Характеристика объектов и технологических процессов серийного и массового производства

Продукция массового производства — это однородные изде­лия, имеющие широкое применение и выпускаемые на широ­кий рынок сбыта. К такой продукции относятся автомобили, тракторы, велосипеды, электродвигатели, швейные машины, хо­лодильники, стиральные машины, насосы для нефтедобычи и бытового назначения и др. На современном предприятии мас­сового производства широко применяют автоматические линии (АЛ) механической обработки заготовок деталей. На отечествен­ных АЛ изготовляют следующие типы деталей: валы, фланцы, корпусные детали, зубчатые колеса, крепежные детали, колен­чатые и распределительные валы, детали подшипников, кронш­тейны и т. п. В Экспериментальном научно-исследовательском институте металлорежущих станков имеется автоматизированный банк данных, в котором содержится информация об АЛ, специ­альных станках и агрегатных станках (АС), спроектированных с 1981 г. ведущими отечественными конструкторскими бюро. Го­довая производительность АЛ при двухсменной работе с коэф­фициентом технического использования 0,75 составляет от 40 тыс. деталей (производство балансиров) до 17 млн деталей (изготов­ление колец карданного подшипника). У современных АЛ, вы­пускающих детали разных типов, такт выпуска составляет 0,17...4,17 мин. Такт выпуска деталей на линии существенно вли­яет на схему построения обработки, концентрацию или диффе­ренциацию технологических переходов в одной позиции. В за­висимости от такта выпуска применяют одноместные или мно­гоместные схемы установки заготовок в позициях, одноинстру- ментальные или многоинструментальные наладки, параллельный или последовательный порядок обработки поверхностей. В свою очередь схемы построения обработки определяют компоновку позиций и конструтивно-технологическую схему проектируемой AЛ, число потоков, наборы многолезвийных стандартных и спе­циальных режущих инструментов и другие конструктивно-тех­нологические решения. В массовом автоматизированном произ­водстве ТП изготовления детали в большинстве случаев являет­ся основой при проектировании специального технологического оборудования для обработки заготовок, их межагрегатной транс­портировки, контроля и др. Это обстоятельство отличает проек­тирование массового автоматизированного производства от се­рийного и единичного, для которых технологическое оборудова­ние и ряд других средств технологического оснащения, как правило, выбирают по каталогам, альбомам и техническим пас­портам с учетом спроектированной операции.

На АЛ, состоящих из АС, обеспечивается возможность боль­шой концентрации технологических переходов и параллельного их выполнения на каждом станке (позиции), что позволяет уве­личить производительность труда по сравнению с универсаль­ными станками ручного и программного управления в десятки раз. Наиболее значительно (в 50—100 раз) она возрастает при производстве корпусных деталей, изготовление которых вклю­чает десятки, сотни и даже тысячи технологических переходов, поэтому около половины всех АЛ предназначено для обработки заготовок этих деталей.

На АЛ и АС возможно получение некоторых труднодости­жимых параметров точности, например при обработке блоков цилиндров двигателей отклонение от соосности отверстий под коренные опоры относительно крайних отверстий составляет 0,015 мм на длине 600 мм.

Габаритные размеры деталей, изготовляемых на АЛ и АС, изменяются от 100 мм (крышка коренного подшипника) до 2 000 мм (задний мост тяжелого грузового автомобиля). При об­работке заготовок на АЛ повышенные требования предъявляют к стабильности их размеров, формы и расположения поверхнос­тей, припусков на обработку и твердости материала. Связано это с тем, что заготовки с увеличенными размерами могут за­клиниваться при транспортировании, а с уменьшенными — пе­рекашиваться. Кроме того, при чрезмерных припусках режущий инструмент работает с перегрузкой (что может вызвать его раз­рушение), а при слишком малых — по корке или обрабатывает поверхность не полностью (в обоих случаях снижается точность обработки и уменьшается стойкость инструмента). Наконец, из­менение твердости материала заготовок при обработке с высо­кой точностью должно быть меньше, чем в действующем стан­дарте на этот материал. Например, для получения в головках цилиндров из серого чугуна отверстий с точностью, соответству­ющей IT7, изменение твердости не должно превышать 20 НВ, в то время как стандарт допускает 178...250 НВ.

