Основные направления по выбору состава и количества технологического оборудования

Размещено на http://www.allbest.ru/

Основные направления по выбору состава и количества технологического оборудования

При проектировании нового цеха или реконструкции (техническом перевооружении) действующего производства необходимо обеспечить высокие технико-экономические показатели производства на момент его ввода в эксплуатацию.

Современное техническое оборудование должно обеспечить кроме автоматизации обработки или сборки возможность стыкования с оборудованием и техническими средствами с целью создания сплошного автоматизированного производственного процесса. Например, станки с ЧПУ должны стыковаться с промышленными работами, системы ЧПУ - с ЭВМ высшего уровня и т.д.

Характер и состав технологического оборудования в наибольшей степени определяется типом производства. Необходимо также учесть такие основные тенденции в технологии производства машин: интенсификацию технологических процессов; повышение качества обработки и сборки; комплексную автоматизацию производственных процессов; повышение производительности труда и рентабельности производства.

В условиях массового и крупносерийного производства с целью интенсификации широко используют агрегатные станки и автоматические линии на их основе.

Традиционные одно- и многошпиндельные автоматы оснащают системами ЧПУ для обеспечения возможности быстрого переналаживания. Эффективность обработки повышают интенсификацией режимов резания. Повышение точности обработки обеспечивают использованием инструмента из сверхтвердых материалов.

В условиях серийного производства широко используют станки с ЧПУ, которые оснащают инструментальными магазинами. Они позволяют концентрировать технологические переходы и значительно сократить вспомогательное время (в 3-4 раза). Широкие технологические возможности этих станков обеспечивают их эффективность также в условиях массового производства. Отличные результаты дает также использование в условиях серийного производства станков с ЧПУ со сменными многошпиндельными головками, агрегатных станков с ЧПУ для многосторонней обработки, а также гибких производственных систем (ГПС).

При выборе состава основного оборудования сборочных отделений механосборочных цехов необходимо обеспечить наименьшие приведенные затраты на годовой выпуск.

В массовом и крупносерийном производстве сборку выполняют с использованием автоматических и автоматизированных сборочных линий, сборочных конвейеров и т.д. Однако существуют примеры использования при таком типе производства стендовой сборки. При этом некоторое повышение трудоемкости компенсируют обеспечением лучшего качества сборки и исключением монотонности сборочного процесса.

В условиях среднесерийного, мелкосерийного и единичного производства используют сборочные стенды, которые оснащают приспособлениями и механизированным инструментом.

В настоящее время приобретает развитие использование в серийном производстве автоматизированных сборочных мест, которые оснащают сборочными работами с автоматической сменой сменных схватов. На их основе создают ГПС сборки.

Если это необходимо, мы подробнее познакомимся с ГПС. В соответствии с ГОСТ 26228-85 ГПС - это совокупность в разных сочетаниях оборудования с ЧПУ, роботизированных технологических комплексов (РТК), гибких производственных модулей (ГПМ), отдельных единиц технологического оборудования и систем обеспечения ее функционирования в автоматическом режиме на протяжении определенного времени, которая имеет свойства автоматического переналаживания во время производства изделий различной номенклатуры в определенных границах изменения их характеристик.

По организационному признаку различают такие ГПС: ГАЛ (линия), ГАУ (участок).

В ГПМ включают единицу технологического оборудования и оснащают автоматизированным устройством программного управления и средствами автоматизации технологического процесса. ГПМ может функционировать автономно или встраиваться в систему более высокого уровня. ГАЛ и ГАУ составляют из нескольких ГПМ, объединенных АСУ. В ГАЛ оборудование располагают в последовательности выполнения технологических операций, а в ГАУ предусмотрена возможность изменения последовательности использования оборудования.

ГАЦ - это совокупность ГАЛ и ГАУ в разнообразных сочетаниях, которые предназначены для изготовления изделий конкретной номенклатуры.

ГАЗ - это совокупность ГАЦ, которые предназначены для выпуска готовых изделий.

Структура ГПС состоит из производственного и управляющего вычислительного комплексов. В свою очередь ВК распределен на производственную систему и систему обеспечения функционирования производства (СОФ) (можно объяснить примером).

В соответствия с двумя формами специализации участков механообработки - технологической и предметной - возможно очертить два направления развития ГПС. Первый - автоматизация отдельных технологических операций и создания операционных ГПС. Второй - комплексная автоматизация техпроцессов обработки деталей конкретного класса и, как следствие, создание ГПС в соответствии с методами групповой обработки (примеры!).

В наше время используют преимущественно три типа решений ГПС:

1) создание ГАЛ и ГАУ из работающих на предприятии и серийно выпускаемых станков с ЧПУ;

2) создание ГАЛ и ГАУ на базе типовых решений НИИ и КБ и серийно выпускаемых ГПМ;

3) создание ГПС на базе новых прогрессивных решений и оборудования, которое спроектировано по агрегатному принципу. Первый тип - реконструкция (техническое перевооружение, усовершенствование) действующего производства, второй и третий - принципиальное обновление производства и создание нового производства (примеры!).

Технологический процесс изготовления деталей (изделий) служит основой для проектирования производственного процесса. Основные требования, которые выдвигают к технологическому процессу механической обработки, состоят в том, чтобы процесс обработки производился в соответствия с рациональной организационной формой, с наиболее полным использованием всех технических возможностей станка, инструмента и приспособлений при условии оптимальных режимов резания металла, которые позволяют станки, с минимальными затратами времени и себестоимостью обработки. Поэтому при разработке технологических процессов необходимо руководствоваться такими основными направлениями:

1. Концентрация операций.

2. Интенсификация процесса обработки.

3. Сокращение вспомогательного времени.

4. Использование высокопроизводительного оборудования.

5. Увеличение удельного веса станков с ЧПУ и станков для финишных операций.

6. Использование высококачественного инструмента.

7. Использование прогрессивных методов получения заготовок.

8. Внедрение поточных методов производства.

Построение технологического процесса в зависимости от серийности конкретного производства имеет свои особенности. Так, например, рассмотрев техпроцессы для единичного и массового производства, можно обратить внимание на большое количество отличий, которые, в конечном счете, и позволяют отдать предпочтение тому или иному типу производства.

При проектировании цеха или участка необходимо иметь достоверные данные о трудоемкости изделия, то есть о времени, которое необходимо потратить на изготовление изделия (измеряют в человеко-часах или нормо-часах).

Расчетная трудоемкость включает в себя все время обработки на станках и ручных операциях, которые нормируют за технологическим процессом. При условии многостаночного обслуживания суммарное время обработки на станках, которые обслуживает один рабочий, распределяют на количество этих станков.

Чтобы рассчитать количество оборудования, необходимо определить станкоемкость изделия, то есть время, которые расходуют на станках для его изготовления (измеряют в станко-часах).

Станкоемкость отдельных станочных операций при условии массового и крупносерийного производства - это штучная норма времени Тшт, а при условии серийного, мелкосерийного и единичного - штучно-калькуляционная норма Тшт.кальк.

Ориентировочно связь между трудоемкостью Тчел. час. и станкоемкостью Тстанк. час. можно представить в виде формулы:

Тстанк. час. = Тчел. час. Км,

серийный производство механосборочный

где Км - среднее количество станков, которое обслуживает один рабочий (коэффициент многостаночного обслуживания).

В зависимости от этапа проектирования, типа производства и прочих факторов трудоемкость (станкоемкость) можно определить несколькими способами (методами).

1. Метод определения станкоемкости по технологическому процессу.

Станкоемкость определяют путем нормирования затрат времени на выполнение отдельных операций по различным переходам. Этот метод как наиболее точный используют преимущественно для массового и крупносерийного производства.

В общем виде норму времени на операцию определяют по формулам:

а) для единичного и мелкосерийного, а также серийного производства

Тшт. кальк. =Тпз/n + Тосн + Твсп + Тдоп, где

n - количество деталей в партии;

Тосн =Тм (или Тм.р.) - машинное или машинно-ручное время;

б) для крупносерийного и массового производства - Тшт= Тосн + Твсп + Тдоп

Тосн определяют путем теоретических расчетов; прочие составные части формулы принимают по нормативам (для Тосн - Егоров, табл. 6 стр. 96).

Основная формула для определения Тосн:

Lі Lо + Lвр + Lп

Тосн= ------ = --------------------------- i,

Sn Sn

где S=мм; n=мин-1; L=мм; i-количество проходов.

Твсп зависит от вида работ и размеров станков, определяют по нормативам.

Тдоп = Тоб. т. + Торг. +Тпер.

где Тоб. т. - время на техническое обслуживание рабочего места, находится в границах 1,0 - 3,5% от Тосн (или нормативы);

Торг. - время на организационное обслуживание рабочего места. Для крупносерийного и массового производства Торг. =0,8 - 2,5% от Топер. =Тосн. +Тдоп.

Для единичного, мелко и серийного производства иногда принимают,

что Тоб. т.+ Торг. =2 - 4% от Топер. для большинства станков;

Тоб.т.+Торг. =3,5 - 7% от Топер для шлифовальных станков;

Тоб.т.+Торг. =8 - 13% от Топер для бесцентрово-шлифовальных станков.

Тпер - время на перерывы и естественные потребности. Для единичного производства Тпер=4 - 6% от Топер.

2. Определение станкоемкости методом сравнения.

Используют при проектировании цехов серийного, мелкосерийного и единичного производства (для геометрически подобных деталей).

где Тх - искомая станкоемкость; Т - известная станкоемкость; Qx - масса детали с искомой станкоемкостью; Q - масса детали с известной станкоемкостью.

Для определения удельной станкоемкости 1тонны изделия

Для больше точных расчетов используют коэффициенты приведения по массе, серийности и сложности (см. практическое занятие №2).

3. Определение станкоемкости по данным заводов.

Проектная станкоемкость

Тпр=Тз/Куж

где Тз - фактическая заводская станкоемкость; Куж - коэффициент ужесточения.

Куж=Тз.пред. /Тпр.пред

определяют для детали-представителя, на которую разрабатывают прогрессивный технологический процесс, и распространяют на другие детали. Используется при проектировании цехов и участков единичного и мелкосерийного производства.

4. Определение станкоемкости методом укрупненного нормирования.

Используют преимущественно в единичном и мелкосерийном производстве. Типовые нормы времени на изготовление наиболее распространенных деталей.

5. Определение станкоемкости по деталям - представителям.

Используют преимущественно для таких же типов производства, когда отсутствуют исходные данные относительно трудоемкости.

Разрабатывают и нормируют техпроцесс на деталь - представитель, потом эти данные распределяют пропорционально на другие детали или распространяют с учетом коэффициентов или укрупненного нормирования.

Перейдем к рассмотрению особенностей поточного производства. Основная расчетная величина в этом случае - это такт выпуска - отрезок времени, которое затрачивают на изготовление детали или сборку узла (изделия) (минут).

= Ф0/N, где Ф0 - эффективный годовой фонд времени работы оборудования, часов; N - годовая программа выпуска, шт. или ф = Фд60n/N, где Фд - действительный годовой фонд времени работы оборудования, часов; n - коэффициент, учитывающий потери по организационно-техническим причинам, от переналаживания оборудования и т.д., (n = 0,6 - 0,9).

Если имеем часовую производительность N1, тогда ф = 60n/N1.

Такт работы сменно-поточной линии:

- для нескольких типов деталей с одинаковой трудоемкостью изготовления:

ф = Фд60n/(А+Б+В),

где А, Б, В - годовые программы деталей в шт.; n = 0,85 - 0,95 в зависимости от количества переналаживаний.

- для нескольких типов деталей с различными трудоемкостями:

ф = Фд60n/(А1+Б1к1+В1к2+...)

где К1 - коэффициент, который учитывает отношение трудоемкости деталей Б1 к А1; К2 - аналогично В1 к А1 и т.д.; n = ~ 0,95

При поточном производстве необходимо обеспечить синхронизацию операций, то есть приведение оперативного времени в соответствие с величиной такта, чтобы создать беспрерывный поток. Для этого весь процесс обработки расчленяют на отдельные операции, которые по возможности одинаковы по времени (но не превышают величину такта) или кратны такту (при значительном превышении величины такта).

Синхронизации операций достигают разнообразными технологическими и организационными мероприятиями, а именно:

1) расчленением или объединением операций;

2) применением оптимальных режимов резания ( приближает машинное время к величине такта);

3) применением многолезвийного и наборного инструмента (сокращает время на обработку);

4) одновременной обработкой нескольких поверхностей детали (сокращает время на обработку);

5) сокращением машинного и вспомогательного времени (за счет использования средств автоматизации и спец. приспособлений);

6) одновременной обработкой нескольких деталей (уменьшение штучного времени);

7) применением специальных и специализированных станков (сокращение машинного и вспомогательного времени);

8) применением параллельно работающих однотипных станков (дублеров) для операций, время на выполнение которых значительно превышает величину такта. Таким образом, операционное время приближается к величине такта;

9)механизацией межстаночного транспорта (поддержка такта работы).

10) включением в поток механической обработки деталей оборудования для других видов обработки (термической обработки, сварки и т.д.) - достигают непрерывности потока и поддержки такта работы.

Проектирование механосборочного производства можно осуществлять по точной, приведенной или условной программам. Первый вариант - для крупносерийного и массового производства, второй - для серийного, мелкосерийного и единичного, третий - для единичного и опытного производства.

Порядок расчета приведенной программы.

1. Распределение номенклатуры на группы.

2. Выбор изделия-представителя.

3. Расчеты коэффициентов приведения

К = Км Ксер Кслож

Примечание: индекс "х" имеет отношение к изделию, которое приводят.

,

где Qx - масса детали с искомой станкоемкостью; Q - масса детали с известной станкоемкостью.

,

где N - годовая программа детали с известной станкоемкостью; Nx - годовая программа детали с искомой станкоемкостью.

где H - количество оригинальных элементов (деталей). Обычно Кслож=1.

Nрасч = К Nх - приведенная программа

Общая годовая программа

Nр=Nрасч(1+(б /100)(1+(в /100)

б =0...10% - запчасти

в =2...6% - технически неизбежные производственные потери (брак, опробование, налаживание оборудования).

Расчет по условной программе используют, если невозможно определить номенклатуру и технические характеристики будущих изделий. В этом случае изделие-представитель является условным.

Расчет количества основного технологического оборудования.

1. Для непоточного производства (по точной или приведенной программе).

Станки расположены по видам оборудования или в последовательности технологических операций, детали обрабатывают партиями, время выполнения операций не связано между отдельными операциями. Расчет проводят по каждому типоразмеру станков.

Tпр

Cр= --------------- , где

Фд Кпер

Тпр - проектная станкоемкость;

Фд - действительный фонд работы станка;

Кпер - коэффициент возможного перевыполнения нормы. Кпер=1,1 - 1,2

В крупносерийном и массовом производстве Кпер не учитывают.

Дальше получаем Спр. Потом рассчитываем коэффициент загрузки оборудования и средний коэффициент загрузки оборудования.

Кз=Ср/Спр; Кзср=У Срі/У Спі.

Загрузка является нормальной, когда: Кз = 0,8 - 0,9 для единичного и мелкосерийного; Кз = 0,75 - 0,85 для серийного; Кз = 0,65 - 0,75 для крупносерийного и массового производства.

Потом заполняют расчетную ведомость.

2. Для поточного производства.

Станки расположены в последовательности технологических операций. Расчет проводят по каждой операции.

Ср = Тшт/ф , где Тшт - штучное время выполнения конкретной операции; ф - такт выпуска;

Общее количество станков поточной линии Спп = У Спр.

Кз, Кзср - смотри выше.

В таблице 3.4. стр.65 [6] приведены допустимые значения Кз.

Если Кзрасч < Кзрекоменд - это нормально. Если Кзрасч > Кзрекоменд - следует использовать коэффициент использования Кв, который учитывает наложенные потери времени. Тогда Сп=Ср/Кв. Если Ср превышает целое число не больше чем на 0,05 - 0,1, следует пересмотреть содержание данной операции с целью повышения производительности обработки.

Укрупненный расчет производственного оборудования.

Используют для проектирования мелкосерийного и единичного производства.

Т tхQхNх

Спр.общ. = ---------- = ----------

ФдКзср ФдКзср

Распределение оборудования осуществляют по группам и типам, пользуясь данными заводов [1, стр. 144-149].

Методы расчета количества работающих в цехе.

Все работающие в цеха распределяются на такие категории: производственные рабочие, вспомогательные рабочие, ИТР, СКП, МОП (см. лекцию №1).

Расчет количества производственных рабочих.

1. По общей трудоемкости (станкоемкости).

Р = Тшт. к./ФрКм

где Фр - действительный годовой фонд работы рабочего, час. ; Км - коэффициент многостаночного обслуживания. Км см. [2] т.4 стр.53.

Для механосборочных цехов общего назначения

Км = 1,5...1,8 - крупносерийное, массовое:

Км = 1,3...1,5 - серийное:

Км = 1,1...1,2 - единичное и мелкосерийное:

Р округляют до целого.

2. По общему количеству установленных станков

ФдСпр.общКз.ср

Рст = ---------------------

ФрКм

3. По профессиям.

ФдСпрКз

Рст = ------------

ФрКм

Количество рабочих и слесарей - межоперационников.

Тр = 1...3 % от Рст - массовое, крупносерийное; или табл.29, 30-34 стр. 56, 57, 58 [2] т.4.

Тр = 5 % от Рст - серийное;

Тр = 10 % от Рст - единичное.

Численность ИТР - в процентах от общего количества рабочих Робщ по цеху.

РИТР = 7...10% от Робщ - массовое, серийное;

РИТР = 9...12% от Робщ - в цехах с автоматами и станками с ЧПУ;

РИТР = 6...9% от Робщ - мелкосерийное, единичное или табл.35 стр.58 [2] т.4, табл. 37, 38 стр. 59-60

Численность СКП - 4-5% от Робщ или табл. 36-38 [2] т.4

Численность МОП - 2-3% от Робщ или табл. 36-38 [2] т.4

Размещено на Allbest.ru

...