В машиностроении различают три типа производств: массовое, серийное и единичное и два метода работы: поточный и непоточный .

Массовое производство характеризуется узкой номенклатурой и большим объемом выпуска изделий, непрерывно изготовляемых в течение продолжительного времени. Основным признаком массового производства является не только количество выпускаемых изделий, но и выполнение на большинстве рабочих мест одной закрепленной за ними постоянно повторяющейся операции.

Программа выпуска в массовом производстве обусловливает возможность узкой специализации рабочих мест и расположения оборудования по ходу технологического процесса в виде поточных линий. Длительность операций на всех рабочих местах одинакова или кратна по времени и соответствует заданной производительности.

Такт выпуска — интервал времени, через который периодически производится выпуск изделий. Он существенно влияет на построение технологического процесса, поскольку необходимо привести время каждой операции ко времени, равному или кратному такту, что достигается соответствующим расчленением технологического процесса на операции или дублированием оборудования для получения необходимой производительности.

Во избежание перебоев в работе поточной линии на рабочих местах предусматриваются межоперационные запасы (заделы) заготовок или деталей. Заделы обеспечивают непрерывность выпуска продукции при непредусмотренной остановке -отдельного оборудования.

Поточная организация производства обеспечивает значительное сокращение технологического цикла, межоперационных заде-, лов и незавершенного производства, возможность применения высокопроизводительного оборудования и резкое снижение трудоемкости и себестоимости изделий, простоту планирования и управления производством, возможность комплексной автоматизации производственных процессов. При поточных методах работы уменьшаются оборотные фонды и значительно повышается оборачиваемость вложенных в производство средств.

Серийное производство характеризуется ограниченной номенклатурой изделий, изготовляемых периодически повторяющимися партиями, и большим объемом выпуска.

В крупносерийном производстве широко применяют оборудование специального назначения и агрегатные станки. Оборудование располагается не по типам станков, а по изготовляемым предметам и в ряде случаев в соответствии с выполняемым технологическим процессом.

Среднесерийное производство занимает промежуточное положение между крупно- и мелкосерийным. На размер партии в серийном производстве влияют годовой выпуск изделий, длительность процесса обработки и наладки технологического оборудования. В мелкосерийном производстве размер партии обычно составляет несколько единиц, в среднесерийном — несколько десятков, в крупносерийном — несколько сотен деталей. В электромашиностроении и аппаратостроении слово «серия» имеет два значения, которые следует различать: ряд машин возрастающей мощности одного и того же назначения и количество одновременно запускаемых в производство однотипных машин или аппаратов. Мелкосерийное производство по своим технологическим особенностям приближается к единичному.

Единичное производство характеризуется широкой номенклатурой изготовляемых изделий и малым объемом их выпуска. Характерным признаком единичного производства является осуществление на рабочих местах различных операций. Продукция единичного производства — машины и аппараты, которые изготовляются по отдельным заказам, предусматривающим выполнение специальных требований. К ним относят также опытные образцы.

В единичном производстве выпускаются электрические машины и аппараты широкой номенклатуры в относительно малых количествах и часто в единичном экземпляре, поэтому оно должно быть универсальным и гибким для выполнения различных заданий. При единичном производстве применяют быстропереналаживаемое оборудование, которое позволяет переходить с изготовления одной продукции на другую с минимальной потерей времени. К такому оборудованию относят станки с программным управлением, автоматизированные склады, управляемые ЭВМ, гибкие автоматизированные ячейки, участки и т. д.

Универсальное оборудование в единичном производстве используют только на предприятиях, построенных ранее.

Некоторые технологические методы, возникшие в поточно-массовом производстве, применяют не только в серийном, но и единичном производстве. Этому способствуют унификация и стандартизация изделий, специализация производства.

Сборка электрических машин и аппаратов — заключительный технологический процесс, при котором отдельные детали и сборочные единицы соединяются в готовое изделие. Основными организационными формами сборки являются стационарная и подвижная.

При стационарной сборке изделие полностью собирается на одном рабочем месте. Все детали и узлы, требуемые для сборки, поступают на рабочее место. Эту сборку применяют в единичном и серийном производстве и выполняют концентрированным или дифференцированным способом. При концентрированном способе сборочный процесс не расчленяется на операции и всю сборку (от начала до конца) выполняет рабочий или бригада, а при дифференцированном способе сборочный процесс расчленяется на операции, каждую из которых выполняет рабочий или бригада.

При подвижной сборке изделие перемещается от одного рабочего места к другому. Рабочие места оснащены необходимым сборочным инструментом и приспособлениями; на каждом из них, выполняется одна операция. Подвижная форма сборки применяется в крупносерийном и массовом производстве и осуществляется только дифференцированным способом. Такая форма сборки более прогрессивна, поскольку позволяет специализировать сборщиков на определенных операциях, в результате чего повышается производительность труда.

В процессе производства объект сборки должен последовательно переходить от одного рабочего места к другому по потоку (такое движение собираемого изделия обычно осуществляется конвейерами). Непрерывность процесса при поточной сборке достигается благодаря равенству или кратности времени выполнения операций на всех рабочих местах линии сборки, т. е. длительность любой сборочной операции на линии сборки должна быть равна или кратна такту выпуска.

Такт сборки на конвейере является планирующим началом для организации работы не только сборочного, но и всех заготовительных и вспомогательных цехов завода.

При широкой номенклатуре и небольших количествах выпускаемых изделий необходимы частые перенастройки оборудования, которые снижают его производительность. Для снижения трудоемкости выпускаемых изделий в последние годы на базе автоматизированного оборудования и электроники разрабатываются гибкие автоматизированные производственные системы (ГАПС), позволяющие изготовлять отдельные детали и изделия различного исполнения без перенастройки оборудования. Количество изделий, выпускаемых на ГАПС, задается при ее разработке.

В зависимости от конструкций и габаритных размеров электрических машин и аппаратов требуются различные технологические процессы сборки . Выбор технологического процесса сборки, порядка следования операций и оборудования определяется конструкцией, объемом выпуска и степенью унификации их, а также конкретными условиями, имеющимися на заводе.

