- Основные понятия предъявляемые к технологическому процессу
- Основные требования, предъявляемые к технологическому процессу
- Виды производства и характеристика их технологических процессов
- Индивидуальное производство
- Серийное производство
- Массовое производство
- Основные факторы технологического процесса
- Размер партии
- Оценка технико-экономической эффективности технологического процесса
- Инструкция по составлению технологических карт
Основные понятия предъявляемые к технологическому процессу
Под технологическим процессом понимают последовательное изменение формы или состояния материала или полуфабриката в целях получения окончательного вида и качества детали или изделия.
Технологический процесс обработки отдельных деталей является одним из этапов общего производственного процесса изготовления всей машины (изделия).
Он разделяется на следующие этапы:
1) заготовку деталей — отливку, ковку, штамповку, или заготовку из прокатного материала;
2) обработку заготовок на металлорежущих станках для получения деталей с окончательными размерами и формами;
3) ручную слесарную обработку и подгонку деталей к месту постановки; в массовом производстве этого не требуется, так как благодаря применению предельных калибров достигается взаимозаменяемость деталей обработкой на станках; в серийном производстве эти работы имеют незначительное применение, а в индивидуальном — широкое;
4) сборку узлов и комплектов: соединение отдельных деталей в узлы и узлов в комплекты;
5) окончательную сборку — сборку всей машины в одно изделие;
6) регулировку и испытание машины;
7) окраску машины.
Следует отметить, что окраску целесообразно расчленять на несколько операций, выполняемых в разных стадиях технологического процесса: грунтовка, шпаклёвка и первая окраска отливок, окраска обработанных деталей, окончательная окраска всей машины.
Выполнение каждого этапа производственного процесса подвергается соответствующему контролю с целью проверки удовлетворения техническим условиям, предъявляемым к продукции данной стадии.
При выполнении технологического процесса каждого этапа контроль правильности изготовления деталей и изделия осуществляется по отдельным операциям.
Так как вся машина слагается из отдельных деталей, обрабатываемых на механических станках, то обработка их должна обеспечить выполнение требований сборки, предъявляемых к деталям в отношении чистоты поверхностей, точности обработки, взаимного расположения осей и поверхностей, правильности контуров и т. д.
Технологический процесс обработки деталей должен составляться и выполняться таким образом, чтобы удовлетворялись требования, обеспечивающие правильную работу собранной машины.
Разработка технологических процессов изготовления детали или, иначе, проектирование технологических процессов имеет целью получить наиболее рациональный и экономический способ обработки.
Основные требования, предъявляемые к технологическому процессу
Основные требования, предъявляемые к технологическому процессу, заключаются в том, чтобы процесс обработки вёлся с правильным и наиболее полным использованием всех технических возможностей станка, инструмента и приспособлений при наивыгоднейших режимах резания металла, допустимых на данном станке.
Использование станка должно быть наиболее полным по времени, производительности и мощности.
Для лучшего использования времени станка необходимо стремиться к тому, чтобы станок работал но возможности непрерывно, без остановок для вспомогательных работ, без простоев по каким-либо причинам и при соответствующих, наиболее выгодных режимах резания.
Для более полного использования производительности станка необходимо, с одной стороны, выбирать станок, обладающий производительностью в соответствии с объёмом производства, т. е. размером производственной программы, и, с другой стороны, необходимо обеспечить своевременное и достаточное количество работы для него.
Использование мощности станка должно быть по возможности полным, для чего необходимо вести работу на станке, выбранном в соответствии с габаритными размерами обрабатываемой детали, при таких режимах резания (скорость, подача, глубина резания), чтобы мощность на резце, затрачиваемая для снятия стружки, с учётом коэффициента полезного действия (к. и. д.) станка максимально приближалась к мощности установленного на станке мотора.
Особенно необходимо добиваться этого при обдирочных работах, при которых представляется возможным достигнуть полного использования мощности станка, исходя из которой и рассчитывается его конструкция.
При чистовой, отделочной обработке это требование не всегда удаётся выполнить, так как выбор элементов резания находится в зависимости от необходимой степени точности и чистоты обработки.
Для достижения наиболее полного использования оборудования и наибольшей производительности труда необходимо, помимо использования всех технических возможностей станка, инструмента и приспособлений, сосредоточить особое внимание на рациональной организации рабочего места, при которой должна быть обеспечена непрерывность работы станка и рабочего, т. е. должны быть устранены всякого рода задержки и потери времени из-за лишнего движения и хождения, из-за несвоевременной подачи материала, инструмента, приспособления, из-за несвоевременного ремонта, из-за неудобного расположения работающего, материала и инструмента и т. п.
Виды производства и характеристика их технологических процессов
На основе изучения производственного задания в зависимости от экономических и технических условий каждое производство может быть отнесено к той или иной группе.
Все разнообразные производства по своему характеру делятся на три основные группы или вида производства: индивидуальное (единичное), серийное и массовое.
Каждый из этих видов требует соответствующей формы организации работы в цехе и у каждого вида технологический процесс имеет характерные особенности, присущие определённому виду.
Серийное производство по своему характеру занимает как бы среднее положение между индивидуальным и массовым производством.
Индивидуальное производство
Под индивидуальным производством понимают такое производство, при котором изделия изготовляются единичными экземплярами, разнообразными по конструкции или размерам, причём повторяемость этих изделий бывает или редкая, или совсем отсутствует.
Это производство охватывает разнохарактерные типы изделий, поэтому оно должно быть весьма гибким, легко и быстро приспособляемым к выполнению разнообразных заказов.
Для этого завод должен располагать комплектом универсального оборудования, обеспечивающим изготовление разнообразных изделий. Комплект оборудования должен быть подобран таким образом, чтобы, с одной стороны, можно было применять различные виды обработки и, с другой чтобы количественное соотношение отдельных единиц оборудования гарантировало определённую пропускную способность завода.
