Технологическая себестоимость

Технологическая производительность труда и техническое нормирование

Глава 5 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ТРУДА И СЕБЕСТОИМОСТЬ ИЗДЕЛИЙ. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ И ПРОМЕЖУТОЧНОГО КОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ СТУДЕНТОВ ПО 4-Й ГЛАВЕ

1. Что такое припуски, для чего они необходимы?

2. Сущность расчетно-аналитического определения припуска по методу проф. В.М. Кована.

3. Исходные формулы для расчета промежуточного минимального припуска.

4. Приведите примеры необходимости снятия и сохранения промежуточного по­верхностного дефектного слоя.

5. Приведите примеры пространственных отклонений.

6. Определение общего припуска и промежуточных размеров заготовки.

7. Возможности методов обработки в обеспечении точности и качества плоских поверхностей деталей машин.

8. Возможности методов обработки в обеспечении точности и качества наружных поверхностей вращения деталей машин.

9. Возможности методов обработки в обеспечении точности и качества внутрен­них поверхностей вращения деталей машин.

10. Возможности методов обработки в обеспечении точности и качества поверхно­стей зубьев.

11. Возможности методов обработки в обеспечении качества резьб.

12. Структурная схема решения задачи технолога по обеспечению качества деталей машин на стадии проектирования.

13. Роль технологической наследственности в обеспечении качества изделий машиностроения.

14. Роль технологического оборудования в обеспечении качества изделий машиностроения.

15. Роль технологической оснастки в обеспечении качества изделий машиностроения.

16. Влияние режимов обработки на качество деталей машин.

17. Методы обеспечения качества деталей при изготовлении.

18. Сущность метода пробных ходов и промеров и область его применения.

19. Сущность метода автоматического получения размеров и область его применения.

20. Сущность адаптивного управления качеством изделий машиностроения.

21. Методы обеспечения качества сборки изделий машиностроения.

22. Сущность метода полной взаимозаменяемости и область его применения.

23. Сущность метода неполной взаимозаменяемости и область его применения.

24. Сущность метода групповой взаимозаменяемости и область его применения.

25. Сущность метода регулирования и область его применения.

26. Сущность метода индивидуальной пригонки и область его применения.

Знание материала, изложенного в этой главе, позволит грамотно подходить к тех­нологическому повышению производительности труда и снижению себестоимости изготовления изделий машиностроения, экономически обоснованно выбирать варианты тех­нологических процессов и рассчитывать их экономическую эффективность.

Технологическая производительность предприятия или любого его структурного подразделения определяется годовым выпуском продукции

где F_д - годовой действительный (рабочий) фонд времени, ч; Т_в - такт выпуска изделий, определяемый штучно-калькуляционным временем наиболее трудоемкой операции тех­нологического процесса изготовления изделия.

где К- количество рабочих мест в производстве изделия на самой трудоемкой операции.

Для определения нормы времени на выполнение технологических операций на промышленных предприятиях производится техническое нормирование. В условиях серийного, массового производств применяется расчетно-аналитический (технический) метод нормирования, в условиях единичного и мелкосерийного производств – опытно-статистический (укрупненный) метод нормирования.

Норма времени или штучно-калькуляционное время каждой из операций в поточном производстве должно быть кратно или равно такту выпуска изделий

где К_i - количество рабочих мест на 1-й операции.

В свою очередь штучно-калькуляционное время определяется по формуле:

- это норма вре­мени на подготовку рабочих и средств производства к выполнению 1-й технологической операции и приведение их в первоначальное состояние после ее окончания.

Норма подготовительно-заключительного времени включает в себя затраты време­ни на подготовку к заданной работе и выполнение действий, связанных с ее окончанием. Она предусматривает затраты времени на:

а) получение материалов, инструментов, приспособлений, технологической доку­ментации и наряда на работу;

б) ознакомление с работой, технологической документацией, чертежом, получение необходимого инструктажа;

в) установку инструментов, приспособлений, наладку оборудования на соответст­вующий режим работы;

г) снятие приспособлений и инструмента;

д) сдачу готовой продукции, остатков материала, приспособлений, инструмента, технологической документации и наряда.

Подготовительно-заключительное время затрачивается один раз на всю партию об­рабатываемых изделий, изготовляемых без перерыва по данному рабочему наряду, и не зависит от числа изделий в этой партии. При нормировании величина подготовительно-заключительного времени определяется по нормативам с учетом типоразмера станка, приспособления, конструкции и массы обрабатываемой заготовки и т.п.

В условиях массового производства подготовительно-заключительное время в нор­му времени не включается, тогда в соответствии с формулой (5.4) в качестве нормы вре­мени принимается штучное время, определяемое по формуле:

где - норма времени на выполнение i -й операции; - время на обслуживание рабочего места i -й операции; - время на отдых и естественные потребности рабо­чего на i -й операции.

