Машиностроения

ИЗДЕЛИЕ И ПРОИЗВОДСТВО В ТЕХНОЛОГИИ

7.1. Машина как объект производства

Под термином «машина» обычно понимается механизм или сочетание механизмов, осуществляющих целесообразные движе­ния для преобразования энергии или производства полезной ра­боты. По назначению различают два класса машин: машины-дви­гатели для преобразования одного вида энергии в другой и маши­ны-орудия, с помощью которых производится изменение формы, свойств и положения объекта труда.

Машины, их детали и узлы в процессе изготовления на маши­ностроительном предприятии являются изделиями. В зависимости от назначения различают изделия основного и вспомогательного производства. Изделия основного производства предназначены для поставки (реализации), а изделия вспомогательного производ­ства — только для нужд изготавливающего их предприятия.

Стандартом установлены следующие виды изделий: деталь, сбо­рочная единица (узел), сборочный комплект, агрегат.

Деталь — это изделие, изготовленное из однородного материа­ла без применения сборочных операций. У каждой детали, участвующей в сборке, имеются сопрягающиеся и несопря­гающиеся поверхности. Сопрягающиеся поверхности при сборке соприкасаются с поверхностями других деталей, образуя сопря­жения, и называются основными базовыми поверхностями. Базовые поверхности определяют работоспособность деталей в узле и при обработке используются в качестве конструкторских и технологи­ческих баз. Несопрягающиеся поверхности служат лишь для оформ­ления требуемой конфигурации детали и обрабатываются с пони­женной точностью или не обрабатываются вообще.

Детали с базовыми поверхностями, выполняющие в сбороч­ном соединении (в узле) роль соединительного звена, обеспечи­вающего при сборке соответствующее относительное положение других деталей, называются базовыми деталями.

Узел (сборочная единица) — это часть изделия, которая собирается отдельно и далее участвует в процессе сборки как единое целое.

Сборочный комплект — это группа составных частей изделия, которое необходимо подать на рабочее место для сборки изделия его составных частей.

Комплектующее изделие — это изделие предприятия-поставщика, применяемое как составная часть изделия, выпускаемого предприятием-изготовителем. Составными частями изделия могут быть детали и сборочные единицы.

Агрегат (сборочная единица) обладает полной взаимозаменяемостью, возможностью сборки отдельно от других составных частей изделия (или изделия в целом) и способностью выполнять определенную функцию в изделии или самостоятельно. Сборка изделия или его составной части из агрегатов называется агрегатной или модульной.

7.2. Основные понятия о производственном и технологическом процессах

В машиностроительном производстве объектом производства является машина, которая собирается из отдельных деталей и узлов.

Производственный процесс — это совокупность всех действий людей и орудий производства, связанных с переработкой сырья и полуфабрикатов в заготовки, готовые детали, узлы и готовые изделия на данном предприятии.

Производственный процесс завода включает в себя получение и хранение материалов, полуфабрикатов комплектующих изделий, изготовление заготовок деталей, различные виды обработки заготовок (резанием, пластическим деформированием и др.), транспортирование в процессе производства заготовок деталей, сборочных единиц, их хранение на складах, технический контроль, сборку, испытание, регулировку и окраску.

Производственный цикл — это отрезок времени с момента нача­ла производства изделия до сдачи его заказчику.

Технологический процесс — это последовательное изменение формы, размеров, свойств материала или полуфабриката для по­лучения детали или изделия в соответствии с заданными техни­ческими требованиями.

Технологический процесс механической обработки является частью общего производственного процесса изготовления всей машины.

Частями технологического процесса по методу его выполнения являются обработка резанием, сборка (сварка, пайка, клепка и т.д.), узловая сборка, общая сборка и др.

Средствами выполнения технологического процесса являются технологическое оборудование, технологическая оснастка, налад­ка и подналадка.

7.3. Структура технологического процесса

Весь процесс механической обработки включает в себя отдель­ные составные части: операции, переходы, установы, приемы.