Технологический процесс обработки деталей при этом производстве имеет характер уплотнённый, т. е. такой, при котором на одном станке выполняется несколько операций и часто полная обработка деталей разнообразных по конструкции и изготовляемых из различных материалов.
Ввиду разнохарактерности выполняемых па станках работ в каждом случае неизбежно производство подготовки и наладки станка для определённой работы, что, разумеется, понижает использование его времени для действительной, полезной работы, т. е. основное — технологическое — время станка в общей структуре нормы времени снижается.
При этом виде производства для обработки нужен инструмент общего характера, допускающий производить типовые операции обработки металла.
Ввиду разнообразия обрабатываемых деталей при этом не представляется возможным применять специализированный инструмент; резцы, фрезы, развёртки и т. п. будут нормального типа.
Точно так же специальные приспособления и кондуктора для обработки деталей в этом случае не будут иметь места, так как затраты на изготовление их достигают значительных размеров и для единичных деталей не оправдываются получаемыми при этом выгодами. При обработке в этом случае пользуются приспособлениями общего характера, т. е. такими, которые можно применять в различных случаях (тиски для крепления деталей, угольники, подставки, люнеты, оправки для нормальных диаметров и т. д.).
Измерительный инструмент, употребляемый при обработке деталей при этом виде производства, будет также общего характера; он допускает обмер деталей разнообразных размеров; в этом случае широко применяется многомерный инструмент (штангенциркули, нутромеры, микрометры, штихмассы).
Разнохарактерность изготовляемых изделий, неравномерность поступления в производство более или менее схожих конструкций, различные требования, предъявляемые к машине в отношении точности обработки деталей, качества и сорта применяемых материалов, в отношении средоточия (благодаря разнообразию деталей) выполнения различных операций на типовом оборудовании, всё это требует особых условий для успешной работы предприятий.
К числу этих условий относятся следующие: наличие большого планово-распределительного отдела с достаточно квалифицированным персоналом, способным быстро перестраивать работу цехов и приспособлять имеющиеся средства производства к выполнению разнохарактерной продукции; наличие запаса разнообразных материалов и больших складских помещений для хранения их; наличие наиболее квалифицированного рабочего и технического персонала с достаточно универсальными знаниями и опытом в различных отраслях машиностроения.
Указанные отрицательные особенности индивидуального производства в значительной степени повышают стоимость изделий, выпускаемых заводами универсального производства. Увеличение потребности и спроса на данную продукцию с одновременным уменьшением номенклатуры её даёт возможность перейти от индивидуального вида производства к серийному.
Серийное производство
Серийным производством называется такое производство, при котором изготовление изделий производится партиями или сериями, состоящими из одноименных, однотипных по конструкции и однообразных по размерам изделий, пускаемых в производство единовременно.
Основным принципом этого вида производства является изготовление всей партии целиком как в обработке, так и сборке.
В зависимости от количества изделий в серии, их характера, трудоёмкости и частоты повторяемости серий в течение года различают производство мелкосерийное, средне-серийное и крупносерийное.
Для машин средних размеров можно принять в качестве ориентировочных величин следующее количество машин в серии:
мелко-серийное производство при количестве машин в серии 5— 25 штук.
средне-серийное производство при количестве машин в серии 25—100 штук
крупносерийное выше 100 штук
Этот вид производства предусматривает установившуюся конструкцию машины, так как в процессе производства пущенных серий какое-либо изменение конструкции может вызвать необходимость в значительной перестройке процесса изготовления изделия, что приведёт к затруднениям в планировании производства.
Детали изделия должны быть нормализованы. Нормализованной или нормальной деталью называют деталь, имеющую установленную, точно определённую конструкцию и размеры, изготовленную из определённого материала, удовлетворяющего принятым техническим условиям и «применяемую для данного типа изделия, причём число размеров таких деталей должно быть ограниченным, возможно минимальным, в целях наибольшего производственного и экономического эффекта.
Технологический план и метод обработки должны быть при этом виде производства тщательно и детально разработаны с применением дифференцированного способа обработки, т. е. разделения всей обработки на отдельные операции и прикрепления их к определённым станкам, причём на каждом станке должно выполняться ограниченное количество операций. При выборе станочного оборудования для основных деталей должна быть принята Специализация его для данного рода машин в такой мере, при которой был бы возможен переход от одной серии к другой, несколько отличающейся от первой в конструктивном отношении, или переход от одного типа к другому, схожему, родственному с первым.
Для остальных деталей используется универсальное оборудование, при этом здесь должны широко применяться специализированные приспособления для выполнения отдельных операций обработки на том или другом станке, кондуктора для сверления, предназначенные для определённых деталей, специальный режущий инструмент для данной операции, облегчающий и ускоряющий выполнение её, и, наконец, специальный мерительный инструмент — шаблоны и калибры, обеспечивающие взаимозаменяемость частей.
При данном виде производства всё это можно применять в достаточно большой мере потому, что при повторяемости процессов изготовления одних и тех же деталей наличие указанных средств производства даёт такой технико экономический эффект, который с значительной выгодой окупает затраты на осуществление их.
В каждом отдельном случае при выборе специализированного станка, при изготовлении дорого стоящего приспособления или инструмента нужно производить подсчет ожидающихся от них выгод и требующихся на них затрат.
Для серийного производства потребуется рабочий персонал, квалификация которого несколько ниже, чем при индивидуальном виде производства, что объясняется специализированной работой и применением специальных приспособлений и инструмента.
Работа планово-распределительного отдела при серийном производстве приобретает большое значение: план всех цеховых работ должен быть составлен ясно и определённо на заданный промежуток времени; должен быть установлен порядок и срок изготовления деталей и всего изделия, должна быть установлена возможная загрузка оборудования; своевременно все рабочие места должны быть обеспечены приспособлениями, инструментами, материалами, чертежами.
