Лекции ОТМС. Лекции, 6 часов самостоятельное изучение ) тема жизненный цикл изделий машиностроения и его технологическая со ставляющая. (2 Часа лекции) Введение
 Скачать 10.52 Mb.
|
|
ТЕМА 11. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СВЯЗИ (2 ЧАСА ЛЕКЦИЯ) Информационное обеспечение производственного процесса Информационный процесс является важнейшей составной частью производственного процесса изготовления машины. Информация в производственном процессе – это средство, приводящее, поддерживающее и направляющее его действие. Любой, самый малый шаг в производственном процессе совершается в результате осуществления информационного процесса. Свойства технологической информации и информационные связи Технологическая информация всегда конкретна и наделена определенным смыслом. Технологическая информация есть указание о том, что, как, когда, с помощью чего надо сделать, или это сообщение о результатах совершенного действия, изменении первоначальных условий, сообщение каких-то данных и т.п. На этапе подготовки производства разрабатывают технологию изготовления машины и ее деталей, избирают или проектируют и изготовляют производственное оборудование, технологическую оснастку и инструменты, решают задачи планирования, организации производства и управления производственным процессом. Осуществление производственного процесса включает выполнение ряда технологических процессов изготовления деталей и сборки машины, доставку к рабочим местам технологической документации, заготовок, сборочных единиц, инструментов, технологической оснастки, складирование заготовок и продукции, контроль хода производственного процесса и управление им и прочие действия, обеспечивающие функционирование производственного процесса и изготовление качественной продукции. В процессе контроля качества машины и деталей выявляют соответствие фактических значений показателей качества требуемым значениям. Делают это путем измерений, испытаний и т.д. Каждому этапу процесса изготовления машины присущи свои информационные процессы, цели и содержание которых обусловлены спецификой решаемых задач. Однако на любом этапе при решении конкретных технологических и производственных задач ведут сбор, запрос, поиск, хранение, переработку, преобразование, передачу и использование информации. Технологическая информация, поступающая на рабочее место, является исходной в информационном процессе, свершаемом при выполнении операции. Выполнение любой операции требует решения множества технологических задач, связанных, например, с установкой заготовки, настройкой станка, наблюдением за .ходом процесса обработки и управлением им. Решение каждой из них сопряжено с определенными действиями над информацией, направленными на выработку решения или управляющего воздействия на объект производства, оборудование, инструмент и т.п. Таким образом, постановку задачи, ее решение, сообщение о том, что задача решена, и оценку правильности решения связывает замкнутый информационный контур, который может быть назван информационной связью. Информационная связь – это замкнутый контур, образуемый прямым и обратным потоками информации, охватывающий все действия над информацией, необходимые для решения производственной или технологической задачи. Графическое отображение понятия об информационной связи дано на рис. 8.1. На схеме показаны действия в информационном процессе, совершаемые на пути перехода от условий задачи к результатам ее решения. Входом в информационный контур является постановка задачи, выходом – результат ее решения. Замыкает информационный контур сопоставление результата решения с условиями технологической задачи. Рис. 8.1. Схема информационной связи Технологическая задача и информационное обеспечение ее решения Выполнение производственного процесса связано с решением многих производственных и технологических задач. Любая из них расчленяется на несколько действий, и каждое из них должно быть обеспечено своим информационным процессом. Информационное обеспечение задачи в целом, так же как и отдельных действий, всегда предшествует их решению. Если задачу решает непосредственно человек, то информационный процесс во многом оказывается скрытым как от него самого, так и от наблюдателя за его действиями. Объясняется это тем, что информационный процесс человек осуществляет в результате умственной деятельности и с помощью всех органов чувств, многие действия выполняет подсознательно, но целесообразно. Например, для того чтобы взять какой-то предмет со стола, человеку достаточно осознать задачу, взглянуть на этот предмет, протянуть руку и взять предмет. Необходимыми действиями руки руководит высокоразвитая нервная система человека, не затрагивая его сознания. Если выполнение задачи возлагается на технические средства, требуется глубокая расшифровка содержания как самой задачи, так и проработка информационного процесса, обеспечивающего ее решение. Технические средства должны восполнить не только механическую, но и умственную, включая подсознательную, деятельность человека. Простота задачи, сводящейся к ряду механических действий рабочего, создает впечатление о полном отсутствии информационного процесса в ходе ее решения. В действительности же информационный процесс есть и не столь прост как задача в сделанной постановке. В этом нетрудно убедиться, если представить установку заготовки втулки автоматическим путем с применением промышленного робота. Автоматическое решение задачи требует полного раскрытия действий, которые должны быть совершены для установки заготовки в патроне станка. В них входят следующие задачи: 1) придание заготовкам втулок определенного положения в лотке; 2) придание необходимого положения лотку с заготовками в системе координат технологической системы; 3) программирование движений робота; 4) введение в устройства программного управления (УПУ) робота и станка управляющих программ (УП); 5) придание захватному устройству (ЗУ) робота исходного положения в системе координат технологической системы; 6) перемещение ЗУ робота к очередной заготовке; 7) захват роботом заготовки; 8) перемещение заготовки к патрону станка; 9) введение заготовки в рабочее пространство кулачков патрона; 10)закрепление заготовки кулачками патрона; 11)разжим ЗУ робота; 12)отвод ЗУ из зоны обработки; 13)проверка правильности установки заготовки. Рассмотрев приведенный пример, можно сделать следующие выгоды. 