Типы машиностроительного производства и их характеристика по технологическим, организационным и экономическим признакам. Что такое такт производства и как его определяют? Такт выпуска изделий влияет на

m =1 смена – число рабочих смен в сутках.

Определим тип производства по коэффициенту серийности.

Среднее штучное время операций по базовому варианту Тштср=5,1 минут. По базовому варианту:

Вывод. Так как расчетный коэффициент kc находится в диапазоне от 10 до 20, это позволяет сделать вывод, что производство среднесерийное.

Количество изделий:

Где tx =10 дней – число дней, в течении которого хранится запас;

Фдр=250 дней – число рабочих дней в году.

Принимаем n д =87 штук.

Число запусков в месяц:

font-size:14.0pt; font-family:" times new roman>Принимаем i =3 запуска.

Уточнение количества деталей:

font-size:14.0pt; font-family:" times new roman>Принимаем n д =61 штука.

2.Разработка технологического процесса механической обработки корпуса.

2.1.Служебное назначение детали.

Деталь «Корпус» является базовой деталью. Базовая деталь определяет положение всех деталей в сборочной единице. Корпус имеет достаточно сложную форму с окнами для ввода инструмента и собираемых деталей вовнутрь. Корпус не имеет поверхностей, обеспечивающих его устойчивое положение при отсутствии сборки. Поэтому при осуществлении сборки необходимо применение специального приспособления. Конструкция заслонки поворотной не позволяет осуществлять сборку при неизменном положении базовой детали.

Деталь работает в условиях высокого давления: давление рабочее, МПа(кгс/см2) – ≤4,1(41,0); температура рабочая, 0С – ≤300. Выбранный конструкторский материал – Сталь 20 ГОСТ1050-88, соответствует предъявленным требованиям к точности детали и ее коррозионной стойкости.

2.2.Анализ технологичности конструкции детали.

2.2.1.Анализ технологических требований и норм точности и их соответствие служебному назначению.

На корпус конструктором назначен ряд технических требований, в том числе:

1.Допуск соосности отверстий Ø52Н11 и Ø26Н6 относительно общей оси Ø0,1мм. Смещение осей отверстий по ГОСТ. Данные требования обеспечивают нормальные условия работы, минимальный износ и соответственно номинальный ресурс работы уплотненных колец. Целесообразно обрабатывать эти поверхности от одних технологических баз.

2.Резьба метрическая по ГОСТ с полем допуска 6Н по ГОСТ. Эти требования определяют стандартные параметры резьбы.

3.Допуск симметричности оси отверстия Ø98Н11 относительно общей плоскости симметрии отверстий Ø52Н11 и Ø26Н8 Ø0,1мм. Данные требования обеспечивают нормальные условия работы, минимальный износ и соответственно номинальный ресурс работы уплотненных колец. Целесообразно обрабатывать эти поверхности от одних технологических баз.

4.Позиционный допуск четырех отверстий М12 Ø0,1мм (допуск зависимый). Резьба метрическая по ГОСТ. Эти требования определяют стандартные параметры резьбы.

5.Неуказанные предельные отклонения размеров Н14, h 14, ± I Т14/2. Такие допуски назначены на свободные поверхности и соответствуют их функциональному назначению.

6.Гидроиспытания на прочность и плотность материала выполнять давлением Рпр.=5,13МПа(51,3кгс/см2). Время выдержки не менее 10 минут. Испытания необходимы для проверки плоплотности прокладочных и сальниковых уплотнений.

7.Маркировать:марку стали, номер плавки.

Назначение норм точности на отдельные поверхности детали и их взаимное расположение связанно с функциональным назначением поверхностей и с условиями, в которых они работают. Дадим классификацию поверхностей детали.

Исполнительные поверхности – отсутствуют.

Основные конструкторские базы:

Поверхность 22. Лишает четырех степеней свободы (двойная направляющая явная база). Точность по 11 квалитету, шероховатость R а 20мкм.

Поверхность 1. Лишает деталь одной степени свободы (опорная база). Точность по 8 квалитету, шероховатость R а 10мкм.

Схема базирования не полная, оставшаяся степень свободы – вращение вокруг собственной оси (не требуется лишения этой степени свободы базированием с точки зрения выполнения служебного назначения).

Вспомогательные конструкторские базы:

Поверхность 15. Резьбовая поверхность, отвечающая за базирование шпилек. Конструкторская вспомогательная двойная направляющая явная база. Точность резьбы 6Н, шероховатость R а 20мкм.

Поверхность 12 определяет положение втулки в осевом направлении и является установочной базой. Точность по 11 квалитету, шероховатость R а 10мкм.

