Раздел V (Лекции по технологии машиностроения)

44

Раздел V. Проектирование технологических процессов.

§1.Технико-экономические принципы проектирования.

В основу разработки технологических процессов заложены два принципа: технический и экономический. В соответствии с техническим принципом спроектированный технический процесс должен полностью обеспечивать выполнение всех требований рабочего чертежа и технических условий на изготовление данного изделия. В соответствии с экономическим - изготовление изделия должно вестись с минимальными затратами труда и с минимальными издержками производства. Технологический процесс изготовления изделий должен выполняться с правильным и наиболее полным использованием всех технических возможностей оборудования, инструментов и приспособлений при наименьших затратах времени и наименьшей себестоимости изделий. Из нескольких вариантов технологического процесса изготовления одного и того же изделия, равноценных с позиции технического принципа проектирования выбирается наиболее эффективный (т.е. производительный) и рентабельный вариант.

При равной производительности вариантов выбирается наиболее рентабельный, а при равных рентабельных - наиболее производительный.

При равных производительностях и рентабельностях предпочтение отдается наиболее рентабельному при условии что производительность всех вариантов не ниже заданной.

В исключительных случаях (срочный выпуск и т.д.) в рамках данного завода за основу может быть принят наиболее производительный вариант процесса.

Выявление эффективности и рентабельности проектируемого процесса ведут по элементам, из которых они складываются, либо определяют расчетом по укрупненым показателям.

Технико-экономические показатели. Выбор наиболее экономичного варианта производится сопоставлением технико-экономических показателей, характеризующих сравниваемые варианты.

Полную оценку вариантов можно получить сравнивая себестоимости продукции, получаемые в результате их осуществления, т.к. в себестоимости отражаются затраты живого и овеществленного труда.

Различают цеховую себестоимость, учитывающую только цеховые расходы, и заводскую, учитывающую и общезаводские расходы. Для сравниваемых вариантов логично пользоваться цеховой себестоимостью.

Абсолютные показатели для сравнения:

1. - сумма основного времени по всем “n” операциям:

2. - трудоемкость обработки детали

3. - цеховая себестоимость обработки детали

где: L- основная затрата рабочих

Z% - сумма цеховых расходов в % от заработной платы рабочих (L) / Z%=150/800%

1. - цеховая себестоимость детали (бухгалтерский метод):

C=L+Z%+M

где: М- стоимость материалов за вычетом сумм за сдачу отходов.

Метод прост, но непригоден для сравнения вариантов, т.к. не выражает разницы в расходах по эксплуатации и амортизации оборудования и оснастки в зависимости от их сложности.

1. - метод учета всех составляющих себестоимости (наиболее точен), но в этом случае можно не учитывать тех затрат, которые не зависят от технологического процесса и остаются неизменными в сравниваемых вариантах, т.е. определяется технологическая себестоимость:

C=M+L+Lm+R+E+G_p+A+W+V

где: Lm-зарплата наладчиков с начислениями, учитывающими расходы по соцстраху и дополнительная зарплата.

lн- часовая ставка наладчиков

Тн - длительность наладки

n - количество партий в год

N - годовая программа

R - расходы на ремонт оборудования, отнесенные к одной детали

шт

Gp - затраты на ремонтные работы

r_p - категория сложности ремонта

Tmp - величина одного межремонтного цикла в станко-часах.

E - расходы на электроэнергию

A - расходы на амортизацию станков (оборудования)

W - расходы на эксплуатацию и амортизацию инструмента

V - расходы на эксплуатацию и амортизацию приспособлений (оснастки)

W - расходы на инструмент зависят от его полного или частичного использования за период выпуска изделия, определяются его ценой, числом проточек до полного износа, качеством деталей, которое будет обработано данным инструментом.

V - определяется ценой приспособления, затратами на его ремонт с учетом

срока его службы и годовым фондом работы приспособления.

Данный метод весьма трудоемок, да и к тому же на проектной стадии не все данные имеются для расчетов.

1. - нормативный метод расчета себестоимости - значительно сокращает трудоемкость расчетов. Метод основан на использовании величины расходов по всем основным перечисленным элементам себестоимости привязанным к одной минуте работы станка, приспособления и инструмента. Расчет сводится к выбору нормативных величин по каждой статье, их суммированию и умножению полученного значения на фактическое время работы станка (t₀).

Например: станок= 1 мин. ток. станка стоит - 1,4коп.

+ 1мин.многошпинд. станка стоит-12,7 коп.

Приспособление=1мин.работы простой оправки - 0,15коп.

+1мин.работы кондуктора -3,22коп.

Инструмент=1мин работы токарного резца - до 1,13коп

+1мин.работы долбяка - 3,6коп.

+1мин. работы протяжки - 9коп.

Для выбора наиболее экономичного варианта одного сопоставления себестоимостей может оказаться недостаточно. Это имеет место, когда в одном из вариантов применяется специализированное и специальное оборудование. Последние будут более дорогими, но более производительными. В таком случае сравнение не всегда будет в пользу варианта с большими капитальными вложениями. Это вариант только тогда оказывается экономически выгодным, когда дополнительные капитальные вложения возвращаются в народное хозяйство в определенный срок. Вследствие этого, при сравнение вариантов по себестоимости необходимо определить срок окупаемости дополнительных капитальных вложений:

где: К₁, С₁ - действующий техпроцесс

К₂, С₂ - проектируемый техпроцесс

Обычно срок окупаемости: 3 - 5 лет для оборудования

1год для оснастки

(К₂-К₁ )-дополнительные капиталовложения для второго варианта

(С₁-С₂)-годовая экономия от применения второго варианта.

Таким образом определяется срок окупаемости дополнительных затрат в сравнение с более дешевым, но менее производительным.

На проектной стадии для общей оценки технологических процессов применяется система относительных показателей:

1. - коэффициент основного времени по сравниваемым вариантам:

1. - коэффициент использования материала:

1. - коэффициент загрузки оборудования

1. - по выпуску продукции на:

• 1 станок в тоннах/или рублях;

• 1м² площади;

• 1^го производственного рабочего;

• 1^го работающего;

• 1 рубль основных средств; и т.д.

Такие показатели используются для составления предварительных соображений при проектных разработках, для определения производственных площадей и т.д. Эти показатели не стабильны во времени и используются только для того же самого производства.

§2 Целевое назначение технологических процессов.

• установить тип производства с предварительным расчетом такта выпуска;

• выбрать метод получения заготовки, сформулировать требования к ней;

• составить план обработки детали с указанием последовательности и содержания операций и переходов;

• определение промежуточных припусков, допусков на размеры заготовки и по технологическим переходам;

• выбор оборудования, режущих инструментов, режимов обработки, норм времени и всей трудоемкости технологического процесса;

• проектирование специальной технологической оснастки.

§3 Исходные данные для проектирования.

Проектирование техпроцессов характеризуется многовариантностью решений. Даже для простых деталей можно разработать несколько различных техпроцессов, полностью обеспечивающих требования чертежа детали. Методом сопоставления вариантов по эффективности и рентабельности окончательно отбирается один вариант.

Проектирование технологических процессов выполняется в несколько предварительных стадий; путем последовательного приближения к окончательному решению.

Степень углубленности технологических разработок зависят от типа производства:

• в условиях массового производства  техпроцесы разрабатываются углубленно (подробно ) для всех деталей изделия;

• в серийном производстве  при широкой номенклатуре выпускаемых изделий  групповые технологические процессы (ГПС; ОЦ; станки с ЧПУ);

• в единичном производстве  сокращенная разработка техпроцесса (маршрутная).

Общая последовательность разработки.

1. анализ технических требований, выявление основных технологических задач;

2. для крупносерийного и массового  расчет такта выпуска;

3. анализ технологичности конструкции детали по количественным и качественным показателям;

4. выбор баз;

5. разработки последовательности обработки (маршрута) основных поверхностей (см п. а))

6. разработка общего маршрута обработки;

7. разработка операционной технологии, выбор оборудования, инструментата, режимов обработки, нормы времени обработки;

8. расчет припусков определение размеров заготовки; анализ заготовки;

9. определение настроечных размеров, суммарной трудоемкости обработки детали, тех контроль при обработке;

10. проектирование спец оснастки и инструментов.

§5 Анализ технических требований на изготовление детали, выявление основных технологических задач. Доработка рабочего чертежа. Разработка схем контроля по основным параметрам.

Проектированию технологического процесса предшествует подробное изучение рабочего чертежа детали, технических условий (Т.У.) на ее изготовление и выбор основных требований на которых необходимо сконцентрировать внимание.

Прежде всего дается оценка детали по ее назначению, функциональной важности и степени ответственности ее в изделии. Здесь же определяется к какому классу деталей она относится (валы, втулки, корпуса, цилиндры, обечайки и др.)

Далее проводится подробный анализ технических требований на изготовление детали, из которого вытекают основные задачи при разработке технологического процесса.

Технические требования оцениваются:

1. точностью размеров:

• диаметральных;

• линейных;

• резьбовых

• эвольвентного профиля и др.

1. точностью формы (в продольном и поперечном направлениях) :

• отклонение от круглости (овальность, огранка др.);

• отклонение от целиндричности ( конусность, бочкообразность и др.)

1. точностью взаимного расположения поверхностей:

• отклонение от соосности (симметричности);

• отклонение от параллельности, перпендикулярности и др.

1. качеством обрабатываемых поверхностей:

• шероховатость поверхности;

• состояние поверхностного слоя ( если они особенно оговорены).

Кроме этих основных пунктов технические требования могут содержать ряд специальных требований по термообработке, покрытию, балансировке, подгонке, по весу и др.

По всем этим пунктам проводится подробное изучение требований на изготовление с выбором наиболее ответственных , начиная с самых высоких.

Например, анализ по точности выполнения диаметральных размеров проводится в такой последовательности: