Машиностроение

Системы управления на машиностроительном предприятии

2013-04-08T13:34:23Z

СИСТЕМЫ ДОКУМЕНТАЦИИ

ЕСКД (Единая система конструкторской документации)

Общие положения

Единая система конструкторской документации – комплекс стандартов, устанавливающих взаимосвязанные нормы и правила по разработке, оформлению и обращению конструкторской документации, разрабатываемой и применяемой на всех стадиях жизненного цикла изделия (при проектировании, изготовлении, эксплуатации, ремонте и др.).

Конструкторская документация является товаром и на нее распространяются все нормативно-технические акты, как на товарную продукцию

Основное назначение стандартов ЕСКД состоит в установлении единых оптимальных правил выполнения, оформления и обращения конструкторской документации, которые обеспечивают:

1) применение современных методов и средств при проектировании изделий;

2) возможность взаимообмена конструкторской документацией без ее переоформления;

3) оптимальную комплектность конструкторской документации;

4) механизацию и автоматизацию обработки конструкторских документов и содержащейся в них информации;

5) высокое качество изделий;

6) наличие в конструкторской документации требований, обеспечивающих безопасность использования изделий для жизни и здоровья потребителей, окружающей среды, а также предотвращение причинения вреда имуществу;

7) возможность расширения унификации и стандартизации при проектировании изделий;

8) возможность проведения сертификации изделий;

9) сокращение сроков и снижение трудоемкости подготовки производства;

10) правильную эксплуатацию изделий;

11) оперативную подготовку документации для быстрой переналадки действующего производства;

12) упрощение форм конструкторских документов и графических изображений;

13) возможность создания единой информационной базы автоматизированных систем (САПР, АСУП и др.);

14) гармонизацию с соответствующими международными стандартами.

Виды изделий

Изделием называется любой предмет или набор предметов производства, подлежащих изготовлению на предприятии.

Изделия, в зависимости от их назначения, делят на изделия основного производства и на изделия вспомогательного производства.

К изделиям основного производства следует относить изделия, предназначенные для поставки (реализации).

К изделиям вспомогательного производства следует относить изделия, предназначенные только для собственных нужд предприятия (объединения), изготовляющего их.

Изделия, предназначенные для поставки (реализации) и одновременно используемые для собственных нужд предприятием, изготовляющим их, следует относить к изделиям основного производства.

Устанавливаются следующие виды изделий:

а) детали;

б) сборочные единицы;

в) комплексы;

г) комплекты.

Изделия, в зависимости от наличия или отсутствия в них составных частей, делят на:

а) неспецифицированные (детали) - не имеющие составных частей;

б) специфицированные (сборочные единицы, комплексы, комплекты) - состоящие из двух и более составных частей.

К покупным относятся изделия, не изготовляемые на данном предприятии, а получаемые им в готовом виде, кроме получаемых в порядке кооперирования.

К изделиям, получаемым в порядке кооперирования, относят составные части разрабатываемого изделия, изготовляемые на другом предприятии по конструкторской документации, входящей в комплект документов разрабатываемого изделия.

Виды конструкторских документов

К конструкторским документам (именуемым в дальнейшем словом "документы") относят графические и текстовые документы, которые в отдельности или в совокупности определяют состав и устройство изделия и содержат необходимые данные для его разработки или изготовления, контроля, приемки, эксплуатации и ремонта.

Основные надписи

В графах основной надписи и дополнительных графах (номер граф на форме показаны в скобках) указывают:

в графе 1 - наименование изделия (в соответствии с требованиями ГОСТ 2.109-73), а также наименование документа, если этому документу присвоен код. Для изделия народнохозяйственного назначения допускается не указывать название документа, если его код определен ГОСТ 2.102-68, ГОСТ 2.601-68, ГОСТ 2.602-68, ГОСТ 2.701-84;

в графе 2 - обозначение документа;

в графе 3 - обозначение материала детали (графу заполняют только на чертежах деталей);

в графе 4 - литеру, присвоенную документу (графу заполняют последовательно, начиная с крайней левой клетки);

Допускается для изделий народнохозяйственного назначения в рабочей конструкторской документации литеру проставлять только в спецификациях и технических условиях;

в графе 5 - массу изделия по ГОСТ 2.109-73;

в графе 6 - масштаб (проставляется в соответствии с ГОСТ 2.302-68 и ГОСТ 2.109-73);

в графе 7 - порядковый номер листа (на документах состоящих из одного листа, графу не заполняют);

в графе 8 - общие количество листов (графу заполняют только на первом

листе);

в графе 9 - наименование или различительный индекс предприятия, выпускающего документ (графу не заполняют если различительный индекс содержится в обозначении документа);

в графе 10 - характер работы, выполняемой лицом, подписывающим документ. Свободную строку заполняют по усмотрению разработчика, например: "Начальник отдела", "Начальник лаборатории", "Рассчитал";

в графе 11 - фамилия лиц, подписавших документ;

в графе 12 - подписи лиц, фамилии.

Подписи лиц, разработавших данный документ и ответственные за нор- моконтроль, являются обязательными.

При отсутствии титульного листа допускается подпись лица, утвердившего документ, размещать на свободном поле первого или заглавного листа документа в порядке, установленном для титульных листов по ГОСТ 2.105 -79.

Если необходимо на документе наличие визы должностного лица, то их размещают на поле для подшивки первого или заглавного листа документа;

в графе 13 - дату подписания документа;

в графе 14 - 18 - графы таблицы изменения, которые заполняются в соответствии с требованиями ГОСТ 2.503-74;

в графе 19 - инвентарный номер подлинника по ГОСТ 2.501-88;

в графе 20 - подпись лица, принявшего подлинник в отдел (бюро) технической документации, и дату приемки;

в графе 21 - инвентарный номер подлинника, взамен которого выпущен данный подлинник по ГОСТ 2.503-74;

в графе 22 - инвентарный номер дубликата по ГОСТ 2.502-68;

в графе 23 - подпись лица, принявшего дубликат в отдел (бюро) технической документации, и дату приемки;

в графе 24 - обозначение документа, взамен или на основании которого выпущен данный документ. Допускается также использовать графу для указания обозначения документа аналогичного изделия, для которого ранее изготовлена технологическая оснастка, необходимая для данного изделия;

в графе 25 - обозначение соответствующего документа, в котором впервые записан данный документ;

в графе 26 - обозначение документа, повернутое на 180° для формата А4 и для формата больше А4 при расположении основной надписи вдоль длинной стороны листа и на 90° для формата больше А4 при расположении основной надписи вдоль короткой стороны листа;

в графе 27 - знак, установленный заказчиком в соответствии с требованиями нормативно-технической документации и проставляемый представителем заказчика;

в графе 28 - номер решения и год утверждения документации соответствующей литере;

в графе 29 - номер решения и год утверждения документации; в графе 30 - индекс заказчика в соответствии с нормативно-технической документацией;

в графе 31 - подпись лица, копировавшего чертеж;

в графе 32 - обозначение формата листа по ГОСТ 2.301-68;

в графе 33 - обозначение зоны, в которой находится измененная часть изделия;

в графе 34 - номера авторских свидетельств на изобретения, использованные в данном изделии.

Основные надписи, дополнительные графы к ним и рамки выполняют сплошными основными и сплошными тонкими линиями по ГОСТ 2.303-68.

Основные надписи располагают в правом нижнем углу конструкторских документов.

На листах формата А4 по ГОСТ 2.301-68 основные надписи располагаются вдоль короткой стороны листа.

Таблица изменений в основной надписи при необходимости может продолжаться вверх или влево от основной надписи (при наличии графы 33 - влево от нее).

При расположении таблицы изменений слева от основной надписи наименование граф 14-18 повторяют.

Для быстрого нахождения на чертеже (схеме) составной части изделия или его элемента рекомендуется разбивать поле чертежа (схемы) на зоны. Отметки, разделяющие чертеж (схему) на зоны, рекомендуется наносить на расстоянии, равном одной из сторон формата А4.

Отметки наносят:

по горизонтали - арабскими цифрами справа налево;

по вертикали - прописными буквами латинского алфавита снизу вверх.

Зоны обозначаются сочетанием цифр и букв, например: 1А, 2А, ЗА, 1 В, 2В, ЗВ и т.д.

На чертежах (схемах) с одним обозначением, выполненных на нескольких листах, нумерация зон по горизонталь должна быть сквозной в пределах всех листов.

Эксплуатационные документы

Эксплуатационные документы (ЭД) предназначены для эксплуатации изделий, ознакомления с их конструкцией, изучения правил эксплуатации (использования по назначению, технического обслуживания, текущего ремонта, хранения и транспортирования), отражения сведений, удостоверяющих гарантированные изготовителем значения основных параметров и характеристик (свойств) изделия, гарантий и сведений по его эксплуатации за весь период (длительность и условия работы, техническое обслуживание, ремонт и другие данные), а также сведений по его утилизации: Руководство по эксплуатации, инструкция по монтажу, пуску, регулированию и обкатке изделия, формуляр, паспорт, этикетка, каталог деталей и сборочных единиц, нормы расхода запасных частей, нормы расхода материалов, ведомость комплекта запасных частей, инструмента и принадлежностей (ЗИП), учебно-технические плакаты Ведомость эксплуатационных документов.

В ЭД, поставляемой с изделием, должна в обязательном порядке в любом случае содержаться следующая информация:

- наименование и номер стандарта, обязательным требованиям которого должно соответствовать изделие;

- основные сведения, технические данные и потребительские свойства;

- правила и условия эффективного и безопасного использования, хранения, транспортирования и утилизации;

- ресурс, срок службы и сведения о необходимых действиях потребителя по его истечении и также о возможных последствиях при невыполнении указанных действий;

- гарантии изготовителя (поставщика);

- сведения о сертификации (при наличии);

- сведения о приемке.

В качестве самостоятельных приложений к документам относят:

- памятки по обращению с изделием;

- инструкции для отдельных специалистов обслуживающего персонала;

- инструкции по мерам безопасности;

- инструкции по проверке специальных контрольно-измерительных приборов и оборудования;

- инструкции по проведению специальных работ, проверок и испытаний изделий на промежуточных пунктах (базах, складах);

- специальные формуляры (например, формуляр шумности, по аварийно- спасательному обеспечению);

- специальные инструкции (например, инструкции по защите информации, инструкции по переводу изделия в категорию утилизируемого);

- ведомости (например, ведомости размещения ЗИП, имущества);

- нормировочные документы (например, нормы времени, трудоемкости выполнения отдельных работ);

- сервисные книжки по обслуживанию изделия, гарантийные талоны;

- спецификации комплектов специального назначения.

Для изделий, разрабатываемых по заказу Министерства обороны, номенклатуру, структуру и содержание приложений согласовывают с ним: РЭ руководство по эксплуатации, ИМ инструкция по монтажу, пуску, регулированию и обкатке изделия, ФО формуляр, ПС паспорт, ЭТ этикетка, КДС Каталог деталей и сборочных единиц, НЗЧ Нормы расхода запасных частей, НМ Нормы расхода материалов, ЗИ Ведомость, ЗИП УП Учебно-технические плакаты, ВЭ Ведомость эксплуатационных документов, ИМ составляют на монтаж, пуск, регулирование и обкатку изделия на месте его применения и в случае, если эти требования нецелесообразно или невозможно изложить в РЭ, ЭТ составляют на изделия, для которых данные, необходимые для эксплуатации, не превышают пять - шесть основных показателей. Для подтверждения этих показателей нет необходимости составлять ФО (ПС) и технически их невозможно и нецелесообразно маркировать на изделии КДС составляют на изделия, для которых в течение времени эксплуатации предусмотрены неоднократный ремонт и замены составных частей Под НЗЧ на период эксплуатации одного изделия понимают среднее ожидаемое за этот период количество замен составных частей из-за отказов и выработки ресурса Под НМ на период эксплуатации понимают среднее ожидаемое за этот период количество материалов ЗИ составляют на изделия, с которыми совместно поставляют прилагаемые к ним комплекты ЗИП, а так же наборы ЗИП, поставляемые отдельно от изделия, для эксплуатации которых предназначается ЗИП (например ЗИП одиночный, групповой, ремонтный и др.). Если количество наименований изделий и материалов незначительно, то ЗИ допускается не разрабатывать, а их номенклатуру перечисляют в формуляре или паспорте УП разрабатывают по ГОСТ 2.605 ВЭ составляют на изделия, в комплект эксплуатационных документов которых входят два и более самостоятельных эксплуатационных документов

Оформление ЭД

Оформление ЭД осуществляется в соответствии с требованиями ГОСТ 2.105 с учетом особенностей, изложенных в настоящем приложении.

Все ЭД на изделия, поставляемые заказчику, брошюруют в прочные папки, обклеенные водонепроницаемым материалом, с легкоразъемными креплениями (замками). Ширина корешка папки должна обеспечивать возможность наклейки прозрачного кармана для помещения в нем ярлыка с обозначением документа и номером раздела (разделов).

Устройство механизма крепления листов в папке должно исключать возможность его самопроизвольного раскрытия и выпадения листов при работе с документами.

Комплектование документов РЭ и КДС производят по разделам (подразделам) или по темам изготовители документации. В одну папку можно брошюровать документ целиком или несколько разделов (тем) документа. Количество листов, помещаемых в одну папку, определяется из необходимости обеспечения удобства работы, но не более 500 листов.

При наличии в одной папке нескольких разделов (тем) каждый раздел изготовитель документации обозначает цветным шмуцтитулом. Выступающий язычок шмуцтитула, на который наносят номер раздела (темы), должен быть жестким и с синтетическим покрытием. Для удобства прочтения шмуцтитулы разделов (тем) располагают уступом.

В каждой папке с документом помещают:

- титульный лист документа, раздела (при его наличии);

- перечень разделов документа, количество и номера папок (если документ скомплектован в несколько папок);

- лист с содержанием папки;

- лист регистрации изменений;

- лист регистрации временных изменений (при их наличии);

- лист с перечнем принятых сокращений и условных знаков;

введение (при необходимости).

Единая система технической документации (ЕСТД)

Виды технологических документов и стадии их разработки

В зависимости от назначения технологические документы (далее – документы) подразделяют на основные и вспомогательные.

К основным относят документы: содержащие сводную информацию, необходимую для решения одной или комплекса инженерно–технических, планово–экономических и организационных задач; полностью и однозначно определяющие технологический процесс (операцию) изготовления или ремонта изделия (составных частей изделия).

К вспомогательным относят документы, применяемые при разработке, внедрении и функционировании технологических процессов и операций, например карту заказа на проектирование технологической оснастки, акт внедрения технологического процесса и др.

Основные технологические документы подразделяют на документы общего и специального назначения.

К документам общего назначения относят технологические документы, применяемые в отдельности или в комплектах документов на технологические процессы (операции), независимо от применяемых технологических методов изготовления или ремонта изделий (составных частей изделий), например карту эскизов, технологическую инструкцию.

К документам специального назначения относят документы, применяемые при описании технологических процессов и операций в зависимости от типа и вида производства и применяемых технологических методов изготовления или ремонта изделий (составных частей изделий), например маршрутную карту, карту технологического процесса, карту типового (группового) технологического процесса, ведомость изделий (деталей, сборочных единиц) к типовому (групповому) технологическому процессу (операции), операционную карту и др.

Виды основных технологических документов, их назначение и условное обозначение приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Виды документов

Вид документа	Условное обозначение документа	Назначение документа
Документы общего назначения
Титульный лист	ТЛ	Документ предназначен для оформления: – комплекта (ов) технологической документации на изготовление или ремонт изделия; – комплекта (ов) технологических документов на технологические процессы изготовления или ремонта изделия (составных частей изделия); – отдельных видов технологических документов. Является первым листом комплекта (ов) технологических документов
Карта эскизов	КЭ	Графический документ, содержащий эскизы, схемы и таблицы и предназначенный для пояснения выполнения технологического процесса, операции или перехода изготовления или ремонта изделия (составных частей изделия), включая контроль и перемещения
Технологическая инструкция	ТИ	Документ предназначен для описания технологических процессов, методов и приемов, повторяющихся при изготовлении или ремонте изделий (составных частей изделий), правил эксплуатации средств технологического оснащения. Применяется в целях сокращения объема разрабатываемой технологической документации
Документы специального назначения
Маршрутная карта	МК	Документ предназначен для маршрутного или маршрутно–операционного описания технологического процесса или указания полного состава технологических операций при операционном описании изготовления или ремонта изделия (составных частей изделия), включая контроль и перемещения по всем операциям различных технологических методов в технологической последовательности с указанием данных об оборудовании, технологической оснастке, материальных нормативах и трудовых затратах Примечания: 1. МК является обязательным документом. 2. Допускается МК разрабатывать на отдельные виды работ. 3. Допускается МК применять совместно с соответствующей картой технологической информации, взамен карты технологического процесса, с операционным описанием в МК всех операций и полным указанием необходимых технологических режимов в графе «Наименование и содержание операции. 4. Допускается взамен МК использовать соответствующую карту технологического процесса.
Карта технологического процесса	КТП	Документ предназначен для операционного описания технологического процесса изготовления или ремонта изделия (составных частей изделия) в технологической последовательности по всем операциям одного вида формообразования, обработки, сборки или ремонта, с указанием переходов, технологических режимов и данных о средствах технологического оснащения, материальных и трудовых затратах
Карта типового (группового) технологического процесса	КТГП	Документ предназначен для описания типового (группового) технологического процесса изготовления или ремонта изделий (составных частей изделий) в технологической последовательности по всем операциям одного вида формообразования, обработки, сборки или ремонта, с указанием переходов и общих данных о средствах технологического оснащения, материальных и трудовых затратах. Применяется совместно с ВТП
Операционная карта	ОК	Документ предназначен для описания технологической операции с указанием последовательного выполнения переходов, данных о средствах технологического оснащения, режимах и трудовых затратах. Применяется при разработке единичных технологически процессов
Карга типовой (групповой) операции	КТО	Документ предназначен для описания типовой (групповой) технологической операции с указанием последовательности выполнения переходов и общих данных о средствах технологического оснащения и режимах. Применяется совместно с ВТО
Карта технологической информации	КТИ	Документ предназначен для указания дополнительной информации, необходимой для выполнения отдельных операций (технологических процессов). Допускается применять при разработке типовых (групповых) технологических процессов (ТТЛ, ГТП) для указания переменной информации с привязкой к обозначению изделия (составной его части)
Комплектовочная карта	КК	Документ предназначен для указания данных о деталях, сборочных единицах и материалах, входящих в комплект собираемого изделия, и применяется при разработке технологических процессов сборки. Допускается применять КК для указания данных о вспомогательных материалах в других технологических процессах
Технико–нормировочная карта	ТНК	Документ предназначен для разработки расчетных данных к технологической операции по нормам времени (выработки), описания выполняемых приемов и применяется при решении задач нормирования трудозатрат
Карта кодирования информации	ККИ	Документ предназначен для кодирования информации, используемой при разработке управляющей программы, к станкам с программным управлением (ПУ)
Карта наладки	КН	Документ предназначен для указания дополнительной информации к технологическим процессам (операциям) по наладке средств технологического оснащения. Применяется при многопозиционной обработке для станков с ПУ, при групповых методах обработки и т.п.
Ведомость технологических маршрутов	ВТМ	Документ предназначен для указания технологического маршрута изготовления или ремонта изделия (составных частей изделия) по подразделениям предприятия и применяется для решения технологических и производственных задач
Ведомость оснастки	ВО	Документ предназначен для указания применяемой технологической оснастки при выполнении технологического процесса изготовления или ремонта изделия (составных частей изделия)
Ведомость оборудования	ВОБ	Документ предназначен для указания применяемого оборудования, необходимого для изготовления или ремонта изделия (составных частей изделия)
Ведомость материалов	ВМ	Документ предназначен для указания данных о подметальных нормах расхода материалов, о заготовках, технологическом маршруте прохождения изготавливаемого или ремонтируемого изделия (составных частей изделия). Применяется для решения задач по нормированию материалов
Ведомость специфицированных норм расхода материалов	ВСН	Документ предназначен для указания данных о нормах расхода материалов для изготовления или ремонта изделия и применяется для решения задач по нормированию расхода материалов на изделие
Ведомость удельных норм расхода материалов	ВУН	Документ предназначен для указания данных об удельных нормах расхода материалов, используемых при выполнении технологических процессов и операций изготовления или ремонта изделия (составных частей изделия), и применяется для решения задач по нормированию расхода материалов
Технологическая ведомость	ТВ	Документ предназначен для комплексного указания технологической и организационной информации, используемой перед разработкой комплекта (комплектов) документов на технологические процессы (операции), и применяется на одном из первых этапов технологической подготовки производства (ТПП)
Ведомость применяемости	ВП	Документ предназначен для указания применяемости полного состава деталей, сборочных единиц, средств технологического оснащения и др. Применяется для решения задач ТПП
Ведомость сборки изделия	ВСИ	Документ предназначен для указания состава деталей и сборочных единиц, необходимых для сборки изделия в порядке степени входимости, их применяемости и количественного состава
Ведомость операций	ВОП	Документ предназначен для операционного описания технологических операций одного вида формообразования, обработки, сборки и ремонта изделия в технологической последовательности с указанием переходов, технологических режимов и данных о средствах технологического оснащения и норм времени. Применяется совместно с МК или КТ
Ведомость деталей (сборочных единиц) к типовому (групповому) технологическому процессу (операции)	ВТО (ВТП)	Документ предназначен для указания состава деталей (сборочных единиц, изделий), изготавливаемых или ремонтируемых по типовому (групповому) технологическому процессу (операции), и переменных данных о материале, средствах технологического оснащения, режимах обработки и трудозатратах
Ведомость деталей, изготовленных из отходов	ВДО	Документ предназначен для указания данных о деталях, изготовленных из отходов при раскрое металла
Ведомость дефектации	ВД	Документ предназначен для указания изделий (составных частей изделий), подлежащих ремонту, с определением вида ремонта, дефектов и для указания дополнительной технологической информации. Применяется при ремонте изделий (составных частей изделий)
Ведомость стержней	ВСТ	Документ предназначен для указания информации, необходимой при изготовлении стержней для отливок
Ведомость технологических документов	ВТД	Документ предназначен для указания полного состава документов, необходимых для изготовления или ремонта изделий (составных частей изделий), и применяется при передаче комплекта документов с одного предприятия на другое
Ведомость держателей подлинников	ВДП	Документ предназначен для указания полного состава документов, необходимых при передаче комплекта документов на микрофильмирование