Поверхность 9 отвечает за точность базирования втулки в радиальном направлении – конструкторская вспомогательная двойная опорная неявная база. Точность по 8 квалитету, R а 5мкм.

Рисунок 1. Нумерация поверхностей детали «Корпус»

Рисунок 2. Теоретическая схема базирования детали в конструкции.

Остальные поверхности свободные, поэтому на них назначена точность по 14 квалитету, R а 20мкм.

Анализ технологических требований и норм точности показал, что размерное описание детали полное и достаточное, соответствует назначению и условиям работы отдельных поверхностей.

2.2.2.Анализ конструкторской формы корпуса.

Деталь «Корпус» относится к корпусным деталям. Деталь обладает достаточной жесткостью. Деталь симметрична.

Масса детали – 11,3кг. Размеры детали – диаметр Ø120, длина 250мм, высота 160мм. Масса и размеры не позволяют перемещать ее от одного рабочего места к другому, переустанавливать его без применения грузоподъемных механизмов. Жесткость детали позволяет применять достаточно интенсивные режимы резания.

Материал детали Сталь 20 ГОСТ1050-88 – сталь, обладающая достаточно хорошими пластическими свойствами, следовательно, метод получения заготовки – либо штамповка, либо прокат. Причем, учитывая конструктивные особенности детали (перепад наружных диаметров 200-130мм), наиболее целесообразным является штамповка. Такой метод получения заготовки обеспечивает отход минимального объема металла в стружки и минимальную трудоемкость механической обработки детали.

Конструкция корпуса достаточно простая с точки зрения механической обработки. Форма детали формируется в основном из поверхностей простой формы (унифицированных) – плоских торцевых и цилиндрических поверхностей, восьми резьбовых отверстий М12-6Н, фасок. Практически все поверхности могут обрабатываться стандартным инструментом.

В детали присутствуют не обработанные поверхности. Прерывистые обрабатываемые поверхности отсутствуют. Обработанные поверхности четко разграничены друг от друга. Наружные диаметры убывают в одну сторону, диаметры отверстий убывают от середины к концам детали. Цилиндрические поверхности позволяют обрабатывать на проход, работа инструмента – на проход Ø98Н11 и Ø26Н8, и в упор Ø10,2 глубиной 22мм.

В конструкции достаточно большое число отверстий: ступенчатое центральное отверстие Ø52Н11, Ø32, Ø26Н8, резьбовое нецентральные отверстия М12. Что требует неоднократной переустановки заготовки в процессе обработки. Условия отвода стружки нормальные. При обработке осевым инструментом поверхность входа перпендикулярна оси инструмента. Условия врезания инструмента нормальные. Режим работы инструмента безударный.

Конструкция детали обеспечивает возможность обработки комплектами инструментов ряда поверхностей. Сократить количество обрабатываемых поверхностей не представляется возможным, так как точность и шероховатость ряда поверхностей детали невозможно обеспечить на этапе получения заготовки.

В детали нет единой технологической базы. При обработке потребуется переустановка для сверления отверстия М12, а также контроля соосности потребуется применение специальных приспособлений для базирования и закрепления детали. Специального оборудования для изготовления корпуса не требуется.

Таким образом, конструктивная форма детали в целом является технологичной.

2.2.3.Анализ размерного описания детали.

Конструкторской размерной базой детали является ее ось, от которой заданы все диаметральные размеры. Это позволит при применении оси в качестве технической базы обеспечить принцип совмещения баз. Это может быть реализовано при токарной обработке с применением само центрирующих приспособлений. Такая технологическая база может быть реализована наружными цилиндрическими поверхностями достаточной длины или отверстием, цилиндрической длины Ø108 и отверстием Ø90Н11 длина 250мм. В осевом направлении в размерном описании конструктором применен координатный метод задания размеров, что обеспечивает выполнение принципа совмещения баз при обработке. Для поверхностей, обрабатываемых размерным инструментом, размеры соответствуют стандартному размеру инструмента – восьми резьбовых отверстия М12.

Анализируя полноту размерного описания детали и ее служебное назначение, необходимо отметить, что оно является полным и достаточным. Точность и шероховатость соответствует назначению и условиями работы отдельных поверхностей.

Общий вывод. Анализ технологичности детали «Корпус» показал, что деталь в целом технологична.

2.3.Анализ базового технологического процесса обработки корпуса.

