книги из ГПНТБ / Барташев Л.В. Технико-экономические расчеты при проектировании и производстве машин

ГЛАВА I I

КОНСТРУКЦИЯ КАК ОБЪЕКТ ПРОИЗВОДСТВА

1. ОСНОВНЫЕ П Р И Н Ц И П Ы КОНСТРУИРОВАНИЯ

ИИХ В Л И Я Н И Е НА ЭКОНОМИКУ ПРОИЗВОДСТВА

При создании новой машины или модернизации действующей кон­ структор должен стремиться не только к техническому совершен­ ствованию машины, но и к максимальному сокращению затрат труда, материалов, времени и средств на ее производство. В ре­ шении этих задач конструктор руководствуется многими прин­ ципами, из которых три — принцип унификации, агрегатирова­ ния (блочности) и технологичности — являются главенствующими.

Первый из этих принципов — принцип унификации — преду­ сматривает широкое использование в создаваемой конструкции уже освоенных производством сборочных единиц и деталей, что позволяет не только повысить серийность и организовать работу крупными партиями, но и увеличить масштабы выпуска таких единиц и деталей, применяя более совершенные методы технологии и организации.

Большую выгоду приносит унификация и на стадии техниче­ ской подготовки, позволяя при проектировании машин исполь­ зовать имеющиеся чертежи отдельных деталей и сборочных единиц аналогичных машин, выпускаемых заводом. Это значительно со­ кращает объем и сроки работ конструкторов и технологов, дает большую экономию на расходах по изготовлению оснастки.

Экономический эффект от унификации конструкций, получае­ мый на стадии технической подготовки, может быть подсчитан по

разработки одного листа; Лт — количество заимствованных техно­ логических карт (маршрутных и операционных) и других техно­ логических документов; С? — стоимость разработки одной техно­ логической карты (или другого документа); Лп— количество листов'заимствованных чертежей технологической оснастки (приспо­ соблений), специального инструмента (режущего и мерительного);

61

щие затраты труда конструкторов и технологов, а также обслужи­ вающего их технического персонала по обоснованию применения унифицированных сборочных единиц и деталей, подбору и раз­

готовление дублеров технологической и инструментальной ос­ настки, а также на увеличение ее количества в связи с более ин­ тенсивным ее использованием (к3 = 0,5).

Основываясь на данных многих проектно-конструкторских ор­ ганизаций и машиностроительных заводов, можно утверждать,

издержки на нее и в 3—4 раза — сроки освоения новых изделий. Большая работа, проделанная в этом направлении конструк­ торами Одесского завода тяжелого весостроения им. Старостина, разработавшего (на основе семи оригинальных проектов) гамму электровесовых тележек марки Т-100, привела к значительной экономии как по линии сокращения затрат на конструкторскую

подготовку, так и издержек на само производство.

Сделанный КБ завода укрупненный расчет основывался на следующих дан­ ных: средняя стоимость одного оригинального проекта тележки С°£ равнялась 4500 р.; затраты на проектирование при переходе на унифицированные кон­

струкции составили 20% от указанной выше суммы.

До унификации конструкция тележки имела в среднем 193 оригинальных и 269 унифицированных и стандартизованных деталей. После унификации стало 59 оригинальных и 382 заимствованных детали. Средняя стоимость одного листа до унификации равнялась

ССЛР =4500 : (193 + 0,2-269) = 18,2 р.

Исходя из этой цифры и учитывая новое распределение в унифицированной конструкции оригинальных и заимствованных деталей, общая стоимость проекта тележки была установлена

СЦ = 18,2 (59 + 0,2-382) = 2464,28 р.

Кроме того, для производства унифицированных тележек было спроекти­ ровано 10 единиц технологической оснастки со средней стоимостью проекта

100р.

Таким образом, общая сумма затрат на проектирование унифицированной

гаммы определилась в 3464,28 р., а экономия на конструкторской подготовке производства составила

Эк = (4500 — 3464,28) -7 = 7250 р.

Большая и очень интересная работа, проведенная конструк­ торами и технологами легкого и пищевого машиностроения, охва­ тившая до 6 млн. наименований деталей по 25 важнейшим видам машин, показала, что проведение унификации дает возможность

62

снизить затраты па проектирование оригинальных деталей в 2,5 раза, а по их технологической подготовке— почти в 3 раза.

