CY
方案1
考虑投资回收期的临界年 产量NCC：
NCC CN 2 CN 1 S （5-33） CV 1 CV 2
ΔCY
方案2 CN2
0
NC
NCC
N
图5-48b 考虑追加投资的临 界年产量
郭德伟
5.8.3 工艺过程优化
工艺过程的优化
在满足一定约束条件的前提下，如何安排工艺过程使之 能获得最佳的经济效果 两种类型 参数优化（如3.5.4节切削用量优化）
机械制造技术基础
第5章 机械加工工艺过程设计
Machining Process Planning
5.8 工艺过程经济性分析
Economic Analysis for Technological Process
郭德伟
5.8.1 时间定额与提高生产效率的途径
时间定额
定义: 在一定生产条件下，生产一件产品或完成一道工 序所需消耗的时间
郭德伟
5.8.2 工艺方案技术经济分析
工艺成本
生产成本——生产一件产品或一个零件所需费用总和 工艺成本——生产成本中与工艺过程直接有关的部分 工艺成本可分为两部分： 可变费用：与年产量有关且与之成比例的费用，记为CV 包括材料费CVM，机床工人工资及工资附加费CVP，机床使 用费 CVE ，普通机床折旧费 CVD ，刀具费 CVC ，通用夹具折 旧费CVF等
准备终结时间：如熟悉工艺文件、领取毛坯、安装夹具、 调整机床、发送成品等 郭德伟
5.8.1 时间定额与提高生产效率的途径
单件时间与单件工时定额计算 ◆ 单件时间：
Ts Tm Ta Tl Tr
◆ 单件工时定额：
（5-27）
Te Tq Ts n
式中 tm——基本时间 ta——辅助时间 tl——工作地服务时间 tr——休息和生理需要时间 te——准备终结时间 n ——批量
方案1
方案2 CN2 0 NC N
（5-31）
图5-48a 全年工艺成本比较与 临界年产量
郭德伟
5.8.2 工艺方案技术经济分析
比较投资回收期 ：当对比的工艺方案基本投资额相差较 大时，应考虑不同方案基本投资额的回收期。

F2 F1 F SY 1 SY 2 S
（5-32）
式中 τ——投资回收期； ΔF——基本投资差额； ΔS——全年生产费用节约额。
（5-37）
郭德伟
5.8.3 工艺过程优化
eh = 0 e j min ( ei Βιβλιοθήκη ij ) ei d ij e j
2 1
4 5 6
7 9
由步骤 1：e1 = 0 由步骤 2：e2 = min（ ei + di 2）= e1 + d12 = 6 （1→2） 同理有：e3 = 4 （1→3）； e4 = 9 （2→4） 其次：e5 = min（ei +di 5）= min（e2 + d25 ，e3 +d35）= 7 （3→5） 同理有：e6 = 9 （3→6）； e7 = 12 （4→7， 6→7 ） e8 = min（e3+d38 ，e4+d48 ，e5+d58 ，e6+d68）= 8 （3→8） e9 = min（e7 +d79 ，e8 +d89 ）= 11 （8→9）
3
MC(4)
8
结果：最短路径 1 → 3 → 8 → 9
郭德伟
e j min ( ei dij )
(i h, h 1,, j 1) （5-36）
式中 dij —— 节点 i 到节点 j 的距离（工序时间或成本） 3）标出节点 k 的评价值 ek ，即为从节点 h 到 k 的最短路 径值，并可从节点 k 向前推出最短路径：
ei dij e j ( j k , k 1,, h )
（5-28）
Te 大批量生产中 n 较小
Tq Ts
郭德伟
5.8.1 时间定额与提高生产效率的途径
提高生产效率的工艺途径
缩短基本时间： ① 提高切削用量（切削速度、进给量、切削深度等）； ② 采用多刀多刃进行加工（如以铣削代替刨削，采用组 合刀具等）；
③ 采用复合工步，使多个表面加工基本时间重合（如多 刀加工，多件加工等）。
路径优化：零件 加工包含有多个工 序且有多条工艺路 线可供选择时，如 何选取最优方案就 属于路径优化问题 ◆工艺路线优化可 转变为寻找最短路 径问题处理
工序1
工序2
工序3
工序4
2 1 3
4 5
7 9 8 郭德伟
6
MC(4)
图5-52 工艺路线网络表示
5.8.3 工艺过程优化
网络法求最短路径 1）设节点 h 评价值：eh = 0 2）使用下面公式，按递增顺序计算其余节点评价值：
缩短工作地服务时间： 主要是减少换刀时间和调刀时间 采用自动换刀装置或快速换 刀装置 使用不重磨刀具 采用样板或对刀块对刀 采用新型刀具材料以提高刀 具耐用度 缩短准备终结时间： 在中小批量生产中采用成 组工艺和成组夹具 在数控加工中，采用离线 编程及加工过程仿真技术
郭德伟
5.8.1 时间定额与提高生产效率的途径
郭德伟
5.8.1 时间定额与提高生产效率的途径
缩短辅助时间： ① 使辅助动作实现机械化和自动化（如采用自动上下料 装置、先进夹具等）；
② 使辅助时间与基本时间重叠（如采用多位夹具或多位 工作台，使工件装卸时间与加工时间重叠；采用在线测量， 使测量时间与加工时间重叠等）
郭德伟
5.8.1 时间定额与提高生产效率的途径
组成 基本时间：直接改变生产对象的性质，使其成为合格产 品或达到工序要求所需时间（包括切入、切出时间） 辅助时间：为实现工艺过程必须进行的各种辅助动作时 间，如装卸工件、启停机床、改变切削用量及进退刀等 工作地服务时间：包括更换刀具、润滑机床、清理切屑、 收拾工具等。 休息和生理需要时间：工人在工作班内，为恢复体力和 满足生理需要所需时间
CV = CVM + CVP + CVE + CVD + CVC + CVF
不变费用：与年产量的变化没有直接关系的费用，记为 CN 。包括调整工人工资及工资附加费 CSP ，专用机床折旧 费CSD，专用夹具折旧费CSF等
CN= CSP + CSD + CSF
郭德伟
5.8.2 工艺方案技术经济分析
◆ 零件全年工艺成本（式中 N 为零件年产量）：
CY= CV N + CN （5-29）
◆ 零件单件工艺成本：
CS= CV + CN / N （5-30）
CY
工艺方案比较
比较工艺成本 ：需评价工 艺方案均采用现有设备，或其 基本投资相近，直接比较其工 艺成本。各方案的临界年产量 NC计算如下：
NC CN 2 CN 1 CV 1 CV 2