Загальні поняття тавизначення технології машинобудування
1. Машина як об’єкт виробництва
Об’єктами виробництва машинобудівної промисловості єрізні машини.
Машина – це механізм або поєднання механізмів, щоздійснюють доцільні рухи для перетворення енергії або виконання робіт.
В залежності від основного призначення розрізняють двакласи машин: машини-двигуни, за допомогою яких один вид енергії перетворюєтьсяв інший, зручний для використання, і робочі машини (машини-знаряддя), задопомогою яких змінюються форма, властивості та положення об’єкта праці.
Інше визначення машини:
Машина – неживий перетворювач продукту в корисну длялюдини продукцію.
Будь-яка машина створюється для здійсненнятехнологічного процесу з метою задоволення тієї чи іншої потреби людини.Потреби людського суспільства є головним стимулом у створенні машини.
Машини, механізми і устаткування, їх агрегати чидеталі в процесі виробництва їх на машинобудівному підприємстві є виробами,тобто виріб – це продукт кінцевої стадії виробництва, або це – набір (чипредмет) виробництва, що належить виготовленню на підприємстві.
Вироби в залежності від призначення поділяються навироби основного і допоміжного виробництва. До виробів основного виробництвавідносять вироби, які призначені для реалізації, а до виробів допоміжного виробництва –вироби, які призначені тільки для власних потреб підприємства, що їхвиготовляє.
Згідно зі стандартом встановлені наступні виробів.
Деталь – це виріб, виготовлений з однорідного занайменуванням і маркою матеріалу без використання складальних операцій.
У кожній деталі, що бере участь в складанні, єсполучувані та несполучувані поверхні. Перші при складанні стикаються зповерхнями інших деталей, створюючи відповідні з’єднання. При цьому різніз’єднувані поверхні можуть мати різне призначення. Одні з них служать дляприєднання даної деталі до інших деталей (наприклад, нижня площина передньої бабкитокарного верстата сполучається з відповідною поверхнею станини і визначає цимположення передньої бабки відносно станини; шийки шпинделя верстата, сполучаючисьз отворами вкладишів підшипників, визначають положення шпинделя верстата; хвостовиктурбінної лопатки, сполучаючись з відповідними пазами ротора, задає конкретнеположення турбінній лопатці тощо). Такі поверхні називають основними базами.
Інші сполучувані поверхні служать для приєднання доданої деталі інших деталей складального з’єднання і називаються допоміжнимибазами. Наприклад, поверхня станини, на яку обпирається основна база передньоїбабки верстата – її нижня площина, є допоміжною базою станини; отвір вкладишапідшипника, в якому встановлюються шпиндель верстата, є допоміжною базоювкладиша тощо.
Таким чином, при складанні з’єднань основні базиоднієї деталі опираються на допоміжні бази іншої.
Сполучувані поверхні, що мають виконувати деякі робочіфункції (поверхня шківа, що стикається з приводним ременем; поверхня нарізки угвинтових механізмах; робоча поверхня турбінної лопатки, що стикається зробочим паром або газовою сумішшю тощо) називаються функціональними (абовиконавчими чи робочими).
Виконавчі поверхні деталі можуть бути інесполучуваними (наприклад, віддзеркалююча поверхня дзеркала тощо). Рештаповерхонь деталі є несполучуваними (вільними) і служать лише для оформленняпотрібної конфігурації деталі. Вони часто не обробляються або обробляються зізниженою точністю.
Базові деталі – це деталі з базовими поверхнями, які виконують ускладальному з’єднанні (вузлі) роль з’єднуючої ланки, що забезпечує прискладанні відповідне положення інших деталей.
Базовий вузол виконує ту ж функцію, що і базова деталь, але цестосується, як правило, загального складання.
Складальна одиниця (вузол) – це частина виробу, яка складається окремо ів подальшому бере участь в процесі складання як одне ціле.
Складальні одиниці (вузли), які в процесі загального складання безпосередньовходять у виріб, називаються складальними одиницями першого порядку. Складальніодиниці, що входять в складальну одиницю першого порядку, називаютьсяскладальними одиницями другого порядку і т.д.
Окремі деталі (наприклад, кріпильні) можуть входити в складальні одиницібудь-якого порядку або безпосередньо у виріб, що складається.
Складений виріб може розглядатись як складальна одиниця нульового порядку(1).
Складальний комплект – це група складових частин виробу, які необхідноподати на робоче місце для складання виробу чи його складової частини.
Об’єктами виробництва машинобудівних підприємств можуть бути комплекси ікомплекти виробів, крім окремих машин та їх частин.
Комплекс – це два і більше спеціфіцированих вироби, не з’єднаних напідприємстві-виробнику складальними операціями, але призначених для виконаннявзаємопов’язаних експлуатаційних функцій, наприклад, автоматична лінія,цех-автомат, верстат з ЧПК з керуючими панелями тощо.
/>
1. Схема складальних елементів машин
машинобудівний гальванопластика лиття
Комплект – це два і більше виробів які не з’єднані напідприємстві-виробнику складальними операціями і представляють собою набірвиробів, що мають загальне експлуатаційне призначення допоміжного характеру,наприклад, комплект запасних частин, інструмента та приналежностей,вимірювальної апаратури, упаковочної тари тощо.
Комплектуючі вироби – це виріб підприємства-постачальника, якийзастосовується як складова частина виробу, що випускаєтьсяпідприємством-виробником.
Для побудови ефективного технологічного процесу складання необхіднорозчленувати виріб на ряд складальних одиниць і деталей. Таке розчленуванняпроводиться на стадіях конструкторської підготовки виробництва при розробціконструкції виробу. При цьому складові частини (складальні одиниці) можуть бутиспроектовані із врахуванням конструктивних або технологічних вимог. Увідповідності з цими вимогами розрізняють конструктивні складальні одиниці татехнологічні складальні одиниці чи вузли.
Конструктивна складальна одиниця – це одиниця, що спроектована лише зафункціональним принципом без врахування особливого значення умов незалежного ісамостійного складання. Прикладами таких складальних одиниць можуть бутимеханізми газорозподілу, системи паливопроводів і мастилопроводів двигуна тощо.
Технологічна складальна одиниця чи вузол – це складальна одиниця, якаможе складатись окремо від інших складових частин виробу і виконувати певнуфункцію у виробах одного призначення тільки разом з іншими складовимичастинами.
Найкращим варіантом конструкції є складальна одиниця, яка відповідаєумові функціонального призначення її у виробі і умові самостійного незалежногоскладання. Це, – так звана, конструктивно-технологічна складальна одиниця. Дотаких одиниць можна віднести насоси, клапани, вентилі, коробки швидкостей,коробки передач та ін.
Принцип конструювання виробів з таких одиниць називається агрегатним чиблоковим. З конструктивно-технологічних складальних одиниць формуютьсяагрегати.
Агрегат – це складальна одиниця, якій притаманні наступні властивості: повнавзаємозамінність; можливість складання окремо від інших складових частинвиробу; здатність виконувати певну функцію у виробі або самостійно.
Складання виробів з агрегатів називається агрегатним або модульним.Виріб, спроектований за агрегатним принципом, без сумніву, має кращітехніко-економічні показники як у виготовленні, так і в експлуатації таремонті, цикл складання значно скорочується.
Переваги модульного конструювання машин наступні: підвищується якістьскладання за рахунок того, що кожна складальна одиниця після її складання можебути випробувана за своїми функціональними параметрами незалежно від іншихскладальних одиниць; значно покращуються умови експлуатації такого виробу,особливо при заміні окремих складових частин; агрегатна конструкція дозволяєремонтувати кожну складову частину окремо, виходячи з її стану. При цьомузменшується кількість виробів, що знаходяться у резерві.
Кожна складальна одиниця включає в себе певні види з’єднання деталей.
За можливістю відносного переміщення складових частин з’єднанняподіляються на рухомі та нерухомі.
За збереженням цілостності при складанні з’єднання поділяють на рознімніта нерознімні. З’єднання вважається рознімним, якщо при його розкладаннізберігається цілісність його складових частин, і нерознімним, якщо при йогорозкладанні складові частини пошкоджуються і їх цілісність порушується.
При цьому з’єднання можуть бути: нерухомими рознімними (нарізні, пазові,конічні); нерухомі нерознімні (з’єднання запресуванням, розвальцюванням,клепанням); рухомими рознімними (підшипники ковзання, плунжери-втулки, зубцізубчастих коліс, каретки-станини); рухомими нерознімними (підшипники кочення,запірні клапани).
Кількість рознімних з’єднань у сучасних машинах і механізмах складає 65–85%.
За формою сполучуваних поверхонь з’єднання поділяються на циліндричні (до35–40 % всіх з’єднань), плоскі (15–20 %), комбіновані (15–25 %), конічні (6–7%), сферичні (2–3 %), гвинтові та профільні.
За методом створення з’єднань вони поділяються на нарізні, клинові,штифтові, шпонкові, шліцьові, зварні, паяні, клепані, фланцеві, пресові,фальцювальні (з’єднання, що отримані із застосуванням спільного загинання їхкраїв), розвальцьовані, комбіновані тощо.
2. Службове призначення машини
Машина може бути дійсно корисна людям тільки тоді, коли вона можезадовольняти людей. Ступінь корисності машини визначається її відповідністюсвоєму службовому призначенню.
Службове призначення машини – максимально уточнене й чітко сформульованезавдання, для вирішення якого призначена машина.
Формулювання службового призначення машини повинно містити не тількизагальне завдання, наприклад, токарний верстат для обробки тіл обертання, а йусі додаткові умови і вимоги, які це завдання максимально уточнюють іконкретизують, наприклад, вичерпні дані про продукцію, яка вироблятиметься:вид, розміри, кількість, якість, режим виготовлення продукції; економічність,надійність, довговічність продукції; перелік умов, за яких на машині передбаченовипускати продукцію; якість вихідного продукту, використання енергії, режимроботи, стан навколишнього середовища тощо.
Таким чином, службове призначення машини повинно складатись з двохчастин: загальної частини і уточнень. Уточнення обов’язково необхідно виразитикількісно з допустимими відхиленнями.
Приклад службового призначення машини
Токарний гідрокопіювальний напівавтомат призначається для обробкиступінчастих валів з циліндричними шийками, а також фасонного профілю діаметромдо 120 мм, довжиною до 500 мм. Вихідні заготовки – прокат і поковки. Точністьобробки за діаметральними розмірами – 0,1 мм, за лінійними – 0,4 мм. Верстатпередбачений для малосерійного і одиничного виробництва, забезпечений пристроємдля переналагодження його з обробки однієї деталі на іншу за 1–2 хв, а такожшироким діапазоном режимів обробки: nшп = 81…2040 об/хв; робочіподачі копіювального супорта Sк = 20…700 мм/хв, підрізногосупорта Sп = 15…400 мм/хв та ін.
3. Технічна підготовка машинобудівного виробництва
Раціональна організація процесу виготовлення машини неможлива безпроведення ретельної технічної підготовки її виробництва.
