Серійне виробництво деталей в машинобудівництві

Размещено на http://www.allbest.ru/

План

1. Структура технологічного процесу

2. Характеристики і види машинобудівного виробництва

3. Застосування маловідходних технологій виготовлення заготовок деталей машин

4. Використання верстатів з числовим програмним керуванням (ЧПК)

5. Створення гнучкого автоматизованого виробництва

Список використаної літератури

1. Структура технологічного процесу

Технологічний процес являє собою сукупність різних операцій, у результаті виконання яких змінюються розміри, форма, властивості предметів праці, виконується з"єднання деталей у складальні одиниці і вироби, здійснюється контроль вимог креслення і технічних умов.

Технологічною операцією називають закінчену частину технологічного процесу, виконувану на одному робочому місці. Вона є основним елементом виробничого планування й обліку. На виконання операцій установлюють норми часу і розцінки. По операціях визначають трудомісткість і собівартість процесу, необхідна кількість виробничих робітників і засобів технологічного оснащення.

ГОСТ 3.1109--82 визначені основні елементи технологічних операцій. Назва операції визначається найменуванням устаткування (токарна операція, зварювальна операція і т.д.)

Технологічний перехід - закінчена частина технологічної операції, виконувана тими самими засобами технологічного оснащення при постійних технологічних режимах і встановленні. При виконанні переходу режими роботи іноді змінюються без впливу робітника, тобто автоматично, наприклад при виконанні переходу на верстатах із програмним чи з адаптивним керуванням. (Наприклад: обробити площину корпусу, зварити дві деталі встик і т.д.), Переходи можуть виконуватися шляхом видалення одного чи декількох шарів матеріалу за один чи кілька робочих ходів.

Однократне переміщення інструмента щодо заготовки, що супроводжується зміною її розмірів, якості і властивостей, є закінченою частиною технологічного переходу і визначається, як робочий хід.

Однократне ж переміщення інструмента щодо заготовки, необхідний для підготовки робочого ходу, являє собою допоміжний хід. (Наприклад: підвести інструмент до деталі, відвести інструмент)

Усі дії робітника, виконувані ним при виконанні технологічного переходу, розділяються на окремі прийоми. Прийомом називають закінчену сукупність дій людини, застосовуваних при виконанні переходу чи його частини й об"єднаних одним цільовим призначенням. Наприклад: взяти заготовку, підвести до патрону, встановити заготовку, включити подачу і т.п.

Закріплення заготовок, зміну інструмента й інші закінчені частини технологічної операції, що складаються з дій людини і (чи) устаткування і не супроводжуються зміною властивостей предметів праці, але необхідні для технологічного переходу, називають допоміжними переходами.

Установом називається частина технологічної операції, виконувана при незмінному закріпленні заготовки чи складальної одиниці. При одному установі заготовка може займати різні позиції. Позиції -- це фіксоване положення, займане незмінно закріпленою заготовкою і складальною одиницею, що збирається, разом із пристосуванням щодо інструмента чи нерухомої частини устаткування при виконанні визначеної частини операції.

Налагодженням називають підготовку технологічного устаткування і технологічного оснащення до виконання технологічної операції. До налагодження відноситься установка пристосування на верстаті, встановлення на розмір комплекту ріжучого інструмента, і т.д. Сукупність знарядь виробництва, необхідних для здійснення технологічного процесу, називається засобами технологічного оснащення.

Технологічне устаткування -- це засоби технологічного оснащення, у яких для виконання певної частини технологічного процесу розміщають матеріали заготовки чи засоби впливу на них, а також технологічне оснащення.

У технологічне оснащення включаються засоби технологічного оснащення, що доповнюють технологічне устаткування для виконання визначеної частини технологічного процесу (різальний інструмент, штампи, пристосування, калібри, прес-форми, моделі, ливарні форми і т.д.).

