3. Технологичность изделий и трудоемкость

технологических процессов их изготовления

Используя различные конструкционные материалы и ряд достижений в области науки и техники, конструктор может создавать весьма эффективные машины, надежно выполняющие самые разнообразные функции. Однако высокая эффективность и надежность машины есть необходимое, но еще недостаточное условие для положительной оценки ее конструкции в целом. Удовлетворительной можно считать только такую конструкцию машины, которая, будучи эффективной и надежной в эксплуатации, является вместе с тем наименее трудоемкой и металлоемкой в изготовлении, т.е. технологичной.

Под технологичностью конструкции изделия (ТКИ) понимается совокупность свойств конструкции, которые обеспечивают изготовление, ремонт и техническое обслуживание изделия по наиболее эффективной технологии в сравнении с аналогичными конструкциями при одинаковых условиях их изготовления, эксплуатации, при одних и тех же показателях качества.

Главными факторами, определяющими совокупность требований к технологичности конструкции, являются:

• вид изделия;

• объем выпуска;

• тип производства.

Вид изделия определяет главные конструктивные и технологические признаки, обуславливающие основные требования к технологичности конструкции.

Объем выпуска и тип производства определяют степень технологического оснащения, механизацию и автоматизацию технологических процессов и специализацию всего производства.

Основная задача обеспечения ТКИ заключается в снижении совокупных трудовых, материальных и топливно-энергетических затрат на проектирование, подготовку производства, изготовление, монтаж вне предприятия-изготовителя, техническое обслуживание (ТО) и ремонт при обеспечении прочих заданных показателей качества изделия в принятых условиях проведения работ.

Различают производственную, эксплуатационную и ремонтную технологичность.

Производственная ТКИ заключается в сокращении средств и времени на конструкторскую подготовку производства, технологическую подготовку производства, процессы изготовления, в том числе контроля и испытаний, монтаж вне предприятия-изготовителя.

Эксплуатационная ТКИ заключается в сокращении средств и времени на подготовку к использованию по назначению, технологическое и техническое обслуживание, текущий ремонт, утилизацию.

По ГОСТу 14.20183 обеспечение ТКИ является функцией подготовки производства, предусматривающей взаимосвязанное решение конструкторских и технологических задач, направленных на повышение производительности труда, снижение трудовых и материальных затрат и сокращение времени на производство, в том числе монтаж вне предприятия-изготовителя, техническое обслуживание и ремонт изделия.

Состав работ по обеспечению технологичности конструкции изделий на всех стадиях их создания устанавливается Единой системой технологической подготовки производства (ЕСТПП). Для каждого понятия технологичности установлены термины и определения (ГОСТ 14.20183 и ГОСТ 14.20583).

Единым критерием технологичности конструкции изделия является ее экономическая целесообразность при заданном качестве и принятых условиях производства. При таком подходе к оценке конструкции необходимо рассматривать весь комплекс требований к ней в целом, чтобы , например, незначительная экономия средств при изготовлении не приводила впоследствии к экономически невыгодному увеличению затрат на техническое обслуживание и ремонт.

Технологичность конструкции изделий оценивают качественно и количественно.

Качественная оценка характеризует технологичность конструкции обобщенно на основе опыта исполнителя. Качественная сравнительная оценка вариантов конструкции допустима на всех стадиях проектирования, когда осуществляется выбор лучшего конструктивного решения и не требуется определения степени различия технологичности сравниваемых вариантов. Качественная оценка при сравнении вариантов конструкции в процессе проектирования изделия предшествует количественной и определяет целесообразность количественной оценки и соответственно  затрат времени на определение числовых значений показателей технологичности сравниваемых вариантов.

Количественная оценка технологичности конструкции изделия выражается показателем, числовое значение которого характеризует степень удовлетворения требований к технологичности конструкции. Количественная оценка технологичности конструкции изделия зависит от признаков, которые существенно влияют на технологичность рассматриваемой конструкции. Цель количественной оценки технологичности разрабатываемой конструкции изделия  обеспечение эффективной отработки изделия на технологичность при снижении затрат средств и времени на ее разработку, технологическую подготовку производства, изготовление, монтаж вне предприятия-изготовителя, ТО и ремонт.

