工艺路线

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工艺路线（Routing）

　　工艺路线也称加工路线，是描述物料加工、零部件装配的操作顺序的技术文件，是多个工序的序列。工序是生产作业人员或机器设备为了完成指定的任务而做的一个动作或一连串动作，是加工物料、装配产品的最基本的加工作业方式，是与工作中心、外协供应商等位置信息直接关联的数据，是组成工艺路线的基本单位。例如，一条流水线就是一条工艺路线，这条流水线上包含了许多的工序。

　　在传统的ERP系统中，工艺路线是生产加工、装配中的概念。实际上，工艺路线的概念应该扩展，应该延伸到包括管理过程。管理工作，或者管理作业，应该像生产作业那样，制定规范的作业流程、明确每项活动的时间定额和费用、每项活动涉及的工作中心等。

　　工艺路线是一种关联工作中心、提前期和物料消耗定额等基础数据的重要基础数据，是实施劳动定额管理的重要手段。

　　从性质上来讲，工艺路线是指导制造单位按照规定的作业流程完成生产任务手段。

　　在MRP中，可以根据产品、部件、零件的完工日期、工艺路线和工序提前期，计算部件、零件和物料的开工日期，以及子项的完工日期。

　　在CRP中，可以基于工序和工艺路线计算工作中心的负荷(消耗的工时)。因此，工艺路线也是计算工作中心能力需求的基础。

　　根据在每一道工序采集到的实际完成数据，企业管理人员可以了解和监视生产进度完成情况。

　　工艺路线提供的计算加工成本的标准工时数据，是成本核算的基础和依据。

　　工艺路线如果没有与具体的物料加工关联，则这种工艺路线就是标准的工艺路线。一般情况下，工艺路线是与具体的物料加工关联在一起的，这时才能有准确的提前期数据。因此，工艺路线数据包括了加工的物料数据。

　　例如，空调器中的蒸发器、冷凝器部件的标准装配工艺路线的工序包括串U型管、胀管、折弯、清洗、封管、气密测试、整理和包装入库等。U型管的加工顺序是：下料、弯管、切管、收管口和打毛刺等。

　　一般情况下，工艺路线数据主要包括工艺路线编码、工艺路线名称、工艺路线类型、制造单位、物料编码、物料名称、工序编码、工序名称、加工中心编码、是否外协、时间单位、准备时间、加工时间、移动时间、等待时间、固定机时、变动机时、固定人时、变动人时、替换工作中编码、生效日期、失效日期和检验标志等。

　　编写工艺路线的过程包括确定原材料、毛坯；基于产品设计资料，查阅企业库存材料标准目录；依据工艺要求确定原材料、毛坯的规格和型号；确定加工、装配顺序即确定工序；根据企业现有的条件和将来可能有的条件、类似的工件、标准的工艺路线和类似的工艺路线以及经验，确定加工和装配的顺序；选定工作中心，根据企业现有的能力和将来可能有的条件；基于尺寸和精度的要求，确定各个作业的额定工时等。

　　工艺路线和工序不是一成不变的，而是随着生产类型、技术进步、产品发展和员工素质的不断提高而变化的。

　　工艺路线选择的重要程度因不同类型的生产系统而异。对于流程型企业，尤其是化工企业，其工艺路线基本取决于生产装置的设计，一旦选择某类生产装配，其工艺路线也就随之确定。对于加工装配类企业，工艺流程（路线）的选择、设计十分重要。对此若无充分的考虑，则很难决定所需要的设备型号和数量，以及对生产制造系统的设计。工艺流程的选择，还要体现处所出产产品品种搭配的变化。

　　选择或设计工艺流程，目的在于力求实现最优的工艺路线（加工顺序）。为此，可以借助于计算机辅助制定工艺路线系统。该系统不仅可以寻找最优工艺路线，而且还可确定一些辅助信息，例如，所要加工制造零件的形状、精度和标准时间等。上述过程是通过人机对话方式，从把存贮在计算机内的原始数据显示在荧光屏上开始，一次形成各单元图形，并加以组合，以生成零件的最终形状。同时，还备有用于使零件图形旋转的程序。