Технічна підготовка виробництва включає в себе:
1. Конструкторську підготовку виробництва.
2. Технологічну підготовку виробництва.
3. Організаційно-економічну підготовку виробництва.
Конструкторська підготовка виробництва включає проведення таких робіт:
– розробка конструкції виробу, машин, що належать виготовленню;
– розробка креслень загальних видів та складальних одиниць;
– розробка креслень деталей;
– оформлення відповідних специфікацій та інших видівконструкторської документації, регламентованих відповідними стандартами ЄСКД.
Технологічна підготовка виробництва (ТПВ) – сукупність взаємозв’язанихпроцесів, які забезпечують технологічну готовність підприємства до випускувиробів заданого рівня якості при встановлених строках, обсягах випуску тавитратах.
Технологічна підготовка виробництва включає проведення таких робіт:
– забезпечення технологічності конструкції виробу;
– розробку технологічних процесів виготовлення заготовок, деталей,складання та контролю;
– проектування та виготовлення засобів технологічного забезпечення(технологічного оснащення);
– керування процесом ТПВ.
Порядок виконання і обсяг робіт ТПВ регламентується комплексом стандартівЄСТПВ.
Організаційно-економічна підготовка виробництва включає проведення такихробіт:
– календарне планування виробничого процесу;
– розрахунок та забезпечення потреби в матеріалах, інструменті,комплектуючих виробах;
– розрахунок затрат на виробництво;
– вибір найбільш оптимальних варіантів технологічних процесів.
Надто відповідальною та трудомісткою частиною технічної підготовкивиробництва є ТПВ, трудомісткість якої складає (у % до загальної трудомісткостітехнічної підготовки) в умовах дрібносерійного виробництва 30–40 %, серійного –40–50 %, масового – 50–60 % .
Зростання трудомісткості проектування технологічних процесів зізбільшенням випуску продукції пояснюється тим, що у великосерійному і масовомувиробництвах розробка технологічних процесів здійснюється більш ретельно, ніж всерійному (збільшується за обсягом документація, ускладнюється технологічнеоснащення).
Трудомісткість технологічного проектування в більшості випадків перевищуєтрудомісткість конструювання машин (див. приклад, 2).Найменування виробу Трудомісткість конструювання проектування техпроцесів і оснащення
Гусеничний трактор С-80
Екскаватор СЭ-3
Кран мостовий
1
1
1
496
1,83
4,20
2. Трудомісткість конструкторської та технологічної підготовкивиробництва у відносних одиницях
4. Виробничий та технологічний процеси
Згідно зі стандартом сукупність усіх дій людей, а також знарядьвиробництва, необхідних на даному підприємстві для виготовлення чи ремонтувиробів, які випускаються, називається виробничим процесом. При його протіканніматеріали і напівфабрикати перетворюються на готову продукцію, що відповідаєсвоєму службовому призначенню.
Виробничий процес охоплює:
– підготовку засобів виробництва і обслуговування робочих місць;
– отримання та зберігання матеріалів і напівфабрикатів;
– всі стадії виготовлення деталей машин;
– транспортування матеріалів, заготовок, складових частин і готовихвиробів;
– технічний контроль, випробовування і атестацію продукції на всіхстадіях виробництва;
– розкладання складальних одиниць (при потребі);
– виготовлення тари, упаковування готової продукції та інші дії,пов’язані з виготовленням виробів, які випускаються.
Технологічний процес – це частина виробничого процесу, яка включає в себедії, спрямовані на послідовну зміну розмірів, форми, зовнішнього вигляду чивнутрішніх властивостей предмета виробництва та їх контроль.
5. Складові частини і структура технологічних процесів
Технологічні процеси складаються з окремих частин, операцій, установ,переходів і ходів. На 3 наведено приклад структури технологічних процесів вмашино- і приладобудуванні. Частини технологічних процесів відрізняються міжсобою методами виконання. Внаслідок принципової важливості термінології, щовикористовується при проектуванні технологічних процесів, нижче наведені визначенняїх частин згідно зі стандартом.
Лиття – формоутворення заготовки або виробу з рідинного матеріалузаповненням ним порожнини заданої форми і розмірів з наступним затвердінням.
Формування – формоутворення заготовки або виробу з порошкоподібного або волокнистогоматеріалу заповненням ним порожнини заданої форми і розмірів з наступнимстисканням.
Гальванопластика – формоутворення заготовки або виробу з рідинного металуз розчину під дією електричного струму.
Обробка різанням – зміна форми, розмірів, шорсткості поверхні тавластивостей заготовки деформуванням, відокремленням поверхневих шарівматеріалу і утворенням стружки. Прикладами обробки різанням є точіння,фрезерування, свердління.
/>
3. Структурна схема технологічного процесу
Обробка тиском – зміна форми, розмірів, шорсткості та властивостейзаготовки пластичним деформуванням або розділом матеріалу заготовки безутворення стружки. Прикладами такої обробки є кування, штампування, накатування,обкатування.
Термічна і хіміко-термічна обробка полягає у зміні структури івластивостей матеріалу заготовки внаслідок теплових і дифузійних впливів.Прикладами цих видів обробки є гартування, відпуск, відпал, нормалізація,покращення, цементація, азотування. До термічної обробки умовно належить такожстаріння.
Електрофізична обробка полягає у зміні форми, розмірів і шорсткостіповерхні заготовки використанням електричних розрядів, магнітострикційногоефекту, електронного або світлового випромінювання, плазмового струму.