2. Характеристики і види машинобудівного виробництва

Виробництво товарної продукції відноситься до основного виробництва. Для нормального забезпечення функціонування основного виробництва передбачається допоміжне виробництво. Різне технологічне оснащення, що використовується в процесі основного виробництва, виготовляється в інструментальному виробництві. Будь-яке виробництво характеризується рядом показників:

Обсяг випуску продукції характеризується числом виробів певних найменувань, типорозмірів і виконань, виготовлених чи ремонтованих підприємством чи його підрозділом протягом планованого періоду часу.

Програма випуску - установлений для даного підприємства перелік виготовлених чи ремонтованих виробів із вказівкою обсягу випуску по кожному найменуванню на планований період.

Виробничу партію складають предмети праці одного найменування і типорозміру, що запускаються в обробку протягом визначеного інтервалу часу, при тому самому підготовчо-заключному часі на операції.

Інтервал часу від початку до закінчення виробничого процесу виготовлення чи ремонту виробу називають виробничим циклом.

До серії виробів відносяться усі вироби, виготовлені за конструкторською і технологічною документацією без зміни її позначення.

У залежності від номенклатури, регулярності, стабільності й обсягу випуску продукції розрізняють три типи виробництва: одиничне, серійне, масове (ГОСТ 14.004--83).

Однією з основних характеристик типу виробництва є коефіцієнт закріплення операцій -- відношення числа всіх різних технологічних операцій, виконаних чи підлягаючих виконанню протягом місяця, до числа робочих місць в даному структурному підрозділі:

Кз.о. = О / Р (8.1)

де О -- число різних операцій; Р -- число робочих місць, на яких виконуються різні операції.

Слід зазначити, що на одному підприємстві і навіть в одному цеху можна зустріти сполучення різних типів виробництва. Тому, тип виробництва заводу чи цеху в цілому визначається за ознакою переважного характеру технологічних процесів.

Одиничне виробництво характеризується малим обсягом випуску однакових виробів, повторне виготовлення яких, як правило, не передбачається.

На робочих місцях в одиничному виробництві виконують різноманітні операції без їхнього періодичного повторення на універсальному технологічному устаткуванні з використанням універсального, уніфікованого і стандартного технологічного оснащення (лещата для кріплення деталей, косинці, прихвати і т.п.; стандартні різці, свердла, фрези і т.п.; універсальні вимірювальні засоби: штангенінструмент, мікрометри, нутроміри і т.п.).

Спеціальне технологічне оснащення застосовують лише у виняткових випадках, коли без нього виготовлення деталей неможливо. Універсальність виконання робіт вимагає високої кваліфікації робітників.

Серійне виробництво характеризується виготовленням чи ремонтом виробів періодично повторюваними партіями. У залежності від числа виробів у партії чи серії і значення коефіцієнта закріплення операцій розрізняють дрібно-, середньо- і крупносерійне виробництво (ГОСТ 3.1121--84).

Прийнято:

20 < Кз.о < 40 -- дрібносерійне виробництво;

10 < Кз.о < 20 - средньосерійне виробництво;

1 < Кз.о <10 -крупносерійне виробництво.

Серійне виробництво є основним типом машинобудівного виробництва. Приблизно 80% усієї продукції машинобудування країн світу виготовляється на заводах серійного виробництва (виробництво верстатів, пресів, деревообробних верстатів, текстильних машин, насосів, вентиляторів і т.д.). У серійному виробництві машини виготовляють серіями, а заготовки обробляють партіями.

У серійному виробництві процес виготовлення деталей побудований за принципом диференціації операцій. Окремі операції закріплені за визначеним робочим місцем. Тому виробництво цього типу характеризується необхідністю переналагодження технологічного устаткування при переході на виготовлення деталей іншої партії. Для виконання різних операцій використовують універсальні металорізальні верстати, оснащені як універсальними, так і універсально-збірними і спеціальними пристосуваннями. Знаходять застосування також спеціалізовані, спеціальні автоматизовані, агрегатні верстати. Досить широко використовують верстати з числовим програмним керуванням, у тому числі багатоцільові; одержують поширення гнучкі виробничі системи. Доцільне застосування спеціального різального інструмента, а також застосування спеціальних мірних інструментів і вимірювальних приладів.

