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.