超聲波清洗機(jī)設(shè)計(jì)和制造完美整理版

...wd......wd......wd...目錄HYPERLINK引言………………3HYPERLINK第一章超聲波清洗機(jī)原理與構(gòu)造………………….….4HYPERLINK第一節(jié)超聲波清洗的原理和特點(diǎn)…………….…...4HYPERLINK第二節(jié)超聲波清洗機(jī)的構(gòu)造和參數(shù)設(shè)定………..5HYPERLINK第二章超聲波發(fā)生器設(shè)計(jì)………..……..6HYPERLINK第一節(jié)超聲波發(fā)生器的選擇………..6HYPERLINK第二節(jié)超聲波振蕩器設(shè)計(jì)………..…………….……7HYPERLINK第三節(jié)超聲波放大器設(shè)計(jì)……………8HYPERLINK第四節(jié)高頻驅(qū)動(dòng)和匹配電路………..10HYPERLINK第三章超聲波換能器計(jì)…………….…………………11HYPERLINK換能器的選擇……………….………………….11HYPERLINK換能器設(shè)計(jì)計(jì)算〔此處刪除500字〕………..12HYPERLINK第四章清洗槽計(jì)…………16HYPERLINK參考獻(xiàn)…………..17HYPERLINK附錄一：工藝規(guī)程制訂與并行工程HYPERLINK附錄二：ProcessPlanningandConcurrentEngineering超聲波清洗機(jī)摘要：超聲波清洗始于20世紀(jì)50年代初，隨著技術(shù)的進(jìn)步應(yīng)用日益擴(kuò)大。目前已廣泛地用于電子電器工業(yè)、清洗半導(dǎo)體器件、電子管零件、印刷電路、繼電器、開關(guān)和濾波器等；機(jī)械工業(yè)中用于清洗齒輪、軸承、油泵油嘴偶件、燃油過濾器、閥門及其他機(jī)械零件，大如發(fā)動(dòng)機(jī)及導(dǎo)彈部件，小如手表零件；再如光學(xué)和醫(yī)療器械方面用于清洗各種透鏡、眼鏡及框、醫(yī)用玻璃器皿、針管和手術(shù)器具等；此次設(shè)計(jì)的超聲波清洗機(jī)主要應(yīng)用于家庭中廚具和一些難洗的生活用具。該產(chǎn)品是一種機(jī)電產(chǎn)品，通過壓電陶瓷材料做成的超聲波換能器將超聲頻電振蕩轉(zhuǎn)變成機(jī)械振動(dòng)，在液體中產(chǎn)生超聲波振動(dòng)進(jìn)展清洗。利用超聲波可以穿透固體物質(zhì)而使整個(gè)清洗介質(zhì)振動(dòng)并產(chǎn)生空化氣泡，該清洗方式對(duì)任何生活用具不存在清洗不到的死角，且清洗干凈度非常高。這種新一代時(shí)尚家電，能夠使人們從繁瑣的家務(wù)勞動(dòng)中解脫出來。關(guān)鍵詞：超聲波；清洗機(jī)；換能器UltrasonicwasherAbstract:ultrasoniccleaningbeganintheearly1950s,withthedevelopmentoftechnologyapplicationwidening.Currentlyhasbeenwidelyusedinelectronicindustry,semiconductordevice,cleaningtubepartsandprintingcircuit,relays,switchesandfilter;etc.Mechanicalindustryforthecleaninggears,bearings,dieseloil,fuelfilter,valvesandothermechanicalparts,suchasengineandmissilecomponents,suchaswatchofsmallparts,Again,suchasopticalandmedicalequipmentusedforwashingvariousaspectslens,glassesandframe,glassware,medicalandsurgicalinstruments,etc.;adjustedThedesignofultrasoniccleaningmachineismainlyusedinthefamilyofkitchenutensilsandappliancesandsomedifficultlifewashing.Thisproductisakindofmechanicalandelectricalproducts,throughthepiezoelectricmaterialsmadeofultrasonictransducerwillexceedaudioelectricaloscillationintomechanicalvibration,ultrasonicvibrationinliquidincleaning.Usingultrasoniccanpenetratesolidmaterialandmakethecleaningmediumvibrationandproducecavitationbubbles,thecleaningmethodforanylifeappliancedoesnotexistinacorner,andnotcleanedcleancleanlinessisveryhigh.Thisnewgenerationoffashionablehomeappliance,canmakepeoplefromthehousework.Keywords:ultrasonic,Cleaner,transducer引言超聲波是一種超過人類聽力頻率范圍的聲波，具有頻率高、方向性準(zhǔn)、穿透能力強(qiáng)等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于清洗、距離測量、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。超聲清洗始于2O世紀(jì)5O年代初，開場主要用于電子、光學(xué)和醫(yī)藥等領(lǐng)域，作為一項(xiàng)實(shí)用性很強(qiáng)的技術(shù)，其應(yīng)用場所廣泛，涉及到大的機(jī)械零部件，小半導(dǎo)體器件的清洗等，常常稱作“無刷清洗〞。