книги / Технология, машины и оборудование машиностроительного производства
..pdfМатериалоемкость изделия характеризует количество материала, за траченного на производство изделия и его эксплуатацию, определяемое в единицах массы.
Материалоемкость подразделяют на производственную материалоем кость, материалоемкость ТЛО, ТО и ремонта.
Материалоемкость может характеризоваться удельной материалоем костью
Кум = Ш > ,
где М - сухая масса изделия;
Р - номинальное значение основного технологического параметра (производительность, мощность и др.).
Коэффициентом применяемости материала Л"пр.м/ оценивается унифи кация материалов:
Апр.м/= N/N,
где Ni~ норма расхода данного (i-ro) материала на изготовление изделия;
N - норма расхода материалов на изготовление изделия.
Величину N{ можно определять не только для материалов определен ной марки и профиля, но и для марок и видов профилей отдельно. Сумма значений Апр.м/ДЛЯ всех i-x материалов равна единице:
Е Апр.м/= 1.
Энергоемкость изделия характеризует количество топливноэнергетических ресурсов, затраченных на его изготовление, монтаж вне предприятия-изготовителя, ТЛО, ТО, ремонт или утилизацию.
Кроме основных показателей ТКИ существует ряд вспомогательных: коэффициент точности, применения типовых технологических процессов, унификации конструктивных элементов. Выбор базовых показателей ТКИ является исходным этапом отработки конструкции изделия на технологич ность.
3.2. Отработка конструкции изделия на технологичность
ТКИ обеспечивается следующими мероприятиями: отработкой кон струкции на технологичность на всех стадиях разработки изделия, при тех нологической подготовке производства и в обоснованных случаях при из
готовлении изделия; совершенствованием условий выполнения работ при производстве, эксплуатации и ремонте изделий и фиксации принятых реше ний в технологических документах; количественной оценкой ТКИ, техноло гическим контролем конструкторской документации, подготовкой и внесе
нием изменений |
в конструкторскую документацию по результатам тех |
|
нологического |
контроля |
по ГОСТ 2.121 -73, обеспечивающих достижение |
базовых значений показателей технологичности. |
||
При обработке конструкции изделия На технологичность необходимо |
||
учитывать вид |
изделия, |
степень его новизны и сложности, перспектив |
ность и объем выпуска.
Конструктивная и технологическая преемственность (ГОСТ 14.004-83) является одним из главных принципов наиболее целесообразной подготов ки производства. Применение этого принципа позволяет максимально ис пользовать все лучшее, что создано в процессе научно-исследовательских, опытно-конструкторских и технологических разработок, освоено в произ водственных условиях и всесторонне проверено в эксплуатации.
Например, при конструировании новых изделий машиностроения и приборостроения до 80% конструктивных решений переходит от изделия к изделию.
В ГОСТ 14.201-83 приведены комплексы работ: по снижению трудо емкости и себестоимости изготовления изделия и его монтажа вне пред приятия-изготовителя; по снижению трудоемкости, стоимости и продолжи тельности технического обслуживания и ремонта изделия, по снижению ма териалоемкости.
К ним относятся: повышение серийности изделия и его составных частей при изготовлении (обработке, сборке, испытании) посредством стандартизации унификации и обеспечения конструкторского подобия; применение высокопроизводительных и малоотходных технологических решений, основанных на типизации процессов и других прогрессивных формах их организации; применение высокопроизводительных стандарт ных средств технологического оснащения, обеспечивающих оптимальный уровень механизации и автоматизации труда в производстве; применение рациональных сортаментов и марок материалов, рациональных способов получения заготовок и тд .
Отработка изделия на технологичность представляет собой одну из наиболее сложных функций технологической подготовки производства (ТПП). Она обусловлена взаимосвязью между конструкцией изделия и тех нологией его производства. Состав работ ТПП устанавливается ЕСТПП,
состав конструкторских работ и комплекс графической и расчетной доку ментации оговаривается ЕСКД, ЕСГУКП (единая система государственно го управления качеством продукции), ЕСТД (единая система технологи ческой документации).
Технологическая подготовка производства предусматривает обеспе чение ТКИ, проектирование технологических процессов и средств тех нологического оснащения, расчет технически обоснованных материальных и трудовых нормативов, необходимого числа оборудования и производ ственных площадей, внедрение технологических процессов и управление ими в производстве, т.е. комплекса работ, дающих возможность приступить к изготовлению нового изделия в заданных объемах. Стандарты УСТПП (ГОСТ 14.001-73; 14.002-73) предусматривают применение типовых техно логических процессов, переналаживаемой оснастки, агрегатно-модульного переналаживаемого оборудования, средств автоматизации инженернотехнических работ.
ТПП - совокупность мероприятий, обеспечивающих технологическую готовность производства.