При необхідності вибір технологічного устаткування й оснащення повинний бути обґрунтований відповідними техніко-економічними розрахунками. Устаткування може бути розташоване за груповою ознакою чи у вигляді потоку (у крупносерійному виробництві).

У серійному виробництві середня кваліфікація робітників нижча, ніж в одиничному виробництві.

Масове виробництво характеризується великим обсягом випуску виробів, що безперервно виготовляються чи ремонтуються тривалий час, протягом якого на більшості робочих місць виконується одна робоча операція. Для масового виробництва, як правило, Кз.о = 1.

У масовому виробництві застосовують високопродуктивне устаткування: спеціальні, спеціалізовані й агрегатні верстати, верстати для безперервної обробки, багатошпиндельні автомати і напівавтомати, автоматизовані виробничі системи, керовані від ЕОМ, автоматичні лінії. Знаходять також обмежене застосування верстати з ЧПК. Широко застосовується багатолезовий і спеціальний різальний інструмент, швидкодіючі, автоматичні і механізовані пристосування, вимірювальні інструменти і прилади. Для технологічних процесів характерний високий рівень використання засобів автоматизації і комплексної механізації. Типовим прикладом масового виробництва є підприємства, на яких виготовляються автомобілі, трактори, мотоцикли, підшипники кочення, велосипеди, швейні машини і т.д.

У крупносерійному і масовому виробництві широко застосовують потокову організацію виробництва. Вона характеризується розташуванням засобів технологічного оснащення в послідовності виконання операцій технологічного процесу з визначеним інтервалом випуску виробів.

Основним елементом потокового виробництва є потокова лінія, на якій розташовані робочі місця.

Для передачі предмета праці з одного робочого місця на інше застосовують спеціальні транспортні засоби.

При проектуванні технологічних процесів для потокового виробництва визначають такт випуску -- інтервал часу, через який періодично виробляється (випускається) виріб чи заготівка визначених найменувань:

ф = 60 х Fд х з / N (8.2)

де Fд -- дійсний фонд часу в планованому періоді (рік, місяць, доба, час); з -- коефіцієнт, що враховує втрати з організаційно-технічних причин, втрати від переналагодження устаткування й ін.; N -- виробнича програма на плановий період.

Існують дві форми організації потокового виробництва: безперервно-потокова і перервно-потокова (прямоточна).

У безперервно-потоковому виробництві робочі місця розташовують у порядку виконання технологічного процесу, утворюючи потокову лінію; кожна операція закріплена за визначеним робочим місцем. Предмет праці переміщається безупинно з одного робочого місця на інше, не затримуючись. Норми часу на виконання операцій повинні бути рівні чи кратні такту (ритму).

У перервно-потоковому виробництві робочі місця розташовують так само, як у безперервно-потоковому. Однак тривалість виконання різних операцій не дорівнює і не кратна такту (ритму). Тому, природно, рух предметів при виконанні деяких операцій відбувається перервно. Неминучі або залежування предметів праці, або простій робітників на місцях. Ці лінії організують у тих випадках, коли не вдається зробити синхронізацію операцій, тобто домогтися рівності чи кратності тривалості часу виконання операції.

Подальше вдосконалення потокового виробництва привело до створення автоматичних ліній, на яких всі операції виконують із установленим тактом на робочих місцях, оснащених автоматичним устаткуванням. Транспортування предметів праці на таких лініях здійснюється також автоматично.

Вищою формою розвитку автоматизованого виробництва є гнучкі виробничі системи (ГВС). Ці системи складаються із автоматизованих верстатів типу оброблюваних центрів, спеціальних транспортних засобів, керованих від ЕОМ, і автоматизованих складів. У цих виробництв перехід на випуск іншої продукції проходить шляхом зміни виду заготовки і комп'ютерних програм для її обробки.

