1757

слюды и асбеста, лакокрасочные, пропиточно-сушильные и гальванические производства, прессовка пластмасс и компаундов и др. Это обстоятельство накладывает особую ответственность как на разработчиков новых конструкций

итехпроцессов, так и на организаторов производства в части экологической безопасности.

Важным производственным свойством электрической машины является технологичность ее конструкции. Под производственной технологичностью мы понимаем придание изделию таких форм и выбор для его производства таких материалов и технологических приемов, которые обеспечивали бы при высоких эксплуатационных качествах изделия наиболее простое и экономичное его изготовление. Технологичной следует считать конструкцию, наиболее экономичную в изготовлении в условиях конкретного производства. Одна и та же конструкция, являясь технологичной на одном заводе, может оказаться нетехнологичной на другом, имеющем отличия в технологических процессах. Поэтому отработка конструкций с целью достижения максимальной производственной технологичности должна вестись совместно конструкторами

итехнологами. Кроме производственной технологичности существует еще понятие эксплуатационной технологичности конструкции, обусловленной затратами при монтаже, обслуживании, эксплуатации и ремонте. Эти два вида технологичности взаимосвязаны самым тесным образом. Поэтому при достижении высокой производственной технологичности могут быть ухудшены важные показатели в сфере эксплуатации.

Из изложенного следует, что специалист по производству электрических машин должен быть не только профессионалом в части технологии производства, но и хорошо разбираться в принципах проектирования и конструирования изделий, их эксплуатации и обслуживания, постоянно держать в поле зрения последние достижения в этих областях.

1.3.Производственный и технологический процессы

Производственным процессом называется вся совокупность действий людей и работы машин, в результате которых материалы, заготовки и покупные комплектующие изделия, поступающие на завод, превращаются в готовую продукцию. Производственный процесс включает в себя не только конкретные приемы формообразования деталей, узлов, сборки изделия, но и действия специалистов по подготовке производства, его обеспечению материалами и ресурсами, по сбыту продукции, обслуживанию, изготовлению оснастки и т.п.

Технологический процесс - это часть производственного процесса, непосредственно связанная с изменением размеров, форм, свойств исходного материала, а также со сборкой узлов и готового изделия, его регулировкой и испытаниями. В электромашиностроении различают несколько основных этапов технологического процесса: получения заготовок, изготовление деталей, поузловая сборка, обмотка, сборка и регулировка изделия, испытание.

11

Интервал времени между моментами получения материалов со склада и сдачи изготовленного из этих материалов изделия на склад готовой продукции называют технологическим циклом изделия. Длительность технологического цикла в значительной степени определяет показатели экономической эффективности производства (себестоимость, трудоемкость производительность и др.).

Технологический процесс расчленяется на отдельные операции, позиции, установы, переходы, проходы и приемы.

Операцией называют законченную часть технологического процесса, выполняемую над определенной деталью (или группой деталей) непрерывно на одном рабочем месте одним рабочим (или бригадой) до перехода к обработке следующей детали. Установом называется часть операции, выполняемая при одном закреплении обрабатываемой детали.

В качестве примера рассмотрим два варианта обработки ступенчатого вала на токарном станке. Первый вариант: установив заготовку в центрах, обрабатывают ее с образованием ступеней с одного конца; затем останавливают шпиндель и, перевернув ось заготовки на 1800, снова закрепляют ее в центрах и обрабатывают ступени вала с противоположного конца. В этом случае полная обработка вала выполнена за одну операцию (токарная), включающую два установа.

Позицией называют часть операции, которая характеризуется одним положением заготовки относительно рабочих органов станка. В другое положение (для обработки другим инструментом или другой поверхности) деталь перемещается вместе с приспособлением, в котором она закреплена. Например, при изготовлении ротора шагового электродвигателя на фрезерном станке операция состоит из числа позиций, равного числу пазов ротора. В отличие от изменения установа при изменении позиции деталь остается закрепленной, ее базирование не нарушается.

Переходом называют часть операции, при которой обрабатывается только одна или одновременно - несколько поверхностей при неизменном инструменте или режиме обработки.

Проходом называют часть перехода, связанную со снятием одного слоя материала. Переход разбивается на проходы в случае необходимости удаления большого количества материала.

При определении расчетной нормы времени, затрачиваемого на выполнение операции, в них включают еще рабочие приемы. Это законченное действие рабочего при выполнении операции (например, остановка или пуск станка, поворот головки резцедержателя, переключение скорости и т.п.).

