Структура производственных и технологических процессов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Любая дисциплина имеет базовые специфические понятия. Раскроем смысл исходных понятий, входящих в название дисциплины:

- прилагательное «технологический» образовано от существительного «технология» (от греческого techne - искусство, мастерство, умение и logos - учение, наука);

- технология согласно классическому определению - это совокупность методов обработки, изготовления, контроля и изменения состояния, свойств и формы заготовок, сырья, материалов или полуфабрикатов, осуществляемых в процессе производства продукции;

- понятие «процесс» (от лат. processus - продвижение) подразумевает совокупность последовательных действий и явлений для достижения конечного результата;

- определение процесса включает не только физические, механические и иные действия и явления, но и возможность управления ими;

иными словами, чтобы получить какой-либо результат, необходимо знать не только сам процесс, но и последовательность воздействия на него.

Прогресс в развитии общества предопределяется техническим уровнем применяемых машин. Их создание, т.е. конструирование и изготовление, составляют основу машиностроения. Общепризнано, что именно машиностроение является главной отраслью народного хозяйства, которые определяет возможность развития других отраслей.

Конструирование и изготовление машин представляет собой 2 этапа единого процесса. Эти этапы неразрывно связаны между собой. Нельзя представить себе конструирование без учета технологичности конструкции. Технологичная конструкция позволяет экономить затраты труда, повышать точность, использовать высокопроизводительное оборудование, оснастку и инструменты, экономить энергию. Чем технологичнее конструкция, тем дешевле ее производство.

На этапе изготовления машин особое внимание обращают на их качество и его важнейший показатель - точность. Понятие «точность» относится не только к размеру, но и к форме, взаимному расположению поверхностей, физико-механическим характеристикам деталей и среды, в которой их изготавливают.

1. Предмет изучения технологии машиностроения

1.1 Основные понятия

В природе существует ничтожно малое количество предметов, которые может использовать человек непосредственно без преобразования. Поэтому человеку приходиться приспосабливать предметы природы для удовлетворения своих потребностей.

Современный человек стремиться выполнять преобразования предметов природы с помощью машин.

Машиной называют устройство, выполняющее механические движения для преобразования энергии, материалов и информации с целью замены или облегчения физического и умственного труда человека.

Машины разделяют на:

· Энергетические, преобразующие любой вид энергии в механическую и наоборот (электрические двигатели, двигатели внутреннего сгорания, турбины и т.д.)

· Рабочие (транспортные и технологические машины). Технологические машины преобразуют форму, свойства, положение обрабатываемого материала (предмета)

Например:

- Термические печи изменяют свойства материала

- Металлорежущие станки изменяют размеры и форму заготовок

- В доменных печах железную руду, топливо, флюс (известь - СаСО3) переплавляют в жидкий чугун

Транспортные машины преобразуют положение материала (перемещаемого предмета)

Например:

- Эскалаторы

- Транспортеры

- Автомобили

- Железнодорожные локомотивы

- Воздушные и водные суда

- Газоперекачивающие агрегаты (транспортируют газ с заданной пропускной способностью по магистральным газопроводам)

· Информационные машины применяются

- для обработки информации с целью управления машинами (контрольно-управляющие машины, например, парорегулятор)

- для получения различных математических образов в форме отдельных чисел и фигур (математические машины, например, арифмометр, калькулятор)

- для помощи человеку или с целью его замены в умственном труде, управлении и контроле рабочих процессов (логические машины)

· Кибернетические машины - это машины, выполняющие определенные движения, присущие человеку или живой природе, одновременно обладая элементами искусственного интеллекта (роботы и автоматически функционирующие машины).

Каждая машина предназначена для выполнения определенных функций в определенном (заданном) диапазоне изменения условий ее эксплуатации. На рис. 1.1. представлена схема изготовления машины.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1.1. Схема изготовления машины

С точки зрения машиностроения машина является либо объектом, либо средством производства.

В машиностроении производят материальные объекты (называемые изделиями, устройствами, оборудованием), обеспечивающие прямо или опосредованно людей всем необходимым для их жизнедеятельности, т.е. практически всем, что нас окружает.