На долю серийного производства приходится до 80 % всей выпускаемой машиностроительной продукции, причем имеется тенденция к дальнейшему ее росту. В зависимости от объема партии и коэффициента закрепления операции различают крупносерийное(), среднесерийное (), а также мелкосерийное () производство. Продук­ция и методы работы крупносерийного и массового производ­ства близки между собой. Это прежде всего касается многоно­менклатурного автотракторного производства, выпуска боевых ко­лесно-гусеничных машин, мелких и средних электродвигателей, бытовых изделий. В условиях серийного производства выпуска­ют технологическое оборудование (станки, кузнечно-прессовые, литейные и сварочные машины, машины для легкой и пищевой промышленности), компрессоры, насосы. Продукцией мелкосе­рийного производства являются надпалубные механизмы кораб­лей (лебедки, краны и т.д.), транспортные газотурбинные дви­гатели, корабельные дизели.

Основным направлением повышения производительности труда во всех видах серийного производства является его авто­матизация на базе типизации и групповой технологии. При этом отличительной особенностью является применение гибкой ав­томатизации путем использования как традиционных средств, так и станков с ЧПУ и гибких производственных систем (ГПС). Отличительная особенность ГПС состоит в том, что перена­ладка оборудования на выпуск новой продукции осуществля­ется в автоматизированном (с ограниченным участием челове­ка) режиме.

В крупносерийном производстве применяют AJI с жесткой связью, которые помимо обычных АС оснащены станками с ЧПУ с автоматической сменой много- или одношпиндельных коро­бок. На таких линиях можно изготавливать по типовой техноло­гии последовательно несколько типоразмеров картеров двигате­лей автомобилей.

В серийном и крупносерийном производстве применяют по­точные линии с групповой технологией. На таких линиях без переналадки или с частичной переналадкой обрабатывают не­сколько разнотипных заготовок деталей.

В серийном производстве широкое распространение получи­ли предметно-замкнутые участки как с автоматизированным обо­рудованием, так и с оборудованием ручного управления. На за­водах, специализирующихся на выпуске авиационных двигате­лей, такие участки организуют для выпуска по типовой технологии лопаток газовых турбин и компрессоров. Все шире применяют предметно-замкнутые участки на базе станков с ЧПУ в мелкосерийном производстве. Станки располагают здесь по ходу ТП. При этом предусматривают многостаночное обслужи­вание, централизованные наладку инструмента вне станка, его комплектование и хранение, наладку обратимой станочной ос­настки.

Высшей формой автоматизации серийного производства яв­ляется организация сквозного автоматизированного цикла про­ектирование — изготовление продукции. В условиях полной ав­томатизации процессы управления, расчета и проектирования основаны на широком применении средств вычислительной тех­ники, а процессы производства — на использовании интегриро­ванного гибкого оборудования с ЧПУ, работающего в условиях безлюдной или малолюдной технологии, в частности ГПС. По организационному признаку ГПС подразделяют на следующие виды:

гибкая автоматизированная линия — система, в которой ос­новное и транспортирующее оборудование расположено в при­нятой последовательности выполнения технологических пере­ходов;

гибкий автоматизированный участок — система, функцио­нирующая по технологическому маршруту, в которой предус­мотрена возможность изменения последовательности использо­вания технологического оборудования;

гибкий автоматизированный цех — система, представляющая собой в различных сочетаниях совокупность гибких автоматизи­рованных линий, роботизированных технологических линий и участков для изготовления изделий заданной номенклатуры.

В отличие от гибких автоматизированных линий в участках можно изменять последовательность технологических операций. В результате этого достигается максимальная загрузка встроенно­го оборудования, а его гибкость позволяет изготавливать детали в виде сборочных комплектов. Внедрение ГПС — это такая кон­цепция механосборочного производства, которая обеспечивает сти­рание границы между серийным и массовым производством.