超聲波清洗的主要特點(diǎn)是速度快、效果好、容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制等針對(duì)復(fù)雜工件外表，如空穴、凹凸處，普通清洗方法很難實(shí)現(xiàn)，而采用超聲波就可以獲得很好的效果。隨著聲化學(xué)的出現(xiàn)與應(yīng)用，再配合使用適當(dāng)?shù)娜芤?，調(diào)節(jié)清洗液酸堿度等，清洗效果更好第一章超聲波清洗機(jī)原理與構(gòu)造1.1超聲波清洗的原理和特點(diǎn)圖1是超聲波清洗的原理圖，換能器將超聲頻電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動(dòng)并通過清洗槽壁向盛在槽中的清洗液輻射超聲波。存在于液體中的微氣泡(稱為空化核)在聲波的作用下振動(dòng)，當(dāng)聲壓或聲強(qiáng)到達(dá)一定值時(shí)，氣泡迅速增長，然后突然閉合。在氣泡閉合時(shí)，產(chǎn)生沖擊波，在氣泡周圍產(chǎn)生10一10Pa的壓力及局部高溫，這種物理現(xiàn)象稱為超聲空化?？栈a(chǎn)生的巨大壓力能破壞不溶性污物而使它們分散于溶液中。蒸汽型空化對(duì)污垢層的直接反復(fù)沖擊，一方面破壞污物與清洗件外表的吸附，另一方面也會(huì)引起污物層的疲勞破壞而脫離。氣體型氣泡的振動(dòng)對(duì)固體外表進(jìn)展擦洗，污層一旦有縫可鉆，氣泡還能“鉆入〞裂縫作振動(dòng)，使污垢脫落。由于空化作用，兩種液體在界面迅速分散而乳化，當(dāng)固體粒子被油污裹著而附在清洗件外表時(shí)，油被乳化，固體粒子自行脫落。超聲在清洗液中傳播時(shí)會(huì)產(chǎn)生正負(fù)交變的聲壓，沖擊清洗件，同時(shí)由于非線形效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生聲流和微聲流，而超聲空化在固體和液體界面上會(huì)產(chǎn)生高速的微聲流，所有這些作用能夠破壞污物，除去或削弱邊界污層，增加攪拌、擴(kuò)散作用，加速可溶性污物的溶解，強(qiáng)化化學(xué)清洗劑的清洗作用。圖1超聲波清洗機(jī)原理圖由此可見，但凡液體能浸到聲場存在的地方都有清洗作用，而且清洗速度快、質(zhì)量高，特別適合于清洗件外表形狀復(fù)雜，如空穴、狹縫等的細(xì)致清洗，易于實(shí)現(xiàn)清洗自動(dòng)化。對(duì)一般的除油、防銹、磷化等工藝過程，在超聲波作用下只需兩三分鐘即可完成，其速度比傳統(tǒng)方法可提高幾倍到幾十倍，清潔度也到達(dá)高標(biāo)準(zhǔn)。在某些場合下可以用水劑代替有機(jī)溶劑進(jìn)展清洗，或降低酸堿的濃度。對(duì)于一些有損人體安康的清洗，如清洗放射性污物可以實(shí)現(xiàn)遙控和自動(dòng)化清洗。超聲清洗也有其局限性，例如對(duì)聲波反射強(qiáng)的材料如金屬、陶瓷和玻璃等清洗效果好，而對(duì)聲波吸收大的材料如布料、橡膠以及粘度大的污物清洗效果差。1.2超聲波清洗機(jī)的構(gòu)造和參數(shù)設(shè)定(1)超聲波清洗機(jī)構(gòu)造設(shè)計(jì)超聲波清洗機(jī)主要由超聲波發(fā)生器、超聲換能器和清洗槽組成，其構(gòu)造如圖1。超聲波發(fā)生器將50Hz的交流電轉(zhuǎn)換成超聲頻電振蕩信號(hào)后，通過電纜輸送給超聲換能器。清洗槽是盛放清洗液和被清洗零部件的容器。(2)參數(shù)設(shè)定為了實(shí)現(xiàn)超聲波清洗的高效率，應(yīng)中選擇最正確的聲強(qiáng)、頻率及清洗槽聲場分布等參數(shù)。工作頻率選在20—50kHz之間。低頻聲波的空化氣泡大、數(shù)量少，易于清洗較粗糙物品。高頻聲波空化氣泡小、數(shù)量多，易于清洗精細(xì)且形狀復(fù)雜的物品。本超聲波清洗機(jī)用于清洗較粗糙的生活用具，所以采用低頻20kHz。清洗液采用碳?xì)淝逑匆?，碳?xì)淝逑匆壕哂幸韵绿攸c(diǎn)：清洗性能好，蒸發(fā)損失小，無毒，材料相容性好，不破壞環(huán)境，價(jià)格廉價(jià)。第二章超聲波發(fā)生器設(shè)計(jì)2.1超聲波發(fā)生器的選擇超聲波發(fā)生器也稱作超聲電源，它是一種用以產(chǎn)生超聲頻電能并向超聲換能器提供的裝置。按照所采用的工作原理，可以把超聲波發(fā)生器分為模擬電路和數(shù)字電路兩大類。模擬電路超聲波發(fā)生器又分為振蕩一放大型和逆變型兩種。本設(shè)計(jì)采用振蕩一放大型超聲波發(fā)生器，其構(gòu)造框圖如圖2所示。它是一個(gè)帶有振蕩電路的放大器，由振蕩、放大、匹配電路和電源組成。振蕩器產(chǎn)生一定頻率的信號(hào)，放大器將其放大到一定的功率輸出。到達(dá)最正確負(fù)載值，通過輸出變壓器進(jìn)展阻抗匹配，并通過功放輸出。振蕩器振蕩器放大器匹配器電源超聲換能器圖2振蕩-放大型超聲波發(fā)生器構(gòu)造框圖振蕩條件：從構(gòu)造上看，正弦波振蕩器就是一個(gè)沒有輸入信號(hào)的、帶選頻網(wǎng)絡(luò)的正反響放大器。圖3表示接正反響時(shí)放大器在輸入信號(hào)=0時(shí)的方框圖，簡化下得圖4。由圖4可知，如果在放大器輸入端1外接一定頻率，一定幅度的正弦波信號(hào)Xa，經(jīng)過根本放大器和反響網(wǎng)絡(luò)所構(gòu)成的環(huán)路輸出后，在反響網(wǎng)絡(luò)的輸出端2得到反響信號(hào)Xf與Xa在大小和相位上都一致，則可以除去外接信號(hào)Xa，將1、2兩端連接在一起(如圖中虛線所示)而形成閉環(huán)系統(tǒng)，其輸出端可繼續(xù)維持與開環(huán)時(shí)一樣的輸入信號(hào)，即=。根本放大器〔A〕根本放大器〔A〕反響網(wǎng)絡(luò)〔F〕圖3正弦波振蕩器方框圖圖4正弦波振蕩器方框圖＝AF＝1振幅平衡條件和+=2nn=0,1,2,3……相位平衡條件這兩個(gè)式子是正弦波振蕩器產(chǎn)生持續(xù)振蕩的兩個(gè)必要條件。振蕩器的振蕩頻率0是由相位平衡條件決定的。一個(gè)正弦波振蕩器只在某一個(gè)頻率下滿足相位平衡條件，這個(gè)頻率就是f0,這就是要求在環(huán)路中包含一個(gè)具有選頻特性的網(wǎng)絡(luò)。它可以設(shè)置在放大器A中，也可以設(shè)置在反響網(wǎng)絡(luò)F中，它可以用R、C元件組成，也可以用L、C元件組成。欲使振蕩器能自行建設(shè)振蕩，就必須滿足＞1的條件。這樣在接通電源后，振蕩器就可以自行起振，最后趨于穩(wěn)態(tài)平衡。2.2超聲波振蕩器設(shè)計(jì)由于TL494價(jià)格廉價(jià)而且性能優(yōu)越，設(shè)計(jì)采用由開關(guān)穩(wěn)壓塊TL494構(gòu)成的振蕩器。振蕩器電路見圖5圖5振蕩器電路圖將TL494的5腳(CT)和6腳(RT)接定時(shí)元件電阻R和電容c，即可起振，振蕩器工作頻率由下式?jīng)Q定：=()由于頻率選為20k由上公式得RC=0.5958×,振蕩器輸出方波的占空比是換能器產(chǎn)生的超聲波強(qiáng)度的決定因素。通過給TL494的4腳加以一定的直流電壓就可實(shí)現(xiàn)占空比調(diào)整。定時(shí)元件由電容C、電阻R1和電位器R2構(gòu)成，調(diào)節(jié)電位器R2即可實(shí)現(xiàn)頻率的調(diào)整。本機(jī)供電電源為12V，采用的是推挽工作方式。電阻R3(10kQ)和電位器R4(10kQ)構(gòu)成分壓電路，死區(qū)時(shí)間控制端的電位應(yīng)界于2．5～5V之間。調(diào)節(jié)電位器R4亦可實(shí)現(xiàn)超聲波的強(qiáng)度調(diào)節(jié)。2.3超聲波放大器設(shè)計(jì)〔1〕超聲波放大器的選擇超聲波放大器的作用是將振蕩信號(hào)放大至所需電平。放大局部可以是單級(jí)的，也可以是多級(jí)的，主要看輸出功率的需要。早期的超聲波發(fā)生器使用電子管做放大器件，現(xiàn)在則普遍采用晶體管〔三極管、場效應(yīng)管和IBGT器件〕。近年來越來越多的廠家采用功率集成電路做超聲波發(fā)生器的放大器件。目前工業(yè)上廣泛使用的超聲波發(fā)生器根本上被晶體管電路壟斷。與電子管發(fā)生器相比，晶體管發(fā)生器的優(yōu)點(diǎn)在于體積小、重量輕、效率高。但從另一方面講由于受到方向擊穿電壓、最大集電極電流、最大集電極耗散功率參數(shù)的限制，通常一對(duì)晶體管的最大輸出功率只能到達(dá)百瓦級(jí)。要提高晶體管發(fā)生器的輸出能力，除了有賴于高性能器件外，還必須采用高效率的電路。傳統(tǒng)的甲類、乙類、丙類放大器是把有源器件作為電流源工作。在這些放大器中，晶體管工作在伏安特性曲線的有源區(qū)。集電極電流受基極鼓勵(lì)信號(hào)控制作相應(yīng)變化。(2)低壓驅(qū)動(dòng)電路本機(jī)采用高壓小電流功放電路，由兩只三極管和耦合變壓器構(gòu)成，見圖6。為了防止兩只功放管同時(shí)導(dǎo)通，導(dǎo)致內(nèi)部功耗增加，兩管的導(dǎo)通時(shí)間必須錯(cuò)開，使它們?cè)诮惶婀ぷ鲿r(shí)有一段同時(shí)截止的時(shí)間。為此，三極管P1和P2對(duì)振蕩器的輸出作反相處理，三極管選用PNP型的8550。低壓驅(qū)動(dòng)電路所用的電源是直流12V，而功放電路的電源是交流220V，在三極管后參加一個(gè)耦合變壓器，完成上下壓隔離的任務(wù)。圖6低壓驅(qū)動(dòng)電路圖(3)功放匹配電路功放電路如圖7所示。電路由兩個(gè)VMOS功率場效應(yīng)管2SK791構(gòu)成。具有線性度高、頻率響應(yīng)好、開關(guān)速度快等優(yōu)點(diǎn)，是理想的開關(guān)元件。但其關(guān)斷特性在電流小時(shí)并不理想，下降沿有拖尾。圖7功放電路2.4高頻驅(qū)動(dòng)和匹配電路超聲發(fā)生器與一般放大器的一個(gè)重要區(qū)別在于它的匹配電路局部。一般放大器與負(fù)載之間的匹配只牽涉到阻抗變換，而超聲波發(fā)生器與負(fù)載之間的匹配則除了阻抗變換之外，還有一項(xiàng)很重要的內(nèi)容—調(diào)諧，即選用一定值的阻抗元件，使之在工作頻率上與負(fù)載中的電抗成分諧振。只有在同時(shí)進(jìn)展了阻抗變換和調(diào)諧之后，整個(gè)系統(tǒng)才算是到達(dá)了匹配，換能器才能正常工作。高頻驅(qū)動(dòng)和匹配電路如圖8圖8高頻驅(qū)動(dòng)和匹配電路超聲波清洗機(jī)中的匹配電路是將發(fā)生器輸出的電能送往換能器的通道。匹配電路雖然構(gòu)造簡單(通常只有一個(gè)匹配電感)，卻具有重要作用。一樣型號(hào)的清洗機(jī)，匹配調(diào)得好的清洗效果好；匹配調(diào)得差的則清洗效果差。對(duì)同一臺(tái)機(jī)器而言，如果工作一段時(shí)間后清洗效果變差，或者換能器經(jīng)過更換，都需要重新調(diào)整匹配。與一般電子設(shè)備的匹配有所不同，超聲清洗機(jī)的匹配除了要解決變阻問題(即變換負(fù)載的阻值，使之與發(fā)生器的最正確負(fù)載值相等)外，還要解決調(diào)諧問題，即用匹配電感的感抗抵消換能器的容抗，使換能器呈純阻性。技術(shù)人員通常是根據(jù)各自的經(jīng)歷進(jìn)展匹配。例如，有人在改變清洗槽水位時(shí)觀察電流的變化，如果電流變化處于一定范圍之內(nèi)，同時(shí)管子不發(fā)熱，空化聲強(qiáng)，便認(rèn)為匹配已調(diào)好。也有人讓機(jī)器空載時(shí)稍，微呈電感性，而在加載后轉(zhuǎn)變?yōu)榧冏锠顟B(tài)。這些經(jīng)歷都是適用的。但在已有經(jīng)歷的根基上，再掌握匹配的原理，就可以在匹配時(shí)有的放矢，更加主動(dòng)，從而收到事半功倍的效果。第三章超聲波換能器設(shè)計(jì)3.1換能器的選擇用于超聲清洗的換能器有兩種類型．一是磁致伸縮換能器，另一種是壓電換能器，磁致伸縮換能器這種換能器的電聲效率比擬低．而且金屬鎳材料價(jià)格昂貴，制造工藝復(fù)雜，所以目前很少采用。