台机床看管是一种先进的劳动组织措施。一个工人同时管理几台机床可以提高生产率是显而易见的，但应满足两个必要条件：一是若一人看管M台机床，则任意M-1台机床上的工人操作时间之和，应小于另一台机床的机动时间；二是每台机床都要有自动停车装置。
（三）采用先进的工艺方法
1.毛坯准备。采用冷挤压、热挤压、粉末冶金、精密锻造、爆炸成形等新工艺，可以大大提高毛坯精度，减少机械加工工作量，节省原材料，可以明显地提高生产率。
2.特种加工。对特硬、特韧、特脆等难加工材料或复杂型面，采用特种加工方法能极大地提高生产率。如用电解加工一般锻模，可以将加工时间从40～50小时减少到1～2小时。
3.采用少无切削加工。如冷挤压齿轮、滚压丝杠等。
4.改进加工方法，减少手工和低效率加工方法。如大批量生产中以拉削、滚压代替铣、铰、磨削，以精刨、精磨、金刚镗代替刮研等。
（四）采用自动化制造系统
自动化制作系统是由一定范围的被加工对象、一定柔性和自动化水平的各种设备和高素质的人组成的一个有机整体，它接受外部信息、能源、资金、配套件和原材料等，在人和计算机控制系统的共同作用下，实现一定程度的柔性自动化制造，最后输出产品、文档资料、废料和对环境的污染。采用自动化制造系统可以有效改善劳动条件，显著提高劳动生产率，大幅度提高产品的质量，有效缩短生产周期，并能显著降低制造成本。
三、结论
提高生产效率不仅是工艺理念的更新，也是管理理念的提升。在采用先进刀具、机床实现高速高效切削的同时，还要应用相关技术和管理手段，优化整个加工过程，采用多样化的途径实现加工效率的提高，实现从高速切削到高效切削再到高效加工的最终目标。