Електрохімічна обробка – зміна форми, розмірів і шорсткості поверхнізаготовки внаслідок розчинення її матеріалу в електроліті під дією електричногоструму.
Нанесення покриття – утворення на заготовці поверхневого шару із заданогочужорідного матеріалу (фарбування, анодування, оксидування, металізація тощо).
Складання – утворення роз’ємних або нероз’ємних з’єднань складових частинзаготовки або виробу (нагвинчування, зварювання, паяння, клепання, склеюваннята ін.).
Зварювання – утворення нероз’ємних з’єднань міжатомними зв’язками міжокремими частинами при їх місцевому або загальному нагріванні чи пластичномудеформуванні або їх сумісній дії.
Паяння – утворення нероз’ємних з’єднань введенням розплавленого припою взазорі між частинами, що з’єднуються, з наступним його охолодженням і затвердінням.
Клепання – утворення нероз’ємних з’єднань за допомогою заклепок.
Вузлове складання – складання окремих частин виробу.
Загальне складання – складання виробу в цілому.
Контроль якості продукції – перевірка відповідності показників якостіпродукції встановленим вимогам.
Ремонт – комплекс робіт, направлений на підтримку і відновленняпрацездатності виробу.
Переміщення – дія, що викликає зміну координат предмета праці.
Частина технологічного процесу – це операція, установ, позиція, перехід,хід, прийом.
Операцією називається закінчена частина технологічного процесу, щовиконується на одному робочому місці, над однією деталлю або сукупністю декількоходночасно оброблюваних деталей одним робітником або групою робітників безрозриву в часі. В операцію входять не лише роботи, пов’язані зі зміною форми чирозмірів деталі, а й дії, пов’язані з обслуговуванням верстата, пристрою таінструмента.
Установом називається частина операції, що виконується при незмінномузакріпленні оброблюваної деталі або складальної одиниці (4). Він може включатиодну або більше позицій.
/>
4. Схема технологічного процесу обробки вилки
Позиція – це фіксоване положення, яке займає незмінно закріпленаоброблювана заготовка або складальна одиниця разом з пристроєм відносноінструмента або нерухомої частини обладнання для виконання операції або їїчастини. Зміна положення деталі відносно верстата при незмінному закріпленні їїможе відбуватися за рахунок поворотних елементів пристрою або стола верстата (5).
Кожна позиція, установ або операція може мати різну кількість переходів.
Технологічний перехід – закінчена частина технологічної операції, щохарактеризується постійністю використовування інструмента і поверхонь,утворюваних обробкою або з’єднуваних при складанні та супроводжуванихвідповідно зміною розмірів, форми, шорсткості та взаємного розташуванняповерхонь, або відносного розташування з’єднуваних деталей (4, а–в, д).
Допоміжний перехід – це закінчена частина технологічної операції, якаскладається із дій людини і (або) обладнання, які не супроводжуються зміноюрозмірів, шорсткості та взаємного розташування поверхонь, або відносногорозташування з’єднуваних деталей, але необхідні для виконання технологічногопереходу, наприклад, встановлення заготовки, зміна інструмента тощо.
/>/>
5. Схема фрезерування плити за дві позиції
Робочий хід – це закінчена частина технологічного переходу, якаскладається із одноразового переміщення інструмента відносно заготовки ісупроводжуваного зміною форми, розмірів, шорсткості та взаємного розташування поверхонь,або відносного розташування з’єднуваних деталей.
Допоміжний хід – це закінчена частина технологічного переходу, щоскладається з одноразового переміщення інструмента відносно заготовки, яка несупроводжується зміною розмірів, шорсткості або відносного розташуванняповерхонь чи властивостей заготовки, але необхідна для виконання робочого ходу.
Робочий прийом – це закінчена дія робітника, яка має цільове призначенняі необхідна для виконання даної операції.
Елементом прийому або рухом називається найменша частина технологічногопроцесу, яка піддається спостереженню за допомогою кінознімання. Метою її євизначення рухів і на базі цього раціоналізація їх, а також точне встановленнятривалості прийомів при нормуванні робіт у великосерійному і масовому виробництві.
Структурна схема технологічного процесу механічної обробки та складанняпоказана на 3.
При розробці технологічної документації операціям і переходамприсвоюються відповідні номери.
Операції нумеруються у зростаючому порядку і позначаються арабськимицифрами в межах технологічного процесу на кожну деталь, а переходи нумеруютьсяарабськими цифрами для кожної операції самостійно, починаючи з першого номера.
Установи (якщо їх більше одного) позначаються буквами українськогоалфавіту для кожної операції самостійно, починаючи з першої букви. Робочі ходиніякими знаками в технологічній документації не позначаються, але вказується їхкількість для кожної операції.
6. Просторові та часові умови виконання технологічнихпроцесів
Технологічний процес виконується у просторі та часі.
Площа, яка необхідна для виконання технологічного процесу, називаєтьсявиробничою площею.
Кожна операція технологічного процесу виконується на окремому робочомумісці.
Під атестованим робочим місцем розуміють частину виробничої площі,обладнаної відповідно до виконуваної на ній роботі і яка задовольняє вимогаменергономіки, охорони праці та техніки безпеки.
Календарний період від початку до кінця виконання виробничого аботехнологічного процесу чи частини технологічного процесу, який повторюється,називається циклом.
Розрізняють цикл операції, цикл виготовлення деталі, цикл виготовленнямашини.
Кількість машин, їх деталей або заготовок, які належать виготовленню водиницю часу (звичайно за рік, квартал, місяць), називають програмою.
