機械加工工藝流程是工件或者零件制造加工的步驟，采用機械加工的方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質(zhì)量等，使其成為零件的過程稱為機械加工工藝流程。比如一個普通零件的加工工藝流程是粗加工-精加工-裝配-檢驗-包裝，就是個加工的籠統(tǒng)的流程。

　　機械加工工藝就是在流程的基礎(chǔ)上，改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)等，使其成為成品或半成品，是每個步驟，每個流程的詳細(xì)說明，比如，上面說的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分為車，鉗工，銑床，等等，每個步驟就要有詳細(xì)的數(shù)據(jù)了，比如粗糙度要達(dá)到多少，公差要達(dá)到多少。

　　技術(shù)人員根據(jù)產(chǎn)品數(shù)量、設(shè)備條件和工人素質(zhì)等情況，確定采用的工藝過程，并將有關(guān)內(nèi)容寫成工藝文件，這種文件就稱工藝規(guī)程。這個就比較有針對性了。每個廠都可能不太一樣，因為實際情況都不一樣?？偟膩碚f，工藝流程是綱領(lǐng)，加工工藝是每個步驟的詳細(xì)參數(shù)，工藝規(guī)程是某個廠根據(jù)實際情況編寫的特定的加工工藝。

　　機械加工工藝流程

　　機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定零件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件之一，它是在具體的生產(chǎn)條件下，把較為合理的工藝過程和操作方法，按照規(guī)定的形式書寫成工藝文件，經(jīng)審批后用來指導(dǎo)生產(chǎn)。機械加工工藝規(guī)程一般包括以下內(nèi)容：工件加工的工藝路線、各工序的具體內(nèi)容及所用的設(shè)備和工藝裝備、工件的檢驗項目及檢驗方法、切削用量、時間定額等。

　　日益激烈的市場競爭，令汽車制造企業(yè)不得不認(rèn)真考慮一下自己未來的發(fā)展問題。為此，他們提出了整體壽命周期費用的研究要求，希望能夠幫助自己做出正確的決策。

　　對于汽車動力總成制造企業(yè)來講，合理規(guī)劃生產(chǎn)是非常重要的。因為，正確的選擇可以進(jìn)一步提高生產(chǎn)系統(tǒng)的使用價值，提高生產(chǎn)效率，讓生產(chǎn)流程更加合理化，為企業(yè)節(jié)省大量的開支。

　　就發(fā)動機生產(chǎn)所采用的自動化生產(chǎn)系統(tǒng)而言，其整體壽命周期費用的計算并非是件簡單的事情。首先，企業(yè)要在先期投入大量資金購置生產(chǎn)設(shè)備。然后，還需要考慮在后期的使用過程中，這套能夠?qū)㈣T件加工成成品(缸體)的生產(chǎn)系統(tǒng)需要花費多少操作費用和維護費用?打個更好的比方，如果以10年為期限計算，在這一系統(tǒng)上生產(chǎn)400萬件這樣的缸體需要投入多少運營成本?

　　我們的答案是：該項花費將在1.10～1.60億美元之間。這5 000萬美元的差額不但與動力總成制造企業(yè)所選用的生產(chǎn)設(shè)備機型有著密切的關(guān)系，而且與該零件(缸體)在未來10年內(nèi)的改型也有著密切的關(guān)系。為適應(yīng)這些設(shè)計上的變化，動力總成制造企業(yè)就必須對其生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的改造。此外，選用的設(shè)備型號對日常消耗的刀具、備品備件(如主軸)、公用設(shè)施及勞務(wù)操作和維修費用等因素也都會有很大的影響。

　　由并聯(lián)加工中心、程控加工中心分組組成的敏捷加工單元

　　制造技術(shù)的發(fā)展

　　過去，能夠年產(chǎn)成千上萬件大型動力總成零件的惟一切實可行和具有較高成本效益的方法是，建造采用順序加工工藝的專機生產(chǎn)線。加工內(nèi)容按工序分配給不同的單獨工位順序完成，并由一條剛性的輸送帶連接起來。毛坯從生產(chǎn)線的一端上料，成品(缸體或缸蓋)從另一端下線，然后進(jìn)入裝配工序。

　　這種生產(chǎn)系統(tǒng)適合對生產(chǎn)線柔性要求不高的、設(shè)計變化較小的系列零件的生產(chǎn)，而對于設(shè)計變化較大的零件則需設(shè)計新的工位。改造采用順序加工工藝的專機生產(chǎn)線成本很高，動力總成制造企業(yè)需要投入大量的時間和金錢。

　　隨著制造技術(shù)的發(fā)展，敏捷制造系統(tǒng)和混合型生產(chǎn)系統(tǒng)的出現(xiàn)給生產(chǎn)帶來了改變。

　　敏捷制造系統(tǒng)由裝配有機械手的數(shù)控機床和機床間的自動化輸送設(shè)備組成，采用并聯(lián)加工工藝，可以實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，一臺機床發(fā)生故障并不會導(dǎo)致整條生產(chǎn)線停工。此外，這種采用并聯(lián)加工工藝的生產(chǎn)系統(tǒng)具有很好的柔性，很容易根據(jù)生產(chǎn)需要做進(jìn)一步擴展。

