Основные пути повышения технико-экономической эф фективности технологических операций

Основные пути повышения технико-экономической эффектив-

ности технологических операций:

- рациональная организация рабочего места,

- оптимизация режимов резания,

- применение прогрессивного режущего инструмента,

- применение специальных инструментов и автоматизирован-

ных приспособлений для обработки и контроля деталей;

- многоинструментальная обработка и применение комбиниро-

ванных режущих инструментов,

- многостаночное обслуживание и повышение специализации и

автоматизации технологического процесса.

Решением вопросов рациональной организации рабочих мест исполнителей занимается эргономика - научная дисциплина, изу- чающая деятельность человека в условиях искусственной окружаю- щей среды. В центре внимания эргономики оказываются вопросы оформления рабочего места и обеспечение внешних условий работы (температура, освещение, использование механизмов и инструментов, методы организации труда и производства).

Когда исполнитель обрабатывает деталь на станке, он объединя- ет свои ощущения, способность принимать решения и мускульную силу с технической системой. Если он ошибается или испытывает не- удобство на рабочем месте, это означает, что система работает непра- вильно. Ошибки человека могут приводить к выпуску бракованных изделий и несчастным случаям.

Проектировщик при решении задач рациональной организации рабочих мест должен использовать информацию о человеческом фак- торе, чтобы обеспечить оптимальное взаимодействие между челове- ком и тем оборудованием, с которым человек входит в контакт при выполнении своих повседневных задач. Должны учитываться антро- пометрические данные. Антропометрия - одна из группы научных дисциплин, образующих эргономику, которую можно определить как набор сведений о строении человеческого тела.

Любого человека, работающего с машиной, можно рассматри- вать как часть циклической системы управления, представленной на рис. 6.3, в которой исполнитель получает и обрабатывает информа- цию, а затем производит адекватные действия.

Технико-экономическую эффективность можно повысить за счет оптимизации режимов резания.

Повышение технико-экономической эффективности технологи- ческих операций за счет применения прогрессивного режущего инст- румента, достигается как за счет использования новых материалов (твердых сплавов, металлокерамических) и обеспечения оптимальных его форм, так и за счет создания комбинированного инструмента, а также инструмента для ступенчатой обработки.

Наряду с этим повысить технико-экономическую эффектив- ность можно применяя специальные инструменты и автоматизиро- ванные приспособления для обработки и контроля изготавливаемых

деталей.

Повысить экономическую эффективность механической обра- ботки деталей можно при внедрении многостаночного обслуживания и повышения специализации и автоматизации технологического про- цесса.

Эффективный путь автоматизации единичного и серийного про- изводства - внедрение гибких производственных систем (ГПС) на базе гибких автоматизированных модулей. При внедрении ГПС улуч-

шаются условия труда; снижается возможность появления брака в ре- зультате нарушения технологического режима; повышается загрузка оборудования за счет трехсменного режима работы; улучшается управление, в частности производственно-оперативное планирование.

 

 

     40. Понятие о технологичности конструкции

Под технологичностью конструкции машины и ее отдельных

деталей понимают такую конструкцию, которая обеспечивает воз- можность наиболее экономичного изготовления ее при требуемом ка- честве и заданном масштабе выпуска. В ряде случаев понятие техно- логичности машины упрощают, сводя его к технологичности отдель- ных деталей и даже элементов поверхностей. Однако целесообразно все эти вопросы рассматривать комплексно.

К машине с точки зрения технологичности ее конструкции

предъявляются следующие требования:

1) унификация отдельных сборочных единиц и машины в целом; 2) возможность членения всей машины на сборочные единицы;

сборка, контроль и испытание которых могут производиться само-

стоятельно;

3) взаимозаменяемость сборочных единиц и отдельных деталей

при рациональных допусках на сопрягаемые поверхности;

4) возможность повышения конструктивной прочности деталей

технологическими методами;

5) комплектование машины сборочными единицами и деталями,

изготовляемыми в массовом порядке на других предприятиях;

6) повышение точности деталей машин и их сопряжений техно-

логическими методами (выборочная или селективная сборка и др.);

7) использование технологии для улучшения параметров рабо- чих процессов (снижение волнистости и упрочнение беговых дорожек подшипников качения для повышения долговечности и т.п.).