還有一種用鐵氧體材料做成的磁致伸縮換能器，雖然其電聲效率比擬高，但機(jī)械強(qiáng)度低，所能承受的電功率容量小，因而目前我國也很少應(yīng)用。目前我國主要采用壓電換能器，因?yàn)檫@種換能器的電聲轉(zhuǎn)換效率高．原材料價(jià)格廉價(jià)，而且便于制造不同的構(gòu)造，以適應(yīng)不同的清洗要求。壓電換能器又有很多種如圓柱形、喇叭形等。經(jīng)過比照最后確定選用喇叭形夾心壓電換能器作為此次的換能器。換能器是用來進(jìn)展能量轉(zhuǎn)換的器件，是將一種形式的能量轉(zhuǎn)換為另一種形式的能量的裝置。在聲學(xué)研究領(lǐng)域中，換能器主要是指電聲換能器，它能實(shí)現(xiàn)電能和聲能之間的此此處刪除500字且，阻抗的反變換為節(jié)面在前后蓋板長度滿足：由上式得mm圖9喇叭形換能器構(gòu)造圖10等截面細(xì)棒阻抗變換第四章清洗槽設(shè)計(jì)清洗槽由內(nèi)槽和外殼組成．內(nèi)槽的外外表(一般在槽底外表)粘結(jié)超聲換能器，槽內(nèi)盛清洗液．槽一般用耐腐蝕的不銹鋼板制成，過于厚會(huì)影響聲的輻射．槽的內(nèi)壁，尤其是粘有換能器的輻射板要平整拋光，不能有傷痕，否則易產(chǎn)生空化腐蝕，縮短使用壽命．為防止被清洗工件直接與槽壁板接觸而劃傷，一般用鏤空吊籃(網(wǎng)籃)或支架將清洗件懸吊在清洗液中．網(wǎng)籃的骨架應(yīng)盡可能地小而輕，一般用不銹鋼絲編成或用其它反射聲良好的材料做成．構(gòu)造上要使超聲波受阻小而清洗液易于流動(dòng)．內(nèi)槽的尺寸要根據(jù)清洗件的大小和形狀而定．清洗件的總外表積不應(yīng)大于內(nèi)槽的體積．粘有換能器的輻射板(如槽底板)所承受的電功率強(qiáng)度一般低于1．5W／cm2(用壓電換能器時(shí)．大多數(shù)應(yīng)在0．5～1w／cm2之間)．過高的強(qiáng)度會(huì)加速輻射板外表的空化腐蝕，同時(shí)由于過劇烈的空化所產(chǎn)生的氣泡會(huì)影響能量傳遞，使遠(yuǎn)離輻射面的液體空間聲強(qiáng)變?nèi)醵_(dá)不到均勻清洗的目的．在普通的清洗槽中，由于液面的反射，在清洗槽中會(huì)產(chǎn)生的駐波，使得在液體空間有些區(qū)域聲壓最小(波節(jié)處)，有些地方聲壓最大(波腹處)而造成清洗干凈程度不均勻．為減少駐波的形成，有時(shí)清洗槽的形狀要特別設(shè)計(jì)，或采取其他措施，例如掃頻工作方式．清洗件在槽中的排列要有一定的間隔，而最窄小的面應(yīng)朝向換能器的輻射面，以免阻礙聲輻射到整個(gè)清洗槽空間內(nèi)槽尺寸為400×360×200mm，超聲波功率為500瓦；外槽尺寸為420×490×380mm；超聲波發(fā)生器電路箱為224×100×135mm，由六個(gè)直徑為4.5毫米的螺紋固定。參考文獻(xiàn)[1]曹風(fēng)國.超聲加工技術(shù)[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2005(1)[2]張海燕．超聲波清洗技術(shù)[J]．近代物理知識(shí)，2002(6)[3]白基成郭永豐.特種加工技術(shù)[M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2006(1)[4]胡傳忻夏志東.特種加工手冊(cè)[M].北京工業(yè)大學(xué)出版社，2007(9)[5]康華光.電子技術(shù)根基[M].高等教育出版社，1987(6)[6]艾小洋．中國工業(yè)清洗領(lǐng)域的現(xiàn)狀與開展趨勢[M]．現(xiàn)代制造，2004(2)[7]欒桂冬張金鐸.王仁乾．壓電換能器和換能器陣[M]．修訂版；北京大學(xué)出版社，2005(9)附錄一:工藝規(guī)程制訂與并行工程工藝規(guī)程制訂與并行工程T.RamayahandNorainiIsmail摘要產(chǎn)品設(shè)計(jì)是用于產(chǎn)品，及它的部件裝配的方案。為了把產(chǎn)品設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換成一個(gè)實(shí)際物體，這需要一個(gè)制造方案。而制訂一個(gè)這樣的方案的行動(dòng)就叫做工藝規(guī)程制訂。它是產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造之間的連接，工藝規(guī)程制訂包括決定加工順序和制造產(chǎn)品所必須完成的裝配步驟。在以下文章中,我們將解釋工藝規(guī)程制訂和他的一些相關(guān)主題文章開場，我們應(yīng)該區(qū)別在以下文章中被反復(fù)提到的工藝規(guī)程制訂和生產(chǎn)方案。工藝規(guī)程制訂與如何制造產(chǎn)品和它的零件等工程技術(shù)問題有關(guān)，制造零件和裝配產(chǎn)品需要什么樣的設(shè)備和工具工藝規(guī)程制訂與產(chǎn)品制造物流管理有關(guān)系。它在工藝規(guī)程制訂后面與原料分類及獲得滿足制造充分?jǐn)?shù)量產(chǎn)品要求的資源有關(guān)。工藝規(guī)程制訂工藝規(guī)程制訂包括決定最適當(dāng)?shù)闹圃旒把b配步驟和順序，在這些順序和步驟中他們必須根據(jù)所提出的詳細(xì)的設(shè)計(jì)說明書標(biāo)準(zhǔn)完成給定零件或產(chǎn)品制造。能夠被方案的工藝范圍和多樣性通常由于公司車間可用設(shè)備和技術(shù)能力而受到限制。在公司內(nèi)部不能夠制造的零件必須到外部市場購置，工藝規(guī)程制訂所提及的工藝選擇同樣也受到詳細(xì)設(shè)計(jì)資料的限制，我們稍后將會(huì)回到這一點(diǎn)。工藝規(guī)程制訂通常是由制造工程師完成的，工藝制訂者必須熟悉工廠中詳細(xì)可用的制造流程并且能夠說明工程圖?；谥朴喺叩闹R(shí)、技術(shù)和經(jīng)歷，用于制造每個(gè)零件的工藝步驟以最符合邏輯的順序被開展制訂。以下各項(xiàng)是在工藝規(guī)程制訂范圍里的許多決定和詳細(xì)資料：

