Тема Общие сведения по проектированию механосборочного производства

2.1 Основные положения по выбору состава технологического обо­рудования.

2.2 Производственная программа и методы проектирования цеха.

2.3 Методы определения трудоемкости и станкоемкости обработки и сборки.

2.4 Режим работы и фонды времени.

2.5 Расчет количества основного технологического оборудования для поточного производства.

2.6 Расчет количества основного технологического оборудования и рабочих мест при непоточном производстве.

3. Краткое содержание основных вопросов темы

3.1 Основные положения по выбору состава технологического оборудования

(наименование вопроса)

Для современного механосборочного производства характерен высокий уровень автоматизации производственных процессов, поэтому технологическое оборудование должно обеспечивать не только автома­тизацию обработки или сборки, но и стыковаться с оборудованием и тех­нологическими средствами, объединяющими отдельные виды технологиче­ского оборудования в единый автоматизированный производственный процесс.

Так, например, станки с ЧПУ для встраивания в состав ГПС долж­ны стыковаться с промышленными роботами для их автоматической за­грузки, системы ЧПУ должны иметь вход для стыковки с ЭВМ высшего уровня и для передачи в их запоминающее устройство заранее разработан­ных управляющих программ, иметь системы диагностики и т.д.

Характер и состав технологического оборудования во многом определяется типом производства. Тип производства является классифи­кационной категорией в зависимости от широты номенклатуры, регуляр­ности, стабильности и объема выпуска изделий. Различают три типа произ­водства: единичное, серийное и массовое.

Единичное производство характеризуется широкой номенклатурой изготавливаемых изделий и малым объемом выпуска. Это, как правило, опытное производство изделий, изготовление уникальных машин.

Серийное производство характеризуется ограниченной номенкла­турой изделий, изготавливаемых периодически повторяющимися партия­ми и сравнительно большим объемом выпуска. В условиях серийного про­изводства выпускают 75-80% изделий. Характерна тенденция увеличения относительной доли серийного производства. Серийное производство в зависимости от числа изделий в партии или серии и их повторяемости условно делят на мелко-, средне- и крупносерийное. Продукцией серийно­го производства являются станки, компрессоры, специальные машины- и другие изделия, выпускаемые, как правило, в различных модификациях на общей базе.

Массовое производство характеризуется узкой номенклатурой и большим объемом выпуска изделий, непрерывно изготавливаемых в тече­нии продолжительного времени. Продукцией массового производства в машиностроении являются автомобили, тракторы, холодильники и другие изделия, выпускаемые в больших количествах.

Для определения типа производства пользуются коэффициентом закрепления операций:

Кз.о.= nоп/М

где –nоп число различных технологических операций, выполняемых или подлежащих выполнению на участке, линии или цехе в течении месяца, М - число мест рабочих соответственно участка, линии или цеха.

ГОСТ 3.1108-74 рекомендует следующие значения коэффициен­тов закрепления операций в зависимости от типа производства: для единичного производства - свыше 40; для мелкосерийного производства - свыше 20 до 40 включительно; для среднесерийного производства - свыше 10 до 20 включительно; для крупносерийного производства - свыше 1 до 10 включительно; для массового производства - 1.

Таким образом, тип производства с технологической точки зре­ния характеризуется средним числом операций, выполняемым на одном рабочем месте, а это в свою очередь определяет степень специализации и особенности используемого оборудования . В пределах одного цеха на раз­ных участках могут быть различные типы производства. Это во многом зависит от продолжительности операций технологического процесса дета­лей или изделий изготовляемых на участке. Так, например, изготовление базовых деталей станка может быть организовано по принципу крупносе­рийного производства, в то время как на участках для изготовления дета­лей типа тел вращения (валов, зубчатых колес и др.) может быть средне­серийное или даже мелкосерийное производство. Это связано с тем, что трудоемкость обработки базовых деталей в десятки раз выше трудоемкости изготовления деталей типа тел вращения.

Необходимо иметь в виду то, что деление на типы производства условно, а также то, что при широком развитии ГПС будут постепенно стираться существенные различия в оборудовании производства различно­го типа. Даже массовое производство в настоящее время становится бы­стросменным, что требует высокопроизводительного оборудования, ко­торое может быстро переналаживаться на изготовлении других изделий.

При выборе состава технологического оборудования современных цехов механосборочного производства необходимо учитывать следующие основные тенденции в технологии производства машин; интенсификацию технологических процессов; повышение качества обработки деталей и сборки машин; комплексную автоматизацию производственных процес­сов; повышение производительности труда и рентабельности производ­ства.