1. Обоснование выбора заготовки

2. Разработка маршрута обработки детали

3. Выбор технологического оборудования и инструмента

4. Определение промежуточных припусков, допусков и размеров

4.1 Табличным методом на все поверхности

4.2 Аналитическим методом на один переход или на одну операцию

5. Назначение режимов резания

5.1 Назначение режимов резания аналитическим методом на одну операцию

5.2 Табличным методом на остальные операции

6. Компоновка станочного приспособления на одну из операций механической обработки

7. Расчет приспособления на точность механической обработки

Литература

1. Обоснование выбора заготовки

Оптимальный метод получения заготовки подбирают в зависимости от ряда факторов: материала детали, технических требований по ее изготовлению, объема и серийности выпуска, формы поверхностей и размеров деталей. Метод получения заготовки, обеспечивающий технологичность и минимальную себестоимость считается оптимальным.

В машиностроении для получения заготовок наиболее широко применяют следующие методы:

обработку металлов давлением;

комбинации этих методов.

Каждый из вышеперечисленных методов содержит большое число способов получения заготовок.

В качестве метода получения заготовки принимаем обработку металла давлением. Выбор обоснован тем, что материалом детали является конструкционная сталь 40Х. Дополнительным фактором, определяющим выбор заготовки, является сложность конфигурации детали и тип производства (условно принимаем что деталь изготавливается в условиях серийного производства. Принимаем штамповку на горизонтально-ковочных машинах.

Данный тип штамповок позволяет получать заготовки минимальной массой 0,1 кг, 17-18 квалитета точности с шероховатостью 160-320 мкм в условиях мелкосерийного производства.

заготовка машиностроение маршрут деталь

2. Разработка маршрута обработки детали

Маршрут обработки детали:

Операция 005. Заготовительная. Штамповка на КГШП.

Заготовительный цех.

Операция 010. Фрезерная.

Сверлильно-фрезерно-расточной станок 2254ВМФ4.

Фрезеровать плоскость, выдерживая размер 7.

2. Сверлить 2 отверстия D 12,5.

Зенкеровать отверстие D 26,1.

Зенкеровать отверстие D32.

Зенкеровать отверстие D35,6.

Развернуть отверстие D36.

Зенковать фаску 0,5 х 45 0 .

Операция 015. Токарная.

Токарно-винторезный 16К20.

Подрезать торец, выдерживая размер 152.

2. Точить поверхность D37, выдерживая размер 116.

Точить 2 фаски 2 х 45 0 .

Нарезать резьбу М30х2.

Операция 020. Фрезерная

Вертикально-фрезерный 6Р11.

Фрезеровать поверхность, выдерживая размеры 20 и 94.

Операция 025. Вертикально-сверлильная.

Вертикально-сверлильный 2Н125.

Установ 1.

Сверлить 2 отверстия D9.

2. Сверлиль отверстие D8,5.

Нарезать резьбу К1/8 / .

Установ 2.

Сверлить отверстие D21.

Сверлить отверстие D29.

Операция 030 Слесарная.

Притупить острые кромки.

Операция 035. Технический контроль.

3. Выбор технологического оборудования и инструмента

Для изготовления детали "Наконечник" подбираем следующие станки

1. Сверлильно-фрезерно-расточной станок с ЧПУ и инструментальным магазином 2254ВМФ4;

2. Токарно-винторезный станок 16К20;

Вертикально-фрезерный станок 6Р11;

Вертикально-сверлильный станок 2Н125.

В качестве станочных приспособлений используем: для токарной-операции - 4-х кулачковый патрон, для остальных операций - специальные приспособления.

При изготовлении данной детали используется следующий режущий инструмент:

Фреза торцевая с механическим креплением многогранных пластин: фреза 2214-0386 ГОСТ 26595-85 Z = 8, D = 100 мм.

Сверло спиральное с коническим хвостовиком обычной точности, диаметром D = 9 мм. с нормальным хвостовиком, класса точности Б. Обозначение: 2301-0023 ГОСТ 10903-77.

Сверло спиральное с коническим хвостовиком обычной точности, диаметром D = 12,5 мм. с нормальным хвостовиком, класса точности Б. Обозначение: 2301-0040 ГОСТ 10903-77.

Сверло спиральное с коническим хвостовиком обычной точности, диаметром D = 21 мм. с нормальным хвостовиком, класса точности Б. Обозначение: 2301-0073 ГОСТ 10903-77.

Сверло спиральное с коническим хвостовиком обычной точности, диаметром D = 29 мм. с нормальным хвостовиком, класса точности Б. Обозначение: 2301-0100 ГОСТ 10903-77.

Зенкер цельный с коническим хвостовиком из быстрорежущей стали, диаметром D = 26 мм. длиной 286 мм для обработки сквозного отверстия. Обозначение: 2323-2596 ГОСТ 12489-71.

Зенкер цельный с коническим хвостовиком из быстрорежущей стали, диаметром D = 32 мм. длиной 334 мм. для обработки глухого отверстия. Обозначение: 2323-0555 ГОСТ 12489-71.

Зенкер цельный с коническим хвостовиком из быстрорежущей стали, диаметром D = 35,6 мм. длиной 334 мм. для обработки глухого отверстия. Обозначение: 2323-0558 ГОСТ 12489-71.

Развертка машинная цельная с коническим хвостовиком D36 мм. длиной 325 мм. Обозначение: 2363-3502 ГОСТ 1672-82.

Зенковка коническая типа 10, диаметром D = 80 мм. с углом при вершине 90. Обозначение: Зенковка 2353-0126 ГОСТ 14953-80.

Резец правый проходной упорный отогнутый с углом в плане 90 o типа 1, сечения 20 х 12. Обозначение: Резец 2101-0565 ГОСТ 18870-73.

Резец токарный резьбовой с пластинкой из быстрорежущей стали для метрической резьбы с шагом 3 типа 1, сечения 20 х 12.

Обозначение: 2660-2503 2 ГОСТ 18876-73.

Метчик машинный 2621-1509 ГОСТ 3266-81.

Для контроля размеров данной детали, применяем следующий мерительный инструмент:

Штангенциркуль ШЦ-I-125-0,1 ГОСТ 166-89;

Штангенциркуль ШЦ-II-400-0,05 ГОСТ 166-89.

Для контроля размера отверстия D36 используем калибр - пробку.

Набор образцов шероховатости 0,2 - 0,8 ШЦВ ГОСТ 9378 - 93.