О том, какое влияние оказывает степень унификации на уро­ вень затрат, связанных с конструкторской подготовкой производ­ ства, можно судить и по данным Минского тракторного завода, где на базе модели трактора МТЗ-50, принципиально отличаю­ щейся от ранее бывших в производстве МТЗ-2 и МТЗ-5 (мощность увеличилась в 1,5 раза, производительность в 1,3 раза), был со­ здан ряд производственных моделей с высоким коэффициентом унификации: МТЗ-50Х — 0,93, МТЗ-52 — 0,95 и МТЗ-50Л — 0,97.

Сроки проектирования этих моделей сократились в 3—3,5 раза, а стоимость— почти в 20 раз. Например, для трактора МТЗ-50Х, предназначенного для работы с хлопкоуборочными машинами, этот срок равен 32% от прежнего, а стоимость — всего 5,7% от стои­ мости проектирования базовой модели. Общая экономия на за­ тратах по технической подготовке производства этих тракторов превысила 6 млн. руб.

От степени унификации конструкций зависят не только за­ траты на техническую (в частности, конструкторскую) подго­ товку производства, но и уровень трудовых затрат на само произ­ водство. Чем выше коэффициент унификации, тем меньше разница в трудоемкости машин новой и старой модели.

В табл. 5 приведен ряд характерных данных такого рода по харьковским машиностроительным заводам; они позволяют до­ вольно отчетливо проследить отмеченную взаимозависимость между уровнем трудовых затрат и коэффициентом унификации.

63

'Гак, при относительно небольшом удельном весе унифициро­ ванных деталей в новой конструкции холодильных компрессоров их трудоемкость по сравнению со старой моделью возросла вдвое, тогда как в двигателях СМД-15К, имеющих коэффициент унифи­ кации 0,98, она не только не увеличилась' по сравнению с двига­ телем СМД-14, но даже снизилась на 9%.

Тип производства, степень его серийности также оказывают большое влияние на изменение трудоемкости деталей всех трех групп (оригинальных, заимствованных и стандартизованных), на которые их принято делить. По мере увеличения серийности про­ изводства (от мелкосерийного к поточно-массовому) по всем груп­ пам деталей резко снижается трудоемкость, а для изделия любого

фикации— комбайн на полугусеничном ходе СКП-4 имеет 99,3%

Использование принципа унификации позволяет осуществить конструктивную преемственность машин, создавать конструктив­ ные ряды (гаммы, семейства, серии), в которых на основе базовой модели путем снятия ненужных или присоединения недостающих узлов и механизмов образуются ряды производных машин. Это дает большой экономический эффект.

В этом отношении характерным примером может служить ра­ бота, проведенная СКВ протяжных станков и Минским станко­ строительным заводом им. Кирова по унификации горизонтально- и вертикально-протяжных станков 1 .

лось главным образом большими различиями в конструктивных решениях станин. В силу этого первой задачей была отработка типовой конструкции основной станины для станков с тяговым усилием 5, 10 и 20 т. Базовой моделью был выбран станок 7Б520 и на основе его для всех производных станков были спроектиро­ ваны станины с одинаковым поперечным сечением, что позволило унифицировать рабочие, вспомогательные и поддерживающие про­ тяжку ползуны, механизм очистки протяжки от стружки, меха­ низм сопровождения протяжки, узел стружковыгрузки.

Аналогичная работа была проведена и по изменению вспомога­ тельной станины. На 80—90% станин были унифицированы вспо­ могательные цилиндры и патроны для захвата протяжки. Были

64

Если в станках старых конструкций степень унификации была в пределах 4—23%, то уже в станке 7Б520. она поднялась до 32%, а в производных моделях 7А505 и 7А510 она достигла 68 и 84,5%.

Одновременно с унификацией была проделана большая ра­ бота по повышению надежности работы отдельных сборочных единиц, а производительность станков была увеличена на 15%. Только на сокращении объема конструкторских работ завод полу­ чил экономию, превышающую 10 ООО р.

Продолжением этой работы явилась разработка унифициро­ ванной гаммы вертикально-протяжных станков для внутреннего и наружного протягивания, базовыми представителями которых явились станки 775 и 766. В них удалось унифицировать 23 и 37% сборочных единиц, а степень унификации в производных конструк­ циях (в станках 766В и 766Д) достигла 74,5 и 70%.