3. Застосування маловідходних технологій виготовлення заготовок деталей машин

Одним із головних напрямків розвитку виробництва є широке впровадження маловідходних і безвідходних технологій виготовлення заготовок деталей машин. Технологічна собівартість може бути суттєво знижена за рахунок впровадження точних заготовок. Такими заготовками є заготовки, що отримуються методами порошкової металургії та із композиційних матеріалів.

Можливості порошкової металургії для виготовлення деталей з різними властивостями практично необмежені. Цими методами можна створювати матеріали із композицій металів із різними неметалічними включеннями; отримувати матеріали заданої пористості; із заданими фізико-механічними властивостями. Виготовлені деталі можуть бути самими різними: антифрикційними, конструкційними, фільтруючими, електроконтактними, інструментальними, причому відходи при обробці є мінімальними.

Основними вихідними матеріалами деталей являються порошки металів (залізні, мідні, нікелеві, кобальтові, молібденові, вольфрамові, титанові), порошки-сплави та др. Фізико-механічні властивості порошків визначаються основним матеріалом, наявністю домішок, газів, формою і розмірами частинок, густиною і мікротвердістю.

Застосування високоенергетичних методів формоутворення деталей дозволяє досягати густини біля 100%, і, відповідно міцності, близької до міцності штамповок і виливок з того ж матеріалу.

Формування виробів в більшості випадків виконується холодним пресуванням у закритих прес-формах, після чого виріб запікається і отримує задані властивості. Після запікання можна проводити додаткову обробку: просочення мастильними матеріалами, термообробку, калібрування, обробку різанням.

До антифрикційних деталей відносяться підшипники ковзання, вкладиші, шайби, підп`ятники, які довгий час зберігають експлуатаційні властивості.

Високопористі матеріали застосовують в якості фільтруючих елементів для очищення газів і рідин. Так, пористі вироби із порошків бронзи, заліза, нікелю, титану застосовують в фільтрах для очистки повітря від пилу, водяного та мастильного туману, рідин, газів. Фільтри із титанової губки очищують агресивні водяні розчини кислот. Ці матеріали добре замінюють тканини, кераміку, скло, сітчасті фільтри.

Одним із найбільш перспективних напрямків створення матеріалів із високими експлуатаційними властивостями є формування композиційних матеріалів з вуглецевими волокнами, що мають різні фізико-механічні і фізико-хімічні властивості. Композиційні матеріали в порівнянні з металами і сплавами мають такі переваги: високі показники міцності, жорсткості і в`язкості; малу чутливість до зміни температури; теплових ударів, високу корозійну стійкість, малу чутливість до поверхневих дефектів, високі пластичні властивості, електро- і теплопровідність.

Композити дають можливість виготовляти деталі машин без заготівельних процесів шляхом безвідходної технології із значним зниженням маси за рахунок більш високої міцності і пружності матеріалів.

Зниження затрат на сировину і виробництво волокон, розробка раціональних технологічних процесів виготовлення деталей із композитів забезпечить їм широке використання в різних галузях промисловості.

4. Використання верстатів з числовим програмним керуванням (ЧПК)

Серійне виробництво, в якому випускається до 80% загальної продукції, характеризується великими затратами робочого часу на виконання допоміжних операцій. Основним напрямком скорочення цих затрат є автоматизація виробничих процесів за рахунок використання верстатів з числовим програмним керуванням (ЧПК). На цих верстатах досягається висока ступінь автоматизації обробки і можливість їх швидкого переналагоджування на обробку будь-якої деталі в межах технічних характеристик.

Ефективність застосування верстатів з ЧПК виражається в:

· підвищенні точності і однорідності розмірів і форми оброблюваних заготовок;

· підвищенні продуктивності обробки в кілька разів;

· зниженні собівартості обробки;

· значному зниженні потреб у висококваліфікованих верстатниках.