Выбор базовых показателей ТКИ, относительно которых определяется уровень технологичности и организуется весь процесс отработки конструкции изделия на всех стадиях ее разработки, является исходным этапом для отработки конструкции изделия на технологичность. В процессе отработки изделия сравнение вариантов конструкции и отработку на технологичность следует проводить по базовым показателям. Допускается проводить сравнение вариантов и отработку на технологичность дополнительно по показателям, не входящим в состав базовых, но влияющим на технологичность данного изделия.

Для определения базовых показателей за основу принимают данные о ранее созданных конструкциях, имеющих общие конструктивнотехнологические признаки с проектируемой конструкцией, данные аналогов или типовых представителей. Во всех случаях учитывают отличие проектируемого изделия от выполненных ранее по сложности, оригинальности и перспективности конструкции; рост производительности труда и снижение энергоемкости за счет совершенствования технологии. Кроме того, необходимо учитывать и организационно-технические условия производства, программу и продолжительность выпуска, уровень технологической оснащенности, тип производства (серийность).

Число показателей должно быть минимальным, но достаточным для оценки технологичности.

ГОСТ 14.201-83 рекомендует перечень показателей технологичности. В методических рекомендациях МР 186-85 приведены основные и вспомогательные показатели ТКИ и методика их определения.

К основным показателям ТКИ относятся трудоемкость и себестоимость, материалоемкость и энергоемкость изготовления изделия.

Трудоемкость изготовления изделия (абсолютная трудоемкость)  это трудоемкость изготовления, монтажа вне предприятия-изготовителя, ТО или ремонта изделия. Она выражается суммой нормо-часов, затраченных на технологические процессы, проведенные в одной из сфер:

, (1.10)

где  трудоемкость изготовления любой i-ой

составной части, нормо-ч.

Уровень технологичности конструкции по трудоемкости:

, (1.11)

где _ достигнутая трудоемкость изготовления изделия;

 базовый показатель трудоемкости изготовления

изделия.

Себестоимость изделия  важный обобщающий показатель качества. Для оценки ТКИ пользуются показателем S_т технологической себестоимости:

, (1.12)

где  стоимость материалов, затраченных на изготовление

изделия;

 заработная плата производственных рабочих с

начислениями;

 накладные расходы, включающие расходы на энергию, потребляемую оборудованием, на ремонт и амортизацию оборудования, инструмента и приспособлений, на смазочные, охлаждающие, обтирочные и другие материалы, предусмотренные процессом проведения работ.

Уровень технологичности конструкции по себестоимости

, (1.13)

где  достигнутая технологическая себестоимость ;

 базовый показатель технологической себестоимости.

Материалоемкость изделия характеризует количество материала, затрачиваемого на производство изделия и его эксплуатацию, определяемого в единицах массы.

Материалоемкости изделия по сферам проявления подразделяют на производственную материалоемкость, технологического обслуживания, ТО и ремонта.

Материалоемкость может характеризоваться удельной материалоемкостью :

, (1.14)

где М  сухая масса изделия;

Р  номинальное значение основного технического

параметра (производительность, мощность и др.).

Коэффициентом применяемости материала оценивается унификация материалов:

, (1.15)

где  норма расхода данного (i-го) материала на

изготовление изделия;

 норма расхода материалов на изготовление изделия.

Величину можно определить не только для материалов определенной марки и профиля, но и для марок и видов профилей (заготовок) отдельно.

Сумма значений коэффициентов для всех i-х материалов равна единице:

. (1.16)

Энергоемкость изделия характеризует количество топливно-энергетических ресурсов, затраченных на его изготовление, монтаж вне предприятия-изготовителя, ТЛО, ТО, ремонт или утилизацию.

В МР 186-85 приведены вспомогательные показатели ТКИ: коэффициенты точности, шероховатости, типовых технологических процессов, унификации конструктивных элементов и др.

Выбор базовых показателей ТКИ является исходным этапом для отработки конструкции изделия на технологичность. Для определения базовых показателей за основу принимают статистические данные о ранее созданных конструкциях, имеющих общие конструкторско-технологические признаки с проектируемой конструкцией, данные аналогов или типовых представителей.

При инженерно-расчетном методе оценки ТКИ определяют и сопоставляют значения показателя К технологичности проектируемого изделия и соответствующего базового показателя К_б.

