工艺方案经济性分析：评估方案可行性

制定机械加工工艺规程时，在满足加工质量的前提下，要特别注重其经济性。一般情况下，满足同一质量要求的加工方案可以有多种，这些方案中，必然有一个是经济性最好的方案。所谓经济性好，就是指在机械加工中能用最低的成本制造出合格的产品，这样，就需要对不同的工艺方案进行技术经济分析，从技术上和生产成本等方面进行比较。

制造一个零件（或产品）所消耗的费用总和叫生产成本。生产成本可分为两类费用：一类是与工艺过程直接有关的费用，称为工艺成本。工艺成本约占生产成本的70%～75%。另一类是与工艺过程没有直接关系的费用，如行政人员的开支、厂房折旧费、取暖费等。对工艺方案进行经济性分析时，只需对前一类费用（工艺成本）进行分析。

1.工艺成本的组成与计算

工艺成本由变动费用（V）和固定费用（S）组成。变动费用是与年产量有关并与之成正比费用。它包括材料费、人工费、机床电费、设备维修费和刀具消耗费等。固定费用是与年产量变化没有直接关系的费用，一般包括专用机床折旧、夹具、量具、辅具等费用。

工艺成本可表示为：

式中，E——全厂或某一道工序全年的工艺成本（元/年）；

S——固定费用（元/年）；

V——变动费用（元/件）；

N——年产量（件/年）。

单件工艺成本或工序成本可表示为：

式中，Ed——单件工艺成本或某一个工序的工序成本（元/件）。

根据上述工艺成本的两个公式，可以进行不同工艺方案的经济性分析比较。应当指出，在进行经济分析时，还应全面考虑改善劳动条件，提高劳动生产效率，以及促进生产技术提高等问题。

全年工艺成本与年产量的关系如图4-27所示，E与N呈线性关系，说明年工艺成本随着年产量的变化而成正比地变化。

单件工艺成本与年产量是双曲线的关系，如图4-28所示。在曲线的左段，N值很小，设备负荷低，Ed就高，如N略有变化时，Ed将有较大的变化。在曲线的右段，N值很大，多采用专用设备（S较大、V较小），且S/N值小，故Ed较小，N值的变化对Ed影响很小。以上分析表明，当S值一定时（主要是指专用工装设备费用），就应该有一个相适应的零件年产量。所以，在单件小批生产时，因S/N值占的比例大，就不适合使用专用工装设备（以降低S值）；在大批量生产时，因S/N值占的比例小，最好采用专用工装设备（同时减小V值）。

图4-27　全年工艺成本与年产量的关系

图4-28　单件工艺成本与年产量的关系(www.xing528.com)

2.不同工艺方案的经济性比较

对不同工艺方案的经济性进行比较时，有两种情况。

①当各工艺方案的基本投资相近，或都使用现有设备、工装条件时，可比较其工艺成本。如果方案1的不变费用为S1，可变费用为V1；方案2的不变费用为S2，可变费用为V2，如图4-29（a）所示，工艺方案的优劣与年产量N有关。图4-29（a）说明，不论N为何值，方案2的经济性总优于方案1；图4-29（b）说明，当N＜Nk乃时，方案2优于方案1，当N＞Nk时，方案1优于方案2，此时图4-29（c）说明，N＜Nk时，方案1优于方案2，当N＞Nk时，方案2优于方案1，此时

图4-29　两种工艺方案的经济性对比

②如果两种工艺方案的基本投资相差较大时，则应比较不同方案的基本投资差额的回收期。例如，方案1采用了高生产效率而价格较贵的机床和工艺装备，基本投资大，但工艺成本低；方案2采用生产效率较低而价格也较低的机床和工艺装备，基本投资小，但工艺成本高。二者收益如何，需要用回收期来衡量。基本投资差额回收期可用下式表示。

式中，τ——回收期（年）；

k1、k2——方案1、方案2的基本投资（元）；

E1、E2——方案1、方案2的全年工艺成本（元/年）；

Δk——基本投资差额（元）；

ΔE——全年工艺成本差额（元/年）。

所以，回收期限就是指方案1比方案2多花费的投资，需要多长时间才能由于工艺成本的降低而收回来的期限。显然，τ越小，则经济效益越好。τ至少应满足以下要求：

a.应小于所采用的设备或工艺装备的使用年限；

b.应小于生产产品更新换代年限；

c.应小于国家规定的回收期。如新普通机床的回收期为4～6年，新夹具为2～3年。