Застосування верстатів з ЧПК розвивається у двох напрямках:

Перший напрямок - обробка дуже складних заготовок унікальних деталей, що мають складну конфігурацію і різні фасонні поверхні, виготовлення яких на традиційних верстатах є неможливим або вимагає великих затрат часу і праці, в тому числі висококваліфікованої або важкої фізичної праці.

Другий напрямок - обробка заготовок звичайних деталей з точністю ІТ16 - ІТ8 та шорсткістю Rz =(3…10) мкм. Економічна ефективність застосування верстатів з ЧПК проявляється уже при обробці відносно невеликих партій (20…30 шт.) заготовок.

Відбувається вдосконалення систем ЧПК та конструкцій верстатів, які сприяють підвищенню їх точності і продуктивності, розширенню технологічних можливостей по обробці з одного установа найбільшого числа поверхонь заготовки.

Вдосконалення систем ЧПК в першу чергу направляється на підвищення точності обробки заготовок і компенсацію виникаючих похибок. Системами забезпечується безступінчасте регулювання частоти обертання шпінделя із збереженням постійності швидкості різання при переході на обробку поверхонь другого діаметра; можливість кутового позиціонування шпинделя для орієнтованої установки в патрон несиметричної заготовки; можливість поперечної обробки на токарному верстаті неорухомої заготовки свердлуванням і фрезеруванням.

Нові системи з ЧПК передбачають компенсацію систематичних похибок обробки, пов`язаних із тепловими деформаціями технологічної системи, впливом зазорів в з`єднаннях на точність переміщень; автоматичну корекцію накопичених похибок.

В сучасних токарних верстатах вводиться автоматичне вимірювання розмірів оброблюваних заготовок. Отримана інформація обробляється системами ЧПК для здійснення автоматичної корекції положення інструменту.

Для запобігання поломкам інструменту та появи браку в багатьох системах вводяться обмеження, що переривають процес обробки при досягненні граничних значень потужності різання, сили, моменти і т.п.

Для серійного та крупносерійного типів виробництва верстати з ЧПК оснащаються засобами для завантаження та розвантаження заготовок, що дає можливість використовувати їх в складі гнучких автоматизованих дільниць.

Токарні, фрезерні і фрезерно-свердлувально-розточні верстати з оперативною системою керування дозволяють здійснювати програмування безпосередньо на верстаті із введенням управляючої програми з допомогою клавіатури пульта верстата. Сучасні багатоопераційні верстати мають пристрої для зміни окремих інструментів та багатошпиндельних головок, оснащуються змінними столами і наборами поворотних плит-супутників, що дозволяють здійснювати швидку автоматичну заміну оброблюваних заготовок різних типів і розмірів з контролем позиціонування базових поверхонь. Для організації автоматичного циклу обробки сучасні багатоопераційні верстати забезпечуються пристроями для контролю стану різального інструменту і ступені його затуплення на основі контролю потужності, крутного моменту, сили струму або величин складових сил різання. Величина розмірного зношування інструменту для корекції його положення визначається за результатами автоматичних вимірювань оброблюваної заготовки або вимірювань інструменту безпосередньо на верстаті. За рахунок об`єднання верстатів з ЧПК в поточні лінії досягається неперервність технологічного процесу і його часткова автоматизація. створюються групові поточні лінії

5. Створення гнучкого автоматизованого виробництва

Підвищення ефективності виробництва може здійснюватись за рахунок високоавтоматизованих технологічних комплексів устаткування, що функціонують з використанням принципів "безлюдної" технології - без участі робітників або з мінімальною кількістю обслуговуючого персоналу.

Розвиток подібних комплексів і перехід на безлюдну технологію в умовах багатономенклатурного серійного виробництва є можливим на основі впровадження гнучких виробничих систем.

Гнучка виробнича система (ГПС) згідно ГОСТ 26228-84 - це сукупність або окрема одиниця технологічного устаткування і система забезпечення її функціонування в автоматичному режимі, яка має властивості автоматизованого переналагоджування при виробництві виробів довільної номенклатури у встановлених границях значень їх характеристик.