Повышение производительности и применение прогрессивных методов обработки с точки зрения технологии изготовления диктуют-

ся свои условия конструкции машины:

1) однотипность и сокращение номенклатуры материалов для

различных деталей машин (позволяет увеличить номенклатуру режу-

щего инструмента, унифицировать режим резания);

2) детали простейших форм, легко выполняемые в заготови- тельных цехах с малыми припусками на обработку (облегчают после-

дующую механическую обработку);

3) детали с легкодоступными для обработки поверхностями стандартных размеров (сокращают номенклатуру режущих и кон-

трольных инструментов);

4) достаточная жесткость деталей (допускает повышенные ре- жимы резания), конструкция деталей, облегчающая подвод инстру- мента и позволяющая с наименьшими потерями вести обработку од-

новременно нескольких поверхностей;

*) унификация отдельных элементов обрабатываемых деталей для сокращения набора разнородного инструмента (одноразмерные канавки, выточки, единый модуль у нарезаемых зубчатых колес и

т.д.);

6) возможность применения «настроенных» операций, что по- вышает производительность обработки (например, разновысотность бобышек не позволяет применять фрезерование на продольно- фрезерном станке; непоследовательное в сторону меньших изменение диаметра обрабатываемых отверстий в направлении подачи, что ме- шает обработке их одним набором инструментов; совпадение конст- рукторских, технологических и измерительных баз, что исключает необходимость в обработке нескольких базовых поверхностей и по-

вышает точность изготовления);

7) возможность сборки сборочных единиц на отдельных стендах с последующим подключением их к общей кинематической цепи про- стейшими звеньями (сокращает время сборки, исключает излишние

сборочные операции, дополнительную механическую обработку);

8) возможность беспригоночной сборки благодаря рациональ- ным допускам и размерному анализу (повышает производительность и точность сборки).

Рассматривая технологические требования, предъявляемые к за- готовительным процессам, можно руководствоваться следующими

соображениями:

1) В условиях крупносерийного и массового производства оп- равдывается применение специального профильного и периодическо-

го проката, сокращающего объем механической обработки;

*) При выполнении заготовок свободной ковкой следует избе-

гать пересечений цилиндрических элементов между собой и цилинд-

рических с призматическими элементами;

3) Детали, сложная конфигурация которых не поддается упро- щению в цельном виде, целесообразно в ряде случаев заменять сбо- рочными единицами, состоящими из более простых элементов, со-

единяемых сваркой;

4) Боковые поверхности штампуемых поковок должны иметь штамповочные уклоны в направлении, перпендикулярном к поверх- ности разъема штампа для возможности свободного извлечения по-

ковки из штампа;

5) Переходы от одной необрабатываемой поверхности к другой должны осуществляться с закруглениями, причем, острые углы по ус-

ловиям технологии горячей штамповки недопустимы;

6) Избегать тонких стенок в штампуемой детали, которые вызы-

вают недоштамповку и брак;

7) Симметричная форма детали относительно плоскости разъема и симметричные уклоны выступающих стенок упрощают изготовле-

ние штампов, упрощают процесс штамповки и снижают брак;

8) Для холодной высадки применяют калиброванную проволоку или калиброванный пруток, высаживаемые элементы детали должны иметь по возможности простую форму при минимальном объеме и диаметр.

Для литых деталей:

1) Для извлечения модели из формы необходимо предусматри-

вать конструктивные уклоны вертикальных поверхностей отливок;

2) Необходимо избегать значительных по размерам горизон- тальных поверхностей, занимающих при заливке верхнее положение,

т.к. на этих плоскостях могут возникать газовые раковины;

3) При конструировании отливки следует учитывать явления ее усадки, механического торможения, создаваемого формой и стержня- ми, и термического торможения, возникающего вследствие разной

скорости остывания частей отливки;

4) Внутренним полостям отливок желательно придавать конфи- гурацию, не требующую применения стержней.

Основными требованиями к термической обработке являются: 1) Детали должны иметь простые геометрические формы без

острых граней, тонких перемычек и резких переходов от толстого се-

чения к тонкому;

2) Шероховатость поверхностей должна быть не (ниже четвер-

того класса);

*) В деталях, закаливаемых ТВЧ, толщина закаленного слоя должна быть больше глубины имеющихся кольцевых выточек и др.

надрезов, т.к. детали разрушаются по выточке;

4) Сложные, склонные к короблению детали рекомендуется вы- полнять из легированных сталей, закаливающихся в масле или на воздухе.

 

Создание технологичных конструкций машин, их сборочных

единиц и деталей может осуществляться:

1)           в процессе разработки конструкции новой машины;

2)           внесением необходимых изменений в конструкцию после

выпуска чертежей и критического анализа конструкции технологами и рабочими.

Основным при отработке на технологичность конструкции яв- ляются - сокращение трудоемкости и себестоимости по сравнению с конструкцией, не позволяющей в полной мере использовать дополни- тельные возможности технологических процессов, экономичных при данном масштабе выпуска.

При отработке на технологичность конструкции изделия учиты-

ваются:

- виды и методы получения заготовок;

- виды и методы обработки;

- виды и методы сборки;

- виды и методы контроля и испытаний;

- возможность механизации и автоматизации процессов и тех-

нологической подготовки производства;

- условия материального обеспечения производства; - требуемая квалификация рабочих кадров. С точки зрения эксплуатации анализируют:

- удобство изделия к использованию и сокращению трудоемко-

сти подготовки к функционированию и контролю работоспособности;

- удобство и сокращение трудоемкости ремонтных работ, необ-

ходимых для восстановления работоспособности изделия;

- обеспечение требований техники безопасности; - транспортабельность.

 

Основные и дополнительные показатели технологично сти изделий

Методика отработки конструкций на технологичность и оценки

уровня технологичности изделий машиностроения и приборостроения

предусматривает основные и дополнительные показатели техноло-

гичности конструкций изделия.

К основным показателям относятся:

1. Абсолютный технико-экономический показатель (ТЭП) тру-

доемкости изготовления изделия (Ти), который выражается суммой

нормо-часов, затраченных на изготовления

* и å T *  ,

где Ti  - трудоемкость изготовления и испытания i -й составной части

изделия.

 

 

2. Уровень технологичности конструкции по трудоемкости из- готовления (Ку.т.), который определяется как отношение достигнутой

трудоемкости изделия (Т) к базовому показателю трудоемкости изго-

товления (Тб.и.)

К у  . т.  Т  .

Т б  . и.

*. Технологическая себестоимость изделия (Ст), которая опре-

деляется как сумма затрат на единицу изделия при осуществлении

технологического процесса изготовления изделия:

Ст = См + Сз + Сц.р.

где См  - стоимость материалов, затраченных на изготовление изделия, Сз  - зарплата производственных рабочих с начислениями, Сц.р.  - цехо-

вые расходы, включающие расходы на электроэнергию, ремонт и

амортизацию оборудования, инструмента и приспособлений, на СОЖ, обтирочные и другие материалы, предусмотренные процессом произ- водства изделия.

 

 

4. Уровень технологичности конструкции по технологической себестоимости (Ку.с.), который определяется как отношение достиг-

нутой себестоимости изделия (Ст) к базовому показателю технологи-

ческой себестоимости изделия (Сб.т.)

К у  . с.  С т  

С б  . т.

К дополнительным показателям технологичности конструкции

изделий относятся:

1. ТЭП трудоемкости, т.е. относительная трудоемкость загото- вительных работ, вида процесса изготовления, профилактического обслуживания и т.д.

2. ТЭП себестоимости, т.е. относительная себестоимость про-

филактического обслуживания, ремонтов изделия, удельная техноло- гическая себестоимость изготовления и т.д.

