Учебное пособие 1270

4.2. Организация производственного процесса

На рис. 7 приведена схема поточной линии термической обработки с одним механизмом перемещения деталей по всем операциям.

Рис. 7. Схема поточной линии термической обработки с одним механизмом перемещения деталей по всем операциям:

1 – подогревательная печь; 2 – электродная соляная ванна; 3 – закалочный бак; 4 – промывочный бак; 5, 6 – отпускные печи, 7,8 – подвижные и неподвижные балки механизма передачи деталей, 9 – подвеска для укладки деталей

Производственный процесс термической обработки характеризуется следующими особенностями:

1)число операций в процессе сравнительно невелико (в среднем 3–5, иногда до 10–12);

2)каждая операция с точки зрения структуры и организации является несложной;

3)состав и последовательность операций для отдельных

61

групп деталей одинаковы.

Подвижные балки 7 передаточного механизма двигаются по кругу от электромотора через промежутки времени, равные ритму, и передают подвески с деталями последовательно по всем операциям. Такая поточная линия, по существу, является автоматической. Как видно из графика, работа на агрегате происходит с перерывом, если продолжительность операции меньше наибольшей продолжительности по какой-либо из операций.

Рис. 8. Схема поточной линии термической обработки с индивидуальными механизмами перемещения деталей по операциям:

1 – подогревательная печь; 2 – электродная ванна; 3 – закалочный бак; 4 – промывочный бак; 5, 6 – отпускные печи; 7–12 – рычажные перебрасыватели; 13 – подвески

для деталей

На рис. 8 приведена схема такой же поточной линии с индивидуальными механизмами перемещения деталей для каждой пары смежных рабочих мест.

62

Перебрасыватели 7–12 приводятся в действие от индивидуальных электромоторов. Переброска подвесок с деталями 13 происходит в последовательности, обратной ходу технологического процесса, т. е. сначала производится выгрузка подвески из агрегата 6, затем переброска подвески 5 в агрегат 6 и т. д.

Под удельной производительностью печи понимается масса деталей, выпускаемых за 1 ч работы с 1 м2 пода печи. Определяется она как среднее значение на основании отчетных данных.

Потребное число печей определяется по формуле:

где J- масса деталей, подлежащих обработке на данной группе печей по плану за какой – либо период времени (месяц, квартал или год), т ; g- удельная производительность печей, т/м2 ч; Fn - площадь пода печи, м2 ; э – эффективный фонд времени работы печей в плановом периоде времени, ч; H – процент потерь времени на переналадку печей.

Для термических процессов с большой длительностью цикла обработки (цементации, азотирования и др.) эффективный фонд времени работы печи должен определяться из расчета 24 ч работы в сутки с потерями времени на ремонт в пределах 8-10 % . В остальных случаях потери времени на ремонт оборудования составляют 3-5% .

Размер партии деталей для термического цеха, как правило, принимается равным размеру партии предыдущего цеха. Уменьшать или увеличивать его нецелесообразно. Отправку деталей из термического цеха можно производить частями, равными или кратными размеру загрузочной партии. Ее размер определяется емкостью печи (или соответствующей установки) и равен произведению числа приспособлений, одновременно помещающихся в печи, на число деталей,

63

вмещающихся в одно приспособление.

Для непрерывности обработки деталей по операциям применяют печи непрерывного действия. Работа печей непрерывного действия аналогична работе на непрерывных поточных линиях.

При технологической специализации к основным участкам термического цеха относятся участки непосредственно термической обработки (цементации, азотирования, закалки, отпуска, отжига и т. п.), участки для очистки, правки деталей и электролизные участки.

Специализация участков по технологическому принципу вызывается иногда специфичностью некоторых видов (операций) термической обработки. Например, вредные для здоровья рабочих операции (цианирование, азотирование, пескоочистка и т. п.) должны выполняться обязательно в изолированных помещениях с усиленной вентиляцией воздуха. В этом случае участки специализируются по однородным операциям.

Необходимость постройки сложных сооружений (зданий большой высоты, глубоких каналов, мощных кранов и т. п.) приводит к специализации участков по однотипным группам оборудования (например, вертикальных, электрических печей и др.).

На предметных участках оборудование располагается либо по ходу технологического процесса, для чего за каждым из участков должны быть закреплены детали с одинаковым или однородным технологическим процессом, либо по однотипным группам. Небольшое число и однородность технологических операций способствуют широкому применению в термических цехах поточных линий.

Выравнивания времени обработки одной детали по операциям в случае применения печей периодического действия можно достичь следующим образом:

изменением размера загрузочной партии (с увеличением партии возрастает длительность цикла

64

обработки, но в меньшей степени, чем увеличивается число деталей, одновременно загружаемых в печь);

изменением способа укладки деталей, что приводит к изменению продолжительности их нагрева;

перемешиванием мелких деталей простой формы (например, при нагреве в печах с вращающимся муфелем).

В печах непрерывного действия выравнивания времени обработки одной детали можно достичь изменением расстояния между двумя смежными приспособлениями (деталями) в печи и числа деталей в одном приспособлении.

При выполнении нескольких термических операций в одном агрегате могут потребоваться различные скорости перемещения деталей в различных его частях. Транспортные устройства должны быть тогда не зависимы одно от другого для каждой отдельной операции. Особенности организации производства в термических цехах:

1. Концентрация оборудования вокруг печей.

2. Непрерывность действия термических установок. Нагрев, охлаждение, выдержка должны проводиться в течение определенного времени, процесс осуществляется согласно графику "температура-время".

3. Все нагревательные установки располагаются по возможности по линии прямолинейного грузопотока в соответствии с технологическим процессом. Нередко в цехе устанавливаются станки для механической обработки изделий;

4. Оборудование окрашивается в светлые тона. При работе термических печей достигаются высокие температуры. Поэтому во избежание перегрева оборудования печи окрашиваются в светлые тона с коэффициентом отражения не ниже 30 %. Стены и потолок цеха окрашивают в светлые тона с коэффициентом отражения не ниже 50 %.

5. Особая конструкция цехов. При термической обработке выделяется значительное количество тепла от термических агрегатов, от нагрева металла при его естественном остывании, а также вносимого дымовыми

65

газами при наличии пламенных печей. Эти обстоятельства необходимо учитывать. Здания термических цехов обычно выполняются кирпичными с несгораемыми перекрытиями. Их высота колеблется от 6 до 8 м.

6. Особая организация поточных линий. Специфика термической обработки оказывает существенное влияние на применение поточных методов. Выполнение большинства термических операций основано на поточном методе. Непрерывный характер термических операций делает целесообразным выполнение большинства из них только поточным методом. Специфика термических операций ограничивает разнообразие форм поточной работы. В термических подразделениях используются только те линии, которые обеспечивают точную регламентацию времени термической обработки. Поточные линии термической обработки создаются двух видов: из оборудования непрерывного действия, в котором детали перемещаются поступательно в процессе обработки; из оборудования периодического действия, в которых детали поступательно не перемещаются. Линии делятся по уровню специализации: узкоспециализированные, т.е. однопредметные и универсальные, т.е. многопредметные. Для ускорения производственного цикла и сокращения объема незавершенного производства организуются сквозные поточные линии по следующим схемам: если производственные условия и режим работы смежных производств сходны с условиями работы подразделений термической обработки, то участки термообработки встраивают в сквозные потоки расположения термических печей, закалочных баков среди оборудования смежных производств, при этом все виды оборудования работают с единым ритмом. В условиях разобщения и разного регламента работы термических подразделений и участков механической обработки организация сквозных линий затруднена. Возможно формирование линий с прерывными потоками. Обеспечение бесперебойного потока достигают с помощью

66

конвейеров.

7.Тесная взаимосвязь термических операций. Каждая операция должна быть завершена без перерыва: нельзя остановить нагрев, выдержку и охлаждение. Многие смежные операции технологически взаимосвязаны настолько, что последующая должна выполняться сразу же после завершения предыдущей, например, самоотпуск. Непрерывность и технологическая взаимосвязь термических операций обуславливает их комплексность и непрерывность выполнения, что удлиняет безостановочный период, а при выполнении длительных операций – круглосуточный регламент работы термических участков.