.設(shè)計(jì)圖的說明.

在工藝規(guī)程制訂的開場，產(chǎn)品設(shè)計(jì)的這一局部(材料、尺寸、公差、外表處理等等)必須進(jìn)展分析。

.工藝和順序.

工藝制訂者必須選擇哪一個(gè)工藝是必需的及必需工藝的序列。此外還必須準(zhǔn)備好一個(gè)簡短的工藝步驟描述。

.設(shè)備選擇.

大體上，工藝制訂者必須逐步展開利用工廠現(xiàn)有機(jī)器的方案。另外，組件必須被購置或在新設(shè)備上的投資必須被制定。

.工具、沖模、鑄模、夾具、量具.

工藝必須決定每個(gè)工序需要什么工具，這些工具的實(shí)際設(shè)計(jì)和制造通常通過委派工具設(shè)計(jì)部門和工具庫或者聯(lián)系專攻那種工具制造的外面廠商來完成。

.方法分析.

車間規(guī)劃，小工具，提升重物的提升間。甚至在一些人工操作情景中的肢體動(dòng)作也被指定。

.操作步驟.

工作測量技術(shù)被用來為每個(gè)操作設(shè)定時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。

.切削工具和切削條件.

這些必須對(duì)加工操作通過推薦標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)來進(jìn)展詳細(xì)說明。零件工藝規(guī)程制訂對(duì)于單個(gè)零件，加工順序通過一種被稱為進(jìn)路表的表格來進(jìn)展文件證明備份。就如工程圖被用于詳細(xì)說明設(shè)計(jì)產(chǎn)品一樣，進(jìn)路表被用于詳細(xì)說明工藝方案。他們是類似的，一個(gè)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)，另一個(gè)用于制造。制造單個(gè)零件的典型加工順序包括：(1)一個(gè)根本工序(2)二級(jí)工序(3)提高物質(zhì)特性工序和(4)最后工序。一個(gè)根本工序決定了工件的起始造型。金屬鑄件、塑料成型、金屬精煉是根本工序中的實(shí)例。起始造型常常必須通過改變起始造型操作(或者接近于最終造型)的二級(jí)工序來精制。二級(jí)工序習(xí)慣于和根本工序一起提供起始造型，當(dāng)砂型鑄造是根本工序，車加工通常是二級(jí)工序。當(dāng)軋鋼廠制造金屬片是根本工序，沖壓操作像沖裁和彎曲通常是二級(jí)工序。當(dāng)塑料注入成型是根本工序時(shí)，二級(jí)工序通常是不必要的，因?yàn)樗拇蠖鄶?shù)幾何特征制造通過別的方式如成型制造來完成。塑料成型和其他操作的二級(jí)工序被稱為凈成型工序的并發(fā)二級(jí)工序，需要一些但并不多的二級(jí)工序的操作就是所提到的近似成型工序。許多有印象的摸鍛件就是這一類，這類零件能夠經(jīng)常在鍛造(初級(jí)工序)階段被成型，因此減少了必要的加工(二級(jí)工序)。一旦模型被建設(shè)，許多零件的下一步是改進(jìn)它們的機(jī)械物理性能。提高特性工序并不改變零件模型，然而，它卻能改變零件的物理特性。金屬零件的熱處理操作就是最普通的實(shí)例。類似的如玻璃通過熱處理來制造鋼化玻璃，對(duì)于大多數(shù)零件的制造來說，這些特性加強(qiáng)工序在加工工序中并不需要。最后工序通常對(duì)零件(或裝配體)的外表提供一個(gè)涂層。例如電鍍、薄膜沉積技術(shù)、涂漆。外表處理的目的是改善外觀，改變顏色或者外表保護(hù)防止腐蝕和磨損等等。在很多零件中最后工序是并不需要的。例如：塑料成型就很少需要最后程序。當(dāng)必須需要最后程序，他通常是加工順序的最后一步。裝配工藝規(guī)程制訂一個(gè)既定產(chǎn)品的典型裝配方法由以下因素決定的：(1)預(yù)期產(chǎn)品數(shù)量(2)裝配產(chǎn)品的復(fù)雜性。例如：不同組件的數(shù)量和(3)常用裝配工藝。例如：機(jī)械定位焊接、對(duì)于小數(shù)量產(chǎn)品，通常在人工裝配線上進(jìn)展裝配。對(duì)于大量制造的一打或這樣組件的簡單零件，要采用適當(dāng)?shù)淖詣?dòng)化裝配線。無論如何這里有一個(gè)工作必須被完成的優(yōu)先順序，這個(gè)優(yōu)先需求經(jīng)常用一個(gè)優(yōu)先表來進(jìn)展圖表描繪。裝配工藝規(guī)程制訂包括裝配指令的開展，但是更詳細(xì)地對(duì)于小批量生產(chǎn)。在一個(gè)崗位完成整個(gè)裝配，對(duì)于一個(gè)裝配線上的大批量生產(chǎn)，工藝規(guī)程制訂由一種分配工作條件到裝配線個(gè)別工位并被叫做人工投入線性平衡法的程序組成。這種裝配線按照裝配線平衡解決方案決定的順序發(fā)送工作單元到個(gè)別工位，在個(gè)別組成，任意工具或夾具的工藝規(guī)程制訂時(shí)，一條裝配線的決定、設(shè)計(jì)和制造必須被完成，并且工作站的必須被列出來。制造或購置決定在工藝制定過程中出現(xiàn)的一個(gè)重大問題是一個(gè)特定零件應(yīng)該在公司內(nèi)部的工廠內(nèi)生產(chǎn)還是從外部銷售商處購置，并且這個(gè)問題的答案被認(rèn)為是制造或購置決定。如果公司沒有技術(shù)設(shè)備或制造零件所必須的詳細(xì)制造工藝中的專門技術(shù)，那么答案就很明顯了。因?yàn)闆]有其他選擇零件必須購置。然而，在很多例子中零件既可以在利用現(xiàn)有設(shè)備在內(nèi)部制造或者可以從外部擁有相似制造能力的生產(chǎn)銷售商處購置。在我們的關(guān)于制造或購置的決定的討論中，他應(yīng)該認(rèn)識(shí)到在開場幾乎所有的制造者從供給商那里購置原料。一個(gè)機(jī)械加工廠從一個(gè)金屬經(jīng)銷商購置他的起動(dòng)柄原料或從一個(gè)鑄造廠購置他的砂型鑄件。一個(gè)塑料成型廠從一個(gè)化工廠購置他的模塑料。一個(gè)沖壓廠可以去經(jīng)銷商或直接從軋鋼廠購置金屬片。很少的公司能夠在操作中從原料一直進(jìn)展垂直整合，這看來至少購置一些也許在他的工廠可以另外制造的零件是合理的。也有可能為公司使用的每一個(gè)組成要求制造或購置決定。這里有許多影響制造或購置決定的因素，一個(gè)人可能認(rèn)為本錢是決定是購置還是制造零件的最重要的因素。如果一個(gè)外部經(jīng)銷商比公司工廠更精通于制造零件的工藝，因而公司內(nèi)部生產(chǎn)本錢可能比經(jīng)銷商賺取本錢后的價(jià)格還要高?？墒?，如果購置決定導(dǎo)致公司工廠設(shè)備和勞動(dòng)的閑置，購置零件的外表優(yōu)勢就會(huì)喪失。考慮以下例子制造或購置決定。為一個(gè)特定零件被引述的價(jià)格是100個(gè)單位的每單位$20.00。制造零件的成分如下所示：單位原料本錢=每單位$8.00直接勞動(dòng)本錢=每單位$6.00勞動(dòng)加班150%=每單位$9.00設(shè)備修理本錢=每單位$5.00___________________總計(jì)=每單位$28.00這個(gè)組成應(yīng)該被購置還是在內(nèi)部制造解決方案：盡管經(jīng)銷商的引證似乎支持購置決定，讓我們來考慮如果引證被承受可能在生產(chǎn)操作中的沖突。$5.00設(shè)備維修本錢是已經(jīng)被制定的投資本錢，如果設(shè)備設(shè)計(jì)因?yàn)橘徶昧慵臎Q定而變的沒有利用價(jià)值，那么這個(gè)固定本錢仍然繼續(xù)盡管設(shè)備閑置著。同樣，如果零件被購置由工廠空間，效用和勞動(dòng)本錢組成的$9.00的勞動(dòng)間接本錢仍然繼續(xù)。通過這種推理，如果應(yīng)該已用于生產(chǎn)零件的設(shè)備閑置的購置決定并不是一個(gè)好決定因?yàn)樗赡芑ㄙM(fèi)公司將近$20.00+$5.0+$9.00=$34.0每單元。另一方面，如果正在討論的設(shè)備可以被用于生產(chǎn)其他零件并且內(nèi)部生產(chǎn)本錢低于外部聯(lián)系報(bào)價(jià)，那么一個(gè)購置決定就是一個(gè)好決定。制造或購置決定并不像這個(gè)例子中的那樣直接。這幾年的一個(gè)趨勢，尤其在汽車工業(yè)，公司和零件供給者建設(shè)嚴(yán)密關(guān)系。由此我們將引出并行工程。在方案操作方面制造公司有很大興趣利用計(jì)算機(jī)輔助工藝〔CAPP〕系統(tǒng)來完成。那些熟悉加工詳細(xì)資料和其他工藝的工廠培訓(xùn)的工人逐漸退休，并且這些人在將來工藝制訂的過程中是非常有用的。一種可選擇的用于完成這種功能的方式是必需的，CAPP提供了這種選擇。CAPP經(jīng)常被看作是計(jì)算機(jī)輔助制造〔CAM〕的一局部。然而這種趨向意味著CAM是一系列系統(tǒng)。事實(shí)上，當(dāng)CAD和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)協(xié)同作用創(chuàng)造了一個(gè)CAD/CAM系統(tǒng)。在這樣一個(gè)系統(tǒng)中，CAPP成為設(shè)計(jì)和制造之間的直接聯(lián)結(jié)。來自計(jì)算機(jī)輔助工藝的優(yōu)點(diǎn)包括以下幾點(diǎn)：

.工藝合理化和標(biāo)準(zhǔn)化.