4. Определение промежуточных припусков, допусков и размеров

4.1 Табличным методом на все поверхности

Необходимые припуски и допуски на обрабатываемые поверхности выбираем по ГОСТ 1855-55.

Припуски на механическую обработку детали "Наконечник"

Размер, мм.	Шерохова-тость, мкм.	Припуск, мм.	Допуск на размер, мм	Размер с учетом припуска, мм.
		Черновая 8 Получистовая 1,5 Чистовая 0,5
		Черновая 3,0 Чистовая 3,0

4.2 Аналитическим методом на один переход или на одну операцию

Расчет припусков аналитическим методом производим для поверхности Шероховатость Ra5.

Технологический маршрут обработки отверстия состоит из зенкерования, чернового и чистового развертывания

Технологический маршрут обработки отверстия состоит из зенкерования и чернового, чистового развертывания.

Расчет припусков производим по следующей формуле:

где R - высота неровностей профиля на предшествующем переходе;

Глубина дефектного слоя на предшествующем переходе;

Суммарные отклонения расположения поверхности (отклонения от параллельности, перпендикулярности, соосности, симметричности, пересечения осей, позиционное) на предшествующем переходе;

Погрешность установки на выполняемом переходе.

Высоту микронеровностей R и глубину дефектного слоя для каждого перехода находим в таблице методического пособия.

Суммарное значение , характеризующее качество поверхности штампованных заготовок составляет 800 мкм. R= 100 мкм; = 100 мкм; R= 20 мкм; = 20 мкм;

Суммарное значение пространственных отклонений оси обрабатываемого отверстия относительно оси центра определится по формуле:

, (2)

где - смещение обрабатываемой поверхности относительно поверхности используемой в качестве технологической базы при зенкеровании отверстий, мкм

(3)

где - допуск на размер 20 мм. = 1200 мкм.

Допуск на размер 156,2 мм. = 1600 мм.

Величину коробления отверстия следует учитывать как в диаметральном, так и в осевом сечении.

где - величина удельного коробления для поковок. = 0,7, и L - диаметр и длина обрабатываемого отверстия. = 20 мм, L = 156,2 мм.

мкм.

Величина остаточного пространственного отклонения после зенкерования:

Р 2 = 0,05 Р = 0,05 1006 = 50 мкм.

Величина остаточного пространственного отклонения после чернового развертывания:

Р 3 = 0,04 Р = 0,005 1006 = 4 мкм.

Величина остаточного пространственного отклонения после чистового развертывания:

Р 4 = 0,002 Р = 0,002 1006 = 2 мкм.

Остаточная погрешность при черновом развертывании:

0,05 ∙ 150 = 7 мкм.

Остаточная погрешность при чистовом развертывании:

0,04 ∙ 150 = 6 мкм.

Производим расчет минимальных значений межоперационных припусков: зенкерование.

Черновое развертывание:

Чистовое развертывание:

Наибольший предельный размер по переходам определяем последовательным вычитанием от чертежного размера минимального припуска каждого технологического перехода.

Наибольший диаметр детали: d Р4 = 36,25 мм.

Для чистового развертывания: d Р3 = 36,25 - 0,094 =36,156 мм.

Для чернового развертывания: d Р2 = 35,156 - 0,501 = 35,655 мм.

Для зенкерования:

Р1 = 35,655 - 3,63 = 32,025 мм.

Значения допусков каждого технологического перехода и заготовки принимаем по таблицам в соответствии с квалитетом, используемого метода обработки.

Квалитет после чистового развертывания: ;

Квалитет после чернового развертывания: H12;

Квалитет после зенкерования: H14;

Квалитет заготовки: .

Наименьшие предельные размеры определяем вычетанием допусков от наибольших предельных размеров:

MIN4 = 36,25 - 0,023 = 36,02 мм. MIN3 = 36,156 - 0,25 = 35,906 мм. MIN2 = 35,655 - 0,62 = 35,035 мм. MIN1 = 32,025 - 1,2 = 30,825 мм.

Максимальные предельные значения припусков Z ПР. МАХ равны разности наименьших предельных размеров. А минимальные значения Z ПР. МIN соответственно разности наибольших предельных размеров предшествующего и выполняемого переходов.

ПР. МIN3 = 35,655 - 32,025 = 3,63 мм. ПР. МIN2 = 36,156 - 35,655 = 0,501 мм. ПР. МIN1 = 36,25 - 36,156 = 0,094 мм. ПР. МAX3 = 35,035 - 30,825 = 4,21 мм. ПР. МAX2 = 35,906 - 35,035 = 0,871 мм. ПР. МAX1 = 36,02 - 35,906 = 0,114 мм.

Общие припуски Z О. МАХ и Z О. МIN определяем, суммируя промежуточные припуски.

О. МAX = 4,21 + 0,871 + 0,114 = 5, 195 мм. О. МIN = 3,63 + 0,501 + 0,094 = 4,221 мм.

Полученные данные сводим в результирующую таблицу.

Технологические переходы обработки поверхности Элементы припуска

Расчетный припуск , мкм. Допуск δ, мкмПредельный размер, мм. Предельные значения припусков, мкм
Заготовка
Зенкерование
Развертывание черновое
Развертывание чистовое

Окончательно получаем размеры:

Заготовки: d ЗАГ. =;

После зенкерования: d 2 = 35,035 +0,62 мм.

После чернового развертывания: d 3 = 35,906 +0,25 мм.

После чистового развертывания: d 4 = мм.

Диаметры режущих инструментов отображены в пункте 3.

5. Назначение режимов резания

5.1 Назначение режимов резания аналитическим методом на одну операцию

Фрезерная операция. Фрезеровать плоскость, выдерживая размер 7 мм.

а) Глубина резания. При фрезеровании торцевой фрезой глубина резания определяется в направлении параллельном оси фрезы и равна припуску на обработку. t =2,1 мм.

б) Ширина фрезерования определяется в направлении, перпендикулярном к оси фрезы. В = 68 мм.

в) Подача. При фрезеровании различают подачу на зуб, подачу на один оборот и подачу минутную.

где n - частота вращения фрезы, об/мин;- число зубьев фрезы.

При мощности станка N = 6,3 кВт S = 0,14.0,28 мм/зуб.