　　除了使用计算机辅助制定工艺路线系统外，进行工艺路线选择时，还可使用其它一些生产管理工具，最常见的有装配图、装配卡、路线卡及作业卡等。每种卡片都是有用的指导性文件，在生产系统处于稳定状态时，他可以用来提高操作水平。例如，路线卡，连同作业卡一起，规定怎样制造部件或产品。这些文件对于制造企业来说是基本的。在设计一个生产系统时，它们所起的作用同蓝图或图纸在一个部件或产品设计中的作用一样。图纸说明做什么，路线卡和作业卡说明怎么做。路线卡通常包括以下内容：1）显示所要求的作业以及所推荐的这些作业的顺序；2）规定所用的机器和设备；3）提供估计的装置时间和每件的制造时间。当一个部件是标转化部件，而且是周期的制造或再制造以满足需要时，标准路线卡就作为认可的制造方法而保持下来。制造方法更详细的说明，常以作业卡的形式来制定。它特别详细地说明怎样完成这些作业，即提供一个标准的方法。

　　工艺路线是重要的文件，它代表着一项作业在工厂里的运行方式。如果说物料清单用于描述物料是按怎样的层次结构连在一起的，那么工艺路线则是描述制造每一种物料的生产步骤和过程，并且用于确定详细的生产进度。工艺路线的作用如下。

　　(1) 计算加工件的提前期，提供运行MRP的计算数据。系统根据工艺路线和物料清单计算出最长的累计提前期，这相当于网络计划中关键路径的长度。企业的销售部门可以根据这个信息同客户洽谈交货期限。

　　(2) 提供能力需求计划(CRP)的计算数据。系统根据工艺路线文件中每个工作中心的定额小时、工序的开始和完工日期，计算各个时区工作中心的负荷。

　　(3) 提供计算加工成本的标准工时数据。

　　(4) 跟踪在制品。

　　对工艺路线数据准确性的要求和物料清单一样，也应在98%以上，如果工序顺序错误，工时定额不准，必将直接影响MRP和CRP的运算结果，造成生产订单过早或过迟下达，或下达数量不准。如果一项作业出现在发到某部门的派工单上，而事实上该作业并不在该部门，或一项作业在该部门却不在发来的派工单上，工艺路线都可能是错误的根源。工艺路线错误还会引起工作中心负荷不均衡，在制品积压，物流不畅以及加工成本计算错误等问题。通过计算每周下达到车间的工艺路线数和每周工长反馈的错误路线数，可以测出工艺路线准确度。

　　对许多企业来说，MRP投入运行之前的一个极大的障碍就是校正工艺路线。大多数工艺路线文件与80/20原理相符，即80%的活动发生在20%的工艺路线上。如果在安装MRP之前要将所有的工艺路线都进行校正，对许多企业来说，将是困难的，然而在MRP的帮助下，有了切实可行的办法。

　　(1) 在MRP试点前，检查并校正占有80%活动的20%的工艺路线。

　　(2) 当MRP逐渐投入运行时，使用计划下达订单提前几周指明哪条工艺路线将必须检查和校正。

　　(3) 在编制能力计划和派工单的早期，应确保在最近将用到的工艺路线是正确的。

　　工艺路线和物料清单一样，通常由工程设计部门负责建立和维护，如所使用的工作中心、设备安装时间、单件生产时间定额等都由工程设计部门确定。同时还应经常比较实际工作和工艺路线的执行情况，对生产过程进行详细审核。有多种原因可引起工艺路线的变更，如产品和生产过程可能改变，设备安装时间和单件生产时间标准可能需要根据新的操作数据加以调整，新的产品和新的组件可能需要新的工艺路线。

　　工艺路线由工程设计部门建立和维护，由生产部门使用。当MRP投入运行之后，让工长根据派工单随时报告所发现的工艺路线错误，从而不断对工艺路线加以维护。对于工艺路线的变更，应由两个部门协商进行。

　　拟订工艺路线是设计工艺规程最为关键的一步，需顺序完成以下几个方面的工作。

　　1、选择定位基准

　　定位基准包括粗基准和精基准。粗基准是指用未加工过的毛坯表面做基准。精基准是指用已加工过的表面做基准。

　　1、 粗基准的选择原则：

　　1）合理分配加工余量的原则

a、应保证各加工表面都有足够的加工余量：如外圆加工以轴线为基准；

b、以加工余量小而均匀的重要表面为粗基准，以保证该表面加工余量分布均匀、表面质量高；如床身加工，先加工床腿再加工导轨面；

　　2）保证零件加工表面相对于不加工表面具有一定位置精度的原则

一般应以非加工面做为粗基准，这样可以保证不加工表面相对于加工表面具有较为精确的相对位置。当零件上有几个不加工表面时，应选择与加工面相对位置精度要求较高的不加工表面作粗基准。