Операцией называется законченная часть технологического про­цесса изготовления детали, выполняемая на одном рабочем месте одним или несколькими рабочими, одной или несколькими еди­ницами автоматизированного или автоматического оборудования.

Операция характеризуется двумя признаками:

• постоянство рабочего места;

• непрерывность во времени.

Операция является основным расчетным элементом в произ­водстве. По ней определяют номенклатуру и количество потребно­го оборудования, режущего и вспомогательного инструмента, вспо­могательных материалов.

Операция является важной частью технологического процесса, так как планирование производства и оплата труда рабочих-сдель­щиков происходит по операциям. Техническая норма устанавлива­ется также по операциям.

Рабочее место — часть объема производственного помещения, в котором размещены исполнители работы, технологическое, вспо­могательное оборудование, оснастка и (на ограниченное время) предметы производства.

Технологический переход — законченная часть технологической операции, характеризуемая постоянством применяемого инстру­мента и поверхностей, образуемых обработкой или соединяемых при сборке.

Изменение только одного из перечисленных элементов опреде­ляет новый переход.

Рабочим ходом называется часть перехода, состоящая из одно­кратного перемещения инструмента относительно заготовки, со­провождаемого изменением формы, размеров, шероховатости по­верхности или свойств заготовки.

При выполнении операции заготовку обычно устанавливают и закрепляют несколько раз, т.е. операция выполняется с несколь­ких установов.

Установом называется часть технологической опе­рации, выполняемая при неизменном закреплении обрабатывае­мых заготовок или собираемой сборочной единицы.

Позицией называется каждое отдельное положение заготовки, за­нимаемое ею относительно станка при неизменном ее закреплении.

Например, при обработке на многопозиционном многорезцовом станке заготовка при одном ее закреплении занимает различные положения относительно станка путем вращения стола, последовательно подводящего заготовку к разным инструментам.

Наиболее емким элементом технологического процесса являет­ся переход. Переход неделим как технологическое подразделение.

Технологический цикл представляет собой отрезок времени, вклю­чающий в себя полную обработку заготовки детали, время пролеживания между операциями и время на контроль детали до подачи ее на склад.

Техническая норма времени при обработке заготовки детали — время, необходимое и достаточное для выполнения проектируе­мой операции.

7.4. Типы производства и методы работы

В зависимости от размера производственной программы, харак­тера продукции, а также технических и экономических условий осуществления производственного процесса различают три основ­ных типа производства: единичное, серийное, массовое.

Необходимо отметить, что на одном и том же предприятии и даже в одном и том же цехе могут существовать различные типы производства. Например, в тяжелом машиностроении, имеющем характер единичного производства, мелкие детали, требующиеся в большом количестве, могут изготавливаться по принципу се­рийного или даже массового производства.

Единичным (индивидуальным) называется такое производство, при котором изделия изготавливают единичными экземплярами, разнообразными по конструкции или размерам, причем повторя­емость этих изделий редка или совсем отсутствует.

Единичное производство универсально, т. е. охватывает различ­ные типы изделий, а следовательно, должно быть гибким, быстропереналаживаемым.

Технологический процесс изготовления деталей при этом типе производства имеет «уплотненный» характер: на одном станке выполняются несколько операций и часто производится полная обработка заготовок разнообразных конструкций и из различных материалов.

Для единичного производства характерны следующие осо­бенности:

• оборудование ставится по типам станков;

• используется универсальное оборудование;

• обслуживающий персонал высокой квалификации;

• длительное время обработки;

• высокая стоимость обработки;

• низкая производительность;

• высокая точность обработки.

Серийным называется производство, в котором выпуск изделий осуществляется партиями или сериями, состоящими из одноимен­ных, однотипных по конструкции и одинаковых по размерам из­делий, запускаемых в производство одновременно. Основным прин­ципом этого вида производства является изготовление всей партии целиком как в обработке деталей, так и в сборке.

При серийном производстве изделия выпускаются повторяю­щимися сериями по неизменным чертежам. В зависимости от числа выпускаемых изделий и их повторяемости в течение года произ­водство может быть мелко-, средне- или крупносерийным. Мелко­серийное производство приближается по организации к единич­ному, а крупносерийное — к массовому.

