產(chǎn)品工藝與裝備設計中的工業(yè)工程基本準則

1、第22卷第3期合肥工業(yè)大學學報(自然科學版)Vol 22血31999 年 6 月JOURNAL OF H EFE I UN V ERSITY O F TECHNOLO GYJun.1999產(chǎn)品工藝與裝備設計中的工業(yè)工程基本準則曹國安 戴中寧(合肥工業(yè)大學機械制造工程系合肥 230009)摘要該文闡述了工業(yè)工程(Industrial Engineering,簡稱IE)的基本準則及其在工藝和裝備設計中的應用，由示例可見 IE的方法研究對優(yōu)化工藝十分有效；動作經(jīng)濟原則能夠減輕人在操作中的疲勞,提高生產(chǎn)效率，改善裝備設計質量，從而可 使生產(chǎn)系統(tǒng)運作水平處于最佳狀態(tài)。關鍵詞 工業(yè)工程；工藝;裝備;生產(chǎn)系

2、統(tǒng) 中圖法分類號 TB 18 a亠*玉V,卉 g ：V." * 怨壬鼻t詒I ? L " 7.込叮廣芒汴由""氓沆IdU.広 V壷4的'w ti W jA f JI 0 気一譽IE COMM ON PR IN C IPL ES O F PRODU CT<PRO CESS AND EQU IPM EN T D ES IGNCao Guoan Dai Zhongning(Dept of M echa ni cal M anu facturi ng Engin eeri ng , H efei U ni versity of T ech no l

3、ogy, Hefei 230009)Abstract In dustrial Engin eeri ng (IE) com mon prin ci p les a nd the applicati on in process a nd equipme nt desig n are described. Exam p les show that IE m ethod is very effective in o ptim iz in g p rocess, a nd m o ti on econo m ical prin ci pie can reduce pers on tired exte

4、nt in o perati on,enhan ce p roducti on efficie ncy and m 2 p rove equipme nt desig n quality so that p roduct ion system operati on can be kept in optimum con di2 tio nsKey words IE, p rocess, equipme nt,product ion system0引 言工業(yè)工程是一種致力于提高效率、降低生產(chǎn)成本和增加效益的一門科學。在生產(chǎn)系統(tǒng)中，生產(chǎn)要素轉換為產(chǎn)品離不開加工工藝及裝備設計，如何制訂、優(yōu)化加工工藝，

5、運用最少投入和創(chuàng)新技術來設計制造裝備，充分發(fā)揮生產(chǎn)要素作用，使工藝與裝備設計達到最佳效果，提高生產(chǎn)系統(tǒng)運作水平，這是工程技術人員追求的目標。a收稿日期:1998211216曹國安:男,1951年生,講師.J994-2Q0R Chizi 人3血Juuxriiil Eltelrcwik Puhlisiiiii烏All ri昌hdblipw.tie!第3期曹國安等：產(chǎn)品工藝與裝備設計中的工業(yè)工程基本準則1091工藝設計中的IE基本準則產(chǎn)品工藝設計主要指制造工藝和裝配工藝。傳統(tǒng)工藝設計只是考慮按工藝規(guī)程去制訂，僅要求能夠滿足加工精度和表面質量，以及一定的生產(chǎn)功能要求，而缺少對工藝規(guī)程系統(tǒng)分析。工業(yè)工程

6、則采用 5W 1H （What 完成了什么？Where 何處做？When 何時做？Who 由誰做？How 如何做？Why 為什么要這樣做?）技術來對產(chǎn)品工藝程序進行提問和系統(tǒng)分析，然后再采用“ECRS”四大原則（取消Elm in ate,合并Com bi ne,重排Rearra nge ,簡化Simple）來取消某些不必要的工作，合并某些工序，簡化 工藝內容，重新設計工藝，使工藝更加合理。如某廠生產(chǎn)的搖桿產(chǎn)品由搖桿、挺桿、軸套、調整螺栓、鎖緊螺母組成，其制造工藝和裝配工藝程序如圖1所示，由圖1可知共有36道工序和14道檢驗工序。45頭 圓 車圓車5 O.¥2.51 5光3*1 5 I

7、: o.1A© 1994-2(0 Chizi AirAdemii' Joujniu Eli：elriMi.k Publishing EI-ciue. Allr吐izvfil.htip:吉zww-Hiiki.iitl110合肥工業(yè)大學學報(自然科學版)1999年第 2 卷(3)根據(jù)程序分析基本原則：(1) 盡可能取消不必要的工序；(2) 合并工序，減少搬運；(3) 改變工作順序,使其最佳；(4) 某項檢驗工作是否必要，有無重復，能否取消、合并、簡化；(5) 有無等待時間可以取消或縮短。在搖桿零件加工中，將操作5和操作4對調并劃線，然后一次裝夾在銃床上先后完成平面和全形加 工 ,