Принимаем S = 0,18 мм/зуб.

Мм/об.

в) Скорость резания.

(6)

Где Т - период стойкости. В данном случае Т = 180 мин. - общий поправочный коэффициент

Коэффициент учитывающий обрабатываемый материал.

nV (8) НВ = 170; nV = 1,25 (1; с.262; табл.2)

1,25 =1,15

Коэффициент, учитывающий материал инструмента; = 1

(1; с.263; табл.5)

Коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки; = 0,8 (1; с.263; табл.6)

V = 445; Q = 0,2; х = 0,15; y = 0,35; u = 0,2; P = 0; m = 0,32 (1; с.288; табл.39)

М/мин.

г) Частота вращения шпинделя.

(9) n об/мин.

Корректируем по паспорту станка: n = 400 об/мин.

Мм/мин.

д) Фактическая скорость резания

м/мин.

е) Окружная сила.

(11)

где n = 0,3 (1; с.264; табл.) 0,3 = 0,97

С P =54,5; Х = 0,9; Y = 0,74; U = 1; Q = 1; W = 0.

5.2 Табличным методом на остальные операции

Назначение режимов резания табличным методом произоводится согласно справочнику режимов резания металлов. Полученные данные вносим в результирующую таблицу.

Режимы резания на все поверхности.

Наименование операции и перехода	Габаритный размер		Глубина резания, мм.	Подача, мм/об. (мм/мин)	Скорость резания, м/мин	Частота вращения шпинделя, об/мин.
Операция 010 Фрезерная
1. Фрезеровать поверхность, выдерживая размер 7
2. Сверлить 2 отверстия 12,512,576,250,0815,7400
3. Зенкеровать отверстие 26,1. 26,11523,050,0820,49250
4. Зенкеровать отверстие 32. 321122,950,0825,12250
5. Зенкеровать отверстие 35,635,6921,80,0817,89160
7. Зенковать фаску 0,5 х 45 o
Операция 015 Токарная
1. Подрезать торец, выдерживая размер 152
2. Точить поверхность D37, выдерживая размер 116
3. Нарезать резьбу М30х2
Операция 020 Фрезерная
Фрезеровать поверхность, выдерживая размеры 20 и 94
Операция 025 Вертикально-сверлильная
1. Сверлить 2 отверстия 995,54,50,0811,3400 Проектируем станочное приспособление для вертикально-сверлильного и вертикально-фрезерных станков. Приспособление представляет собой плиту (поз 1.) на которую с помощью штифтов (поз.8) и винтов (поз.7) монтируются 2 призмы (поз.10). Со стороны одной из призм расположен упор (поз.3) с расположенным в нем пальцем, служащим для базирования заготовки. Прижим детали обеспечивается за счет планки (поз 3), которая одним краем свободно вращается вокруг винта (поз.5), а в другой ее край, имеющий форму прорези, входит винт с последующим прижимом гайкой (поз.12). Для фиксации приспособления на столе станка в теле плиты выполнены проушены и вмонтированы 2 шпонки (поз.13), служащие для центрования приспособления. Транспортировка осуществляется в ручную. 7. Расчет приспособления на точность механической обработки При расчете точности приспособления необходимо определить допускаемую величину погрешности ε = 0,3…0,5; принимаем = 0,3; Остальные значения формулы представляют собой совокупность погрешностей, определяемых ниже. Погрешность базирования e б возникает при несовпадении измерительной и технологической баз. При обработке отверстия погрешность базирования равна нулю. Погрешность закрепления заготовки ε з возникает в результате действия сил зажима. Погрешность закрепления при использовании ручных винтовых зажимов равна 25 мкм. Погрешность установки приспособления на станке зависит от зазоров между присоединительными элементами приспособления и станка, а также от неточности изготовления присоединительных элементов. Она равна зазору между Т-образным пазом стола и установочным элементом. В используемом приспособлении размер ширины паза равна 18H7 мм. Размер установочной шпонки 18h6. Предельные отклонения размеров U Б.А. Кузьмин, Ю.Е. Абраменко, М.А. Кудрявцев, В.Н. Евсеев, В.Н. Кузьминцев; Технология металлов и конструкционные материалы; - М.: "Машиностроение"; 2003 г. А.Ф. Горбацевич, В.А. Шкред; Курсовое проектирование по технологии машиностроения; - М.: "Машиностроение"; 1995 г. В.Д. Мягков; Допуски и посадки. Справочник; - М.: "Машиностроение"; 2002 г. В.И. Яковлева; Общемашиностроительные нормативы режимов резания; 2-е издание; - М.: "Машиностроение"; 2000 г. В.М. Виноградов; Технология машиностроения: введение в специальность; - М.: "Академия"; 2006 г.;

Единичное производство характеризуется выпуском машин широкой номенклатуры в малых количествах (часто единицами), поэтому оно является универсальным непоточным. Изготовление машин или совсем не повторяется, или повторяется через неопределенные промежутки времени. Характерные признаки единичного производства: выполнение на рабочих местах разнообразных операций; использование в процессе сборки в основном нормального режущего, измерительного и вспомогательного инструмента и универсальных приспособлений; большое число пригоночных работ. Вследствие разнообразия сборочных работ при единичном производстве трудно осуществить специализацию слесарей-сборщиков, поэтому в сборочных цехах в основном работают высококвалифицированные слесари-сборщики. Единичное производство характерно для тяжелого машиностроения, продукцией которого являются крупные гидротурбины, уникальные металлорежущие станки, прокатные станы, шагающие экскаваторы и другое оборудование.

Серийное производство - изготовление машин не единицами, а сериями, регулярно повторяющимися (через определенные промежутки времени). Серией называют задание по выпуску одинаковых машин на год, квартал, месяц. При серийном производстве в сборочном цехе представляется возможным собирать одни и те же машины (изделия) в течение длительного периода времени, что позволяет значительно лучше оснастить процесс сборки специальным инструментом, приспособлениями и оборудованием. В условиях серийного производства технологический процесс сборки машин построен по принципу параллельно-последовательного выполнения операций. Сложные операции расчленяют на более простые, общую сборку машин - на узловую сборку. Разделение сборки на узловую и общую, выпуск в течение длительного периода одних и тех же машин наряду с уменьшением числа пригоночных работ дает возможность организовать специализацию рабочих и, следовательно, использовать слесарей-сборщиков более узкой специализации, чем при единичной сборке. Это значительно повышает производительность труда. В зависимости от размера серий (партии) машин выделяют мелкосерийное производство, имеющее отдельные черты сходства с единичным производством, и крупносерийное, которое имеет многие отличительные черты массового производства.