1. Решение производственной или технологической задачи, независимо от того, решается ли она человеком вручную или автоматически, обеспечивает информационный процесс. При решении задачи человеком вручную содержание информационного процесса во многом скрадывается, так как в основном он свершается в результате умственной деятельности человека и при участии его органов чувств. Автоматическое решение задачи нуждается в детальном раскрытии содержания информационного процесса, так как только таким путем можно выявить средства, необходимые для его осуществления и замещения информационной деятельности человека. 2. Информационный процесс, сопутствующий решению производственной или технологической задачи может быть подразделен на две части. Одна из них связана с разработкой того, что обеспечивает решение задачи (технологии, управляющих программ, технических средств и т.п.), а другая – с управлением процессом, в результате свершения которого достигается решение задачи. 3. Обе части информационного процесса так же, как и его отдельные этапы, органически связаны друг с другом. Только их обоюдная согласованность может служить гарантией успеха в решении задачи. Например, разработка управляющих программ в рассмотренном примере была бы невозможна без знания технических характеристик робота и лотка для заготовок, конструирование лотка – без знания технологических возможностей используемого робота и т.д. Обычно в разработке информационного процесса и средств, обеспечивающих его исполнение, участвуют люди разных профессий, возможно даже разобщенные территориально. Согласованность их действий и решений во многом зависит от четкости формулировки технологических задач, полноты исходных данных и изложения содержания отдельных этапов информационного процесса. 4. Для раскрытия содержания информационного процесса необходимо расчленение производственной или технологической задачи на частные задачи и элементарные действия. 5. Решение любой частной задачи обеспечивает информационная связь, объединяющая операции над информацией, необходимые для перехода от условий задачи к сообщению о том, что задача решена, и заключению, что ее решение верно. Структура информационных связей в производственном процессе Членение производственных и технологических задач влечет образование сопряженных контуров информационных связей, увязываемых в цепь в той же последовательности, в какой должно идти решение частных задач. Например, если в задаче установки заготовки втулки в патрон токарного станка выделить часть действий, непосредственно касающихся установки заготовки, то информационный процесс составил бы ряд информационных связей, показанных на рис. 8.3. Указанием к действию будет служить сигнал: "Установить заготовку". Он же будет командой к решению первой частной задачи: "Переместить ЗУ в точку с координатами x i , y i , z i Перемещение ЗУ будет идти по программе. Передаваемая ею информация должна быть переработана в управляющее воздействие с учетом местоположения в лотке заготовки, подлежащей захвату. По достижении ЗУ нужной точки должны последовать контроль и сообщение о положении, занимаемом им. Сопоставление результатов решения с условиями задачи приведет к заключению о том, как решена задача. При ответе "Нет" технологическая система должна быть заблокирована. Положительный ответ послужит командой к решению следующей частной задачи: "Захватить заготовку", и в действие будет приведен следующий информационный контур. Рис. 8.3. Фрагмент информационного процесса в задаче установки заготовки втулки в патрон станка Рассмотренный пример подтверждает высказывание о том, что информационный процесс, обеспечивающий решение основной задачи, представляет собой цепь, звеньями которой являются информационные связи, с помощью которых решаются частные задачи. В соответствии с иерархией производственных и технологических задач оказывается многоуровневым и информационный процесс, обеспечивающий их решение. Иерархические уровни информационного процесса связаны между собой потоками информации, несущими в одном направлении сигналы к действию, а в обратном направлении – сообщения об исполнении действий, состоянии оборудования и инструментов, возникших сбоях и пр. Производственный процесс в силу своих вероятностных свойств нуждается в такой структуре информационных связей, при которой обеспечивались бы возможности его самонастройки и саморегулирования. В обычном производстве процесс корректируют руководящие работники всех рангов, диспетчерская служба, операторы. В автоматизированном производстве исполнение этих функций возлагается на технические средства и тем больше, чем выше уровень автоматизации производства. Поэтому в задачу информационного процесса автоматизированного производства входит непрерывный анализ состояния производственного процесса и выработка решений по устранению причин намечающихся или возникших сбоев. Принцип адаптивного