Разбивка технологического процесса на указанные стадии позволяет точно определить затраты времени на изготовление детали с учетом возможностей выбранного оборудования, свойств материала, подобранных режимов обработки. Кроме того, такая дифференциация технологического процесса позволяет записывать его в технологических документах, сочетая необходимый объем информации с ее лаконичным изложением.

12

1.4. Типы производства

Взависимости от объема выпуска изделий, а также от их вида и трудоемкости, производства электрических машин разделяются на три типа:

1) индивидуальное (или единичное);

2) серийное;

3) массовое.

Каждому типу производства присущи свои организация и структура технологических процессов. С увеличением объема выпуска изделий снижается их себестоимость, сокращается длительность технологического цикла, увеличивается съем продукции с единицы производственной площади.

Индивидуальное - это такое производство, где электрические машины изготовляются в одном или нескольких экземплярах. При этом машины, идущие в производстве, разнообразны по своей конструкции. Их выпуск не повторяется в дальнейшем, а если же повторяется, то через неопределенные длительные промежутки времени. Поэтому такое производство называют иногда единичным. К индивидуальному типу производства можно отнести опытное производство, изготовление уникальных электрических машин. К этому типу производства можно иногда отнести и ремонт электрических машин.

Для индивидуального производства характерным является применение универсальных видов оборудования, инструмента, приспособлений. Оборудование должно легко перестраиваться при изготовлении деталей различных размеров и конфигураций. Специальные приспособления и инструменты изготовляются только в крайних случаях, если без них невозможно обойтись (например, пазовые штампы для изготовления листов магнитопроводов).

Виндивидуальном производстве большой удельный вес имеет ручной труд, особенно при выполнении обмоточно-сборочных операций. Применяется высококвалифицированный труд. Все это приводит к тому, что себестоимость электрических машин, изготовленных в условиях индивидуального производства, очень велика.

Серийное - это такое производство, где выпуск электрических машин производится периодически в течение квартала или года партиями однотипных изделий. Такие партии именуются в производстве сериями. В зависимости от размеров партии (в сочетании с трудоемкостью каждой машины) различают

микроэлектродвигателей можно считать мелкой серией. Таким образом, понятие крупная и мелкая серии в некоторой степени - условные.

Серийное производство характеризуется большой номенклатурой выпускаемых типоразмеров электрических машин. При серийном производстве применяется и специализированное оборудование. За каждым станком закрепляется выполнение одной - двух операций с минимальным числом

13

установов и позицией. Как правило, в заготовительных цехах применяется только специализированное оборудование. В крупносерийном производстве специализированное оборудование применяется и в выпускающих цехах. Режущий и измерительный инструмент применяется специальный и универсальный. В серийном производстве широко применяется групповая обработка деталей.

До последнего времени серийное производство имело наибольшее распространение в электромашиностроении. Однако в последние годы все большее число электрических машин выпускается в массовом производстве, позволяющем организовать выпуск большого числа изделий с минимальными затратами.

Массовым называется такое производство, где выпуск электрических машин установившейся конструкции (одного-двух типоразмеров) организован таким образом, что на каждом рабочем месте постоянно повторяется одна и та же операция изо дня в день, из месяца в месяц, из года в год. В условиях массового производства открываются возможности совершенствования качества выполнения каждой операции на основе применения специализированного оборудования, режущего и мерительного инструмента, оснастки. Технологический процесс разбивается на простейшие операции, что открывает широкие возможности для полной механизации и автоматизации производства. Оборудование расставляется в направлении потока деталей, организуется поточное производство, а на сборочно-заготовительных и сборочных операциях применяются конвейеры.

Организация массового производства позволяет обеспечить ритмичную работу завода, высокую производительность труда, минимальную себестоимость выпускаемых машин. В качестве примера массового производства электрических машин можно назвать выпуск асинхронных двигателей единой серии 4А, выпуск некоторых типов микромашин (например, электродвигателей для компрессорных холодильников, вентиляторов, лентопротяжных механизмов и др.).

Современный этап развития электромашиностроения характеризуется переводом все большего числа машин на массовое производство. Решение этой задачи встречает много серьезных трудностей. Перевод заводов на массовое производство должен сопровождаться освоением новых более перспективных модификаций электрических машин. Переход к массовому выпуску новых машин с полным прекращением изготовления старых изделий был бы наиболее рациональным. Но поскольку освоение новых изделий всегда требует некоторых затрат времени, то во избежание перерывов в обеспечении народного хозяйства электрическими машинами необходимо в этом случае создать избыточные мощности для старых машин на одном-двух заводах, с последующим переводом их на выпуск новых машин.