Например:

- Оборудование легкой, пищевой, фармацевтической промышленности

- Оборудование для добычи руды и полезных ископаемых

- Оборудование для получения любых материалов, включая наноматериалы

- Оборудование электронной промышленности и др.

Замысел новой машины возникает при разработке технологического процесса изготовления продукции, в производстве которой возникла потребность.

Этот замысел выражается в формулировке служебного назначения, которое является исходным документом для проектируемой машины.

Каждая машина создается для выполнения определенного процесса, т.е. имеет свое, строго определенное предназначение, иными словами -- свое служебное назначение.

Под служебным назначением машины понимают четко сформулированную задачу, для решения которой предназначена машина.

Например, чтобы представить нужный автомобиль, сведений только о перевозке грузов недостаточно.

Необходимо знать: характер грузов, их массу и объем, условия, расстояние и скорость перевозки, состояние дорог, климат, внешний вид и т.д.

Формулировка служебного назначения машины должна содержать подробные сведения, конкретизирующие общую задачу и уточняющие условия, при которых эта задача может быть решена.

Служебное назначение машины описывают не только словесно, но и системой количественных показателей, определяющих ее конкретные функции, условия работы и т.д.

Формулировка служебного назначения машины является важнейшим документом в задании на ее проектирование.

Производство, связанное с изготовлением машин называют машиностроительным производством. Главной целью машиностроительного производства является изготовление машин заданного качества в необходимом количестве, в заданные сроки и при наименьших затратах материалов, энергии, труда и иных ресурсов. Структура производства машиностроительного завода представлена на рис. 1.2.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.1.2. Технологическая структура технологического производства машиностроительного завода

Машиностроительное производство в целом представляет собой множество самостоятельных производственных единиц, называемых предприятием машиностроения.

Машиностроительные предприятия представляют обеспечения выпуска изделий.

Изделием в машиностроении называют любой предмет производства, подлежащий изготовлению на предприятии. Это может быть машина, её элементы в сборе (сборочные единицы) и даже отдельная деталь, в зависимости от того, что из них является продуктом конечной стадии данного производства, (например, для автомобильного завода изделием является автомобиль, для карбюраторного завода - карбюратор, для завода поршней - поршень).

Изделия могут быть не специфицированными, т.е. не имеющими составных частей, и специфицированными (состоящими из 2-х и более частей).

Изделие является частным случаем единицы промышленной продукции

Под продукцией понимают материализованный результат процесса трудовой деятельности, обладающий полезными свойствами , полученный в определенном месте за определенный интервал времени и предназначенный для использования потребителями в целях удовлетворения их потребностей как общественного , так и личного характера.

Деталь - это изделие, изготавливаемое из однородного по наименованию и марке материала, без применения сборочных операций. Характерный признак детали - отсутствие в ней разъемных и неразъемных соединений.

Детали машин имеют общее свойство производственного характера - они являются продуктом производства, формирующего их из исходных заготовок и материалов.

Заготовкой называют предмет труда, из которого изменением формы, размеров, свойств поверхности и (или) материала изготавливают деталь.

В качестве заготовок, чаще всего, используют литье, штамповку, прокат…

Сборочная единица - это изделие, составные части которого подлежат соединению. Характерной особенностью сборочной единицы является возможность её сборки обособленно от других элементов изделия. Сборочная единица в зависимости от конструкции может состоять либо из отдельных деталей, либо включать сборочные единицы более высоких порядков и детали. Различают сборочные единицы 1-го,2-го и более высоких порядков. Сборочная единица 1-го порядка входит непосредственно в изделие, она состоит либо из отдельных деталей, либо из одной или нескольких сборочных единиц 2-го порядка и деталей. Сборочная единица 2-го порядка расчленяется на детали и сборочные единицы 3-го порядка и т.д. Сборочная единица наивысшего порядка расчленяется только на детали.

Наряду с понятиями «изделие», «продукция» в машиностроении широко используется понятие «оборудование».