Примечания:

– Допускается указывать виды вспомогательных документов на отраслевом уровне.

– Допускается вводить через дробь в условные обозначения дополнительные признаки, раскрывающие специальное назначение документа, в виде букв русского алфавита, например для ведомости применяемости (ВП), предназначенной:

–для указания данных о технологической оснастке;

–для указания данных о применяемости стандартных деталей (сборочных единиц) ВП/СД;

–для указания данных о применяемости оригинальных деталей (сборочных единиц) — ВП/ОД и т.д.

Стадии разработки технологической документации, применяемой для технологических процессов изготовления изделий (составных частей изделий), определяются в зависимости от стадий разработки используемой конструкторской документации по ГОСТ 2.103.

Стадии разработки рабочей технологической документации устанавливаются разработчиком документации в соответствии с таблицей 2.

Таблица 2 – Стадии разработки технологической документации

Стадия разработки технологической документации	Содержание работы
Предварительный проект	Разработка технологической документации, предназначенной для изготовления и испытания макета изделия и (или) его составных частей с присвоением литеры «П», на основании конструкторской документации, выполненной на стадиях «Эскизный проект» и «Технический проект»
Разработка документации: а) опытного образца (опытной партии)	Разработка документации, предназначенной для изготовления и испытания опытного образца (опытной партии), без присвоения литеры, на основании конструкторской документации, не имеющей литеры. Корректировка и разработка технологической документации по результатам изготовления и предварительных испытаний опытного образца (опытной партии) с присвоением литеры «О» на основании конструкторской документации, имеющей литеру «О». Корректировка и разработка технологической документации по результатам изготовления и приемочных испытаний опытного образца (опытной партии) и по результатам корректировки конструкторской документации с присвоением технологической документации литеры «O₁» на основании конструкторской документации, имеющей литеру «O₁».
Стадия разработки технологической документации	Содержание работы
а) опытного образца (опытной партии)	Корректировка и разработка технологической документации по результатам повторного изготовления и приемочных испытаний опытного образца (опытной партии) и по результатам корректировки конструкторской документации с присвоением технологической документации литеры «О₂» на основании конструкторской документации, имеющей литеру «0₂».
б) серийного (массового) производства	Разработка технологической документации, предназначенной для изготовления и испытания изделий серийного (массового) производства, с присвоением литеры «А» («Б»), на основании конструкторской документации, имеющей литеру «А» или «Б»

а) На стадии разработки конструкторской документации «Техническое предложение» технологическая документация не разрабатывается.

б) Директивной технологической документации, предназначенной только для решения не обходимых инженерно–технических, планово–экономических и организационных задач, при постановке изделия на производство присваивают литеру «Д» на основании конструкторской документации, имеющей литеру «А» или «Б».

в) Технологической документации, предназначенной для разового изготовления одного или нескольких изделий (составных частей изделий) в единичном производстве, присваивают литеру «И» на основании конструкторской документации, имеющей литеру «И».

г) Ранее разработанные технологические документы (комплекты технологических документов) применяют при изготовлении новых или модернизации изготовляемых изделий в следующих случаях:

– на стадии разработки технологической документации «Предварительный проект» — независимо от литерности применяемой технологической документации;

– в технологической документации опытного образца (опытной партии) с литерой «0₁» («0₂»), серийного (массового) производства с литерами «А» и «Б», если литерность применяемой технологической документации та же или высшая.

Литерность полного комплекта технологической документации определяется низшей из литер, указанных в документах, входящих в комплект.

д) Стадии разработки рабочей технологической документации, применяемой для технологических процессов ремонта изделий (составных частей изделий), определяются разработчиком документации в зависимости от применяемых видов документов на ремонт по ГОСТ 2.602 и стадий разработки конструкторской документации в соответствии с таблицей 3.

Таблица 3 – Стадии разработки рабочей технологической документации, применяемой для технологических процессов ремонта изделий

Стадия разработки технологической документации

Содержание работы

Разработка документации:

а) опытного ремонта

Разработка технологической документации, предназначенной для опытного ремонта и испытания изделий (составных частей изделий), с присвоением технологической документации литеры «РО», на основании конструкторской документации, имеющей литеру «РО». Разработка технологической документации, проверенной опытным ремонтом с присвоением литеры «РО» («Р0₂»).

б) серийного (массового) ремонтного производства

Разработка технологической документации, предназначенной для серийного (массового) ремонта и испытаний изделий (составных частей изделий), с присвоением технологической документации литеры «РА» («РБ»), на основании конструкторской документации, имеющей литеру «РА» или «РБ»

Директивной технологической документации, предназначенной для выборочной и укрупненной разработки технологических процессов ремонта и испытания изделий (составных частей изделий), а также для решения необходимых инженерно–технических, планово– экономических и организационных задач, присваивают литеру «РД».

- Технологической документации, предназначенной для разового ремонта одного или нескольких изделий (составных частей изделий) в единичном производстве, присваивают литеру «РИ» на основании конструкторской документации, имеющей литеру «РИ».

- При разработке документации на технологические процессы, выполняемые на стадиях «Предварительный проект», «Опытный образец (опытная партия)» и «Опытный ремонт», ее следует выполнять в маршрутном и (или) маршрутно–операционном описании.

- При разработке документации на технологические процессы, выполняемые на стадиях «Серийное (массовое) производство», «Серийное (массовое) ремонтное производство», ее следует выполнять в операционном описании.

Допускается:

разработка технологической документации в маршрутно–операционном описании при условии ее применения в мелкосерийном производстве;

разработка технологической документации на предыдущей стадии в сравнении со стадией разработки применяемой конструкторской документации при условии изготовления или ремонта ограниченной партии изделий (составных частей изделий).

УНИФИЦИРОВАННАЯ СИСТЕМА ДОКУМЕНТАЦИИ

Область применения

Настоящий стандарт распространяется на организационно–распорядительные документы, предусмотренные Унифицированной системой организационно–распорядительной документации (УСОРД) (далее – документы) – постановления, распоряжения, приказы, решения, протоколы, акты, письма и др., которые фиксируют решения административных и организационных вопросов, а также вопросов управления, взаимодействия, обеспечения и регулирования деятельности:

· федеральных органов государственной власти, органов государственной власти субъектов Российской Федерации, включая субъекты Российской Федерации, имеющие наряду с русским языком в качестве государственного национальный язык, органов местного самоуправления;

· предприятий, организаций и их объединений независимо от организационно–правовой формы и вида деятельности.

Настоящий стандарт устанавливает:

· состав реквизитов документов;

· требования к оформлению реквизитов документов;

· требования к бланкам и оформлению документов;

· требования к изготовлению, учету, использованию и хранению бланков с воспроизведением Государственного герба Российской Федерации, гербов субъектов Российской Федерации.

Требования к бланкам документов и оформлению документов

Документы изготавливают на бланках.

Устанавливаются два основных формата бланков документов – А4 и А5; допускается использование бланков форматов A3 и А6 по ГОСТ 9327.

Бланки документов должны иметь поля не менее, мм:

· 20 – левое;

· 10 – правое;

· 20 – верхнее;

· 10 – нижнее.

Бланки документов следует изготавливать на белой бумаге или бумаге светлых тонов.

Бланки допускается изготавливать типографским способом, с помощью средств оперативной полиграфии или воспроизводить с помощью средств вычислительной техники непосредственно при изготовлении конкретного документа.

Устанавливают два варианта расположения реквизитов на бланках – угловой и продольный.

Реквизиты 01, 02, 03 располагают над серединой реквизита 06. Реквизит 06 допускается располагать на уровне реквизита 03.

Реквизиты 06, 07, 08, 12, ограничительные отметки для реквизитов 09, 10, 11 в пределах границ зон расположения реквизитов размещают одним из способов:

· центрованным (начало и конец каждой строки реквизита равно удалены от границ зоны расположения реквизитов);

· флаговым (каждая строка реквизита начинается от левой границы зоны расположения реквизитов).

Для организации, структурного подразделения, должностного лица устанавливают следующие виды бланков документов:

· общий бланк;

· бланк письма;

· бланк конкретного вида документа, кроме письма.

Общий бланк используют для изготовления любых видов документов, кроме письма.

Бланки структурного подразделения организации или должностного лица проектируют в том случае, если руководитель подразделения или должностное лицо имеют право подписи.

Общий бланк в зависимости от учредительных документов организации включает реквизиты 01, 02, 03, 06.

Бланк письма в зависимости от учредительных документов организации включает реквизиты 01, 02, 03, 04, 06, 07 и, при необходимости, ограничительные отметки для верхних границ зон расположения реквизитов 09, 10, 11, 12; 14, 15, 16; 17; 18; 19. Бланк конкретного вида документа, кроме письма, в зависимости от учредительных документов организации включает реквизиты 01, 02, 03, 05, 06, 08, 12, ограничительные отметки для границ зон расположения реквизитов 09, 10, 11, 12; 17; 18.

На бланках организаций субъектов Российской Федерации, имеющих наряду с русским языком в качестве государственного национальный язык, реквизиты 06, 07, 12 печатают на двух языках: русском и национальном, на одном уровне продольного бланка.

Допускается документы изготавливать на пишущей машинке или при помощи печатающих устройств средств вычислительной техники.

Отдельные внутренние документы, авторами которых являются должностные лица, допускается писать от руки (заявление, объяснительная записка и т.п.).

При изготовлении документов на двух и более страницах вторая и последующие страницы должны быть пронумерованы.

Номера страниц проставляют посередине верхнего поля листа.

Допускается печатание документов с использованием оборотной стороны листа.

СИСТЕМА ИНФОРМАЦИОННО–БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ (СИБИД)

Общие понятия

В соответствии с приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 12.03.07 № 28–ст ГОСТ Р ИСО 15489–1– 2007 "СИБИД. Управление документами. Общие требования" утвержден и вводится в действие с 01.07.07. В чем же заключается значимость этого события?

Ни для кого не секрет, что Казахстан имеет огромный опыт унификации и стандартизации процессов управления "классическими" документами (документами на бумажной основе). И в этой связи ИСО 15489–1–2007 не является для нас уникальным документом.

Вместе с тем, все нормативно–методические документы, регламентирующие процессы управления документами в сфере документационного обеспечения управления (ДОУ), адресованы исключительно государственным органам. На вопросы, как же правильно организовать работу с документами коммерческим организациям, которые хотят добросовестно вести свое делопроизводство, на какие нормативные документы им опираться в работе и главное – как это сделать, ответ каждая из них находит по своему усмотрению.

И здесь ГОСТ Р ИСО 15489–1–2007 приходится как нельзя кстати.

Во–первых, стандарт регулирует процессы управления документами государственных, коммерческих и общественных организаций.

Во–вторых, он четко прописывает процедуру определения и использования нормативной среды (правовых, нормативных, методических документов) в деятельности этих организаций.

Еще одной важной отличительной особенностью этого стандарта стали изложенные в нем принципы ответственности.

Цитата: "ответственность и полномочия в области управления документами должны быть четко определены и доведены до сведения всех сотрудников организации с тем, чтобы было предельно ясно, кто конкретно несет ответственность за работу с конкретными документами".

Кроме того, впервые точно указано, что ответственность должна быть распределена между всеми сотрудниками организации, с учетом занимаемой должности и степени сложности работы с документами, а также то, что эта ответственность должна быть зафиксирована в должностных инструкциях и организационно–распорядительных документах, утвержденных руководителем организации. Таким образом, руководитель также вовлекается в процесс управления документами организации и несет за него ответственность.

Для казахстанских пользователей стандарт ГОСТ Р ИСО 15489–1–2007 представляет интерес еще и тем, что в нем представлен широкий набор терминов, употребляемых при ведении электронного документооборота, например, таких как "метаданные", "конвертирование", "миграция" и др. Это тем более важно в свете того, что основной терминологический стандарт, регулирующий сферу ДОУ (ГОСТ Р 51141–98 "Делопроизводство и архивное дело. Термины и определения"), уже не охватывает терминологию, присущую новому "электронно–цифровому" направлению в ДОУ.

Говоря об электронном документообороте, следует подчеркнуть, что стандарт регулирует вопросы методологии проектирования и внедрения систем управления документами, а также прекращения их применения. Кроме того, в стандарте приведены и раскрыты характеристики систем управления документами: надежность, целостность, комплексность и т. д. Большой и очень интересный раздел стандарта посвящен непосредственно процессам управления документами и контролю за ними.

Интересно деление функции контроля на контроль за действиями, совершаемые с документом, и контроль его местонахождения. Это в очередной раз подчеркивает тесную связь стандарта с системами электронного документооборота.

Таким образом, ГОСТ Р ИСО 15489–1–2007 на сегодняшний день заполняет собой брешь, образовавшуюся в сфере нормативно–методического обеспечения в области управления документами. Кроме того, он корректирует позицию специалистов системы менеджмента качества, зачастую навязывающих свое видение процессов и правил документирования деятельности организации и игнорирующих действующие в Казахстане правила документирования. Стандарт расставляет точки над "I", т. к. является основным в сфере ДОУ и распространяется на систему менеджмента качества, выстраиваемую по международным стандартам ИСО.

Термины и определения

В системе информационно–библиографической документации применены следующие термины с соответствующими определениями:

· архивный орган; архивное учреждение (archival authority): Учреждение, ответственное за отбор документов на хранение, комплектование и обеспечение сохранности архивного фонда, предоставление доступа к архивным документам и согласование уничтожения документов, не подлежащих хранению.

· система управления документами (records system): Информационная система, обеспечивающая сбор документов (включение документов в систему), управление документами и доступ к ним.

· документ (record): Зафиксированная на материальном носителе идентифицируемая информация, созданная, полученная и сохраняемая организацией или физическим лицом в качестве доказательства при подтверждении правовых обязательств или деловой деятельности.

· доступ (access): Право, возможность, средства для поиска, извлечения или использования информации.

· индексирование (indexing): Процесс проставления условных обозначений и составления указателей, служащих для упрощения доступа к документам и (или) информации.

· классификация (classification): Систематическая идентификация и упорядочение деловой деятельности и (или) документов по категориям в соответствии с логически структурированными условиями, методами и процедурными правилами, представленными в классификационной системе.

· конвертирование (conversion): Процесс перемещения документов с одного носителя на другой или из одного формата в другой. Ср. миграция (см. 3.11).

· контроль (tracking): Создание, включение в систему управления документами и сохранение информации о движении и использовании документов.

· контроль действий (action tracking): Процесс отслеживания сроков совершения действий, а также процесс установления связи этих отдельных действий с деловой деятельностью в целом.

· метаданные (metadata): Данные, описывающие контекст, содержание, структуру документов и управление ими.

· миграция (migration): Перемещение документов из одной системы в другую с сохранением аутентичности, целостности, достоверности документов и их пригодности для использования. Ср. конвертирование (см. 3.7).

· обеспечение сохранности (preservation): Процессы и операции по обеспечению технической и интеллектуальной аутентичности документов в течение времени.

· отбор и передача (disposition): Процессы реализации управленческих решений, зафиксированных в перечнях документов или других инструментах управления документами, и касающихся уничтожения документов или передачи их на последующее хранение. '

· перемещение (transfer) (в отношении места хранения): Изменение места хранения документа.

· передача (transfer) (в отношении способа хранения): Изменение способа хранения документов, права собственности и (или) ответственности за документы.

· отчетность (accountability): Принцип, в соответствии с которым частные лица, организации и общество ответственны за свои действия.

· регистрация (registration): Присвоение документу уникального идентификатора при его вводе в систему.

· уничтожение (destruction): Ликвидация документов без какой–либо возможности восстановления.

· управление документами (records management): Совокупность планомерных и эффективных действий по созданию, использованию, хранению и уничтожению документов в организациях с целью доказательства проведения деловых (управленческих) операций.

Документ должен объективно отражать то, что сообщено или решено, или предпринято действие, то есть должен содержать подробное библиографическое описание. Кроме этого документ должен отвечать потребностям деловой деятельности, к которой он относится, и использоваться в целях отчетности.

Электронный документ должен содержать или постоянно быть связан с метаданными, отражающими операции, совершаемые с документом в процессе деловой деятельности. При этом:

a) структура документа, его формат и взаимосвязи между составляющими документ элементами должны оставаться неизменными, не искаженными метаданными;

b) в метаданных о документе должен быть отражен контекст его создания, получения и использования (в том числе процесс деловой деятельности, частью которого является данная операция, дата и время данной операции и ее участники),

c) в метаданных о документе должны быть представлены связи между отдельными документами, составляющими в совокупности единый комплекс документов.

Управление документами распространяется на практическую деятельность лиц, осуществляющих управление документами, а также лиц, создающих или использующих документы в ходе своей деловой деятельности.

Управление документами в организации включает в себя:

a) принятие политики и стандартов в сфере управления документами;

b) распределение ответственности и полномочий по управлению документами;

c) установление, внедрение и распространение руководящих указаний и регламентов работы с документами;

d) предоставление ряда услуг, относящихся к управлению документами и использованию документов;

e) проектирование, внедрение и администрирование специализированных систем для управления документами;

f) интегрирование процессов управления документами в системы и процессы деловой деятельности.

Документы содержат информацию, являющуюся ценным ресурсом и важным элементом деловой деятельности. Системный подход к управлению документами позволяет организациям и обществу защищать и сохранять документы в качестве доказательства действий. Система управления документами позволяет создавать информационный ресурс о деловой деятельности организации, который может поддерживать ее последующую деятельность и отдельные решения, а также обеспечивать отчетность.

Документы позволяют организациям:

- осуществлять свою деятельность упорядоченно, эффективно и ответственно;

- предоставлять информацию последовательно и объективно;

обеспечивать информационную поддержку при принятии управленческих решений;

-обеспечивать согласованность, непрерывность и производительность деловой и управленческой деятельности;

- повышать эффективность деятельности всей организации;

- обеспечивать бесперебойность деятельности в случае чрезвычайных ситуаций;

- соблюдать требования нормативной среды, в том числе в области архивной, аудиторской и надзорной деятельности;

- обеспечивать защиту и поддержку в судебных делах, включая риски, связанные с наличием или отсутствием документальных доказательств, содержащих сведения о деятельности организации;

- защищать интересы организации и права сотрудников, а также всех заинтересованных сторон;

- обеспечивать и документировать научно–исследовательские и опытно– конструкторские работы, инновационную деятельность, а также исторические исследования;

предоставлять документированные доказательства личной, общественной и деловой деятельности;

- обеспечивать деловую, персональную и культурную идентичность;

- поддерживать корпоративную, индивидуальную и социальную память.

Принципы политики, процедуры и практика управления документами должны обеспечивать создание подлинных документов, обладающих характеристиками, указанными в I–IV.

· Аутентичность

Документ является аутентичным, если он:

a) соответствует установленным правилам;

b) был создан или отправлен лицом, уполномоченным на это;

c) был создан или отправлен в то время, которое обозначено в документе.

Чтобы обеспечивать аутентичность документов, организации должны внедрять и документально фиксировать принципы политики и процедуры контроля над созданием, получением, передачей, хранением и отбором (изъятием) документов и тем самым гарантировать, что создатели документов уполномочены на это и могут быть идентифицированы, а документы защищены от несанкционированного дополнения, удаления, изменения, использования и сокрытия (засекречивания).

· Достоверность

Достоверным является документ, содержание которого можно считать полным и точным представлением подтверждаемых операций, деятельности или фактов и которому можно доверять в последующих операциях или в последующей деятельности. Документы следует создавать во время или сразу же после операции или ситуации, к которым они относятся, лицами, достоверно знающими факты, или средствами, обычно используемыми в деловой деятельности при проведении данной операции.

· Целостность

Целостность документа определяется его полнотой и неизменностью. Необходимо, чтобы документ был защищен от несанкционированного изменения. Политика и процедуры управления документами должны указывать, какие дополнения или изменения могут быть применены к документу после его создания, при каких обстоятельствах дополнения или изменения могут быть разрешены и кто уполномочен сделать это. Любые санкционированные изменения, добавления или удаления в документе следует четко обозначать и контролировать.

· Пригодность для использования

Пригодным для использования является документ, который можно локализовать, найти, воспроизвести и интерпретировать. При воспроизведении он должен отражать связь с деловой деятельностью или операцией, в результате которой он был создан. Контекстные ссылки документов должны нести информацию, необходимую для понимания операций деловой деятельности, в которых эти документы были созданы и применялись. Должна быть предоставлена возможность идентифицировать документ в широком контексте деловой деятельности и функций. Связи между документами, фиксирующие последовательность действий, должны быть сохранены.

Система управления документами

Система управления документами должна обладать функциональными характеристиками, позволяющими выполнять и поддерживать процессы управления документами, описанные в разделе 9.

При принятии решений, связанных с проектированием и внедрением системы управления документами и поддерживанием ею процессов управления документами, следует принимать во внимание необходимость их соответствия организационным структурам управления.

· Документирование операций

Системы управления документами должны полно и точно отражать все операции, произведенные непосредственно с конкретным документом, а также процессы, связанные с ним. Эти сведения могут быть зафиксированы в метаданных о документе или в контрольных протоколах системных процессов. Протоколы контроля системных процессов следует хранить, как минимум, столько же, сколько хранят документ, к которому они относятся.

При проектировании системы управления документами следует выбирать подходящую среду хранения и носители информации, средства физической защиты, процедуры обработки и системы хранения. Выбор носителя информации зависит от сроков хранения документов. Система управления документами должна быть подготовлена к чрезвычайным ситуациям так, чтобы определять и уменьшать риски. Во время и после восстановления деятельности организации, пострадавшей от чрезвычайных ситуаций, система управления документами должна сохранять свою целостность и демонстрировать это.

· Распределенное управление

Системы управления документами должны быть способны поддерживать альтернативные варианты размещения документов. В некоторых случаях, если правовая и нормативная среда позволяют это, документы допускается физически хранить в одной организации, а управление ими и ответственность за них можно возлагать либо на организацию–создателя, либо на другой полномочный орган. Такой порядок размещения, различающий хранение, владение и ответственность за документы, характерен для электронных документов, размещенных в электронных системах управления документами. Перемещение документов может происходить в любое время, при этом оно должно быть контролируемо и документально оформлено.

· Конвертирование и миграция

Системы управления документами следует проектировать так, чтобы документы оставались аутентичными, надежными и пригодными для использования независимо от любых изменений в системе управления документами (в том числе при конвертировании форматов, миграции между техническим оборудованием, операционными системами или специальными программными приложениями) в течение всего периода их хранения (в соответствии с 8.5).

· Доступ, поиск и использование

Системы управления документами должны обеспечивать своевременный и эффективный поиск и доступ к документам, необходимым для осуществления деловой деятельности и отчетности.

Системы управления документами должны иметь и применять средства контроля доступа, чтобы обеспечивать сохранность документов. Они должны обеспечивать создание и поддержку протокола контроля системных процессов или другие методы, позволяющие эффективно защищать документы от несанкционированного использования, изменения или уничтожения.

· Хранение и уничтожение документов

Системы управления документами должны обеспечивать процессы хранения, отбора и передачи документов для последующего хранения или уничтожения. Действия по отбору и передаче документов на дальнейшее хранение или уничтожение могут быть предприняты в любой период жизненного цикла документа, в том числе на стадии проектирования системы управления документами. Должна быть предусмотрена возможность автоматического отбора (изъятия) документов из системы управления документами для передачи их на дальнейшее хранение или уничтожение. Системы управления документами должны поддерживать протоколы контроля системных процессов или другие методы, обеспечивающие отслеживание всех действий по отбору и передаче документов ' на дальнейшее хранение или уничтожение.

СИСТЕМА ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ

Понятие качества продукции

Качество продукции – совокупность свойств и признаков продукции, товаров, услуг, обусловливающих их способность удовлетворять потребности и запросы людей, соответствовать своему назначению и предъявляемым требованиям. Качество определяется мерой соответствия товаров и услуг условиям и требованиям стандартов, договоров, контрактов, запросов потребителей.

Понятие «качество» определяется стандартом ИСО 8402–94 как «совокупность свойств и характеристик продукта или услуги, относящихся к его способности определяет предполагаемые потребности». Качество создается с помощью техники на базе надлежащего образа мышления. Такой подход ведет к понятию качества в философии всеобщего управления качеством. Другая формулировка понятия «качество» основывается на нескольких разнообразных принципах, исходя из которых можно отобразить всю многоаспектность этого понятия.

1. С точки зрения объективной оценки признаков продукта, качество может быть измерено. Различия в качестве могут быть количественно отображены при помощи обусловленных особенностей изделия или услуги.

2. С точки зрения потребителя, качество продукции устанавливается в первую очередь субъективной оценкой покупателя, а уже затем – характеристиками самого продукта. Некоторые потребители имеют разнообразные требования, причем те продукты, которые удовлетворяют эти потребности в наилучшем варианте, рассматриваются как имеющие наивысшее качество.

3. С точки зрения производственного процесса, качество – это соблюдение спецификаций, и любое отклонение от них приводит к ухудшению качества. Наилучшее качество предполагает хорошо проделанную работу, итог которой целиком соответствует предъявляемым запросам.

4. С точки зрения соотношения цены и полезности, качество проявляется посредством расходов и цен. Качественная продукция осуществляет определенную функцию по доступной цене, а также в соответствии со спецификацией по приемлемым затратам.

Выделяют следующие основные причины, почему проблема обеспечения качества так актуальна и важна в современной производственной деятельности:

1) качество – ключевой аспект для совершения покупки для наиболее значимых потребителей. Лишиться заказа из—за недостаточного уровня качества намного хуже, чем из—за чересчур высокой цены: так можно потерять покупателя навсегда;

2) качество всеохватывающе. Организация осуществляет множество конкретных действий, чтобы противостоять конкуренции. Качество и системы управления качеством предлагают набор операций, объединяющий все фазы производственного процесса – продуктовую политику, планирование, маркетинг, сбыт, персонал, инновации и технологию, – для того чтобы предприятие удачно функционировало на рынке;

3) качество – главный инструмент снижения издержек. Всегда дешевле производить правильно с первого раза, чем позднее устранять ошибку;

4) качество ведет к укреплению позиций предприятия на рынке. В условиях открытых и либерализованных рынков продукты и услуги делаются все более взаимозаменяемыми. Уровень качества продукции становится решающим.

Понятие «качество» также рассматривают как двухуровневое.

Качество первого уровня (т. е. техническое качество) – вырабатывается на этапах исследований, разработок и производства. Управление качеством на этом этапе содержит действия по соблюдению нужного минимума качественных и количественных запросов к продукции.

Качество второго уровня (коммуникативное качество) – складывается на этапах пред и послепродажного обслуживания. Для обеспечения качества на этих этапах осуществляются операции, сориентированные на исчерпывающее удовлетворение требований потребителей.

Классификация

Всю совокупность показателей качества продукции можно классифицировать по следующим признакам:

• количеству характеризуемых свойств (единичные и комплексные);

• отношению к различным свойствам продукции (показатели - надежности, технологичности, эргономичности и др.);

• стадии определения (проектные, производственные и эксплуатационные);

• методу определения (расчетные, экспериментальные, экспертные);

• характеру использования для оценки уровня качества (базовые и относительные);

• способу выражения (показатели, выраженные безразмерными единицами, например баллами, процентами, и размерные);

При оценке технического уровня и качества продукции используются следующие основные группы показателей качества:

• показатели назначения, характеризующие полезный эффект от эксплуатации и использования продукции и обуславливающие область ее применения;

• показатели надежности и долговечности изделий в конкретных условиях ее использования;

• показатели технологичности, характеризующие эффективность конструкторско-технологических решений для обеспечения высокой производительности труда при изготовлении и ремонте продукции;

• показатели стандартизации и унификации, характеризующие степень использования в продукции стандартизированных изделий и уровень унификации составных частей изделия;

• эргономические показатели, характеризующие систему «человек – изделие – среда» и учитывающие комплекс гигиенических, психологических, антропометрических, физиологических, психофизиологических свойств человека, проявляющихся в производственных и бытовых процессах;

• эстетические показатели, характеризующие такие свойства продукции, как выразительность, оригинальность, гармоничность, целостность, соответствие среде и стилю;

• патентно-правовые показатели, характеризующие степень патентной защиты изделия в стране и за рубежом, а также его патентную чистоту;

• экономические показатели, отражающие затраты на разработку изготовление и эксплуатацию (потребление) продукции, а также экономическую эффективность ее эксплуатации.

В настоящее время при оценке технического уровня и качества продукции в дополнении к перечисленным традиционным группам показателей используются также экологические показатели, показатели безопасности и транспортабельности продукции, показатели ее однородности.

Эффективное управление предполагает также использование обобщающих показателей, которые характеризуют качество выпускаемой продукции независимо от ее вида и назначения. К ним, в частности, могут относиться:

• объем и удельный вес производства отдельных видов прогрессивных, высокоэффективных изделий в общем выпуске продукции данной группы;

• экономический эффект от использования продукции повышенного качества;

• показатели сортности для продукции ряда отраслей промышленности.

Обобщающие показатели качества используются в планах предприятий, научно-исследовательских и проектно-конструкторских организаций. По уровню этих показателей можно судить о качестве выпускаемой продукции в целом на предприятии или отрасли.

Коэффициенты применяемости и повторяемости

Основой унификации является стандартизация с ее структурой предпочтительных чисел, которая позволяет определить оптимальные значения величин и коэффициентов стандартизованных изделий, а также разработать комплекс государственных стандартов на основные нормы, обеспечивающие взаимозаменяемость унифицированных конструкций, приборов и агрегатов.

Уровень унификации и стандартизации – насыщенность изделий унифицированными и стандартными элементами (деталями, приборами, агрегатами), для расчета которых используются коэффициенты применяемости и повторяемости.

Коэффициент применяемости К показывает уровень применяемости составных элементов, т. е. уровень использования во вновь разрабатываемых конструкциях приборов, агрегатов, установок, использовавшихся до этого в предыдущих подобных конструкциях. Коэффициент применяемости рассчитывают по числу типоразмеров, по составным элементам товара или в стоимостном выражении.

Коэффициент применяемости в различных сферах промышленности определяют при помощи дифференцированных параметров, характеризующих уровень унификации изделий (в процентах).

1. Показатель уровня стандартизации и унификации по количеству типоразмеров находят по формуле:

где п – совокупное количество типоразмеров;

п₀ – количество уникальных типоразмеров, которые разработаны впервые для данного товара.

Типоразмер – такой объект производства (элемент, узел, машина, агрегат), который имеет конкретную конструкцию (свойственную только данному объекту), определенные показатели и величины и регистрируется отдельной позицией в колонку спецификации продукции.

2. Показатель уровня стандартизации и унификации по составным элементам товара находят по формуле:

где N – общее количество составных элементов товара;

N₀ – количество уникальных составных элементов товара.

3. Показатель уровня стандартизации и унификации по стоимостному выражению находят по формуле:

где С – стоимость совокупного количества составных элементов товара;

С₀ – стоимость количества уникальных составных элементов товара.

Каждая из приведенных формул характеризует уровень унификации только с одной стороны. Более полную характеристику уровня унификации продукции может дать комплексный показатель – коэффициент применяемости, который можно представить в виде:

где Су – средняя стоимость веса материала унифицированных деталей;

С_Т – средняя стоимость веса материала изделия в целом;

h – средняя стоимость нормочаса;

А_уВ – вес всех унифицированных деталей в изделии

Аут – суммарная трудоемкость изготовления унифицированных деталей;

А_ДБ– общий вес изделия;

А_ат – полная трудоемкость изготовления изделия.

Коэффициент повторяемости составных элементов в общем числе составных элементов данного изделия К_п(%) характеризует уровень унификации и взаимозаменяемость составных элементов товара определенного типа:

где N – общее количество составных элементов изделий;

n – общее количество уникальных типоразмеров.

Среднюю повторяемость составных элементов в изделии характеризует коэффициент повторяемости:

ЕДИНАЯ СИСТЕМА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА (ЕСТПП)

Технологическая подготовка производства (ТПП) представляет собой совокупность взаимосвязанных процессов, обеспечивающих технологическую готовность предприятия к выпуску продукции необходимого качества при установленных сроках, объеме производства и затратах. Содержание и объем ТПП зависит от типа производства, конструкции и назначения изделия. Под технологической готовностью понимается наличие полного комплекта технологической документации и средств технологического оснащения, необходимых для производства новых изделий.

Работа регламентируется стандартами Единой системы технологической подготовки производства (ЕСТПП). Она определяет порядок организации и управления ТПП, предусматривает разработку и широкое применение прогрессивных технологических процессов, использование унифицированной технологической оснастки и оборудования, средств механизации и автоматизации производственных процессов, инженерно–технических и организационно–управленческих работ. Комплекс стандартов делится на пять групп.

Группа 0 включает стандарты. Излагающие общие положения системы, основные требования к ТПП, термины и определения основных понятий, порядок оценки технико–экономического уровня ТПП.

В группе 1 представлены стандарты, определяющие правила организации и управления ТПП, выбора стадий разработок документации, формирования организационных структур, правила моделирования систем и автоматизированного решения задач, организации инструментального хозяйства.

В группе 2 объединены стандарты, регламентирующие правила обеспечения технологичности конструкций изделий в целом, а также по их видам и стадиям разработки, состав показателей технологичности и правила их выбора, порядок введения технологического контроля конструкторской документации.

Группа 3 представляет стандарты, излагающие порядок разработки и применения технологических процессов, средств технологического оснащения, правила выбора и применение оборудования, оснастки, средств контроля, механизации и автоматизации производственных процессов, правила организации автоматизированного проектирования процессов и средств оснащения.

Группа 4 включает стандарты, определяющие правила применения технических средств механизации и автоматизации инженерно–технических работ, программирования и алгоритмизации решения задач, организации информационного, математического и технического оснащения, правила формирования комплексно–автоматизированных систем, выбора объектов и очередности автоматизации решения задач Т1111. Разработка документации по организации управления ТПП выполняется в три стадии: разработка технического и рабочего проектов.

Организация технологической подготовки

Технологическую подготовку производства осуществляет отдел главного технолога. Главные задачи, решаемые при этом, группируются по следующим основным функциям:

–обеспечение технологичности конструкции изделия;

–разработка технологических процессов;

–проектирование и изготовление средств технологического оснащения;

–организация и управление процессом технологической подготовки производства.

Отправной точкой в технологической подготовке производства является получение исходных документов на разработку и производство новых изделий. В целом весь процесс разработки документации предполагает:

–обследование и анализ существующей на предприятии системы технологической подготовки производства;

–разработку технического проекта системы технологической подготовки производства, в котором определяется назначение, и формируются требования, которым должны удовлетворять как система в целом, так и отдельные ее элементы;

–создание рабочего проекта, предусматривающего разработку информационных моделей решения задач, всего комплекса технологических процессов на основе типизации и стандартизации, документации по организации рабочих мест и участков основного и вспомогательного производства на основе типовых и стандартных технологических процессов.

Результатом работы по технологической подготовке производства является выработка правил обеспечения технологичности конструкции изделий.

Технологичность конструкции изделия

Понятие обеспечения технологичности конструкции изделия охватывает подготовку производства, предусматривающего взаимосвязанное решение конструкторских и технологических задач, направленных на повышение производительности труда, достижение оптимальных трудовых и материальных затрат и сокращение времени на производство, техническое обслуживание и ремонт изделия.

Сведения об уровне технологичности конструкции используются в процессе оптимизации конструктивных решений на стадии разработки конструкторской документации, при принятии решения о производстве изделия, анализе технологической подготовки производства, разработке мероприятий по повышению уровня технологичности конструкции изделия и эффективности его производства и эксплуатации.