8、這樣減少一次安裝，也減少一次調整時間；在調整螺栓加工中，將操作8和操作9兩道檢驗工序合并 為拋光后的一道工序；在挺桿加工中，將操作12和操作13合并為拋光后的一道檢驗工序；在軸套加工中，操作26和操作27可以合并為一個操作，采用復合鉆 鉸刀具一次行程完成鉆削和鉸削工作。這樣將原工序由36道減少到35道，并調整了兩道工序的先后次序，檢驗工序由14道減少到12道。2裝備設計中的IE基本準則產(chǎn)品制造是由機床、刀具、夾具、量具等一系列裝備來完成，裝備設計中應考慮結構和性能可靠，操作維修方便以及產(chǎn)品的經(jīng)濟性。根據(jù)人機工程學原理 ，研究人和機器、環(huán)境的相互作用及其合理結合，使設計的機器和環(huán)境系統(tǒng)適合人的生

9、理、心理等特點，達到在生產(chǎn)中提高效率、保證安全和舒適的目的。以人的生理、心理特點為基礎，以減輕人的操作疲勞為目的所建立的動作經(jīng)濟原則，在裝備設計中可有效地進行利用。2 1多種工具合并對某項工作的操作過程，若經(jīng)常更換工具，將會增加動作單元和無效的輔助時間，因此對于外形較復雜的零件可設計成形刀具加工，由多刃刀具替代單刃刀具，生產(chǎn)效率明顯提高。對零件中有些孔需鉆、擴、鉸的工藝，可設計鉆 擴鉸多功能復合刀具。夾具設計中利用聯(lián)動機構可減少動作單元，如利用左、右螺旋機構使夾緊元件左右方向移動，同時將工件夾緊。量具設計中將千分表與游標卡尺組合為一體，有利于減少操作動作1。2 2操作動作分級(1) 手指動作為

10、第1級，級次越低，速度越快；(2) 手指、手腕動作為第2級，大小臂均保持不動，僅手指、手腕動；(3) 手指、手腕及小臂動作為第3級，肘部以下動作，此動作視為不致引起疲勞的有效動作；(4) 從手指到大臂動作為第4級，伸臂動作易產(chǎn)生疲勞，盡量減少使用；(5) 從手指到身體各部位動作為第5級，體能消耗最大，動作最緩慢，最不經(jīng)濟，盡量避免使用 。如普通機床的起動 關閉電源按鈕、數(shù)控機床及加工中心機床的操作面板等，均應按第1級動作設計。在鉆床上加工不同直徑的孔 ，需將各種規(guī)格的鉆頭及輔具放在工具臺面上，若臺面設計太低，操作人員要彎腰；若太高，大臂必須盡量伸直，全身均需動作，使用的是第5級動作，故費力、易

11、疲勞。根據(jù)人體 生理學，臺面設計應在離地面 1 000- 1 200 mm處較為適宜，這樣在更換鉆頭及輔具時，使用第3級動 作或者第4級動作。2 3操縱裝置的最佳位置在機床和工裝夾具設計時，操縱機構的空間運動軌跡應處于操作者不易產(chǎn)生疲勞的最佳活動范圍，以便順利裝卸工件、調整刀具、觀察和測量工件尺寸 。根據(jù)人機工程學原理中人體動作等級原則，操縱手柄位置應以操作者為中心，其最佳范圍在水平面內左、右各為450 mm，前部為220 mm，極限范圍左、 右為800 mm，前部為600 mm，使操作者處于舒適、安全、高效的環(huán)境之中。2. 4裝備設計應盡量考慮雙手動作對稱© 1994-200&am

12、p;AeducMiL' Jumnial ESIi：elriMix PubliTiin烏 E4>ue. Allww.i：第3期曹國安等：產(chǎn)品工藝與裝備設計中的工業(yè)工程基本準則112由人體動作等級可知，手的動作級次較低，雙手同時使用可避免單手負荷過多，而另一只手空閑無事,即右手操作復雜，左手操作簡單。雙手對稱則感覺自然、協(xié)調,并可減輕疲勞。如軸承廠裝配軸承時， 將裝有內外圈的料盒放在操作者工作臺面左側，裝有鋼球的料盒置于操作者右側，這樣左手取內外圈，右手取鋼球。由模特法計算其標準時間為M 3GM 3G2P2,共有11 (MOD)，標準時間為0 129 sX 11= 1 419 &除此之外，還應考慮工作地點環(huán)境色與工作對象顏色有一定的對比，減少眼晴疲勞，預防事故發(fā)生，工具手柄設計盡量增大與手的接觸面，便于施加較大的力，最大限度地利用機械能。3結束語方法研究和作業(yè)測定是傳統(tǒng)IE的兩大技術。本文只是重點闡述了方法研究在工藝與裝備設計中的應用，而作業(yè)測定也非常有效，利用作業(yè)測定制定標準時間，可改善作業(yè)系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的整體效