Оборудование - это совокупность механизмов, машин, устройств, приборов используемых для производственной деятельности

В зависимости от области применения бывает:

- технологическое оборудование;

- обслуживающее оборудование

- контрольно-измерительное оборудование

- кузнечно-прессовое оборудование

- сварочное оборудование и т.п.

Создавая машину, человек ставит перед собой две задачи:

§ создать машину качественной

§ затратить меньшее количество труда при создании машины

Совокупность свойств, обуславливающих пригодность машины выполнять указанные функции в заданном диапазоне изменения условий эксплуатации, называется качеством машины.

К показателям качества машины относят те, которые характеризуют меру полезности машины, т.е. её способность удовлетворять потребности людей в соответствии со своим назначением.

Например,

- качество продукции производимой машиной;

- производительность;

- надежность;

- долговечность (физическая и моральная);

- безопасность работы;

- удобство управления;

- уровень шума;

- КПД;

- степень механизации и автоматизации;

- техническая эстетичность и т.п.

К наиболее важным эксплуатационным показателям относятся:

· Технический уровень машины

· Надежность

· Эргономическая эстетическая характеристики.

Технический уровень - (мощность, КПД, производительность, точность работы, степень автоматизации, экономичность и др.) определяют степень совершенства машины.

Надежность - комплексное свойство, которое включает в себя безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость. Под надежностью понимают свойство машины сохранять исправное и работоспособное состояние в течение определенного промежутка времени.

Процесс создания машины состоит из двух этапов:

· проектирование

· изготовление

В результате проектирования появляются чертежи машины. В результате изготовления в ходе производственного процесса появляется машина.

Производство машин можно рассматривать как процесс, основными этапами которого являются:

1. Приобретение и изготовление исходных материалов, полуфабрикатов и заготовок;

2. Изготовление деталей;

3. Сборка машин.

Схема создания машины

Размещено на http://www.allbest.ru/

Экономичность машины

Проектирование машины, ее изготовление, эксплуатация, техническое обслуживание и ремонт связано с конкретными затратами труда и материалов, энергии, технических средств.

Все затраты образуют стоимостное свойство машины - ее экономичность

Затраты на изготовление машины

, где

З_пр - затраты на проектирование;

З_изг - затраты на изготовление;

З_э - затраты на эксплуатацию;

З_т.о. - затраты на техническое обслуживание;

З_рем - затраты на ремонт

N - количество продукции, произведенной машиной за ее срок службы.

Между качеством и экономичностью машины существуют связи, приводящие к влиянию одних на другие, например:

· повышение качества по любому показателю связано с увеличением ее стоимости;

· в то же время повышение уровня надежности машины, сокращает затраты на устранение отказов, технического обслуживания и ремонт.

Потребление машиной энергии, топлива, материалов при эксплуатации, в известной мере, характеризующее экономичность машины, во многом зависит от качества ее изготовления и т.п.

Показатели качества отражают степень пригодности, полезности - те блага, которые извлекает человек, используя свою машину.

Качество машин обеспечивается уровнем проектных решений, от которого зависит техническое совершенство конструкции машины и технологией, определяющей качество сборки и отделки машины

Экономичность машины зависит от технического совершенства конструкции машины и технологии ее изготовления.

Стоимость машины зависит от качества, количества и стоимости материалов, выбранных конструктором в процессе проектирования.

Конечные затраты на материалы, входящие в себестоимость, можно определить лишь уровень после осуществления технического процесса ее изготовления/

На каждом этапе производства применяются соответствующие технологические методы. Различают, например, методы изготовления заготовок (литьё в песчаные формы, литьё по выплавляемым моделям, горячая объёмная штамповка и др.), методы обработки заготовок (точение, фрезерование, сверление и др.), методы сборки.

По признаку применяемой группы методов, используемых при производстве машин, выделяют отдельные виды производства: литейное, сварочное, механосборочное, кузнечно-прессовое и т.д.

При изготовлении машин взаимодействуют производства различных видов.

2. Структура производственных и технологических процессов. Основные определения

2.1 Типы производства

Тип производства - это классификационная категория, выделяемая по признакам широты номенклатуры, регулярности, стабильности и объема выпускаемых изделий

В зависимости от потребностей народного хозяйства различные машины изготовляют в разных количествах, определяемых объемом и программой выпуска.