Время обслуживания рабочего места затрачивается на поддержание средств тех­нологического оснащения в работоспособном состоянии и уход за ним и рабочим ме­стом. Оно подразделяется на организационное Т_орг и техническое Т_тех обслуживание и

в общем виде может быть определено в процентном отношении от, т.е.

где - процент времени ив организационное обслуживание i -го рабочего места;

- процент времени на техническое обслуживание i -го рабочего места.

Время технического обслуживания Т_тех - это время, затрачиваемое на уход за рабо­чим местом (оборудованием) в течение данной конкретной работы (смена затупившихся инструментов, регулировка инструментов и подналадка оборудования в процессе рабо­ты, сметание стружки и т.п.). Время технического обслуживания определяется в процен­тах к основному времени.

Время организационного обслуживания Т_орг - это время, затрачиваемое на уход за рабочим местом в течение рабочей смены (время на раскладку и уборку инструмента в начале и конце смены, время на осмотр и опробование оборудования, время на его смаз­ку и чистку и т.п.). Время организационного обслуживания определяется в процентах к операционному времени.

Время на отдых и естественные надобности, затрачиваемое человеком на личные потребности и (при утомительных работах) на дополнительный отдых; оно предусмат­ривается для всех видов работ (кроме непрерывных) и определяется в процентах к опе­рационному времени. Обычно это время не превосходит 2 % от продолжительности ра­бочей смены. На работах физически тяжелых, особенно утомительных, отличающихся большим грузооборотом или производимых ускоренным темпом, кроме того предусматривается дополнительное время на перерывы для отдыха. Оно берется в процентном отношении от, т.е.

где - процент времени на отдых и естественные надобности рабочего на i -й операции.

В связи с тем, что в единичном и серийном производствах время на обслуживание рабочего места на организационное и техническое не подразделяется, и так же, как и время на отдых и личные потребности рабочего, исчисляется в процентах операционно­го времени, формула для подсчета штучного времени упрощается и приобретает вид:

где - процент операционного времени на обслуживание рабочего места (техническое и организационное) и на отдых и личные потребности рабочего.

Значения коэффициентов,,, принимаются согласно нормативам.

Норма операционного времени - это норма на выполнение i -й технологиче­ской операции, включающее в себя норму основного времени и неперекрываемого или вспомогательного времени, т.е.

Затраты операционного времени на выполнение технологической операции повто­ряются с каждой единицей изделия или через строго определенное их число.

Норма основного времени - это норма времени на достижение непосредст­венной цели данной технологической операции или перехода по качественному и (или) количественному изменению предмета труда.

Основное (технологическое) время Т_о представляет собой время, в течение которо­го осуществляется изменение размеров и формы заготовки, внешнего вида качества

поверхностного слоя или взаимного расположения отдельных частей сборочной едини­цы и их крепления и т.п. Основное время может быть машинным, машинно-ручным, ручным и аппаратурным.

При всех станочных работах основное время определяется отношением величины пути, пройденного обрабатывающим инструментом, к его минутной подаче. Для токар­ных, сверлильных, резьбонарезных работ, для зенкерования, развертывания и фрезеро­вания основное (машинное) время определяется в соответствии с рис. 5.1 по формулам:

где Т_м - машинное время, мин; L - длина пути инструмента, мм; l - длина обрабаты­ваемой поверхности, мм; l ₁ - величина врезания инструмента, мм; l ₂- величина пере­бега (схода) инструмента, мм; i - число рабочих ходов; - подача, мм/мин (минут­ная подача);

n - частота вращения шпинделя или фрезы, об/мин; S - подача на один оборот шпинделя или фрезы, мм/об; t - глубина резания на сторону, мм; Z - припуск на сторону, мм.

Рис. 5.1. Длина перемещения режущего инструмента:

а - при точении; б, в — при фрезеровании; г - при сверлении; д - при развертывании

При обработке по методу пробных ходов и промеров длина пути инструмента L увеличивается с учетом дополнительной длины на взятие пробных стружек.

Норма вспомогательного времени представляет собой норму времени на осуществление действий, создающих возможность выполнения основной работы, яв­ляющейся целью i -й технологической операции или перехода, и повторяющихся с каж­дым изделием или через определенное их число (установка и снятие изделия, пуск и вы­ключение станка, подвод и отвод инструмента, перемещение стола или суппорта, про­меры изделия, смена инструмента или его переустановка, если это производится на каж­дое изделие или через определенное число изделий).

Вспомогательное время по преимуществу бывает ручным, но оно может быть и ме­ханизированным (установка и снятие изделия краном), и машинным (автоматический и обычно ускоренный холостой обратный ход суппорта или стола станка).