Массовое производство характеризуется выпуском большого числа одинаковых машин (изделий) в течение продолжительного (несколько лет) времени, например велосипедов, автомобилей и т.п. Технологический процесс сборки при массовом производстве расчленяют на простейшие сборочные операции. Это позволяет на каждом рабочем месте выполнять одну, постоянно повторяющуюся операцию и в еще большей степени, чем при серийном производстве, сузить специализацию рабочего и упростить оборудование, располагая его по ходу технологического процесса в виде поточных линий. На каждой линии обрабатывают отдельную деталь или производят узловую сборку изделия. Массовое производство позволяет осуществить принцип полной взаимозаменяемости, заключающийся в том, что любая деталь может быть поставлена на машину без каких-либо пригоночных работ; точно так же деталь, снятая с машины данной модели, должна без всякой пригонки подойти к любой такой же машине.

Массовое производство является поточным. Его часто называют поточно-массовым. При поточном методе работы собираемые изделия (сборочные единицы) от одного рабочего места к другому перемещаются вручную (на тележках, рольгангах и т.п.) или транспортирующим механизированным устройством непрерывного или периодического действия (конвейером или транспортером).

ПРАКТИКА ОРГАНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА

ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ОРГАНИЗАЦИИ ГРУППОВОГО ПРОИЗВОДСТВА В МАШИНОСТРОЕНИИ М.И. Бухалков, д-р экон. наук, профессор,

М.А. Кузьмин, аспирант,

В.В. Павлов, канд. экон. наук, доцент Самарский государственный технический университет, г. Самара

Рассматриваются научные основы организации группового производства на предприятиях машиностроительного комплекса, приводятся практические рекомендации по проектированию и построению графиков работы групповых поточных линий

Групповое производство представляет собой прогрессивную гибкую форму организации прерывных производственных процессов на предприятиях машиностроения, основанную на предметной специализации цехов и участков и типовой унификации технологических процессов. В зависимости от объема рыночного спроса на выпускаемую продукцию, существующего на предприятии направления специализации и достигнутого уровня технологической унификации принято различать шесть основных форм групповой организации производственных процессов. При подетальной специализации производства с применением единичной или типовой форм организации технологических процессов могут иметь место три первичные формы группового производства :

Подетальные специализированные цехи предприятия;

Подетально-специализированные участки цеха;

Многономенклатурные групповые поточные линии с переналадкой станков.

При подетальной специализации производства, сочетающейся с использованием групповой формы организации технологических процессов, создаются следующие вторичные формы группового производства:

Подетально-групповые механосборочные цехи;

Подетально-групповые производственные участки;

Групповые поточные линии с переналаживаемыми станками.

Вторичные формы организации группового производства основаны на повсеместном использовании высокопроизводительного оборудования, быстропе-реналаживаемой технологической оснастки, станков с числовым программным управлением, специальных обрабатывающих центров и специализированных станков и других технологических средств механизации и автоматизации основных и вспомогательных производственных процессов. Как свидетельствует отечественный передовой опыт, групповое производство на предприятиях машиностроения, создаваемое на основе конструктивной классификации выпускаемых изделий, унификации технологических процес-

сов и подетально-групповой специализации производственных подразделений, способствует в характерных для рынка условиях единичного, мелкосерийного и серийного типов производства широкому применению таких присущих для массового производства принципов рациональной организации производственного процесса, как специализация рабочих мест, непрерывность, ритмичность, прямоточность и т.д. С учетом степени полноты использования этих принципов групповое производство продукции может функционировать на предприятии при различных организационных формах и типах производства .

В единичном, мелкосерийном и серийном типах производства методы организации групповых процессов целесообразно использовать при изготовлении разнообразных деталей, сборке изделий и ремонте оборудования в основных и вспомогательных цехах. В крупносерийном и массовом производстве групповые формы его организации рекомендуется применять при высоком уровне специализации и коэффициенте закрепления операций за рабочим местом, равным или превышающим две выполняемые деталеоперации за один месяц, а также при незначительном производственном цикле изготовления деталей.

Коэффициент специализации или закрепления рабочих мест в различных подразделениях машиностроительных предприятий зависит от сочетания двух организационных показателей - объема выпуска и трудоемкости продукции, которые во многом определяют технологические или предметные формы специализации цехов и участков, производственную и организационную структуру предприятия, а также методы и формы организации группового производства. Постепенный переход от технологической формы специализации к подетально-групповой считается одним из важных прогрессивных направлений в совершенствовании организации современного машиностроительного производства.

Высшей формой развития группового производства является в рыночных условиях внедрение при соответствующих объемах выпуска товаров гибких быстропереналаживаемых поточных линий механической обработки деталей и сборки изделий.

Организация группового производства включает в себя следующий комплекс проектных работ, обеспечивающих создание и функционирование специализированных подразделений:

Анализ номенклатуры выпускаемых изделий и основных условий их производства;

Классификация и кодирование обрабатываемых деталей;

Группирование деталей по принятым классификационным признакам;

Унификация деталей и отработка их на технологичность;

Анализ действующих технологических процессов и разработка групповых;

Расчет трудоемкости выполнения групповых технологических процессов;

Определение состава производственных подразделений;

Проектирование организации группового производства изделий;

Определение потребного технологического оборудования в проекте;

Приобретение необходимых средств технологического оснащения;

Опытно-промышленное испытание и внедрение организации группового производства.

Основой организации группового производства, по оценке С.П.Митрофанова, служат унификация конструкций выпускаемых изделий и технологических процессов их изготовления . Важнейшими организационными направлениями конструктивной и технологической унификации в машиностроительном производстве при снижении рыночного спроса на продукцию стали разработка типовых технологических процессов и применение групповых методов обработки деталей. Типовые технологические процессы создаются на изготовление однотипных или стандартизированных деталей и применяются главным образом в крупносерийном и массовом производстве. Групповые технологические процессы разрабатываются на группы подобных по конструктивным или иным признакам деталей и используются в условиях единичного, мелкосерийного и серийного производства.