Всё это требует от планово-распределительного отдела четкой, аккуратной и своевременной работы, имеющей конечной целью организацию наиболее скорого прохождения деталей через все рабочие места в соответствии с заранее разработанным планом.
Экономический эффект при серийном производстве значительно выше, чем при индивидуальном; стоимость продукции понижается вследствие лучшего использования оборудования, большей производительности как самого оборудования, так и рабочей силы, пониженной квалификации рабочего персонала.
Серийное производство в современном машиностроении представляет собой наиболее распространённый вид производства, с которым чаще всего и приходится иметь дело в общем и среднем машиностроении.
Массовое производство
Массовым производством называется такое производство, в котором при достаточно большом количестве одинаковых производимых изделий изготовление их ведётся путём выполнения на рабочих местах одних и тех же постоянно повторяющихся операций.
Массовое производство бывает следующих видов:
А) поточно-массовое или массовое производство непрерывным потоком. В нём осуществляется непрерывность движения изделий по рабочим местам, расположенным в порядке последовательности технологических операций, закреплённых за определённым рабочим местом и выполняемых на каждом рабочем месте в одинаковый промежуток времени, называемый темпом;
Б) массовое прямоточное производство. Здесь также технологические операции выполняются на определённых рабочих местах, расположенных в порядке последовательности операций, но время на выполнение отдельных операций неодинаково, вследствие чего движение изделий протекает с перерывами.
Массовое производство является дальнейшим развитием серийного вида и представляет собой наиболее совершенную форму производства. Оно становится возможным и выгодным при выпуске изделий в достаточно большом количестве.
При массовом производстве технологический план и методы обработки и сборки должны быть самым тщательным образом точно рассчитаны и установлены; весь процесс обработки деталей и сборки расчленяется на простейшие (элементарные) операции, причём время нахождения деталей или всего изделия на рабочем месте должно быть одинаковым.
Все операции как обработочные, так и сборочные прикрепляются к определённому станку и рабочему месту; каждый станок, каждое рабочее место выполняет одну определённую, по возможности, простую операцию.
При выборе станочного оборудования здесь проявляется наибольшая специализация; станки применяются узко специализированные, так как каждый станок предназначен для выполнения одной определённой операции при обработке однородных деталей.
В связи с этим и приспособления для обработки и режущий инструмент должны быть точно так же приспособлены для выполнения определённой операции, т. е. они будут также узко специализированными, пригодными для выполнения только данной операции. Очень часто такое специальное приспособление является неотъемлемой частью станка, и без него станок не производит никакой работы.
В настоящее время есть тенденция отказаться от применения узко специализированных станков в массовом производстве с целью сохранения динамичности производства и наряду с дифференциацией (расчленением) процесса обработки на простейшие операции в массовом производстве всё больше стремятся применять, где это представляется возможным по характеру детали, концентрацию операций, выполняемых на автоматах и на агрегатных станках, производящих одновременно несколько операций при малой затрате машинного времени.
В настоящее время внедрение такого рода станков осуществляется всё в большей степени.
В качестве мерительного инструмента, гарантирующего полную взаимозаменяемость частей, являющуюся обязательным и неотъемлемым условием для массового производства, применяются предельные калибры.
Ввиду того, что при массовом производстве в высокой степени проявляется расчленение операций обработки, прикреплённых к определённым станкам, необходимо иметь значительное количество калибров или шаблонов для проверки размеров деталей на промежуточных операциях; это вполне окупается, однако, так как наиболее дешёвым обмером благодаря его простоте, удобству и скорости (при наличии необходимой точности) является обмер калибрами или шаблонами.
При массовом производстве особенно высокое значение и важную роль приобретает вся техническая организация производства и, в частности, конструкторское бюро.
Конструкция изделия в целом, конструкция отдельных ее деталей и элементов их должны быть окончательно, точно и детально разработаны настолько, чтобы изделие во всех своих частях было признано стандартным, если не в общегосударственном масштабе, то во всяком случае в пределах данного производства.
Всякое изменение конструкции вызывает необходимость перестройки технологического процесса.
Тем не менее изделия массового производства с течением времени всё же подвергаются (и должны подвергаться) конструктивным изменениям, преследующим цели усовершенствования и улучшения эксплуатационных качеств, или вызываемым требованиями технологического характера.
В связи с этим производится перестройка технологического процесса.
Точно так же и приспособления должны быть разработаны в совершенстве и проверены на каждом станке.
Неудовлетворительное выполнение приспособлениями своих функций, неточность, затруднения при пользовании ими, недостаточная надёжность и уверенность в конструкции, не тождественность получаемых результатов, всё это отразится на ходе технологического процесса, а так как время на выполнение операции на каждом станке является строго определённым, то малейшая задержка вызовет перебой в работе.
Техническая организация массового производства должна стоять на очень высокой степени совершенства.
Как уже указывалось выше, технологический процесс должен быть разработан и по методам обработки и по времени весьма точно и детально. Оборудование должно быть подобрано, подсчитано и расставлено таким образом, чтобы его количество, качество, комплектность, пропускная способность соответствовали потребному выпуску продукции.
Организация всего производственного процесса должна быть очень чёткой и пунктуальной.
Технический контроль имеет особо важное значение в массовом производстве, так как неаккуратная проверка изготовленных изделий, несвоевременная браковка негодных деталей приведут к задержке и разладке всего производственного процесса.
Организация снабжения материалами, полуфабрикатами, инструментами, вспомогательными приборами и т. д. должна быть поставлена на надлежащую высоту, производство должно снабжаться всем необходимым своевременно, в достаточном количестве и соответствующего качества.
