Проектирование технологических процессов механической обработки и сборки

Виды и типы производства

Производство классифицируется по виду и типу производств.

Вид производства– классификационная категория производства, выделяемая по признаку применяемого метода изготовления, например, литейное, сварочное, термическое.

Тип производства– классификационная категория производства, выделяемая по ряду признаков, таких как широта и стабильность номенклатуры, регулярность и объем выпуска продукции; степень детализации разработки технологических процессов; степень универсальности/специализации технологического оборудования; степень механизации и автоматизации технологических процессов; форма организации технологических процессов и др.

Различают следующие типы производства: единичное, серийное и массовое. Серийное производство разделяют на мелко- , средне- и крупносерийное.

Единичное, серийное и массовое производство

Концентрация технологических операций – объединение ряда простых переходов в одной операции (техпроцесс состоит из небольшого числа сложных многопереходных операций).

Дифференциация технологических операций – дробление операции на ряд простых переходов (техпроцесс состоит из большого числа простых операций).

Производственная партия

Производственная партия в механообрабатывающем производстве – группа заготовок одного наименования и типоразмера, запускаемых в обработку одновременно или непрерывно в течение определенного интервала времени (группа одновременно изготавливаемых деталей).

Величина производственной партии (число деталей в партии) рассчитывается по формуле

,

где N – годовая программа выпуска деталей; D_скл – необходимый запас деталей на складе (для крупных деталей D_скл = 2-3, для мелких D_скл = 5-10); Ф_Д – действительный (рабочий) годовой фонд времени (число рабочих дней в году, при пятидневной неделе Ф_Д = 252).

Коэффициент закрепления операций

Коэффициент закрепления операций равен числу различных операций по обработке одной или нескольких деталей, закрепленных за одним рабочим местом, в течение планового периода:

, (1.2)

где N_o – число операций, N_м – число рабочих мест, на которых выполняются данные операции.

Коэффициент закрепления операций может быть использован для определения типа производства. Для разных типов производства характерны следующие значения К_зо:

Техническая норма времени и ее составляющие

Техническое нормирование – установление технически обоснованных норм (технических норм) расхода производственных ресурсов (энергии, сырья, материалов, инструмента, рабочего времени и т.д.).

Техническая норма времени –регламентированноевремя, необходимое для выполнения определенной операции, которое устанавливается расчетным путем для наиболее благоприятных для данного производства условий (при рациональном использовании труда рабочих и технологического оборудования с учетом передового производственного опыта).

Техническая норма времени на выполнение операции, связанной с изготовлением одного изделия Т (обработкой одной заготовки или сборкой одной сборочной единицы), определяется как норма штучного времени или штучное время τ_шт (Т ≡ τ_шт), которое рассчитывается по формуле

τ_шт = τ_о + τ_в + τ_орг + τ_т + τ_п,

где: τ_осн – основное (технологическое) время, затрачиваемое непосредственно на изготовление изделия (изменение формы, размеров и качества поверхности заготовки в случае механической обработки или изменение взаимного положения деталей и их соединение в случае сборки);

τ_всп – вспомогательное время, затрачиваемое на различные вспомогательные действия рабочего, непосредственно связанные с основной работой (установка, закрепление и снятие обрабатываемой заготовки, пуск и остановка станка, измерения, изменение режимов работы и т.п.);

τ_о.о. – время организационного обслуживания рабочего места,затрачиваемое на уход за рабочим местом в течение смены (раскладка и уборка инструмента; осмотр, очистка и смазка оборудования и т.п.);

τ_т.о. – время технического обслуживания рабочего места,затрачиваемое на уход за рабочим местом в процессе выполнения работы (подналадка станка; смена, правка, заточка инструмента; удаление стружки во время работы и т.п.).

τ_п – время перерывовв работе, включая перерывы па отдых (если он предусмотрен условиями работы) и личные физиологические потребности.

