Панчишин В.И., Клепиков В.В. Проектирование механосборочных цехов и заводов - файл n1.doc

приобрести
Панчишин В.И., Клепиков В.В. Проектирование механосборочных цехов и заводов
скачать (1006 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc1006kb.30.05.2012 11:25скачать

n1.doc

  1   2   3   4
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (МГИУ)

ПЛАН-КОНСПЕКТ

лекций по курсу: " Проектирование механосборочных цехов и заводов для студентов спец. 1201 "Технология машиностроения"

Составители: Панчишин В.И., доц. Клепиков В.В., проф.

МОСКВА 1996

Содержание:

Часть 1

страница

Тема 1. Общие сведения по проектированию механосборочного производства

1. Цели и задачи изучения темы............................................................. 5

2. Перечень основных вопросов темы....................................................5

3. Краткое содержание основных вопросов темы.................................5

3.1. Основные понятия и определения................................................5

3.2. Основные задачи проектирования...............................................12

3.3. Последовательность проектирования.........................................13

Тема 2. Состав и количество основного технологического оборудования

1. Цели и задачи изучения темы............................................................ ..16

2. Перечень основных вопросов темы.................................................... 16

3. Краткое содержание основных вопросов темы................................. 16

3.1. Основные положения по выбору состава технологического оборудования..............................................................................………………………16

3.2. Производственная программа выпуска изделий и методы проектирования цеха................................................................…………………………..22

3.3. Методы определения трудоемкости и станкоемкости обработки и сборки...................................................................…………………………..26

3.4. Режим работы и фонд времени................................................... …28

3.5. Расчет количества основного технологического оборудования и рабочих мест для поточного производства...........................……………………29

3.6. Расчет количества основного технологического оборудования и рабочих мест при непоточного производства........................…………………..34

Тема 3. Принципы и структура построения основных производственных процессов

1. Цели и задачи изучения темы............................................................. …..37

2. Перечень основных вопросов темы...................................................…...37

3. Краткое содержание основных вопросов темы...............................……37

3.1. Основные принципы выбора структуры цеха...........................…...37

3.2. Методика выбора структуры цеха и организационных форм его основных подразделений....................................................... ………40

3.3. Расположение производственных участков цеха.....................……44

3.4. Предварительное определение площади цеха и основных параметров производственного здания.................................…...…………..47

3.5. Выбор варианта расположения оборудования на участках механической обработки...........................................................…………….49

3.6. Особенности расположения оборудования и рабочих мест на участках сборки..........................................................................………..54

3.7. Планировка оборудования и рабочих мест............................... …..55
Тема 4. Определение состава и числа работающих

1. Цели и задачи изучения темы........................................................... …..63

2. Перечень основных вопросов темы.................................................. ….63

3. Краткое содержание основных вопросов темы............................... ….63

3.1. Определение числа производственных рабочих....................... …64

3.2. Многостаночное обслуживание..............................................…….66

3.3. Определение числа вспомогательных рабочих.......................……68

3.4. Определение числа ИТР, служащих и младшего обслуживаю­щего персонала.........................................................................………………………….69

Тема 5. Компоновка механосборочных цехов

1. Цели и задачи изучения темы.........................................................……...72

2. Перечень основных вопросов темы.................................................. ……72

3. Краткое содержание основных вопросов темы.............................……...72

3.1. Выбор параметров здания.......................................................………72

3.2. Компоновочный план............................................................………..75

3.3. Расчет площадей цеха............................................................……….76

3.4. Основные принципы компоновочных решений....................……...78

Литература..................................................................................................………...81
ТЕМА 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ МЕХАНОСБОРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА

1. Цели и задачи изучения темы:

-знание задач, особенностей и основных направлений развития техноло­гического проектирования механосборочного производства;

-знание применяемых в науке, технике и производстве терминов, опреде­лений и условных обозначений, относящихся к технологическому проек­тированию механосборочного производства;

-знание этапов и последовательности проектирования механосборочных цехов.

2. Перечень основных вопросов темы

2.1 Основные понятия и определения.

2.2 Основные задачи проектирования.

2.3 Последовательность проектирования.

3. Краткое содержание основных вопросов темы

З.1 Основные понятия и определния (наименование вопроса)

Механосборочное производство, состоящее из комплекса производ­ственных участков и вспомогательных подразделений, в котором проте­кают производственные процессы изготовления изделий, представляет со­бой сложную систему, структура и параметры которой находятся в непо­средственной зависимости от сложности конструкции, номенклатуры вы­пускаемой продукции и характеристик производственного процесса ее из­готовления.

Понятие производственный процесс в машиностроении определя­ется как совокупность всех действий людей и орудий производства, необ­ходимых на данном предприятии для изготовления выпускаемых изделий.

Следовательно, производственный процесс включает в себя не толь­ко обработку деталей, их контроль, сборку и испытания, но и межоперационную транспортировку обрабатываемых деталей, передачу деталей с участка на участок внутри цеха, хранение деталей на участках обработки и сборки, на складах, обслуживание рабочих мест, заточку инструмента, ремонт оборудования и оснастки, снабжение материалами и всеми видами энергии, планирование, учет, управление производством и т.д.