Загальна кількість машин, їх деталей чи заготовок, які належатьвиготовленню за незмінюваними кресленнями, називають величиною серії.
Масштаб випуску характеризує приблизну кількість машин, деталей чизаготовок, які належать випуску заводом чи яким-небудь його цехом за одиницючасу (рік, квартал, місяць).
Такт випуску – представляє собою проміжок часу, через який періодичновипускаються машини, їх складальні одиниці, деталі чи заготовки. Якщо кажуть,що машина випускається з тактом 15 хвилин, то це означає, що через кожні 15хвилин завод випускає одну машину.
Партією прийнято називати групу заготовок (деталей), які одночаснопоступають для обробки на одне робоче місце. Кількість заготовок (деталей) впартії визначається на основі техніко-економічного розрахунку.
7. Поняття про трудомісткість, верстатомісткість,норму часу та норму виробітку
Час, який витрачається робітником при нормальній інтенсивності праці навиготовлення того чи іншого технологічного процесу чи його частини, називаютьтрудомісткістю. Одиниця вимірювання трудомісткості – людино-година.
Розрізняють фактичну трудомісткість, розуміючи під нею час, фактичновитрачений робітником на виконання роботи, і розрахункову, чи нормованутрудомісткість, розуміючи під нею час, який повинен бути витраченим навиконання тієї чи іншої роботи.
Верстатомісткістю називають час, протягом якого фактично працює (фактичнаверстатомісткість) чи повинен працювати (розрахункова верстатомісткість)верстат, декілька верстатів чи інших видів обладнання для виконання окремих абовсіх операцій по обробці деталей або цілого виробу. Відповідно з цимрозрізняють верстатомісткість операції, верстатомісткість деталі,верстатомісткість виробу. Одиницею вимірювання верстатомісткості єверстато-година.
Для нормування праці та планування виробничого процесу використовуютьнорму часу.
Нормою часу називають встановлену (нормовану) кількість праці належноїкваліфікації та нормальної інтенсивності, необхідну для виконання якої-небудьоперації чи в цілому технологічного процесу в нормальних виробничих умовах.Норму часу вимірюють в одиницях часу (годинах, хвилинах) із вказаннямкваліфікації роботи, наприклад, 2 год 3-го розряду.
Нормою виробітку називають встановлену (нормовану) кількість заготовок,деталей чи виробів, яка повинна бути оброблена чи виготовлена за встановленуодиницю часу (годину, хвилину). Одиницею вимірювання норми виробітку єкількість штук в одиницю часу із вказанням кваліфікації роботи, наприклад, 8штук за годину робота 4-го розряду.
Норма часу на виконання операції
Норма часу на виконання операції незалежно від типу верстата і методуобробки визначається за формулою:
tшт = to + tд + tтех + tорг+ tп,
де tшт – штучний час на виконання однієї операції, хв;
tо – основний (технологічний) час, хв;
tд – допоміжний час, хв;
tтех – час технічного обслуговування робочого місця, хв;
tорг – час організаційного обслуговування робочого місця, хв;
tп – час перерв у роботі, хв.
Основний технологічний час визначають за допомогою розрахунків длякожного технологічного переходу:
/>,
де Lp – розрахункова довжина обробки, мм;
i – число проходів у даному переході;
Sхв – подача інструмента, мм/хв.
Допоміжний час для кожного технологічного переходу встановлюється занормативами.
Суму основного і допоміжного часу називають оперативним часом:
tоп = to + tд.
Час технічного обслуговування встановлюється у відсотках (до 6 %) від основногоабо оперативного часу, час організаційного обслуговування – у відсотках (до 8%) від оперативного часу, а час перерв роботи встановлюється у відсотках (до2,5 %) від оперативного часу.
У серійному виробництві визначають норму штучно-калькуляційного часу:
/>,
де tп.з – підготовчо-заключний час, що дається на партіюдеталей;
n – розмір партії.
8. Типи машинобудівних виробництв
Тип виробництва, як найбільш загальна організаційно-технічнахарактеристика виробництва, визначається головним чином ступенем спеціалізаціїробочих місць, номенклатурою об’єктів виробництва, а також формою руху виробівпо робочих місцях.
Ступінь спеціалізації робочих місць характеризується коефіцієнтомзакріплення операцій, під яким розуміють кількість різних операцій, виконуванихна одному робочому місці протягом місяця.
Згідно зі стандартом, коефіцієнт закріплення операцій для групи робочихмісць визначається за формулою:
/>,
де O – кількість різних операцій, виконуваних на робочих місцях ділянкиабо цеху;
P – кількість робочих місць на ділянці чи в цеху.
За ступенем спеціалізації робочі місця поділяють на групи:
1) робочі місця масового виробництва, спеціалізовані на виконанняоднієї операції, яка безперервно повторюється;
2) робочі місця серійного виробництва, на яких виконуються декількарізних операцій, які повторюються через певні проміжки часу;
3) робочі місця одиничного виробництва, на яких виконується великакількість різних операцій, які повторюються через невизначені проміжки часу абозовсім не повторюються.
В залежності від номенклатури та періоду повторення операцій, робочімісця 2-ї групи відносять до велико-, середньо-, і дрібносерійних.
Тип виробництва визначається за групою робочих місць, що переважає. Якщоза робочим місцем, незалежно від його завантаження, закріплена тільки однаоперація, то Кз.о = 1, що відповідає масовому виробництву. Якщо 1 40 – виробництво одиничне.
Масовий тип виробництва характеризується безперервним виготовленнямобмеженої номенклатури виробів на вузькоспеціалізованих робочих місцях.