Однако, учитывая постоянный дефицит в электрических машинах, на выпуск новых машин часто переходят постепенно, а это чревато опасностью появления «обходной технологии» и увеличением сроков освоения (по опыту

14

освоения серии А2 - 10-15 лет). Затягивание освоения новых электрических машин в современных условиях грозит тем, что они могут безнадежно устареть еще до полного внедрения их в производство. Такая ситуация неизбежно приведет к существенным материальным издержкам.

Поэтому создание избыточных мощностей на некоторых заводах на время начала освоения электрических машин новой модификации хоть и связано с некоторыми дополнительными затратами, они с лихвой окупятся в случае максимального сокращения времени освоения новой серии в массовом производстве.

Глава II

ТЕХНИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА ПРОИЗВОДСТВА

2.1. Сущность и задачи технической подготовки производства электрических машин

От разработки технического задания (ТЗ) на проектирование новой электрической машины до начала ее производства проходит некоторое время. В течение этого периода выполняются важные работы или мероприятия, результаты которых и обуславливают бесперебойный выпуск качественного изделия. Из них можно выделить: расчет и конструирование новой машины, разработка технологического процесса ее производства, обеспечение стандартным и нестандартным технологическим оснащением, материалами и комплектующими, квалифицированными кадрами, энергетическими и финансовыми ресурсами и т.п. Весь комплекс перечисленных мероприятий направлен на обеспечение ритмичного и бесперебойного выпуска высококачественных электрических машин и называется технической подготовкой производства.

Работы, связанные с подготовкой производства, не заканчиваются с началом промышленного выпуска изделия. Завершается только ее первая стадия, связанная с разработкой новой конструкции и новой технологии. Одновременно начинается вторая стадия подготовки производства, включающая в себя конструкторско-технологическое сопровождение производства, постоянную рационализацию конструкции, технологии с целью повышения качества и снижения технологической себестоимости изделий, организационную работу, материально-техническое снабжение и т.п.

Таким образом, техническая подготовка производства электрических машин выполняется в две стадии:

создание новой конструкции, технологии и освоение производства; систематическая работа по совершенствованию конструкции и

технологии изделий, освоенных в производстве.

15

В каждой из этих стадий технической подготовки производства следует выделить два важных направления:

конструкторская подготовка производства; технологическая подготовка производства.

Конструкторской подготовкой на предприятии занимается специальная служба, которую часто называют отделом главного конструктора (ОГК). Технологической подготовкой производства на предприятии занимается отдел главного технолога (ОГТ). На электромашиностроительном заводе эти службы в большей степени занимаются подготовкой производства на второй стадии: конструкторско-технологическое сопровождение, например, серийного или массового производства.

Первая стадия конструкторской и технологической подготовки производства на более высоком уровне проводится специализированными (новационными) предприятиями (НИИ или КБ). Это связано с тем, что новым разработкам все чаще предшествует проведение научных исследований. Разработчики новых конструкций и технологий тесно сотрудничают с ОГК и ОГТ тех заводов, где предполагается освоение производства новых изделий.

К изложенному следует добавить, что в современных условиях большое значение имеет сокращение затрат времени на конструкторскую и технологическую подготовку производства. Практикой доказано, что эта задача успешно решается параллельным выполнением конструкторской и технологической подготовки, в особенности - на первой стадии технической подготовки производства. С этой целью рекомендуется в первую очередь конструировать детали и узлы, для производства которых требуются новые и сложные технологические процессы, сложное в изготовлении и освоении технологическое оснащение.

2.2. Конструкторская подготовка производства

Содержание конструкторской подготовки производства (КПП) зависит, как указывалось выше, от стадии технической разработки. На этапе проектирования и освоения новой электрической машины КПП производится примерно по следующей схеме:

разработка и согласование технического задания; разработка эскизного проекта; изготовление и испытание макетов и моделей; разработка проекта технических условий;

разработка технического проекта и рабочих чертежей; изготовление и испытание опытных образцов (или опытной партии); выпуск технических условий; приемочные испытания.

С увеличением стоимости изготовления макетов, моделей и опытных образцов больший упор делается на точные и доскональные расчеты машины

16

при проектировании. Такая необходимость возникает, как правило, с увеличением мощности проектируемых машин.