Базовый технологический процесс включает в себя 25 операций, в том числе:

Операции базового технологического процесса выполняются на универсальном оборудовании, с применением стандартного инструмента и оснастки, с переустановкой и сменой баз, что снижает точность обработки. В целом технологический процесс соответствует типу производства, однако можно отметить следующие недостатки:

Машиностроительное производство характеризуется объемом выпуска, программой выпуска продукции, тактом выпуска.

Объем выпуска продукции – это количество изделий определенных наименований, типоразмеров и исполнений, изготовляемых или ремонтируемых предприятием или его подразделением в течение планируемого периода времени (месяц, квартал, год). Объем выпуска в значительной степени определяет принципы построения технологического процесса.

Установленный для данного предприятия перечень изготовляемых или ремонтируемых изделий с указанием объема выпуска и сроков выполнения по каждому наименованию на планируемый период времени называется программой выпуска продукции .

Тактом выпуска называется интервал времени, через который периодически производится выпуск изделий или заготовок определенных наименования, типоразмера и исполнения.

Такт выпуска t, мин/шт, определяется по формуле:

t = 60 Ф д / N,

где Ф д – действительный фонд времени в планируемом периоде (месяц, сутки, смена), ч; N – производственная программа на этот же период, шт.

Действительный фонд времени работы оборудования отличается от номинального (календарного) фонда времени, поскольку учитывает потери времени на ремонт оборудования.

Действительный фонд работы оборудования в зависимости от его сложности и количества выходных и праздничных дней при 40-часовой рабочей неделе и при работе в две смены в машиностроительном производстве составляет от 3911 до 4029…4070 часов. Фонд времени рабочего при этом около 1820 ч.

В зависимости от производственных мощностей и возможностей сбыта продукции изделия на предприятии изготовляют в различных количествах – от единичных экземпляров, до сотен и тысяч штук. При этом все изделия, изготовленные по конструкторской и технологической документации без ее изменения, называются серией изделия .

В зависимости от широты номенклатуры, регулярности, стабильности и объема выпуска изделий различают три основных типа производства: единичное, серийное и массовое. Каждому из этих типов присущи свои характерные особенности в организации труда и в структуре производственного и технологического процессов.

Тип производства является классификационной категорией производства, выделяемой по признакам широты номенклатуры, регулярности, стабильности и объема выпуска продукции. В отличие от типа производства вид производства выделяется по признаку применяемого метода изготовления изделия. Примерами видов производства являются литейное, сварочное, механосборочное и др.

Одной из основных характеристик типа производства является коэффициент закрепления операций К з.о., представляющий собой отношение числа всех различных технологических операций О, выполняемых или подлежащих выполнению в течение месяца, к числу рабочих мест Р:

С расширением номенклатуры выпускаемых изделий и уменьшением их количества значение этого коэффициента увеличивается.

Единичное производство характеризуется малым объемом выпуска одинаковых изделий, повторное изготовление и ремонт которых, как правило, не предусматривается. При этом технологический процесс изготовления изделий либо совсем не повторяется, либо повторяется через неопределенные промежутки времени. К единичному производству относятся, например, крупные гидротурбины, прокатные станы, оборудование для химических и металлургических заводов, уникальные металлорежущие станки, опытные образцы машин в различных отраслях машиностроения и др.

Технология единичного производства характеризуется применением универсального металлорежущего оборудования, которое располагается в цехах обычно по групповому признаку, т.е. с разбивкой на участки токарных, фрезерных, шлифовальных станков и т.д. Обработку ведут стандартным режущим, а контроль – универсальным измерительным инструментом. Характерным признаком единичного производства является концентрация на рабочих местах разнообразных операций. При этом на одном станке часто производится полная обработка заготовок разнообразных конструкций и из различных материалов. Ввиду необходимости частой перенастройки и наладки станка на выполнение новой операции доля основного (технологического) времени в общей структуре нормы времени на обработку сравнительно невелика.

Отличительные особенности единичного производства обусловливают относительно низкую производительность труда и высокую себестоимость выпускаемых изделий.

Серийное производство характеризуется изготовлением или ремонтом изделий периодически повторяющимися партиями. При серийном производстве одноименные или однотипные по конструкции изделия изготовляют по отработанным на технологичность чертежам. Продукцией серийного производства являются машины установившегося типа, выпускаемые в значительных количествах. К этой продукции можно отнести, например, металлорежущие станки, двигатели внутреннего сгорания, насосы, компрессоры, оборудование для пищевой промышленности и др.

Серийное производство является наиболее распространенным в общем и среднем машиностроении. В серийном производстве наряду с универсальным широко используется и специальное оборудование, автоматы и полуавтоматы, специальный режущий инструмент, специальные измерительные приборы и приспособления.