управления должен соблюдаться на всех иерархических уровнях управления и быть заложен в строение информационного процесса. Значительную часть информационного процесса в автоматизированном производстве составляет обеспечение работы аппаратных средств. Задачи технологов в разработке информационных процессов В построении информационных процессов для автоматизированных производств участвуют технологи, специалисты в области управления, автоматики, вычислительной техники, конструкторы и др. Задание на проектирование системы управления выдают технологи по завершении разработки технологии изготовления изделий с охватом мер по обеспечению их качества, вопросов транспортирования и складирования заготовок и готовых изделий, инструментообеспечения, организации и планирования производственного процесса. В задачи технологов входит выдача технических заданий на проектирование технологического оборудования и технологической оснастки, средств транспорта, складирования, инструментообеспечения и другого производственного оборудования. Деятельность технологов в построении информационного процесса не ограничивается разработкой схемы информационных связей. Сотрудничая со специалистами других областей знаний, технологи обязаны участвовать в отработке элементов информационного процесса, его технического и математического обеспечения. Раздел 6. Временные связи в производственном процессе (2 часа лекция, 2 часа самостоятельное изучение) ТЕМА 12. ВРЕМЕННЫЕ СВЯЗИ В ПРОИЗВОДСТВЕННОМ ПРОЦЕССЕ (2 ЧАСА ЛЕКЦИЯ) Компоненты временных связей Временные связи в производственном процессе возникают, прежде всего, в виде соотношений между фондами времени, которыми располагают технологическое оборудование, рабочие, производственное подразделение (участок, цех и т.п.), и затратами времени на выполнение технологических процессов изготовления изделий и отдельных операций. Временные связи образуются также в результате членения затрат времени на составляющие и определении значений различных показателей эффективности производственного процесса и его составных частей. Исходным в определении фонда времени служит календарное время за вычетом нерабочих дней в избранном периоде. Расчетный или номинальный фонд времени учитывает число и длительность полноценных и сокращенных смен, планируемое время простоя оборудования при техническом обслуживании и ремонтах, регламентируемые перерывы для отдыха рабочих при выполнении тяжелой или вредной работы. Для единицы оборудования номинальный фонд времени 100 / 1 пр с р.с. сут t t D t D Ф p н где p D – число рабочих дней в планируемом периоде; t сут – число рабочих часов в сутки; р.с D – число рабочих дней сокращенной продолжительности; t c – число часов, на которое сокращаются рабочие сутки; t пр – планируемое время простоя оборудования (3–6 % — для универсального, 10–12 % – для уникального оборудования и в тех же пределах в случаях предоставления рабочим перерывов для отдыха). В силу ряда случайных событий, неизбежных в производственном процессе, действительный фонд времени Ф д отличается от номинального на величину потерь П ф фонда времени: Ф д = Ф н + П ф Причинами таких потерь могут быть отказы оборудования, задержки с подачей на рабочие места технической документации, заготовок и инструментов, непредвиденные невыходы рабочих на работу, нарушения трудовой дисциплины и пр. Таким образом, потери фонда времени П ф = П ф.тех + П ф.орг + П ф.р где П ф.тех , П ф.орг , П ф.р – потери фонда времени соответственно по техническим, организационным причинам и по вине работающих. Затраты времени t на выполнение операций технологического процесса, называемого штучно-калькуляционным временем, слагаются из доли подготовительно-заключительного времени и штучного времени t шт : t= t п.з / n + t шт (9.1) где n – число изделий, составляющих партию. Подготовительно-заключительное время затрачивается на подготовку к изготовлению партии п изделий. Подготовительные работы включают получение задания и ознакомление с ним, изучение чертежей и технологической документации, подготовку рабочего места, настройку оборудования, сдачу изготовленных изделий и прочие работы, относящиеся ко всей партии. Штучное время представляет собой сумму четырех слагаемых: основного технологического времени t о .т , вспомогательного времени t в , времени обслуживания рабочего места и дополнительного времени t д : t шт = t о .т + t в + t д (9.2) Основное технологическое время t о .т – это время непосредственного воздействия на объект производства: изменение формы, размеров, состояния поверхностного слоя, структуры материала при обработке заготовки или соединение деталей в сборочную единицу, их закрепление и прочие действия в процессе сборки изделия. Если перечисленные воздействия производятся с помощью оборудования (станка, пресса, печи, сборочной машины) и без участия человека, основное технологическое время называют машинным. При выполнении подобных действий вручную основное технологическое время называют ручным. Если воздействия производятся с помощью машины, но с участием человека, основное технологическое время называют машинно- ручным. Вспомогательное время t в затрачивается на переходы, сопутствующие процессу непосредственного воздействия на объект производства. К такого рода переходам относят установку и закрепление заготовок для обработки, снятие их после обработки, пуск и остановку оборудования, подвод к заготовке инструмента и отвод его и т.д. Сумму основного технологического и вспомогательного времени называют оперативным временем T о п = t о .