Отработка конструкции изделия на технологичность  это комплекс мероприятий по обеспечению необходимого уровня технологичности конструкции изделия по установленным показателям.

Отработка изделия на технологичность конструкции является непрерывным процессом, который начинается с первых этапов конструирования изделия и продолжается в ходе подготовки производства, серийного или массового выпуска. Отработка конструкции на технологичность прекращается только с прекращением выпуска изделия.

Конструкторская отработка изделия на технологичность осуществляется на всех стадиях разработки конструкторской документации, начиная с эскизного проекта вплоть до разработки рабочей документации для изготовления и испытания опытных образцов и серийного или массового производства. Конструкторская отработка включает:

• упрощение компоновки изделия;

• расчленение конструкции изделия на отдельные части для удобства сборки и регулировки изделия;

• обеспечение возможности параллельной сборки отдельных сборочных единиц изделия;

• сокращение количества наименований деталей, входящих в изделие;

• применение деталей, имеющих более простую форму;

• максимальную унификацию применяемых материалов с учетом обеспечения высокой надежности работы изделия, применение технологичных заготовок деталей;

• выбор конструкторских баз и простановку размеров с учетом процесса изготовления деталей;

• назначение рациональной шероховатости поверхностей обрабатываемых деталей, а также назначение допусков на размеры, обеспечивающих экономически целесообразную форму взаимозаменяемости, должны быть строго обоснованы служебным назначением изделия;

• соблюдение конструкторской преемственности и унификации деталей и их элементов, сборочных единиц, агрегатов и приборов, обеспечивающих сокращение сроков освоения производства.

Технологическая отработка изделия на технологичность включает:

• применение современных, высокопроизводительных автоматизированных и наиболее рациональных технологических процессов обработки и сборки применительно к заданному выпуску изделий;

• обеспечение минимального расхода материалов на изготовление изделия;

• применение рациональных методов и средств контроля точности и качества изделий.

Технологичность конструкции изделия  понятие комплексное, поэтому оно должно рассматриваться во взаимной связи и с учетом условий выполнения заготовительных процессов, процессов механической обработки, сборки и контроля. Отработанная на технологичность конструкция заготовки не должна усложнять последующую механическую обработку. В то же время отработку на технологичность конструкции детали следует производить не только в целях упрощения механической обработки, но и с учетом выполнения заготовительных процессов и сборки, чтобы получить наименьшую трудоемкость и наименьшую себестоимость изготовления изделия.

Эксплуатационная отработка изделий на технологичность включает обеспечение:

• эксплуатационной надежности и долговечности изделия;

• удобства обслуживания в процессе эксплуатации;

• минимального веса изделия;

• удобства и простоты ремонта.

Отработку конструкции изделия на технологичность в общем случае проводят в следующем порядке (ГОСТ 14.201 - 73):

• подбор и анализ исходных материалов для оценки технологичности отрабатываемой конструкции;

• уточнение объема выпуска;

• анализ показателей технологичности изделий аналогичной конструкции;

• определение показателей производственной и эксплуатационной технологичности;

• проведение сравнительной оценки и расчет уровня технологичности конструкции разрабатываемого изделия;

• разработка рекомендаций по улучшению показателей технологичности.

Так как деталь является первичным элементом машины, технологичность ее существенно сказывается на технологичности машины в целом.

Целью обеспечения технологичности конструкции детали является повышение производительности труда и качества изделия при максимальном снижении затрат времени и средств на разработку, технологическую подготовку производства, изготовление, эксплуатацию и ремонт.

По ГОСТу 14.20473 конструкцию детали следует отрабатывать на технологичность комплексно, с учетом зависимости:

• от технологичности сборочной единицы, в которую эта деталь входит как составляющая часть;

• от каждого вида обработки в технологическом процессе изготовления;

• от технологичности исходной заготовки детали.

Вид заготовки в значительной степени определяет технологический процесс механической обработки детали и ее трудоемкость. Поэтому выбор вида заготовки имеет исключительное значение.

Рациональный способ получения заготовки устанавливают в зависимости от объема выпуска и типа производства. Заготовка по форме и размерам должна приближаться к форме и размерам готовой детали. Это способствует снижению объема механической обработки, трудоемкости и себестоимости изготовления детали.