Серійний тип виробництва характеризується виготовленням обмеженоїноменклатури виробів партіями (серіями), які повторюються через певні проміжкичасу, на робочих місцях з широкою спеціалізацією та поділяється на велико-,середньо- і дрібносерійний, в залежності від групи робочих місць, якапереважає.
Одиничний тип виробництва відрізняється виготовленням широкоїноменклатури виробів в одиничній кількості, які повторюються через невизначеніпроміжки часу або зовсім не повторюються, на робочих місцях, які не маютьпевної спеціалізації.
За типом виробництва, який переважає, визначається і тип ділянки, цеху ізаводу в цілому.
Технологічні характеристики різних типів виробництва за переважаючимипоказниками наведені в табл. 1.1.
Таблиця 1.1 Технологічні характеристики різних типів виробництва
Характерна
ознака Тип виробництва одиничний серійний масовий 1 2 3 4 Повторюваність партій (серій) Відсутня Періодична Безперервний випуск одних і тих же деталей (серій машин) Технологічне обладнання Універсальне Універсальне, частково спеціалізоване і спеціальне Широке застосування спеціалізованого і спеціального обладнання і автоматичних ліній Пристрої Переважно універсальні та тільки іноді спеціальні Спеціальні переналагоджувані Спеціальні, часто органічно зв’язані з верстатом Різальний інструмент Універсальний Універсальний і спеціальний
Універсальний, спеціальний і комбінований.
Багатоінструментальні налагодження Вимірювальний інструмент Універсальний Калібри, спеціальний вимірювальний інструмент Калібри, спеціальний багатовимірний інструмент, контрольні прилади Налагоджування верстатів Верстати не налагоджені, робота по пробних промірах Верстати налагоджені Складне налагоджування, автоматизм Розміщення технологічного обладнання За типами верстатів За ходом технологічних процесів За ходом технологічних процесів Види заготовок Прокат, лиття в земляні форми по дерев’яних моделях, вільне кування Прокат, відливки по металевих моделях, штамповки Прокат, машинне лиття по металевих моделях, лиття під тиском та інші точні методи лиття, штамповки, пресування тощо Застосування розмітки Широке Обмежене, тільки для великих і складних деталей Не застосовується Методи досягнення точності Метод індивідуального припасування Метод повної та неповної (часткової) взаємозамінності Метод повної та селективної взаємозамінності Ступінь деталізації технологічних процесів Простіші технологічні розробки (маршрутні техпроцеси) Більш детальні технологічні розробки (маршрутно-операційні та операційні техпроцеси) Детальні технологічні розробки (операційні техпроцеси). Дослідження техпроцесів Види нормування робіт Укрупнене нормування Технічне нормування серійного виробництва Детальне нормування. Хронометражне дослідження операцій Кваліфікація робітників Висока Використовуються робітники різної кваліфікації Низька за наявності висококваліфікованих налагоджувань Собівартість продукції Висока Середня Найнижча
З підвищенням ступеня спеціалізації робочих місць, безперервності тапрямоточності руху виробів по робочих місцях, тобто при переході від одиничногодо серійного та від серійного до масового типів виробництва, збільшуєтьсяможливість застосування спеціального обладнання та технологічного оснащення,більш продуктивних технологічних процесів, передових методів організації праці,механізації та автоматизації виробничих процесів, що в остаточному підсумкупризводить до підвищення продуктивності праці та зниження собівартостіпродукції при одночасному підвищенні її якості.
9. Форми організації виробництва в машинобудуванні
Форми і методи організації технологічних процесів залежать відвстановленого порядку виконання операцій, розташування технологічногообладнання, кількості виробів і напрямку їх руху при виготовленні. Існують двіформи організації технологічних процесів: групова і потокова. Основні ознакицих форм регламентовані стандартами.
Групова форма організації технологічних процесів – це така форма, якахарактеризується спільним виготовленням чи ремонтом груп виробів різноїконфігурації на спеціалізованих робочих місцях.
Основою при груповій формі організації технологічних процесів повиннобути групування виробів за конструктивно-технологічними ознаками.
Потокова форма організації технологічних процесів характеризуєтьсяспеціалізацією кожного робочого місця на виконання певної операції, узгодженимі ритмічним виконанням всіх операцій технологічного процесу на основі тактувипуску, розміщенням робочих місць у послідовності, яка відповідаєтехнологічному процесу.
Потокова форма організації технологічних процесів в залежності відноменклатури одночасно оброблюваних виробів може бути реалізована у виглядіодно- або багатономенклатурної потокової лінії.
Однономенклатурна потокова лінія характеризується обробкою виробу одногонайменування за закріпленим технологічним процесом протягом тривалого періодучасу. В залежності від кількості одночасно оброблюваних об’єктів одногонайменування така лінія може бути одно- або багатопотоковою.
Однопотокова лінія характеризується обробкою на кожній операції одногооб’єкта одного найменування.
Багатопотокова лінія характеризується одночасною обробкою на кожнійоперації двох і більше об’єктів одного найменування, причому виконання операційдублюється для кожного об’єкта.
Багатономенклатурна потокова лінія характеризується послідовною обробкою групвиробів двох і більше найменувань за типовим технологічним процесом.
В залежності від характеру руху виробів по операціях потокові лініїподіляються на перервні та безперервні.
Потокові лінії, на яких деталі виготовляються по черзі, партіями,називаються змінно-потоковими. Вони характерні для серійного виробництва, дляобробки конструктивно близьких деталей з відповідними переналагодженнями.
Якщо на потоковій лінії всі процеси, які виконуютьсяробітниками-операторами, автоматизовані, то потокова лінія називаєтьсяавтоматичною.
Приклад визначення типу виробництва та форми організаціїтехнологічного процесу
Вихідні дані:
Річна програма випуску виробів N1, шт.
Кількість деталей у виробі n, шт.
Запасні частини β, %
Режим роботи підприємствас, змін на добу
Річна програма деталей
/>, шт.
(прийнято N = 60000 шт.).
Дійсний річний фонд роботи обладнання Fд [7, додаток]
Дані технологічного процесу за укрупненим нормуванням операційОперація
Тшт
mp Р
ηсер.з О
Перша
Друга
Третя
1 хв
2,4 хв
8,0 хв
0,33
0,79
2,65
1
1
3
0,33
0,79
0,88
1
1
1
Tшт вибирається згідно [7, додатка 2];
/> – розрахункова кількістьробочих місць;
Р – прийнято робочих місць заокругленням mp;
/> – фактичний коефіцієнтзавантаження робочих місць;
/> – кількість операцій;
ηн.з – нормативний коефіцієнт завантаження робочих місць(прийнято ηн.з = 0,75);
/> – коефіцієнт закріпленняоперацій:
/>= /> – масове виробництво.
Якщо ηф.з » 0,25, то />. Тоді Кз.о = /> – великосерійневиробництво.
При визначенні форми організації виробництва спочатку перевіряютьдоцільність застосування потокової форми на основі порівняння середньогоштучного часу Тшт.сер для кількох основних операцій з розрахунковимтактом Тв випуску:
Кз = Тшт.сер/Тв.
При Кз ³ 0,6вибирають потокову форму, у протилежному випадку – групову.
Тривалість такту залежить від типу лінії:
– для одно номенклатурної:
Тв = 60Fд.оКз/N;
– для багато номенклатурної:
/>;
– для автоматичної:
Тв = 60Fд.лКз/N,
де Fд.о і Fд.л – дійсний річний фонд часу роботиодиниці обладнання потокової або автоматичної лінії, год;
Kз – нормативний коефіцієнт завантаження обладнання;
N – річна програма випуску виробів, шт.;
Ni – число і-их виробів (деталей), які підлягають випуску зарік;
і – порядковий номер виробу, і = 1, 2,…,n.
Якщо за тих чи інших причин в умовах серійного виробництва не вдаєтьсяорганізувати потокове виробництво, приймають групову форму організації, якахарактеризується періодичним запуском виробів (деталей) партіями.
Розмір партії запуску Пз на стадії проектування визначають заформулою:
/>,
де а = 3, 6, 12, 24 – періодичність запуску, днів;
254 – число робочих днів за рік.
Приклади визначення такту випуску виробів ірозміру партії запуску
Задача 1Визначити такт випуску деталей при їхмасовому виготовленні, якщо:
Np = 812000одиниць – ринковапотреба у виробах;
q = 5 років – життєвий цикл виробу;
с = 3 – кількість робочих змін за добу;
nв = 1 шт. – кількість деталей на одинвиріб;
η = 0,96 – коефіцієнт, який враховує затрати часуна ремонт обладнання.Розв’язання
Такт випуску деталей визначається за формулою:
/>,
де Fд – дійсний річний фонд часу роботиобладнання, год;
кз = 0,75…0,95 – плановий нормативнийкоефіцієнт завантаження обладнання, який враховує простої зорганізаційно-технічних причин і регламентовані перерви на відпочинок (меншезначення кз відповідає масовому виробництву);
N – річна програма випуску деталей, шт.
Дійсний річний фонд часу роботи обладнання дорівнює:
Fд = Fн ∙ η,
де Fн – номінальний річний фонд часу роботиобладнання, год.
За календаремномінальний річний фонд часу роботи обладнання (в одну зміну) рівний:
Fн = А ∙ 40 – В ∙ 8 – С ∙1,
де А – кількість робочих тижнів на рік: у звичайномуроці – 52,14; у високосному році – 52,29;
В – кількість святкових днів на рік;
С – кількістьпередсвяткових днів на рік, в які робочий час скорочується на одну годину.
Тоді номінальний річний фонд часу роботи обладнаннядорівнює:
Fн = 52,14 ∙ 40 – 8 ∙ 8 – 4 ∙1 = 2018 год.
Дійсний річний фонд часу роботи обладнання рівний:
Fд = 2018 ∙ 0,96 = 1937 год.
Річна програма випуску виробів:
/> одиниць.
Тоді такт випуску деталей при їх масовому виготовленнідорівнює:
/> хв/шт.Задача 2
Визначити розмір партії деталей, що одночаснозапускаються у виробництво при серійному виготовленні, якщо:
N = 800 шт. – річна програма випуску виробів;
nв = 8 шт. – кількість деталей на одинвиріб;
a = 6 днів – періодичність запуску.Розв’язання
Розмір партії запуску на стадії проектуваннявизначається з розрахунку добового завдання:
Пз = Пд ∙ а,
де Пд – добове завдання, що визначається заформулою:
/> шт.
Тоді розмір партії запуску дорівнює:
Пз = 26 ∙ 6 = 156 шт.
10. Поняття про технологічністьконструкції виробів
Під технологічністю конструкції виробу розуміють сукупністьвластивостей конструкції, які забезпечують виготовлення, ремонт та технічнеобслуговування виробу за найбільш ефективною технологією у порівнянні заналогічними конструкціями за однакових умов їх виготовлення, експлуатації, приодних і тих же показниках якості [2].