Интенсификация производственных процессов заключается в использовании параллельных и параллельно-последовательных схем обра­ботки и сборки, в создании и применении оборудования, реализующего многоинструментальную обработку в одной или нескольких позициях од­новременно. Наиболее широкое применение интенсивные технологии нашли в массовом и крупносерийном производстве, где широко использу­ют агрегатные станки и автоматические линии, скомпонованные из них. Так как современное массовое производство характеризуется быстросменностью, агрегатные станки и автоматические линии должны обладать гиб­костью к изменению определенных конструктивных параметров изделий.

Традиционные одно- и многошпиндельные автоматы, существен­ным недостатком которых была сложность и высокая трудоемкость пере­наладки, в настоящее время оснащают системой ЧПУ, что делает эффек­тивным их применение в условиях не только гибкого массового, но и се­рийного производства. При этом в токарных станках с ЧПУ предусматри­вают инструментальные шпиндели для обработки пазов, внецентренных отверстий, лысок и других поверхностей. Это позволяет практически пол­ностью изготавливать деталь на одном станке.

Эффективность обработки повышают интенсификацией режимов резания за счет применения высокопроизводительных режущих материа­лов. Повышение точности обработки обеспечивают применением чисто­вого точения, фрезерования и растачивания инструментами из сверх твер­дых материалов.

В условиях серийного производства возможности использования интенсивных технологий на основе параллельной или параллельно-последовательной концентрации технологических переходов были ограни­чены значительными потерями на переналадку. Широкое использование современных станков с ЧПУ, оснащенных инструментальными магазина­ми, обеспечивает значительную интенсификацию процесса обработки благодаря резкому сокращению вспомогательного времени (до 3-4 раз).

Создание многоинструментальных станков с ЧПУ для парал­лельной обработки, например, токарных станков, оснащенных головками, позволяет вести обработку валов, фланцев и других изделий с пазами, лысками, поперечными и внецентренными отверстиями. Широкие техноло­гические возможности подобных станков обеспечивают их эффективность в мелко-, средне- и крупносерийном производстве. Многошпиндельную обработку на специализированных агрегатных станках с успехов применя­ют в массовом и крупносерийном производстве. При этом ведут одно­временную обработку нескольких заготовок (параллельная схема), либо последовательную обработку нескольких поверхностей одной заготовки.

Основным критерием при выборе состава оборудования цеха являются минимальные приведенные затраты на годовой выпуск:

З=С+Ен*К,

где: С - себестоимость годового выпуска; Ен - нормативный коэффициент эф­фективности капитальных вложений; К - капитальные вложе­ния, рассчитанные на годовой объем продукции, которые включают стои­мость оборудования, инструмента, знаний, затраты на незавершенное производство, жилищное и культурно-бытовое строительство.

Развитие автоматизации производства, а также современные тен­денции в машиностроении, характеризующиеся увеличением удельного веса многономенклатурного производства и сокращением продолжитель­ности выпуска изделий в условиях массового производства, обусловили создание и широкое внедрение гибких производственных систем (ГПС).

ГПС - это совокупность в разных сочетаниях оборудования с ЧПУ, роботизированных технологических комплексов, гибких производ­ственных модулей, отдельных единиц технологического оборудования и систем обеспечения их функционирования в автоматическом режиме в те­чении заданного промежутка времени, обладающая свойством автома­тизированной переналадки при производстве изделий произвольной но­менклатуры в установленных пределах знаний их характеристик.

По организационным признакам выделяют следующие ГПС; гиб­кая автоматизированная линия (ГАЛ), гибкий автоматизированный учас­ток (ГАУ) и гибкий автоматизированный цех (ГАЦ).

Производственная структура ГПС включает в себя два основных комплекса: производственный и управляющий вычислительный комплекс. При построении комплексов и их составных частей используют системный подход; каждая составная часть рассматривается как система, состоящая

из технических средств автоматизации и механизации физического труда и управленческих функций с определенным порядком их взаимодействия.

В свою очередь производственный комплекс включает в себя про­изводственную систему и систему обеспечивания функционирования про­изводства. Система обеспечивания функционирования ГПС - это совокуп­ность взаимосвязанных систем, обеспечивающих технологическую под­готовку производства изделий, управление ГПС с помощью ЭВМ, хране­ние и автоматическое перемещение объектов производства и технологи­ческой оснастки.

В общем случае в состав системы обеспечения функционирования входят:

- автоматизированная транспортно-складская система;

- автоматизированная система инструментального обеспечения;

- автоматизированная система управления технологическими про­цессами;

- система автоматизированного контроля;

- автоматизированная система удаления отходов;

- автоматизированная система проектирования;

- автоматизированная система управления ГПС и др.

В соответствии с двумя формами специализации участков механообработки- технологической и предметной, возможны два направления создания ГПС.

Первое направление охватывает автоматизацию отдельных тех­нологических операций и создание операционных ГПС (токарных, фре­зерных, шлифовальных).

Второе направление характеризуется комплексной автоматиза­цией технологических процессов обработки деталей определенного класса, что в условиях быстрой переналадки обеспечивает значительно большую эффективность по сравнению с эффективностью операционных ГПС. Ор­ганизационной основой ГПС является групповая технология, обеспечи­вающая минимальные простои оборудования из-за переналадки при це­левой подетальной специализации участков и цехов. В этом случае на участке выполняются технологически однородные операции обработки одного изделия или нескольких различных изделий.

Для этого предварительно производят классификацию всех дета­лей по конструктивно-технологическим признакам. Затем детали объединяют в группы по признаку общности применяемого оборудования, нала­док и инструментальной оснастки. После этого разрабатывают групповые технологические процессы, позволяющие выполнять обработку на участке любых деталей группы по общему технологическому процессу.

В соответствии с принципами групповой технологии создают ГПС для изготовления:

- деталей типа тел вращения (валы, фланцы, втулки, зубчатые колеса и др.);

- корпусных деталей и пространственных кронштейнов и рычагов;

- плоскостных деталей (планки, крышки, панели и др.)

- смешанной группы деталей, состоящих из деталей, входящих в перечисленные выше группы.

Преимущества ГПС наиболее полно реализуются, если на авто­матизированном участке или линии осуществляется полное изготовление деталей. Однако ввиду отсутствия пока ГПМ для некоторых технологиче­ских операций, а также необходимости использования имеющегося обору­дования, допускается в обоснованных случаях выполнять отдельные опера­ции на других участках с более низким уровнем автоматизации.

В этом случае ГПС включается в качестве составной части участка, цеха имеющий менее высокий уровень автоматизации для обес­печения замкнутого цикла изготовления.

В настоящее время в механообработке применяют три типа ре­шений ГПС:

1.создание гибких участков и линий из работающих на заводе и серийно выпускаемых станков с ЧПУ. При этом участки дополняют автоматизиро­ванными транспортными системами, складами. Станки оснащаются уст­ройствами автоматической загрузки;

2.создание линий и участков на базе типовых решений, разработанных станкостроительными НИИ и КБ, и серийно выпускаемых ГПМ;

3.создание ГПС на базе специальных разработок с использованием новых прогрессивных решений и оборудования, спроектированного по агрегат­ному принципу (многопозиционных многоцелевых станков, ГПМ с мно­гошпиндельными головками и др.).

ГПС занимает промежуточное положение между станками с ЧПУ, обладающими высокой гибкостью и относительно маленькой произ­водительностью, и автоматическими линиями массового производства, вы­сокопроизводительными, но значительно менее гибкими.

Основными источниками повышения эффективности ГПС являются, повышение машинного времени за счет автоматической смены заго­товок и сокращения времени переналадки, повышение коэффициента сменности до 2,5-3, уменьшения вложений в оборотные средства путем сокращения партий запуска и производственного цикла.

По этому при выборе состава ГПС и степени автоматизации транспортной системы, системы инструментообеспечивания и контроля необходимо оценивать допустимое при этом возростание стоимости произ­водственной системы по сравнению со стоимостью при использовании ав­тономных станков с ЧПУ. Ориентировочно допустимое возростание стои­мости ГПС по сравнению со стоимостью автономных станков К цв.ст-долж­но быть компенсировано увеличением машинного времени (К цв.м.в.), увели­чением стоимости (К цв.см. ) и уменьшением вложений в оборотные средства (К ум.о.с.)

В состав основного сборочного оборудования включают обору­дование для выполнения технологического процесса сборки: сборочные стенды, верстаки для сварки, столы сборщиков, металлорежущие станки для дополнительной обработки при сборке, прессы, моечные машины, ис­пытательные и контрольные стенды, сборочные конвейеры, автоматиче­ские и автоматизированные сборочные установки и линии и т.д.

В массовом и крупносерийном производстве сборку выполняют с использованием автоматических и автоматизированных установок и линий, сборочных конвейеров, средств механизации и автоматизации тех­нологических переходов сборки на отдельных позициях.

В условиях серийного, мелкосерийного и единичного производ­ства используются сборочные стенды, верстаки, оснащенные приспособ­лениями и механизированным инструментом в соответствии с выполняемой работой,

Прогресс в области роботизации открывает реальные перспек­тивы использования в условиях серийного производства автоматизиро­ванных сборочных мест, оборудованных одним или несколькими сбороч­ными роботами с магазином сменных схватов и их автоматической сменой. На их основе создают ГПС сборки.

3.2. Производственная программа выпуска изделий и методы проектирования цеха