Несмотря на большие первоначальные, капитальные затраты, необходимые при организации массового производства, технико-производственный и экономический эффект в правильно организованном предприятии бывает обычно более высоким, чем при индивидуальном и серийном производстве.
Себестоимость продукции значительно понижается, оборачиваемость средств увеличивается в несколько раз, изготовление изделий и прохождение заказа происходят быстрее, выпуск продукции увеличивается, понижаются расходы на транспорт, уменьшаются площади складов и т. д.
Кроме технико-экономического эффекта, получаемого при массовом производстве, последнее имеет ещё одно весьма важное достоинство: благодаря наибольшей механизации труда и дифференцированию процесса изготовления на элементарные простейшие операции, представляется возможным вовлекать в производство малоквалифицированную рабочую силу.
Основные факторы технологического процесса
Разработка технологического процесса изготовления детали (или иначе проектирование технологического процесса) заключается в установлении и определении следующих основных факторов технологического процесса:
определения размера партии деталей — для серийного производства;
выбора рода заготовок и определения их размеров;
установления дифференцированного плана обработай деталей с указанием последовательности производственных операций, а также установления методов обработки поверхностей этих деталей;
выбора типов и определения потребного количества оборудования, приспособлений, режущего и мерительного инструмента для выполнения намеченной обработки;
определения размеров обрабатываемых поверхностей;
выбора режима резания металла на выбранном станке;
определения нормы времени на обработку;
определения квалификации работы.
Для серийного и массового производства технологические процессы изготовления отдельных деталей разрабатываются подробно с определением всех указанных факторов, составляющих технологический процесс.
В индивидуальном производстве технологические процессы так подробно не разрабатываются; здесь составляется только схематический план процесса обработки; в нём намечается последовательность операций и даётся приближённый подсчёт потребного на обработку времени, так как в экономическом отношении нецелесообразно производить подробную разработку процессов обработки таких деталей, которые не повторяются в производстве.
При разработке технологического процесса изготовления какого-либо изделия для каждой детали, входящей в это изделие, составляется отдельная технологическая карта на механическую обработку и отдельная технологическая карта на слесарную работу и сборку изделия.
В карте механической обработки должны быть указаны все сведения, относящиеся к детали, и изложены все основные факторы, составляющие технологический процесс.
На карте должен быть изображён эскиз детали с указанием окончательных размеров заготовки и обозначением обрабатываемых поверхностей порядковыми номерами.
Карты имеют определённую форму с соответствующей разбивкой на графы, в которые вносятся все данные, относящиеся к детали и технологическому процессу её обработки.
В отношении обрабатываемой детали должно быть указано:
1) наименование изделия;
2) наименование деталей;
3) номер детали;
4) номер чертежа детали;
5) номер модели, если деталь отливная;
6) наименование материала, из которого изготовляется деталь, и его марка;
7) род заготовки (отливка, поковка, прокат) и размер заготовки (ерли заготовка из прокатанного материала);
8) вес чёрный (заготовки) и вес чистый (готовой детали);
9) годовой выпуск изделий;
10) количество деталей на одно изделие;
11) годовой выпуск деталей;
12) количество деталей в партии (серии).
Все эти сведения, относящиеся к обрабатываемой детали, помещаются в верхней части карты.
В отношении технологического процесса в карте должны быть изложены следующие основные факторы:
1) план и способ обработки детали с расчленением на операции, установки и переходы и указанием номера обрабатываемой поверхности;
2) выбор установочной поверхности (базы);
3) характеристика станка: его наименование, завод-изготовитель, тип, марка и основные размеры станка;
4) наименование приспособления; если требуется нормальное приспособление или принадлежности станка, то в карте указывается их наименование (тиски, люнет, угольник, оправка и т. п.); если требуется специальное приспособление, то в карте отмечается — «специальное приспособление»;
5) характеристика режущего инструмента: наименование и размер инструмента, сорт и марка материала, из которого изготовлен инструмент;
6) число одновременно обрабатываемых деталей;
7) число станков, одновременно обслуживаемых одним рабочим;
8) наименование измерительного инструмента;
9) расчётные размеры обрабатываемой поверхности (диаметр и длина или ширина и длина);
10) припуск на обработку;
11) режим резания металла: глубина резания, подача, скорость, число оборотов и ходов, число проходов;
12) время обработки по элементам: подготовительно-заключительное, основное (технологическое) и вспомогательное, время на обслуживание рабочего места и физические потребности, штучное и калькуляционное время;
13) квалификация (разряд) работы.
В картах обработки следует помещать таблицу результативных данных на число деталей, требующихся на одно изделие; располагается она в верхней части карты.
В этой таблице для каждой операции в порядке их номеров указываются наименование требующегося станка с краткой характеристикой (тип, размер), число станко-минут, выражающее общее время данной операции на число деталей, требующихся на одно изделие, профессия рабочего, его разряд и число человеко-минут для данной операции на число штук деталей, требующихся на одно изделие.
Число станко-минут и число человеко-минут будут одинаковы, если один человек работает на одном станке, а если на двух станках одновременно, то число человеко-минут на одно изделие будет в два раза меньше, чем число станко-минут.
Эта таблица, как видно будет в дальнейшем, облегчает подсчёт загрузки станков и рабочей силы.
Применяемые формы карт обработки обычно все схожи; отличаются только иногда большей или меньшей полнотой помещаемых в них сведений.
В этой карте помещаются также и эскизы переходов, иллюстрирующие положение и крепление детали при обработке, положение и тип инструмента, применяемое приспособление и обрабатываемую поверхность.
В верхней части помещена таблица результативных данных по этой карте, достаточных для подсчёта загрузки станков и рабочей силы.