Основной составляющей производственного процесса является тех­нологический процесс, содержащий действия, непосредственно связанные с изменением формы, размеров или физико-механических свойств обрабатываемых заготовок, полуфабрикатов или деталей и их сборкой в сбороч­ные, а также контролем соответствия их заданным техническим требова­ниям.

Прочие вспомогательные процессы, протекающие в цехе, должны обеспечивать бесперебойное выполнение основного технологического про­цесса.

Различают две формы организации производственных процессов - поточную и непоточную.

Характерным признаком поточного производства является - непре­рывность перемещения заготовок, полуфабрикатов или собираемых изде­лий в процессе их изготовления с операции на операцию в порядке после­довательности их выполнения, причем это движение осуществляется с по­стоянным тактом в рассматриваемый промежуток времени. Время проле-живания полуфабрикатов между операциями в таких случаях равно или кратно такту.

При непоточном производстве в процессе их изготовления находятся в движении с различной продолжительностью операций и пролеживания между ними.

Для каждого производства устанавливают программу выпуска, под которой понимают совокупность изделий установленной номенклатуры, выпускаемых в заданном объеме в год. Число изделий, выпускаемых в еди­ницу времени (год, квартал, месяц) называют объемом выпуска.

Каждое механосборочное производство обладает определенной про­изводственной мощностью, под которой понимают максимально возмож­ный выпуск продукции установленной номенклатуры и количества, кото­рый может быть осуществлен за определенный период времени при устано­вленном режиме работы. Различают действительную и проектную мощ­ность.

Проектная мощность - это установленная в проекте строительства или реконструкции производства производственная мощность, которая должна быть достигнута при условии обеспечения производства приняты­ми в проекте средствами производства, кадрами и организацией производ­ства.

Производственная мощность действующего производства не является постоянной и зависит от технического уровня работающих, уровня исполь­зования основных и оборотных фондов, сменности работы, уровня механи­зации и автоматизации производства и других фактов.

Изготовление изделий занимает определенное время. Календарное время изготовления изделий от начала производственного процесса до его окончания называют производственным циклом.

Движение заготовок, полуфабрикатов или изделий может осущест­вляться поштучно или партиями. Партией принято называть определенное число заготовок, полуфабрикатов или изделий, одновременно посту­пающих на рабочую позицию (место).

Для выполнения производственного процесса рабочие позиции (места) должны быть оснащены соответствующим образом. В зависимости от содержания операции и организации ее проведения на рабочей позиции (месте) могут быть расположены: технологическое оборудование, накопи­тели с полуфабрикатами, один рабочий или группа рабочих, средства ав­томатической загрузки и разгрузки оборудования (роботы, манипуляторы, автоматические агрегаты загрузки), режущий и контрольно-измерительный инструмент, оснастка, средства технического обслуживания и охраны тру­да, элементы системы управления и др.

Исходя из организационных соображений несколько рабочих пози­ций (мест) объединяют, образуя производственный участок. Производ­ственным участком называют часть объема цеха, в котором расположены рабочие позиции (места), объединенные транспортно-накопительными уст­ройствами, средствами технического, инструментального и метрологиче­ского обслуживания, средствами управления участком и охраны труда, на котором осуществляются технологические процессы изготовления изделий определенного назначения.

Более крупной организационной единицей является производствен­ный цех, который представляет собой производственное административно-хозяйственное обособленное подразделение. Цех включает в себя производ­ственные участки, вспомогательные подразделения, служебные и бытовые помещения, а также помещения общественных организаций.

Вспомогательные подразделения создают для обслуживания и обес­печения беспрерывной работы производственных участков. К ним относят­ся: отделение по восстановлению режущего инструмента, контрольное и ремонтное отделения, отделения для приготовления и раздачи СОЖ и др.

Состав производственных участков и вспомогательных подразделе­ний определяется конструкцией изготавливаемых изделий, технологиче­ским процессом, программой выпуска и организацией производства.

За общую площадь цеха в технологических расчетах принимают сумму производственной и вспомогательной площадей (без служебно-бытовой площади).

В состав производственной площади включают площади, зани­маемые рабочими позициями (местами), вспомогательным оборудованием, находящимся на производственных участках, проходами и проездами меж­ду оборудованием внутри производственных участков (кроме магистраль­ного проезда).

На вспомогательных площадях размещают все оборудование и уст­ройства вспомогательных систем, не расположенных на производственных участках, а также магистральные и пожарные проезды.

Для движения автопогрузчиков, грузовых автомобилей в цехе созда­ют магистральные проезды шириной не менее 4 м, которые выбирают по нормам технологического проектирования.

На служебно-бытовой площади цеха размещают конторские и бытовые помещения. К конторским относят площадь, занятую административ­но-хозяйственными службами цеха. В ту же площадь включают и площадь конструкторских бюро, размещаемых в цехе.

Для осуществления производственных процессов в механосборочном производстве предусмотрен определенный штат работающих, которых де­лят на следующие категории: производственные (основные) и вспомога­тельные рабочие, инженерно-технические работники (ИТР), служащие, младший обслуживающий персонал (МОП).

Производственные рабочие - это работники механосборочного про­изводства, непосредственно выполняющие операции технологического процесса по изготовлению продукции.

Вспомогательные рабочие в механосборочном производстве - это ра­ботники, не принимающие непосредственного участия в выполнении опе­раций по изготовлению производственной программы выпуска продукции, а занятые обслуживанием технологических процессов.

Инженерно-техническими работниками называют работников, вы­полняющих обязанности по управлению, организации и подготовке произ­водства, занимающих должности, для которых требуется квалификация инженера или техника.

К служащим относят работников, выполняющих в соответствии с за­нимаемой должностью административно-хозяйственные функции, ведущих финансирование, учет, решающие социально-бытовые и подобные вопросы.

Младший обслуживающий персонал составляют сторожа, гардероб­щики, уборщики бытовых и конторских помещений.

Одним из этапов проектирования является компоновка цеха. Под компоновкой цеха понимают взаимное расположение площадей производ­ственных участков, вспомогательных отделений, магистральных проездов и служебно-бытовых помещений на площади цеха. После проведения компо­новки цеха осуществляют планировку оборудования на нем. Под плани­ровкой цеха понимают взаимное расположение технологического и вспо­могательного оборудования, а также других производственных средств и устройств на площади цеха.

Механосборочное производство обычно располагают в зданиях, имеющих один или несколько пролетов. Пролетом называют часть здания, ограниченную в продольном направлении двумя параллельными рядами колонн. Расстояние между осями колонн в продольном направлении назы­вают шагом колонн, а в поперечном - шириной пролета. Расстояние между осями колонн в продольном и поперечном направлениях образует сетку ко­лонн. Под высотой пролета понимают расстояние от уровня пола до ниж­ней части несущих конструкций покрытия здания.

После разработки производственного процесса приступают к этапу планировки, во время которого производят увязку расположения рабочих позиций (мест) и вспомогательного оборудования в выбранном масштабе.

Планировку оборудования в техническом проекте выполняют в мас­штабе 1: 100 для малых и средних цехов, 1: 200 для больших цехов.

На планировке изображают и указывают: сечение колонн с фундаментами; магистральные проезды; наружные и внутренние стены; окна, во­рота и двери, как наружные так и внутренние; месторасположение рабо­тающих; подвалы, каналы, шахты и антресоли; верстаки, рабочие столы, подставки; места для хранения инструмента; места для складывания заго­товок и готовой продукции; транспортные устройства, площадки для кон­троля; ширину пролетов; шаг колонн; общую ширину цеха; ширину про­дольных и поперечных проездов; расстояние от станков до колонн, между станками и рабочими местами; нумерацию оборудования с ее расшифров­кой в спецификации; название всех производственных отделений и уча­стков.

Ввиду большого количества строительных элементов и производ­ственного оборудования, изображаемых на планах производственных по­мещений, целесообразно пользоваться принятыми условными обозначе­ниями (табл. 1.1).











3
.2.
Основные задачи проектировния (наименование вопроса)

Важнейшим показателем проекта является его технико-экономическая эффективность, определяемая более высоким уровнем производительности труда, которую он обеспечивает по сравнению с производительностью тру­да на действующих аналогичных производствах, минимальными относи­тельными капитальными вложениями (на единицу продукции), короткими сроками их окупаемости и рентабельности производства при его эксплуа­тации. Для обеспечения высокой технико-экономической эффективности в проекте должен рационально быть решен ряд сложных, тесно связанных между собой технологических, экономических и организационных задач.

Для решения технологических задач необходимо: проработать воп­росы технологичности изделий, спроектировать технологические процессы обработки и сборки, определить трудоемкость и станкоемкость операций, установить типаж и количество основного и вспомогательного оборудова­ния, состав и количество работающих, нормы расхода материалов, опреде­лить площади и размеры участков и цеха, планировку оборудования и др.

Для решения экономических задач необходимо: рассчитать себестоимость и рентабельность выпуска изделий, определить удельные приведен­ные затраты, составить калькуляции и др.

Для решения организационных задач необходимо: выбрать принципы формирования производственных .подразделений, разработать структуру управления, научную организацию труда, документооборот, систему кон­троля за ходом производства и др.

При разработке нескольких вариантов проекта механосборочного производства или его частей, необходимо выбрать оптимальный.

3.3. Последовательность проектировния (наименования вопроса)

Проектирование механосборочного производства, которое представ­ляет собой сложную динамическую систему, включает следующие последо­вательные этапы: структурно-функциональный, алгоритмический, пара­метрический и планировочный.

Структурно-функциональный этап может быть представлен в виде структурной модели цеха (участка), которая отражает состав, тип и вза­имодействие элементов и функциональной модели, учитывающей свойства элементов и системы, необходимы для выполнения своего служебного наз­начения .

Алгоритмический этап проектирования включает в себя составление алгоритмической модели, содержащей взаимные связи между элементами в процессе производства изделий.

На параметрическом этапе проектирования производится определение количественных значений взаимосвязей между отдельными физическими параметрами системы.

На планировочном этапе решается задача размерных связей между от­дельными элементами системы. Модели этого этапа аналогичны структур­ным, но отношения между элементами оцениваются в трехмерном про­странстве.