Типизация методов обработки основана на классификации деталей и их поверхностей. Классификация деталей и технологических процессов строится по схеме класс-группа-тип. Класс представляет собой совокупность деталей определенной конфигурации, характеризуемых общностью конструктивных форм и технологических процессов, например, валы, втулки, шестерни и т.д. Каждый класс разбивается на подклассы и группы, каждая группа - на подгруппы и типы. Группой считается совокупность деталей, объединяемая при обработке общностью оборудования, оснастки, наладки и технологического или операционного процесса. При создании групп учитываются габариты детали, геометрическая форма, общность

подлежащих обработке поверхностей, требуемые ква-литет точности, шероховатость поверхности, однородность заготовок, серийность выпуска, экономичность процесса и многие другие факторы. Группа служит промежуточным звеном классификации деталей, конечная цель которой состоит в установлении типов. Типом называется совокупность сходных деталей, имеющих в конкретных производственных условиях общий технологический процесс.

Типовые технологические процессы предназначаются для производства стандартных и унифицированных деталей, сборки узлов и сложных изделий. На предприятиях машиностроения используется два способа типизации технологических процессов. Первый способ заключается в проведении такой классификации деталей, в результате которой определяется количество существующих конструктивных типов изделий и на каждый из них составляется общий технологический процесс. Второй способ состоит в установлении ряда технологических методов обработки, относящихся к отдельным деталям или к их характерным поверхностям, имеющим конструктивные признаки сходства - основу для построения типовых процессов. Построение типовых процессов осуществляется на конструктивном сходстве или подобии обрабатываемых деталей и их поверхностей, а не на общности средств производства и орудий труда - станков, приспособлений, инструмента. Типовые процессы, характерные для данного конкретного предприятия, должны охватывать все детали, имеющие одинаковый маршрут обработки, однотипные станки, применяемую оснастку, а также режущий и мерительный инструмент. Такие процессы разрабатываются обычно с подробным описанием маршрутной технологии и составлением технологических карт для соответствующих типов деталей, в которых содержится перечень конкретных операций, оборудования и инструмента, режимов обработки, норм времени и других организационно-технических показателей.

Групповые технологические процессы разрабатываются для однородных по тем или иным конструктивно-технологическим признакам видов продукции с использованием унифицированной технологии производства и быстропереналаживаемой оснастки. Г рупповой метод обработки непосредственно связан с унификацией конструкции машин и их элементов, а также с организацией их производства. Чем выше уровень унификации технологии, тем соответственно выше и уровень специализации производства и тем, следовательно, совершеннее могут быть формы его организации на предприятии. Важнейшими организационными предпосылками применения групповых методов в машиностроительном производстве являются следующие:

Правильная классификация и группировка изготовляемых деталей, выполняемых работ и проектируемых технологических процессов;

Подбор и конструирование групповых приспособлений и другой технологической оснастки для осуществления принятой технологии;

Специализация и модернизация технологического оборудования с целью повышения эффективности его использования;

Внедрение групповых поточных и автоматических линий для производства деталей.

Групповой метод как основа унификации технологических процессов и средств их оснащения способствует сокращению их количества на изготовление однотипных деталей и одновременно расширяет применение прогрессивной технологии на производство большой номенклатуры продукции. На машиностроительных предприятиях принято различать два основ-

ных направления технологической унификации: типизация технологических процессов и групповой метод обработки деталей. Оба этих совершенно самостоятельных подходов, взаимодополняющих системное решение на предприятии общих технологических и организационных задач, представлены на рис. 1. Принципиальное их различие заключается в том, что типовые процессы характеризуются общностью последовательности и содержания операций (переходов) при обработке типовой группы деталей, а групповая технология характеризуется общностью оборудования и оснастки при выполнении отдельных операций или при полном изготовлении группы разнотипных деталей.

Унификация технологических процессов

Типизация технологических процессов

Методы групповой обработки

Рис. 1. Схема унификации технологических процессов

Групповые методы организации технологических процессов могут базироваться на различных подходах к классификации деталей и способов их обработки. Задачей любой классификации является установление определяющих признаков, предметов труда, необходимых для правильного группирования проектируемых объектов или выявления их основных свойств и характерных особенностей. Различные конструкции машин и приборов, виды изделий и деталей имеют большое количество одинаковых конструктивных, технологических, организационных и целый ряд иных общих признаков. Групповые процессы на предприятиях машиностроения принято классифицировать по следующим наиболее важным признакам:

По конструктивно-технологическому сходству изготовляемых деталей, в соответствии с которым типовыми совокупностями служат группы валиков, втулок, шпинделей, шлицевых валов, зубчатых колес и т.д.;

По элементарным поверхностям обрабатываемых деталей, позволяющим выбрать необходимый метод изменения их форм и размеров и составить из их комбинации совокупный технологический процесс обработки любой детали, содержащей те или иные

поверхности, например, круглые, плоские, а также пазы, отверстия и т.п.;

По типам применяемого технологического оборудования, включающего соответствующие виды и модели металлообрабатывающих станков, например, токарных, сверлильных, фрезерных, шлифовальных и

По единству используемого технологического оснащения на различных операциях и видах оборудования, к примеру, по общности способов крепления детали, наладки оборудования и т.п.

Кроме того, во всех направлениях классификации групповых процессов обработки учитываются такие признаки, как назначение детали, сложность конструкции, точность и шероховатость поверхностей, сходство технологических маршрутов, объем выпуска продукции, методы оперативного регулирования производства, состав организационно-плановых нормативов и др. На предприятии могут применяться самые разнообразные признаки классификации обрабатываемой продукции, чем подтверждается гибкость группового производства и необходимость его использования в условиях рыночной неопределенности спроса на товары и услуги.

Разработанная С.П.Митрофановым система групповой классификации изделий и процессов строится на общности конструкции деталей, технологии обработки, применяемого оборудования, способов наладки станков, инструментальной оснастки. В основном обрабатываемые детали разбиваются на три характерные группы :

1) детали, имеющие законченный цикл обработки на одном типе оборудования как, например, заготовительные процессы, металлообработка резанием, термические операции, отделочные работы и т.п.;

2) изделия, имеющие общий многооперационный процесс, выполняемый на различных типах технологического оборудования в порядке последовательности операций с применением групповой оснастки;

3) группы деталей, имеющие общий технологический маршрут обработки, осуществляемой на разнотипном оборудовании с соблюдением принципа прямоточности движения обрабатываемых предметов.