Вспомогательное время определяется суммированием его составляющих элементов, приведенных в таблицах нормативов по техническому нормированию. При этом в его со­став включаются затраты времени на установку и снятие заготовки; время, связанное с переходом; время на перемещение частей станка (суппорта, каретки); время на изменение режима работы станка и на смену инструмента и время на контрольные измерения.

Время на установку и снятие заготовки дается в нормативных таблицах на весь комплекс «установить и снять заготовку» в зависимости от ее веса, типа приспособле­ния, способа базирования и закрепления и т.п.

Время, связанное с переходом, включает в себя время на подвод инструмента к за­готовке, включение и выключение подачи, отвод инструмента в исходное положение. При этом время на перемещение суппорта в комплекс времени, связанного с переходом, не включено и определяется в зависимости от длины перемещения отдельным слагае­мым вспомогательного времени. Также не включено в комплекс времени на переход и время, затрачиваемое на изменение режима работы станка и смену инструмента, которое учитывается отдельным слагаемым вспомогательного времени.

Время на контрольные измерения устанавливается на процесс измерения, произво­димый после выполнения станочником перехода или операции, и включается в норму только в тех случаях, когда оно не может быть перекрыто машинным временем. Перио­дичность контрольных измерений зависит от стабильности получаемых при обработке размеров, допуска и размеров обработки, конструкции режущего инструмента и способа выполнения обработки. В нормативных таблицах приводятся соответствующие реко­мендации.

Как было отмечено в 1-й главе, себестоимость изделия - это затраты в денежном выражении на материалы, средства производства и заработную плату, связанные с изго­товлением изделия. В общем случае себестоимость изделий может быть рассчитана по формуле:

где М - расходы на материалы на единицу изделия за вычетом стоимости отходов, р.;

О - расходы на амортизацию, содержание и эксплуатацию оборудования, приходящиеся на одно изделие, р.; П - расходы на амортизацию, содержание и эксплуатацию приспо­соблений, приходящиеся на одно изделие, р.; И - расходы на амортизацию и содержание инструмента, приходящиеся на одно изделие, р.; - начисления на расходы по заработ­ной плате на социальные нужды, %; - накладные расходы, начисляемые на расходы по заработной плате, %; р - число различных марок материалов, расходуемых на одно изделие; m - число операций, которые проходит одно изделие при его изготовлении;

3 - расходы на заработную плату, приходящиеся на одно изделие, р.; - расходы на нало­ги, приходящиеся на одно изделие.

Неполная себестоимость, включающая в себя только затраты, связанные с выпол­нением технологического процесса, называется технологической себестоимостью, кото­рая в общем виде может быть определена по формуле:

где - заработная плата рабочих с начислениями; - заработная плата наладчиков с начислениями; - затраты на силовую электроэнергию; - затраты на вспомогатель­ные материалы (смазочно-обтирочные материалы и смазочно-охлаждающие жидкости);

- затраты на амортизацию, заточку и ремонт универсального и специального режу­щего инструмента; - затраты на амортизацию и ремонт универсального и специаль­ного мерительного инструмента; - затраты на амортизацию оборудования; С_р - затра­ты на ремонт и модернизацию оборудования; - затраты на ремонт и амортизацию универсальных и специальных приспособлений; - затраты на амортизацию, ремонт, отопление, освещение и уборку производственного помещения; - затраты на общие цеховые расходы (заработная плата вспомогательных рабочих, инженерно-технических работников и служащих цеха с соответствующими начислениями; расходы по ремонту и амортизации общего вспомогательного оборудования и инвентаря цеха; расходы по ох­ране труда и др.); - стоимость исходной заготовки (включая себестоимость ее изго­товления и материала за вычетом стоимости реализуемых отходов - стружки);

- затраты на налоги.

Такой уточненный поэлементный расчет технологической себестоимости применя­ется в массовом и крупносерийном производствах.

Для условий единичного, мелкосерийного и среднесерийного производств техноло­гическая себестоимость может рассчитываться по формуле:

где - стоимость 1-го станко-часа на i -й операции, определенная по нормативам; n- количество операций.

Общая себестоимость обработки заготовки может быть рассчитана по формуле:

где Р - сумма всех цеховых расходов, выраженная в процентах от заработной платы ос­новных рабочих (процент накладных расходов), колеблется от 50 до 800 %

Рис.5.2. Изменение себестоимости С с увеличением количества обрабатываемых заготовок

Анализ приведенных выше зависимостей показывает, что производительность и технологическая себестоимость изготовления деталей в значительной мере определяется нормой времени на каждой операции, которая зависит от режимов обработки, обеспечи­вающих требуемую точность размеров и параметры шероховатости поверхностей.

