САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

имени академика С. П. Королева

Кафедра производства двигателей летательных аппаратов

Шулепов А. П., Проничев Н. Д.

Определение технологической себестоимости операции по элементам затрат

Методические указания

к курсовому и дипломному

проектированию студентов

специальности 060800

Самара, 2004 г.

1. Затраты времени на операцию

Любой технологический процесс характеризуется затратами времени, труда, материалов, энергии. Знание закономерностей формирования указанных затрат позволяет технологу находить пути их снижения и проектировать эффективные технологические процессы.

Затраты времени на операцию получают как сумму затрат времени на рабочий и вспомогательный процессы.

Любой процесс, в том числе рабочий или вспомогательный, - это движение материальных объектов с соответствующей скоростью. Отсюда затраты времени на процесс являются функцией пути и скорости. Например, при обработке заготовки на станке время, затрачиваемое непосредственно на съем материала, зависит от длины рабочего хода режущего инструмента относительно заготовки, а также от скорости относительного движения, выраженной через скорость резания и скорость подачи. При сборке изделия, например соединения вал – втулка, время непосредственного соединения этих деталей будет зависеть от длины сопряжения и скорости относительного движения вала и втулки.

Длина рабочего хода определяется геометрическими характеристиками заготовки и принятым методом изготовления.

Скорость рабочего движения зависит от технических возможностей технологической системы и технологических требований. К техническим ограничениям технологической системы относят мощность привода, скорость двигателя, прочность жесткость, виброустойчивость данной системы.

К технологическим ограничениям относят требования к качеству изготовления изделия, а именно требования к геометрической точности, качеству поверхностного слоя, прочности соединения. Например, при обработке заготовки с увеличением скорости подачи растет шероховатость обработанной поверхности, увеличиваются силы резания, которые вызывают рост упругих перемещений элементов технологической системы и, как следствие, увеличение геометрических погрешностей.

Время рабочего процесса, затрачиваемое на изменение качества заготовки, называется основным технологическим временем . Если рабочий процесс осуществляется без непосредственного участия человека, то это время называют машинным. Если рабочий процесс осуществляется с участием человека, то основное машинное время называют ручным; при частичном участии человека – машинно-ручным. Основное технологическое время, мин, зависит от выбранного метода изготовления и рабочего инструмента. Формулы для расчета следующие:

точение: ;

строгание: ;

фрезерование: ;

шлифование: ;

протягивание: ;

хонингование: ;

где - расчетная длина пути режущего инструмента, мм;

i – число ходов;

n – частота вращения шпинделя об/мин;

- подача на оборот шпинделя, мм;

- ширина строгаемой поверхности, мм;

- величина врезания лезвия;

- величина выхода лезвия;

- число двойных ходов стола (инструмента) в минуту;

- подача на двойной ход, мм;

- подача на зуб фрезы, мм;

- число зубьев фрезы;

- частота вращения фрезы, об/мин;

а - припуск на сторону, мм;

- частота вращения детали, об/мин;

- коэффициент, характеризующий точность шлифования;

- поперечная подача, мм/ход;

- длина рабочей части протяжки, мм;

- скорость резания, м/мин;

- скорость обратного хода, м/мин;

- радиальная подача на один двойной ход хонинговальной головки;

Для осуществления рабочего процесса необходимо проведение различного рода технических и организационных мероприятий.

Например, при осуществлении сборочного процесса или процесса обработки требуется обеспечить предварительное относительное положение детали (заготовки) и инструмента, произвести различного рода измерения, подвести и отвести инструмент, установить режимы рабочего процесса, включить и выключить двигатель и т.п. Время, затрачиваемое на осуществление перечисленных процессов, получило название вспомогательного времени .

Затраты времени на все операции оценивают по штучно-калькуляционному времени.

, (1)

где n – количество предметов труда в партии;

- подготовительно-заключительное время;

- время обслуживания рабочего места;

- время перерывов и отдыха;

Подготовительно-заключительное время затрачивается на приемы, производимые один раз, на всю партию собираемых сборочных единиц или обрабатываемых заготовок. Это время затрачивается на ознакомление с чертежом и технологическим процессом, подготовку рабочего места, оборудования, приспособления и инструмента, приведение технологической системы в порядок после окончания работы, настройку технологической системы и др.

Время обслуживания рабочего места затрачивается на уход за рабочим местом и поддержание его в рабочем состоянии в процессе изготовления всей партии изделий. Это время состоит из времени технического и организационного обслуживания.

Время технического обслуживания затрачивается на поднастройку технологической системы, смену инструмента, вышедшего из строя, удаление стружки с рабочих органов.

Время организационного обслуживания рабочего места затрачивается на смазывание и чистку оборудования, удаление отходов рабочего процесса технологической системы, приведение в порядок рабочего места.

