Содержание: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.Изделие  и его элементы. Способы соединения  сборочных элементов.

    Объектами производства машиностроительной промышленности являются различные машины. Машины, механизмы и установки, их агрегаты или детали в процессе производства их на машиностроительном предприятии являются изделиями.

    Изделием  в машиностроении называется любой  предмет или набор предметов  производства, подлежащий изготовлению на предприятии. Изделием может быть машина, ее элементы в сборе и даже отдельная детали в зависимости от того, что является продуктом конечной стадии данного производства. Например, для автомобильного завода изделием является автомобиль, для карбюраторного завода - карбюратор, для автоматического завода поршней - поршень.

    Изделия в зависимости от их назначения делят  на изделия основного и вспомогательного производства. К изделиям основного производства относятся изделия,  предназначенные для поставки (реализации), а к изделиям вспомогательного производства - изделия, предназначенные только для собственных нужд изготовляющего их предприятия.

    ГОСТом  установлены перечисленные ниже виды изделий.

    Деталь - это изделие (составная часть изделия) изготовленное из однородного по наименованию и марке материала без применения сборочных операций  (например, валик из одного куска металла, литой корпус и т. п.). Характерный признак детали - отсутствие в ней разъёмных и неразъемных соединений. Деталь - это первичный сборочный элемент каждой машины.

    Сборочная единица - это изделие,  составные части которого подлежат соединению (собирается отдельно и в дальнейшем участвует в процессе сборки как одно целое). Составные части сборочной единицы подлежат соединению между собой на предприятии-изготовителе сборочными операциями (свинчиванием, склеиванием, клепкой, опрессовкой и т. п.); например, собираются шпиндельный узел, коробка скоростей, ротор турбины, составной коленчатый вал и т. п.

    Характерным признаком составной части изделия  с технологической точки зрения является возможность ее сборки обособленно от других элементов изделия. Составная часть в зависимости от конструкции может состоять либо из отдельных деталей, либо из составных частей высших порядков и деталей. Различают составные части первого, второго и более высоких порядков. Составная часть первого порядка входит непосредственно в составную часть изделия. Она состоит либо из отдельных деталей, либо из одной или нескольких составных частей второго порядка и деталей. Составная часть второго порядка входит в составную часть первого порядка. Она расчленяется на детали или на составные части третьего порядка и детали и т. д., составная часть наивысшего порядка расчленяется только на детали. Рассмотренное деление изделия на составные части производится по технологическому признаку.

    Существует  другое деление, когда изделие расчленяется на составные  части, по функциональному  признаку. К ним можно, например, отнести механизм газораспределения двигателя, систему его смазки или охлаждения. Эти составные части изделия не являются сборочными с технологической точки зрения, так как их в большинстве случаев нельзя обособленно и полностью собрать отдельно от других элементов изделия. Деление изделия на составные части и оформление чертежей и других технических документов в машиностроении дано в ГОСТ 2.101-68.

    В современном машиностроении сборка расчленяется на общую и узловую. Объектом общей сборки является изделие, объектом узловой сборки являются его  составные части.

    Сборочные единицы (узлы), в процессе общей сборки непосредственно входящие в изделие, называются сборочными единицами первого порядка. Сборочные единицы, входящие в сборочную единицу первого порядка, называются сборочными единицами второго порядка и т. д.

    Отдельные детали (например, крепежные) могут входить в сборочные единицы любого порядка или непосредственно в собираемое изделие.

    Собранное изделие может рассматриваться  как сборочная единица нулевого порядка.

    Сборочный комплект - это группа составных частей изделия, которые необходимо подать на рабочее место для сборки изделия или его   составной части (ГОСТ 3.1109-82).

    Объектами производства машиностроительных  предприятий могут быть комплексы и комплекты изделий, кроме отдельных машин и их частей.

    Комплекс - это два и более, специфицированных (состоящих из двух и более составных частей) изделия, не соединенных на  предприятии-изготовителе сборочными  операциями, но предназначенных для выполнения взаимосвязанных эксплуатационных функций; например: автоматическая линия, цех-автомат, станок с ЧПУ с управляющими панелями и т. п.

    Комплект - это два и более изделий, не соединенных на предприятии-изготовителе сборочными операциями и представляющих набор изделий, которые имеют общее эксплуатационное назначение вспомогательного характера; например: комплекты запасных частей, инструмента и принадлежностей, измерительной аппаратуры, упаковочной тары и т. п.

    Комплектующее изделие - это изделие предприятия-поставщика, применяемое как составная часть изделия, выпускаемого предприятием-изготовителем. Составными частями изделия могут быть детали и сборочные единицы (ГОСТ 3.1109-82)¹. 
 
 
 

2.Виды  и организационные  формы сборки машин.

   Конструкцию машины или детали принято называть технологичной. Если она позволяет  в полной мере использовать для изготовления наиболее экономичный технологический процесс, обеспечивающий ее качество при надлежащем количественном выпуске.

   Являясь одним из свойств конструкции, технологичность  дает возможность снизить трудоемкость изготовления изделия и его себестоимость. Опыт машиностроения показывает, что путем повышения технологичности конструкции машины можно получить дополнительно сокращение трудоемкости ее изготовления на 15—25% и снижения себестоимости на 5-6%. Например, стоимость обработки отверстия диаметром 8 мм на глубину свыше 90 его диаметров в несколько раз превысила бы стоимость всех остальных операций по изготовлению корпуса цилиндра приведенного на рис. 1.

   Рис.1. Пример нетехнологичной конструкции корпуса гидравлического цилиндра  

   Из-за специфики конструкций и условий  производства невозможно дать всеобъемлющие  рекомендации по поводу того, какую  конструкцию изделия считать  технологичной или нетехнологичной, поэтому ограничимся несколькими примерами, поясняющими лишь смысл этих представлений.

   На  рис.2. с левой стороны расположены  примеры нетехнологического оформления конструкций деталей и их элементов, с правой стороны те же конструкции, но более технологичные.

   Обработка отверстия со стороны наклонной и криволинейной поверхности (рис.2. а) затруднена тем, что при врезании сверло будет скользить и может сломаться. Без канавки для выхода шлифовального круга (рис.2 б) переход от цилиндрической к плоской поверхности получится с закруглением. Долбить шпоночный паз во втулке до упора (рис.2 в) невозможно; необходимо отверстие (кольцевая выточка) для выхода резца. Обработка сквозного ступенчатого отверстия проще, чем обработка двух отверстий с противоположных сторон втулки (рис.2 г).

   Рис. 2. Примеры нетехнологичных и технологичных  конструкций деталей  

   Размещение  крепежных отверстий в корпусе  на сплошной полке (рис.2 д), а не на лапках позволяет обрабатывать поверхность полки на проход и воспользоваться преимуществами многоместной обработки. Если отверстия дополнить цековками, то необходимость в обработке полки отпадает. Фасонные отверстия (рис.2 е) могут быть обработаны только протяжкой и вырубкой в листовом материале, что экономично лишь при большом объеме выпуска изделий.

   Вопрос  создания технологичных конструкций  машин и их деталей необходимо рассматривать комплексно. Например, для валов наиболее технологичной  является бесступенчатая цилиндрическая поверхность. Однако такая конструкция вала усложнила бы конструкцию сборочной единицы из-за усложнения конструкции сопрягаемых с валом деталей и введения дополнительных деталей.

   Технологичность конструкции машины или детали тесно  связана с их количественным выпуском. Объясняется это тем, что при различных объемах выпуска изделий в единицу времени и по неизменным чертежам используют оборудование и технологическую оснастку различной производительности и с разными первоначальными затратами. Например, конструкция оси (рис.3) технологичная при ее изготовлении в многоместном приспособлении на горизонтально-фрезерном станке (рис.3 а) при увеличении объема выпуска становится нетехнологичной. Возросший объем выпуска привел к использованию карусельного типа оборудования, что потребовало изменения одного из конструктивных элементов оси (рис.3 б) – введения криволинейной поверхности определенного радиуса.

   Рис.3 Технологичные конструкции оси.  

   Не  редки случаи, когда с понятием о технологичности отождествляется  понятие об экономичности конструкции. Так как источники экономии затрат различны, то смешивать эти понятия  недопустимо. Более технологичная конструкция может оказаться не экономичной. Так, на рис.4. представлены две конструкции подшипника скольжения.

   Первая  из них будет более технологичной  из-за простоты конструкции, а следовательно, и более экономичного технологического процесса изготовления. Технологический процесс изготовления второй втулки более сложен и дорог. Однако то, что втулка первой конструкции целиком изготовляется из дорогостоящей бронзы, а вторая имеет лишь бронзовый вкладыш в стальном корпусе, делает конструкцию последней более экономичной.

   Рис.4 Технологичная (а) и экономичная(б). но менее технологичная конструкция  подшипника скольжения  

   Понятие о технологичности конструкции  распространяется не только на технологические процессы изготовления, но и на процессы технического обслуживания и ремонта машины². 

   Под унификацией машин понимают использование в различных машинах одних и тех же сборочных единиц и деталей. Унификация позволяет увеличить объем выпуска унифицированных изделий и организовать для их изготовления специальные цеха и заводы с применением передовой технологии и организации производства. Выпуск в больших объемах одинаковых изделий на специализированных заводах открывает возможность использования более дорогого, но более производительного оборудования, инструмента и технологической оснастки, способствующих снижению трудоемкости изготовления изделий. Широко известными унифицированными изделиями являются подшипники качения, электродвигатели, детали и узлы автомобилей и т.д. Например, Горьковский автомобильный завод использовал в грузовых автомобилях ГАЗ-51А –55%, ГАЗ-52-03 – 71%, ГАЗ-53 – 62,3%, ГАЗ-66 – 42,5% унифицированных деталей.

   Унификация  изделий приводит к существенным экономическим выгодам, получаемым в результате увеличения объемов их выпуска. Установлено, что снижение себестоимости изделий при переходе от мелкосерийного их производства к массовому достигает 75% и более.

   Под типизацией технологических процессов понимают разработку технологических процессов на изготовление типовых деталей, сборочных единиц и машин в целом, отражающих наиболее передовой опыт и достижения промышленности, науки и техники.

   Машины  или детали делят на классы. Классом называют совокупность изделий (машин, СЕ или деталей), обладающих близостью служебного назначения.

   Сходство  служебного назначения изделий порождает  сходство требований, которым должна удовлетворять машина, СЕ или деталь, близость конструктивных форм, размеров и других качественных показателей.

   В каждом классе машин, СЕ и деталей  выбирают типовую машину, СЕ или  деталь. Типовой называют деталь (машину, СЕ), наиболее полно представляющую служебное назначение данного класса. Типовая деталь (машина, СЕ) должна охватывать все конструктивные элементы, присущие данному классу деталей, отличаться наиболее высокими требованиями к точности размеров, изготовляться из материала, соответствующего служебному назначению деталей данного класса. В случае, если ни одна деталь данного класса не отвечает в полной мере указанным требованиям, то разрабатывают конструкцию детали-представителя, учитывающую особенности всех деталей, составляющих класс.

   При разработке технологии изготовления конкретной детали из технологического процесса типовой детали выбирают операции и переходы, касающиеся ее конструкции, указывают численные значения ее размеров и требований к точности. Порядок же обработки заготовок остается общим для всех деталей, включенных в класс.

   Разработку  типовых технологических процессов  ведут с учетом типа производства. Для разных объемов выпуска изделий будут свои типовые технологические процессы, ориентированные на применение наиболее производительного оборудования и технологической оснастки, экономичных для данного типа производства.

   Типовые технологические процессы способствуют следующему:

• облегчению труда технологов и сокращению затрат времени на разработку технологии изготовления новых изделий;
• сокращению циклов подготовки производства новых изделий;
• внедрению в производство наиболее передового опыта и достижений науки и техники;
• выявлению потребностей в новых видах оборудования и технологической оснастки;
• отработке технологичности конструкции машины, СЕ и деталей.

   В массовом и крупносерийном производстве увеличение производительности процессов изготовления деталей достигается главным образом за счет применения высокопроизводительных специальных оборудования и технологической оснастки.

   В мелкосерийном и единичном производстве, где объемы партий изготовляемых  деталей обычно невелики, обходятся  в основном универсальными средствами производства. Специальные приспособления и инструмент применяют лишь в исключительных случаях.

   Метод групповой обработки предоставляет  возможность расширить применение более производительного оборудования в мелкосерийном и единичном производстве. Его сущность сводится к следующему.

   Детали, подлежащие изготовлению, группируют по близости их служебного назначения. Что приводит к общности конструктивных форм, материалов, размеров, требований к точности. В группе выбирают наиболее сложную деталь и для каждой операции ее технологического процесса разрабатывают схему настройки станка. Другие детали, входящие в группу. Могут быть изготовлены на данной операции либо без поднастройки станка и с использованием только части инструмента, установленного на станке, либо с частичной заменой инструмента и частичной поднастройкой станка. Затраты подготовительно-заключительного времени при этом существенно сокращаются. Большая производительность используемых станка и технологической оснастки уменьшает штучное время.

   Например, для изготовления каждой из деталей, показанных на рис.5, при условии, что  объемы партий не будут превышать 10 шт., вероятнее всего будет избран универсальный токарно-винторезный  станок. Однако объединение втулок в группу А, колец в группу Б и валиков в группу В позволяет вести изготовление групп деталей на токарном станке с ЧПУ, используя групповые настройки.

   Рис.5. Объединение деталей в группу  

   Метод групповой обработки используют в среднесерийном производстве при  создании переналаживаемых агрегатных станков и автоматических линий. Благодаря методу групповой обработки  стала возможна автоматизация мелкосерийного и единичного производства и построение ГПС.

   Для сопоставления двух и большего числа  возможных вариантов технологического процесса с целью выбора наиболее экономичного можно использовать графо-аналитический  метод. Для этого все расходы, связанные с осуществлением каждого варианта, делят на две группы: не зависящие и зависящие от числа подлежащих изготовлению изделий.

   В первую группу включают расходы на оборудование, приспособления и комплект инструментов. Во вторую группу включают расходы на заработную плату рабочих  и наладчиков, расходы на материалы, содержание, эксплуатацию и амортизацию оборудования, приспособлений и инструментов.

   Если  обозначить первую группу расходов через  b, вторую через m и число изделий через x, то себестоимость изготовления x изделий (рис.6):

   Рис.6. Графическое сопоставление себестоимости  трех различных вариантов технологического процесса  

   Для сравнения нескольких вариантов  технологического процесса, например трех, необходимо составить три уравнения:

   каждое  из которых дейcтвительно при  своих предельных значениях x, что и отображает график, приведенный на рис.6. Первый вариант технологического процесса будет экономичнее при и , второй – при , а третий - при и при больших значениях .

   Изложенный  метод позволяет правильно и  быстро выявлять наиболее экономичный  вариант технологического процесса применительно к данным производственным условиям.

   Под экономическими связями в производственном процессе изготовления машины следует понимать отношения между затратами живого и овеществленного труда, определяющими себестоимость единицы продукции.

   Количественную  сторону экономических связей наиболее полно отображает формула себестоимости  единицы продукции. Слагаемые себестоимости  получают первоначальные значения при  разработке конструкции машины и  построении технологического и производственного процессов ее изготовления.

   Выбор материала деталей и разработка их конструктивных форм; выбор методов  достижения требуемой точности машины и расчет конструкторских размерных  цепей; выбор вида и формы организации  производственных процессов сборки машины и изготовления деталей; выбор способов получения заготовок и их обработки; выбор технологического, транспортного и других видов оборудования; их планировка и т.д. сопровождаются экономической оценкой принимаемых решений.

   В процессе производства машины экономические связи проявляются в действиях и подчинены вероятностным законам. Например, расходы по заработной плате рабочих связаны с расходами на материал через величины припусков у заготовок, т.к. больший припуск требует больших затрат времени на его удаление. Большие затраты времени на выполнение операции увеличивают долю амортизационных отчислений по оборудованию, приспособлениям, инструментам, приходящихся на изготовленную деталь, увеличивают расход электроэнергии и используемых при этом материалов.

   Ход производственного и технологического процессов находится под воздействием многих факторов, вызывающих отклонение затрат времени на выполнение операции, доставку заготовок и инструментов к рабочим местам, вынужденные  простои оборудования, затруднения с наладкой оборудования, сбои в информационном процессе и т.д. В конечном счете, все эти отклонения отражаются на себестоимости изделий.

   Если  изготовление каждой детали на отдельной  операции сопроводить подсчетом  себестоимости, то обнаружиться рассеяние ее значений. Рассеиваться будут и значения себестоимости деталей, прошедших весь технологический процесс изготовления. Отсюда следует, что процесс формирования себестоимости единицы продукции является случайным процессом, поэтому характеристиками себестоимости партии изделий должны служить ее среднее значение и поле рассеяния.

   Для того, чтобы создаваемые машины были экономичны и конкурентоспособны, необходимо проникновение в область экономических  связей с тем, чтобы осознанно  формировать их при проектировании машины, технологии, производственного процесса и управлять ими в процессе изготовления машины. Особую остроту эти положения приобретают в условиях рыночной экономики, где качество и экономичность изделий определяют саму возможность финансового существования их производителя³. 
 
 
 
 
 

3.Стандартизация, унификация, модульный  принцип как пути  совершенствования  сборочного производства. Понятие о  технологической  оснастке.

    Задачи  и содержание единой системы технологической  подготовки производства

    Технологическая подготовка производства (ТПП) представляет собой совокупность мероприятий, обеспечивающих технологическую готовность производства, т. е. наличие на предприятии полных комплектов конструкторской и технологической документации и средств технологического оснащения, необходимых для выпуска заданного объема продукции с установленными технико-экономическими показателями. Эта одна из важнейших стадий системы СОНТ весьма значительна по объему и сложности. Так, трудоемкость технологической подготовки по отношению к общей трудоемкости технического проекта изделия в единичном производстве составляет 20-25%, в серийном - 50-55%, а в крупносерийном и массовом - 60-70%. Это связано с тем, что если двигаться от единичного производства к серийному и далее к массовому, то степень технологической оснащенности возрастает, а, следовательно, увеличивается и объем работ по ТПП.

    Технологическая подготовка производства на предприятии выполняется отделами главного технолога, главного металлурга, а также технологическими бюро основных цехов, в ведении которых находятся литейные, кузнечные, механические и сборочные цехи. Материальной базой для них служат инструментальный и модельный цехи, технологические лаборатории, опытное производство.

    До  начала работ по ТПП, как правило, проводится технологический контроль чертежей, который необходим для анализа и проверки запроектированных изделий (деталей) на технологичность их конструкций, правильность назначения классов точности обработки, рациональность схем сборки и т. д.

    Основными этапами ТПП являются:

    1) разработка технологических процессов;

    2) проектирование технологической  оснастки и нестандартного оборудования;

    3) изготовление средств технологического  оснащения (оснастки и нестандартного  оборудования);

    4) выверка и отладка запроектированной технологии и изготовленного технологического оснащения⁴.

    На  первом этапе осуществляют выбор  рациональных способов изготовления деталей и сборочных единиц, разработку новых технологических процессов. Эта работа выполняется на основе: чертежей на вновь спроектированное изделие; ГОСТов, отраслевых и заводских стандартов на материалы, инструмент, а также на допуски и припуски; справочников и нормативных таблиц для выбора режимов резанья; планируемых размеров выпуска изделий.

    Содержание работ по проектированию технологических процессов складывается из следующих элементов: выбора вида заготовок; разработки межцеховых маршрутов; определения последовательности и содержания технологических операций; определения, выбора и заказа средств технологического оснащения; установления порядка, методов и средств технического контроля качества; назначения и расчета режимов резания; технического нормирования операций производственного процесса; определения профессий и квалификации исполнителей; организации производственных участков (поточных линий); формирования рабочей документации на технологические процессы в соответствии с ЕСТП.

    На  втором этапе ТПП, во-первых, проектируют  конструкции моделей, штампов, приспособлений, специального инструмента и нестандартного оборудования, а во-вторых, разрабатывают технологический процесс изготовления технологического оснащения, который должен быть достаточно универсальным, но в то же время прогрессивным, совершенным и обеспечивающим высокое качество изготовляемых деталей.

    Разработка  конструкций технологической оснастки осуществляется конструкторскими бюро по оснастке и инструменту в тесной взаимосвязи с технологами, которые проектируют технологические процессы обработки деталей нового изделия.

    На  третьем этапе ТПП изготавливают всю оснастку и нестандартное оборудование. Это наиболее трудоемкая часть технологической подготовки (60 - 80 % труда и средств от общего объема ТПП). Поэтому, как правило, эти работы проводят постепенно, ограничиваясь вначале минимально необходимой оснасткой первой необходимости, а затем повышая степень оснащенности и механизации производственного процесса до максимальных экономически оправданных пределов. На этом этапе осуществляют перепланировку (если это необходимо) действующего оборудования, монтаж и опробование нового и нестандартного оборудования и оснастки, поточных линий и участков обработки и сборки изделий.

    На  четвертом этапе ТПП выверяют и отлаживают запроектированную технологию; окончательно отрабатывают детали и узлы (блоки) на технологичность: выверяют пригодность и рациональность спроектированной оснастки и нестандартного оборудования, удобство разборки и сборки изделия; устанавливают правильную последовательность выполнения этих работ; проводят хронометраж механообрабатывающих и сборочных операций и окончательно оформляют всю технологическую документацию.

    Технологическая документация для различных типов  производства (единичного, серийного и массового) отличается глубиной разработки технологических процессов и степенью их детализации. Сначала разрабатываются маршрутные межцеховые карты на технологические процессы изготовления деталей и сборочных единиц. Маршрутные карты указывают последовательность прохождения заготовок, деталей или сборочных единиц по цехам и производственным участкам предприятия. Для изготовления деталей и сборки изделия в единичном или мелкосерийном производствах достаточно иметь конструкторскую документацию, маршрутное или маршрутно- операционное описание технологического процесса либо перечень полного состава технологических операций без указания переходов и технологических режимов. Для серийного и массового производств кроме маршрутной технологии разрабатывается технологический процесс с операционным описанием формообразования, обработки и сборки. При этом для единичных технологических процессов разрабатывается операционная технологическая карта, для типовых (групповых) технологических процессов - карта типовой (групповой) операции. В них указываются все переходы по данной конкретной операции и способы выполнения каждого, технологические режимы, данные о средствах технологического оснащения, материалах и затратах труда. Обычно в операционных картах помещают эскизные чертежи, изображающие детали или части деталей и содержащие те размеры и указания на обработку, которые необходимы для выполнения данной операции (способ закрепления деталей на станке, расположение инструмента, приспособление и др.).