п + t в Время обслуживания рабочего места представляет собой время, затрачиваемое работающим на уход за рабочим местом и поддержание его в рабочем состоянии. Его подразделяют на две части: время технического и время организационного обслуживания рабочего места. Время технического обслуживания затрачивается на поднастройку технологической системы, смену затупившегося инструмента, удаление стружки с рабочих органов станка, приспособления. Время организационного обслуживания рабочего места затрачивается на смазывание и чистку оборудования, удаление стружки с рабочего места и приведение его в порядок. Время дополнительное t выделяется на отдых и регламентируется условиями работы (тяжестью и интенсивностью труда). При нормальных условиях работы нормируется лишь время на личные потребности. Значения времени, затраченного на выполнение операции, и его слагаемых могут быть номинальными, действительными и измеренными. Фонд времени и затраты времени на выполнение операций являются основными компонентами временных связей в производственном процессе. Производными этих величин являются показатели его эффективности: производительность, уровень загрузки оборудования, ритмичность производственного процесса, длительность цикла изготовления изделий, степень выполнения производственного задания и др. Виды и формы организации производственного процесса Структура временных связей во многом зависит от вида производственного процесса и форм его организации, выбор которых диктуется характером и объемом производимой продукции. Организационные виды и формы производственного процесса изготовления деталей. В производстве заготовок или деталей широкой номенклатуры, изготовляемых единицами или в небольших количествах, оборудование, для более полной его загрузки, объединяют в группы по общности служебного назначения. Создают отдельные участки, например, из токарных, фрезерных, сверлильных и т.п. станков (рис. 9.1). Во главе каждого участка стоит мастер. Заготовки (изделия) в зависимости от технологии изготовления, проходят нужные участки, на которых выполняются намеченные операции. Изделия небольших размеров и массы после каждой или нескольких смежных операций поступают в промежуточный склад, где хранятся до выдачи на следующую операцию. Изделия больших габаритных размеров и массы хранятся около станков на специально отведенных подкрановых площадках. Рис. 9.1. Групповая расстановка оборудования: ИРК — инструментально-раздаточная кладовая; линиями со стрелками указаны маршруты движения заготовок С увеличением выпуска одинаковых изделий появляется возможность объединить их в группы по однородности служебного назначения и вести изготовление изделий на технологически замкнутых участках. Оборудование на таких участках расставляют по ходу технологического процесса изготовления наиболее типичного представителя группы изделий. Тем самым обеспечивается прямолинейность движения в технологическом процессе большинства изделий, составляющих группу. Примерами такой формы организации производственного процесса могут служить технологически замкнутые участки на станкостроительных заводах, на которых изготовляют станины, корпусные детали, валы, зубчатые колеса и прочие детали. Относительно меньшая номенклатура изделий, закрепленных за каждым технологически замкнутым участком, дает возможность проще и лучше организовать планирование и управление производственным процессом. Пути следования изделий становятся меньшими. Сокращается время на перенастройку оборудования при переходе от изготовления одного изделия к другому. Результатом являются более высокие технико-экономические показатели по сравнению с получаемыми при групповой расстановке оборудования. При рассматриваемой форме организации снижается коэффициент использования отдельных видов оборудования, используемого частично. Например, на технологически замкнутых участках по изготовлению валов оказываются недогруженными сверлильные станки, используемые лишь при изготовлении валов только отдельных наименований. В ряде случаев при достаточном объеме выпуска изделий ограниченной номенклатуры технологически замкнутые участки превращают в комплексные, предназначаемые для изготовления типовых узлов производимых машин. На таких участках ведется не только изготовление деталей, но и сборка узлов и их испытание. Примером комплексных участков могут быть участки на станкостроительных заводах по производству гидроаппаратуры (гидравлических приводов, гидропанелей, золотниковых устройств и др.). Рассмотренные формы организации относятся к непоточному виду производственного процесса, так как ни одна из них не обеспечивает непрерывности движения изготовляемых изделий и равномерного выпуска их в единицу времени. По мере увеличения объема выпуска одинаковых изделий создается возможность организации по то чно го пр о из во д ст ва . Одной из форм поточного производства является переменно-поточное производство, называемое еще многопредметным. Его создают в тех случаях, когда число изделий одного наименования не позволяет полностью загрузить основное оборудование технологически замкнутого участка. Для переменно-поточного производства характерен периодический запуск в изготовление партий изделий ограниченной номенклатуры. При переходе от изготовления партии изделий одного наименования к изготовлению партии другого наименования оборудование последовательно перенастраивают. Оборудование расставляют строго по ходу технологического процесса. Все оборудование поточной линии связывают транспортными устройствами, передающими изделия с операции сразу же по ее завершении на другую операцию. На случай непредвиденных потерь фонда времени и колебаний затрат времени на выполнение операций на отдельных рабочих местах, на транспортных устройствах, связывающих оборудование, создаются резервные (страховые) заделы изделий. Эти заделы необходимы для того, чтобы работа поточной линии не прерывалась в случае остановки оборудования на какой- либо из операций. Технологический процесс для поточного производства разрабатывают таким образом, чтобы продолжительность каждой операции была, по возможности, равна или кратна такту выпуска. Это позволяет наиболее полно использовать оборудование поточной линии и обеспечить ритмичность производственного процесса. Организационные виды и формы производственного процесса сборки изделий можно представить в виде схемы, показанной на рис. 9.2. Рис. 9.2. Виды и формы организации производственного процесса сборки Непоточная стационарная сборка характеризуется тем, что собираемый объект от начала и до конца сборки остается на одном рабочем месте. Сборку ведут рабочий или бригада рабочих. Все необходимые детали и сборочные единицы доставляются на рабочее место. Выполнение сборочных работ распределяется между рабочими и бригадами бригадиром и мастером участка. Для облегчения труда рабочих рабочие места или стенды оснащают универсальными приспособлениями и подъемно-транспортными средствами. Оборудование (станки, прессы и др.), используемое при сборке, размещают так, чтобы оно было доступно для рабочих с разных рабочих мест. Областью экономичного использования непоточной стационарной сборки является единичное и мелкосерийное производство. При увеличении объема выпуска одинаковых изделий создается возможность перехода к непоточной подвижной сборке. Ее особенностью является то, что в процессе сборки объект периодически перемещается от одного рабочего места на другое. Сборочные операции выполняют отдельные рабочие или бригады рабочих, специализирующиеся на определенных работах. Все рабочие места связывают с помощью транспортных устройств (рольгангов: рельсовых тележек и др.). Окончив выполнение всех переходов, составляющих операцию, рабочий перемещает собираемый объект к следующему рабочему месту. Для компенсации колебаний затрат времени на выполнение сборочных операций между смежными рабочими местами создаются межоперационные заделы собираемых объектов. Это позволяет сборщику, закончившему операцию раньше сборщика, работающего на предшествующей операции, продолжать работу за счет задела. Непоточную стационарную сборку применяют в серийном производстве. Дальнейшее увеличение числа одинаковых изделий, подлежащих сборке, делает экономичным использование поточной сборки, обеспечивающей при прочих равных условиях наиболее высокую производительность труда и соответствующий уровень технико-экономических показателей. Одной из форм поточной сборки является стационарная сборка, при которой все собираемые объекты на протяжении всей сборки остаются на рабочих местах или стендах. Рабочие же или бригады по сигналу одновременно переходят от одних собираемых объектов к другим через промежутки времени, равные такту. Каждый рабочий (бригада) выполняет закрепленную за ним (нею) одну и ту же операцию на каждом из собираемых объектов. Узкая специализация рабочих способствует повышению качества и производительности труда. Основным преимуществом поточной стационарной сборки является работа с установленным тактом, результатом чего являются равномерный выпуск продукции и более короткий цикл сборки. Область экономичного использования поточной стационарной сборки является серийное производство машин, отличающихся большими габаритными размерами и массой или же недостаточной жесткостью базирующих деталей. Примерами машин, сборку которых ведут с использованием рассматриваемой формы организации производственного процесса, могут быть тяжелые автомобили, самолеты, крупные дизели, тяжелые станки и т.п., изготовляемые серийно. Использование поточной подвижной сборки с непрерывно или периодически перемещающимися собираемыми объектами становится экономичным при выпуске одинаковых изделий в значительных количествах. Такую форму организации процесса сборки широко используют, например, на автомобильных заводах, производящих однотипные автомобили в объемах, исчисляемых сотнями тысяч в год. Для перемещения собираемых объектов используют различного рода конвейеры (ленточные, цепные, рамные и др.). Ленточные конвейеры используют при сборке изделий небольших габаритных размеров и массы, например, часов, небольших электродвигателей, карбюраторов и т.п. Цепные конвейеры осуществляют перемещение рельсовых тележек с установленными на них приспособлениями, в которых закрепляют объекты сборки. В массовом производстве широко используют подвесные цепные конвейеры, освобождающие площадь пола и улучшающие работу сборщиков. Например, на конвейерах такого вида собирают автомобили на Волжском автомобильном заводе (ВАЗ). Собираемый автомобиль на непрерывно движущемся конвейере находится в подвешенном состоянии. Длина конвейера около 2 км. Такт выпуска составляет 1 мин. Скорость непрерывно движущегося конвейера лимитируется физиологическими возможностями человека и находитсм под контролем службы охраны труда. Для поточных форм организации производственного процесса расчетное число рабочих мест или позиций, которые должен пройти собираемый объект, п t T T q c o (9.3) где Т о – расчетная трудоемкость всех переходов сборки одного объекта; Т с – расчетная трудоемкость переходов, совмещенных с выполнением других переходов; τ – расчетный такт сборки; t п – время, необходимое для транспортирования собираемого объекта от одного рабочего места к другому с периодическим перемещением объекта, или время возвращения рабочего по окончании выполнения операции при непрерывно движущемся объекте сборки в исходное положение; γ – число параллельных потоков, необходимых для сборки одинаковых изделий при заданном объеме выпуска. Основные преимущества поточного производства по сравнению с непоточным следующие: более высокая производительность производственного процесса; более короткий цикл изготовления изделий; более высокие технико-экономические показатели (выпуск продукции на единицу площади, на единицу оборудования, на одного работающего и т.п.); большее постоянство качества продукции; значительное упрощение планирования, управления и учета; значительное снижение себестоимости. К недостаткам поточного производства относится, прежде всего, сложность перехода к изготовлению новых изделий. Основы технического нормирования Нормой времени называют регламентируемые затраты времени t, необходимые для выполнения данной операции в нормальных производственных условиях. Норма времени может быть установлена расчетным, укрупненных нормативов, статистическим или опытным методом. При определении нормы штучного времени t шт технологическую операцию расчленяют на элементы, составляющие ее (переходы, рабочие хода и приемы). В сумме поэлементные нормативные затраты времени дают норму оперативного времени t о п : t о п = t о .т + t в Норму основного технологического времени на выполнение перехода, если оно является машинным t м , определяют расчетом. Для токарных, сверлильных, резьбонарезных работ, для зенкерования, развертывания и фрезерования t о .т = t м = Lk/S = Lk/nS о б где L – длина рабочего хода инструмента, мм; k – число рабочих ходов; S – минутная подача инструмента, мм/мин; п – частота вращений шпинделя, мин , S о б – подача на один оборот шпинделя. Длина рабочего хода инструмента относительно заготовки (при фрезеровании наоборот) представляет собой сумму трех слагаемых (рис. 9.3): L = l 1 + L д + l 2 где L д – длина обрабатываемой поверхности; l 1 – врезание (вход) инструмента; l 2 – выход инструмента. Если основное технологическое время является ручным, то его определяют по нормативам, разработанным для различных работ, например, слесарно-сборочных. Рис. 9.3. Длина рабочего хода инструмента Норма вспомогательного времени t в охватывает затраты времени на вспомогательные приемы, необходимые для осуществления перехода. Чаще такие приемы выполняют вручную и назначают затраты времени по нормативам. В нормативах указаны нормы времени, например, на установку и снятие заготовок разных размеров и массы, подвод режущего инструмента к заготовке, включение и отключение рабочей подачи, отвод инструмента в исходное положение и др. Нормы времени t об обслуживания рабочего места и времени t д дополнительного устанавливают в процентах от оперативного времени в соответствии с нормативами. Расчетный метод нормирования трудоемок, вследствие чего его чаще применяют в массовом производстве. По мере того, как число одинаковых изделий, подлежащих изготовлению, уменьшается, должны сокращаться и расходы на нормирование. В таких случаях рационально пользоваться методом укрупненных нормативов, создаваемых на базе расчетного метода. Для разработки таких нормативов группируют близкие по служебному назначению детали, но отличающиеся размерами, например, гладкие втулки, кольца, фланцы, зубчатые колеса одной степени точности и т.п. Используя расчетный метод, нормируют операции технологических процессов изготовления отдельных представителей групп. Полученные нормы времени в виде точек наносят на графики. Рис. 9.4. Кольцо (а) и зависимость затрат времени на его изготовление от диаметра D и толщины Н (б) При использовании статистического метода норму времени устанавливают на основании статистических данных о затратах времени на выполнение аналогичных операций на станках одинакового типоразмера. Свое название опытный метод нормирования получил в связи с тем, что нормирование поручается лицу, обладающему большим производственным опытом и использующему его при назначении нормы времени. Оба метода получили название суммарного нормирования, так как нормы времени устанавливают сразу на всю операцию без раскрытия структуры затрат времени. К тому же эти методы учитывают уровень производительности труда, достигнутый в прошлом, и не учитывают возможностей новой техники и более совершенной организации производства. Несмотря на столь существенные недостатки, статистический и опытный методы нормирования используют в мелкосерийном и единичном производствах, так как они требуют малых затрат времени и расходов на нормирование. Пути сокращения затрат времени на выполнение операции Пути сокращения подготовительно-заключительного времени Согласно формуле (8.1) долю подготовительно-заключительного времени t п.з в затратах времени на выполнение операции можно уменьшить путем либо непосредственного уменьшения t п.з , либо увеличения объема партии изготовляемых изделий. Затраты времени на подготовку к работе слагаются из времени t о получения и ознакомления рабочего с заданием, времени t и получения и установки на станке инструментов и приспособлений и времени t c статистической настройки технологической системы: t п.з = t о + t и + t c Сокращению затрат времени t о способствует четкость в постановке задачи, исчерпывающе и ясно написанный технологический процесс и легко читаемый чертеж. Обеспечение этих требований ложится на инженерно- технический состав. Своевременная доставка к рабочему месту чертежей, технологической документации, управляющих программ, инструментов, приспособлений и заготовок зависит от совершенства организации производства. Для уменьшения затрат времени на установку приспособлений и инструмента на станке обычно используют методы взаимозаменяемости. Их требуемое положение на станке достигается путем соприкосновения поверхностей основных баз приспособления или инструмента с исполнительными поверхностями станка и последующего закрепления. Значительная доля подготовительно-заключительного времени приходится на статическую настройку технологической системы. Использование различных регулировочных устройств, позволяющих быстро и с достаточной точностью придать инструменту требуемое положение в системе координат технологической системы, существенно облегчает задачу статической настройки. С целью ускорения процесса настройки технологической системы широко используют сменные резцедержатели, револьверные головки и сменные инструментальные магазины с заранее настроенным инструментом. На агрегатных станках, предназначенных для изготовления деталей нескольких наименований, делают сменными шпиндельные коробки. Для ускорения настройки станков с программным управлением (ПУ), более длительной, чем обычных станков, применяют оптические устройства, измерительные головки, контрольные оправки, центроискатели и другие виды технологической оснастки. С помощью такой оснастки удается быстрее придать требуемое исходное положение в пространстве системам координат, связанным с приспособлением, заготовкой, режущим инструментом, и согласовать с управляющей программой местоположение нуля станка и исходной точки инструмента. Сокращения штучного времени Из анализа формулы (9.2) штучного времени следует, что оно может быть сокращено главным образом за счет оперативного времени t о п = t о .т + t в поскольку доля остальных слагаемых в штучномвремени не велика. Сокращение t о п может быть достигнуто путем либо уменьшения t о .т и t в , либо полным или частичным совмещением во времени переходов в операции. Пути сокращения основного технологического времени, если оно является машинным, указывает формула: об 2 д 1 м nS k l L l t Сокращение машинного времени может быть достигнуто за счет уменьшения пути 2 д 1 l L l относительного движения с рабочей подачей инструмента и заготовки; сокращения числа рабочих ходов к; повышения режимов обработки; совмещения во времени основных переходов. Наибольший эффект в уменьшении пути рабочего хода инструмента получается при распределении длины д L обрабатываемой поверхности заготовки между несколькими режущими инструментами. Так, обработка поверхности вала двумя резцами (рис. 9.5) дает сокращение м t почти вдвое по сравнению с обработкой той же поверхности одним резцом: об 2 д 1 ) 5 , 0 ( nS k l L l t Рис 9.5. Распределение длины обрабатываемой поверхности между двумя резцами Сокращение пути относительного движения инструмента и заготовки с рабочей подачей может также осуществляться за счет длин на вход и на выход режущего инструмента. Число рабочих ходов к зависит от припуска на обработку, мощности станка и требований к точности получаемых размеров. Достичь сокращения числа рабочих ходов можно приближением размеров и формы заготовок к размерам и форме готовой детали. Достижению этой же цели могут способствовать устройства адаптивного управления упругими перемещениями в технологических системах. Одним из эффективных средств уменьшения машинного времени является повышение режимов обработки. Выбор режимов тесно связан с требуемой точностью детали, качеством поверхностных слоев материала и стойкостью режущего инструмента. Выбор подачи лимитирует допускаемая при обработке сила резания, от значения которой зависят упругие перемещения в технологической системе и качество поверхностного слоя обрабатываемой поверхности заготовки. Скорость резания лимитируется размерной стойкостью режущего инструмента и количеством образующейся в процессе резания теплоты, деформирующей технологическую систему и влияющей также на качество поверхностного слоя. Таким образом, установление режимов обработки должно быть основано на экономичном достижении требуемого качества изготовляемых деталей. Повышение режимов обработки таит в себе значительные резервы сокращения машинного времени. Новые высокостойкие инструментальные материалы и более совершенные конструкции инструментов, расширение диапазонов скоростей движения рабочих органов станков, оснащение станков автоматическими системами управления точностью создают возможности для использования этих резервов и повышения производительности процессов обработки заготовок. Не менее эффективные результаты в сокращении машинного времени при выполнении операции дает совмещение во времени основных переходов. Примером такого совмещения может служить обработка поверхностей различных диаметров заготовки блока зубчатых колес на многорезцовом станке 12-ю инструментами (рис. 9.6). Машинное время, затрачиваемое на всю операцию, будет равно в этом случае машинному времени наиболее длительного основного перехода: нб м oi t t , где oi t – затраты времени на выполнение i-го основного перехода. Рис. 9.6. Совмещение во времени основных переходов при многорезцовой обработке заготовки блока зубчатых колес Сокращение основного технологического времени, если оно является ручным, может быть достигнуто механизацией ручного труда. Вспомогательное время Может быть сокращено двумя путями: непосредственным сокращением времени, затрачиваемого на выполнение вспомогательных переходов и совмещением выполнения вспомогательных переходов с основными переходами. Затраты времени на выполнение j-го вспомогательного перехода обозначим через t вj Непосредственное сокращение вспомогательного времени возможно за счет уменьшения затрат времени на замену обработанной заготовки следующей из партии; увеличения скорости холостых перемещений рабочих органов станка; уменьшения затрат времени на управление оборудованием и приспособлениями; уменьшения времени, затрачиваемого на контроль за ходом технологического процесса. Установка с требуемой точностью заготовок на станке может отнимать много времени. Например, установка и закрепление заготовок крупногабаритных деталей иногда занимает 8–12 ч. Применение специальных, универсальных и других видов приспособлений или нормализованных средств в виде опор, планок, подкладок и т.п. обеспечивает базирование деталей по правилу шести точек с меньшими затратами времени. Этому же способствует использование быстродействующих пневматических, гидравлических и электромеханических зажимов, встраиваемых в приспособления. Для уменьшения затрат времени на вспомогательные хода все современные станки оснащают механизмами ускоренных перемещений рабочих органов и автоматическими устройствами, обеспечивающими переход к рабочей подаче. Время, затрачиваемое на управление станком и приспособлением, сокращают в результате концентрации управления в одном месте. На тяжелых станках пульты управления дублируют, что позволяет рабочему управлять станком с разных точек рабочего места. Введение механизмов ускоренных перемещений инструментов (заготовок) в исходное рабочее положение, устройств для быстрой смены инструментов, автоматизация управления ходом операции являются основными мерами по непосредственному сокращению вспомогательного времени. К уменьшению оперативного времени приводит полное или частичное совмещение вспомогательных переходов с выполнением основных переходов. Примером такого совмещения может служить установка очередной заготовки на одном конце поворотного стола фрезерного станка в то время, как на другом его конце идет обработка предшествующей заготовки. По окончании обработки стол поворачивается на 180°, начинается обработка очередной заготовки, а на свободном конце стола обработанная заготовка заменяется новой. Совмещение времени установки заготовки с ее обработкой может быть получено при "маятниковой" обработке (рис. 9.7). Сущность ее заключается в том, что во время обработки одной заготовки, установленной на одном конце стола станка, осуществляется смена другой, установленной на другом конце стола и ранее обработанной. Рис. 9.7. Схема "маятниковой" обработки С основными переходами могут быть совмещены замена инструментов в инструментальных магазинах, измерения заготовок в ходе обработки, изменения режимов обработки и другие вспомогательные приемы. Полное совмещение вспомогательных приемов с основными приводит к тому, что оперативное время становится равным основному технологическому времени: t о п = t о .т Структуры временных связей в операциях технологического процесса Структуры оперативного времени в операциях могут отличаться в зависимости от способов выполнения основных переходов; степени совмещения с основными переходами выполнения вспомогательных переходов; числа потоков, дублирующих выполнение одинаковых переходов при изготовлении одноименных изделий. Параллельный способ обработки характеризуется одновременностью обработки поверхностей заготовки многими инструментами, поэтому основное технологическое время равно наибольшему времени обработки одной или нескольких поверхностей, равноценных по затратам времени: нб о.т oi t t На рис. 9.8 приведены примеры использования трех способов осуществления основных переходов при многоместной обработке заготовок одинаковых (рис. 9.8, а, б, в) и разных деталей (рис. 9.8, г, д). Оперативное время t о п , приходящееся при многоместной обработке на одну заготовку, будет равно оперативному времени n t оп обработки п заготовок, отнесенному к числу п: n t t n / оп оп Рис. 9.8. Три способа осуществления основных переходов при многоместной обработке Затраты времени t в на выполнение вспомогательных переходов могут быть разложены на составляющие их элементы: t в = t с. у + t упр + t х + t к где t с.у – время, затрачиваемое на установку и съем заготовки; t упр – время, затрачиваемое на управление станком и приспособлением; t х – время вспомогательных ходов (подводов заготовки к инструментам или наоборот, поворотов и фиксации положения столов, револьверных головок, смены инструментов и т.п.); t к – время, затрачиваемое на контроль за ходом технологического процесса. Для упрощения структуры вспомогательного времени представим его в виде двух слагаемых: t с. у и t х , включив в состав последнего все остальные виды вспомогательных переходов. Будем считать, что t в = t с. у + t х Вспомогательные переходы могут сочетаться с основными переходами при всех способах выполнения основных переходов и быть А – несовмещенными, Б – частично совмещенными, В – полностью совмещенными. Когда ни основные, ни вспомогательные переходы не совмещены, оперативное время s j xj p i oi t t t t 1 с.у 1 оп где s – число вспомогательных ходов. Совмещение затрат времени t c . y на установку заготовки и съем детали с основными переходами возможно при наличии на станке отдельной установочной позиции. Такие позиции обычно предусмотрены на многопозиционных станках, примером которых может быть четырехпозиционвый агрегатный станок с поворотным столом (рис. 9.9). Рис. 9.9. Совмещение с основными переходами установки (съема) заготовки на четырехпозиционном агрегатном станке Рис. 9.10. Полное совмещение установки (съема) заготовки и вспомогательных переходов с основными Полное совмещение t c . y и t x со временем выполнения основных переходов достигается в непрерывных процессах, характеризуемых непрерывностью перемещения заготовок с рабочей подачей. Примерами непрерывных процессов могут быть бесцентровое шлифование поршневых |