По організаційній структурі гнучкі виробничі системи формуються у вигляді гнучких виробничих модулів (ГПМ), гнучких автоматичних ліній (ГАЛ) , дільниць (ГАД), гнучких автоматизованих цехів (ГАЦ) і заводів (ГАЗ).

Гнучке автоматизоване виробництво представляє собою розвинуту автоматизовану систему, що управляється від ЕОМ; воно включає в себе комплекс обробного устаткування, зв`язаного автоматизованою транспортно-складською системою подачі, зберігання і транспортування заготовок та стружки (АТСС), автоматизовану систему інструментального забезпечення (АСІЗ), систему автоматизованого контролю (САК), зв`язане із системою автоматизованого проектування конструкцій виробів, що випускаються(САПР), автоматизованою системою технологічної підготовки виробництва (АСТПП); автоматизованою системою наукових досліджень (АСНД) та автоматизованою системою управління виробництвом (АСУВ).

Гнучке автоматизоване виробництво характеризується високим ступенем автоматизації технологічних процесів обробки, обслуговування, управління і неперервністю процесів багатономенклатурного дрібносерійного виробництва. ГАВ дає можливість експлуатації на протязі доби технологічного устаткування при необов`язковій участі робітника у функціонування системи.

В той же час певна частина персоналу повинна залишатись на операціях контролю, комплектування заготовок та інструменту, загального спостереження за ходом виробництва

Однією із основних особливостей ГАВ являється його висока гнучкість, яка дозволяє в умовах серійного виробництва в будь-який момент припинити випуск продукції і за короткий період з мінімальними затратами приступити до випуску нової продукції. Загальна продуктивність праці зростає не менше, як у п`ять-шість раз, робітники звільняються від важких, шкідливих і монотонних робіт.

Вихідною одиницею гнучкого автоматизованого виробництва являється гнучкий автоматизований модуль. Гнучкий автоматизований модуль - це гнучка виробнича система, що складається із одиниці технологічного устаткування, оснащена автоматичним пристроєм програмного керування і засобами автоматизації технологічного процесу. В загальному випадку засоби автоматизації ГВМ можуть включати накопичувачі , супутники, засоби завантаження-розвантаження, засоби заміни технологічного оснащення, видалення відходів, автоматизованого контролю, діагностики, засобів переналагоджування. На ГВМ автоматизований перехід на обробку різних заготовок здійснюється в межах технологічних можливостей устаткування.

Гнучка виробнича система складається із кількох гнучких виробничих модулів, зв`язаних автоматизованою системою керування і транспортно-складською системою.

Система автоматичного керування розподіляє роботу між окремими модулями, направляючи заготовки по найкращим потокам. При цьому може бути призначена обробка кількох дрібних партій заготовок незалежно одна від одної.

Автоматизована транспортно-складська система відправляє заготовки на будь-який верстат комплексу і в будь-якій послідовності.

Автоматизована система інструментального забезпечення слідкує за станом різальних інструментів на верстатах і виконує своєчасну заміну окремих інструментів або цілих інструментальних магазинів.

Список використаної літератури

1. Технология конструкционных материалов. Под ред. Г.А.Прейса. - К.: Выща щкола.- 1991.-391с.

2. Технология конструкционных материалов. /А.М.Дальский й др. Учебник для ВУЗов. - М.: Машиностроение, 1987 - 664 с.

3. Маталин А.А. Технология машиностроения. Учебник для ВУЗов. Машиностроение, 1985 - 496с.

4. Хубка В. Теория технических систем.: Пер.с нем. - М.:Мир, 1987 - 208 с.

5. Мосталыгин Г.П., Толмачевский Н.Н. Технология машиностроения. Учебник для ВУЗов по инженерно-экономическим специальностям. Машиностроение, 1990 - 288с.

Размещено на Allbest.ru