自開工藝規(guī)程制訂比完全用手工編制工藝產(chǎn)生的更合理化和一致化。標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)趨向產(chǎn)生低本錢和高生產(chǎn)質(zhì)量。

.增強(qiáng)工藝制訂者的生產(chǎn)力.

在數(shù)據(jù)文件中的系統(tǒng)方法和標(biāo)準(zhǔn)加工設(shè)計(jì)的實(shí)用性使工藝制訂者可完成更多的工作。

.減少工藝規(guī)程的制訂時(shí)間.

與手工準(zhǔn)備相比，利用CAPP系統(tǒng)的工藝制訂者可以在較短的時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)備好進(jìn)路表。

.改進(jìn)異讀性.

計(jì)算機(jī)準(zhǔn)備的進(jìn)路表比手工準(zhǔn)備的進(jìn)路表更容易簡潔。

.結(jié)合其他應(yīng)用軟件.

CAPP系統(tǒng)可以在界面上與其它應(yīng)用軟件結(jié)合，象本錢估計(jì)和工作標(biāo)準(zhǔn)。計(jì)算機(jī)輔助工藝圍繞著兩個(gè)路徑來設(shè)計(jì)，這兩個(gè)路徑被叫做：〔1〕CAPP檢索系統(tǒng)和〔2〕CAPP生成系統(tǒng)。許多CAPP系統(tǒng)結(jié)合這兩種路徑而被稱為生成檢索CAPP系統(tǒng)。制造業(yè)的并行工程和設(shè)計(jì)并行工程引用一種常用于產(chǎn)品開展的路徑，通過它使工程設(shè)計(jì)功能、工程制造功能和其他功能綜合起來以減少一種新產(chǎn)品投放市場所需要的共用時(shí)間，也被稱為并發(fā)工程，他可能被認(rèn)為是CAD/CAM技術(shù)的類似組織版本，按照傳統(tǒng)路徑來使一件產(chǎn)品投放市場。如圖(1)a所示，工程設(shè)計(jì)功能和工程制造功能這兩種功能是分開并且連續(xù)的，產(chǎn)品設(shè)計(jì)部門開展一項(xiàng)新的設(shè)計(jì)有時(shí)很少考慮到公司的制造能力，也很少有時(shí)機(jī)能夠讓制造工程師來提供如何使設(shè)計(jì)更容易制造的一些建議。他好似消除了在設(shè)計(jì)和制造之間的一堵墻，當(dāng)設(shè)計(jì)部門完成設(shè)計(jì)，他投擲工程圖和說明書越過這面墻，并且那時(shí)工藝規(guī)程制訂也開場了。圖〔1〕

比擬:(a)傳統(tǒng)產(chǎn)品開展周期和(b)并行產(chǎn)品的開展周期通過比擬，實(shí)行并行工程的公司，工程制造部門在早期就參與到產(chǎn)品開展周期。為如何使產(chǎn)品和他的組成能夠被設(shè)計(jì)的更適于制造提供建議。他同樣為產(chǎn)品提供制造方案繼續(xù)進(jìn)展的早期準(zhǔn)備，這種并行工程的路徑在圖(1)b中被描繪出。除了工程制造以外其他功能同樣被包括在產(chǎn)品開展周期中，如質(zhì)量工程、制造部門、后勤服務(wù)、市場供給評(píng)定組成和一些情況下將使用這些產(chǎn)品的消費(fèi)者。在產(chǎn)品開展階段的所有這些功能不僅能改善新產(chǎn)品的功能和性能，同時(shí)也能改善他的可造性、自檢性、易測性、服務(wù)能力和可維護(hù)性。通過早期功能改善，因?yàn)樵谧罱K產(chǎn)品設(shè)計(jì)之后的回憶太晚以至于不能對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)展便利的修改的不利因素的消除，使產(chǎn)品開展周期的持續(xù)期大大減少。并行設(shè)計(jì)包含以下因素：(1)一些制造和裝配設(shè)計(jì)(2)質(zhì)量設(shè)計(jì)(3)本錢設(shè)計(jì)和(4)生命周期設(shè)計(jì)。另外，像快速成型、虛擬制造、和組織轉(zhuǎn)變等輔助技術(shù)需要被用來促進(jìn)公司的并行工程。制造和裝配設(shè)計(jì)據(jù)估計(jì)一件產(chǎn)品的70%的生命周期本錢是由在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)所做的根本決定所決定的，這些設(shè)計(jì)決定包括每個(gè)零件的材料、零件模型、公差、外表處理、零件是如何被組織裝配的和常用裝配方法。一旦這些決定被指定，減少產(chǎn)品制造本錢的能力就會(huì)被限制。例如，如果產(chǎn)品設(shè)計(jì)者決定用鋁砂型鑄造法制造一個(gè)分開零件，但是這個(gè)零件的工藝特性只能通過加工來完成(如螺紋孔和配合公差)，制造工程師沒有選擇的余地，只能按照先砂型鑄造在加工的方法來到達(dá)既定要求。在這個(gè)例子中，用一個(gè)在單獨(dú)步驟所需要的塑料模制品也許是一個(gè)較好的決定。因此，當(dāng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)展開時(shí)給制造工程師一個(gè)忠告設(shè)計(jì)者的時(shí)機(jī)對(duì)產(chǎn)品的順利可造性是非常重要的。這種被用于嘗試描述順利改變一件新產(chǎn)品的可造性的條件是制造設(shè)計(jì)(DFM)和裝配設(shè)計(jì)(DFA)。當(dāng)然，DFM和DFA是嚴(yán)密相連的，因此讓我們用制造和裝配設(shè)計(jì)(DFM/A)的形式來表達(dá)。制造和裝配設(shè)計(jì)包括在一件新產(chǎn)品中的可造性和可裝配性的綜合考慮，這包括：(1)組織變化和(2)設(shè)計(jì)原理和指導(dǎo)方針。.在DFM/A中的組織變化.

DFM/A的有效執(zhí)行包括公司組織機(jī)構(gòu)的正式或非正式的變化，因此設(shè)計(jì)職工和制造職工之間有很好的交流和交互作用。這可以通過以下方法來完成：(1)通過成立由產(chǎn)品設(shè)計(jì)者制造工程師和其他員工(例如：質(zhì)量工程師、材料專家)組成的攻關(guān)小組來進(jìn)展產(chǎn)品開發(fā)；(2)通過要求設(shè)計(jì)工程師用一些事業(yè)時(shí)間在制造上，以能夠掌握第一手可造性和可裝配性是如何通過產(chǎn)品設(shè)計(jì)聯(lián)系在一起的；(3)通過指派制造工程師到產(chǎn)品設(shè)計(jì)部門在一個(gè)臨時(shí)的或?qū)Ｈ蔚母献鲆粋€(gè)復(fù)原性參謀。.設(shè)計(jì)說明和指導(dǎo)方針.