　　對于大批量生產(chǎn)，傳統(tǒng)的專機生產(chǎn)線的購置成本較低。如果生產(chǎn)零件的預(yù)期變化很少，專機生產(chǎn)線將是最佳的選擇。隨著制造技術(shù)的發(fā)展，相對前幾代的自動生產(chǎn)線，如今的生產(chǎn)線改造成本已有所降低。

　　混合型生產(chǎn)系統(tǒng)是前兩種生產(chǎn)方式的組合，兼有專機生產(chǎn)線和柔性制造單元的特點。

　　如何進(jìn)行選擇

　　在選擇哪種生產(chǎn)系統(tǒng)時，整體壽命周期費用可以作為生產(chǎn)企業(yè)的重要依據(jù)。在MAG動力總成公司的設(shè)備開發(fā)工作表上，創(chuàng)建了一個整體壽命周期費用計算模型，將產(chǎn)品的變化分為3大類：變化較少、變化中等、變化較大。變化較少的一類只需對發(fā)動機上的附加孔進(jìn)行重新配置，以使其適應(yīng)新的模型。根據(jù)锪孔、鉆孔、鉸孔和攻絲操作的變換，在專機生產(chǎn)線上添加多軸加工頭，增加刀具，以適應(yīng)產(chǎn)品的設(shè)計變化。對此，敏捷制造系統(tǒng)則只需修改工件加工程序、更換刀具即可滿足這些變化。

　　發(fā)動機缸體就是設(shè)計變化中等的一個實例。其新的特點將給生產(chǎn)帶來一定的影響，需要增加必要的加工量。在這種情況下，專機生產(chǎn)線需要增添多軸加工頭和2～3個新工位，需要更改夾具。安裝新設(shè)備及改造舊設(shè)備將會導(dǎo)致生產(chǎn)線停機，因此在更換前需要調(diào)整成品的庫存。

　　在人們考慮選用何種生產(chǎn)方案應(yīng)對產(chǎn)品的中等變化時，敏捷制造系統(tǒng)的柔性就得到了充分體現(xiàn)。因為敏捷制造系統(tǒng)更容易進(jìn)行擴展，設(shè)備的安裝調(diào)試并不會影響到線上其他數(shù)控機床的正常工作。

　　對于產(chǎn)品變化較大的方案，如果使用的是專機生產(chǎn)線，那么就必須考慮設(shè)計和制造幾個全新的加工工位，以代替現(xiàn)有的工位。這必將涉及到多臺機床，還有相當(dāng)數(shù)量的新型多頭加工頭、夾具，大量更新機械、電氣、液壓系統(tǒng)和PLC設(shè)計、刀具總圖、工藝表、相關(guān)說明書。而在敏捷制造系統(tǒng)上，我們可能只需增添兩臺新型數(shù)控機床。此外，由于生產(chǎn)工藝的變化，還需更改數(shù)控機床的加工程序。

　　在一條發(fā)動機生產(chǎn)線10～20年的壽命周期中，產(chǎn)品發(fā)生2次較大變化、4～5次中等變化及10～20次較小變化的情況是罕見的。這樣看來，敏捷制造系統(tǒng)是動力總成制造企業(yè)的最佳選擇。但是當(dāng)產(chǎn)量很大時，專機生產(chǎn)線的初始投資成本則相對于敏捷制造系統(tǒng)更低。當(dāng)產(chǎn)量達(dá)到每年60萬件時，專機生產(chǎn)線的成本要比敏捷制造系統(tǒng)的成本低40%，后期的運行及維護成本也較低。

　　目前的專機生產(chǎn)線屬于高標(biāo)準(zhǔn)化的加工系統(tǒng)，這類系統(tǒng)非常適合于零件的大批量生產(chǎn)。如果生產(chǎn)零件的預(yù)期變化很少或設(shè)計變化不頻繁，其投資成本是相對較低的。各個工序可分為幾個工位，按順序安排在一條生產(chǎn)線上，并由剛性傳送系統(tǒng)連接起來。

　　然而在許多應(yīng)用領(lǐng)域中，對專機生產(chǎn)線的重新安裝改造所花費的高昂費用可能會抵消其初始投資及操作運行成本較低的優(yōu)勢。因為，較小的產(chǎn)品變化可能需要花費幾百萬美元，中等變化的花費約需1 000萬美元，而較大變化的花費通常可能會超過2 000萬美元。

　　在未來，產(chǎn)品變化的頻率和可能性還會進(jìn)一步提高。與缸體相比，這一系列的變化將會更多地體現(xiàn)在缸蓋產(chǎn)品上，從而使一些動力總成制造企業(yè)更傾向于采用敏捷制造系統(tǒng)來生產(chǎn)缸蓋。