В структуре штучного времени доминирующим является основное (технологическое) время, для расчета которого применительно к конкретным видам обработки используются различные формулы, имеющиеся в справочной технической литературе. В частности, при механической обработке на станках основное время определяется по формуле

,

где L – расчетная длина обработки (длина перемещения заготовки или инструмента в направлении подачи), мм; l – длина обрабатываемой поверхности, мм; l_вр – длина врезания инструмента, мм; l_пер – длина перебега (схода) инструмента в направлении подачи,мм; i – число проходов; s_М = ns_o – величина относительного перемещения заготовкиили инструмента в направлении подачи в одну минуту, мм/мин; n – частота вращения (шпинделя, фрезы и т.п.); s_o – подача на один оборот (заготовки, фрезы и т.п.) (рис. 1).

Если обработке подвергается не одна заготовка, а партия заготовок, то дополнительно рассчитывается подготовительно-заключительное время τ_п.з., затрачиваемое рабочим на подготовку к обработке партии заготовок (ознакомление с работой, получение материалов, получение и установка инструментов и приспособлений, наладка станка и т.п.), а также на выполнение действий, связанных с окончанием обработки партии заготовок (съем со станка и возврат инструментов и приспособлений, сдача обработанных заготовок). При этом техническая норма времени на операцию, связанную с обработкой партии заготовок, с учетом подготовительно-заключительного времени, определяется по формуле

Т_П = τ_шт N _парт + τ_п.з.,

где N _парт – число заготовок в партии.

При нормировании времени операций, связанных с обработкой партии заготовок, устанавливается штучно-калькуляционное время, необходимое для обработки одной заготовки:

.

Норма выработки –регламентированное количество изделий, которое должно быть обработано или изготовлено в единицу времени (минуту, час, смену). Норма выработки – величина, обратная норме времени.

,

где T_см – продолжительность рабочей смены.

Техническая норма времени используется для оценки важнейших показателей эффективности производства – производительности и себестоимости.

Производительность – количество изделий, произведенных в единицу времени.

Расчет производительности:

1) в натуральном выражении

,

где N_i – количество изделий i-го наименования, изготовленных в год предприятием (цехом, участком), F – годовой фонд времени, k – число наименований изделий);

2) в денежном выражении

,

где Ц_i – цена продаваемых изделий i-го наименования.

Для оценки эффективности технологического процесса используется технологическая производительность, которая зависит только лишь от уровня технологической оснащенности производства.

Технологическая производительность рассчитывается по формуле

где Ф_Д – действительный (рабочий) годовой фонд времени, ч; t_в – такт выпуска изделий, определяемый штучно-калькуляционным временем наиболее трудоемкой операции технологического процесса:

,

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

Себестоимость машиностроительного производства

Себестоимость определяется затратами в денежном выражении на материалы, средства производства и заработную плату, связанные с изготовлением изделий.

Для оценки эффективности технологического процесса используется технологическая себестоимость, которая включает в себя только лишь затраты, связанные с выполнением технологического процесса.

Технологическая себестоимость рассчитывается по формуле

,

где С_ст.ч.i – стоимость одного станко-часа на i-ой операции, С_осн.i – стоимость одного использования технологической оснастки на i-той операции, С_тр.ч.i – тарифная ставка работы рабочего на i-ой операции, Т_шт.к.i – штучно-калькуляционное время, затрачиваемое на i-ую операцию, мин.

Трудоемкость машиностроительного производства

Трудоемкость технологического процесса обработки определяется по формуле

, (1)

где t_i – трудоемкость i-ой операции обработки, n – число операций.

При поточном производстве трудоемкость технологического процесса обработки

T_тпо = t_вn, (2)

где t_i – такт выпуска.

Коэффициент основного времени

Коэффициент основного времени

К_ов = τ_осн/τ_шт,

где τ_осн – основное время, τ_шт – штучное время;

Коэффициент использования материала

Коэффициент использования материала

К_им = М_Д/М_З,

где М_Д и М_З – масса соответственно готовой детали и заготовки

Для массового производства К_им = 0,85, для серийного – К_им = 0,7.