Вместо краткой результативной таблицы, помещаемой в карте обработки, для более полной сводки всех сведений составляют иногда отдельную карту, в которой сводят более подробно все технологические данные но операциям, к этой сводной карте подкладываются карты обработки.
В том случае, когда технологические процессы не разрабатывают подробно, а ограничиваются установлением порядка и перечня маршрутных операций, с указанием требующихся станков, приспособлений, инструментов и рабочих, необходимых для выполнения намеченных операций, а также времени на обработку, установленного путем сравнения, аналогии или приближённых подсчётов, составляются упрощённые технологические карты.
В производственных условиях массового и крупносерийного производства в дополнение к операционным картам обработки составляются ещё инструкционные карты. На каждую операцию должна быть отдельная такая карта.
В ней подробно указывается, как надо производить обработку по каждому переходу, настройку станка и инструмента, какие манипуляции выполнять при управлении станком, с какими режимами производить обработку, какая установлена норма времени на обработку и т. д.
Эти карты сопровождаются эскизами, иллюстрирующими обработку, схемами настройки станка, схемами, указывающими приёмы по управлению станком.
Инструкционные карты имеют разнообразные формы, отличающиеся большей или меньшей полнотой данных, относящихся к процессу обработки.
Иногда эти карты состоят, главным образом, из эскизов (или чертежей), иллюстрирующих настройку станка и процесс обработки с краткими письменными указаниями, что выполнить, при каких режимах резания и какой норме времени.
Размер партии
Характерной особенностью серийного производства, как уже указывалось; является изготовление изделий партиями (сериями), пускаемыми в производство одновременно.
Преимущества технико-экономического порядка, которые имеет серийное производство перед индивидуальным, получаются благодаря тому, что каждая партия изделий изготовляется целиком как в обработке, так и в сборке.
Вследствие этого имеет место значительная повторяемость операций, при которой представляется выгодным широко применять специальные приспособления, специальный режущий и мерительный инструмент; кроме того, при повторяемости операций стоимость подготовки и наладки станка раскладывается на то количество деталей, которое повторяется в обработке.
Величина партии, указываемая в карте, устанавливается в зависимости от разных факторов: от разнообразия номенклатуры выпускаемых изделий и годового количества изделий каждого типа и размера, от количества необходимого периодического выпуска изделий (от срока заказа), от комплектности выпускаемой продукции, от длительности обработки деталей и сборки машины, от сложности, длительности и стоимости наладки станков, от наличия запаса материалов.
При выборе размера партии деталей возникает вопрос, насколько целесообразно и рентабельно брать её в размере, превышающем потребность в деталях на определённый промежуток времени, так как затраченный материал для их изготовления и вложенные в них средства продолжительное время находятся без движения, то есть без оборота.
С другой же стороны, известно, что при увеличении количества деталей в одной партии время и стоимость подготовки к обработке, приходящиеся на одну деталь, уменьшаются.
Следовательно, размер партии должен быть таким, чтобы значение этих факторов было наиболее благоприятным, то есть чтобы необходимый материал и средства, вложенные в производство детали, использовались как можно быстрее, с одной стороны, а с другой, чтобы стоимость наладки, приходящаяся на одну штуку, была минимальной.
Партия (или серия), удовлетворяющая этим условиям, носит название оптимальной.
Длительное Хранение деталей на складе вызывает потребность в излишнем количестве материалов, находящихся в производстве, увеличивает потребность в денежных средствах и увеличивает размер незавершённого производства.
Если исходить только из данного соображения, то наиболее благоприятным случаем в этом отношении будет, когда количество деталей в партии взято в размере потребности сборочного цеха на вступающие в сборку машины; при этом срок изготовления партии должен быть такой, чтобы было обеспечено поступление деталей на склад точно в тот момент, когда запас деталей исчерпан сборочным цехом, и поступающие детали сейчас же пойдут на сборку.
Но, с другой стороны, чем больше количество деталей в партии, тем меньше будет стоимость наладки, приходящаяся па одну штуку.
Эта величина, вообще говоря, имеет решающее значение.
Однако при дефицитности материалов она имеет меньшее значение, чем увеличенная потребность оборотного материала, и в этом случае приходится принимать партию только в размере, обеспечивающем бесперебойную сборку и регулярный выпуск надлежащего количества машин.
Для определения оптимальной величины партии в литературе встречается несколько формул, предложенных разными авторами, но все они дают недостаточно удовлетворительный результат.
Пользуясь этими формулами, необходимо учитывать, что они определяют эту величину с точки зрения процентного нарастания средств, вложенных в изделия, то есть исходя из того, что сумма процентов на затраченные средства во время хранения запаса деталей и стоимости наладки работы на одну штуку должна быть минимальной.
Таким образом материал в этих формулах рассматривается исключительно со стороны стоимости его, но не со стороны наиболее скорого и целесообразного по времени использования его, и поэтому данные формулы в большинстве случаев для нас неприемлемы.
Ввиду этого величина партии деталей, то есть количество деталей» одновременно пускаемых в производство, практически определяется из расчёта пропускной способности сборочного цеха в размере, который обеспечивает бесперебойную сборку.
Пропускную способность-сборочного цеха устанавливают, исходя из программного годового количества изделий, которое подлежит равномерному выпуску в течение года равными партиями. Количество деталей, хранящихся на промежуточном складе в запасе, которое должно обеспечить бесперебойную сборку, зависит от вида производства и качества организации работы в цехах.
Можно считать нормальными следующие запасы деталей на промежуточных складах: для массового производства — потребность 3—б дней, для серийного — до 12 дней, причём запас может быть не одинаковым для всех деталей: для крупных меньше, для мелких больше, однако в пределах указанной потребности.
Чем лучше организация работ в цехах, тем меньший можно взять запас. Этими соображениями и руководствуются на практике при определении размера партии.