Таким образом, производительность и себестоимость обработки заготовок в значи­тельной степени зависят от предъявляемых требований к точности и шероховатости по­верхности изготовляемых деталей. Как показывают графики, приведенные на рис. 5.3, уменьшение допусков на обработку и высоты неровностей обработанных поверхностей повышает трудоемкость и себестоимость обработки приблизительно по закону гипербо­лы. Это объясняется тем, что возрастает основное время в связи с появлением дополни­тельных рабочих ходов и снижением режимов резания; увеличивается вспомогательное время, связанное с контрольными операциями, установкой, выверкой положения заго­товки на станке, установкой режущего инструмента на размер (при работе по методу пробных ходов); применяются более сложные и точные, а следовательно, и более доро­гие станки; возрастают затраты на режущий инструмент и в ряде случаев применяются более дорогие способы обработки.

Диаграммы (рис. 5,4) показывают, что при повышении точности обработки сталь­ных валиков диаметром 10... 18 мм на токарно-револьверных станках с 11-го до 7-го квалитетов фактически суммарные затраты времени на обработку, установку резца на размер и на измерение заготовок возрастают в три раза. При этом особенно резко увели­чиваются затраты времени на контроль заготовки. Так, например, если при повышении точности обработки с 10-го до 7-го квалитетов машинное время и время установки резца на размер увеличиваются почти в два раза, то время на контрольные измерения загото­вок возрастает в семь раз. Кроме того, в процессе точной обработки появляется брак, затраты на который составляют 2 % общей стоимости обработки заготовок при обработ­ке по 8-му и 17 % стоимости при обработке по 7-му квалитету, При дальнейшем повы­шении точности обработки до 6-го квалитета затраты на брак достигают 32 % стоимости обработки заготовок.

Заданная чертежом точность обработки и требуемая шероховатость поверхности могут быть достигнуты при использовании различных видов обработки, разных станков, инструментов и приспособлений. Так, например, отверстие 9-го квалитета точности с

Ra = 1,25 мкм может быть получено в стальной заготовке путем обычного растачивания быстрорежущими и твердосплавными резцами, развертывания, протягивания и проши­вания, алмазного растачивания, шлифования, хонингования и раскатывания роликами и шариками.

К основным и наиболее объективным критериям целесообразности выбора наибо­лее подходящего для данных конкретных условий варианта обработки относятся его производительность и экономичность. Даже при обработке заготовок определенным способом необходимо установить экономичность применения того или другого типо­размера станка или технологической оснастки. Изменение трудоемкости тонкого раста­чивания отверстий диаметром 40 и длиной 80 мм по 7-му квалитету с Ra = 1,25 мкм и

Ra = 2,0 мкм в стальных заготовках, выполняемого на станках различных типов при наивыгоднейших режимах резания резцами с пластинками Т15К6 по данным А.А, Маталина, приведено на рис. 5.5. Из диаграмм видно, что наиболее высокая производительность операции тонкого растачивания достигается при обработке на специальном алмазно­расточном станке. Выполнение тех же операций на горизонтально-фрезерном станке увеличивает трудоемкость на 40 - 50 %, а на токарных станках на

65 - 80 %.

Рис. 5.4. Зависимость трудоемкости обработки от требуемой точности;

а - суммарные затраты времени - Т_общ; б — отдельные элементы затрат времени - Т_маш - машинное (основное) время, Т_{уст р} - время на установку резца, Т_изм — время на измерение

Экономичность механической обработки зависит не только от требуемой точно­сти, применяемых методов обработки и станков. Она изменяется также в зависимости от применяемых режимов резания.

Рис. 5.5. Трудоемкость тонкого растачивания отверстий на различных станках:

1- специальный алмазно-расточной; 2 - токарный; 3 - горизонтально-фрезерный

На рис. 5,6 показано, что с увеличением скорости резания трудоемкость и себе­стоимость обработки сначала снижаются, а затем, перейдя через некоторые минималь­ные значения и, возрастают (в связи с увеличением износа режущего инструмен­та и затрат времени на его замену). При этом важно отметить, что оптимальные скорости резания, соответствующие минимальным затратам времени T_min и минимальной себе­стоимости C_min, не совпадают. Скорость резания, оптимальная по себестоимости, всегда меньше оптимальной скорости по производительности. Чем дешевле режущий инстру­мент и меньше доля затрат на него в общей себестоимости обработки, тем выше опти­мальная скорость резания по себестоимости обработки и тем ближе она подходит к оп­тимальной скорости резания по производительности.

Выбор скорости резания по наибольшей производительности или по наименьшим затратам осуществляется для каждого конкретного случая с учетом сложившейся обста­новки (степень срочности задания, степень загрузки данного станка, возможности инст­рументального цеха по восполнению повышенного расхода инструмента и т.п.). В лю­бом случае скорость резания не должна выходить за пределы оптимальных скоростей по производительности и себестоимости.