Коэффициент загрузки оборудования

Коэффициент загрузки оборудования

К_зо = С_Р/С_Ф,

где С_Р и С_Ф – число станков соответственно расчетное и фактическое

Для массового производства К_зо = 0,85-0,9, для серийного К_зо = 0,6-0,7..

Проектирование технологических процессов механической обработки и сборки

Задачи проектирования технологического процесса механической обработки

1. обеспечение производства деталей заданного качества в соответствии с их функциональным назначением;

2. обеспечение высокого технологического уровня производства деталей в соответствии с достижениями современного научно-технического прогресса;

3. обеспечение высокой экономической эффективности производства деталей;

4. обеспечение выполнения требования охраны труда и окружающей среды при производстве деталей.

Этапы проектирования технологического процесса механической обработки

Для конкретных деталей последовательность и содержание отдельных этапов проектирования технологического процесса механической обработки могут изменяться.

Технологический процесс механической обработки разрабатывается либо с привязкой к действующему производству, либо для создаваемого производства (в последнем случае технологи-проектировщики обладают большей свободой в принятии решений по проектированию).

1. Изучение функционального назначения деталипреследует своей целью сформировать четкое представление о функциях, которые должна выполнять деталь, что необходимо для правильной оценки ее работоспособности и технических требований к ней, заложенных конструктором, что, в свою очередь, закладывает основу для диалога между технологом и конструктором при проектировании технологии изготовления детали.

При изучении функционального назначения детали следует учитывать такие параметры, как требуемые относительные положения присоединяемых к данной детали других неподвижных деталей или сборочных единиц; требуемые относительные движения присоединяемых к данной детали других подвижных деталей или сборочных единиц; допустимые механические рабочие нагрузки; допустимые тепловые и иные внешние воздействия; требуемый период эксплуатации до ремонта и общий период эксплуатации; регламент технического обслуживания; габариты, масса, параметры экономичности, эргономичности, эстетичности и др. По каждому из этих параметров следует установить количественные оценки, включающие не только номинальные значения, но и допустимые отклонения. Обоснование и расчет каждого параметра производится исходя из функционального назначения и соответствующих требований к параметрам функционирования машины (сборочной единицы) в целом.

2. Анализ исходных данныхвключаетизучениечертежей детали, а также чертежи собираемого изделия и исходной заготовки; объема планового задания выпуска деталей.

Важнейшим исходным документом является рабочий чертеж детали, включающий, кроме изображения детали, данные для ее изготовления и контроля. Рабочий чертеж детали должен содержать: необходимые проекции видов, разрезы и сечения, позволяющие дать правильное представление о форме изготавливаемой детали; обозначения размеров и допусков на размеры детали; указания о требуемой шероховатости поверхностей, подлежащих обработке; указания о материале детали, его физико-механических свойствах, что необходимо для правильного назначения режимов обработки, и др.

Кроме того, изучается информация, определяющая дополнительные условия проектирования: сведения о наличии необходимого оборудования, приспособлений и инструментов и возможности их модернизации, о наличии необходимых производственных площадей и т.п.

3. Определение типа производства проводится по таким признакам, как широта и стабильность номенклатуры, регулярность и объем выпуска, масса деталей и др.

Для каждого типа производства дополнительно определяются соответствующие ему характеристики, такие как степень детализации разработки технологического процесса; степень универсальности/специализации технологического оборудования; степень механизации и автоматизации технологического процесса; форма организации технологического процесса (непоточное или поточное производство) и др.

В случае серийного производства, характеризующегося обработкой заготовок партиями, рассчитывается величина производственной партии.

В случае массового производства, характеризующегося узкой специализацией рабочих мест и поточной формой организации производства, рассчитывается такт выпуска, поскольку в этом случае возникает необходимость в обеспечении одинаковой длительности операций с заранее заданным тактом выпуска, влияющим на разработку операций и выбор оборудования.

