精度与制造成本的关系
精度与制造成本的关系
张庆庚
(沈阳华晨汽车工程研究院110141)
关键词:工艺经济性、精度、制造成本。
摘 要:工艺经济性是节约制造成本的重要方面,一般而言,在满足性能要求的前提下,精度要求低的,制造成本低,工艺经济性好;精度要求高的,制造成本高,工艺经济性差。但精度与制造成本到底在哪几方面有关系?本文就以此为题来进行讨论,主要分以下几个方面:1、精度对制造成本的重要意义;2、精度与制造成本的具体关系3、如何从精度上实现工艺经济性以降低制造成本。
精度对制造成本的重要意义?
一个产品的开发,为了最大程度的实现利润最大化,在保证产品性能的前提下,应该最大限度的降低成本,包括开发成本、材料与人工成本、制造成本等等。对于机械制造业而言,一般开发成本占总成本的15%左右;材料与人工成本占总成本的70%左右;制造成本占总成本的15%左右。
工艺经济性主要是资源投入和使用过程中的节约与节省水平,主要影响制造成本,对人工成本也有影响。一般好的工艺经济性的生产过程,可以降低5%~10%的成本,所以对利润率的贡献是很大的。
一般而言,在满足产品性能要求的前提下,精度要求低的,工艺经济性好,制造成本低;精度要求高的,工艺经济性差,制造成本高。
精度与制造成本的具体关系是怎样的?
生产单位的加工能力,是原材料及半成品的质量、加工设备精度、检测设备精度、工人的素质和技能和企业管理水平等方面的综合反映。高精度的产品,对原材料及半成品的质量、加工设备精度、检测设备精度、工人素质要求、企业综合管理等方面的要求都要提高,这就意味着原材料质量、设备投资成本、人工成本、废品率的上升等。我们对这些方面逐一进行分析:
1、精度影响原材料及半成品的质量等级
不同精度要求的产品对原材料及半成品的材质、制造方法、公差等级等都有不同的要求,下表为机械制造业常用毛坯种类的统计表。不同精度等级的毛坯制件的成本差别是很大的,一般可能占到总成本的1%~5%。
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2、精度影响生产设备的投资成本
生产设备都有一定的精度范围,比如大批量加工一个轴和孔,配合间隙为H5/h5,对于只能将轴加工到IT6、孔加工到IT7级的生产单位,若要满足要求,只有购入加工精度高的设备以提高加工能力,在就会导致生产成本的上升。可见,公差等级的制定,一方面限定了尺寸和形状的精度,一方面对所采用的设备精度都提出了要求。下表以加工外圆为例,列举各加工方法的经济精度:
表2:几种加工方法的经济精度
不合理的高精度的设定,不单单会造成制造设备的投资成本的增加,而且可能会造成设备负荷量的失衡,导致高精度制造设备的开动率过低。
3、精度影响检测设备的投资成本 过高的精度要求,不仅会造成制造设备投资成本的增加,而且会造成检测设备投资成本的增加。特别对于大型复杂产品,除了会造成检测设备精度提高外,还会造成检测设备数量大幅度增加。
4、精度影响人工成本
精度提高,一般意味着作业时间的延长。要达到高精度等级的产品,一般都是通过增加作业工时来实现的。比如加工精度等级为8级的轴与加工精度等级为5级的轴,作业工时可能增加10倍,因为增加了粗磨和精磨的工序。有时,由于设备投资的限制,更需要由增加人工工时来弥补设备精度的不足。还举之前的例子,如果是中小批量的生产配合的轴和孔,同样配合间隙为H5/h5,对于只能将轴加工到IT6、孔加工到IT7级的生产单位,若要满足要求,如果不购置精度高的设备,一般只有在不完全互换的前提下,采用分组装配方法。进行分组装配法时,要额外增加人工进行逐一检测。
5、精度影响废品率
精度高,在一定程度上意味着废品率的提高,也意味着合格品的单件成本的上升。
如何从精度上实现工艺经济性以降低制造成本?
要实现产品合理的经济精度,以提高工艺经济性,降低产品的制造成本,一般应该从产品设计阶段的产品定义开始,此时,设计者应综合考虑这些因素,在遵照产品性能和国家标准的要求前提下,确定适合本单位的尺寸和形状精度等级。就是说,尺寸公差和形位公差应尽可能的在加工能力允许的范围内确定。
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作者简介
张庆庚 男 出生于1975年9月25日 1999年毕业于沈阳工业大学机制专业, 学士学位, 现在沈阳华晨汽车工程研究院综合工艺处处长。主要研究汽车的整车生产工艺同步工程、工艺开发管理、工艺过程管理、工艺质量管理、工艺数据库管理、工艺标准化与信息化建设等。 通讯地址: 中国沈阳经济技术开发区八号路12号, 邮编110141. 电子邮箱: [email protected]@163.com 联系电话:[1**********]。
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