Наиболее общие требования к технологичности конструкции сводятся к следующим:

– Конструкция детали должна состоять из стандартных и унифицированных конструктивных элементов или быть стандартной в целом.

– Детали должны изготавливаться из стандартных или унифицированных заготовок.

– Размеры и поверхности детали должны иметь экономически и конструктивно обоснованные точность и шероховатость. Физико-химические и механические свойства материала, жесткость детали, ее форма и размеры должны соответствовать требованиям технологичности изготовления (включая процессы упрочнения, коррозионной защиты и пр.), хранения и транспортирования.

– Допустимые отклонения размеров деталей машин, их геометрической формы, взаимного расположения, параметров шероховатости поверхностей устанавливают в соответствии с требованиями к надежности машин в эксплуатации. Изменение указанных отклонений существенно влияет на трудоемкость и технологическую себестоимость. Это необходимо учитывать при конструировании деталей машин.

• Параметры базовой поверхности (точность, шероховатость) детали должны обеспечивать точность установки, обработки и контроля по ходу всего технологического процесса обработки и сборки.

– Заготовки должны быть получены рациональным способом с учетом заданного объема выпуска и типа производства.

– Метод изготовления должен обеспечивать возможность одновременного изготовления нескольких деталей.

– Сопряжения поверхностей деталей различных классов точности и шероховатости должны соответствовать применяемым методам и средствам обработки.

– Конструкция детали должна обеспечивать возможность применения типовых и стандартных технологических процессов ее изготовления.

Требования технологичности к конструкциям деталей различных классов имеют свои особенности. Так, конструктивные формы корпусных деталей, обеспечивающих минимальную трудоемкость их обработки, должны отвечать следующим условиям:

• форма корпусной детали должна быть возможно ближе к правильной геометрической;

• корпусную деталь следует обрабатывать по возможности без спаривания с другой корпусной деталью;

• в конструктивной форме детали следует предусматривать полную ее механическую обработку от одной базы;

• конструкция детали должна обеспечивать возможность обработки плоскостей и торцов отверстий на проход, для чего плоскости и торцы не должны иметь выступов, мешающих этой обработке. Торцам отверстий необходимо придавать удобную форму для обработки их торцевой фрезой или цековкой;

• деталь не должна иметь поверхностей, не перпендикулярных к осям отверстий как на входе, так и на выходе сверла;

• точно растачиваемые отверстия не должны иметь внутренних выступов, мешающих расточке на проход. Размер обрабатываемых отверстий во внутренних стенках не должен превышать соосных им отверстий в наружных стенках детали;

• необходимо избегать многообразия размеров отверстий, резьб и допусков.

Для заданных условий производства (по программе, применяемому оборудованию и др.) требования к конструкции деталей конкретизируются. Например, при обработке корпусных деталей на автоматических линиях основными требованиями к конструкции являются следующие:

• стабильность размеров и качества материала заготовок;

• наличие базовых поверхностей, предназначенных для крепления и транспортирования деталей;

• повышение жесткости деталей (там, где это необходимо) путем введения ребер жесткости, приливов, платиков и т.д.;

• возможность многошпиндельной обработки на одной рабочей позиции;

• возможность установки кондукторных втулок, если это необходимо для точности обработки; отсутствие наклонных (по отношению к плоскости подвода режущего инструмента) отверстий, что значительно улучшает условия входа и выхода инструмента при обработке.

В общем случае конструкция детали должна обеспечивать возможность применения прогрессивных технологических процессов ее изготовления, в том числе типовых и групповых, ”безлюдных”, энергосберегающих, малоотходных. При необходимости конструкция деталей должна быть такой, чтобы их можно было изготовлять на станках с ЧПУ, с применением роботов, быстросменных и групповых наладок, а также в условиях гибкой производственной системы (ГПС).

Технологичность конструкции изделий  понятие относительное. Технологичность конструкции одной и той же машины будет разной для разных типов производства. Изделие, достаточно технологичное в единичном производстве, может быть мало технологичным в обычном поточно-массовом и совершенно нетехнологичным в поточно-автоматизированном производстве.