4. Анализ технологичности конструкции деталинаправлен на сокращение затрат временных, материальных и трудовых ресурсов при производстве, эксплуатации или ремонте деталей.

Количественная оценка технологичности конструкции детали производится с помощью базовых показателей (трудоемкость, материалоемкость, себестоимость и др.), относительно которых рассчитывается уровень технологичности конструкции детали.

5. Выбор заготовкиозначает определениеее конструкции, т.е. установление ее формы, размеров, материала и других конструктивных параметров таким образом, чтобы обеспечить минимальную себестоимость детали.

Выбор заготовки неразрывно связан с выбором технологии ее получения, осуществляемым с учетом возможностей той или иной технологии изготовить заготовку заданной конструкции, а также с учетом себестоимости заготовки.

В машиностроении используются преимущественно металлические заготовки, получаемые обработкой давлением (прокат, поковки) и литьем (отливки).

Прокат производят из стали, цветных металлов и сплавов. Различают сортовой, листовой, трубный, а также специальный прокат.

Сортовой прокат (сортовые профили) имеет вид длинномерных изделий (прутков); подразделяется на простые и фасонные профили. Простые профили (круглого, квадратного, шестигранного, прямоугольного сечения) используются для изготовления осей, валов, штуцеров, пальцев, винтов, болтов, гаек, а также полых деталей типа стаканов или втулок и т.п. Фасонные профили (швеллер, рельс, угловые и тавровые профили) используются для изготовления балок, кронштейнов, полок, сварных конструкций (рам, плит, станин, подставок) и т.п.

Листовой прокат подразделяется на лист, рулон, полосу и ленту; используется для изготовления крышек, кожухов, боковин, панелей, фланцев, колец, полых деталей типа втулок и т.п.

Трубный прокат подразделяется на бесшовные и сварные трубы (преимущественно круглого сечения); используется для изготовления полых деталей трубопроводов, цилиндров, втулок, гильз, стаканов, барабанов и т.п.

К специальному прокату относятся периодические профили (с переменным поперечным сечением вдоль оси заготовки), гнутые профили, многослойные профили и т.п.

Поковки самой разнообразной формы получают ковкой или штамповкой при использовании в качестве исходных заготовок проката или отливок.

Отливки получают из чугуна, стали, цветных металлов и сплавов. Преимущества получения отливок заключаются в возможности достижения конфигурации практически любой сложности при весьма малых припусках на механическую обработку, а также в использовании более дешевого литейного оборудования по сравнению с оборудованием для получения поковок. Вместе с тем отливки по прочности обычно уступаю поковкам.

6. Выбор способов обработкиповерхностей заготовки производится с учетом конфигурации, габаритных размеров, массы и материала изготавливаемой детали; установленного объема выпуска и принятого типа производства; имеющегося технологического оборудования и оснастки; требований к точности, производительности, себестоимости и др.

Одновременно с выбором способа обработки производится определение технологических баз.

Необходимо выбрать технологические базы, используемые: 1) на первой (первых) операции технологического процесса обработки, 2) для получения наиболее ответственных показателей точности детали и 3) при обработке большинства поверхностей заготовки.

С учетом выбранных технологических баз разрабатываются требования к точности обработки и шероховатости поверхностей.

7. Составление технологического маршрута обработкипредусматриваетопределениепоследовательность операций обработки заготовки, для чего принимаются во внимание конструктивные особенности детали; требования к ее качеству; методы получения размеров, свойства заготовки (материал, масса, размеры, припуски на обработку); возможности оборудования, необходимость в термической обработке; форма организации производства и др.

Составление технологического маршрута завершается оформлением маршрутной карты, в которую заносятся сведения об операциях в установленной последовательности с указанием данных об оборудовании и оснастке, а также материальных и трудовых нормативов.

8. Определение припусков на обработку,котороепредварительно производится при выборе заготовки, носит оценочный характер, а потому нуждаются в уточнении.

После уточнения значений припусков вносятся соответствующие уточнения в чертеж заготовки, первоначально разработанный при выборе заготовки. В частности, на чертеже указываются более точные номинальные размеры заготовки.

9. Разработка технологических операциймеханической обработки

При составлении технологического маршрута производится предварительное определение содержания операций. Окончательное, более точное определение содержания каждой операции включает установление всех ее структурных элементов, т.е. переходов, ходов, установ, а также позиций. Одновременно с уточнением структуры операций определяется степень их концентрации или дифференциации.

Для каждой операции рассчитываются нормы времени и нормы выработки.

10. Экономическое обоснование технологического процесса.

Выбор наиболее экономичного из имеющихся вариантов технологического процесса механической обработки производится по результатам сравнения таких абсолютных показателей, как себестоимость и трудоемкость обработки заготовок.

Для более точной оценки вариантов технологического процесса дополнительно производится их сравнение по таким относительным показателям, как коэффициенты основного времени, использования материала и загрузки оборудования.

11. Разработка технологической документации.

К числу основных технологических документов относятся маршрутная карта, операционная карта и карта эскизов. Кроме того, составляются технологические инструкции и ведомости оснастки.

Задачи проектирования технологического процесса сборки

1. обеспечение сборки изделий заданного качества в соответствии с их функциональным назначением;

2. обеспечение высокого технологического уровня сборки изделий в соответствии с достижениями современного научно-технического прогресса;

3. обеспечение высокой экономической эффективности сборки изделий;

4. обеспечение выполнения требования охраны труда и окружающей среды при сборке изделий.

Этапы проектирования технологического процесса сборки

1. Изучение функционального назначения собираемого изделия.

2. Анализ исходных данных для проектированиявключаетизучениесборочных чертежей изделия; производственной программы и планируемого интервал времени выпуска изделия; спецификации поступающих на сборку узлов и деталей.

3. Определение типа производствапроводится по таким признакам, как широта и стабильность номенклатуры, регулярность и объем выпуска собираемых изделий.

4. Анализ технологичности конструкции собираемого изделиянаправлен на сокращение затрат временных, материальных и трудовых ресурсов при производстве, эксплуатации или ремонте собираемых изделий.

5. Выбор методов обеспечения точности сборкипроизводится на основании анализа сборочного чертежа изделия (размерных цепей).

6. Составление технологической схемы сборкивключает определение последовательности сборочных операций с учетом конструкции изделия и методов достижения требуемой точности сборки.

Сначала определяется базовая деталь, к которой должны присоединяться другие детали собираемого изделия, после чего устанавливается порядок и способы их присоединения. При сборке сложного изделия целесообразно сначала разработать схему общей сборки, а затем – схемы узловой сборки.

7. Определение содержания операций сборки.

Включает установление структурных элементовсборочных операций, т.е. переходов, ходов, установ, а также позиций. Одновременно устанавливается степень концентрации или дифференциации сборочных операций, а также для каждой из них рассчитываются нормы времени и нормы выработки.

После определения содержания сборочных операций производится выбор оборудования, приспособлений и инструмента, необходимых для выполнения сборочных работ. Для выбранного сборочного оборудования определяются режимы работы с учетом видов конкретных соединений.

8. Экономическое обоснование технологического процесса

Выбор наиболее экономичного из имеющихся вариантов технологического процесса сборки производится по результатам сравнения таких абсолютных показателей, как себестоимость и трудоемкость сборки.

9. Разработка технологической документации.

К числу технологических документов относятся маршрутная карта, операционная карта и карта эскизов, а также технологические инструкции,комплектовочные карты и ведомости оснастки. На выполнении отдельных, наиболее ответственных операций сборки составляются типовые инструкции (например, на запрессовку крупных деталей, балансировку, испытание и т.д.).

Дата добавления: 2014-07-11; просмотров: 659; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!