Объём выпуска характеризует примерное количество машин, деталей, заготовок, подлежащих выпуску в течение планируемого периода времени (год, квартал, месяц).

Программа выпуска - перечень машин, деталей, заготовок с указанием объёма выпуска по каждому наименованию на планируемый период времени (год, квартал, месяц).

Величина серии - общее число машин, их деталей или заготовок, подлежащих изготовлению по неизменяемым чертежам.

Партия - определённое число заготовок или изделий одного наименования и типоразмера одновременно или непрерывно поступающих для обработки или изготовления на одно рабочее место в течение определённого времени.

Различие объёмов выпуска различных машин привело к условному разделению производства на 3 типа:

1. единичное

2. серийное

3. массовое.

Это деление достаточно условно. При одном и том же числе изделий в партии, но разных размеров и сложности, производство можно отнести к разным видам.

Например:

Изготовление 25 проходческих комбайнов для выработки месторождений калийной руды можно отнести к среднесерийному производству; 25 транспортных самолетов «Руслан» - к крупносерийному производству; 25 малогабаритных токарных станков - мелкосерийному производству.

Под единичным производством машин, их деталей или заготовок понимают изготовление их, характеризуемое малым объёмом выпуска. При этом считают, что выпуск таких же машин, деталей или заготовок не повторится по неизменяемым чертежам. Продукция единичного производства - машины, не имеющие широкого применения (опытные образцы, тяжелые прессы, крупные гидротурбины, уникальное оборудование и т.п.).

Отличительными особенностями единичного типа производства являются:

— Многономенклатурность выпускаемой продукции;

— Отсутствие постоянного закрепления за рабочими местами определенных изделий;

— Использование универсального оборудования, приспособлений и инструментов;

— Размещение оборудования по однотипным группам;

— Наличие высококвалифицированных рабочих-универсалов;

— Большой объем ручных операций;

— Высокая длительность производственного цикла

Под серийным производством машин, деталей или заготовок понимают их периодическое изготовление повторяющимися партиями по неизменяемым чертежам в течение продолжительного промежутка времени. Производство изделия осуществляется партиями, при этом возможна партия из одного изделия. В зависимости от объёма выпуска этот тип производства делят на мелко-, средне- и крупносерийное. Примерами продукции серийного производства могут служить станки, компрессоры, судовые двигатели и т.п.

Под массовым производством машин, деталей или заготовок понимается их непрерывное изготовление в больших объёмах по неизменяемым чертежам продолжительное время, в течение которого на большинстве рабочих мест выполняется одна и та же операция. Для массового производства характерны узкая номенклатура и большой объём выпуска изделий. Продукцией массового производства являются тракторы, автомобили, электродвигатели, бытовая техника и т.п.

Массовому производству свойственны следующие особенности:

— Ограниченная номенклатура изделий;

— Предметная специализация рабочих мест;

— Расположение оборудования в последовательности выполнения операций;

— Применение высокопроизводительного автоматизированного и роботизированного оборудования, специальных приспособлений и инструмента;

— Широкое использование транспортных устройств для передачи заготовок вдоль поточной линии;

— Механизация и автоматизации технического контроля;

— Наличие рабочих невысокой квалификации;

— Минимальная длительность производственного цикла и др.

Ориентировочно серийность производства определяют по таблице:

Производство	Количество изделий в серии
	Крупных	Средних	Мелких
Мелкосерийное	2-5	5-25	10-50
Среднесерийное	6-25	26-150	51-300
Крупносерийное	Более 25	Более 150	Более 300

Количество изготовляемых в год деталей одного наименования и типоразмера для различных производств

Тип производства	Крупные изделия тяжелого машиностроения	Изделия средних размеров	Мелкие изделия
Единичное	< 5	< 10	100
Мелкосерийное	5 -100	1- 200	100 - 500
Среднесерийное	100 - 300	200 - 500	500 - 5000
Крупносерийное	300 - 1000	500 - 5000	5000 - 50000
Массовое	1000	5000	50000

2.2 Производственные процессы

Изготовление изделий на машиностроительных предприятиях осуществляется в результате производственного процесса.