　　3） 便于装夹的原则：选表面光洁的平面做粗基准，以保证定位准确、夹紧可靠。

　　4） 粗基准一般不得重复使用的原则：在同一尺寸方向上粗基准通常只允许使用一次，这是因为粗基准一般都很粗糙，重复使用同一粗基准所加工的两组表面之间位置误差会相当大，因此，粗基一般不得重复使用。

　　2、表面加工方法的选择

　　（1）各种加工方法的经济加工精度和表面粗糙度

　　不同的加工方法如车、磨、刨、铣、钻、镗等，其用选各不相同，所能达到的精度和表面粗糙度也大不一样。即使是同一种加工方法，在不同的加工条件下所得到的精度和表面粗糙度也大不一样，这是因为在加工过程中，将有各种因素对精度和粗糙度产生影响，如工人的技术水平、切削用量、刀具的刃磨质量、机床的调整质量等等。

　　某种加工方法的经济加工精度：是指在正常的工作条件下（包括完好的机床设备、必要的工艺装备、标准的工人技术等级、标准的耗用时间和生产费用）所能达到的加工精度。

　　（2）加工方法和加工方案的选择

　　根据加工表面的技术要求，确定加工方法和加工方案；

　　这种方案必须在保证零件达到图纸要求方面是稳定而可

　　靠的，并在生产率和加工成本方面是最经济合理的。

　　要考虑被加工材料的性质；

　　例如，淬火钢用磨削的方法加工；而有色金属则磨削困难,，一般采用金刚镗或高速精密车削的方法进行精加工。

• 要考虑生产纲领，即考虑生产率和经济性问题。如：大批大量生产应选用高效率的加工方法，采用专用设备。例如，平面和孔可用拉削加工，轴类零件可采用半自动液压仿型车床加工，盘类或套类零件可用单能车床加工等。
• 应考虑本厂的现有设备和生产条件：即充分利用本厂现有设备和工艺装备。

　　在选择加工方法时，首先根据零件主要表面的技术要求和工厂具体条件，先选定它的最终工序方法，然后再逐一选定该表面各有关前导工序的加工方法。

　　3、机床设备与工艺装备的选择

• 机床设备和工艺装备的选择：
  • 1、所选机床设备的尺寸规格应与工件的形体尺寸相适应；
  • 2、精度等级应与本工序加工要求相适应；
  • 3、电机功率应与本工序加工所需功率相适应；
  • 4、机床设备的自动化程度和生产效率应与工件生产类型相适应。

• 工艺装备的选择将直接影响工件的加工精度、生产效率和制造成本，应根据不同情况适当选择：
  • 1、在中小批生产条件下，应首先考虑选用通用工艺装备(包括夹具、刀具、量具和辅具)；
  • 2、在大批大量生产中，可根据加工要求设计制造专用工艺装备。

　　机床设备和工艺装备的选择不仅要考虑设备投资的当前效益，还要考虑产品改型及转产的可能性，应使其具有足够的柔性。

　　4、加工阶段的划分

　　1）根据零件的技术要求划分加工阶段。

　　分以下几个阶段：

　　粗加工阶段:在此阶段主要是尽量切除大部分余量，主要考虑生产率。

　　半精加工阶段:在此阶段主要是为主要表面的精加工做准备，并完成次要表面的终加工（钻孔、攻丝、铣键槽等）。

　　精加工阶段:在此阶段主要是保证各主要表面达到图纸要求，主要任务是保证加工质量。

　　光整加工阶段:在此阶段主要是为了获得高质量的主要表面和尺寸精度。

　　2）将零件的加工过程划分为加工阶段的主要目的是：

　　(1)保证零件加工质量（因为工件有内应力变形、热变形和受力变形，精度、表面质量只能逐步提高，）；

　　(2)有利于及早发现毛坯缺陷并得到及时处理；

　　(3)有利于合理利用机床设备。

　　(4)便于穿插热处理工序：穿插热处理工序必须将加工过程划分成几个阶段，否则很难充分发挥热处理的效果。

　　此外，将工件加工划分为几个阶段，还有利于保护精加工过的表面少受磕碰损坏。

　　5、工序的划分

　　在制定工艺过程中，为便于组织生产、安排计划和均衡机床的负荷，常将工艺过程划分为若干个工序。划分工序时有两个不同的原则：即工序的集中和工序的分散。

　　工序集中原则

　　按工序集中原则组织工艺过程，就是使每个工序所包括的加工内容尽量多些，将许多工序组成一个集中工序。

　　最大限度的工序集中，就是在一个工序内完成工件所有表面的加工。采用数控机床、加工中心按工序集中原则组织工艺过程，生产适应性反而好，转产相对容易，虽然设备的一次性投资较高，但由于有足够的柔性，仍然受到愈来愈多的重视。