В серийном производстве средняя квалификация рабочих обычно ниже, чем в единичном производстве.

В зависимости от количества изделий в партии или серии и значения коэффициента закрепления операций различают мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное производство. Такое подразделение является достаточно условным для различных отраслей машиностроения, так как при одном и том же количестве машин в серии, но различных размеров, сложности и трудоемкости производство может быть отнесено к разным типам. Условной границей между разновидностями серийного производства по ГОСТ 3.1108-74 является величина коэффициента закрепления операций К з.о. : для мелкосерийного производства 20 < К з.о < 40, для среднесерийного – 10 < К з.о < 20, а для крупносерийного – 1 < К з.о < 10.

В мелкосерийном производстве, близком к единичному, оборудование располагается преимущественно по типам станков – участок токарных станков, участок фрезерных станков и т.д. Станки могут располагаться и по ходу технологического процесса, если обработка ведется по групповому технологическому процессу. Применяют главным образом универсальные средства технологического оснащения. Размер производственной партии обычно составляет несколько единиц. При этом производственной партией принято называть предметы труда одного наименования и типоразмера, запускаемые в обработку в течение определенного интервала времени, при одном и том же подготовительно-заключительном времени на операцию.

В начальной стадии разработки технологического процесса механической обработки величину партии деталей можно определить по следующей упрощенной формуле:

где N – количество деталей одного наименования и размера по годовой программе выпуска изделий;

t – необходимый запас деталей на складе в днях; для крупных деталей t=2…3 дня; для средних t=5 дней; для мелких деталей и инструментов t=10…30 дней;

Ф – число рабочих дней в году, принимается равным 305 дней при одном выходном дне и продолжительности рабочего дня 7ч. и 253 дня при двух днях отдыха и продолжительности рабочего дня 8ч.

Условно к малым (или легким) можно отнести детали массой до 2 кг, к средним – от 2 до 8 кг и к крупным (или тяжелым) – свыше 8 кг.

В среднесерийном производстве, обычно называемом серийным, оборудование располагают в соответствии с последовательностью выполнения этапов обработки заготовок. За каждой единицей оборудования обычно закрепляют несколько технологических операций, при этом возникает необходимость переналадки оборудования. Размер производственной партии составляет от нескольких десятков до сотен деталей.

В крупносерийном производстве, близком к массовому, оборудование, как правило, располагается в последовательности технологического процесса для одной или нескольких деталей, требующих одинакового процесса обработки. При недостаточно большой программе выпуска изделий целесообразно обрабатывать заготовки партиями, с последовательным выполнением операций, т.е. после обработки всех заготовок партии на одной операции производят обработку этой партии на следующей операции. Заготовки после окончания обработки на одном станке транспортируют целой партией или по частям к другому, при этом в качестве транспортных средств используют рольганги, подвесные цепные конвейеры или роботы. Обработку заготовок выполняют на предварительно настроенных станках, в пределах технологических возможностей которых допустима переналадка для выполнения иных операций.

В крупносерийном производстве используются, как правило, специальные приспособления и специальный режущий инструмент. В качестве измерительного инструмента широко используют предельные калибры (скобы, пробки, резьбовые кольца и резьбовые пробки) и шаблоны, позволяющие определять годность обработанных деталей и производить разбивку их на размерные группы в зависимости от величины поля допуска.

Серийное производство значительно экономичнее, чем единичное, так как лучше используется оборудование, ниже припуски, выше режимы резания, более высокая специализация рабочих мест, значительно сокращаются цикл производства, межоперационные заделы и незавершенное производство, более высокий уровень автоматизации производства, повышается производительность труда, резко снижается трудоемкость и себестоимость изделий, упрощается управление производством и организация труда. При этом под заделом понимают производственный запас заготовок или составных частей изделия для обеспечения бесперебойного выполнения технологического процесса. Этот тип производства является наиболее распространенным в общем и среднем машиностроении. Около 80% продукции машиностроения выпускается серийно.

Массовое производство характеризуется большим объемов выпуска изделий, непрерывно изготовляемых или ремонтируемых продолжитеельное время, в течение которого на большинстве рабочих мест выполняется одна рабочая операция. Детали, как правило, изготовляются из заготовок, производство которых ведется централизованно. Централизованным способом осуществляется производство нестандартного оборудования и технологической оснастки. Поставляют их своим потребителям цехи, являющиеся самостоятельной структурной единицей.

Массовое производство экономически целесообразно при выпуске достаточно большого количества изделий, когда все материальные и трудовые затраты, связанные с переходом на массовое производство, достаточно быстро окупаются и себестоимость изделия ниже, чем при серийном производстве.