На основании исходных данных, которые определяют из условий ра­боты механосборочного производства и разработанных технологических процессов изготовления изделий, проектируют основные и вспомогатель­ные системы, а затем производят пространственную увязку всего оборудо­вания, формируя тем самым механосборочное производство изделий.

В исходных данных для проектирования должны быть указаны:

• номенклатура изделий, сборочных единиц и деталей, подлежащих из­готовлению и сборке;

• годовая программа выпуска по каждому наименованию изделий и де­талей;

• габаритные размеры, масса и материал изделий;

• трудоемкость и станкоемкость операций;

• типаж оборудования;

• режим работы цеха.

При проектировании цеха подлежат разработке и решению технологи­ческие, экономические и организационные задачи. Эти три типа задач должны решаться одновременно, т.к. каждое принимаемое в проекте техни­ческое решение должно быть экономически обоснованно и осуществлено в определенных организационных формах. Решение перечисленных выше за­дач при проектировании ведется в определенной последовательности, вы­текающей из взаимосвязанности решаемых вопросов.

В практике проектирования основные задачи решаются в последова­тельности указанной ниже.

Последовательность проектирования основной системы (производ­ственных участков):

• определение количества основного, (технологического) оборудования на участках основного производства по принятому технологическому про­цессу ;

• выбор состава производственных участков;

• определение состава и количества оборудования на участке;

• определение алгоритма работы оборудования на участке;

• расчет производственной площади;

• разработка требований к условиям работы оборудования;

• составление заданий на проектирование нестандартного оборудования;

• компоновка производственных участков;

• планировка основного оборудования, предварительное определение чис­ла работающих.

Проектирование каждой вспомогательной системы - складской, тран­спортной, инструментообеспечения, ремонтного и технического обслужи­вания, контроля качества изделий, а также системы охраны труда осу­ществляют в той же последовательности, что и основной системы.

На этапе синтезирования производственной системы производится:

• определение обшей площади цеха и его габаритов;

• уточнение компоновки цеха;

• уточнение планировки оборудования;

• уточнение состава и количества работающих;

• определение технико-экономических показателей;

• выбор оптимального варианта проекта.

Блок-схема последовательности проектирования представлена на рис. 1.1.





Исходные
данные

Основная
система

Вспомога-

тельные

системы

Производ-

ственная

система

Рис. 1.1 Последовательность проектирования
Контрольные вопросы:

1.Назовите основные этапы производственного процесса.

2.Назовите формы организации производственных процессов и дайте им краткую характеристику.

3. Дайте определения действительной и проектной мощностей механосбо­рочного цеха.

4. Что называется рабочей позицией, производственным участком, цехом?

5. Чем отличается компоновка цеха от планировки?

6. Назовите состав и содержание задач, решаемых при проектировании ме­ханосборочного цеха.

7. Назовите основные этапы процесса проектирования механосборочного цеха.

ТЕМА 2. СОСТАВ И КОЛИЧЕСТВО ОСНОВНОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

1. Цели и задачи изучения темы:

- значение технологических характеристик типов машиностроительного производства и методов их организации;

- знание основных требований к технологическому оборудованию и прин­ципов выбора состава основного технологического оборудования для со­временного механосборочного производства;

- знание методов проектирования механосборочных цехов;

- умение определять количество основного технологического оборудо­вания при проектировании производственных участков и линий механо­сборочных цехов для различных форм их организации.

2. Перечень основных вопросов темы

2.1 Основные положения по выбору состава технологического обо­рудования.

2.2 Производственная программа и методы проектирования цеха.

2.3 Методы определения трудоемкости и станкоемкости обработки и сборки.

2.4 Режим работы и фонды времени.

2.5 Расчет количества основного технологического оборудования для поточного производства.

2.6 Расчет количества основного технологического оборудования и рабочих мест при непоточном производстве.

3. Краткое содержание основных вопросов темы

3.1 Основные положения по выбору состава технологического оборудования

(наименование вопроса)

Для современного механосборочного производства характерен высокий уровень автоматизации производственных процессов, поэтому технологическое оборудование должно обеспечивать не только автома­тизацию обработки или сборки, но и стыковаться с оборудованием и тех­нологическими средствами, объединяющими отдельные виды технологиче­ского оборудования в единый автоматизированный производственный процесс.

Так, например, станки с ЧПУ для встраивания в состав ГПС долж­ны стыковаться с промышленными роботами для их автоматической за­грузки, системы ЧПУ должны иметь вход для стыковки с ЭВМ высшего уровня и для передачи в их запоминающее устройство заранее разработан­ных управляющих программ, иметь системы диагностики и т.д.

Характер и состав технологического оборудования во многом определяется типом производства. Тип производства является классифи­кационной категорией в зависимости от широты номенклатуры, регуляр­ности, стабильности и объема выпуска изделий. Различают три типа произ­водства: единичное, серийное и массовое.

Единичное производство характеризуется широкой номенклатурой изготавливаемых изделий и малым объемом выпуска. Это, как правило, опытное производство изделий, изготовление уникальных машин.