Витоге первой стадии конструкторской подготовки на завод - изготовитель передаются: рабочие чертежи, расчетно-пояснительная записка, опытные образцы, технические условия и акты приемочных испытаний. Все документы должны соответствовать требованиям стандартов - Единой Системы Конструкторской Документации (ЕСКД). Если предполагается освоение нового изделия в крупносерийном или массовом производстве, то вместо технических условий выпускается специальный стандарт (ГОСТ) на новое изделие.

Восвоении производства нового изделия рекомендуется принимать участие его разработчикам, что позволяет своевременно выявить и устранить недостатки конструкции, повысить ее технологичность в условиях данного предприятия. Освоение завершается выпуском установочной серии и проведением контрольных испытаний.

КПП освоенной в производстве электрической машины сводится, как отмечалось выше, к конструкторскому сопровождению производства, куда входят: переработка чертежей в связи с изменением стандартов или появлением новых материалов; совершенствование конструкции с целью повышения ее технологичности; разработка отдельных модификаций конструкции при появлении специальных заказов и др. Большей трудоемкостью отличается КПП серийного многономенклатурного производства.

Для повышения эффективности работы ОГК в его составе целесообразно предусмотреть отдельные специализированные подразделения, например, бюро: расчетное и конструкторское. Кроме этого в распоряжении главного конструктора имеется опытное производство, оснащенное универсальным технологическим оборудованием, и исследовательская лаборатория. Такая организация разработки новых конструкций позволяет результаты, полученные расчетами, проверить экспериментальными исследованиями макетов или опытных образцов.

2.3.Технологическая подготовка производства

Технологическая подготовка производства (ТПП) является важнейшим звеном технической подготовки производства, определяющим качество, трудоемкость и себестоимость изготовления электрической машины. Большое значение имеют методы и средства ведения ТПП. В отраслях машиностроения, приборостроения и др. накоплен большой опыт ТПП, который обобщен в виде системы государственных стандартов - Единой Системы Технологической Подготовки Производства (ЕСТПП). На каждом предприятии ТПП должна осуществляться в соответствии с правилами и требованиями ЕСТПП.

К основным задачам, решаемым в ТПП, можно отнести: обеспечение технологичности конструкций изделия; разработка технологических процессов;

17

проектирование и изготовление нестандартных средств технологического оснащения;

технологическое сопровождение процесса освоение производства нового изделия, и затем - его промышленного выпуска.

Технологичность конструкции оценивается количественно системой показателей, важнейшими из которых являются трудоемкость и технологическая себестоимость. Показатели разрабатываемой конструкции сравнивают с базовыми показателями, принятыми в отрасли, или с показателями близкого, принятыми в отрасли, или с показателями аналога. Достигнутые конструкцией показатели технологичности не должны быть хуже базовых показателей. Отработка конструкции на технологичность - совместная работа конструктора и технолога.

Готовые чертежи новой конструкции изделия направляются технологам, которые разрабатывают технологические процессы его изготовления. При этом технологи решают следующие задачи: выбор конфигурации и способа получения заготовок, технологических баз, подбор типового технологического процесса и определение последовательности и содержания технологических операций, выбор средств технологического оснащения (станков, приспособлений, инструментов) и назначение режимов обработки, определение трудовых и материальных нормативов, планировка производственных участков, составление комплекта рабочих технологических документов и др. Текстовые документы, эскизы и планировки выполняются, как правило, технологическим бюро ОГТ. Нестандартное технологическое оснащение проектируется в конструкторском бюро ОГТ в соответствии с требованиями технологической документации.

Средства технологического оснащения делят на стандартные и специальные (нестандартные). На первые разработаны государственные стандарты, их производство освоено специализированными предприятиями. Они используются в самых разных отраслях промышленности. Нестандартные (специальные) средства технологического оснащения используются только на конкретном предприятии, чаще - для выпуска конкретного изделия. Поэтому если первые можно приобрести, то вторые необходимо спроектировать, изготовить и освоить их применение самостоятельно. Их изготовление производится в инструментальном цехе предприятия. Проверка нестандартной оснастки производится в технологической лаборатории, а окончательная отладка - при изготовлении установочной серии электрических машин в основном производстве.

Освоение производства новой электрической машины - очень ответственный и трудоемкий процесс, требующий участия большого числа высококвалифицированных специалистов. Поэтому эти работы лучше выполнять по специальному план-графику с периодическим контролем его выполнения.

Технологическое сопровождение изделия, уже освоенного в серийном или массовом производстве, включает в себя технологический контроль

18

корректировки конструкторской документации, совершенствование технологического процесса, механизация и автоматизация производства с целью снижения себестоимости изделия, повышения его надежности.

