Обеспечение технологического процесса на производстве

Обеспечение технологического процесса на производстве

Объектами машиностроительного производства являются машины различного назначения.

Технологический процесс изготовления машин предусматривает производство деталей, сборочных единиц (узлов) и изделий.

Изделие — продукт конечной стадии машиностроительного производства. Изделием может быть машина, сборочная единица или деталь в зависимости от того, какую продукцию выпускает завод (предприятие). Так, например, для одного из заводов изделием может быть металлорежущий станок, для другого робот к нему, для третьего — обычный болт. Помимо изделий основного производства возможно получение на том же заводе изделий вспомогательного производства, которые используются для собственных нужд.

Примером может служить крупный автомобильный завод, выпускающий металлорежущие станки специального назначения.

Деталь — первичный элемент изделия. Детали изготовляют из однородного по наименованию и марке материала. Отличительной особенностью детали является отсутствие в ней каких-либо соединений как разъемных, так и неразъемных. Покрытия различного вида не являются отдельными деталями. Различают детали с покрытиями и без покрытий.

При сборке детали сопрягаются с другими деталями по поверхности, образуя соединения.

Геометрические и физико-механические показатели поверхностей и поверхностных слоев являются важнейшими характеристиками качества деталей.

Сборочная единица {узел) — разъемное или неразъемное соединение частей изделия. С технологической точки зрения узел представляет собой обособленную часть изделия, которую можно собрать отдельно от других частей, оценить по выходным параметрам.

Многие термины и определения регламентируются Государственными стандартами, но периодически претерпевают изменения. Узловая сборка деталей проводится на заводе основного производства либо на отдельных заводах, выпускающих такие узлы в качестве изделий, и способствует совершенствованию технологических процессов изготовления машин. С конструкторской точки зрения узел представляет собой часть машины в соответствии с функциональным назначением без учета особенностей сборки. Так, распределительный механизм машины, расположенный, например, наряду с другими механизмами в ее корпусной детали, является конструктивной сборочной единицей (узлом), но не является технологической сборочной единицей, так как не может быть собран обособленно.

Наиболее совершенной является сборочная единица, которая одновременно отвечает условию ее функционального назначения в изделии и условию обособленной сборки.

В зависимости от положения сборочной единицы в изделии различают их порядок.

Так, сборочные единицы, входящие в процессе сборки непосредственно в изделие, называют сборочными единицами первого порядка.

Те сборочные единицы, которые входят в сборочные единицы первого порядка, называют сборочными единицами второго порядка и т. д. Такое представление о деталях и сборочных единицах существенно помогает описать в целом изделие и его элементы. Общая компоновка элементов изделия представлена на рис. 1. Очевидно, что собственно детали могут входить как в сборочные единицы любого порядка, так и непосредственно в изделие вне сборочных единиц.

Рис. 1. Общая компоновка элементов изделия

технологический производственный планирование Общая компоновка элементов изделия позволяет разработать технологическую схему сборки и увязать воедино процесс изготовления деталей, узловую сборку и сборку всего изделия. Целесообразность разработки схемы сборки определяется сложностью изделия.

Особую роль играют базовые детали. Они имеют базовые поверхности, с помощью которых другие детали и сборочные единицы ориентируются относительно друг друга.

Сборка, как правило, начинается с базовых деталей. При сборке машины одна из сборочных единиц (узлов) может играть роль базовой сборочной единицы (базового узла). Чаще всего базовыми являются корпусные детали.

Условия производства могут требовать, чтобы на сборку изделия его элементы подавались группами. Каждая такая группа называется сборочным комплектом. Если эти элементы не вводят в состав машины на заводе изготовителе, а они имеют вспомогательное назначение, то такая группа называется комплектом (например, комплекты запасных частей). Изделие предприятия-поставщика, используемое на заводе-изготовителе, называется комплектующим изделием. Сборочная единица, способная самостоятельно выполнять в изделии определенные функции, называется агрегатом.

Основное место в производстве машин отводится разработке технологических процессов.

В свою очередь эти процессы являются составной частью производственных процессов (рис. 2).

Производственный процесс характеризуется совокупностью действий, в результате которых материалы и полуфабрикаты превращаются в готовые изделия в соответствии с их служебным назначением. Для функционирования производственного процесса необходимы соответствующие исходные данные. Так, директивное задание содержит необходимые указания о развертывании производства машин определенного назначения или серии машин с указанием объема годового выпуска.

Прорабатываются вопросы обеспечения данного производства материалами, полуфабрикатами, оценивается возможная система управления производством. В качестве исходных рассматривают также социально-экономические факторы, возможную экологическую обстановку в регионе размещения данного предприятия. Создание производственного процесса является задачей высшего порядка сложности и рассматривается на государственном уровне. Так, в понятие «производственный процесс» будет входить все, что связано, например, с созданием автомобильного завода.

Каждый элемент производственного процесса может представляться соответствующим производственным подразделением, функции которого определяются предельно четко. Одно из подразделений берет на себя функции снабжения материалами, комплектующими изделиями и т. д., а также функции хранения готовой продукции (хотя хранение может быть организовано и в другом подразделении).

Вопросы обслуживания различного рода поручаются второму подразделению, а в третьем — разрабатывается структура управления производственным процессом, формируются органы управления и т. д.

Полезно выделять вспомогательный производственный процесс (см. рис. 2). Он может предусматривать обеспечение производства технологической оснасткой, различными инструментами, включать систему транспортирования объектов труда, обеспечивать уход за оборудованием и его наладку.

Каждый из элементов вспомогательного производственного процесса в зависимости от масштаба производства может представляться участком, цехом или отдельным заводом.

Технологический процесс — часть производственного процесса, включающая в себя последовательное изменение размеров, форм и других свойств предмета производства. Это понятие имеет весьма широкие границы и в различные периоды времени уточняется соответствующими стандартами, однако главным остается понятие о непосредственном изменении состояния объекта труда. Технологический процесс представляется чаще всего совокупностью процессов, основанных на применении различных методов их выполнения (см. рис.2). Так, важной составной частью технологического процесса может быть процесс изготовления заготовок (литье, обработка давлением, сварка и др.), процесс изготовления деталей, т. е. превращение заготовок в составные элементы машины, процесс сборки и другие. Прогрессивным оказывается такой технологический процесс, когда уже на стадии изготовления заготовок сразу выдается готовая деталь.

Технологическая операция — это часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте, над одним или несколькими одновременно обрабатываемыми предметами, одним или несколькими рабочими.

Аналогичные понятия рассматриваются для процесса изготовления заготовок, сборки и др. Наличие рабочего места является непременным условием проведения операции.

Рис. 2. Структура производственного и технологического процессов

Рабочее место представляет собой часть производственной площади, оборудованной в соответствии с выполняемой работой. Работа в рамках одной операции предусматривает условие непрерывности в том смысле, что исключается переход к выполнению другой работы. В автоматизированном и гибком автоматизированном производствах понятие технологической операции несколько изменяется.

Технологический процесс предусматривает также наличие вспомогательных операций, связанных с транспортированием, контролем и другими действиями, не изменяющими свойств объектов труда.

Составными частями операции являются технологические переходы, характеризуемые постоянством применения инструмента и обрабатываемых поверхностей.

Технологический переход — законченная часть технологической операции, выполняемая над одной или несколькими поверхностями заготовки, одним или несколькими одновременно работающими инструментами при неизменных режимах обработки. Обработка следующей поверхности заготовки или изменение режимов обработки означают наличие нового перехода.

Вспомогательный переход не изменяет состояние объекта труда, но сопровождает выполнение технологического перехода. Затраты времени на вспомогательные операции и переходы следует неизменно сокращать.

Проход (рабочий ход) — часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки и связанная с изменением состояния этой заготовки. В свою очередь частью прохода является прием — законченная совокупность действий человека, применяемых при выполнении перехода или его части и объединенных одним целевым назначением. Приемы состоят из отдельных движений. Операции, переходы и проходы всегда выполняются на рабочих местах в одной или нескольких позициях, а также с одного или нескольких установок.

Позиция — фиксированное положение, занимаемое неизменно закрепленной обрабатываемой заготовкой совместно с оснасткой относительно инструмента или неподвижной части оборудования для выполнения операции или ее части.

Установка — часть операции, выполняемая при неизменном закреплении обрабатываемых заготовок.

Аналогичная структура может быть представлена для технологического процесса сборки, окраски и др. Технологическая операция является основной единицей производственного планирования и учета.

Каждый технологический процесс разрабатывают применительно к определенному типу производства, который представляет собой классификационную категорию производства, выделяемую по принципу объема годового выпуска продукции и широте номенклатуры производства изделий. Технологический процесс, прогрессивный для одного типа производства, может быть совершенно неприемлемым для другого типа производства.

Современное производство подразделяется на массовое, серийное и единичное. Массовое производство характеризуется узкой номенклатурой и большим объемом выпуска изделий, изготовляемых непрерывно в течение большого отрезка времени. Это означает, что на каждом рабочем месте постоянно выполняется одна и та же работа, т. е. технологические операции постоянно повторяются (например, сверление отверстий в поршнях автомобиля данной модели). Поэтому используют специальное оборудование, которое расставляют в цехах в полном соответствии с выполнением операций технологического процесса; ему подчиняют работу транспортирующих устройств, контроль, работу складов заготовок и др. Современное массовое производство использует роботы, автоматические линии и целые производственные системы, управляемые ЭВМ. Применяемые заготовки характеризуется высокой точностью.

Серийное производство характеризуется ограниченной номенклатурой изделий, изготовляемых периодически повторяющимися партиями, сравнительно большим объемом выпуска. Такой тип производства является основным и на его предприятиях выпускается 75−80% всей продукции машиностроения.

В зависимости от количества изделий в партии различают мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное производство. Типаж оборудования для серийного производства оказывается весьма широким.

Используют универсальные, специализированные и специальные станки, автоматические линии. Большое распространение получают станки с ЧПУ. Расстановка станков чаще всего проводится по технологическим группам, хотя встречаются и другие виды компоновки станков. Заготовками являются горячий и холодный прокат, поковки, точные штампованные заготовки и отливки.

Единичное производство характеризуется широкой номенклатурой выпускаемых изделий и малым объемом их выпуска. Такой объем, как правило, исчисляется штуками или десятками штук. Технологические операции, выполняемые в производстве этого типа, повторяются нерегулярно или не повторяются совсем. Используют универсальное оборудование, которое расставляется по технологическим группам. Заготовки имеют простейшую форму.

Так, крупносерийное производство приближается к массовому, а мелкосерийное — к единичному. Однако установление типа производства при разработке технологических процессов является крайне необходимым, поскольку в каждом типе производства для изготовления деталей одного и того же наименования используют совершенно различные технологические процессы. Решение такой задачи оказывается весьма сложным и, как правило, связано с выполнением ряда этапов.

Очевидно, что отнесение изделий по их габаритам в ту или иную группу без учета других особенностей этих изделий, является в значительной степени произвольным. Тем не менее, представляется возможным в самом первом приближении наметить тип производства.

Эта работа требует дальнейших уточнений на основе использования коэффициентов закрепления операций, т. е. отношения числа всех различных технологических операций, выполненных или подлежащих выполнению в течение месяца, к числу рабочих мест. Принимают следующие значения коэффициентов закрепления операций: для мелкосерийного производства св. 20 до 40 вкл.; для среднесерийного производства св. 10 до 20 вкл.; для крупносерийного производства св. 1 до 10 вкл. Для массового производства коэффициент закрепления операций равен 1.

Определение коэффициентов закрепления операций требует в свою очередь прикидочных расчетов и определения числа операций и рабочих мест исходя из заданного объема месячного выпуска изделий. Следовательно, такие расчеты уже делаются с ориентацией на определенный тип производства и в дальнейшем требуют ряда последовательных уточнений. Выполняя эту работу, технологи опираются на опыт изготовления аналогичных изделий в конкретных производственных условиях.

Вид оборудования, применяемого в различных типах производства, определяется технологическим процессом. Однако в мировой практике уже сложилось представление о необходимости использования оборудования с учетом гибкости в зависимости от номенклатуры изготовляемых деталей и объема годового выпуска продукции (рис. 3).

Рис. 3. Области рационального использования оборудования

Область 1 предусматривает использование автоматических линий с жесткими связями.

В этом случае обеспечивается самая низкая себестоимость продукции. Автоматические линии имеют специальное оборудование, широко используются совмещение рабочих и вспомогательных движений при многопозиционной обработке. Область 2 характеризуется использованием специальных линий, на которых обрабатывают однотипные заготовки, но различных размеров. В области 3 используют гибкие производственные комплексы, а в области 4 — гибкие модули. Те и другие обладают достаточно высокой гибкостью, т. е. сравнительно быстро могут быть переналажены для обработки новой заготовки. Гибкий модуль представляет собой переналаживаемую производственную ячейку. Для оборудования областей 3 и 4 характерна очень высокая стоимость. Область 5 представляется станками с ЧПУ, обладающими еще большей гибкостью.

При последовательном переходе от области к области 5 гибкость оборудования увеличивается, а производительность уменьшается.