Серийное производство характеризуется ограниченной номенкла­турой изделий, изготавливаемых периодически повторяющимися партия­ми и сравнительно большим объемом выпуска. В условиях серийного про­изводства выпускают 75-80% изделий. Характерна тенденция увеличения относительной доли серийного производства. Серийное производство в зависимости от числа изделий в партии или серии и их повторяемости условно делят на мелко-, средне- и крупносерийное. Продукцией серийно­го производства являются станки, компрессоры, специальные машины- и другие изделия, выпускаемые, как правило, в различных модификациях на общей базе.

Массовое производство характеризуется узкой номенклатурой и большим объемом выпуска изделий, непрерывно изготавливаемых в тече­нии продолжительного времени. Продукцией массового производства в машиностроении являются автомобили, тракторы, холодильники и другие изделия, выпускаемые в больших количествах.

Для определения типа производства пользуются коэффициентом закрепления операций:

Кз.о.= nоп/М

где –nоп число различных технологических операций, выполняемых или подлежащих выполнению на участке, линии или цехе в течении месяца, М - число мест рабочих соответственно участка, линии или цеха.

ГОСТ 3.1108-74 рекомендует следующие значения коэффициен­тов закрепления операций в зависимости от типа производства: для единичного производства - свыше 40; для мелкосерийного производства - свыше 20 до 40 включительно; для среднесерийного производства - свыше 10 до 20 включительно; для крупносерийного производства - свыше 1 до 10 включительно; для массового производства - 1.

Таким образом, тип производства с технологической точки зре­ния характеризуется средним числом операций, выполняемым на одном рабочем месте, а это в свою очередь определяет степень специализации и особенности используемого оборудования . В пределах одного цеха на раз­ных участках могут быть различные типы производства. Это во многом зависит от продолжительности операций технологического процесса дета­лей или изделий изготовляемых на участке. Так, например, изготовление базовых деталей станка может быть организовано по принципу крупносе­рийного производства, в то время как на участках для изготовления дета­лей типа тел вращения (валов, зубчатых колес и др.) может быть средне­серийное или даже мелкосерийное производство. Это связано с тем, что трудоемкость обработки базовых деталей в десятки раз выше трудоемкости изготовления деталей типа тел вращения.

Необходимо иметь в виду то, что деление на типы производства условно, а также то, что при широком развитии ГПС будут постепенно стираться существенные различия в оборудовании производства различно­го типа. Даже массовое производство в настоящее время становится бы­стросменным, что требует высокопроизводительного оборудования, ко­торое может быстро переналаживаться на изготовлении других изделий.

При выборе состава технологического оборудования современных цехов механосборочного производства необходимо учитывать следующие основные тенденции в технологии производства машин; интенсификацию технологических процессов; повышение качества обработки деталей и сборки машин; комплексную автоматизацию производственных процес­сов; повышение производительности труда и рентабельности производ­ства.

Интенсификация производственных процессов заключается в использовании параллельных и параллельно-последовательных схем обра­ботки и сборки, в создании и применении оборудования, реализующего многоинструментальную обработку в одной или нескольких позициях од­новременно. Наиболее широкое применение интенсивные технологии нашли в массовом и крупносерийном производстве, где широко использу­ют агрегатные станки и автоматические линии, скомпонованные из них. Так как современное массовое производство характеризуется быстросменностью, агрегатные станки и автоматические линии должны обладать гиб­костью к изменению определенных конструктивных параметров изделий.

Традиционные одно- и многошпиндельные автоматы, существен­ным недостатком которых была сложность и высокая трудоемкость пере­наладки, в настоящее время оснащают системой ЧПУ, что делает эффек­тивным их применение в условиях не только гибкого массового, но и се­рийного производства. При этом в токарных станках с ЧПУ предусматри­вают инструментальные шпиндели для обработки пазов, внецентренных отверстий, лысок и других поверхностей. Это позволяет практически пол­ностью изготавливать деталь на одном станке.

Эффективность обработки повышают интенсификацией режимов резания за счет применения высокопроизводительных режущих материа­лов. Повышение точности обработки обеспечивают применением чисто­вого точения, фрезерования и растачивания инструментами из сверх твер­дых материалов.

В условиях серийного производства возможности использования интенсивных технологий на основе параллельной или параллельно-последовательной концентрации технологических переходов были ограни­чены значительными потерями на переналадку. Широкое использование современных станков с ЧПУ, оснащенных инструментальными магазина­ми, обеспечивает значительную интенсификацию процесса обработки благодаря резкому сокращению вспомогательного времени (до 3-4 раз).

Создание многоинструментальных станков с ЧПУ для парал­лельной обработки, например, токарных станков, оснащенных головками, позволяет вести обработку валов, фланцев и других изделий с пазами, лысками, поперечными и внецентренными отверстиями. Широкие техноло­гические возможности подобных станков обеспечивают их эффективность в мелко-, средне- и крупносерийном производстве. Многошпиндельную обработку на специализированных агрегатных станках с успехов применя­ют в массовом и крупносерийном производстве. При этом ведут одно­временную обработку нескольких заготовок (параллельная схема), либо последовательную обработку нескольких поверхностей одной заготовки.