Изменение количества машин или деталей, подлежащих изготовлению, требует перехода от одних используемых технологических процессов к другим. Известно, что технологические процессы отличаются относительно небольшой штучной производительностью при небольших первоначальных затратах на оборудование, инструмент и технологическую оснастку. Другие, наоборот, отличаются высокой штучной производительностью и требуют больших первоначальных затрат; остальные занимают промежуточное положение. Естественно, что при небольшом количестве изделий, подлежащих изготовлению, экономичнее использовать первые виды технологических процессов, а при большом количестве  последние.

Таким образом, для каждого масштаба выпуска и общего количества изделий, подлежащих изготовлению по неизменным чертежам, выбирается наиболее экономичный технологический процесс, предъявляющий ряд требований к конструкции изделия. Следовательно, анализ конструкции каждого изделия и каждой его детали должен быть направлен на создание такой конструкции, которая позволила бы использовать все особенности технологических процессов, обеспечивающих наиболее экономичное изготовление изделий.

Изложенное выше можно проиллюстрировать на примере обработки защитного колпачка на токарном станке, на револьверном и на четырехшпиндельном автомате.

Как видно из рис.1.8, при обработке колпачка на токарном станке все переходы выполняются последовательно, поэтому конструкция его, показанная на рис.1.11.а, отвечает требованиям технологичности обработки на токарном станке.

При обработке колпачка на револьверном станке (рис.1.9) имеется возможность совместить во времени ряд переходов, например, обработку отверстия с обработкой наружной поверхности (поз.3). Часть наружной поверхности при этом остается необработанной, т.к. сверло и резец имеют одинаковую длину перемещения. Обработку остающейся части наружной поверхности целесообразно совместить во времени с другим переходом, например, со вторым, что позволяет использовать особенность технологии револьверной обработки и сократить время обработки.

Чтобы избежать появления случайных величин ступенек на наружной поверхности, неизбежных при ее обработке двумя различными инструментами, установленными на разных суппортах, в конструкцию детали целесообразно внести изменения, сделав наружную поверхность заведомо ступенчатой формы, как это показано на рис. 1.11.б.

При обработке колпачка на четырехшпиндельном автомате для сокращения машинного времени все переходы, выполняемые на каждой из четырех позиций, совмещают во времени. При этом обработка отверстия и равной ему длины наружной поверхности делится между 2-й и 3-ей позициями (см. рис.1.10). Для обеспечения быстрого подвода сверла на 3-й позиции в рабочее положение необходимо диаметр отверстия, полученного на 2-й позиции, сделать больше диаметра отверстия, обрабатываемого на поз.3. Без этого на поверхности отверстия образуется риска от быстро вводимого сверла на 3-ей позиции вследствие погрешностей фиксации шпиндельного блока и упругих деформаций системы СПИД (станокприспособлениеинструментдеталь). Та же картина будет наблюдаться и на наружной поверхности.

Поэтому для получения детали требуемого качества и максимального использования всех особенностей обработки на четырехшпиндельном автомате для сокращения штучного времени конструкцию колпачка целесообразно сделать в соответствии с рис.1.11.в.

При большом количестве колпачков, подлежащих изготовлению, становится экономичным получение их с помощью штамповки. В этом

случае конструкция колпачка должна быть радикально изменена в соответствии с требованиями процесса штамповки (см. рис.1.11.г).

Сравнительная трудоемкость и себестоимость механической обработки колпачка показала, что изменение конструкции, в соответствии с требованиями технологии, дает дополнительное сокращение штучного времени и себестоимости от 2 до 16 % (см. табл.2).

Конструкцию машины или детали принято называть технологичной, если она позволяет в полной мере использовать все возможности и особенности наиболее экономичного технологического процесса, обеспечивающего ее качество при соответствующем количественном выпуске.

Качество изделий, определяемое

точностью их изготовления

Важнейшие показатели качества изделий в значительной степени определяются точностью их изготовления. Не случайно поэтому точность является одной из определяющих характеристик современного машиностроения. Повышение нагрузок и скоростей машин, а также возрастание требований к их надежности заставляют уделять все больше внимания обеспечению точности изготовления машин, механизмов, сборочных единиц и отдельных деталей.

Под точностью детали или машины понимают степень ее приближения к геометрически правильному ее прототипу. Изготовить любую деталь абсолютно точно, т. е. в полном соответствии с ее геометрическим представлением, практически невозможно, поэтому за меру точности принимают величины отклонений от теоретических значений. Эти отклонения после их измерения сопоставляют с отклонениями, допускаемыми служебным назначением детали в машине.