Оценка технико-экономической эффективности технологического процесса
Для оценки и суждения о технико-экономической эффективности проектированного технологического процесса обработки какой-либо детали могут служить следующие величины, являющиеся наиболее характерными показателями:
Себестоимость детали, слагающаяся из стоимости материала, производственной заработной платы и накладных расходов.
Себестоимость обработки детали, слагающаяся из величины производственной заработной платы и накладных расходов.
Нормы штучного и калькуляционного времени полной обработки детали.
Основное (технологическое) время по всем операциям данной детали.
Коэффициент основного (технологического) времени, характеризующий степень механизации процесса обработки; он равен отношению основного времени К штучному.
Необходимо стремиться, чтобы при серийном производстве величина этого коэффициента в среднем была не менее 0,6 и при массово-поточном производстве — не менее 0,7; чем ближе его величина к единице, тем эффективнее будет процесс обработки.
Коэффициент загрузки оборудования, характеризующий использование оборудования по времени; он равен отношению расчётного количества станков к принятому количеству.
Необходимо стремиться, чтобы при серийном производстве величина этого коэффициента в среднем была не менее 0,85—0,90 и при массово-поточном — не менее 0,75—0,80 и возможно ближе к единице— для обоих случаев; чем больше его величина, тем лучше использование оборудования.
Инструкция по составлению технологических карт
Все основные положения по разработке технологического процесса для более удобного их применения сформулированы в сжатой форме в ниже помещаемой инструкции по составлению технологических карт.
Графические изображения условных обозначений крепления деталей (при разных видах обработки с указанием наименований их), обозначений положения инструмента и обозначений принадлежностей станка, применяемых в картах обработки, указаны были ранее.
Инструкция по составлению технологических карт
При разработке технологического процесса изготовления изделия па каждую деталь составляется отдельная карта механической обработки и отдельная карта на слесарные работы.
На карте обработки изображается совмещённый эскиз заготовки и готовой детали с указанием припусков и основных размеров детали и обозначением обрабатываемых поверхностей порядковыми номерами.
В картах обработки заполняются по данным чертежа все графы, характеризующие деталь: наименование изделия; наименование детали, номер детали; номер чертежа детали; номер модели, если деталь отливная; наименование материала, его марка, характеристика по ОСТ, твёрдость по Вринелю или разрывное усилие; род и размер заготовки; вес чёрный и чистый; годовой выпуск изделий; (количество деталей па изделие; годовой выпуск деталей, включая запасные части; количество деталей в партии; дата и подпись лица, составлявшего и проверившего карту.
В карте обработки в графе «Наименование операций и переходов» вписывается план механической обработки детали, причём он включает также промежуточные слесарные и другие работы, необходимые для дальнейшей механической обработки (разметку, спайку, заливку, свёртку и т. п.); окончательные слесарные операции вносятся в отдельные карты слесарно-сборочных работ.
План механической обработки деталей разделяется на операции, установки и переходы.
Если деталь делается из сортового материала, необходимо включить в процесс обработки и операции по заготовке.
Операции обозначаются римскими цифрами, переходы — арабскими, установки — заглавными буквами, и эти обозначения проставляются в соответствующих графах карты обработки («Обозначения операций, переходов и установок»). Порядковые номера переходов записываются для каждой операции самостоятельно, начиная с первого.
В графе «Наименование операций и переходов» указывается сокращённо наименование операции по роду обработки (например, токарная, фрезерная, сверлильная и т. д.); каждый переход описывается подробно с указанием порядкового номера обрабатываемой поверхности. После указания операции записывается установка детали: «Установить деталь». Далее записываются переходы и установки в порядке последовательности обработки. После последнего перехода пишется: «Снять деталь».
Против описания переходов в отведённой графе изображаются эскизы переходов обработки с схематическим условным обозначением способа крепления детали, положения инструмента и места обработки; последнее обозначается толстой линией или цветной линией (красной) или номером.
В графе «Обозначение установочной поверхности» указывается номер (или другое условное обозначение) поверхности, служащей базой для обработки в данном переходе.
В графе «Обозначение обрабатываемой поверхности» указывается номер (или другое условное обозначение) поверхности, обрабатываемой в данном переходе.
Станок характеризуется наименованием, размером, типом и названием завода-изготовителя.
В графе «Наименование,и основные размеры» указывается наименование станка по роду обработки, например: токарный, фрезерный, вертикально-сверлильный и т. д., а также основные размеры станка: для токарных — высота центров и расстояние между центрами, для -фрезерных — длина и ширина стола, для вертикально-сверлильных — наибольший диаметр сверла и т. д.
В графе «Завод-изготовитель, тип или марка» указывается завод, изготовляющий данные станки, а также тип или марка станка.
Станки подбираются по каталогам и паспортам.
В графе «Приспособления» вписываются сокращённо все требующиеся приспособления для обработки указанной операции, например: кондуктор; специальное приспособление и т. д.
В графе «Режущий инструмент» указывается наименование и размер потребного режущего инструмента, сорт и марка материала его, например: сверло спиральное 0 40 мм, быстрорежущей стали ОСТ 40 и т. д.
В графе «Измерительный инструмент» указывается потребный измерительный инструмент с краткой характеристикой: основные размеры и точность инструмента, например, скоба БО А3, индикатор 0,01, штангенциркуль 200 и т. п.В графе «Число одновременно обрабатываемых деталей» указывается число деталей, которые одновременно располагаются и сразу обрабатываются.
В графе «Число станков, обслуживаемых одним рабочим» указывается число станков, которое в процессе одновременной работы их обслуживается одним рабочим.
Размеры обрабатываемых поверхностей деталей, представляемые в отведённых для них графах, указываются в соответствии с рабочими движениями детали и инструмента: для станков с вращательным движением — диаметр и длина, для станков с поступательным движением — длина и ширина.
Диаметр обрабатываемой детали, необходимый при определении числа оборотов для назначенной скорости резания, указывается по наибольшему размеру обработки (заготовки или предыдущего перехода), т. е. указывается диаметр после произведённой обработки, при исполнении которой оставлен припуск для последующих обработок. Пример: диаметр готового вала равен 50 мм, диаметр заготовки вала — 65 мм. Если оставить для окончательной чистовой обработки 1 мм, то диаметр после черновой ‘обработки должен быть 51 мм отсюда расчётный размер для черновой обработки — 55 мм, для чистовой — 51 мм.
Размер длины детали, обрабатываемой строганием, необходимый для определения числа двойных ходов при назначенной скорости, указывается в соответствии с направлением рабочего движения, а размер ширины — в соответствии с направлением подачи.
В графах «Обработать с размерами в мм по диаметру от — до» указывается исходный диаметр обрабатываемого вала или отверстия и получаемый диаметр после данной обработки. В графе «По длине» указывается длина обработки (прохода), в графе «По ширине» указывается ширина обрабатываемой поверхности.
В графе «Врезание и перебег инструмента» указывается размер захода и выхода инструмента, которые в зависимости от вида обработки определяются расчётами или принимаются по нормативам.
Для определения расчётной длины обработки, которая указывается в графе «Расчётная длина (или ширина)», надо к длине обрабатываемой поверхности, включающей припуск по длине (если таковой имеется), прибавить величину врезания и перебега (или захода и выхода) инструмента и общую длину проходов на пробную стружку. Например: чистый размер по чертежу — 100 мм, с припуском по длине — 102 мм, на заход и выход прибавляется 10 мм, длина пробной стружки 5 мм, расчётный размер 117 мм.
В графе «Припуск для обработки на сторону в мм» указывается величина припуска, приходящегося на одну сторону детали перед началом данного перехода.
Для первого перехода величина припуска, указанного на эскизе заготовки, принимается по нормативным таблицам нормальных припусков. Для каждого последующего перехода величина припуска равна величине первоначального припуска минус суммарная величина глубин резания всех предшествующих переходов.
Режим резания принимается по утвержденным данным, применяемым в машиностроении; при выборе режима резания должно быть предусмотрено максимальное использование полной мощности станка и наиболее экономичное использование инструмента.
В соответствующих графах указываются элементы резания:
глубина резания t
число проходов i
скорость резания v
число оборотов или двойных ходов n,
подача на оборот или двойной ход so, или подача в 1 мин sm.
Глубина резания t указывается в мм в зависимости от припуска, мощности станка и размеров обрабатываемой детали. В соответствующую графу вписывается глубина резания для данного прохода.
Число проходов i, необходимое для снятия припуска, оставленного для данного перехода при выбранной глубине резания, должно быть для грубой обработки по возможности малое.
Скорость резания v указывается расчётная в м. в 1 мин.; она определяется при токарной обточке и подрезке по наружному диаметру детали, при расточке но диаметру, который получается после расточки.
Числа оборотов определяются в зависимости от диаметра и скорости.
в данном случае необходимо учитывать знаменатель прогрессии и не изменять чисел оборотов при небольших разницах в диаметрах; в этом случае режим резания должен быть с постоянным числом оборотов и переменной скоростью резания.
Пример: черновая обработка ступени вала диаметром 45 мм. при v = 30 м/мин.
Для более правильного решения в каждом отдельном случае необходимо проверить, выгоднее ли продолжать обработку при том же числе оборотов или произвести переключение на следующую ступень оборотов, т. е. затратить «вспомогательное время». Это же относится и к вопросу изменения подач.
При сверлении и фрезеровании скорость резания определяется по наружному диаметру режущего инструмента. При работе наборными фрезами скорость резания принимается соответствующая диаметру наибольшей фрезы данного набора.
При работе на продольно-строгальных станках за скорость резания принимается скорость движения стола при рабочем ходе.
При работе на шепингах и долбёжных станках с кулисным приводом за скорость резания принимается средняя скорость резца при его рабочем ходе.
При фрезеровании зубьев на станках, работающих дисковыми или червячными фрезами, указывается скорость резания, определяемая по диаметру фрезы.
При работе на зуборезных станках с поступательно-возвратным движением указывается скорость резания, определяемая по числу двойных ходов инструмента.
Так как для шлифовальных работ скорость резания непосредственно в формулу основного времени не входит, а для определения основного времени необходимо знать скорость вращения или поступательно-возвратного перемещения детали или круга, то в графе «Скорость» указываются две скорости, разделённые косой чертой: вверху — скорость вращения круга, внизу — скорость вращения или поступательно-возвратного движения круга или детали.
Исходя из этого, записи в картах производятся так: вверху, над чертой, для всех шлифовальных работ указывается скорость вращения круга в м/сек, внизу, под чертой, при работе на центровых кругло-шлифовальных станках, указывается окружная скорость обрабатываемой детали в м/мин, при внутреннем шлифовании —скорость продольной подачи стола в м/мин, при плоском шлифовании с прямолинейным движением стола — скорость стола в м/мин, при плоском шлифовании с вращающимся круглым столом — окружная скорость в м/мин, соответствующая крайним точкам расположенных на столе деталей.
В графе «Число оборотов или двойных ходов» указывается: при наличии паспортов — фактическое число оборотов или двойных ходов в минуту, в соответствии с которыми указана скорость резания; при отсутствии паспортов — теоретическое число оборотов или двойных ходов в минуту, которые соответствуют указанной скорости резания.
Подача указывается в зависимости от типа станка в миллиметрах на 1 оборот шпинделя, на 1 двойной ход стола (или резца), на 1 оборот инструмента, на 1 оборот детали, на 1 оборот стола, па 1 проход; подача в 1 мин.