Основным критерием при выборе состава оборудования цеха являются минимальные приведенные затраты на годовой выпуск:

З=С+Ен*К,

где: С - себестоимость годового выпуска; Ен - нормативный коэффициент эф­фективности капитальных вложений; К - капитальные вложе­ния, рассчитанные на годовой объем продукции, которые включают стои­мость оборудования, инструмента, знаний, затраты на незавершенное производство, жилищное и культурно-бытовое строительство.

Развитие автоматизации производства, а также современные тен­денции в машиностроении, характеризующиеся увеличением удельного веса многономенклатурного производства и сокращением продолжитель­ности выпуска изделий в условиях массового производства, обусловили создание и широкое внедрение гибких производственных систем (ГПС).

ГПС - это совокупность в разных сочетаниях оборудования с ЧПУ, роботизированных технологических комплексов, гибких производ­ственных модулей, отдельных единиц технологического оборудования и систем обеспечения их функционирования в автоматическом режиме в те­чении заданного промежутка времени, обладающая свойством автома­тизированной переналадки при производстве изделий произвольной но­менклатуры в установленных пределах знаний их характеристик.

По организационным признакам выделяют следующие ГПС; гиб­кая автоматизированная линия (ГАЛ), гибкий автоматизированный учас­ток (ГАУ) и гибкий автоматизированный цех (ГАЦ).

Производственная структура ГПС включает в себя два основных комплекса: производственный и управляющий вычислительный комплекс. При построении комплексов и их составных частей используют системный подход; каждая составная часть рассматривается как система, состоящая

из технических средств автоматизации и механизации физического труда и управленческих функций с определенным порядком их взаимодействия.

В свою очередь производственный комплекс включает в себя про­изводственную систему и систему обеспечивания функционирования про­изводства. Система обеспечивания функционирования ГПС - это совокуп­ность взаимосвязанных систем, обеспечивающих технологическую под­готовку производства изделий, управление ГПС с помощью ЭВМ, хране­ние и автоматическое перемещение объектов производства и технологи­ческой оснастки.

В общем случае в состав системы обеспечения функционирования входят:

- автоматизированная транспортно-складская система;

- автоматизированная система инструментального обеспечения;

- автоматизированная система управления технологическими про­цессами;

- система автоматизированного контроля;

- автоматизированная система удаления отходов;

- автоматизированная система проектирования;

- автоматизированная система управления ГПС и др.

В соответствии с двумя формами специализации участков механообработки- технологической и предметной, возможны два направления создания ГПС.

Первое направление охватывает автоматизацию отдельных тех­нологических операций и создание операционных ГПС (токарных, фре­зерных, шлифовальных).

Второе направление характеризуется комплексной автоматиза­цией технологических процессов обработки деталей определенного класса, что в условиях быстрой переналадки обеспечивает значительно большую эффективность по сравнению с эффективностью операционных ГПС. Ор­ганизационной основой ГПС является групповая технология, обеспечи­вающая минимальные простои оборудования из-за переналадки при це­левой подетальной специализации участков и цехов. В этом случае на участке выполняются технологически однородные операции обработки одного изделия или нескольких различных изделий.

Для этого предварительно производят классификацию всех дета­лей по конструктивно-технологическим признакам. Затем детали объединяют в группы по признаку общности применяемого оборудования, нала­док и инструментальной оснастки. После этого разрабатывают групповые технологические процессы, позволяющие выполнять обработку на участке любых деталей группы по общему технологическому процессу.

В соответствии с принципами групповой технологии создают ГПС для изготовления:

- деталей типа тел вращения (валы, фланцы, втулки, зубчатые колеса и др.);

- корпусных деталей и пространственных кронштейнов и рычагов;

- плоскостных деталей (планки, крышки, панели и др.)

- смешанной группы деталей, состоящих из деталей, входящих в перечисленные выше группы.

Преимущества ГПС наиболее полно реализуются, если на авто­матизированном участке или линии осуществляется полное изготовление деталей. Однако ввиду отсутствия пока ГПМ для некоторых технологиче­ских операций, а также необходимости использования имеющегося обору­дования, допускается в обоснованных случаях выполнять отдельные опера­ции на других участках с более низким уровнем автоматизации.

В этом случае ГПС включается в качестве составной части участка, цеха имеющий менее высокий уровень автоматизации для обес­печения замкнутого цикла изготовления.

В настоящее время в механообработке применяют три типа ре­шений ГПС:

1.создание гибких участков и линий из работающих на заводе и серийно выпускаемых станков с ЧПУ. При этом участки дополняют автоматизиро­ванными транспортными системами, складами. Станки оснащаются уст­ройствами автоматической загрузки;

2.создание линий и участков на базе типовых решений, разработанных станкостроительными НИИ и КБ, и серийно выпускаемых ГПМ;

3.создание ГПС на базе специальных разработок с использованием новых прогрессивных решений и оборудования, спроектированного по агрегат­ному принципу (многопозиционных многоцелевых станков, ГПМ с мно­гошпиндельными головками и др.).

ГПС занимает промежуточное положение между станками с ЧПУ, обладающими высокой гибкостью и относительно маленькой произ­водительностью, и автоматическими линиями массового производства, вы­сокопроизводительными, но значительно менее гибкими.

Основными источниками повышения эффективности ГПС являются, повышение машинного времени за счет автоматической смены заго­товок и сокращения времени переналадки, повышение коэффициента сменности до 2,5-3, уменьшения вложений в оборотные средства путем сокращения партий запуска и производственного цикла.

По этому при выборе состава ГПС и степени автоматизации транспортной системы, системы инструментообеспечивания и контроля необходимо оценивать допустимое при этом возростание стоимости произ­водственной системы по сравнению со стоимостью при использовании ав­тономных станков с ЧПУ. Ориентировочно допустимое возростание стои­мости ГПС по сравнению со стоимостью автономных станков К цв.ст-долж­но быть компенсировано увеличением машинного времени (К цв.м.в.), увели­чением стоимости (К цв.см. ) и уменьшением вложений в оборотные средства (К ум.о.с.)
Кцв.ст.=(К цв. м.в.*К цв.см)/К ум.о.с.
При выборе состава основного оборудования сборочных цехов и сборочных отделений необходимо учитывать изложенные выше принципы, обеспечивая наименьшие приведенные затраты на годовой выпуск.

В состав основного сборочного оборудования включают обору­дование для выполнения технологического процесса сборки: сборочные стенды, верстаки для сварки, столы сборщиков, металлорежущие станки для дополнительной обработки при сборке, прессы, моечные машины, ис­пытательные и контрольные стенды, сборочные конвейеры, автоматиче­ские и автоматизированные сборочные установки и линии и т.д.

В массовом и крупносерийном производстве сборку выполняют с использованием автоматических и автоматизированных установок и линий, сборочных конвейеров, средств механизации и автоматизации тех­нологических переходов сборки на отдельных позициях.

В условиях серийного, мелкосерийного и единичного производ­ства используются сборочные стенды, верстаки, оснащенные приспособ­лениями и механизированным инструментом в соответствии с выполняемой работой,

Прогресс в области роботизации открывает реальные перспек­тивы использования в условиях серийного производства автоматизиро­ванных сборочных мест, оборудованных одним или несколькими сбороч­ными роботами с магазином сменных схватов и их автоматической сменой. На их основе создают ГПС сборки.

3.2. Производственная программа выпуска изделий и методы проектирования цеха

(наименование вопроса)

Производственную программу выпуска цеха определяют, исходя из производственной программы завода, с учетом установленного про­цента запасных частей.

В зависимости от типа производства и этапа проектирования производственная программа выпуска может быть точной, приведенной и условной. В соответствии со способом задания применяют методы проек­тирования по точной, приведенной и условной программе.

Производственная программа выпуска, обеспеченная всеми чер­тами и техническими условиями на изготовление изделий и составленная по определенной форме в виде ведомости, включающей полный перечень де­талей и сборочных единиц, подлежащих обработке или сборке в данном цехе, с указанием их количества, массы, вида заготовки и материала - на­зывается точной программой.

Метод проектирования по точной программе предусматривает разработку технологических процессов обработки и сборки, выбор опти­мального оборудования и расчет технически обоснованных норм времени на все детали и сборочные единицы, входящие в производственную программу. На основании этих расчетов определяют количество потребного оборудования, загрузку его по времени, а также составляют заявочную спецификацию на оборудование.

Точная программа выпуска обязательна при проектировании цехов массового и крупносерийного производства, требующих большой точности всех технологических расчетов.

По приведенной программе проектируют цехи средне- и мелко­серийного производства. Это объясняется тем, что при большой номен­клатуре изделий нецелесообразно разрабатывать подробные технологи­ческие процессы на каждое изделие, так как эта работа связана с очень большим объемом технологических разработок и расчетов, и для его со­кращения реальную многономенклатурную программу заменяют приве­денной, выраженной ограниченным числом представителей и эквивалент­ной по трудоемкости фактической многономенклатурной программе. Таким образом, основной задачей при проектировании по приведенной программе является определение с достаточной степенью точности трудо­емкости годового объема выпуска без проведения подробных технологиче­ских расчетов по всей номенклатуре изделий.

С этой целью все изделия, подлежащие изготовлению, разби­вают на группы по конструктивным и технологическим признакам, и в каждой группе выбирают изделие (деталь или сборочную единицу) - пред­ставитель, по которой далее ведут все расчеты. На указанные представите­ли разрабатывают подробные пооперационные технологические процессы обработки или сборки и путем технологического нормирования определя­ют трудоемкость их изготовления.

В качестве представителей выбирают детали или сборочные единицы, наиболее характерные для данной группы. Рекомендуется, чтобы масса Мпр и годовой выпуск Ипр представителя удовлетворяли следую­щим неравенствам:

0,5m max
0,1N max< N пр< 10 N min,

где m max, m min, N max, N min - максимальные и минимальные массы и годовые объемы выпуска остальных изделий, входящих в данную груп­пу.

Формирование групп и выбор из них представителей является сложным и ответственным этапом проектирования, так как точность дальнейших технологических расчетов по приведенному объему выпуска в значительной степени зависит от выбора представителя. В практике про­ектирования любой объект производства, входящий в группу, может быть приведен по трудоемкости к представителю с учетом различия в массе, программе выпуска, сложности обработки или сборки и других парамет­рах.