Производственный процесс - это совокупность всех действий людей и орудий труда, необходимых на данном предприятии для изготовления и ремонта продукции. Производственный процесс в машиностроении охватывает:

· подготовку средств производства и организацию обслуживания рабочих мест;

· получение и хранение материалов и полуфабрикатов;

· все стадии изготовления деталей машин;

· сборку изделий;

· транспортирование материалов, заготовок, деталей, готовых изделий и их элементов;

· технический контроль на всех стадиях производства;

· упаковку готовой продукции и другие действия, связанные с изготовлением выпускаемых изделий.

Производственные процессы делят на два вида: поточный и непоточный.

Основными свойствами поточного производства являются его непрерывность и равномерность. В поточном производстве заготовка по завершении первой операции без задержки передаётся на вторую операцию, затем на 3-ю и т.д., а изготовленная деталь сразу подается на сборку. Таким образом, изготовление деталей и сборка изделий находятся в постоянном движении, причем скорость этого движения подчинена такту выпуска.

При непоточном виде организации производственного процесса движение заготовок, деталей на различных стадиях изготовления прерывается их пролёживанием на рабочих местах или промежуточных складах. Сборку изделия начинают лишь при наличии на рабочих местах или промежуточных складах. Сборку изделия начинают лишь при наличии на складах полных комплектов деталей.

В непоточном производстве отсутствует такт выпуска, а производственный процесс реализуется графиком, составленным с учетом плановых сроков и трудоемкости изготовления изделий.

Каждый из видов организации производственных процессов имеет свою область применения. Поточный вид, присущ массовому производству, непоточный - единичному и мелкосерийному производствам.

Принципы поточного вида организации производственных процессов часто используют в крупносерийном производстве при изготовлении заготовок, деталей и машин, близких по своему служебному назначению. Последнее обстоятельство позволяет объединять изделия в группы и вести их изготовление поточными методами с переналадкой оборудования при переходе от изделия одного наименования к изделию другого наименования и переменным тактом выпуска. Такой вид организации производственного процесса называется переменно-поточным .

2.3 Технологический процесс и его структура

Важнейшим элементом производственного процесса является технологический процесс.

В соответствии с ГОСТ 3.1109-82 технологический процесс - это часть производственного процесса, содержащая целенаправленные действия по изменению и (или) определению состояния предмета труда. К предметам труда относятся заготовки и изделия.

По последовательности выполнения различают технологические процессы:

· Изготовления исходных заготовок

· Термической обработки

· Механической (и другой) обработки заготовок

· Сборки изделий.

В технологическом процессе изготовления заготовок происходит превращение материала в исходные заготовки деталей машин, заданных размеров и конфигурации путем литья, обработки давлением, резки сортового и специального проката, а также комбинированными методами.

В процессе термической обработки происходят структурные превращения материала заготовок, изменяющие его свойства.

При механической обработке наблюдается последовательное изменение состояния исходной заготовки (её геометрических форм, размеров и количества поверхностей) до получения готовой детали.

Технологический процесс сборки связан с образованием разъёмных и неразъёмных соединений составных частей изделия.

Для осуществления практически любого технологического процесса в машиностроительном производстве необходимо применение совокупности орудий производства, называемых средствами технологического оснащения (СТО).

Технологическим оборудованием называют средства технологического оснащения, в которых для выполнения определенной части технологического процесса размещаются материалы или заготовки, а также средства воздействия на них. технологический производство машиностроительный завод

Примерами технологического оборудования являются литейные машины, прессы металлорежущие станки, печи, гальванические ванны, испытательные стенды и т.п.

СТО, дополняющие технологическое оборудование для выполнения определенной части технологического процесса, называют технологической оснасткой (режущий инструмент, штампы, приспособления, калибры и т.п.).

Технологический процесс выполняют на рабочих местах.

Рабочим местом называют элементарную единицу структуры подразделения, где размещены исполнители работы, обслуживаемое технологическое оборудование, часть конвейера, а на ограниченное время - оснастка и предметы труда. Рабочее место (рис. 2.1.) - это участок производственной площади, оборудованный в соответствии с выполняемой на нем работой.

Рис 2.1. Схемы рабочих мест станочника (а) и сборщика (б)

Технологической операцией называют законченную часть технологического процесса, выполняемую на одном рабочем месте. Операция охватывает все действия оборудования и рабочих над одним или несколькими совместно обрабатываемыми или собираемыми объектами производства. При обработке на станках операция включает все действия рабочего, управляющего станком, а также автоматические движения станка, осуществляемые в процессе обработки заготовки до момента снятия её со станка и перехода к обработке другой заготовки.

Число операций в ТП изменяется от 1-2 до десятков и даже сотен.

Кроме технологических, различают также и вспомогательные операции: транспортирование, контроль, маркирование и др.

Операции, входящие в состав ТП, выполняют в определённой последовательности. Содержание, состав и последовательность технологических операций определяет структуру ТП.

При выполнении ТП на предприятии заготовка или сборочная единица последовательно проходит по цехам и производственным участкам в соответствии с выполняемыми операциями. Эту последовательность называют технологическим маршрутом.

Различают межцеховой и внутрицеховой технологические маршруты.

Последовательность технологических операций, результатом выполнения которых является достижение фиксированного состояния предмета труда (изготовление детали или сборочной единицы), называют маршрутным технологическим процессом.

Операция - основной элемент ТП - имеет собственную структуру:

Технологический переход - законченная часть технологической операции, выполняемая одними и теми же средствами технологического оснащения (СТО) при постоянных технологических режимах.

Технологический режим - это совокупность изменений параметров ТП в определённом интервале времени. К изменяемым параметрам ТП, определяющим режим, относят, например, глубину резания, подачу, скорость резания, температуру нагрева или охлаждения и т.д.

Технологический переход характеризует постоянство применяемого инструмента, поверхностей, образуемых обработкой или соединяемых при сборке, а также постоянство технологического режима.

Технологический переход, выполняемый одним инструментом, называется простым или элементарным (рис. 2.2.).

а) б)

Рис 2.2. Эскиз токарной операции:

а - простой или элементарный переход;

б - сложный переход

Совокупность переходов, когда одновременно участвуют несколько инструментов, называют сложным переходом.

Операция может состоять как из одного, так и из нескольких технологических переходов (простых или сложных).

Состав, содержание и последовательность выполнения технологических переходов определяют структуру технологической операции. технологический производство машиностроительный завод

Вспомогательный переход - это законченная часть технологической операции, состоящий из действий человека и (или) оборудования, которые не сопровождаются изменением свойств предметов труда, но необходимы для выполнения технологического перехода.

Технологическую операцию следует рассматривать как совокупность технологических и вспомогательных переходов, причем технологические переходы обеспечивают изменения состояния предметов труда, а вспомогательные - выполнение технологических переходов.

Рабочий ход законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, сопровождаемого изменениями формы, размеров, качества поверхности или свойств заготовки. Число рабочих ходов, выполняемых в одном технологическом переходе, выбирают, исходя из обеспечения оптимальных условий обработки, например, уменьшения глубины резания при съеме значительных слоев материала.

Рис 2.2. Схема выполнения технологического перехода:

А₃ - размер заготовки; А₀ - размер обработанной поверхности;

1-3 - номера рабочих ходов

При выполнении технологической операции часто необходимо изменять относительное положение заготовки и инструмента (рабочих органов станка).

Установ - часть технологической операции, выполняемая при неизменном закреплении обрабатываемой заготовки или сборочной единицы.

Позиция - фиксированное положение, занимаемое неизменно закрепленной обрабатываемой заготовкой или сборочной единицей совместно с приспособлением относительно инструмента или неподвижных частей оборудования.

Прием - законченная совокупность действий человека при выполнении перехода или его части, объединенных одним целевым назначением.

Так, при выполнении вспомогательного перехода установки заготовки в приспособлении необходимо выполнить следующие приемы: взять заготовку из тары, установить в приспособлении и закрепить на нем.

Размещено на Allbest.ru