　　工序分散原则

　　按工序分散原则组织工艺过程，就是使每个工序所包括的加工内容尽量少些。

　　最大限度的工序分散就是每个工序只包括一个简单工步。:传统的流水线、自动线生产基本是按工序分散原则组织工艺过程的，这种组织方式可以实现高生产率生产，但对产品改型的适应性较差，转产比较困难。

　　6、工序顺序的安排

• 1）机械加工工序的安排原则
  • 1、先基准面后其它表面:先把基准面加工出来，再以基准面定位来加工其它表面，以保证加工质量。
  • 2、先粗加工后精加工:即粗加工在前，精加工在后，粗精分开。
  • 3、主要表面后次要表面:如主要表面是指装配表面、工作表面，次要表面是指键糟、联接用的光孔等。
  • 4、先加工平面后加工孔:平面轮廓尺寸较大，平面定位安装稳定，通常均以平面定位来加工孔。

• 2)热处理工序及表面处理工序的安排：根据热处理的目的，安排热处理在加工过程中的位置。
  • 1、退火：将钢加热到一定的温度，保温一段时间，随后由炉中缓慢冷却的一种热处理工序。其作用是：消除内应力，提高强度和韧性，降低硬度，改善切削加工性。应用：高碳钢采用退火，以降低硬度；放在粗加工前，毛坯制造出来以后。
  • 2、正火：将钢加热到一定温度，保温一段时间后从炉中取出，在空气中冷却的一种热处理工序。注：加热到的一定的温度，其与钢的含C量有关，一般低于固相线200度左右。:其作用是：提高钢的强度和硬度，使工件具有合适的硬度，改善切削加工性。应用：低碳钢采用正火，以提高硬度。放在粗加工前，毛坯制造出来以后。
  • 3、回火：将淬火后的钢加热到一定的温度，保温一段时间，然后置于空气或水中冷却的一种热处理的方法。:其作用是：稳定组织、消除内应力、降低脆性。
  • 4、调质处理（淬火后再高温回火）：其作用：是获得细致均匀的组织，提高零件的综合机械性能。:应用：安排在粗加工后，半精加工前。常用于中碳钢和合金钢。
  • 5、时效处理：其作用：是消除毛坯制造和机械加工中产生的内应力。:应用：一般安排在毛坯制造出来和粗加工后。常用于大而复杂的铸件。
  • 6、淬火：将钢加热到一定的温度，保温一段时间，然后在冷却介质中迅速冷却，以获得高硬度组织的一种热处理工艺。:其作用是：提高零件的硬度。应用：一般安排在磨削前。
  • 7、渗碳处理：提高工件表面的硬度和耐磨性，可安排在半精加工之前或之后进行。
  • 8、为提高工件表面耐磨性、耐蚀性安排的热处理工序以及以装饰为目的而安排的热处理工序，例如镀铬、镀锌、发兰等，一般都安排在工艺过程最后阶段进行

• 3)检验工序的安排，为保证零件制造质量，防止产生废品，需在下列场合安排检验工序：
  • 1、粗加工全部结束之后；
  • 2、送往外车间加工的前后；
  • 3、工时较长和重要工序的前后；
  • 4、最终加工之后。

　　除了安排几何尺寸检验工序之外，有的零件还要安排探伤、密封、称重、平衡等检验工序。

• 4)其它工序的安排
  • 1、零件表层或内腔的毛刺对机器装配质量影响甚大，切削加工之后，应安排去毛刺工序。
  • 2、零件在进入装配之前，一般都应安排清洗工序。工件内孔、箱体内腔易存留切屑，研磨、珩磨等光整加工工序之后，微小磨粒易附着在工件表面上，要注意清洗。
  • 3、在用磁力夹紧工件的工序之后，要安排去磁工序，不让带有剩磁的工件进入装配线。