DFM/A為了理解如何設(shè)計(jì)一個(gè)既定產(chǎn)品來使可造性和可裝配性最大化也依賴于設(shè)計(jì)說明和指導(dǎo)方針的使用，這些通用設(shè)計(jì)指導(dǎo)方針中的一些幾乎適用于任何產(chǎn)品設(shè)計(jì)。在其他方面，一些設(shè)計(jì)原理只適用于特定工序，例如：軸或錐度在階梯中的使用和利用模制品來切除模內(nèi)零件，在制造過程中我們只把這些具體過程指導(dǎo)方針放在書本上。指導(dǎo)方針有時(shí)互相矛盾，一條指導(dǎo)方針是“簡化零件模型，防止不必要的特征〞。但是在同一表格里的另一指導(dǎo)方針為了裝配安全而規(guī)定在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)“特殊幾何特征必須不時(shí)加上他的組成〞。而且他也許值得來結(jié)合個(gè)別裝配件的特征來減少產(chǎn)品中零件的數(shù)量。在這些例如中零件制造設(shè)計(jì)與裝配設(shè)計(jì)相沖突，在這個(gè)矛盾沖突的兩邊，一個(gè)適當(dāng)解決方法必須被發(fā)現(xiàn)。ProcessPlanningandConcurrentEngineeringT.RamayahandNorainiIsmailABSTRACTTheproductdesignistheplanfortheproductanditscomponentsandsubassemblies.Toconverttheproductdesignintoaphysicalentity,amanufacturingplanisneeded.Theactivityofdevelopingsuchaplaniscalledprocessplanning.Itisthelinkbetweenproductdesignandmanufacturing.Processplanninginvolvesdeterminingthesequenceofprocessingandassemblystepsthatmustbeaccomplishedtomaketheproduct.Inthepresentchapter,weexamineprocessingplanningandseveralrelatedtopics.ProcessPlanningProcessplanninginvolvesdeterminingthemostappropriatemanufacturingandassemblyprocessesandthesequenceinwhichtheyshouldbeaccomplishedtoproduceagivenpartorproductaccordingtospecificationssetforthintheproductdesigndocumentation.Thescopeandvarietyofprocessesthatcanbeplannedaregenerallylimitedbytheavailableprocessingequipmentandtechnologicalcapabilitiesofthecompanyofplant.Partsthatcannotbemadeinternallymustbepurchasedfromoutsidevendors.Itshouldbementionedthatthechoiceofprocessesisalsolimitedbythedetailsoftheproductdesign.Thisisapointwewillreturntolater.Processplanningisusuallyaccomplishedbymanufacturingengineers.Theprocessplannermustbefamiliarwiththeparticularmanufacturingprocessesavailableinthefactoryandbeabletointerpretengineeringdrawings.Basedontheplanner’sknowledge,skill,andexperience,theprocessingstepsaredevelopedinthemostlogicalsequencetomakeeachpart.Followingisalistofthemanydecisionsanddetailsusuallyincludewithinthescopeofprocessplanning..Interpretationofdesigndrawings.

Thepartofproductdesignmustbeanalyzed(materials,dimensions,tolerances,surfacefinished,etc.)atthestartoftheprocessplanningprocedure.

.Processandsequence.

Theprocessplannermustselectwhichprocessesarerequiredandtheirsequence.Abriefdescriptionofprocessingstepsmustbeprepared.

.Equipmentselection.

Ingeneral,processplannersmustdevelopplansthatutilizeexistingequipmentintheplant.Otherwise,thecomponentmustbepurchased,oraninvestmentmustbemadeinnewequipment.

.Tools,dies,molds,fixtures,andgages.

Theprocessmustdecidewhattoolingisrequiredforeachprocessingstep.Theactualdesignandfabricationofthesetoolsisusuallydelegatedtoatooldesigndepartmentandtoolroom,oranoutsidevendorspecializinginthattypeoftooliscontacted.

.Methodsanalysis.

Workplacelayout,smalltools,hoistsforliftingheavyparts,eveninsomecaseshandandbodymotionsmustbespecifiedformanualoperations.Theindustrialengineeringdepartmentisusuallyresponsibleforthisarea.

.Workstandards.

Workmeasurementtechniquesareusedtosettimestandardsforeachoperation.Cuttingtoolsandcuttingconditions.

Thesemustbespecifiedformachiningoperations,oftenwithreferencetostandardhandbookrecommendations.ProcessplanningforpartsForindividualparts,theprocessingsequenceisdocumentedonaformcalledaroutesheet.Justasengineeringdrawingsareusedtospecifytheproductdesign,routesheetsareusedtospecifytheprocessplan.Theyarecounterparts,oneforproductdesign,theotherformanufacturing.Atypicalprocessingsequencetofabricateanindividualpartconsistsof:(1)abasicprocess,(2)secondaryprocesses,(3)operationstoenhancephysicalproperties,and(4)finishingoperations.Abasicprocessdeterminesthestartinggeometryoftheworkparts.Metalcasting,plasticmolding,androllingofsheetmetalareexamplesofbasicprocesses.Thestartinggeometrymustoftenberefinedbysecondaryprocesses,operationsthattransformthestartinggeometry(orclosetofinalgeometry).Thesecondarygeometryprocessesthatmightbeusedarecloselycorrelatedtothebasicprocessthatprovidesthestartinggeometry.Whensandcastingisthebasicprocesses,machiningoperationsaregenerallythesecondprocesses.Whenarollingmillproducessheetmetal,stampingoperationssuchaspunchingandbendingarethesecondaryprocesses.Whenplasticinjectionmoldingisthebasicprocess,secondaryoperationsareoftenunnecessary,becausemostofthegeometricfeaturesthatwouldotherwiserequiremachiningcanbecreatedbythemoldingoperation.Plasticmoldingandotheroperationthatrequirenosubsequentsecondaryprocessingarecallednetshapeprocesses.Operationsthatrequiresomebutnotmuchsecondaryprocessing(usuallymachining)arereferredtoasnearnetshapeprocesses.Someimpressiondieforgingsareinthiscategory.Thesepartscanoftenbeshapedintheforgingoperation(basicprocesses)sothatminimalmachining(secondaryprocessing)isrequired.Oncethegeometryhasbeenestablished,thenextstepforsomepartsistoimprovetheirmechanicalandphysicalproperties.Operationstoenhancepropertiesdonotalterthegeometryofthepart;instead,theyalterphysicalproperties.Heattreatingoperationsonmetalpartsarethemostcommonexamples.Similarheatingtreatmentsareperformedonglasstoproducetemperedglass.Formostmanufacturedparts,theseproperty-enhancingoperationsarenotrequiredintheprocessingsequence.Finallyfinishoperationsusuallyprovideacoatontheworkparts(orassembly)surface.Examplesincludedelectroplating,thinfilmdepositiontechniques,andpainting.Thepurposeofthecoatingistoenhanceappearance,changecolor,orprotectthesurfacefromcorrosion,abrasion,andsoforth.Finishingoperationsarenotrequiredonmanyparts;forexample,plasticmoldingrarelyrequirefinishing.Whenfinishingisrequired,itisusuallythefinalstepintheprocessingsequence.ProcessingPlanningforAssembliesThetypeofassemblymethodusedforagivenproductdependsonfactorssuchas:(1)theanticipatedproductionquantities;(2)complexityoftheassembledproduct,forexample,thenumberofdistinctcomponents;and(3)assemblyprocessesused,forexample,mechanicalassemblyversuswelding.Foraproductthatistobemadeinrelativelysmallquantities,assemblyisusuallyperformedonmanualassemblylines.Forsimpleproductsofadozenorsocomponents,tobemadeinlargequantities,automatedassemblysystemsareappropriate.Inanycase,thereisaprecedenceorderinwhichtheworkmustbeaccomplished.Theprecedencerequirementsaresometimesportrayedgraphicallyonaprecedencediagram.Processplanningforassemblyinvolvesdevelopmentofassemblyinstructions,butinmoredetail.Forlowproductionquantities,theentireassemblyiscompletedatasinglestation.Forhighproductiononanassemblyline,processplanningconsistsofallocatingworkelementstotheindividualstationsoftheline,aprocedurecalledlinebalancing.Theassemblylineroutestheworkunittoindividualstationsintheproperorderasdeterminedbythelinebalancesolution.Asinprocessplanningforindividualcomponents,anytoolsandfixturesrequiredtoaccomplishanassemblytaskmustbedetermined,designed,built,andtheworkstationarrangementmustbelaidout.MakeorBuyDecisionAnimportantquestionthatarisesinprocessplanningiswhetheragivenpartshouldbeproducedinthecompany’sownfactoryorpurchasedfromanoutsidevendor,andtheanswertothisquestionisknownasthemakeorbuydecision.Ifthecompanydoesnotpossessthetechnologicalequipmentorexpertiseintheparticularmanufacturingprocessesrequiredtomakethepart,thentheanswerisobvious:Thepartmustbepurchasedbecausethereisnointernalalternative.However,inmanycases,thepartcouldeitherbemadeinternallyusingexistingequipment,oritcouldbepurchasedexternallyfromavendorthatprocesssimilarmanufacturingcapability.Inourdiscussionofthemakeorbuydecision,itshouldberecognizedattheoutsetthatnearlyallmanufacturesbuytheirrawmaterialsfromsupplies.Amachineshoppurchasesitsstartingbarstockfromametalsdistributoranditssandcastingsfromafoundry.Aplasticmoldingplantbuysitsmoldingcompoundfromachemicalcompany.Astampingpressfactorypurchasessheetmetaleitherfroadistributorordirectfromarollingmill.Veryfewcompaniesareverticallyintegratedintheirproductionoperationsallthewayfromrawmaterials,itseemsreasonabletoconsiderpurchasingatleastsomeofthepartsthatwouldotherwisebeproducedinitsownplant.Itisprobablyappropriatetoaskthemakeorbuyquestionforeverycomponentthatisusedbythecompany.Thereareanumberoffactorsthatenterintothemakeorbuydecision.Onewouldthinkthatcostisthemostimportantfactorindeterminingwhethertoproducethepartorpurchaseit.Ifanoutsidevendorismoreproficientthanthecompany’sownplantinthemanufacturingprocessesusedtomakethepart,thentheinternalproductioncostislikelytobegreaterthanthepurchasepriceevenafterthevendorhasincludedaprofit.However,ifthedecisiontopurchaseresultsinidleequipmentandlaborinthecompany’sownplant,thentheapparentadvantageofpurchasingthepartmaybelost.ConsiderthefollowingexamplemakeorBuyDecision.Thequotedpriceforacertainpartis$20.00perunitfor100units.Thepartcanbeproducedinthecompany’sownplantfor$28.00.Thecomponentsofmakingthepartareasfollows:Unitrawmaterialcost=$8.00perunit