　　此外，生產(chǎn)系統(tǒng)的比較還包括機床利用率等因素，預(yù)測這些操作變量是判斷生產(chǎn)系統(tǒng)整體壽命周期費用的一個重要組成部分。我們可以根據(jù)生產(chǎn)企業(yè)的勞動率來計算這兩種生產(chǎn)方式的勞務(wù)成本。運行敏捷制造系統(tǒng)所需要的操作人員和維護人員，其數(shù)量相當(dāng)于專機生產(chǎn)線所需人員的2～3倍。事實上，無論采用哪一種生產(chǎn)方式，其公用設(shè)施的費用(供電和供氣)以及冷卻液和油耗也都是可以計算出來的。

　　設(shè)備維護及備品備件的費用評估也包含在內(nèi)。主軸的更換，包括庫存?zhèn)浼?，占了相?dāng)大的比重。通常，并列加工工藝采用的數(shù)控機床擁有更多的主軸。在整個規(guī)劃好的系統(tǒng)壽命周期中，如果將系統(tǒng)中的主軸數(shù)量乘以所需的預(yù)計更換件數(shù)量，再乘以每根主軸3～5萬美元的購買費用，所得的金額是十分可觀的。此外，平均無故障時間(MTBF)以及確定故障和排除故障所需的可變勞動力技術(shù)水平，也需納入自動生產(chǎn)線維修項目的輸入值進(jìn)行計算。

　　除此之外，還有一些因素對生產(chǎn)系統(tǒng)壽命周期費用也具有很大的影響。刀具的消耗是必須考慮的。隨著機床主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給率的不斷提高，刀具的消耗也隨之提高。在傳統(tǒng)加工方式中，冷卻液費用約占操作費用的15%左右。由于提取系統(tǒng)的不斷更新，微量潤滑變得更加切實可行。其關(guān)鍵是重新設(shè)計機床的底座，利用重力幫助排除切屑，而不是采用沖洗的方法排除切屑。事實上，一旦采用了這種特殊設(shè)計的機床底座，所需冷卻液要比濕加工減少很多。

　　對生產(chǎn)系統(tǒng)整體壽命周期費用的研究表明，在許多應(yīng)用領(lǐng)域中采用柔性加工單元與專機生產(chǎn)線相結(jié)合的混合生產(chǎn)方式更為理想。專機用于進(jìn)行特點穩(wěn)定的粗加工和精加工，數(shù)控機床用于設(shè)計特色易于發(fā)生變化的工位。

　　現(xiàn)在，動力總成制造企業(yè)又有了一種新的選擇——采用專機式加工中心。專機式加工中心是以加工中心和專機的組合形式來加工工件的一種新工藝，將機床轉(zhuǎn)化為一個獨立的加工單元。專機式加工中心更加簡單、可靠，主軸比專機要少，換刀時間短，加工效率高。此外，它的初期投資和運轉(zhuǎn)周期都要低一些。

　　結(jié)束語

　　根據(jù)最近的一項研究，我們對這三種生產(chǎn)方式的整體壽命周期費用進(jìn)行了比較。生產(chǎn)期限為20年，產(chǎn)品和工具改造轉(zhuǎn)換的較大變化為3次、中等變化為5次、較小變化為10次，系統(tǒng)的整體壽命周期費用見表。系統(tǒng)的整體壽命周期費用是由產(chǎn)量決定的：當(dāng)年產(chǎn)30～40萬件時，敏捷制造系統(tǒng)的整體壽命周期費用最低;當(dāng)年產(chǎn)60萬件時，專機生產(chǎn)線的整體壽命周期費用最低。如果按同樣的設(shè)備投資和生產(chǎn)規(guī)模，以10年(代替20年)生產(chǎn)期限進(jìn)行計算，盡管產(chǎn)量降低了，但在生產(chǎn)系統(tǒng)的選擇上仍采用同樣的推薦數(shù)字。

　　根據(jù)壽命周期費用分析，以上三種生產(chǎn)系統(tǒng)方案均占有一定的優(yōu)勢。如果產(chǎn)量較低，敏捷制造系統(tǒng)占有優(yōu)勢;如果產(chǎn)量屬于中等水平，則采用混合型生產(chǎn)系統(tǒng)或敏捷制造系統(tǒng)最為理想。當(dāng)產(chǎn)品發(fā)展變化達(dá)到最低預(yù)測水平時，專機生產(chǎn)線在大批量生產(chǎn)規(guī)模中非常具有優(yōu)勢。面對大批量生產(chǎn)，敏捷制造系統(tǒng)初期投資較高，但其柔性和易擴展性不但能滿足當(dāng)時的市場需要，同時還能適應(yīng)未來的發(fā)展變化。專機生產(chǎn)線的初期費用較低，如果產(chǎn)品在一定時期內(nèi)不會發(fā)生大的變化，選擇這種生產(chǎn)方案是切實可行的。