Обеспечение технологичности конструкции изделия наряду с отработкой самой конструкции включает ее количественную оценку. Этот показатель рассчитывается с помощью базовых (исходных) данных. К числу основных показателей, характеризующих технологичность конструкции изделий, можно отнести трудоемкость изготовления изделия, его удельную материалоемкость, технологическую себестоимость, трудоемкость, стоимость и продолжительность технического обслуживания, степень унификации конструкции.

При оценке технологичности конструкции следует пользоваться минимальным, недостаточным количеством показателей. Точность количественной оценки технологичности конструкции изделий, а также перечень показателей и методика их определения устанавливаются в зависимости от вида изделия и степени отработки его конструкции и типа производства.

При проведении отработки конструкции изделия на технологичность следует иметь в виду, что в этом случае играет роль вид изделия, степень его новизны и сложности, условия изготовления, технического обслуживания и ремонта, перспективность и объем его выпуска.

Испытание конструкции изделия на технологичность должно обеспечить решение следующих основных задач:

–снижение трудоемкости и себестоимости изготовления изделия;

–снижение трудоемкости и стоимости технического обслуживания изделия;

–снижение важнейших составляющих общей материалоемкости изделия – расхода металла и топливно–энергетических ресурсов при изготовлении, а также монтаже вне предприятия–изготовителя и ремонте.

Работы по снижению трудоемкости и себестоимости изготовления изделия и его монтажа сопровождаются повышением серийности изделия посредством стандартизации и унификации, ограничения номенклатуры составных частей конструктивных элементов и используемых материалов, применения высокопроизводительных и малоотходных технологических решений, использования стандартных средств технологического оснащения, обеспечивающих оптимальный уровень механизации и автоматизации производственных процессов.

Снижение трудоемкости, стоимости и продолжительности технического обслуживания и ремонта предполагает использование конструктивных решений, позволяющих снизить затраты на проведение подготовки к использованию изделия, а также облегчающих и упрощающих условия технического обслуживания, ремонта и транспортировки.

В свою очередь комплекс работ по снижению материалоемкости изделия включает:

–применение рациональных сортаментов и марок материалов, рациональных способов получения заготовок, методов и режимов упрочнения деталей;

–разработку и применение прогрессивных конструктивных решений, позволяющих повысить ресурс изделия и использовать малоотходные и безотходные технологические процессы;

–разработку рациональной компоновки изделия, обеспечивающей сокращение расхода материала.

В ходе выполнения технологической подготовки производства различают два вида технологичности конструкции изделия – производственную и эксплуатационную.

Производственная технологичность конструкции проявляется в сокращении затрат средств и времени на конструкторскую и технологическую подготовку производства, а также длительности производственного цикла.

Эксплуатационная технологичность конструкции изделия проявляется в сокращении затрат времени и средств на техническое обслуживание и ремонт изделия.

Оценка технологичности конструкции может быть двух видов: качественной и количественной.

Качественная оценка характеризует технологичность конструкции обобщенно на основании опыта исполнителя. Качественная сравнительная оценка вариантов конструкции допустима на всех стадиях проектирования, когда осуществляется выбор лучшего конструктивного решения и не требуется определение степени различия технологичности сравниваемых вариантов. Качественная оценка при сравнении вариантов конструкции в процессе проектирования изделия предшествует количественной и определяет ее целесообразность.

Количественная оценка технологичности конструкции изделия выражается показателем, численное значение которого характеризует степень удовлетворения требований к технологичности конструкции. Количественная оценка рациональна только в зависимости от признаков, которые существенно влияют на технологичность рассматриваемой конструкции.

Методы сравнения технологических процессов

Технологическая подготовка производства ставит перед технологом задачу: из имеющихся в его распоряжении вариантов изготовления изделия выбрать оптимальный, т.е. наиболее рациональный и экономичный, способ производства, оборудование и технологическую оснастку.

Оптимальный вариант необходимо выбирать с учетом условий производства – степени его устойчивости, серийности, сложности. Например, в крупносерийном и массовом производстве, как правило, есть все возможности, чтобы решить эту задачу, так как каждый элемент затрат может быть рассчитан с высокой степенью точности. В серийном же производстве продолжительность выпуска изделий короче из–за довольно частой сменяемости номенклатуры, поэтому сравнительная оценка сопоставляемых технологических процессов должна быть проведена быстро и качественно.

В основе сравнительных расчетов лежит определение технологической себестоимости и установление экономически целесообразного объема годового производства. Технологической себестоимостью называется сумма затрат, изменяющаяся с изменением технологического процесса.

Законченные результаты проектирования технологической подготовки производства оформляются специальной документацией. На предприятиях машиностроения, строительных материалов, мебельных фабриках и в некоторых других отраслях такими документами являются технологические карты. Они представляют описание всего технологического процесса от поступления исходных материалов и комплектующих изделий на склад отдела материально–технического снабжения и до выпуска готового изделия и передачи его отделу сбыта продукции. Например, в металлургии основной технологической документацией являются нормативно–технологические карты, графики работ, производственно–технические инструкции и разработанные на их основе программы для электронных управляющих машин.

Технологический регламент является основной технологической документацией в ряде отраслей, например, в химической промышленности. В нем дается описание основных параметров, этапов и режимов технологического процесса, рецептуры и порядка ведения операций. В технологическом регламенте устанавливается характеристика готового продукта, перечень и характеристика исходного сырья и материалов.

На предприятиях всех отраслей промышленности технологическая документация обязательно включает: нормы расхода сырья, материалов, энергии, топлива, нормы отходов производства, описание транспортных маршрутов, перечень рабочих инструкций, спецификации оборудования и инструментов.

Выполнение работ по технологической подготовке производства позволяет сосредоточить усилия конструкторов, технологов и организаторов на решении главных задач развития техники, технологии и организации производства, повысить гибкость технологических процессов к переналадке на выпуск новых изделий и снизить затраты на ее проведение приблизительно в два раза.

НАДЕЖНОСТЬ В ТЕХНИКЕ

Основные понятия надёжности

Надежность – свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени и в заданных пределах значения установленных эксплуатационных показателей.

Объект – техническое изделие определенного целевого назначения, рассматриваемое в периоды проектирования, производства, испытаний и эксплуатации.

Объектами могут быть различные системы и их элементы.

Элемент – простейшая составная часть изделия, в задачах надежности может состоять из многих деталей.

Система – совокупность совместно действующих элементов, предназначенная для самостоятельного выполнения заданных функций.

Понятия элемента и системы трансформируются в зависимости от поставленной задачи. Например, станок, при установлении его собственной надежности рассматривается как система, состоящая из отдельных элементов – механизмов, деталей и т.п., а при изучении надежности технологической линии – как элемент.

Надежность объекта характеризуется следующими основными состояниями и событиями.

Исправность – состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям, установленным нормативно–технической документацией (НТД).

Работоспособность – состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции, сохраняя значения основных параметров, установленных НТД.

Основные параметры характеризуют функционирование объекта при выполнении поставленных задач.

Понятие исправность шире, чем понятие работоспособность. Работоспособный объект обязан удовлетворять лишь тем требования НТД, выполнение которых обеспечивает нормальное применение объекта по назначению. Таким образом, если объект неработоспособен, то это свидетельствует о его неисправности. С другой стороны, если объект неисправен, то это не означает, что он неработоспособен.

Предельное состояние – состояние объекта, при котором его применение по назначению недопустимо или нецелесообразно.

Применение (использование) объекта по назначению прекращается в следующих случаях:

–при неустранимом нарушении безопасности;

–при неустранимом отклонении величин заданных параметров;

–при недопустимом увеличении эксплуатационных расходов.

Для некоторых объектов предельное состояние является последним в его функционировании, т.е. объект снимается с эксплуатации, для других – определенной фазой в эксплуатационном графике, требующей проведения ремонтно–восстановительных работ.

В связи с этим, объекты могут быть:

–невосстанавливаемые, для которых работоспособность в случае

возникновения отказа, не подлежит восстановлению;

–восстанавливаемые, работоспособность которых может быть

восстановлена, в том числе и путем замены.

К числу восстанавливаемых объектов можно отнести, например: подшипники качения, полупроводниковые изделия, зубчатые колеса и т.п. Объекты, состоящие из многих элементов, например, станок, автомобиль, электронная аппаратура, являются восстанавливаемыми, поскольку их отказы связаны с повреждениями одного или немногих элементов, которые могут быть заменены.

В ряде случаев один и тот же объект в зависимости от особенностей, этапов эксплуатации или назначения может считаться восстанавливаемым или невосстанавливаемым.

Отказ – событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта.

Критерий отказа – отличительный признак или совокупность признаков, согласно которым устанавливается факт возникновения отказа.

5.2 Классификация и характеристики отказов

По типу отказы подразделяются на:

–отказы функционирования (выполнение основных функций объектом прекращается, например, поломка зубьев шестерни);

–отказы параметрические (некоторые параметры объекта изменяются в недопустимых пределах, например, потеря точности станка).

По своей природе отказы могут быть:

–случайные, обусловленные непредусмотренными перегрузками, дефектами материала, ошибками персонала или сбоями системы управления и т. п.;

–систематические, обусловленные закономерными и неизбежными явлениями, вызывающими постепенное накопление повреждений: усталость, износ, старение, коррозия и т. п.

Основные признаки классификации отказов:

–характер возникновения;

–причина возникновения;

–характер устранения;

–последствия отказов;

–дальнейшее использование объекта;

–легкость обнаружения;

–время возникновения.

Рассмотрим подробнее каждый из классификационных признаков:

Внезапные отказы обычно проявляются в виде механических повреждений элементов (трещины – хрупкое разрушение, пробои изоляции, обрывы и т. п.) и не сопровождаются предварительными видимыми признаками их приближения. Внезапный отказ характеризуется независимостью момента наступления от времени предыдущей работы.

Постепенные отказы – связаны с износом деталей и старением материалов.

Составляющие надежности

Надежность является комплексным свойством, включающим в себя в зависимости от назначения объекта или условий его эксплуатации ряд простых свойств:

· безотказность;

· долговечность;

· ремонтопригодность;

· сохраняемость.

Безотказность – свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторой наработки или в течение некоторого времени.

Наработка – продолжительность или объем работы объекта, измеряемая в любых неубывающих величинах (единица времени, число циклов нагружения, километры пробега и т. п.).

Долговечность – свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонтов.

Ремонтопригодность – свойство объекта, заключающееся в его приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, поддержанию и восстановлению работоспособности путем проведения ремонтов и технического обслуживания.

Сохраняемость – свойство объекта непрерывно сохранять требуемые эксплуатационные показатели в течение (и после) срока хранения и транспортирования.

В зависимости от объекта надежность может определяться всеми перечисленными свойствами или частью их. Например, надежность колеса зубчатой передачи, подшипников определяется их долговечностью, а станка – долговечностью, безотказностью и ремонтопригодностью.

Основные показатели надежности

Показатель надежности количественно характеризует, в какой степени данному объекту присущи определенные свойства, обусловливающие надежность. Одни показатели надежности (например, технический ресурс, срок службы) могут иметь размерность, ряд других (например, вероятность безотказной работы, коэффициент готовности) являются безразмерными.

Рассмотрим показатели составляющей надежности – долговечность.

Технический ресурс – наработка объекта от начала его эксплуатации или возобновления эксплуатации после ремонта до наступления предельного состояния. Строго говоря, технический ресурс может быть регламентирован следующим образом: до среднего, капитального, от капитального до ближайшего среднего ремонта и т. п. Если регламентация отсутствует, то имеется в виду ресурс от начала эксплуатации до достижения предельного состояния после всех видов ремонтов.

Для невосстанавливаемых объектов понятия технического ресурса и наработки до отказа совпадают.

Назначенный ресурс – суммарная наработка объекта, при достижении которой эксплуатация должна быть прекращена независимо от его состояния.

Срок службы – календарная продолжительность эксплуатации (в том числе, хранение, ремонт и т. п.) от ее начала до наступления предельного состояния.

СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ В МАШИНОСТРОЕНИИ

Понятия, принципы и подходы к построению структуры управления

Функции управления деятельностью предприятия реализуются подразделениями аппарата управления и отдельными работниками, которые при этом вступают в экономические, организационные, социальные, психологические и другие отношение друг с другом. Организационные отношения, складывающиеся между подразделениями и работниками аппарата управления предприятия, определяют его организационную структуру.

Под организационной структурой управления предприятием понимается состав (перечень) отделов, служб и подразделений в аппарате управления, системная их организация, характер соподчиненности и подотчетности друг другу и высшему органу управления фирмы, а также набор координационных и информационных связей, порядок распределения функций управления по различным уровням и подразделениям управленческой иерархии.

Базой для построения организационной структуры управления предприятием является организационная структура производства. Многообразие функциональных связей и возможных способов их распределения между подразделениями и работниками определяет разнообразие возможных видов организационных структур управления производством. Все эти виды сводятся в основном к четырем типам организационных структур: линейным, функциональным, дивизиональным и адаптивным.

Организационная структура и структура управления организацией

Построение структуры управления организацией – это важная составная часть общей функции управления – организации, одной из центральных задач которой является создание необходимых условий для выполнения всей системы планов организации. Ее реализация может потребовать реструктуризации как самой организации, так и ее управляющей системы, а также создания условий для формирования высокочувствительной к изменениям культуры организации.

Культура как сложившаяся в организации система ценностей, убеждений, образцов и норм поведения отражает характер отношений между работающими, т.е. прямо связана с организационной структурой.

Между структурой управления и организационной структурой существует тесная связь: структура организации отражает принятое в ней разделение работ между подразделениями, группами и людьми, а структура управления создает механизмы координации, обеспечивающие эффективное достижение общих целей и задач организации. Как правило, мероприятия по проектированию или изменению состава самой организации (разукрупнение, объединение, слияние с другими организациями и др.) вызывают необходимость соответствующих перемен в структуре управления.

Характеристики структуры управления

Структуру управления характеризуют с помощью таких понятий, как сложность, уровни формализации и централизации, механизмы координации.

Сложность организационной структуры управления определяется по количеству отделов, групп, квалифицированных специалистов и уровней иерархии. Эти параметры в организациях могут существенно различаться в зависимости от принятого разделения работ и характера связей между ними.

Количество и состав отделов, групп, высококвалифицированных специалистов и уровней иерархии могут меняться при существенных изменениях как в структуре самой организации, так и в ее отношениях с внешней средой. Поэтому, к примеру, увеличение ассортимента выпускаемой продукции может вызвать необходимость пересмотра разделения работ среди управленческого персонала и формирования в составе отделении новых служб, ориентированных на продуктовую, географическую или потребительскую специализацию. Одновременно это может повлиять и на другие параметры структуры управления, например на уровень централизации принятия решений, механизмы координации, сложность.

Формализация характеризует масштабы использования правил и регулировочных механизмов для управления поведением людей, т.е. уровень стандартизации работ внутри организации. Стандарты ограничивают возможности выбора исполнителей, указывая им, что, когда и как надо делать. Работа должна выполняться в соответствии с требованиями, инструкциями.

Типовые подходы к построению структур управления

Структуры управления во многих организациях сложились больше исторически, чем в результате целенаправленных усилий по их формированию и улучшению.

Несмотря на это, можно выделить два типовых подхода, получившие наибольшее распространение. Первый – это формирование структуры управления исходя из внутреннего строения организаций, разделения работ и рационализации управления – иерархический тип. Второй исходит из необходимости постоянного приспособления структуры управления к условиям внешней среды, получивший название органического. При первом подходе главное внимание уделялось разделению труда на отдельные функции и соответствию ответственности работников управления предоставляемым полномочиям. В течение многих десятилетий организации создавали формальные структуры управления, которые получили название иерархических, или бюрократических.

Концепция иерархической структуры была сформулирована немецким социологом Максом Вебером, разработавшим нормативную модель рациональной бюрократии.

Она содержала следующие принципиальные положения:

· четкое разделение труда, следствием которого является необходимость использования квалифицированных специалистов по каждой должности;

· иерархичность управления, при которой нижестоящий уровень подчиняется и контролируется вышестоящим;

· наличие формальных правил и норм, обеспечивающих однородность выполнения менеджерами своих задач и обязанностей;

· дух формальной обезличенности, с которым официальные лица выполняют свои обязанности;

· осуществление найма на работу в соответствии с квалификационными требованиями к данной должности. Объективный характер управленческих решений выступал в качестве гаранта рациональности такой структуры.

Органический тип структуры управления отвергает необходимость в детальном разделении труда по видам работ и формирует такие отношения между участниками процесса управления, которые диктуются не структурой, а характером решаемой проблемы.

Главным свойством таких структур, известных в практике управления как гибкие и адаптивные, является присущая им способность сравнительно легко менять свою форму, приспосабливаться к новым условиям, органически вписываться в систему управления. Эти структуры ориентируются на ускоренную реализацию сложных программ и проектов в рамках крупных предприятий и объединений, целых отраслей и регионов. Как правило, они формируются на временной основе, т.е. на период реализации проекта, программы, решения проблемы или достижения поставленных целей.

Органический тип в отличие от иерархического представляет собой децентрализованную организацию управления, для которой характерны: отказ от формализации и бюрократизации процессов и отношений, сокращение числа иерархических уровней, высокий уровень горизонтальной интеграции между персоналом, ориентация культуры взаимоотношений на кооперацию, взаимную информированность (для создания общей системы знаний, помогающей решать проблемы организации быстрее и эффективнее) и самодисциплину.

Разновидностями органического типа структур являются проектные, матричные, программно–целевые, бригадные формы организации управления.

Выбор структуры управления

Решение вопроса о виде структуры управления, ее построении или модификации – это процесс адаптации структуры к внешним условиям (требованиям потребителя и рынка, общества, государственных органов и т.д.) и внутренним факторам развития организации (ее ресурсам, технологии, организации производства и труда, процессам принятия управленческих решений и т.п.). Поэтому выбор типа и вида структуры управления, на которую следует ориентироваться в конкретных условиях организации, осуществляется с учетом ситуационных факторов, к которым относятся: стратегия развития организации, ее размеры, технологии, характеристики окружающей среды.

Стратегия предопределяет структуру управления, которая должна соответствовать намеченным ею изменениям. Если организация приняла план инновационного пути развития, ей потребуется ввести гибкую структуру управления. Если же стратегия нацелена на максимальное сокращение затрат, ей в большей мере подойдет иерархическая структура. Исследования показывают, что стратегия предопределяет характер структуры прежде всего для организации в целом. На уровне подразделений и служб влияние стратегии на структуру ощущается в меньших размерах.

Размеры организации оказывают большое влияние на выбор структуры управления. Как правило, чем больше людей занято на предприятии, тем более вероятно применение структуры иерархического типа, при которой с помощью соответствующих механизмов обеспечиваются координация и контроль их деятельности.

Технологии являются важным фактором, оказывающим воздействие на структуру управления. При рутинном характере технологий чаще всего применяются иерархические структуры; технологии, связанные с неопределенностью, требуют органического построения структур управления. Наибольшее влияние технологии оказывают на структуру тех подразделений организации, которые непосредственно связаны с производством продукции и услуг.

Воздействие окружающей среды на выбор структуры управления разных организаций предопределяется характером и теснотой связи между ними. Чем более динамичным является окружение, тем большей приспособляемости требует оно от организации. Чаще всего эта связь выражается в применении различных комбинаций иерархического и органического типов структур управления.