Более высокой степенью унификации по сравнению с одномодельной (однорядной) является межтиповая, объединяющая в кон­ структивные ряды машины одного назначения (скажем, металло­ режущие станки), но совершенно различные по своему узкотехно­ логическому профилю.

На Минском заводе им. Октябрьской революции была проведена межтиповая унификация по большой группе продольно-обрабаты­ вающих станков, в которую вошли строгальные, фрезерные и шли­ фовальные станки четырех размеров по ширине обрабатываемой детали (800, 1000, 1250 и 1600 мм), двух размеров по длине и в двух исполнениях по компоновке.

Комплекс станка в унифицированной группе объединил 18 мо­ делей станков основного исполнения, а с учетом их модификаций по длине — 36 типоразмеров (рис. 7). Во всех станках, вошедших в эту группу, главная несущая конструкция, включающая ста­

стойке поперечина, а также ряд других деталей, являются общими.

Схема межтиповой унификации построена таким образом, что на базе любого строгального станка (со сдвигом на один размер в меньшую сторону) может быть создан продольно-фрезерный и продольно-шлифовальный станок. В табл. 6 приведены результаты унификации продольно-обрабатывающих станков.

Об эффективности проделанной'заводом работы в известной мере можно судить по данным табл. 7, где показана экономия полученная при освоении только четырех моделей станков 6610, 6608, 3510 и 3508, унифицированных на базе продольно-строгаль­ ных станков 7212 и 7210.

На конструкторской и технологической подготовке производ­ ства, включая и изготовление оснастки, сэкономлено в общей сложности больше 75 ООО р.

Несмотря на столь высокие экономические результаты, ко­ торые дает унификация, используется она даже в машинах массо-

С: : Тип станка

Продольнострогальный

Продольнофрезерный.

С горизон­ тальной

осьш Продольношпинделя

шлифо-

Вольный

С Верти­ кальной

осьш

шпинделя

Продо пьнострог а льный

Продольно-

вого выпуска (автомобили и др.) еще далеко недостаточно. Этому можно привести немало примеров. Между тем расчеты показывают что каждый дополнительный процент унификации, например, в станкостроении дает народному хозяйству до 1 млн. руб. еже­ годной экономии [70].

66

Продольно-шлифовальные

П р и м е ч а н и е . В р а м к а х у к а з а н ы индексы б а з о в ы х моделей .

Таблица 7

Экономия трудовых затрат на технической подготовке производства при межтиповой унификации продольно-обрабатывающих станков

68

На многих заводах США установлен порядок, при котором конструктору, как правило, не разрешается сдавать в производ­ ство машины, если в них меньше 80% унифицированных и норма­ лизованных деталей. Этот опыт себя оправдывает и заслуживает распространения на наших заводах.

Унификация конструкций может сочетаться также и с сокра­ щением номенклатуры и сортамента применяемых материалов, ме­ тодов их приемки и оценки, ограничением способов изготовления машинных деталей (типизация технологических процессов), типо­ размеров применяемой оснастки, а также унификацией форм тех­ нической документации, фиксирующей отдельные этапы подго­ товки производства.

Масштабы работ по унификации могут быть весьма разнооб­ разными. Чаще всего унификация проводится в рамках одного завода, специализированного на выпуске машин одного определен­ ного технологического профиля. На таком заводе, как говорилось выше, процесс унификации конструкций связан с одновременным выпуском машин базовой модели и ряда производных. Разумеется, этот процесс охватывает не только детали и сборочные единицы собственного производства, но и стандартизованные и покупные детали и механизмы. По мере развития производных конструк­ ций, как правило, в них резко сокращается число оригиналь­ ных деталей и увеличивается количество унифицированных, заимствованных из базовой и ранее созданных производных машин.

Аналогичный пример можно привести и из практики Одесского завода «Красная гвардия», где в 1968 г. на принципиально новой конструкторской основе была создана гамма унифицированных шахтных лебедок.

Раньше выпускавшиеся заводом 11 типов лебедок имели между собой мало сходства. Так, в лебедках типа МЭЛ применялся встроенный планетарный редуктор, в лебедках типа Л М Э — н а ­ ружный цилиндрический, а в лебедках типа ЛГ — червячный глобоидный. Естественно, что в связи с этим и другие сборочные

69