Технологическая готовность производства - наличие на предприятии полных комплектов конструкторской и технологической документации и средств технологического оснащения, необходимых для осуществления заданного объема выпуска продукции с установленными технико экономическими показателями.
Кроме ЕСТПП существуют ОСТПП и СТПП - отраслевая система технологической подготовки и система предприятия.
4. ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ
ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Производство сварных конструкций является многоплановым, предполагающим использование широкой номенклатуры как основного, так и вспомогательного оборудования. Эффективность технологического оборудования повышается при условии его полного или частичного по вторного использования.
Для интенсификации процесса производства машин существенное значение имеет сокращение времени на подготовку производства. В ком плексе работ по подготовке производства расходы на проектирование спе циальных видов оснастки составляют до 25%, а на их изготовление - до 60% от общей суммы затрат на подготовку производства сложных по кон
струкции машин. Разработчик должен учитывать требования, предъяв ляемые к технико-экономическим показателям промышленного изделия. Высокопроизводительная схема изготовления изделий и быстродействую щая оснастка должны быть подкреплены экономическим расчетом.
Каждой технологической схеме присуще несколько типов приспособ лений, отличающихся удобством установки, закрепления и съема изделия, степенью внутренней механизации и тд . Необходимо выбирать оптималь ный вариант. Часто новые разработки оцениваются по их оригинальности, без должного учета технологичности, степени унификации, простоты освоения продукции в серийном производстве, однако именно эти крите рии определяют эффективность использования оборудования.
Выпускаемое промышленное оборудование для механизации произ водственных процессов часто создается, в своем большинстве, как ориги нальное, предназначенное для конкретного изделия, в условиях массового и крупносерийного производства. При этом происходит снижение трудоем кости сборочно-сварочных работ за счет устранения затрат времени на разметку, установку и выверку элементов собираемого изделия, производ ственного и транспортного его перемещения и тд.
Однако такое оборудование не обладает способностью переналадки на другой типоразмер, за исключением отдельных узлов, после смены объ екта производства. Даже незначительное изменение конструкции выпус каемого изделия вызывает необходимость замены высокопроизводитель ного специального оборудования, причем затраты на его приобретение или производство, как правило, не окупаются.
В единичном и мелкосерийном производстве специализированная оснастка применяется редко, на ее изготовление требуются большие затра ты времени и средств, и она экономически не выгодна.
Повышение коэффициента оснащенности технологических операций в единичном и мелкосерийном производстве может быть достигнуто за счет применения обратимой оснастки, собираемой из взаимозаменяемых нор мализованных и стандартизованных элементов.
Следовательно, основными направлениями работ в области создания стандартизованной технологической оснастки являются агрегатирование, универсализация и специализация.
Агрегатирование - создание сборно-разборных конструкций оснастки из стандартизованных деталей, узлов, механизмов, обладающих свойством взаимозаменяемости.
Специализация - создание специализированных конструкций оснаст
ки» которые можно применять для обработки определенных групп одно типных деталей.
Универсализация - создание специализированных конструкций оснас
тки, которые можно применять для обработки различных деталей без ка ких-либо доработок или с добавлением несложных сменных элементов.
Метод агрегатирования оборудования позволяет резко сократить сроки, необходимые на проектирование и оснащение производства слож ным автоматизированным оборудованием (специальные установки, стан ки, автоматические линии).
Оборудование, изготовленное по |
этому способу, получает свой |
ство обратимости, т.е. многократного его использования в новых компо |
|
новках. |
|
Основное преимущество агрегатирования заключается в том, что оно |
|
позволяет уменьшить существующее |
разнообразие типов и размеров |
основных элементов конструкции оборудования. Благодаря этому появля ется возможность концентрации производства однотипного оборудования и его элементов на специализированных предприятиях.
Агрегатирование - технико-экономическая форма создания прогрес сивной оснастки; его следует широко использовать при проектировании средств механизации и автоматизации производственных процессов.
На рис. 1 примера агрегатирования показаны унифицированные уз лы, которые охватывают следующие виды оборудования: кантователи - одностоечные и двухстоечные; столы поворотные - с горизонтальным и на клонным положением планшайбы; позиционеры - двухстоечные, карусель ные вильчатые.
Всерийном производстве с его меняющейся номенклатурой стремятся
кмаксимально возможному использованию одного и того же оборудова ния. Это достигается за счет типизации технологических процессов, внед рения методов групповой обработки, унификации оснастки агрегатированных приспособлений, применения универсально-сборочных приспо соблений (УСП) с высоким коэффициентом изменения конструкции приспо соблений на унифицированные элементы с широкой возможностью пере наладки.
Приспособления системы УСП находят широкое применение в еди ничном и мелкосерийном производствах.