Решая вопрос о том, какие отделы и службы должны быть в структуре управления, организации учитывают разделение работ, принятое в структуре организации. Выбор той или иной формы разделения работ зависит от размера и стадии жизненного цикла организации, а также от характера и разнообразия видов ее деятельности.

Виды структур управления

Линейная структура управления

Сущность линейной (иерархической) структуры управления состоит в том, что управляющие воздействия на объект могут передаваться только одним доминантным лицом – руководителем, который получает официальную информацию только от своих, непосредственно ему подчиненных лиц, принимает решения по всем вопросам, относящимся к руководимой им части объекта, и несет ответственность за его работу перед вышестоящим руководителем.

Данный тип организационной структуры управления применяется в условиях функционирования мелких предприятий с несложным производством при отсутствии у них разветвленных кооперированных связей с поставщиками, потребителями, научными и проектными организациями и т.д. В настоящее время такая структура используется в системе управления производственными участками, отдельными небольшими цехами, а также небольшими фирмами однородной и несложной технологии.

Преимущества линейной структуры объясняются простотой применения. Все обязанности и полномочия здесь четко распределены, и поэтому создаются условия для оперативного процесса принятия решений, для поддержания необходимой дисциплины в коллективе.

В числе недостатков линейного построения организации обычно отмечается жесткость, негибкость, неприспособленность к дальнейшему росту и развитию предприятия. Линейная структура ориентирована на большой объем информации, передаваемой от одного уровня управления к другому, ограничение инициативы у работников низших уровней управления. Она предъявляет высокие требования к квалификации руководителей и их компетенции по всем вопросам производства и управления подчиненными.

Возрастание масштабов производства и его сложности сопровождается углублением разделения труда, дифференциацией функций деятельности производственной системы. При этом рост объема работ по управлению сопровождается углублением функционального разделения управленческого труда, обособлением функций и специализацией подразделений управления. При этом создается функциональный тип структуры управления.

Функциональная структура управления

Функциональная структура сложилась как неизбежный результат усложнения процесса управления. Особенность функциональной структуры заключается в том, что хотя и сохраняется единоначалие, но по отдельным фикциям управления формируются специальные подразделения, работники которых обладают знаниями и навыками работы в данной области управления.

В принципе создание функциональной структуры сводится к группировке персонала по тем широким задачам, которые он выполняет. Конкретные характеристики и особенности деятельности того или иного подразделения (блока) соответствуют наиболее важным направлениям деятельности всего предприятия.

Традиционные функциональные блоки предприятия – это отделы производства, маркетинга, финансов. Это широкие области деятельности, или функции, которые имеются на каждом предприятии для обеспечения достижения его целей.

Если размер всей организаций или данного отдела велик, то основные функциональные отделы можно, в свою очередь, подразделить на более мелкие функциональные подразделения. Они называются вторичными, или производными.

Основная идея здесь состоит в том, чтобы максимально использовать преимущества специализации и не допускать перегрузки руководства. При этом необходимо соблюдать известную осторожность с тем, чтобы такой отдел (или подразделение) не ставил бы свои собственные цели выше общих целей всего предприятия. На практике обычно используется линейно–функциональная, или штабная, структура, предусматривающая создание при основных звеньях линейной структуры функциональных подразделений

Линейно–функциональная структура управления

Линейно–функциональная структура управления представляет собой наиболее распространенный вид иерархической структуры. Ее основу составляют так называемый «шахтный» принцип построения и специализация управленческого процесса по функциональным подсистемам организации (маркетинг, производство, исследования и разработки, финансы, персонал и пр.). По каждой из них формируется иерархия служб («шахта»), пронизывающая всю организацию сверху донизу. Результаты работы каждой службы аппарата управления организацией оцениваются показателями, характеризующими выполнение ими своих целей и задач. Соответственно строится и система материального поощрения, ориентированная прежде всего на достижение высоких показателей каждой службы. За конечный результат в целом отвечает линейный руководитель (руководитель организации), задача которого состоит в том, чтобы все функциональные службы вносили свой вклад в его достижение.

Поэтому он много усилий тратит на координацию и принятие решений по продукции и рынкам. Высокие затраты на эту структуру могут компенсироваться за счет повышения экономических результатов.

Многолетний опыт использования линейно–функциональных структур управления показал, что они наиболее эффективны там, где аппарат управления выполняет рутинные, часто повторяющиеся и редко меняющиеся задачи и функции. Их достоинства проявляются в управлении небольшими предприятиями, а также организациями с массовым или крупносерийным типом производства. Если компания работает не только на внутреннем, но и на международном рынке, эта структура может быть полезной только в случае однородности требований к продукту и технологии его изготовления на всех видах рынка. Если же спрос на разных рынках различен, структура неэффективна.

Существенным препятствием к эффективному использованию этой структуры является то, что она не позволяет быстро реагировать на изменения в области науки и техники, которые чаще всего приводят к «разбалансировке» отношений между функциональными подсистемами. Положение усугубляется утратой гибкости во взаимоотношениях работников аппарата управления из–за высокого уровня формализации, органически свойственной данной структуре. Результатом является замедление и сложности с передачей информации, а это приводит к снижению скорости принятия решений. Необходимость согласования действий разных функциональных служб резко увеличивает объем работы руководителя организации и его заместителей.

Недостатки линейно–функциональной структуры управления на практике усугубляются за счет таких условий хозяйствования, при которых: допускается несоответствие между ответственностью и полномочиями у руководителей разных уровней и подразделений; превышаются нормы управляемости, особенно у директоров и их заместителей; формируются нерациональные информационные потоки; чрезмерно централизуется оперативное управление производством; не учитывается специфика работы различных подразделений; отсутствуют необходимые при этом типе структуры нормативные и регламентирующие документы.

Дивизиональная структура управления

Выше было отмечено, что необходимость изменения вида структуры управления чаще всего связана с ростом организации, диверсификацией ее деятельности и усложнением взаимодействий с внешней средой. Конкуренция заставляет руководителей концентрировать все больше внимания и усилий на конечных результатах, т.е. на продукции, услугах и потребителях. Соответственно меняются подходы к построению структур управления. Подход к перестройке и формированию структур, основу которого составляет выделение в составе организации производственных отделений (подразделений) как самостоятельных объектов управления, получил название дивизионального (от англ. Division – отделение).

Первыми перестройку структуры по этой модели начали крупнейшие организации, которые в рамках своих гигантских предприятий (корпораций) стали создавать производственные отделения, предоставив им определенную самостоятельность в осуществлении оперативной деятельности. В то же время администрация оставляла за собой право жесткого контроля по общекорпоративным вопросам стратегии развития, научно–исследовательских разработок, инвестиций и т.п. Поэтому этот тип структуры нередко характеризуют как сочетание централизованной координации с децентрализованным управлением (децентрализация при сохранении координации и контроля).

Ключевыми фигурами в управлении организациями с дивизиональной структурой становятся не руководители функциональных подразделений, а менеджеры, возглавляющие производственные отделения. Структуризация организации по отделениям производится, как правило, по одному из трех критериев: по выпускаемой продукции или предоставляемым услугам (продуктовая специализация), по ориентации на потребителя (потребительская специализация), по обслуживаемым территориям (региональная специализация).

Такой подход обеспечивает более тесную связь производства с потребителями, существенно ускоряя его реакцию на изменения, происходящие во внешней среде. В результате расширения границ оперативно–хозяйственной самостоятельности отделения стали рассматриваться как «центры прибыли», активно использующие предоставленную им свободу для повышения эффективности работы.

В то же время дивизиональные структуры управления привели к росту иерархичности, т.е. вертикали управления. Они потребовали формирования промежуточных уровней менеджмента для координации работы отделений, групп и т.п. Дублирование функций управления на разных уровнях в конечном счете привело к росту затрат на содержание управленческого аппарата. В самих производственных отделениях управление строится по линейно–функциональному типу.

На дивизиональную структуру управления успешно переходят многие отечественные организации (в первую очередь корпорации, акционерные общества, холдинги и т.п.), используя заложенные в ней возможности децентрализации роста эффективности.

Различные модификации иерархических структур, использовавшиеся за рубежом и в нашей стране, не позволяли решать проблемы координации функциональных звеньев по горизонтали, повышения ответственности и расширения полномочий руководителей низовых и средних уровней, освобождения высшего эшелона от оперативного контроля. Требовался переход к более гибким структурам, лучше приспособленным к динамичным изменениям и требованиям производства.

Проектная структура управления

Ускорение процессов, связанных с научными исследованиями, разработками и нововведениями, неизбежно привело к активизации проектных разработок в организациях. Результатом стало выделение в составе организаций полуавтономных групп, каждая из которых концентрируется на выполнении определенного проекта. Проектом считается любой процесс целенаправленных изменений в организации (например, модернизация производства, освоение новых видов продукции или технологий, автоматизация управления финансами, проектирование новой структуры управления и т.п.), обладающий следующими характерными чертами:

- целостный характер деятельности; участие в работе различных специалистов, между которыми устанавливаются отношения кооперации;

- четко сформулированный конечный результат деятельности;

- ограничения во времени и ресурсах, выделяемых для достижения целей проектирования.

Управление проектом включает определение его целей, формирование структуры, планирование и организацию выполнения работ, координационные механизмы. Одной из форм проектного управления является формирование специального подразделения – проектной команды (или группы), работающей на временной основе. В ее состав входят необходимые специалисты, в том числе и по управлению. Руководитель проекта наделяется полномочиями по планированию, контролю за ходом работ и расходованием ресурсов, материальному поощрению работающих.

По завершении проекта структура распадается, а сотрудники переходят в новую проектную структуру или возвращаются на свою постоянную должность (при контрактной работе – увольняются).

Такая структура обладает большой гибкостью, но при наличии нескольких целевых программ или проектов приводит к дроблению ресурсов и заметно усложняет поддержание и развитие производственного и научно– технического потенциала организации как единого целого. При этом от руководителя проекта требуется не только управление всеми стадиями жизненного цикла проекта, но и учет места проекта в сети проектов данной организации. С целью облегчения задач координации в организациях создаются штабные органы управления из руководителей проектов или используются так называемые матричные структуры.

Матричная структура управления

Матричная структура управления помогает решать проблемы координации и связывать воедино деятельность звеньев базовой структуры и временных групп.

Она представляет собой решетчатую организацию, построенную на принципе двойного подчинения исполнителей: с одной стороны – непосредственному руководителю функциональной службы, которая предоставляет персонал и техническую помощь руководителю проекта, с другой – руководителю проекта (целевой программы), который наделен необходимыми полномочиями для осуществления процесса управления в соответствии с запланированными сроками, ресурсами и качеством. При такой организации руководитель проекта взаимодействует с двумя группами подчиненных: с постоянными членами проектной группы и с другими работниками функциональных отделов, которые подчиняются ему временно и по ограниченному кругу вопросов. При этом сохраняется их подчинение непосредственным руководителям подразделений, отделов.

Переход к матричным структурам обычно охватывает не всю организацию, а лишь ее часть, при этом ее успех в значительной мере зависит от того, в какой степени руководители проектов обладают профессиональными качествами менеджеров и могут выступать в проектной группе лидерами. Масштабы применения матричных структур в организациях довольно значительные, что говорит об их эффективности. В нашей стране программно– целевые, проектные и матричные структуры особенно эффективны там, где наряду с новыми формами внедряются и новые экономические взаимоотношения между подразделениями предприятий, что повышает их заинтересованность в достижении целей программ и проектов. Гибкие оргструктуры «не срабатывают», если без изменения остаются действовавшие раньше системы планирования, контроля, распределения ресурсов, не вводятся новые условия материального стимулирования участников, не меняется стиль руководства и не поддерживается стремление работников к самовыражению и саморазвитию.

Бригадная структура управления

Бригадная (командная) структура является еще одной разновидностью органического типа структур управления. Ее основу составляет групповая форма организации труда и производства, давно известная во всем мире, в том числе и в нашей стране.

Однако только в 80–е гг. XX в. появились объективные возможности для наиболее полного использования всех преимуществ этой формы. К ним в первую очередь надо отнести ускорение всех процессов, связанных с обновлением продукции и технологии, ориентацию многих предприятий на небольшие по емкости рынки, повышение требований к качеству обслуживания потребителей и времени выполнения заказов. В ответ на эти новые условия организации начали процесс разукрупнения и сокращения размеров своих первичных звеньев. Именно в это время стали формироваться бригады из рабочих, инженеров, специалистов и управленцев, обладающие производственной самостоятельностью и независимостью, полностью отвечающие за результаты своей деятельности.

Принципы, на которых строится бригадная структура, разрушают основы командно–контрольных структур управления. Назовем главные: автономная работа; самостоятельное принятие решений и координация деятельности по горизонтали; замена жестких связей бюрократического типа гибкими связями; привлечение для разработки и решения задач сотрудников из других подразделений, что разрушает традиционное деление производственных, инженерно–технических, экономических и управленческих служб на изолированные системы со своими целевыми установками и интересами.

Переход к бригадным структурам обычно требует значительной подготовки, что прежде всего связано с распределением всего персонала по группам (бригадам), число членов в которых невелико (обычно до 10–15 человек).

Рабочую группу возглавляет руководитель, характер его работы определяется концепцией групповой работы, в которой поощряются взаимопомощь, взаимозаменяемость, личная ответственность, ориентация на запросы потребителей. При этом существенно меняются требования к квалификации работающих: предпочтение отдается людям с универсальными знаниями и навыками, так как только они могут обеспечить взаимозаменяемость и гибкость при смене выполняемых группой заданий. В бригадах значительно расширяются функции труда работников и повышается их квалификация в результате освоения нескольких специальностей и профессий и более полного развития способностей. Сочетание коллективной и индивидуальной ответственности за качество работы и ее конечный результат резко снижает необходимость в формальном контроле.

Соответственно этому меняются условия оплаты труда, направленные прежде всего на стимулирование экономически выгодного сотрудничества и повышение заинтересованности в росте прибылей и доходов. В бригадах вводятся гибкие системы, предусматривающие тесную связь между уровнем заработной платы каждого члена группы и общими результатами.

Распространение бригадных структур за рубежом (например, в США к 1984 г. более 200 из 500 крупнейших корпораций создали различные по степени автономии бригады) – стимулировало развитие внутрифирменных рыночно– экономических отношений и привело к существенному сокращению аппарата управления на среднем уровне. Это логичный результат объединения в команды специалистов, знающих задачи и способы их решения и не нуждающихся в дополнительных руководящих указаниях сверху.

Одной из последних разработок, развивающих идею гибких органических структур управления, является их построение в форме перевернутой пирамиды, в которой на верхний уровень иерархии выведены специалисты–профессионалы, в то время как руководитель организации находится в нижней части схемы.

Такие структуры могут использоваться там, где профессионалы имеют опыт и знания, дающие им возможность действовать независимо и квалифицированно удовлетворять потребности клиентов. Прежде всего это относится к организациям здравоохранения и образования, где сконцентрировано большое число специалистов, работающих самостоятельно при поддержке вспомогательного или обслуживающего персонала.

Принципы построения структур управления

Многосторонность содержания структур управления предопределяет множественность принципов их формирования. Прежде всего структура должна отражать цели и задачи организации, а следовательно, быть подчиненной производству и меняться вместе с происходящими в нем изменениями. Она должна отражать функциональное разделение труда и объем полномочий работников управления; последние определяются политикой, процедурами, правилами и должностными инструкциями и расширяются, как правило, в направлении более высоких уровней управления.

Полномочия руководителя любого уровня ограничиваются не только внутренними факторами, но и факторами внешней среды, уровнем культуры и ценностными ориентациями общества, принятыми в нем традициями и нормами. Другими словами, структура управления должна соответствовать социально–культурной среде, и при ее построении надо учитывать условия, в которых ей предстоит функционировать. Практически это означает, что попытки слепо копировать структуры управления, действующие успешно в других организациях, обречены на провал, если условия работы различны. Немаловажное значение имеет также реализация принципа соответствия между функциями и полномочиями, с одной стороны, и квалификацией и уровнем культуры с другой.

Любую перестройку структуры управления необходимо оценивать прежде всего с точки зрения достижения поставленных перед ней целей. В условиях нормально развивающейся (не кризисной) экономики реорганизация направлена чаще всего на то, чтобы путем совершенствования системы управления повысить эффективность работы организации, при этом главными факторами улучшения являются рост производительности труда, ускорение технического развития, кооперация в принятии и реализации управленческих решений и т.д. Важным критерием оценки организационной структуры управления является ее восприятие людьми, которым предстоит работать в новых условиях. Идеальным вариантом является такая структура, которая позволяет менеджерам работать как единой команде.

В кризисный период изменения в структурах управления направлены на создание условий для выживания организации за счет более рационального использования ресурсов, снижения затрат и более гибкого приспособления к требованиям внешней среды. Но вне зависимости от причин, вызывающих перестройку, она обязательно преследует цели расширения полномочий на нижних уровнях иерархии управления и повышения производственно– хозяйственной самостоятельности подразделений, входящих в состав организации. Практически это означает привлечение все большего количества работников (в том числе и не относящихся к управленческому персоналу) к процессу выявления и решения проблем предприятия. Поэтому наряду с теми возможностями, которые новая структура управления создает для улучшения экономических и социальных параметров, ее оценка производится и по таким направлениям, как быстрота получения и Обработки информации, необходимой для принятия решений; использование информационной технологии, упрощающей не только решение проблем, но и всю систему взаимодействий, необходимых в процессе разработки и реализации управленческих решений.

В целом рациональная организационная структура управления предприятием должна отвечать следующим требованиям:

· обладать функциональной пригодностью, гарантировать надежность и обеспечивать управление на всех уровнях;

· быть оперативной, не отставать от хода производственного процесса;

· иметь минимальное количество уровней управления и рациональные связи между органами управления;

· быть экономичной, минимизировать затраты на выполнение управленческих функций.

ГИБКИЕ ПРОИЗВЕДСТВЕННЫЕ СИСТЕМЫ

В соответствии с ГОСТ 26229 гибкая производственная система (ГПС) (гибкое автоматизированное производство – ГАП) – совокупность в разных сочетаниях оборудования с программным управлением, роботизированных технологических комплексов, гибких производственных модулей, отдельных единиц технологического оборудования и систем обеспечения их функционирования в автоматическом режиме в течение заданного интервала времени, обладающая свойством автоматизированной переналадки при производстве изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик.

В промышленно развитых странах крупносерийное и массовое производство составляет лишь 20%, а единичное, мелкосерийное и серийное производство – 80 %.

Верным шагом на пути автоматизации производства является разработка программируемых и за счет этого перенастраиваемых средств, то есть гибкого оборудования. К ним относятся станки с ЧПУ, в том числе обрабатывающие центры, промышленные роботы и другое оборудование. Еще большей гибкостью обладают системы, управляемые от ЭВМ. Подобные системы называют по разному:

- в Японии – гибкой автоматизацией, гибким производственным комплексом.

- в США – гибкой производственной системой (FMS). (ГПС).

- в нашей стране такого рода комплексы называют гибким автоматическим производством (ГАП).

ГАП функционирует на основе программного управления и групповой ориентации производства. На первом этапе ГАП может быть автоматизированным, то есть включать операции, выполняемые с участием человека.

ГАП включает исполнительную систему, состоящую из технологической, транспортной, складской систем и систему управления.