Группирование деталей может осуществляться также и по степени унифицированности условий обработки на предприятии. При этом рекомендуется различать два способа группировки деталей:

Детали с унифицированными процессами обработки, когда их объединение проводится либо в пределах одного вида технологического процесса, выполняемого на оборудовании одного типа, либо в пределах нескольких видов обработки на оборудовании различных типов по общности технологических маршрутов;

Детали с частичной унификацией процессов обработки, когда группирование происходит либо нескольких различных изделий по одной технологической операции, либо нескольких смежных операций одной детали по действующему технологическому маршруту.

Группирование деталей во всех случаях должно охватывать номенклатуру реально выпускаемых деталей определенной конструкции. При необходимости можно создавать комплексные или условные детали, имеющие все геометрические элементы деталей данной группы. Комплексной может быть и реальная деталь, имеющая все основные характеристики наиболее сложной в данной группе детали. Выбранная комплексная деталь-представитель служит основой при разработке групповой технологии и групповой оснастки, представляющих собой совокупность приспособлений и инструментов и обеспечивающих обработку всех деталей данной группы при небольших подналадках оборудования. Составленный на комплексную деталь технологический процесс должен обеспечить изготовление любой детали данной группы в полном соответствии с требованиями заказчика к уровню качества и срокам выполнения. Каждый групповой техпроцесс состоит из ряда предусмотренных групповых технологических операций обработки или сборки изделия.

Групповой технологической операцией называется общая для данной группы различных по конструктивным признакам деталей часть техпроцесса, выполняемая с определенной групповой оснасткой на соответствующем оборудовании. Групповая операция охватывает столько деталеопераций, сколько деталей различных типов входит в данную группу. Деталео-перация представляет собой дифференцированный состав технологических переходов при обработке конкретной детали определенной группы, для которой разработана групповая операция. Совокупность групповых операций образуют групповой технологический процесс, обеспечивающий обработку различных деталей одной или нескольких групп по общему технологическому маршруту. При групповом технологическом маршруте некоторые детали или их группы могут не подвергаться обработке на каждой операции, т.е. пропускать отдельные станки или операции. Поэтому при образовании групп деталей с общим технологическим процессом необходимо учитывать объем выпуска отдельных деталей: трудоемкость выполняемых деталеопераций должна обеспечивать нормальную загрузку станков и рабочих-операторов на каждой операции.

Технологические маршруты, не имеющие некоторых операций или переходов, должны обеспечивать не только принцип прямоточности в пространстве, но и принцип пропорциональности работы оборудования во времени. На рис. 2 представлена схема подбора деталей и график работы групповой поточной линии, на которой в течение одной рабочей смены продолжительностью 480 мин обрабатываются на пяти операциях (станках) пять видов деталей. На приведенной схеме маршрут обработки каждой детали показан в виде сплошной линии с уголками, означающими наличие технологической операции. Над линией указано штучное время на операцию, под линией - время цикла обработки партии каждой детали. Так, деталь Б трудоемкостью 15 минут изготовляется в количестве 30 единиц на первой, третьей и пятой операциях, штучное время на которых равно соответственно 6, 4 и 5 мин. В этом случае расчетное время цикла обработки всей партии деталей Б на первой операции составит:

Тобр = N Тшт = 30 6 = 180 мин/партию

где N - размер партии деталей, шт.;

Тшт - штучное время выполнения первой операции, мин/шт.

Время обработки партии деталей на отдельных операциях и общее время прохождения каждой партии изделий по всему технологическому маршруту рассчитывается аналогичным образом по приведенной формуле. Коэффициенты загрузки оборудования могут быть найдены как отношение суммарного времени обработки всех групп деталей по отдельным операциям к продолжительности рабочей смены. Этот показатель при обработке группы деталей на первом станке или операции будет равен:

Тсм - продолжительность рабочей смены, мин.

где У Тобр - суммарное время обработки всех деталей на данной операции (станке), мин;

Группа деталей Расчетные показатели Номер операции (станка)

Тшт Нп-Тшт 1 2 3 4 5

Деталь А 30 12 360 /\ 3 ✓Ч 2 ✓■44 /\ 3

Деталь Б 30 15 450 А6 ✓Ч 4 ✓Ч 5

Деталь В 40 18 720 ^2 ✓"Ч4 ✓"Ч 4 ✓"Ч4 4 /ч 4

80" 160 160 160 160

Деталь Г 26 12 312 "Ч5 /\ 3 ✓Ч4

Деталь Д 18 8 144 у-Ч6 ^ч 2

Группа деталей А+Б+В+Г+Д I N IТ / -< шт I N Тшт Б+В+Г А+В+Д А+Б+В+Г А+В+Г А+Б+В+Д

Суммарные показатели 144 65 1986 390 358 418 384 436

Коэффициент загрузки станков - - 0,83 0,81 0,74 0,87 0,80 0,91

Рис. 2. График работы групповой поточной линии

Коэффициенты загрузки оборудования являются важными организационными показателями эффективности внедрения группового производства. В приведенном примере их индивидуальное значение по отдельным операциям находится в пределах от 0,74 до 0,91 при среднем значении на участке, равном 0,83. Эти коэффициенты свидетельствуют о высокой загрузке и эффективности использования в проекте технологического оборудования, а также о правильном подборе деталей на данном участке группового производства.

На предприятиях коэффициенты загрузки оборудования во многом зависят от соотношения расчетного (проектного) и принятого (установленного) количества рабочих мест (станков), а также от количества и трудоемкости обрабатываемых деталей .

В групповом производстве требуемое число рабочих мест может рассчитываться по каждой отдельной операции или в целом по всему производственному подразделению на основе отношения соответствующей станкоемкости операции или участка к фонду времени работы оборудования. В общем случае количество необходимых рабочих мест на выполнение имеющихся заказов определяется по следующей формуле:

где Собщ - общее количество оборудования на групповом участке, шт.;

суммарная проектная станкоемкость

производственных заказов на участке, станко-час;

Фд - действительный фонд времени работы оборудования, час.