Отнесение серийного производства к тому или иному типу осуществляется на основании коэффициента закрепления опера­ций — отношения числа всех технологических операций, выпол­ненных или подлежащих выполнению в течение месяца, к числу рабочих мест. Для мелкосерийного производства значения этого коэффициента находятся в пределах 20...40, для серийного — 10...20, для крупносерийного — 1... 10 включительно.

В серийном производстве технологический процесс дифферен­цирован. Отдельные операции закреплены за определенными стан­ками. Используются станки универсальные, специализированные, специальные, автоматизированные, агрегатные. После окончания изготовления одной серии деталей станки на данном производ­ственном участке переналаживают на изготовление другой серии деталей.

Серийное производство значительно экономичнее, чем единич­ное, так как лучше используется оборудование, выше специализа­ция рабочих, ниже себестоимость продукции.

Массовым называется производство, в котором при достаточно большом числе одинаковых выпусков изделий изготовление ве­дется путем непрерывного выполнения на рабочих местах одних и тех же постоянно повторяющихся операций.

Для массового производства характерны следующие основные признаки:

• большинство операций по обработке заготовок закрепляется за отдельными станками;

• на линии обработки имеет место непрерывное перемещение заготовок с одного рабочего места на другое;

• оборудование специализированное или специальное;

• низкая трудоемкость и стоимость обработки;

• короткий технологический цикл.

Коэффициент закрепления операций в этом типе производства принимают равным единице. Массовое производство позволяет про­изводить значительные затраты на оборудование, так как послед­нее легко окупается.

При массовом производстве имеется возможность использовать самое высокопроизводительное оборудование и технологическую оснастку. Массовое производство может быть организовано по по­точному и непоточному методам. Оборудование в этом случае ус­танавливается в виде поточных автоматических или автоматизиро­ванных линий.

Высшей формой массового производства является производство непрерывным потоком, характеризуемое тем, что время выполне­ния каждой операции равно или кратно времени по всему потоку, что позволяет производить обработку без заделов с определенным тактом выпуска, который рассчитывается по формуле

= F /N,

где F — фонд времени (за год, смену и т.д.), мин; N — выпуск изделий сборочных единиц за соответствующий период време­ни, шт.

На операциях, длительность которых не укладывается в опре­деленный такт выпуска, устанавливается дополнительное обору­дование. При непрерывном потоке передача заготовки с позиции на позицию осуществляется непрерывно в принудительном по­рядке, что обеспечивает параллельное одновременное выполне­ние всех операций на технологической линии.

7.5. Классификация деталей и типизация технологических процессов

Для одной и той же детали при одинаковой программе выпуска может быть разработано несколько вариантов технологических процессов обработки, имеющих различную трудоемкость. Измене­ние программы выпуска еще больше увеличивает инвариантность технологических процессов и усложняет процесс проектирования и выбор оптимального варианта.

Обоснование общих принципов проектирования технологиче­ских процессов и разработка на базе классификации деталей ти­повых процессов позволяет сократить разнообразие последних и создать оптимальные технологические процессы для различных условий производства.

Классификацией называется объединение в группы и классы де­талей, близких по конструкции, размерам и общности технологии их изготовления.

В основе классификации деталей лежит разделение деталей машин на размерные группы по габаритным размерам и массе с делением групп на классы. Детали разбиты на шесть классов: корпусные детали, круглые стержни, полые цилиндры, диски, некруглые стержни и крепежные детали.

Под типизацией следует понимать создание принципиальных технологических процессов, охватывающих изготовление всех де­талей данного класса и служащих основой для составления опти­мального технологического процесса изготовления конкретной детали в любых производственных условиях.

Типизация технологических процессов должна базироваться на классификации деталей и общих принципах построения техноло­гических процессов.

Классификация деталей дает возможность спроектировать прин­ципиальную схему типового технологического процесса для каж­дого класса деталей, отражающую последовательность выполне­ния операций обработки резанием, тип оборудования, принцип базирования и приближенную трудоемкость при определенном выпуске деталей.