История развития

Периоды развития ГПС:

· период – 60–70 годы – разработка и проверка базисных принципов создания;

· период – 80 годы – разработка и создание элементной техники и технологии;

· период – 90 годы – разработка и создание системы комплексов ГП.

В нашей стране широкое распространение получили автоматические поточные линии, объединяющие комплексы автоматически работающих агрегатных станков и станков–автоматов.

Недостаток – узкая ориентация на изготовление определенного вида изделий. В связи с этим подобные средства можно использовать только там, где производство носит массовый, устойчивый характер.

В целях разрешения противоречий, обусловленных, с одной стороны, мелкосерийностью объектов производства, а с другой, крупными масштабами самого производства, были разработаны методы групповой технологии. Следующим шагом на пути автоматизации производства является разработка программируемых и за счет этого перенастраиваемых средств, то есть гибкого оборудования. К ним относятся станки с ЧПУ, в том числе обрабатывающие центры, промышленные роботы и другое оборудование. Еще большей гибкостью обладают системы, управляемые от ЭВМ. Подобные системы называют по разному:

Анализ ГПС позволяет сделать некоторые выводы:

- управление транспортными системами и работой станков осуществляется одной или несколькими отдельными ЭВМ;

- число станков в ГПС колеблется от 2 до 50. Однако 80% ГПС составлено из 4–5 станков и 15% из 8 – 10;

- реже встречаются системы из 30–50 станков (2–3%);

- наибольший экономический эффект от использования ГПС достигается при обработке корпусных деталей, нежели от их использования при обработке других деталей, например деталей типа тел вращения.

Различна и степень гибкости ГПС. В США преобладают системы для обработки изделий в пределах 4–10 наименований, в Германии – от 50 до 200; нормативный срок окупаемости ГПС в различных странах 2 – 4,5 года.

Основные понятия и определения

Производственным процессом в машиностроении называют совокупность действий, необходимых для выпуска готовых изделий. В основу производственного процесса положен технологический процесс изготовления изделий, во время которого происходит изменение качественного состояния объекта производства. Для обеспечения бесперебойного выполнения технологического процесса изготовления изделия необходимы еще и вспомогательные процессы

Наибольшее распространение получили ГАП в механообработке. Здесь сформировались типичные структуры – модули, объединяемые в линии или участки с помощью транспортно–складских систем. Состав модуля включает:

- обрабатывающий центр;

- накопитель паллет или кассет и средства ЧПУ. Сравнительные данные по использованию ГАП в различных технологиях:

· металлообработка ковкой – 50 %;

· металлообработка штамповкой – 21 %;

· формовка – 12 %;

· сборка – 5 %;

· остальные технологии – 12 %.

Сложнее всего происходит внедрение ГАП в сборочные производство, это связано:

· со сложностью и разнообразием объектов сборки и необходимой для

этой сборки оснастки;

· коротким циклом операций сборки;

· не жесткостью или упругостью деталей;

· необходимостью в настройке, подгонке и учете малых допусков в

сочленении деталей.

В сборочных ГАП центральным компонентом являются роботы с развитой сенсорикой и высоким уровнем машинного интеллекта, что влияет на увеличение уровня затрат при создании ГАП сборки. Поскольку роботы с интеллектуальными средствами управления еще не получили широкого распространения, то приходится резко повышать затраты на периферийное оборудование и оснастку, создавая условия для применения более простых роботов. При этом стоимость оснастки и периферии составляет до 70 % от общей стоимости сборочного модуля. Далее будут более подробно рассмотрены экономические и социальные аспекты использования роботов. Однако ГАП не является эффективным для любых типов производств.

В настоящее время роботы в основном применяются при операциях транспортирования, сборки, обслуживания обрабатывающего оборудования, сварки и контроля. С точки зрения вычислительной нагрузки на управляющую ЭВМ производственные операции можно подразделить на два вида:

-информационно простые операции, к ним относятся операции переноса большого числа предметов или тяжелых предметов;

-информационно сложные операции (сборки и контроля).

Основным направлением совершенствования роботов является развитие применения микро–ЭВМ с 8, 16 и 32–разрядными микропроцессорами, развитыми операционными системами и задачеориентированными языками программирования высокого уровня. Перспективным направлением является использование аналоговых микропроцессоров, т.е. больших интегральных схем, где в одном кристалле реализованы как цифровые элементы – микропроцессор, как и цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи, схемы управления периферийными устройствами.

Для реализации высоконадежных систем управления роботами все больше находят применение адаптивные микропроцессоры с БИС, т.к. в этих устройствах имеются резервные узлы, средства диагностики отказов и самовосстановления, реализующие адаптивные внутренние связи, способствующие увеличению надежности роботоориентированных вычислительных устройств до показателей, отвечающих производственным требованиям.

Классификация производственных систем

Изучение современного производства, разработок и проектов показывает, что спектр решений гибких производственных систем простирается от производственных модулей на базе одного станка с ЧПУ до объединенных компьютером производственных участков и цехов.

Основными классификационными признаками ГАП являются:

- масштабность структуры;

- сфера использования (по группам отраслевых производств, видам работ, массе и габаритам продукции);

- технический уровень (гибкость, степень автоматизации, рост производительности).

По масштабности ГАП разделяется на :

- гибкий производственный модуль (ГПМ)

- единица технологического оборудования для производства изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик с программным управлением, автономно функционирующая, автоматически осуществляющая все функции, связанные с их изготовлением, имеющая возможность встраивания в гибкую производственную систему.

Гибкая производственная система (ГПС)

Совокупность в разных сочетаниях оборудования с ЧПУ, роботизированных технологических комплексов, гибких производственных модулей, отдельных единиц технологического оборудования и систем обеспечения их функционирования в автоматическом режиме в течение указанного интервала времени, обладающая свойством автоматизированной переналадки при производстве изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик.

Гибкая автоматизированная линия (ГАЛ)

Гибкая производственная система, в которой технологическое оборудование расположено в принятой последовательности технологических операций.

Гибкий автоматизированный участок (ГАУ)

Гибкая производственная система, функционирующая по технологическому маршруту, в котором предусмотрена возможность изменения последовательности использования технологического оборудования.

Гибкий автоматизированный цех (ГАЦ)

Гибкая производственная система, представляющая собой в различных сочетаниях совокупность гибких автоматизированных линий, роботизированных технологических комплексов, гибких автоматизированных участков, роботизированных технологических участков для изготовления изделий заданной номенклатуры.

Гибкий автоматизированный завод (ГАЗ)

Гибкая производственная система, представляющая собой совокупность ГАЦ.

По степеням автоматизации ГПС подразделяются на:

- гибкие производственные комплексы (ГПК);

- гибкие автоматизированные производства (ГАП).

ГПК определяется как ГПС, состоящая из нескольких ГПМ, объединенных автоматизированной системой управления и автоматизированной транспортно-складской системой, автономно функционирующая в течение заданного интервала времени и имеющая возможность встраивания в систему более высокой системы автоматизации.

ГАП представляет собой ГПС, состоящую из одного или нескольких ГПК, объединенных автоматизированной системой управления и транспортно– складской системой.

Роботизированный технологический комплекс (РТК) Совокупность единицы технологического оборудования, промышленного робота и средств оснащения, автономно функционирующая и осуществляющая многократные циклы. РТК, предназначенные для работы в ГПС, должны иметь автоматизированную переналадку и возможность встраивания в систему. Средствами оснащения РТК могут быть: устройства накопления, ориентации, поштучной выдачи объектов производства и другие средства, обеспечивающие функционирование РТК.

Система обеспечения функционирования ГПС

Совокупность в общем случае взаимосвязанных автоматизированных систем, обеспечивающих проектирование изделий, технологическую подготовку их производства, управление гибкой производственной системой при помощи ЭВМ и автоматическое перемещение предметов производства и технологической оснастки.

В общем случае в систему обеспечения функционирования ГПС входят:

· автоматизированная транспортно–складская система (АТСС);

· автоматизированная система инструментального обеспечения (АСИО);

· система автоматизированного контроля (САК);

· автоматизированная система удаления отходов (АСУО);

· автоматизированная система управления технологическими процессами (АСУ ТП);

· автоматизированная система научных исследований (АСНИ);

· система автоматизированного проектирования (САПР);

· автоматизированная система технологической подготовки производства (АС ТПП);

· автоматизированная система управления (АСУ) и т.д.

· автоматизированная транспортно–складская система (АТСС).

По гибкости ГПС делятся на системы:

а) высокой гибкости у которых номенклатура продукции, приведенная на один обрабатывающий модуль, превышает 100 наименований. Затраты времени на переналадку для обработки новой детали в пределах группы не более 10% полезного фонда времени работы.

б) средней гибкости – номенклатура продукции, приведенная на один модуль, 20 – 100 наименований. Затраты времени на переналадку – 20 %.

в) малой гибкости – номенклатура – до 20 наименований; затраты времени на переналадку более 20 %.

По степени автоматизации ГПС делятся на системы:

а) высокой (высшей) степени – автоматическое управление и трехсменный режим работы;

б) средней степени – непрерывное автоматизированное управление при многостаночном обслуживании с коэффициентом многостаночности более 2.

в) малой степени – коэффициент многостаночности не более 2.

Основные характеристики ГПС

Важнейшие характеристики ГАП:

-производительность;

-гибкость;

-эффективность;

Определяются, во-первых, характеристиками основного (станки) и вспомогательного (накопители, системы автоматизированного контроля и измерений и т.д.) оборудования и во–вторых, удачностью компоновки оборудования в ГПС.

Производительность ГПС

Это важнейший показатель эффективности производственного процесса. Наиболее надежным и удобным количественным критерием производительности являлась производительность, измеряемая количеством изделий, произведенных в единицу времени (шт/ч), или ее обратная величина – трудоемкость изготовления конкретного изделия.

Привязка этих показателей к конкретному изделию делает их малоэффективными для оценки производительности процесса, с выхода которого снимаются разные изделия. ГПС производит не только разные детали, но и разное их число в единицу времени.

Производительность нельзя рассматривать без таких понятий как гибкость и мобильность.

Гибкость:

По возможность обрабатывать на одной и той же технологической линии различные детали в различных сочетаниях;

По возможность изменения в любой момент стратегии производства в зависимости от необходимости;

По модифицирование обрабатываемых деталей без привлечения дополнительных значительных затрат;

По изменение состава технологической линии в зависимости от требований;

По повторное использование значительного процента существующих капиталовложений в том случае, если приходится полностью менять тип продукции.

Гибкость и производительность – это такие два фактора, которые очень трудно объединять, и поэтому только из анализа этих факторов можно определить их оптимальное соотношение для объединения, и этот анализ должен выполняться совместно конструктором и потребителем.

Этот анализ должен способствовать определению того, как и насколько гибкая система производства может влиять и сокращать себестоимость продукции, где под себестоимостью продукции понимается как прямая стоимость производства, так и все косвенные затраты производства, которые могут быть изменены благодаря применению этой новой современной системы производства.

Гибкие производственные системы обычно состоят из определенного количества станков, системы транспортировки и разгрузки деталей и системы управления, состоящей из одной или нескольких ЭВМ и соответствующего математического обеспечения.

Станки могут быть специализированные или универсальные, одинаковые или различные, более или менее гибкие, оснащенные или нет какой–либо особенной аппаратурой.

Система транспортировки может быть организована для транспортировки деталей, оснастки, паллет или же только для перевозки деталей; может быть более жесткой (например, линия на роликах с приводом), или же более гибкой (например, самоходные тележки на рельсах или с управлением по проводу; может выполнять только подачу отдельных деталей, а затем роботы будут забирать эти детали и закреплять или снимать их на оснастке станков.

Может, наконец, выполнять перевозку только деталей, либо также и перевозку инструментов.

Система управления может быть простейшей (управление только одним движением тележек или деталей) или может усложняться и быть системой, которая управляет программой обработки деталей, магазином с инструментами, качеством обработки, стратегией, – которые изменяются в зависимости от требований производства; наконец, может быть сложнейшей системой комплексного управления цехом со всеми его составными частями.

Эффективность работы ГПС

Высокая степень гибкости производственных систем и дополнительные затраты, необходимые для их внедрения, требуют тщательного и всестороннего анализа экономической эффективности их использования.

Экономический эффект внедрения ГПС не всегда можно определить простым сравнением только стоимости и других показателей основного оборудования и агрегатов. Попытки применить традиционные формулы для подсчета экономической эффективности внедрения ГПС часто приводят к отрицательному результату. Объединение в одной системе металлообработки, контроля качества, транспортировки, и др. не просто складывает, а нелинейно увеличивает экономический эффект.

Опыт показывает, что эффективность ГПС возрастает с годами в течение определенного периода после первоначальных капитальных вложений.

Это результат следующих факторов:

- приобретения опыта эксплуатации ГПС;

- ранее внедренные ГПС позволят обновлять производство за счет совершенствования ЭВМ, программного обеспечения и отчасти станков (повышение скорости обработки данных, увеличение объема памяти ЭВМ, развитие микропроцессорной техники и т.д.);

- гибкость ГПС позволяет наращивать производственные мощности постепенно, поэтапно, обрабатывать одновременно несколько разных деталей;

ГПС позволяет совершенствовать конструкцию изделия практически без дополнительных капиталовложений, связанных с изменением конструкций.

Опыт показывает, что затраты по внедрению первой ГПС значительно выше и сокращаются с внедрением каждой последующей системы.

Полностью оценить эффективность внедрения ГПС возможно только при всесторонней оценке их технических, организационных, экономических преимуществ и социальных последствий.

Уже имеются методики сравнения экономической эффективности вариантов новой техники.

Автоматизированные станочные системы ГПС производства ковки и штамповки

Современное машиностроение примерно на три четверти имеет среднесерийный и мелкосерийный характер производства. Быстро обновляется номенклатура машин, одновременно возрастает их сложность и точность; все это приводит к необходимости оперативной перестройки производства на предприятиях. Организационно-технические средства, эффективные для массового одно номенклатурного уровня производства, становятся тормозом для обновления продукции. Следовательно, необходимо создавать быстропереналаживаемые производства с высокой производительностью труда.

Станочная система – управляемая совокупность станков и вспомогательного оборудования, предназначенная для обработки одной, нескольких подобных заготовок или заготовок широкой номенклатуры на основе одного, нескольких или различных маршрутных технологических процессов.

Автоматические станочные системы функционируют без участия человека. Автоматизированные станочные системы функционируют с участием человека

Для роботизированных комплексов заготовительного крупносерийного и массового производства характерно использование автоматизированных машин для литья под давлением, литья алюминиевых и пластмассовых изделий в металлические формы, кокильных, а также специализированных машин для изготовления оболочковых форм и зачистки отливок. Структурное построение таких комплексов характеризуется индивидуальным использованием основного литейного оборудования, обслуживаемого промышленными роботами и автоматизированными вспомогательными устройствами.

Автоматизировав производственные линии, можно выполнять различные операции наряду со штамповкой: механическую обработку, сварку, сверление и другие. Благодаря этому достаточно сложный технологический процесс проходит с минимальным участием человека. Исключение человеческого фактора в данном случае означает, что все этапы производства контролируются автоматическими приборами, гораздо более точными и надежными. Однако контроль человека также остается постоянно. Контрольно–измерительные приборы, блоки питания, датчики и контроллеры заметно облегчают работу человека, но не исключают ее совсем. Они лишь помогают там, где человеческие возможности не позволяют осуществить работу так же хорошо, как возможности машин. Например, датчик перемещения позволяет регистрировать отклонение объекта в несколько микрон и избежать нарушения технологического процесса, подав сигнал. Человек не в состоянии заметить и вовремя отреагировать на подобную ситуацию.

Автоматизация производства – естественный процесс развития металлообрабатывающей промышленности. Это залог качества, экономии средств и безопасности всех производственных процессов.

Автоматизация кузнечнопрессового производства в машиностроении осуществляется путем создания роботизированных комплексов для горячей и холодной объемной штамповки, ковки, холодной листовой штамповки, прессования изделий из пластмасс и порошков, а также для вспомогательных операций – чеканки, гибки, рихтовки.

Для автоматизации процесса горячей штамповки деталей массой до 3 кг из плоских штучных заготовок используют комплекс на базе пресса мод. КО– 134, специализированного двурукого ПР мод. «Циклон–ЗБ», индукционной печи и загрузочного устройства. ПР в составе комплекса выполняет следующие операции; установку заготовки (одной рукой), переустановку (второй рукой) ее на позицию вытяжки, а затем на лоток. Кроме того, робот управляет включением автоматического цикла пресса.

Гибкие производственные системы – наиболее эффективное средство автоматизации серийного производства, позволяющее переходить с одного вида продукции на другой с минимальными затратами времени и труда. ГПС позволяет снизить потребность в квалифицированных станочниках и станках, повысить качество продукции. Производительность станков с ЧПУ, входящих в ГПС, в 1,5–2 раза выше суммарной производительности такого же количества индивидуально работающих станков с ЧПУ.

Гибкая производственная система – это комплекс технологических средств, состоящих из одного–двух (не более) многоцелевых станков с ЧПУ или других металлорежущих станков с ЧПУ, оснащенных механизмами автоматической смены инструмента, автоматической смены заготовок и транспортирования их со склада до зоны обработки с помощью различных транспортных средств, например самоходных роботизированных тележек. Этот комплекс связан с единым математическим обеспечением, способствующим работе оборудования в автоматическом режиме с минимальным участием человека.

ГПС оснащены современными системами ЧПУ, управляющими перемещениями механизмов станка, инструментом, транспортом, системами загрузки–выгрузки. Такие системы ЧПУ имеют дисплеи, помогающие оператору увидеть отклонения в работе станка, мониторные устройства, обеспечивающие диагностирование режущего инструмента, контроль размеров обрабатываемых заготовок непосредственно на станке и т. д.

УПРАВЛЕНИЕ НА МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОМ ПРЕДПРИЯТИИ

В последние годы в машиностроительной отрасли наметилась положительная тенденция роста и на один из первых планов выходит задача повышения эффективности управления производственной деятельностью. Сегодняшний рынок предъявляет к предприятиям все более жесткие конкурентные условия и требует от них снижения цен на продукцию, сокращения сроков поставки, повышения качества продукции, обеспечения высокого уровня сервиса. Для того чтобы выполнять эти требования рынка и оставаться конкурентоспособными, предприятия вынуждены снижать прямые и косвенные затраты, сокращать запасы и уровень незавершенного производства, сокращать длительности производственных циклов и повышать эффективность производственных процессов.

Достижение указанных целей требует использования современных методов управления. Для машиностроительных предприятий это, прежде всего, управление информационной поддержкой жизненного цикла изделий (CALS), использование методов управления ресурсами предприятия, заложенных в стандарте MRPII, применение методов финансового планирования, переход на процессный подход к управлению. Реализацию данных методов практически невозможно представить без современных информационных систем. Для машиностроительного предприятия набольшее значение при этом имеют системы управления конструкторско -технологической документацией и системы управления ресурсами предприятия.

К первому блоку относится ряд систем класса CAD/CAM (Computer Aided Design / Manufacturing) или отечественный аналог данных терминов - САПР (Системы автоматизированного проектирования), обеспечивающие такие функции, как проектирование изделий, разработку технологий, расчет материальных и трудовых нормативов, и системы класса PDM (Product Data Management управление данными об изделиях), ответственные за управление конструкторскими и технологическими данными, управление документацией (электронный архив) и управление изменениями.