Общий коэффициент приведения;

Кпр=К1*К2*К3*…*Кn,

Где К1 - коэффициент приведения по массе ;

К2- коэффициент приведения по серийности ;

К3 - коэффициент приведения по сложности ;

Кn-коэффициент приведения, другие особенности объекта, напри мер, различие в точности изделий и изделия - представителя, наличие комплектующих поставок по кооперации узлов или агрегатов и др.

Коэффициент, учитывающий различия в массе для технологиче­ски однородных деталей:

К1=?(m i/m пр),
где : m i и m пр - соответственно масса рассматриваемой детали группы и масса детали - представителя.

Эта формула выражает соотношение площадей обрабатываемых поверхностей рассматриваемой детали группы и детали - представителя.

Коэффициент приведения, учитывающий различия в массе соби­раемых изделий, определяют по формулам:

К1=( m i / m пр) или К1=m i / m пр,

где : m i и m пр соответственно масса собираемого изделия группы и изде­лия - представителя.

Первая формула пригодна при большом объеме пригоночных работ, вторая - при малом.

Коэффициент приведения по серийности учитывает измене­ние трудоемкости обработки или сборки при изменении программы вы­пуска:

К2=( N пр / Ni),

где : N пр и Ni - программа выпуска соответственно изделия - представите­ля и "приводимого" изделия показатель степени; = 0,15 - для объектов лег­кого и среднего машиностроения и = 0,2 для объектов тяжелого машино­строения.

Коэффициент приведения по сложности К3 учитывает влияние технологичности конструкции на станкоемкость обработки или трудоем­кость сборки. Так, например, увеличение точности обработки и повышение требований к шероховатости поверхности ведут к увеличению станкоемкости обработки. Трудоемкость сборки, например, существенно зависит от числа сопрягаемых элементов конструкции изделия, точности сопряже­ния и др.

В общем виде коэффициент приведения по сложности можно представить в виде произведения коэффициентов, учитывающих связи между конструктивными факторами и трудоемкостью приводимых изде­лий:

К3=Р1* Р2*…*Рn

где : Р1, Р2…Рn - коэффициенты, учитывающие различия соответствую­щих технических параметров в рассматриваемом изделии и изделии - пред­ставителя; ,,...- показатели, отражающие степень влияния соответствую­щих параметров на трудоемкость обработки или сборки.

Так, например, для однородных деталей группы наиболее су­щественными параметрами, определяющими сложность, а соответственно и трудоемкость изготовления, будут точность и параметр шероховатости поверхности обработки. Для этого случая:

К3=(Ктi / Кт пр)*(Rai / Ra пр),

где : Ктi, Кт пр - средние значения квалитета точности приводимой детали и детали-представителя; Rai , Ra пр - среднее значение параметра Ra-шеро­ховатости приводимой детали - представителя.

Для определения значений рекомендуются следующие нор­мативы:

средний квалитет 6 7 8 11 12 13

(Кт)………......... 1,3 1,2 1,1 1,0 0,9 0,8

Значение ( Ra) при обработке резанием определяют по сле­дующим нормативам:

R .............. 20 10 5 2,5 1,25 0,63

(Ra) ......... 0,95 0,95 1,0 1,1 1,2 1,4

Произведение всех коэффициентов приведения даст общее значение коэффициента приведения для рассматриваемой детали, сбороч­ной единицы или изделия. Приведенная программа для каждого изделия определяется произведением заданной программы выпуска на общий ко­эффициент приведения. В результате этого вместо фактической многоно­менклатурной программы получают эквивалентную ей по трудоемкости приведенную программу, выраженную ограниченным числом изделий - представителей.

Проектирование по условной программе применяют, когда невозможно точно определить номенклатуру и технические характеристики будущих машин (опытное, единичное производство). В этом случае про­грамму задают условным изделием, близким по характеристике к изде­лию, планируемому к изготовлению в данном цехе.

Метод проектирования по условной программе очень близок к методу проектирования по приведенной программе, с той лишь разни­цей, что изделие - представитель является условным. По условному изде­лию определяют трудоемкость обработки и сборки и выполняются все по­следующие расчеты.

3.3. Методы определения трудоемкости и станкоемкости обработки и сборки

(наименование вопроса)

При проектировании цеха, участка наряду с характеристикой и номенклатурой выпускаемых изделий необходимо иметь достоверные дан­ные о трудоемкости изделия. Трудоемкость изделия называется время, за­трачиваемое на его изготовление и выраженное в человеко-часах ( Т чел-час). Расчетная трудоемкость включает в себя все нормируемое по техпроцессу время обработки на станках и ручных операциях, причем при мно­гостаночном обслуживании суммарное время обработки на станках, об­служиваемых одним рабочим, для определения трудоемкости делят на число обслуживаемых станков.

При расчете количества оборудования необходимо иметь дан­ные о станкоемкости изделия, т.е. о времени, затраченном на изготовление изделия и выраженном в станко - часах работы оборудования (Тст.ч.).

Ориентировочно связь между трудоемкостью и станкоемкостью выражается через значение коэффициента многостаночного обслуживания:

  1   2   3   4


Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации