Проектирование сборочных цехов.

Сборочные работы являются заключительным этапом в производственном процессе, где из отдельных деталей и узлов собираются готовые изделия, качество сборочных работ значительно влияет на эксплуатационные свойства машин, их надежность и долговечность. Даже при точном изготовлении деталей и некачественной сборке машина не будет обладать необходимыми качествами.

Трудоемкость сборочных работ составляет:

- в сельскохозяйственном машиностроении                      – 20 – 30 %

- в автомобилестроении                                                        – 20 – 25 %

- в тяжелом машиностроении                                              – 25 – 35 %

Сборочный цех проектируется для выполнения узловой и общей сборки, производства испытаний, окраски и упаковки изделий.

Сборочные цеха различают по типу производства, общей площади цеха и грузоподъемности подъемно-транспортных средств.

Основой для проектирования сборочного цеха является его производственная программа, включающая:

1. спецификации поступающих в цех узлов и деталей;

Рекомендуемые материалы

2. сборочные чертежи и технические условия на приемку и испытание изделий.

Организационные формы сборки.

Проектирование сборочных цехов также, как и механических, ведется по точной, приведенной или условной программе.

Проектирование цехов массового и крупносерийного производства ведется по точной программе.

Проектирование сборочных цехов мелкосерийного и серийного производства при разнообразной и обширной номенклатуре ведется по приведенной программе, для составления которой все подлежащие сборке машины распределяются на группы по конструктивной и технологической однородности. В каждой группе есть типовой представитель, на который разрабатывается техпроцесс с нормированием каждой операции.

Различают две основные организационные формы сборки: стационарную и подвижную. Стационарная сборка изделия может осуществляться последовательно или параллельно. В последнем случае весь объем сборочных работ расчленяется по узлам, собираемым параллельно на разных рабочих местах, с последующей сборкой всего изделия из деталей и узлов.

При подвижной сборке собираемый объект перемещается от одного сборочного места к другому, причем за каждым рабочим местом закрепляются определенные операции и рабочие. Эти основные формы сборки делятся еще на поточные и непоточные.

Поточная сборка может осуществляться как при неподвижном объекте сборки, так и при подвижном.

При неподвижном объекте поточная сборка выполняется на расположенных в линию неподвижных стендах. Каждый рабочий (или бригада рабочих) в соответствии с установленным тактом сборки выполняет одну и ту же, твердо закрепленную за ним операцию, переходя от одного стенда к другому. Такая сборка обычно применяется в условиях мелкосерийного производства или при сборке крупногабаритных изделий (тяжелые станки, двигатели и пр.) и когда такт сборки достаточно велик.

Поточная сборка при подвижном объекте может осуществляться несколькими способами:

1. на непрерывно движущемся конвейере, скорость перемещения которого обеспечивает возможность выполнения сборочных операций на протяжении каждого рабочего места;

2. на конвейере с пульсирующим  (периодическим) движением, когда сборка производится в периоды остановки объекта;

3. с перемещением собираемого объекта от одного рабочего места к другому вручную (по рольгангу, на рельсовых и безрельсовых тележках и др.) или с помощью специальных механических транспортирующих средств.

Основной расчетной величиной при поточной сборке является «такт сборки», определяющий период времени равномерного выпуска собранных изделий или узлов.

При поточной сборке с регламентированными перерывами на обслуживание рабочих мест, отдых и т.д. пользуются «действительным тактом сборки»

где  Ф_рм -  действительный годовой фонд времени работы сборочного оборудования рабочего места за вычетом годовых потерь времени на регламентированные перерывы на обслуживание рабочих мест, отдых и прочее в часах;

Д – годовой выпуск изделия или узла, шт.

В проектных организациях техпроцесс сборки разрабатывается по картам или маршрутным ведомостям. Для определения последовательности операций сборки составляют технологическую схему сборки.

При разработке по картам тех. процесс разбивают на операции и переходы, указывают оборудование, инструмент, приспособление, норму времени и количество рабочих, необходимых для выполнения каждой операции.

В единичном и мелкосерийном производстве тех. процесс сборки обычно разрабатывается по маршрутным ведомостям. Техпроцесс разбивается только на операции.

Определение трудоемкости сборки.

Трудоемкость сборочных работ определяется следующими методами:

- по технологическому процессу

- методом сравнения (по производственной программе);

- по данным заводов;

- по укрупненным показателям.