Второй блок составляют системы, обеспечивающие управление ключевыми ресурсами предприятия: трудовыми, материальными, финансовыми ресурсами и мощностями предприятия. Наиболее полно это обеспечивают ERP- системы, удовлетворяющие требованиями стандарта MRPII. Подобные системы призваны выполнять такие функции, как планирование, управление продажами, снабжением, производством и запасами, управление персоналом, ведение управленческого, бухгалтерского и налогового учета.

Построение эффективной системы управления на основе вышеназванных информационных систем возможно только при их тесной интеграции между собой и формировании единого информационного пространства предприятия.

Информационное управление на машиностроительном предприятии

Машиностроение: инженерный анализ

С точки зрения психологии под информационным управлением понимается процесс выработки и реализации управленческих решений в ситуации, когда управляющее воздействие носит неявный, косвенный характер, а объекту управления представляется определяемая субъектом управления информация о ситуации (информационная картина), ориентируясь па которую этот объект как бы самостоятельно выбирает линию своего поведения.

Механизм информационного воздействия основан на манипуляции сознанием масс и внесением в это сознание целенаправленной достоверной либо недостоверной информации (дезинформации).

Этот тип управления человеком, группой, массой связан со стремлением так сформировать сообщение о реальной ситуации, чтобы, несмотря па его неадекватность, человек принимал его как само собой разумеющееся и поступал (голосовал, покупал) соответствующим образом. То сеть конечной пелыо информационного воздействия является желаемое поведение объекта управления, которое постулируется субъектом.

Системы компьютерного инженерного анализа не только позволяют оценить принципиальную работоспособность будущей конструкции (например, по условиям прочности) они нашли широкое применение при моделировании технологических процессов металлообработки, ковки и штамповки, литья металлов и пластмасс. Современные конечно-элементные системы дают возможность моделировать ситуации реальной эксплуатации изделий: попадание птицы в авиационный двигатель, столкновение автомобилей и т.п. Что бы ни выпускало предприятие - электронное оборудование, медицинские приборы или высококачественный спортивный инвентарь, - какие бы расчетные или исследовательские задачи ни решались, применение систем инженерного анализа необходимо для получения надежных результатов и обеспечения высокой экономической эффективности, без которых невозможен успех 15 условиях рыночной экономики. Моделирование эксплуатационных характеристик будущего изделия еще на стадии его проектирования, до изготовления физического прототипа, экономит значительные средства и существенно снижает сроки разработок.

Предлагаемый компанией Ай Ти Центр программный комплекс MSC.visual Nastran обеспечивает полный набор расчетов, включая расчет напряженно- деформированного состояния, собственных частот и форм колебаний, анализ устойчивости, решение задач теплопередачи, исследование установившихся и неустановившихся процессов, акустических явлений, нелинейных статических и быстротекущих процессов, нелинейных динамических переходных процессов, расчет критических частот и вибраций роторных машин, анализ частотных характеристик при воздействии случайных нагрузок, спектральный анализ и исследование аэроупругости. Предусмотрена возможность

У моделирования практически всех типов материалов, включая композитные и гиперупругие.

Разные уровни программных пакетов можно использовать на различных платформах - от персональных компьютеров до рабочих станций и суперкомпьютеров. Гибкая модульная структура продуктов MSG позволяет сформировать оптимальный пакет программных средств, реализующих самые передовые компьютерные технологии и учитывающих специфику конкретного предприятия.

Наряду с расчетом конструкций MSC.visual Nastran может использоваться и для их оптимизации, которая осуществляется путем вариации параметров формы, размеров и свойств конструкции. Эффективные алгоритмы позволяют обрабатывать любое количество проектных параметров и ограничений. Вес, напряжения, перемещения, собственные частоты и многие другие характеристики могу т рассматриваться либо в качестве целевых функций, либо в качестве ограничений. Алгоритмы анализа чувствительности позволяют исследовать влияние различных параметров на поведение целевой функции и управлять процессом поиска оптимального решения.

Компания АйТи Центр также предлагает специализированные решения инженерною анализа для расчетов строительных конструкций (STAAD.Pro, SCAD Office), инженерных коммуникаций (СТАРТ, Piping Systems Fluid Flow) и т.д.

Машиностроение: электронный архив и документооборот

В процессе конструкторской и технологической подготовки производства появляется и используется большое количество документов, причем часть из них создается различными средствами конструкторской разработки, частично используется ранее разработанная документация (в бумажном и электронном виде), множество документов возникает при технологическом проектировании, а также оперативном планировании и управлении производственным процессом.

Внедрение системы инженерного документооборота на базе систем fechnologiCS или TDMS значительно упрощает сертификацию предприятия на соответствие международным стандартам группы ISO 9000. Эта задача неразрывно связана с организацией защищенного электронного архива, предполагающего разделение прав доступа пользователей к документам и разделам хранилища, четко определенные маршруты согласования- утверждения документов, механизм электронной подписи.

При параллельном обращении электронных и бумажных документов предлагаемые компанией АйТи Центр программно-аппаратные комплексы позволят решить вопросы перевода бумажных чертежей и документов в электронный вид (решения на базе Осе, Contcx, Canon, HP), их предвари тельной обработки, растрово -векторного редактирования, векторизации (серия программ Raster Arts). Это обеспечивает сохранение накопленного опыта и его использование в новейших разработках.

Практически на всех отечественных предприятиях даже при использовании электронных средств проектирования и конструирования главным носителем информации все-таки остается чертеж на бумаге. Тем не менее его утвержденная растровая копия может и должна участвовать в инженерном документооборо те наравне с электронными документами.

Для физического хранения и обработки всей накапливаемой информации и электронных документов необходимо выделение достаточных непроизводительности файлового сервера (или нескольких серверов), систем хранения больших объемов данных и средств резервного копирования. Существующие аппаратные средства позволяют организовать как оперативный доступ к хранимой информации, так и ее надежное долговременное хранение:

- TDMS

- Norma CS

Машиностроение: системы автоматизированного проектирования

На многих предприятиях автоматизация конструкторской подготовки производства началась достаточно давно, и конструкторы в этом отношении одни из наиболее передовых участников процесса. Проектно- конструкторская проработка представляет собой важную часть жизненного цикла будущего изделия: принятые уже па этом этапе решения во многом определяют эффективность производства, сбыта и эксплуатации. В процессе конструкторской проработки формируется состав изделия, а закладываемая конструктором информация о применяемых материалах, сортаменте, назначаемых допусках отклонениях впоследствии оказывает существенное влияние на технологичность конструкции, сроки производства и стоимость продукции.

В зависимости отрешаемых задач (формирование облика изделия, выпуск конструкторской документации, построение электронного макета) конструкторскими подразделениями могут применяться системы различного уровня (например, ряд предприятий одновременно применяет AutoCAD, Autodesk Inventor или Solid Edgc и Urographies), по для многих предприятий выполнение проектно-конструкторских работ средствами какой-либо обособленной системы автоматизированного проектирования (САПР) оказывается либо невозможным, либо недоступным из-за высокой стоимости многофункциональных программных средств. Па основе предпроектного "следования специалисты компании АйТи Центр формируют сбалансированные о функциональным возможностям и стоимости предложения, касающиеся автоматизации конструкторской подготовки производства. При реализации единого информационного пространства па базе комплексной системы автоматизации и информационной поддержки ТПП эти решения будут интегрированы в единый комплекс и обеспечат слаженную работу различных служб и подразделений предприятия. Для ряда САПР специалистами компании реализованы прямые механизмы взаимодействия с системой ТПП TechnologiCS.

К каждому внедрению специалисты АйТи Центр подходят с учетом положения дел и реальных возможностей предприятия. Если какие-то САПР или справочники (номенклатуры, материалов, инструмента, техмаршрутов) уже используются, они будут включены в единую информационную среду: справочники импортируются, а САПР интегрируются. Если предприятие только приступает к автоматизации конструкторской области, то па этапе предпроектного обследования будут подобраны решения, соответствующие текущим и возможным будущим задачам предприятия. Причем все решения уже будут интегрированы в единую среду.

В дополнение к базовым программным продуктам автоматизации проектно-конструкторских работ ITCenler поставляет широкий спектр специализированных программных средств для решения различных задач: проектирование конструкций по ГОСТ и оформление чертежей по ЕСКД (Mechanics и Mechanics Express), проектирование электрических и электронных систем (HlectriCS), гидропневмооборудования (HydrauliCS), трехмерной прокладки кабельных трасс и разводки проводов (ElectriCS + Connect UG, ElectriCS 3D), проектирование изделий из листового материала (COPRA MetalBender), проектирование и оп тимизация холодного проката (COPRA RollForm). Производится внедрение этих программных средств и обучение работе с ними.

Современные средства пространственного моделирования (Autodesk Inventor Series, Unigraphics, Solid Hdgc) незаменимы при проверке и оптимизации компоновки изделия, конечно-элементном анализе конструкции и технологичности изделия (Инженерный анализ), сложной многокоординатной ЧПУ- обработке (Управление станками), составлении эксплуатационной документации, справочных руководств, каталогов запасных частей, представленных в электронном виде.

Ниже приведем каталог систем автоматизированного проектирования в машиностроении:

- AutoDesk Inventor Series

- AutoDesk Inventor Professional

- Mechanics

- MechaniCS Express

- Mechanics Эскиз

- ElectriCS

- ElectriCS Fxpress

- Connect UG

- HydrauliCS

- Copra MetalBender

- Copra Roll Form

Машиностроение: управление станками с ЧПУ

(числовое программное управление)

На этапе технологической подготовки производства формируются управляющие программы станков с числовым программным управлением для операций фрезерной, токарной, электроэрозионной обработки, решаются задачи оптимального раскроя листового материала. АйТи Центр предлагает набор программных средств для автоматизации вычисления путей инструмента: от простой контурной обработки до сложнейших многоосевых траекторий. При реализации единого информационного пространства получаемая траектория движения инструмента становится частью технологического процесса, а файл управляющей программы наравне с другими конструкторско- технологическими документами размещается в электронном архиве:

- SolidCAM

- VERICUT

- Техтран.

Машиностроение: техническая подготовка производства

Этап конструкторско-технологической и технической подготовки производства (далее ТИП) является важнейшим в плане наполнения единого информационного пространства предприятия данными о ресурсах, необходимых для производства изделий. Важно соблюдение простого принципа: технологии не должны возникать и храниться отдельно от состава изделия, объединение в рамках единого информационного пространства (физически - единой базы данных) информации о составе и ресурсах представляет собой идеологическую платформу, которая впоследствии позволит использовать эту информацию .тля проведения любых сводных расчетов, основанных на конструкторско- технологических данных, а также для решения вопросов производственного планирования и оперативного управления производством.

Подобный способ организации храпения информации обеспечивает реальную коллективную работу и хранение информации в виде сквозного 1ехнологичсского процесса. Единое информационное пространство сводит к минимуму количество ошибок при проектировании, а коллективное использование накопленного опыта позволяет резко увеличить производительность труда технологов и, следовательно, сократить время технической подготовки производства.

Решения компании АйТи Центр, построенные на базе системы lechnologiCS или ЭКОС Проект, позволяют комплексно оптимизировать и автоматизировать весь цикл основных взаимосвязанных задач технической подготовки, производственного планирования и оперативного управления производством. Основной результат, получаемый при этом предприятием, сокращение Сроков и стоимости подготовки производства, снижение себестоимости и повышение качества продукции.

Немаловажным является также то, что решения компании АйТи Центр гарантируют надежное управление и храпение всего объема разнородной информации, которая появляется и используется при технической подготовке производства продукции, и обеспечивает информационную поддержку процессов . создания конструкторской спецификации до контроля прохождения деталей и улов по технологическому маршруту в цехах. Подобная идеология позволяет рассматривать TechnologiCS как необходимую часть единой системы управления предприятием. При этом решения компании АйТи Центр обеспечивают е необходимую связь с системами верхнего уровня.

Опираясь на подготовленную в единой системе информацию об изделиях, их структуре и технологиях изготовления, легко перейти к решению задач планирования, а именно расчету различных сводных показателей для изделий и заказов. Для планово-экономических отделов, а также отделов снабжения важно оперативное получение различной сводной информации о необходимых производства ресурсах но изделиям и заказам. При организации единого информационного пространства эти сведения, сгруппированные по любым параметрам, могут быть получены в виде отчетов на экране или бумаге. Из хранящихся в единой базе данных изделий, узлов, деталей формируется производственный заказ. Совокупность всех ведущихся в системе заказов представляет собой производственный план, из которого в свою очередь рассчитываются планы цехов и участков.

Единое информационное пространство включает в себя данные оборудовании, сто расстановке по цехам и участкам, техническом состоянии н графике ремонтов (для Управления главного механика). 'Гак как эта информация ведется в общей системе, имеется возможность назначить задания по единицам оборудования, рассчитать загрузку и потребность цехов и участков в материалах, инструменте и комплектующих для выполнения производственной программы, а также суммарное количество нормо-часов по единицам оборудования. Bсe перечисленное выполняется в автоматизированном режиме и в соответствии с планами подразделений, технологией и реально имеющимся оборудованием. Если предприятие располагает средствами регистрации фактического изготовления, можно вести учет на различном уровне в зависимости от вида производства и решаемых задач: от укрупненного номенклатурного до точного пооперационного.

К рассмотренной выше возможности решения производственных задач следует добавить еще один важный момент: предложенный способ консолидации конструкторско-технологической информации в рамках единого структурированного информационного пространства позволяет использовать эту информацию не только для автоматизации деятельности плановых и производственно-диспетчерских служб предприятия, по и в качестве источника определения актуальных данных для финансовых, бухгалтерских и других программ, а также систем верхнего уровня управления ресурсами и предприятием (ERP).Внедрение комплекса является хорошим базисом для внедрения систем автоматизированного проектирования, конструирования и подготовки производства также упрощает внедрение методологии международных стандартов серии ISO 9000, что на сегодня уже стало одним из важнейших факторов успешного продвижения продукции предприятия на рынке:

Технологические методы производства заготовок деталей машин

2013-04-08T13:49:33Z

Проектирование отливок

При изготовлении отливок их проектируют в определенной последовательности в соответствии со стандартами ЕСКД (ГОСТ 2.423-95.

Последовательность проектирования такова:

1. На чертеже наносят модельно-литейные указания.

Дополненный таким образом чертеж в случае единичного и серийного производства представляет собой основной технологический документ. Он является основой для проектирования модельного комплекта и других приспособлений необходимых для изготовления литейной формы.

В массовом и серийном производстве на объекты модельной оснастки разрабатывается рабочие чертежи и технология их изготовления.

2. Заполняется технологическая карта, где определяется порядок операций и методику изготовления отливки, в условиях массового и серийного производства.

3. Вычерчивается чертеж со всеми размерами. Положение отливки указывается буквами В и Н, разъем модели и формы буквами МФ.

При определении линии разъема модели и формы выбираемый вариант обеспечивает наименьшую трудоемкость изготовления оснастки, повышение размерной точности, уменьшение затрат на оснастку.

На чертеже указываются припуски на механообработку по ГОСТ 26645-95.

Оформление чертежа отливки

Выполнение чертежа отливки. Литейные базы.

Основой для разрабатываемого технологического процесса изготовления литой заготовки является чертеж детали. Разработка заключается в нанесении на чертеже детали припусков на механическую обработку и построении всех элементов конструкции модели или литейной формы, которые требуются для изготовлении и приемки отливки, это называется разработкой модельно-литейных указаний.

В результате этой разработки получают различные чертежи в необходимом количестве. Размеченный чертеж становится основным технологическим документом, определяющим особенности процесса изготовления литой заготовки.

Размеченный чертеж служит основанием для выполнения чертежа отливки.

Допускается выполнять чертеж отливки на чертеже детали. При оформлении подписи чертежа под наименованием детали пишут слово «отливка».

Литейные базы

Литейными базами называют черновые необрабатываемые поверхности или оси , от которых ведется первоначальная механообработка и проставляется размеры до всех необрабатываемых поверхностей.

За базы механической обработки принимают первоначально обрабатываемые поверхности от которых ведется дальнейшая обработки и проставляются размеры до других обрабатываемых поверхностей.

У литой детали, обычно, по направлению каждой их трех осей координат выбирают одну литейную базу и одну механическую.

При этом, размеры до необрабатываемых поверхностей проставляют от литейной базы, а до поверхностей – от механической базы.

Литейная и механическая база связаны только одним размером. На проекциях чертежа отливки по каждому направлению показывается первая механически-обрабатываемая поверхность. Она обозначается тонкой линией с надписью «исходная линия разметки».

Конструктивное оформление элементов литых заготовок

1 Круглые отверстия.

Возможность выполнения отверстий зависит от технологических свойств формовочных смесей и покрытий, которое удовлетворяют требованиям и условиям получения отверстий без пригара и легкой выбиваемости стержней.

Приведенные рекомендации о размерах литых отверстий рассчитаны на использование широкого применения формовочных материалов.

Минимально допустимый размер отверстия определяют руководствуясь опытными данными.

Для выполнения я отверстий меньшего диаметра использую специальные технологические методы. Выполняют отверстия диаметром 10..12 мм ,толщиной стенки 80…100 мм.

2 Фигурные отверстия.

Наименьшие размеры квадратных, прямоугольных и фигурных отверстий определяют по тем же таблицам. При этом за диаметр стержней принимают наименьший размер сечения.

3 Отливка уступов и пазов.

Уступы и пазы малых размеров.

Рисунок 1 - Выполнение пазов

Вопрос о выполнении уступов решается только после решения вопроса об отливке центрового отверстия.

Условие выполнения паза: если диаметр окружности, вписанной узкое сечение паза с учетом припуска на механообработку меньше допускаемого по таблице диаметров для литого отверстия, то такие пазы не отливают.

3 Технологические пополнения

Утолщение стенки отливки вводят потому, чтобы получить размеры отливки по чертежу детали и припуска на механообработку.

Часто наносят по внешнему контуру необрабатываемой поверхности фланцев.

Необходимо назначение технологических припусков по контуру литейных приливов и других частей, используемых для соединения деталей.

Классификация отливок по сложности

1 гр. плоские, круглые ил полусферические наружные поверхности с наличием невысоких ребер, бобышек, фланцев, отверстий, выступов и углублений.

2 гр. отливки в виде простых геометрических тел, плоских, круглых или полусферических. Открытой коробчатой формы. Наружные поверхности плоские и криволинейные с наличием ребер.

3 гр. открытой, коробчатой, сферической, полусферической и других форм. Наружные поверхности криволинейные и плоские с наличием ребер, кронштейнов, бобышек и фланцев с отверстиями и углублениями.

4 гр. отливки закрытой и частично открытой коробчатой и цилиндрической формы. Наружные поверхности криволинейные и плоские с примыкающими кронштейнами, фланцами, патрубками и др. Конструктивными элементами различной конструкции.

5гр. отливки закрытой коробчатой формы. Наружные поверхности криволинейные, сложной конфигурации с примыкающими кронштейнами, фланцами, патрубками, и др. конструктивными элементами.

Назначение литейных уклонов

Уклоны рабочим поверхностям литейной модели назначают при разработке технологического процесса. В рабочих чертежах уклоны не показывают за исключением случая, когда он вызывают утолщение стенки сверх допускаемого.

Уклоны регламентированы ГОСТ 3212-95.

Строгое соблюдение параллельности внешней и внутренней поверхности особенно важно в условиях серийного производства, в условиях единичного производства это менее существенные момент.