При работах, требующих интенсивного труда или больших физических усилий, регламентируют время перерывов. При нормальных условиях труда регламентируют время на отдых, связанное с личными потребностями.

Если выделить время, связанное с изготовлением одной единицы изделия, и обозначить его (штучное время), то

, (2)

Сумма времени называют оперативным временем.

Не все этапы операции осуществляются последовательно. Некоторые вспомогательные переходы можно совмещать во времени. Например, время подвода одного суппорта совмещают со временем отвода другого.

В других случаях возможно совмещение рабочего и вспомогательных процессов во времени. Например, при обработке на вертикальном восьмишпиндельном токарном полуавтомате установку и снятие заготовки проводят во время обработки заготовок на других позициях. В связи с этим пользуются понятием цикла

, (3)

где - время рабочих ходов цикла, оно же основное технологическое время;

- время не совмещенных холостых ходов, выполняемых технологической системой;

- вспомогательное время, не совмещенное с технологическим переходом;

Как следует из формулы (3), продолжительность цикла есть часть штучного времени. С помощью формул (1) – (3) можно определить номинальные затраты времени на технологический процесс.

Рассеяние фактических затрат времени на выполнение технологического процесса как в целом, так и отдельных его этапов носит систематический или случайный характер и оказывает влияние на производительность, ритмичность, качество и себестоимость изготовления изделий. Как показывает опыт, поле рассеяния такта может достигать более 10 % его номинального значения. При обработке на универсальном оборудовании поле рассеяния, как правило, значительно больше.

Колебания затрат времени являются следствием отклонений значений пути и скорости исполнительных органов технологической системы от расчетных значений.

При обработке на не автоматизированной технологической системе перемещения исполнительных органов в значительной степени зависят от работы оператора, а скорости перемещения обусловлены частично оператором, частично соответствующими механизмами. Например, при работе токарного станка рабочий в ручную подводит резец к заготовке, а затем включает механическую подачу. При обработке партии заготовок как холостые перемещения резца и его скорости, так и моменты включения и выключения механической подачи будут колебаться.

При автоматической обработке перемещения и скорости рабочих органов формируются системой управления. Например, система управления силовой головки должна обеспечивать следующий цикл: быстрый подвод – рабочий ход – быстрый отвод. Для этого производят настройку системы управления.

Как правило, система управления (СУ) имеет программоноситель, считывающие и передаточно - преобразующие устройства, исполнительные механизмы. В силовой головке функции програмоносителя, например, выполняют два жестких упора, установленных на подвижной части силовой головки; считывающим устройством является путевой переключатель, закрепленный на неподвижной части силовой головки. Программоноситель и считывающее устройство настраиваются по положению инструмента и заготовки. С помощью соответствующих регуляторов устанавливаются заданные скорости рабочих органов.

Ошибки в установке программоносителя, считывающего устройства, задания скоростей движения и составляют ошибку статистической настройки СУ, которая вызовет отклонения фактических затрат времени на цикл от расчетных значений. Во время работы силовой головки действуют силы трения, инерции, силы резания, выделяется теплота, колеблется напряжение в электрической сети, наблюдаются вибрации, неравномерность движения рабочего органа, происходит выбор зазоров в кинематических цепях, упругие и тепловые перемещения. Все это нарушает первоначальное положение элементов СУ, в результате чего фактические значения скоростей и перемещений отличаются от заданных.

В технологии машиностроения при установлении технологической нормы времени на операцию используют или в зависимости от типа производства (серийности), т.е. от того в каких организационно-технологических условиях выполняется операция, характеристика серийности производства представлена в табл. 2.

Штучное время применяется при массовом и крупносерийном производствах, когда станок не переналаживается для других операций или когда переналадка выполняется внерабочее время:

, (4)

В свою очередь можно представить в следующем виде:

, (5)

где - время технологического обслуживания (смена затупившегося инструмента, регулирование и подналадка станка, уборка стружки и другие действия, связанные с основной работой); оно принимается в % от ;

- время организационного обслуживания (подготовка рабочего места к началу работы, уборка станка в конце смены, чистка и смазка станка); оно принимается в % от ;

Время перерывов на отдых и личные надобности также принимается в % от .

Для упрощенных расчетов можно пользоваться зависимостью:

, (6)

где коэффициенты учитывают составляющие , , и численно равны:

Штучно-калькуляционное время применяется в условиях серийного и единичного производства, когда на одном рабочем месте в течение смены выполняется несколько операций и когда подготовку рабочего места и наладку выполняет рабочий станочник:

, (7)

где - подготовительно-заключительное время (ознакомление с документацией, подготовка и наладка станка, подбор инструментов и приспособлений);

n – количество заготовок в партии:

, (8)

где - годовая программа выпуска;

- количество партий запуска деталей в год (табл. 1);