Первым показателем точности детали является точность расстояния между какимилибо двумя ее поверхностями или точность размеров поверхности детали, придающих ей те или иные геометрические формы.

Точность поворота одной поверхности относительно другой, выбранной за базу, служит вторым показателем точности детали. Так как деталь представляет собой пространственное тело, то точность поворота одной поверхности относительно другой обычно рассматривают в двух взаимноперпендикулярных координатных плоскостях.

Третьим показателем точности служит точность геометрических форм поверхностей детали или правильность геометрических форм  наибольшее приближение каждой из поверхностей детали к ее геометрическому представлению.

Различают три вида отклонений поверхностей деталей от их форм:

1. Макрогеометрические отклонения, под которыми понимают отклонения реальной поверхности от правильной геометрической формы в пределах габаритных размеров этой поверхности; например, отклонение плоской поверхности от плоскостности, поверхности кругового цилиндра, конуса, шара от их геометрических представлений.

2. Волнистость, представляющая собой периодические неровности поверхности, встречающиеся на участках протяженностью до 10 мм.

3. Микрогеометрические отклонения (микронеровности), под которыми понимают отклонения реальной поверхности в пределах небольших ее участков.

Микрогеометрические отклонения называют шероховатостью поверхности. Выбирая тот или иной параметр шероховатости поверхностей детали, тем самым устанавливают допуск на микроотклонения поверхностей от геометрически правильной формы.

Между всеми перечисленными выше показателями точности детали существуют качественные и количественные взаимосвязи. Пока можно говорить только о качественных связях, так как функциональных зависимостей, существующих между перечисленными показателями точности детали, до сих пор в общем виде не установлено. Действительно, если не знать микроотклонений, трудно говорить о точности формы (в смысле макрогеометрических отклонений), так как при измерении макроотклонений в измеренную величину в качестве одного из слагаемых войдут и микронеровности, если не будет предпринято специальных мер для исключения их влияния.

Аналогично, если не знать макроотклонений поверхности, трудно судить об отклонениях от требуемого поворота одной поверхности относительно другой, так как при измерении этого отклонения макроотклонения будут влиять на величину измеренного отклонения.

Только при установке по краям измеряемой поверхности детали двух калиброванных плиток с наложением уровня на поставленную на них линейку можно условно говорить об отклонении этой поверхности от параллельности второй поверхности, деталь которой установлена на контрольной плите.

Трудно также говорить о точности расстояния между двумя поверхностями, так как на измеренное отклонение окажут влияние отклонения поворота поверхности, макро и микроотклонения.

Из изложенного следует, что:

• измерение точности нужно начинать с измерения микронеровностей, затем нужно измерять макронеровности, отклонения от требуемого поворота и, наконец, точность расстояния или размера (если не предпринимать особых мер для исключения влияния соответствующих отклонений);

• допуски на расстояния и размеры поверхностей детали должны быть больше допусков на величину отклонений от требуемого поворота поверхностей, которые в свою очередь должны быть больше допусков на макрогеометрические отклонения, а последние – больше допусков на микрогеометрические отклонения, зависящие от назначаемого параметра шероховатости поверхности.

Рассмотренные выше показатели, характеризующие точность детали, целиком используются и для характеристики точности машины. Различие заключается только в том, что у детали все показатели точности относятся к поверхностям одной данной детали, у машины же они относятся к исполнительным поверхностям, принадлежащим различным связанным одна с другой деталям машины.

Поскольку исполнительные поверхности машины должны осуществлять относительное движение, необходимое для выполнения машиной ее служебного назначения, то одним из основных показателей, характеризующих точность машины, является точность относительного движения исполнительных поверхностей.

Под точностью относительного движения понимается максимальное приближение действительного характера движения исполнительных поверхностей к теоретическому закону движения, выбранному с учетом служебного назначения машины.

Точность относительного движения характеризуется величиной соответствующего отклонения, на которое должен устанавливаться (как и на другие показатели точности) допуск.