8.Термические операции могут выполняться на разных этапах изготовления изделий. Эта особенность позволяет определять наиболее рациональное место осуществления термической обработки в производственном процессе, а путем перенесения термообработки на более ранние этапы изготовления повышать показатель технологичности многих изделий.

9.Осуществление операций термической обработки без непосредственного жесткого закрепления изделий. Возможность теплового воздействия на изделия путем тепловой радиации, излучения и конвекции технологических сред позволяет осуществлять операции объемной термообработки без непосредственного жесткого закрепления изделий в конструкционных элементах оборудования (печей, ванн, охладительных камер, баков и др.). Это расширяет технологические и организационные возможности бесконтактных аппаратов в одновременной обработке изделий большими партиями, применения совершенных видов транспортных систем, расчленения садки на нужное число передаточных партий (садка – число деталей, одновременно находящихся в рабочем пространстве оборудования), внедрения типовых технологических процессов..

Длительность производственного цикла обработки партии деталей в термическом цехе для печей периодического

67

действия при последовательном виде движения (рис. 9).

Рис. 9. График длительности производственного цикла обработки партии деталей при последовательном виде движения

(4)

где т – число операций, выполняемых в термическом цехе; tнi

– время наладки печи на новый режим обработки по i-й операции; п – размер партии деталей, поступающей в термический цех; tцi – длительность одного цикла термической обработки деталей на i-й операции.

Значение tцi для печей периодического действия складывается из времени загрузки деталей в печь, нагрева до определенной температуры и выдержки при этой температуре, охлаждения в печи и выгрузки из печи. Время нагрева, выдержки и охлаждения в печи определяется технологией обработки и зависит от вида термической операции, размеров, формы и марки материала деталей.

Длительность производственного цикла обработки партии деталей для параллельного вида движения при одинаковых размерах загрузочных партий по всем операциям будет определяться по формуле:

68

(5)

где tнi – время наладки оборудования на первой операции.

Рис. 10. График длительности производственного цикла обработки партии деталей в печах непрерывного действия (цифрами обозначены порядковые номера деталей в партии)

Параллельное выполнение какой-либо операции целесообразно, если экономия на топливе или энергии для нагрева деталей на данной операции будет больше потерь на условно-постоянных накладных расходах и оплаты за простой рабочего.

При различных размерах загрузочных партий деталей каждая из них, как правило, пролеживает перед соответствующей операцией, и детали остывают. Экономии топлива почти не получается, и экономически параллельный вид движения не оправдывается.

Для печей непрерывного действия длительность производственного цикла обработки партии деталей согласно графику, будет равна

(6)

где nц – число деталей, загружаемых на приспособление; г – средний ритм выпуска одной детали.

69

Для печей непрерывного действия значение tц определяется делением длины рабочей зоны на скорость движения деталей в печи. В этом случае все печи должны работать с единым ритмом выпуска деталей (с одинаковым r).

При составлении календарных планов на короткие отрезки времени (декаду, неделю, сутки и смену) следует устанавливать такую последовательность обработки деталей, при которой потери времени на переналадку оборудования (печей) были бы минимальными. Для этого все партии деталей с одинаковым температурным режимом должны обрабатываться одна за другой.

Последовательность обработки деталей с различными режимами в печах периодического действия должна быть такой, чтобы разница температур в конце предыдущей и начале следующей операции была минимальной, т. е.

(7)

где akj – температура в конце цикла изготовления партии деталей j-го наименования; bнl – температура в начале цикла изготовления партии деталей l-го наименования.

Следовательно, оптимальная последовательность

обработки партии деталей может быть найдена на основе реализации задачи; найти такую последовательность обработки партий деталей t = j1, j2, … , j3, … , jp, при которой

(8)

где js+1 = j1 .

Сформулированная задача принадлежит классу задач «о коммивояжере» и решается с помощью алгоритмов реализации этих задач.

Для печей непрерывного действия выпуск деталей при смене партий деталей, как видно из рис. 11, прерывается на время, равное времени переналадки печи на другой режим

70