Подача определяется по данным руководящих материалов. Для токарных и револьверных работ указывается подача резца в «на один оборот шпинделя. Для строгальных работ на продольно-строгальных станках указывается подача резца в мм на один двойной ход стола. Для строгальных работ на поперечно-строгальных станках (шепингах) указывается подача детали в мм на один двойной ход резца. Для сверлильных работ указывается подача сверла в мм на один оборот сверла.
Для фрезерных работ указывается подача изделия в мм на один оборот фрезы или в 1 мин.; подача па один оборот равна произведению подачи на один зуб на число зубьев фрезы; подача в 1 мин. равна произведению подачи па один зуб на число зубьев фрезы и на число оборотов фрезы в 1 мин.
При фрезеровании шпоночных канавок шпоночными фрезами указывается вертикальная и продольная подача через косую черту; вверху, над чертой,— вертикальная, внизу, под чертой,— продольная.
Для зубодолбёжных станков типа Феллоу радиальная подача указывается над косой чертой, круговая подача (подача обкатки)—под чертой.
Для зуборезных станков, работающих червячными фрезами, указывается подача фрезы в мм на один оборот стола или детали.
Для наружного круглого шлифования в центрах указывается продольная. подача на один оборот детали.
Для внутреннего и плоского шлифования указывается поперечная подача па один оборот или двойной ход стола. Для этих станков в графе «Подача» повторяются величины, указанные в графе «Глубина резания».
Подача в мм в 1 мин., вписываемая в соответствующую графу, получается путём умножения величины подачи на оборот или двойной ход s0 на число оборотов или двойных ходов п в 1 мин.
В графе «Потребная мощность на инструменте» указывается мощность на инструменте в л. с., затрачиваемая при данном переходе. Подсчёт мощности производится на основании данных руководящих материалов. Мощность можно подсчитывать не для всех переходов операции, а только для наиболее нагруженных. Если одновременно работает несколько инструментов (на револьверных, многорезцовых и тому подобных станках), то мощность указывается суммарная для всех инструментов.
Подготовительно-заключительное время принимается на всю партию, величина его, принятая но таблицам на всю партию, делится на количество штук -в партии; полученная таким образом величина выражает время, приходящееся на одну деталь; оно записывается на всю операцию в виде дроби, числителем которой является время на всю партию, а знаменателем — количество деталей в партии.
Пример. Подготовительно-заключительное время на всю партию — 40 мин.; партия — 10 деталей; вписывается в графу в начале операции: 40/10.
Штучное время обработки слагается из следующих элементов времени: основного, вспомогательного, па техническое и организационное обслуживание рабочего места и физические потребности; величина каждого элемента времени и штучного времени проставляется в соответствующие графы карты.
Основное время, подсчитанное по формулам, указывается па каждый переход отдельно.
Вспомогательное время, учитывающее все вспомогательные, ручные приёмы с деталью, станком и инструментом, а также приёмы измерения, указывается на каждый переход отдельно. Величина его принимается по таблицам.
Примечание к п. 20 и 21. Когда в одном переходе одновременно работает несколько инструментов, например, при работе на револьверных, карусельных станках и др., времена работы инструментов, перекрывающиеся работой других инструментов, заключаются в скобки.
После перечисления всех переходов, входящих в операцию, проводится черта и проставляются итоги основного и вспомогательного времён для всех переходов, при этом суммируются времена, не заключённые в скобки.
Время на техническое и организационное обслуживание рабочего места и физические потребности указываются в карте обработки на всю операцию в построчном итоге.
Величина его принимается по таблицам в соответствующем проценте. ,
Штучное время на всю операцию для данной детали указывается в итоговой строке. Для этого пишется в соответствующих графах: сумма основного времени для всех переходов данной операции, сумма вспомогательного времени для всех переходов операции, время па техническое и организационное обслуживание рабочего места и физические потребности на всю операцию (подсчитанное по указанному процентному соотношению) и общая сумма всех элементов времени на всю операцию, т. е. штучное время.
В следующую графу вписывается калькуляционное время, получаемое в результате сложения штучного времени и подготовительно-заключительного, приходящегося на одну деталь (если таковое имеет место).
В случае обработки нескольких деталей одновременно (например, поршневых колец из гильзы) время па одну деталь — штучное или калькуляционное (в указанном примере — па одно кольцо) — определяется делением общей суммы времени обработки заготовки (штучного или калькуляционного) на число одновременно обрабатываемых деталей, получаемых из данной заготовки.
Разряд квалификации рабочего, потребной для данной операции, указывается в графе «Разряд работы»; разряд определяется по квалификационному справочнику.
После, составления полного плана обработки и определения времени на все операции заполняется таблица результативных данных, подсчитанных на количество деталей, требующихся на одно изделие.
В графе «№ операции» вписываются номера операций в том порядке, как они установлены в карте обработки.
В графах «Станки, наименование, марка, основные размеры» указываются эти данные для каждой операции в том виде, как они приведены в карте.
В графе «Станко-минут на одно изделие» указывается суммарное время на операцию для всего количества данных деталей, требующихся на одно изделие (одну машину). Для индивидуального и серийного производства принимается штучно-калькуляционное время, для массового производства — штучное время.
В графах «Профессия» и «Разряд» указываются профессия и разряд рабочего, требующегося для выполнения данной операции.
В графе «Человеко-минут на одно изделие» указывается суммарное время на одну операцию (штучно-калькуляционное или штучное, в зависимости от вида производства) для всего количества данных деталей, требующихся на одно изделие (машину), т. е. то же время, что в графе «Станко-минут на одно изделие». Если же один рабочий обслуживает несколько станков, то в этой графе «проставляется время па операцию для всего количества деталей на одно изделие, делённое на количество станков, обслуживаемых одним рабочим.