Г одовой фонд рабочего времени единицы оборудования при двухсменном режиме работы составляет примерно 4000 часов, месячный фонд при односменной работе - 175, недельный - 40 часов.

Рассчитанное количество станков на групповом участке распределяется по видам и моделям в соответствии с трудоемкостью (станкоемкостью) выполняемых по заказам работ. Станки на производственном участке располагаются с учетом необходимости соблюдения схемы движения деталей по ранее разработанному технологическому маршруту. В зависимости от принятой формы организации группового производства на участке могут быть использованы различные производственные схемы расположения технологического оборудования: точечная, линейная, ячеистая, технологическая и др. На рис. 3 приведены наиболее распространенные на американских фирмах варианты планировки технологического оборудования в групповом производстве .

Точечная

Т ехнологическая

Линейная

Ячеистая

Рис. 3. Схема планировки оборудования на участке

Как видно, групповое производство способствует экономии производственного пространства и рабочего времени при организации выпуска широкой номенклатуры товаров и услуг на предприятиях машиностроения по заказам основных потребителей продукции. Совершенствование организации группового производства может стать важным фактором модернизации отечественных промышленных предприятий

Таким образом, организация группового производства является в условиях рынка одним из важных направлений создания и функционирования многопродуктовых гибких производственных систем, учитывающих в ходе производства изменение рыночного спроса на продукцию и позволяющих производить товары и услуги высокого качества при наиболее полном использовании имеющихся на каждом предприятии производственных ресурсов.

В машиностроении различают три основных типа производства: единичное (индивидуальное), серийное и массовое, и два метода работы: поточный и непоточный.

Каждому типу производства соответствуют свои методы его подготовки и планирования. Различаются они и по форме организации труда, степени детализации при разработке технологических процессов, организации ремонта и т. д.

Единичным (индивидуальным) называется такое производство, при котором изделие выполняют в одном или нескольких экземплярах; как правило, повторно этих изделий почти никогда не изготовляют. Такое производство существует в тяжелом и химическом машиностроении, судостроении и т. д.

В единичном производстве применяются универсальные станки, универсальные приспособления и нормальные инструменты, обеспечивающие обработку разнообразных деталей. Специальные инструменты и специальные приспособления почти не используются, так как на их изготовление требуются большие затраты. Установка и выверка заготовок на станках осуществляются с помощью разметки и универсальных измерительных средств. Точность изготовления детали контролируется также универсальными измерительными инструментами – штангенинструментами, микрометрами, индикаторами и т. п.

Квалификация рабочих при единичном производстве обычно высокая, но производительность труда значительно ниже, а себестоимость детали выше, чем при серийном и массовом производстве.

В машиностроении наиболее широкое распространение получило серийное производство, при котором изделия выпускают партиями или сериями различной величины. В зависимости от размера партий и частоты повторяемости их в течение года различают мелкосерийное , среднесерийное и крупносерийное производство. Основным отличием серийного производства от единичного является менее разнообразная номенклатура изделий, изготовляемых на каждом рабочем месте, и периодическая повторяемость партий изделий.

В серийном производстве уменьшается процент универсальных станков, зато увеличивается удельный вес специализированных и специальных станков. Широко применяются такие станки, как револьверные, токарные многорезцовые, а в крупносерийном производстве также токарные полуавтоматы и автоматы. Специализация станков позволяет использовать специализированные и специальные приспособления и режущий инструмент, обеспечивающие повышение производительности труда и снижение себестоимости изделий. Для контроля точности обработки деталей часто применяются предельные калибры.

Для серийного производства характерен дифференцированный технологический процесс изготовления деталей. Он расчленен на ряд небольших по объему операций, выполняемых на различных станках. Операции, требующие более одной установки, в серийном производстве обычно не встречаются. Квалификация рабочих значительно ниже, чем в индивидуальном, а производительность труда – выше.

Серийное производство распространено во всех отраслях промышленности.

Массовое производство характеризуется большим количеством изготовляемых изделий, что позволяет на каждом рабочем месте выполнять только одну, постоянно повторяющуюся операцию.

В массовом производстве широко применяются автоматические станки узкой специализации, специальные приспособления и режущий инструмент. Размеры изготовляемой детали контролируют с помощью специальных приспособлений, причем часто в процессе обработки. В зависимости от используемого оборудования технологический процесс механической обработки разбит на ряд мелких операций, осуществляемых на отдельных специальных автоматах, или предусматривает выполнение многих переходов на многошпиндельных автоматах, многопозиционных агрегатных станках и т. д.

Массовое производство обеспечивает наиболее экономичную обработку изделий. Этот тип производства широко распространен в автомобильной и тракторной промышленности, на заводах, выпускающих сельскохозяйственное оборудование, мотоциклы и ряд других изделий. Тип производства зависит от заданной программы и трудоемкости изготовления изделия и определяется тактом выпуска и коэффициентом серийности.

Под тактом выпуска понимается промежуток времени между выпуском двух следующих одна за другой машин и их сборочных единиц – деталей или заготовок. При проектировании технологических процессов механической обработки величина такта выпуска определяется формулой:

где F д – действительный годовой фонд времени работы оборудования в одну

смену, в часах; m – число рабочих смен; N – годовая программа выпуска деталей, в шт. Коэффициент серийности показывает количество разных операций, закрепленных за одним станком, и рассчитывается по формуле:

где τ в – такт выпуска деталей; Т шт – среднее штучное время по операциям обработки детали.

Чтобы определить Т шт, необходимо произвести укрупненный расчет или принять время по аналогичным операциям, выполняемым на базовых заводах.

Для массового производства К сер < 2, для крупносерийного Ксер от 2 до 10, для среднесерийного от 10 до 20 и мелкосерийного Ксер >20.

Таким образом, зная величину такта выпуска и коэффициент серийности, можно предварительно определять тип производства.

При поточном производстве операции механической обработки закреплены за определенными рабочими местами, которые расположены по порядку, предусмотренному технологическим процессом, а обрабатываемая деталь передается с одной операции на другую без существенных задержек.

Непоточным производством называется такое, при котором изготовляемые детали в процессе обработки находятся в движении с перерывами различной продолжительности, т. е. процесс обработки ведется с меняющейся величиной такта.