По технологическому процессу – трудоемкость определяется путем нормирования операций и переходов на основе известных структурных формул:

Определение Т_шт и Т_штк производится по общемашиностроительным нормативам на слесарно-сборочные работы, разработанные для соответствующих видов производства. Т.к. при сборке основное и вспомогательное время является ручным, то их объединяют в оперативное время:

Трудоемкость может быть определена также и другими методами, которые рассмотрены при проектировании механических цехов. Общую трудоемкость сборки машины подразделяют а трудоемкость слесарно-пригоночных работ Т_сл, узловой сборки Т_узл, и общей сборки - Т_общ.

Таблица

Соотношение трудоемкости видов сборочных работ, %.

Определение количества рабочих мест и оборудования.

Количество рабочих мест определяется по трудоемкости сборки, рассчитанной одним из рассмотренных выше способов.

Для непоточного производства при точном проектировании:

где Т_сб – трудоемкость сборки одного изделия, чел/час;

Д – годовой выпуск изделий или узлов в шт;

Ф_рм – действительный годовой фонд времени рабочего места, час;

Р_сб – средняя плотность работы.

Под плотностью работы понимают число рабочих, приходящихся на одно рабочее место. Так при работе на верстаке плотность равна 1, при работе на стендах узловой и общей сборки Р_сб = 2, 3, 4 и больше в зависимости от габаритов и сложности сборки.

Полученное М_р округляется до целого числа. Отношение расчетного количества рабочих мест к принятому является коэффициентом загрузки рабочих мест.

При укрупненном проектировании для определения количества рабочих мест всего цеха или отделения расчет ведут по формуле:

где   -  суммарная трудоемкость годового выпуска цеха по сборке в чел/час;

 - средний коэффициент загрузки, равный 0,75 – 0,8;

Р_сб = 1,2 – 1,8

При поточной сборке, в т.ч. конвейерной, при регламентированных перерывах количество рабочих мест определяется по действительному такту сборки:

где  Т_и – трудоемкость сборки изделия (узла), равная суммарному оперативному времени по всем операциям, чел/час.

 - действительный такт сборки;

Р_ср – средняя плотность работы.

В состав технологического оборудования сборочного цеха входят также:

- сборочные стенды;

- прессы;

- механизированные сборочные установки и инструмента (гайковерты, шпильковерты, сверлильные машинки, шлифовальные машинки и др.);

- сборочные автоматы;

- установки и стенды для испытания оборудования.

При разработанном тех. процессе сборки количество указанного оборудования определяется по формулам, аналогичным применяемым для расчета количества станков в механических цехах:

где Т_об – годовая трудоемкость выполнения операций на оборудовании данного типа;

Ф_до – годовой действительный фонд работы оборудования при принятом числе смен.

Рабочий состав сборочного цеха.

К производственным рабочим сборочных цехов (отделений, участков) относятся:

- слесари по сборке, отладке и испытанию узлов и изделий;

- слесари-электрики;

- электромотажники по сборке и отладке электросистем;

- мойщики деталей и узлов;

- маляры и упаковщики,

а также другие профессии рабочих, связанных с выполнением работ по сборке и испытанию изделий.

Потребное количество рабочих:

где  Т_сб – годовая трудоемкость сборки или слесарно-пригоночных работ для изготовления узла или изделия, чел/час;

Ф_др – действительный годовой фонд времени рабочего, час.

Количество сборщиков на каждую сборочную операцию при поточной сборке:

где  Т_оп – суммарное оперативное время данной операции, мин;

t_д –   такт сборки.

На конвейерной сборке к полученному расчетному числу сборщиков необходимо добавить 2 – 5% резервных рабочих для замены временно отлучающихся с линии, а также для устранения задержек, дефектов и т.п.

Средний разряд производственных рабочих сборочных цехов для серийного производства составляет 3,5 – 4,0, для массового – 3,0 - 3,5.

К вспомогательным относятся крановщики, раздатчики инструмента, кладовщики, транспортные рабочие. количество вспомогательных рабочих принимается в % от количества производственных рабочих на основании опытных данных:

R_всп = 20 – 25% для серийного производства;

R_всп = 15 – 20% для массового производства.

Младший обслуживающий персонал (МОП) – 1 – 3% от общего числа рабочих;

ИТР + служащие – 12 – 15% от общего числа рабочих.

Площадь сборочного цеха (отделения)

Величину общей площади цеха (включая отделения испытания, окраски, упаковки и вспомогательные службы) определяют по показателям удельной общей площади на одно рабочее место. Рассчитанную таким образом площадь цеха при выполнении планировки оборудования уточняют.

Удельная площадь цехов заводов автомобильной промышленности:

1.  Сборка коробок передач                        – 15 – 20м² на 1 раб. место.

2.  Сборка двигателей и шасси                   - 20 – 40 м²

3.  Регулировка и сдача автомобилей        - 100 – 200 м²

Для серийного производства машин средних размеров (станки, двигатели, насосы, компрессоры и др.) удельная площадь на 1 производственного рабочего принимается равной 24 – 32 м².

При укрупненных расчетах принимают площадь сборочного отделения в % к площади механического цеха.

В единичном и мелкосерийном производстве площадь сборочного отделения (цеха) составляет в среднем 50 – 65% площади механического цеха;

в серийном – 30 – 40%

в массовом – 20 – 30%

при хорошо организованном поточном производстве 10 – 20%.

Планировка оборудования и рабочих мест сборочного цеха.

Расположение участков сборки должно соответствовать последовательности прохождения деталей и узлов по стадиям сборки. В соответствии с этим участки сборки должны располагаться в следующем порядке:  Слесарная обработка деталей, если она предусматривается сборка механизмов, общая сборка  машины, испытания, окраска. Сборка узлов и изделий высокой точности  выделяется в изолированных термоконстантных отделениях.

В том случае, когда узловая и общая сборка производится в одном цехе или отделении, направление потоков сборки отдельных узлов располагают, как правило, перпендикулярно линии общей сборки машины с тем, чтобы конечная операция сборки узла совершалась вблизи места установки его на линии сборки. Окрасочные и сушильные камеры могут располагаться как в линии общей сборки, так и в линиях узловой сборки.

Транспортные устройства, применяемые при сборке.

Поточная подвижная сборка производится на различных транспортных устройствах, к числу которых относятся конвейеры, рольганги, подвесные монорельсовые пути с тельферами, тележки, карусельные столы и пр.

Конвейеры для сборочных работ:

- напольные конвейеры тележечные – вертикально-замкнутые и горизонтально замкнутые;

- подвесные цепные;

- шагающие пульсирующие;

- ленточные;

- пластинчатые и др.

Применяя то или другое транспортное устройство можно получить прямую или кольцевую линию потока при непрерывном или прерывистом (периодическом, пульсирующем) движении.

Тележечные вертикально-замкнутые конвейеры применяются для прямых сборочных линий, у которых первая операция находится в начале конвейера, а последняя – в конце его. Обратная ветвь этих конвейеров располагается под рабочей ветвью, над или под полом; технологические операции можно производить по обе стороны конвейера. Эти конвейеры бывают с опрокидывающимися и неопрокидывающимися тележками.

Горизонтально-замкнутые тележечные конвейеры применяются для кольцевых сборочных линий, когда процесс сборки состоит из большого количества технологических операций. Благодаря круговому движению у этих конвейеров используется вся длина его ходовой части.

Длина тележечных конвейеров для сборки бывает 15 – 200 м, при ширине 0,25 – 3,5 м. Скорость периодически действующих конвейеров – 4 – 5 м/мин, непрерывно действующих – 0,02 – 4 м/мин.

Подвесные цепные конвейеры представляют собой замкнутое тяговое устройство в виде подвески для грузов. Широко применяются в поточном производстве для передачи деталей с одного рабочего места к другому и в другие цеха на заводах автомобильного, тракторного и сельскохозяйственного машиностроения.

Уклон при подъемах и спусках допускается до 45°, радиус закругления – 1 – 1,5 м. Скорость тяговой цепи – 0,1 – 10 м/мин.

Пульсирующий конвейер – сочетает достоинства подвижной и стационарной сборки. состоит из жесткой металлической рамы, которая опирается на гидравлические домкраты грузоподъемностью Р = 1 – 3 т.

Сборка производится на неподвижных стендовых плитах, установленных на фундаментах. Пульсирующие передвижения конвейера осуществляется на 1 шаг (от 0,5 до 1,2 м). Широко распространен в крупносерийном производстве при сборке станков.

Кроме того, в качестве транспорта при сборке используются ленточные конвейеры, рольганги, тележки (в т.ч. рельсовые), и другие виды транспорта.

При сборке на ленточных конвейерах могут применяться или длинные узкие верстаки (шириной ,4 – 0,6 м), расположенные вдоль линии сборки, или индивидуальные рабочие столы, установленные перпендикулярно линии сборки. Второй вариант удобнее при сборке легких и точных изделий.

При поточной сборке часто используются сборочные тележки, на которых закрепляют собираемые изделия; тележки последовательно передвигают от одного рабочего места к другому со скоростью 10 – 15 м/мин.

Планировка сборочного цеха.

При планировке отделений, участков и рабочих мест сборки должно быть предусмотрено следующее оборудование:

- верстаки, столы;

- сборочные автоматы и полуавтоматы;

- стенды;

-

рельсовые и безрельсовые тележки, конвейеры, наземные рельсовые пути, автоматические и полуавтоматические сборочные станки и линии, а также другое необходимое в конкретных условиях оборудование. Следует также предусмотреть места расположения сборщиков и возможность их перемещения.

Ширина пролетов сборочных цехов принимается в зависимости от габаритных размеров собираемых машин, оборудования и площадей рабочих мест и других условий.

Таблица   

Расстояние между колоннами в продольном направлении (шаг колонн) 6, 9 и 12 м. Длина пролета определяется также, как и для механического цеха, т.е. суммой размеров (по длине), считая по его оси, последовательно расположенных производственных и вспомогательных отделений, проходов и других участков цеха. Длина пролета должна быть кратна размеру шага колонн. Высота сборочных цехов (от пола до головки подкранового рельса) при наличии мостовых кранов должна быть не менее 6,15 м; при отсутствии мостовых кранов высота не менее 6 м.

Табл. 

Нормы расстояний между сборочными столами и между верстаками.

Компоновка сборочного цеха.

Сборочный цех располагается обычно в одном здании с механическим цехом, реже – в отдельном здании. Наиболее рационально расположение цехов в одном здании; в этом случае уменьшается пробег деталей, быстрее осуществляется подача деталей к сборочным местам, упрощается и удешевляется транспорт. Кроме того, в этом случае возможно объединение промежуточных и других складов, обслуживающих помещений; облегчается и ускоряется взаимосвязь между обоими цехами.

Наикратчайший пробег детали после обработки будет в том случае, если место окончательной операции механической обработки примыкает к сборочному конвейеру в той его позиции, где эта  деталь ставится в собираемый агрегат или машину.

Этому расположению отвечает такая компоновка механического и сборочного цехов, когда сборочный цех расположен в пролете, перпендикулярном пролетам механического цеха. Пример такой компоновки приведен на рис.  ______ .

Испытательные отделения.

Испытания узлов, агрегатов и изделий в целом является конечной операцией узловой и общей сборки машин; при этом испытания являются не только проверкой качества самой сборки, но и выполнения всего производственного процесса изготовления данных изделий. Испытания машин по назначению и длительности бывают:

- приемно-сдаточные;

- контрольные (повторные);

- специальные (научно исследовательские).

Приемно-сдаточные испытания проводят для определения фактических эксплуатационных характеристик.

Контрольные – в том случае, когда машина не прошла приемочных испытаний вследствие обнаруженных неисправностей. После устранения которых машина подвергается повторным испытаниям, которые называются контрольными.

Специальные испытания – проводят для проверки работоспособности машины и ее узлов, определения износа и т.д.

В зависимости от вида, назначения и масштаба выпуска машины проходят испытания на холостом ходу (проверка работы механизмов и паспортных данных) и под нагрузкой, а также испытания на производительность жесткость и точность работы.

При испытании на холостом ходу (обкаткой) проверяется правильность работы и взаимодействия органов управления машиной, надежность блокировок, безотказность работы и точность действия автоматических устройств, качество работы различных соединений.

При испытании под нагрузкой проверяются  основные свойства машины в условиях близких к эксплуатационным.

При испытании на производительность проверяется скорость, проходимость и др. показатели, определяющие производственные характеристики машины.

Испытанию на прочность и жесткость подвергают металлорежущие станки и ряд других машин.

В лекции "Развитие советской психологии в послевоенные годы" также много полезной информации.

Оборудование испытательных отделений (станций) зависит от рода машин и режима испытаний:

- стенды (для механического оборудования);

- специальное оборудование в зависимости от вида испытываемых характеристик.

Площадь испытательного отделения укрупненно рассчитывается по показателям общей удельной площади. Точное определение площади производится при разработке плана расположения испытательных стендов, рабочих мест, проходов и проездов.

Помещения испытательных отделений располагают либо в сборочном цехе, либо в отдельном пролете. При наличии вредных выделений и шума испытательную станцию располагают в отдельном здании, конструкция которого должна снижать уровень шума.

Технико-экономические показатели сборочного цеха аналогичны технико-экономическим показателям механического цеха.