С учетом изложенного выше точность машины характеризуется следующими основными показателями:

• точностью относительного движения исполнительных поверхностей машины;

• точностью расстояний между исполнительными поверхностями или заменяющими их сочетаниями поверхностей и их размеров;

• точностью относительных поворотов исполнительных поверхностей;

• точностью геометрических форм исполнительных поверхностей (включая макрогеометрию и волнистость);

• шероховатостью исполнительных поверхностей.

Точность изготовления изделий обеспечивается ограничением соответствующими допусками.

Оптимальная точность изготовления деталей обеспечивается ограничением указанных погрешностей их предельными значениями, т.е. соответствующими допусками. Заданные чертежом допуски, ограничивающие отклонения геометрических параметров поверхностей детали, должны обеспечить служебное назначение машины. Эти допуски устанавливаются соответствующими стандартами.

Стандарты единой системы допусков и посадок (ЕСДП) распространяются на гладкие сопрягаемые и несопрягаемые элементы дета-

лей с номинальными размерами до 10 000 мм (ГОСТ 2534682, ГОСТ 2534782, ГОСТ 2534882).

Трудоемкость технологических процессов материалообработки

Трудоемкость выполнения технологических процессов является критерием эффективности и определяется на основе технически обоснованных норм рабочего времени при выполнении технологических операций.

В современных условиях экономия производственных ресурсов приобретает чрезвычайно важное значение. Особое значение при проектировании технологических процессов имеет техническое нормирование рабочего времени, т.е. нормирование труда.

Под техническим нормированием понимается установление нормы времени на выполнение определенной работы или нормы выработки в штуках в единицу времени.

Нормой времени (ГОСТ 3.110973) называется регламентированное время выполнения технологической операции в определенных организационно-технических условиях одним или несколькими исполнителями соответствующей квалификации.

Технически обоснованную норму времени устанавливают в соответствии с эксплуатационными возможностями оборудования, инструмента и других средств производства при условии применения методов работы, соответствующих современным достижениям техники.

На основе технической нормы времени устанавливают расценки, определяют производительность оборудования, осуществляют календарное планирование производства, выявляют возможность многостаночного обслуживания и т.д.

Нормой выработки называется регламентированное количество изделий, которое должно быть обработано или подготовлено в заданную единицу времени в определенных организационно-технических условиях одним или несколькими исполнителями соответствующей квалификации.

Техническую норму времени и норму выработки устанавливают на каждую операцию. Среди методов определения норм времени основное место занимают методы расчета по нормативам, методы расчета норм на основе изучения фактических затрат рабочего времени наблюдением и метод расчета по укрупненным типовым нормам (в единичном и мелкосерийном производствах).

Время, затрачиваемое на технологическую операцию t_шк изготовления единицы продукции, в общем случае складывается следующим образом:

, (1.17)

где  штучно-калькуляционное время (т.е. трудоемкость

изготовления детали на операции);

 штучное время(отношение календарного времени технологической операции к числу изделий, изготовляемых одновременно на одном рабочем месте);

 подготовительно-заключительное время, затрачиваемое

на партию изготавливаемой продукции;

 количество единиц продукции в партии.

Штучное время складывается следующим образом:

, (1.18)

где  основное (технологическое) время;

 вспомогательное время;

 время технического обслуживания;

 время организационного обслуживания;

 время перерывов в работе.

К основному времени относится время, необходимое на изменение размеров, формы, состояния или других свойств заготовки в процессе обработки или изменения положения детали в процессе сборки. При обработке заготовок на станках основное время определяют расчетом для каждого перехода

, (1.19)

где  расчетная длина перемещения инструмента или стола

станка, мм;

 число рабочих ходов данного перехода;

 минутная подача инструмента (стола станка), мм/мин.

Расчетная длина перемещения вычисляется суммированием длины обрабатываемой поверхности, величины врезания и перебега инструмента. Исходные данные для расчета (t_o) берутся из рабочих чертежей изделий, данных по режимам обработки, технологических характеристик и паспортных данных оборудования и инструмента.

К вспомогательному времени относится время, необходимое на установ и снятие заготовок, на закрепление и открепление заготовок, измерение и перемещение заготовок, подвод и отвод инструмента. Вспомогательное время находят суммированием времени на выполнение всех перечисленных вспомогательных переходов и приемов. Время на выполнение отдельных приемов находится по нормативам или определяется по фактическим затратам.

Сумма основного и вспомогательного времени называется оперативным временем ( ). Основное и вспомогательное время может быть ручным, машинно-ручным и машинным (автоматическим).

Время технического обслуживания необходимо на поднастройку системы СПИД (станок  приспособление  инструмент  деталь), смену износившегося или сломанного инструмента.

Время организационного обслуживания необходимо на смазку и чистку оборудования, уборку рабочего места в конце смены, удаление стружки с рабочих органов во время работы. Время технического и организационного обслуживания определяется в процентах от оперативного времени или по нормативам.

Время перерывов отводится на отдых и личные надобности рабочего и определяется в процентах от оперативного времени.

Подготовительно - заключительное время затрачивается на действия, производимые рабочим один раз на всю партию изделий. В него входит время ознакомления с чертежом и технологической документацией, время на подготовку рабочего места, оборудования, установку приспособлений и инструмента, первоначальную настройку инструмента, время на получение задания и сдачу работы.

Формулы для вычисления и видоизменяются в зависимости от условий выполнения операций и типа производства. Так, в единичном и массовом производствах, где отсутствует обработка деталей партиями, отпадает необходимость в подготовительно - заключительном времени, при использовании автоматизированного оборудования не берется в расчет время на организационное обслуживание и время перерывов ( ). В единичном и мелко - серийном производствах время на обслуживание не разделяется на время технического обслуживания и организационное и т. д.

Изучение рабочего времени наблюдением позволяет установить фактические затраты на выполнение ручных и машинно-ручных элементов операций, на обслуживание рабочего места и перерывы, выявить резервы повышения производительности труда, рационально загрузить рабочих. На основе систематизации и статической обработки данных наблюдений разрабатываются нормативы, используемые при расчете норм времени.

Норма времени на операцию при многостаночной работе определяется так же, как и при работе на одном станке по формуле (1.17). В этом случае под основным (технологическим) временем подразумевается машинно-автоматическое время (t_м.а), а вспомогательное время может быть двух видов: t_в.п.  вспомогательное (перекрываемое машинным временем на одном станке); t_в.н.  вспомогательное неперекрываемое, которое не перекрывается машинным временем на одном станке.

Сумма времени на техническое обслуживание, время на организационное обслуживание, а также перерывов в работе составляет дополнительную затрату времени

. (1.20)

Дополнительная затрата времени нормируется по указанным элементам на рабочую смену по соответствующим нормативам. Она не входит в длительность цикла и рассчитывается отдельно.

Циклом многостаночной работы называется период времени, в течение которого регулярно выполняются одни и те же повторяющиеся работы на всех обслуживаемых рабочим станках. Циклограмма многостаночной работы показана на рис.1.12. Длительность цикла при многостаночной работе слагается из машинно-автоматического времени и вспомогательного неперекрываемого времени, т.е.

(1.21)

При этом вспомогательное перекрывающееся время и время переходов (t_пер.) рабочего от станка к станку перекрываются машинно-автоматическим временем.

Машинно-автоматическое время каждого из обслуживаемых станков при выполнении на них одной и той же операции (станки-

дублеры) будет полностью использовано в том случае, когда оно перекроет t_в.п. и t_пер, т.е.

, (1.22)

где n  количество станков, обслуживаемых одним рабочим.

Отсюда:

. (1.23)

Если станки разные или одинаковые, но выполняющие разные операции, то для расчета надо принимать значения t_м.а. того станка, у которого оно меньше.

Норма выработки в смену при многостаночной работе определяется количеством деталей, обрабатываемых на каждом из обслуживаемых станков в отдельности, или суммарной нормой выработки для всех станков. При выполнении одной и той же операции на всех обслуживаемых станках (станки - дублеры) норма выработки равна количеству циклов одновременной работы этих станков за смену или час.

С помощью найденных норм времени могут быть определены трудоемкость, станкоемкость и производительность.

Трудоемкость обработки представляет собой затраты времени на выполнение технологического процесса (или его элементов) изготовления единицы продукции. Выраженная в человеко-часах, она позволяет определить необходимое количество рабочих.

Станкоемкость представляет собой количество станочного времени, затрачиваемое на выполнение технологического процесса или его элементов. Выраженная в станко-часах, она позволяет определить необходимое количество станков.

Производительность труда  это количество выпускаемой продукции в штуках или других единицах в единицу времени.