Directlaborcost=6.00perunit

Laboroverheadat150%=9.00perunit

Equipmentfixedcost=5.00perunit

________________________________Total=28.00perunitShouldthecomponentbyboughtormadein-house?Solution:Althoughthevendor’squoteseemstofavorabuydecision,letusconsiderthepossibleimpactonplantoperationsifthequoteisaccepted.Equipmentfixedcostof$5.00isanallocatedcostbasedoninvestmentthatwasalreadymade.Iftheequipmentdesignedforthisjobbecomesunutilizedbecauseofadecisiontopurchasethepart,thenthefixedcostcontinueseveniftheequipmentstandsidle.Inthesameway,thelaboroverheadcostof$9.00consistsoffactoryspace,utility,andlaborcoststhatremainevenifthepartispurchased.Bythisreasoning,abuydecisionisnotagooddecisionbecauseitmightbecostthecompanyasmuchas$20.00+$5.0+$9.00=$34.00perunitifitresultsinidletimeonthemachinethatwouldhavebeenusedtoproducethepart.Ontheotherhand,iftheequipmentinquestioncanbeusedfortheproductionofotherpartsforwhichthein-housecostsarelessthanthecorrespondingoutsidequotes,thenabuydecisionisagooddecision.Makeorbuydecisionarenotoftenasstraightforwardasinthisexample.Atrendinrecentyears,especiallyintheautomobileindustry,isforcompaniestostresstheimportanceofbuildingcloserelationshipswithpartssuppliers.Weturntothisissueinourlaterdiscussionofconcurrentengineering.Computer-aidedProcessPlanningThereismuchinterestbymanufacturingfirmsinautomatingthetaskofprocessplanningusingcomputer-aidedprocessplanning(CAPP)systems.Theshop-trainedpeoplewhoarefamiliarwiththedetailsofmachiningandotherprocessesaregraduallyretiring,andthesepeoplewillbeavailableinthefuturetodoprocessplanning.Analternativewayofaccomplishingthisfunctionisneeded,andCAPPsystemsareprovidingthisalternative.CAPPisusuallyconsideredtobepartofcomputer-aidedmanufacturing(CAM).However,thistendstoimplythatCAMisastand-alongsystem.Infact,asynergyresultswhenCAMiscombinedwithcomputer-aideddesigntocreateaCAD/CAMsystem.Insuchasystem,CAPPbecomesthedirectconnectionbetweendesignandmanufacturing.Thebenefitsderivedfromcomputer-automatedprocessplanningincludethefollowing:

.Processrationalizationandstandardization.

Automatedprocessplanningleadstomorelogicalandconsistentprocessplansthanwhenprocessisdonecompletelymanually.Standardplanstendtoresultinlowermanufacturingcostsandhigherproductquality..Increasedproductivityofprocessplanner.

Thesystematicapproachandtheavailabilityofstandardprocessplansinthedatafilespermitmoreworktobeaccomplishedbytheprocessplanners.

.Reducedleadtimeforprocessplanning.

ProcessplannerworkingwithaCAPPsystemcanprovideroutesheetsinashorterleadtimecomparedtomanualpreparation.

.Improvedlegibility.

Computer-preparedroutsheetsareneaterandeasiertoreadthanmanuallypreparedroutesheets.

.Incorporationofotherapplicationprograms.

TheCAPPprogramcanbeinterfacedwithotherapplicationprograms,suchascostestimatingandworkstandards.Computer-aidedprocessplanningsystemsaredesignedaroundtwoapproaches.Theseapproachesarecalled:(1)retrievalCAPPsystemsand(2)generativeCAPPsystems.SomeCAPPsystemscombinethetwoapproachesinwhatisknownassemi-generativeCAPP.ConcurrentEngineeringandDesignforManufacturingConcurrentengineeringreferstoanapproachusedinproductdevelopmentinwhichthefunctionsofdesignengineering,manufacturingengineering,andotherfunctionsareintegratedtoreducetheelapsedtimerequiredtobringanewproducttomarket.Alsocalledsimultaneousengineering,itmightbethoughtofastheorganizationalcounterparttoCA