Продукция массового производства – это изделия узкой номенклатуры, унифицированного или стандартного типа, выпускаемые для широкого сбыта потребителю. К этой продукции можно отнести, например, многие марки легковых автомобилей, мотоциклов, швейных машин, велосипедов и т.д.

В массовом производстве применяют высокопроизводительное технологическое оборудование – специальные, специализированные и агрегатные станки, многошпиндельные автоматы и полуавтоматы, автоматические линии. Широко применяется многолезвийный и наборный специальный режущий инструмент, предельные калибры, быстродействующие контрольные приспособления и приборы. Массовое производство характеризуется также установившимся объемом производства, что при значительной программе выпуска продукции обеспечивает возможность закрепления операций за определенным оборудованием. При этом производство изделий осуществляется по окончательно отработанной конструкторской и технологической документации.

Наиболее совершенной формой организации массового производства является поточное производство, характеризуемое расположением средств технологического оснащения в последовательности выполнения операций технологического процесса и определенным тактом выпуска изделий. Для поточной формы организации технологического процесса требуется одинаковая или кратная производительность на всех операциях. Это позволяет производить обработку заготовок или собирать узлы без заделов в строго определенные промежутки времени, равные такту выпуска. Приведение длительности операций к указанному условию называют синхронизацией, что в некоторых случаях предусматривает использование дополнительного (дублирующего) оборудования. Для массового производства коэффициент закрепления операций К з.о.= 1.

Основным элементом поточного производства является поточная линия, на которой расположены рабочие места.

Для передачи предмета труда с одного рабочего места на другое применяют специальные транспортные средства.

В поточной линии, являющейся основной формой организации труда поточного производства, на каждом рабочем месте выполняют одну технологическую операцию, а оборудование располагают по ходу технологического процесса (по потоку). Если длительность операции на всех рабочих местах одинакова, то работа на линии выполняется с непрерывной передачей объекта производства с одного рабочего места на другое (непрерывным потоком). Достигнуть равенства штучного времени на всех операциях обычно не удается. Это обусловливает технологически неизбежное различие загрузки оборудования по рабочим местам поточной линии.

При значительных объемах выпуска в процессе синхронизации наиболее часто возникает необходимость уменьшения длительности операций. Это достигается за счет дифференциации и совмещения во времени переходов, входящих в состав технологических операций. В массовом и крупносерийном производствах при необходимости каждый из технологических переходов может быть выделен в отдельную операцию, если будет выполнено условие синхронизации.

За время, равное такту выпуска, с поточной линии сходит единица продукции. Производительность труда, соответствующая выделенному производственному участку (линии, участку, цеху), определяется ритмом выпуска. Ритм выпуска – это количество изделий или заготовок определенных наименований, типоразмеров и исполнений, выпускаемых в единицу времени. Обеспечение заданного ритма выпуска является важнейшей задачей при разработке технологического процесса массового и крупносерийного производства.

Поточный метод работы обеспечивает значительное сокращение (в десятки раз) цикла производства, межоперационных заделов и незавершенного производства, возможность применения высокопроизводительного оборудования, снижения трудоемкости изготовления изделий, простоту управления производством.

Дальнейшее совершенствование поточного производства привело к созданию автоматических линий, на которых все операции выполняют с установленным тактом на рабочих местах, оснащенных автоматическим оборудованием. Транспортирование предмета труда по позициям осуществляется также автоматически.

Следует отметить, что на одном предприятии и даже в одном цехе можно встретить сочетание различных типов производства. Следовательно, тип производства предприятия или цеха в целом определяется по признаку преимущественного характера технологических процессов. Массовым можно назвать производство, если на большинстве рабочих мест выполняется одна постоянно повторяющаяся операция. Если на большинстве рабочих мест выполняется несколько периодически повторяющихся операций, то такое производство следует считать серийным. Отсутствие периодичности повторения операций на рабочих местах характеризует единичное производство.

Кроме того, для каждого типа производства характерным является также соответствующая точность исходных заготовок, уровень отработанности конструкции деталей на технологичность, уровень автоматизации процесса, степень детализации описания технологического процесса и др. Все это влияет на производительность процесса и на себестоимость изготовляемых изделий.

Планомерная проводимая унификация и стандартизация изделий машиностроения способствует специализации производства. Стандартизация приводит к сужению номенклатуры изделий при значительном увеличении программы их выпуска. Это позволяет шире применять поточные методы работы и автоматизацию производства.

Характеристики производства отражаются в решениях, принимаемых при технологической подготовке производства.