а
Рас. 1. Группы унифицированных элементов (а) и схемы агрегатирования (0): 1 - планшайбы: 2 - переходные элементы: 3, 4 - опоры (вертикальные и горизонтальные); 5 - токоподводы: 6 ,7 - фиксаторы (ручные и ножные); S, 9, 10 - приводы (ручные, пневматические и электромеханические); 11, 12 - стойки (настильные и напольные)
Для единичных работ комплекты приспособлений системы УСП могут браться на предприятия через специальные прокатные базы. Стоимость комплектов УСП, которые сдаются заказчику, зависит от группы сложности комплектов. С увеличением срока эксплуатации стоимость проката ком плектов из-за снижения коэффициента обратимости резко возрастает за каждый последующий день после десятидневного срока. Десятидневная экс плуатация не превышает 10% стоимости специальных приспособлений. По этому предприятиям с широкой номенклатурой и большим объемом свари ваемых металлоконструкций экономически выгодней приобретать комплек ты системы УСП. Срок окупаемости комплектов в этом случае 1,5-2 года.
Все элементы системы УСП унифицированы и используются для многократного применения, а система отверстий и пазов в элементах обес печивает возможность создания различных компоновок. В комплект УСП дня сварочного производства входят: базовые детали (рис.2, а) - плиты и угольники; корпусные детали (рис. 2, б) - подкладки и опоры; фиксирую щие элементы (рис. 2, в) - упоры, призмы, опоры, фиксаторы, домкраты; прижимные элементы (рис.2, г) - прижимы, струбцины, распорки, стяжки, планки; установочные детали (рис.2, д) - шпонки; крепежные детали (рис.2, е) - болггы, шпильки, шайбы, сухари и тд.
Оптимальный размер партии, при которой выгодно применять при способления системы УСП, в зависимости от свариваемого узла составляет 20-40 шт. Трудоемкость сборочных операций с применением приспособле ний системы УСП снижается по сравнению со сборкой по разметке на 40%.
Однако комплекты системы УСП имеют недостатки: большая метал лоемкость, громоздкость и высокая стоимость входящих в комплект базо вых деталей, значительный объем ручных работ из-за большого числа вин товых прижимов, фиксаторов и установочных элементов. С применением в универсально-сборных приспособлениях пневмогидравлнческих прижимов, фиксаторов и постоянных магнитов значительно расширяются (на 30-40%) эксплуатационные возможности сборок УСП. Если же в приспособлении производится не только сборка, но и сварка, то время вспомогательных операций за счет снижения затрат времени на правку металлоконструкции после сварки сокращается.
Внедрение приспособлений системы УСП в единичном и мелкосерий ном производстве сокращает сроки на проектирование и освоение нового изделия, облегчает труд слесарей-сборщиков, улучшает качество сборки и повышает коэффициент оснащенности производства сварных конструкций.
ч \ \ \\ \ \ \
Рис. 2. Элементы универсально-сборных переналаживаемых приспособлений
Типовое (нормализованное и по ГОСТам) механическое оборудова ние сварочного производства» оборудование для сборки сварных кон струкций и оборудование для изготовления деталей сварных конструкций широко используются для создания (компоновки) высокопроизводитель ных рабочих мест, установок, механизированных и автоматических линий с использованием принципов агрегатирования и универсализации.
При проектировании и изготовлении нестандартного оборудования для производства сварных конструкций необходимо максимально исполь зовать стандартные узлы и нормализованные элементы более мелкой но менклатуры: приводные устройства, передаточные механизмы, зажимные и подающие устройства, редукторы, роликовые опоры и так далее.
5. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ. ЗАГОТОВИТЕЛЬНЫЕ ОПЕРАЦИИ СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Производство сварных конструкций включает в себя целый ряд тех нологических операций: заготовительные, сборочные, сварочные, отделоч ные операции после сварки, контроль и испытание готовых конструкций. Для выполнения перечисленных операций требуется наличие соответ ствующего оборудования.
Классификацию оборудования для производства сварных конструк ций можно представить в виде схемы (рис. 3).
Основное сварочное оборудование (источники питания, сварочные аппараты, машины, установки и станки) изучаются в рамках соответ ствующих дисциплин, оборудование для контроля и испытаний сварных конструкций также изучается в отдельном курсе.
Технологический процесс изготовления сварных конструкций начи нается с выполнения заготовительных операций: выбора металла по разме рам и маркам стали (и других сплавов), правки, очистки, разметки, резки и обработки кромок, гибки. Точность и качество выполнения этих операций во многом определяет качество готовых сварных конструкций.
Качество и производительность выполнения заготовительных опе раций изготовления деталей сварных конструкций определяется приме няемым оборудованием.
5.1. Оборудование для правки
Правку проката до его обработки, заготовок после вырезки, изделий после сварки производят путем пластического изгиба или растяжения мате-
Рис. 3. Классификация оборудования для производства сварных конструкций