Застосування ефективної технології припускаєоптимальні затрати праці, матеріалів, коштів, часу при технологічній підготовцівиробництва, в процесі виготовлення, експлуатації та ремонту, включаючипідготовку виробу до функціонування, контроль його працездатності,профілактичне обслуговування.
Від умов, в яких виготовляється виріб (типвиробництва, його організація, спеціалізація, програма і повторюваністьвипуску), залежать можливості відпрацювання технологічності конструкції,спрямованої на зниження трудомісткості виготовлення, собівартості виробу,зручності його ремонту в процесі експлуатації. Для оцінки конструкціївикористовують базові показники технологічності одного виробу, який представляєцілу групу виробів, наділених загальними конструктивними ознаками.
Склад робіт по забезпеченню технологічностіконструкції виробів на всіх стадіях їх створення встановлюється Єдиною системоютехнологічної підготовки виробів (ЄСТПВ). Для кожного поняття технологічностідержавними стандартами встановлені терміни і визначення.
В ЄСТПВ технологічність розглядається як сукупністьвластивостей конструкції, що характеризують один з показників якості виробу.Методика оцінки цього показника якості повинна бути точно обґрунтована, арезультати оцінки достовірні і визначені з доступною для перевірки точністю.
Єдиним критерієм технологічності конструкції виробу єїї економічна доцільність при заданій якості та прийнятих умовах виробництва.При такому підході до оцінки конструкції необхідно розглядати весь комплексвимог до неї в цілому, щоб, наприклад, незначна економія коштів привиготовленні не призводила у подальшому до економічно невигідного збільшеннязатрат на технічне обслуговування чи ремонт.
Відпрацювання виробу на технологічність представляєсобою одну з найбільш складних функцій технологічної підготовки виробництва(ТПВ). Вона обумовлена тісним взаємним зв’язком між конструкцією виробу ітехнологією його виробництва.
Обов’язковість відпрацювання конструкцій виробів на технологічність навсіх стадіях їх створення встановлюється стандартами ЄСТПВ.
Основна задача забезпечення технологічностіконструкції виробу полягає в досягненні оптимальних трудових, матеріальних іпаливо-енергетичних затрат на проектування, підготовку виробництва,виготовлення, монтаж поза підприємством-виготовлювачем, технологічнеобслуговування, технічне обслуговування і ремонт при забезпеченні решти заданихпоказників якості виробу в прийнятих умовах проведення робіт [2].
Розрізняють виробничу, експлуатаційну і ремонтнутехнологічність конструкції виробу.
Виробнича технологічність конструкції виробувиявляється в скороченні коштів і часу на конструкторську та технологічнупідготовку виробництва, процеси виготовлення, в тому числі контроль та випробовування,монтаж поза підприємством-виготовлювачем.
Експлуатаційна технологічність конструкції виробувиявляється в скорочені коштів і часу на підготовку до використання виробу запризначенням, технологічне і технічне обслуговування, поточний ремонт,утилізацію.
Ремонтна технологічність виявляється в скороченнікоштів і часу на всі види ремонтів, крім поточного.
Головними факторами, що визначають вимоги дотехнологічності конструкції виробу, є вид виробу, обсяг випуску, типвиробництва.
Вид виробу визначає головні конструктивні та технологічніознаки, що обумовлюють основні вимоги до технологічності конструкції виробу.
Обсяг випуску і тип виробництва визначають ступіньтехнологічного оснащення, механізації і автоматизації технологічних процесів іспеціалізацію всього виробництва.
11. Стандартизація виробів,спеціалізація та кооперування виробництва
Уніфікація та стандартизація виробів машинобудуваннясприяє спеціалізації виробництва. Обмежуючи кількість типорозмірів виробіводного призначення мінімальним асортиментом найбільш досконалих зразків,стандартизація призводить до звуження номенклатури виробів при значномузбільшенні програми їх випуску. Це дозволяє ширше застосувати потокові методироботи і автоматизацію виробництва.
Спеціалізація виробництва є важливою умовою технічногопроцесу раціональної організації суспільної праці. Вона підвищує продуктивністьпраці і радикально поліпшує структуру машинобудівної промисловості, сприяючиконцентрації виробництва конструктивно- і технологічно- однорідних виробів.
Спеціалізація та кооперування машинобудівноговиробництва повинна проводитись по всіх стадіях технологічного процесу і врамках великих територіально-виробничих комплексів. Її розвиток повиненпроходити по лінії прямих тривалих зв’язків між підприємствами та об’єднаннями.
Таким чином, розвиток потоково-масового виробництва увітчизняному машинобудуванні обумовлений ступенем уніфікації та стандартизаціївиробів, що випускаються, та рівнем спеціалізації виробництва.
Використана література
1. БондаренкоС.Г. Розмірні розрахунки механоскладального виробництва. – К., 1993. – 544 с.
2. КовшовА.Н. Технология машиностроения. – М., 1987. – 320 с.
3. МаталинА.А. Технология машиностроения. – Л.–М.,1985. – 496 с.
4. Методичнівказівки і завдання для індивідуальної роботи з основ технології машинобудуванняпід контролем викладача. – ЧІТІ, 1993.
5. РуденкоП.А. Теоретические основы технологии машиностроения: Конспект лекций. –Чернигов, 1986. – 258 с.
6. РуденкоП.О. Проектування технологічних процесів. – К.: Вища школа, 1993. – 414 с.
7. РудьВ.Д. Курсове проектування з технології машинобудування. – Луцьк, 1996. –300 с.