2.4. Технологическая документация

Технологический процесс изготовления электрических машин излагается в специальных документах, перечень и формы которых определены соответствующими стандартами Единой Системы Технологической Документации (ЕСТД). В зависимости от глубины разработки технологические процессы могут быть маршрутными или операционными.

Вмаршрутном технологическом процессе излагается только последовательность операций и краткие требования к ним. Этот вид техпроцесса записывается в технологических документах, именуемых маршрутными технологическими картами. В такой карте указываются также материальные и трудовые нормативы, данные о необходимом оборудовании, оснастке. Маршрутными картами ограничивается разработка техпроцесса в единичном и мелкосерийном производствах, где используется труд высококвалифицированных рабочих. Кроме этого маршрутная технология используется в крупносерийном и массовом производстве для решения задачи оптимального размещения оборудования, минимизации и механизации перемещения заготовок и деталей, обеспечения поточности производства.

С увеличением объема выпуска изделий при разработке техпроцесса все больше используется принцип его дифференциации на отдельные все более простые операции. В этом случае каждая операция разрабатывается отдельно и записывается в операционной технологической карте с подробным указанием всех необходимых установов, переходов, проходов и др. В операционной карте даются также указания по технологическим режимам, используемых инструментах и приспособлениях. Такая глубина проработки технологического процесса практикуется в крупносерийном и массовом производстве.

Вкарте эскизов приводятся эскизы промежуточных форм и размеров заготовок, схем, таблиц, поясняющие содержание операций, описанных в операционных картах.

Впроизводстве электрических машин встречаются технологические процессы, предусматривающие необходимость строгого выполнения большого числа режимов, что требует подробного описания. В многономенклатурном серийном производстве возникают ситуации, когда технологические операции для разных изделий не отличаются между собой. К ним можно отнести: пропитку и сушку обмотки, отжиг электротехнической стали, динамическая формовка коллекторов, балансировка роторов, намагничивание и стабилизация постоянных магнитов и др. На такие процессы составляются технологические инструкции, где приводится подробное описание процесса, даются указания по всем режимам. В инструкции помещают необходимые графики, номограммы, эскизы. В конце инструкции размещают указания по методам и средствам контроля. В технической документации (рабочих чертежах, операционных

19

картах) при необходимости делаются ссылки на соответствующие технологические инструкции.

Кроме указанных документов в технологическом бюро разрабатывают ведомости, из которых особо следует отметить две:

ведомость оснастки; ведомость материалов.

Ведомость оснастки содержит перечень оснастки, необходимой для выполнения каждой операции при изготовлении конкретной детали. Ведомость нестандартной оснастки используется для конструирования приспособлений в ОГТ и последующего изготовления в инструментальном цехе. Ведомость стандартной оснастки используется для организации приобретения стандартных приспособлений.

Ведомость материалов - это технологический документ, содержащий сведения о нормах расхода основных и вспомогательных материалов.

Комплектность технологической документации устанавливается государственным стандартом и зависит от типа производства и вида продукции.

При разработке конструкции и технологического процесса по возможности соблюдаются принципы преемственности, унификации и стандартизации как конструктивных решений, так и отдельных технологических операций и процессов. Эти принципы, по возможности, распространяются на подбор материалов, средств технологического оснащения и др., что обеспечивает повышение показателей технологичности конструкции, позволяет не только сократить сроки освоение нового производства, но и свести к минимуму затраты на промышленный выпуск изделий.

2.5. Схемы производства электрической машины

Комплект конструкторской документации, выполненный в строгом соответствии с требованиями ЕСКД, включает в себя рабочие чертежи. При их выполнении соблюдаются принцип агрегатирования: разбиение всего изделия на отдельные части (сборочные единицы и детали). Задача решается так, чтобы каждая часть обладала всеми свойствами отдельного изделия, параметры которого поддаются сравнительно несложному контролю. Это дает возможность организовать одновременное изготовление деталей и сборочных единиц параллельными потоками, что сокращает длительность технологического цикла.

Чтобы приблизиться к решению задачи организации производства электрической машины, полезно, располагая полным комплектом рабочих чертежей, построить так называемую схему сборочного состава (ССС) изделия. Для построения такой схемы достаточно воспользоваться спецификацией сборочного чертежа машины. Здесь перечислены все входящие в изделие сборочные единицы, и затем – детали, не вошедшие в эти сборочные единицы. Руководствуясь спецификацией к чертежу каждой сборочной единицы, продолжаем строить ССС, заканчивая каждую ветвь схемы деталями.

20