3. Технические показатели унификации конструкции, т.е. коэф- фициент унификации изделия, сборочных единиц, деталей, конструк- тивных элементов и т.д.

4. Технические показатели унификации применяемых процессов

- коэффициент применяемости типовых технологических процессов.

5. Технические показатели расхода материала, т.е. масса изде- лия, удельная материалоемкость и т.д.

6. Технические показатели обработки - коэффициенты точно- сти и шероховатости поверхности.

7. Технические показатели состава конструкции - коэффициент сборности и коэффициент перспективного использования в других изделиях.

27.Принцип расчленения технологического процесса на ста дии обработки

Технологический процесс механической обработки преследует

следующие цели:

- удаление припуска (излишнего металла) с заготовки;

- придание обрабатываемым поверхностям заданной точности

формы и размеров, а также обеспечение требуемого их расположения,

- достижение определенной шероховатости поверхности,

- создание необходимых физико-механических свойств поверх-

ностного слоя либо всей детали в целом.

Для достижения этих целей обработку каждой элементарной по- верхности в большинстве случаев приходится вести в несколько тех- нологических переходов и операций.

В самом общем случае производится:

- «черновая» обработка, при которой снимается основная масса

припуска и придается полуфабрикату соответствующая геометриче-

ская форма;

- «чистовая» обработка, при которой обеспечивается заданная точность детали (размеров, формы, взаимного расположения элемен-

тарных поверхностей);

- «отделочная» обработка, при которой достигается требуемая

шероховатость поверхности;

- обработка с применение специальных методов (в случае необ- ходимости) для получения требуемых физико-механических свойств поверхностного слоя либо всей детали в целом.

Снятие черновых стружек сопровождается возникновением больших усилий резания, вызывающих повышенные упругие дефор- мации технологической системы СПИД. Это требует больших усилий со стороны приспособлений и приводит к выделению большого коли- чества тепла, вследствие чего нагревается деталь и инструмент. По- этому до начала чистовой обработки деталям надо дать остыть, чтобы избежать получения брака из-за неправильных размеров.

При снятии поверхностного слоя металла в заготовке перерас- пределяются внутренние напряжения, которые приводят к ее дефор- мации, и поэтому ранее обработанные поверхности также окажутся деформированными. Следовательно, при разработке технологических процессов необходимо проектировать сначала выполнение всех чер- новых переходов и операций, т.е. надо обработать заготовку сначала целиком начерно и только после этого приступить к чистовой обра- ботке основных поверхностей детали.

Отделочные операции следует размещать в конце технологиче- ского процесса (после чистовых), как в силу выше изложенного, так и из-за опасения повреждения начисто обработанных отделенных по- верхностей при транспортировке, межоперационном пролеживании деталей, при неоднократных установках и переустановках.

Разбивка технологического процесса на стадии обработки носит название «принципа расчленения технологического процесса на ста- дии обработки». Дифференциация технологического процесса на стадии обработки позволяет не только обеспечить требуемую точ- ность и шероховатость обработки, но и правильно выбрать и исполь- зовать оборудование, инструмент, рабочую силу и производственные площади.

Так, для черновых операций могут быть использованы наиболее мощные многорезцовые и автоматизированные, но менее точные станки. Эти станки позволяют снимать большие припуски и обеспе- чивают высокую производительность труда на самой трудоемкой ста- дии технологического процесса. Они позволяют использовать рабо- чих низкой квалификации, сложные настройки и наладки, т.к. здесь не требуется высокая производительность.

На чистовых и отделочных операциях создается возможность

повысить производительность благодаря применению высокоточных и отделочных специальных и специализированных станков высокой производительности и за счет малых передаточных отношений ис- пользуемых технологических систем СПИД. Следует также иметь в виду, что при соблюдении конструктором на рабочих чертежах тех- нологической взаимосвязи между точностью и шероховатостью по- верхности, отпадает надобность в специальных отделочных операци- ях, снижается трудоемкость и себестоимость обработки.