Примерные данные по уклонам

, .

Виды специального литья

К видам специального литья относятся:

литье по выплавляемым моделям;

литье в кокиль;

литье под давлением;

центробежное литье.

Литье в кокиль

Литье в кокиль представляет собой заполнение металлической формы под действием гравитационных сил и может использоваться многократно, рис.1.

Основными операциями технологического процесса являются:

* поверхность рабочей полости очищается и красится;

* после нанесения покрытия кокиль нагревается;

* устанавливаются стержни;

* соединяются обе половины;

* заливается расплав в кокиль;

* раскрывается кокиль, удаляется отливка;

* операции повторяются.

Преимущества и недостатки литья в кокиль

Преимущества:

· повышенная производительность труда на основе исключения трудоемких операций (смесеприготовление, формовка, очистка от пригара), снижаются расходы на оборудование, повышается в 2-3 раза производительность труда;

· повышается качество отливки, связанное с использованием металлической формы, увеличивается стабильность показателей качества, таких как механические свойства, структура. Плотность, шероховатость, точность размеров.

· улучшаются условия труда, снижается загрязнение окружающей среды;

· устраняется сложный для автоматизации процесс изготовления литейной формы;

Недостатки:

· высокая стоимость кокиля;

· ограниченная стойкость кокиля;

· сложность получения отливок с подребрениями, для выполнения которых необходимо усложнить конструкцию формы, использовать вставки со стержнями;

· влияние высокой скорости охлаждения не позволяет получать тонкостенные отливки, необходима термообработка отливок;

· жесткий кокиль приводит к возникновению в оливках напряжений;

Рациональная область применения: серийное и массовое производство

Схемы и устройства применяемых литейных машин

Кокильные машины делятся на :

· универсальные (одно, двух, трех позиционные);

· карусельные;

· специальные.

Универсальные кокильные машины используются в условиях серийного производства, их отличает высокая производительность и небольшие габариты.

Предназначены для получения отливок размерами от 250*200 до 1000*800 мм.

Такие машины разделяются на следующие типы:

1. с вертикальным разъемом кокиля и одной подвижной плитой;

2. с вертикальным разъемом кокиля и двумя подвижными плитами;

3. с вертикальным разъемом кокиля и двумя подвижными плитами;

4. с двумя подвижными плитами.

Специальные машины служат для изготовления отливки или однотипных отливок, обычно 2...4 -х позиционные.

Карусельные машины можно также отнести к специальным. Благодаря совмещению операций отличаются высокой производительностью. Обычно имеют вертикальную ось вращения карусели. Карусельная машина состоит из однопозиционных кокильных секций с самостоятельным приводом для закрепления и выталкивания отливок, смонтированных на столе карусели. Стол имеет непрерывное или пульсирующее движение.

Поточные линии для литья в кокиль применяют в массовом и серийном производстве отливок широкой номенклатуры. Обычно они состоят из автоматизированных комплексов.

Разработка чертежа кокильной отливки

Разработка чертежа производится по чертежу детали. При этом определяют расположение отливки в форме, место подвода расплава, припуски на механообработку, технологические припуски и напуски, уклоны и допуски. Чертеж отливки в соответствии с ГОСТ 2.423-95.

Выбор расположения отливки в форме при литье в кокиль.

Основным условием для направленного затвердевания металла, удаления воздуха и газов, извлечения отливок из кокиля, установки минимального количества стержней является выбор положения отливки в форме. При этом предпочтительно располагать цилиндрические отливки вертикально, плоские на ребро, чашеобразные, днищем вверх.

Центробежное литье и литье под давлением

Центробежное литье- способ получения отливок, когда заполнение формы происходит в поле действия центробежных сил.

Существует два варианта способа:

* с горизонтальной осью вращения;

* с вертикальной осью вращения

Главная особенность процесса формования отливок заключается в том, что заполнение формы и затвердевание отливок происходит в поле сил превосходящих силы гравитации. Давление развиваемое при вращении расплава, способствует проникновению его в межкристаллитное пространство, что повышает плотность отливок. Свободная поверхность затвердевает в последнюю очередь, оставаясь геометрически правильной. Инородные частицы, газ. Шлак, имеющие меньшую плотность всплывают на свободную поверхность расплава, это приводит к необходимости назначить большие припуски на обработку свободных поверхностей отливок.

При изготовлении отливок центробежным способом применяют различные литейные формы: металлические, песчаные, комбинированные, оболочковые.

Изложницы для центробежного литья так же как и для кокильного предварительно пред заливкой расплава нагревают, на их рабочую поверхность наносят слой огнеупорного покрытия, предназначенный для регулирования скорости охлаждения отливки и защиты о расплава. Дозировка расплава при центробежном литье существенно влияет на точность массы и толщину стенок отливки.

Технологические возможности получения отливок общего назначения.

1 Литье чугунных втулок в металлических формах, D< 500 мм.

2 Литье втулок, колец, венцов из цветных сплавов. В металлических ,в редком исключении песчаных формах.

3 Изготовление длинномерных и толстостенных цилиндрических полых заготовок. Изготавливаются из стали, чугуна, цветных сплавов, отливки имеют диаметр до 1000мм, толщину стенки до 300 мм, длину до 8000 мм и массу до 60 т. Это изделия типа пустотелых валков бумагоделательных машин, деталей химических агрегатов, гильз крупных дизелей. Однослойные и многослойные трубы.

3 Изготовление специальных отливок. Биметаллические отливки можно изготавливать способом центробежного армирования, наваркой расплава, последовательной заливкой различных сплавов.

· Армирование отливок осуществляется заливкой жидким металлом отдельных металлических частей, выполненных из других материалов.

· Наварку жидкого металла осуществляют путем заливки расплава внутрь заранее изготовленной и установленной в изложницу втулки.

· Последовательную заливку во вращающуюся форму двух металлов, второй из металлов начинает застывать, тогда заливается затвердевающий наружный слой.

Машины центробежного литья

По назначению машины делятся на:

1. Универсальные.

2. Труболитейные.

3. Специального назначения.

Универсальные машины применяются для изготовления отливок общего назначения. Труболитейные для получения стальных и чугунных труб большого диаметра. Специальные, для изготовления отливок массового производства таких как валки прокатных станов, барабаны бумагоделательных машин.

Существуют определенные требования к машинам. Они должны обеспечить:

* вращение формы с требуемой частотой;

* плавное изменение частоты вращения;

Машины имеют следующие основные узлы:

* привод вращения формы;

* приспособление для крепления;

* устройства введения и вывода заливочного лотка;

* механизм выталкивания отливок.

Особенности отливок центробежного литья

Отливки правильной цилиндрической формы могут быть получены вне зависимости от дины при горизонтальной оси вращения формы. При наклоне оси вращения . свободная поверхность имеет форму параболоида вращения. Отливки получаются разно стенные.

Фасонные отливки, изготавливаемые в различных формах получают на машинах с вертикальной осью вращения.

Припуски на обработку наружных поверхностей составляют 2-12 мм, в зависимости от толщины стенки, внутренней ~ l/d.

Литье под давлением

Способ литья под давлением заключается в том, что расплавленный металл заливается в камеру прессования машины, а затем под действием поршня перемещается в этой камере и через литниковые каналы заполняет полость металлической пресс формы. Затвердевает под давлением .образуя отливку. Форма заполняется расплавом под действием сил , превосходящих гравитационные, а затвердевание протекает под избыточным давлением.

Способ высокопроизводителен. Осуществляется на машинах .Имеет высокую точность и малую толщину стенок, позволяет значительно экономить металл.

Особенности литья под давлением.

· изготавливаются точные отливки с толщиной стенки менее 1 мм, с чистой поверхностью;

· высокая скорость охлаждения вызывает дефекты отливок, такие как раковины, газо-воздушные пузыри, пористость;

· высокая теплопроводность способствует улучшению структуры;

· допрессовка позволяет получить высокие механические свойства;

Преимущества

Возможность получения отливок с толщиной стенки менее 1 мм;

Высокая точность, малая шероховатость.

Возможность устранения трудоемких операций и улучшения условий труда.

Недостатки

1. Габариты и вес ограничены мощностью машины

2. Высокая стоимость пресс-формы и ее малая стойкость.

3. Высокая трудоемкость выполнения отливок с полостями.

4. Наличие пористости.

5. Остаточные напряжения в отливках.

Процесс используется в крупносерийном производстве тонкостенных отливок с малыми припусками из цинковых и медных сплавов, в некоторых случаях из специальных сплавов и сталей.

Известен вариант литья под регулируемым давлением, представляющий процесс заполнения полости формы и затвердевания под действием избыточного давления воздуха или газа.

Конструкции пресс-форм

Пресс-формы представляют собой сложный и точный инструмент, состоящий из

нескольких рабочих полостей для получения отливки, стержня и вставки,( необходимых для получения отверстия в отливке) системы каналов для подвода расплава в рабочую полость, отвода воздуха, а также выталкивателей, каналов для охлаждения во время работы. Пресс форма состоит из двух частей подвижной и неподвижной. Пресс формы для массового производства имеют упрощенную конструкции.

Литье по выплавляемым моделям

Используется неразъемная разовая модель по которой из жидкой формовочной смеси изготавливается керамическая оболочковая форма ( перед заливкой расплава модель удаляется из формы выплавлением, выжиганием, растворением, испарением).

Особенности

Перед заливкой форму нагревают до сравнительно высоких температур.

скорость отвода тепла мала, следовательно возможно получение сложных отливок с толщиной стенки S=0,8...2,0 со значительной площадью поверхности.

2 малая скорость охлаждения приводит к появлению в центре толстостенных отливок (6...8 мм) раковин и рыхлот, укрупнению кристаллического строения,(такая стенка твердеет хорошо).

3повышенная температура формы приводит к развитию процессов, приводящих к изменению структуры поверхностного слоя, появлению дефектов на поверхности, для:

n отливок из углеродистых сталей -окисление и обезуглероживание до 0,5 мм;

n отливок из нержавеющих сталей- следствие взаимодействия материала формы и отливки возникают точечные дефекты «питтинги»

Технологические возможности.

Возможность получать отливки сложной конфигурации, максимально приближенные к форме готовой детали практически из любых сплавов.

Припуски на обработку резанием для отливок до 50 мм составляют 1,4 мм, до 500 мм-3,5 мм.

Преимущества:

любые сплавы, сложные формы;

* возможность создания сложных конструкций, соединение деталей в узел;

* экономически выгоден в серийном и массовом производстве;

* снижение расхода материалов, улучшение условий труда;

Недостатки

* сложный процесс изготовления формы;

* большая номенклатура материалов;

* сложность автоматизации.

Область использования

Труднообрабатывемые материалы и сплавы;

Изготовление тонкостенных крупногабаритных отливок повышенной точности с целью снижения массы и повышения прочности;

Изготовление отливок повышенной точности из сплавов с особыми свойствами и структурой.

Находят применение в различных областях машиностроения и приборостроения , снижают себестоимость деталей на 20....40%.

3 Производство заготовок обработкой давлением

Роль процессов обработки давлением как способа производства заготовок

Процессы обработки давлением являются основными при производстве заготовок.

К этим процессам относятся:

* Свободная ковка( на молотах и прессах);

* Процессы прокатки;

* Штамповка в подкладных и секционных штампах в цехах свободной ковки;

* Штамповка в открытых штампах на молотах и прессах;

* Штамповка в закрытых штампах на молотах и прессах;

* Штамповка на горизонтально- ковочных машинах;

* Специализированные процессы получения заготовок;

К специализированным процессам можно отнести:

* штамповку на горизонтально-гибочных машинах;

* штамповку на вертикально-ковочных машинах;

* штамповку на ротационно-обжимных и радиально-обжимных машинах;

* электровысадка;

* штамповка на высокоскоростных машинах;

* вальцовка;

* раскатка кольцевых заготовок;

Механизм пластической деформации

Пластичность-способность изменять свою форму под действием внешних сил и сохранять ее после их удаления

Пластическая деформация происходит вследствие изменения формы зерен и в небольшой степени в результате и взаимного перемещения.

Пластичность зависит от многих факторов: e,e,t,...s .

Наибольшая пластичность достигается при нагреве металлов выше температуры рекристаллизации, рекристаллизация снимает упрочнение и увеличивает пластичность.

Виды деформации

Горячая деформация- деформация, сопровождающаяся полной рекристаллизацией.

Неполная горячая деформация-деформация, сопровождающаяся неполной рекристаллизацией.

Холодная деформация-деформация, сопровождающаяся ни возвратом ни рекристаллизацией.

Неполная холодная деформация- сопровождается возвратом.

Скорость протекания процессов возврата и рекристаллизации зависит от группы металла и температуры, С повышением степени деформации температура начала рекристаллизации снижается.

Факторы, влияющие на пластичность

Пластичность металла тем выше чем большую роль играют сжимающие напряжения. При трехосном сжатии пластичность максимальна. Пластическая деформация всегда сопровождается упругой. Во многих случаях она мала, однако при холодном пластическом формоизменении вызывает существенное изменение размеров. При горячем формоизменении упругую деформацию можно не учитывать.

Таблица 2 -Технологические возможности основных процессов обработки давлением

№ п/п	технологи-ческий процесс	технологические возможности	тип поковок	тип производства
1	Ковка	m<250 т с большими напусками. Припуски и допуски по ГОСТ 7829-70 на молотах и ГОСТ 7062-79 на прессах.	поковки простой формы с напусками	в единичном и мелкосерийном производстве
2	Штамповка в подкладных штампах	m<150 кг. Припуски и допуски и выше	небольшого веса без напусков	в мелкосерийном производстве при партиях n=50-200шт.
3	Штамповка в открытых штампах	m< 3 т припуски и допуски по ГОСТ 7505-89.	Разнообразных форм, прибли-жающихся к готовым изделиям (невозможно вы-полнение углублений и отверстий в боковых стенках)	В серийном и мелкосерийном производстве, рентабельно при партиях n=200-500шт.
4	Штамповка в закрытых штампах	m=50-100кг.	Поковки простой формы в виде тел вращения или приближенных к ним. Штамповка стали с пониженной пластичностью	то же
5	Штамповка в штампах для прямого и обратного выдавливания и прошивки	m<75 кг. Припуски и допуски для D=5-150мм	По форме представляют собой круглый, конический, фасонный стержень с массивной головкой различной формы. Поковки типа втулок, стаканов с полостью.	В серийном и крупносерийном производстве м.б. рентабельно при партиях n=200-500шт.
6	Штамповка на горизонтально-ковочных машинах	m<30кг. Припуски и допуски по ГОСТ 7505-89	Поковки в виде стержня с головкой или утолщениями, полые заготовки со сквозным отверстием, фланцы, поковки в виде тел вращения.	Рентабельна при большой серийности

Получение заготовок методами прокатки и прессования

Общие сведения

Прокат различного назначения специального профильного и периодического производится в прокатных цехах металлургических заводов партиями , размеры которых должны быт не ниже минимума, определенного требованиями окупаемости и организации производства.

В случае, если объем заказа ниже этого минимума производство таких видов проката организуют в кузнечных цехах (машиностроительное производство).

Для изготовления профильного проката используют мелкие специализированные станы продольной прокатки.

Периодический прокат изготавливают на специализированных станах продольной и поперечной прокатки.

Периодический прокат получают продольной прокаткой .

Волочение и прессование.

Применяют в заготовительных цехах машиностроительных заводов с целью повышения точности труб и прутков и изменения их размеров и поперечного сечения. Далее см. фильм прессование и волочение.

Способы резки исходных материалов на заготовки.

Катаный металл на заготовки разделывают в заготовительном отделении кузнечно-штамповочного цеха.

1.Резка на ножницах и в штампах.

На кривошипных ножницах.

Отрезные штампы устанавливают обычно на кривошипных прессах.

При резке в штампах используют обычно 3 схемы:

· Резку незакрепленного прутка с образованием естественного скола;

· Резку поперечно или радиально закрепленного прутка в отрезных штампах;

· Резку прутка при продольном, осевом сжатии;

2.Ломка прутков на хладноломе.

Перед ломкой пруток размечают и надрезают.

3.Газопламенная резка.

В основу способа положено условие превышения температуры плавления над температурой воспламенения, В зоне резки металл частично сгорает за счет за счет местного нагрева в среде кислорода. Предварительный разогрев достигается использованием горючего: газа, бензина, керосина. Газовой резкой можно получать контуры различных деталей.

4.Плазменная резка.

Резка с использованием плазмотронов. Основана на использовании для резки электрической дуги. Резка полосовго, толстолистовго материала, прутков и труб.

5.резка пилами.

В случае, когда необходимо получать точную длину и перпендикулярный к оси прутка срез.

Используют два типа пил: зубчатые и гладкие. При этом зубчатые могут быть проволочными, ленточными и дисковыми, а гладкие пилами трения. Электромеханические пилы режут электродугой.

6.Электоискровая резка .

Способ основан на коротком замыкании электрических проводников, при котором металл разрушается пульсирующим током. Взрывообразное плавление. Получают ровную и чистую поверхность и незначительные отходы. Применяют для сплавов, имеющих повышенную твердость при резке по сложному контуру.

7.Анодно-механическая резка.

Использует другую форму разряда-электрическую дугу. Способ применяют при резке прочных и труднообрабатываемых сплавов, жаропрочных сплавов, которые не поддаются резке обычными способами.

8.Резка на установках взрывного действия.

Импульсная резка крупногабаритных прутков и рубка слитков в холодном и горячем состоянии. Метод основан на использовании энергии взрыва.

9.Лазерная резка- перспективна при резке сверхпрочных и хрупких материалов.

Прокатка

Для изготовления профильного проката используют специализированные станы продольной прокатки. Периодический прокат изготавливают на специализированных станах продольной и поперечной прокатки.

Продольная прокатка

Применяют станы непрерывной прокатки, имеющие по 3 или 3 пары валков.

Валки расположены в плоскостях, перпендикулярных направлению проката. Чем сложнее форма поперечного сечения проката, тем больше число проходов при продольной прокатке.

Поперечная прокатка

Используют 2-х и 3-х валковые станы с неизменным и 3-х валковые с изменяющимся расстоянием между валками. Благодаря косому расположению осей валков обрабатываемая заготовка получает винтообразной движение.

На станах с постоянным расстоянием между осями валков изменение формы заготовки происходит за счет ввинчивания ее в пространство между вращающимися валками на поверхности которых делают «ручьи». При каждом обороте валков, объем заготовки, равный объему прокатываемого изделия захватывается винтовым калибром.

К недостаткам относится возможность образования рыхлот в сердцевине заготовки, такой прокат необходимо подвергать штамповке.

В калибрах получают изделия типа коротких валов и роликов, шаров диаметром d=25-125 мм.

Кроме цилиндрических заготовок сплошного сечения прокатке подвергают трубные заготовки на специальных оправках, а также изделия типа колец и втулок.

Допуски и припуски на наружные диаметры изменяются в интервале:

Припуск: 2-3.0 мм. допуск:0.5-1,0 мм.

Винтовая прокатка

Прокатываемое изделие обжимают тремя приводными валками дисковой или конической формы, при этом для обеспечения благоприятных условия создают осевое напряжение. Для изменения диаметра изделия при прокатке, валки раздвигают или сдвигают с помощью гидравлических цилиндров, управляемых специальной следящей системой о копировальной оснастки.

Изготовление круглых цилиндрических профилей прокаткой позволяет заменить ковку для изделий типа осей и полуосей, а также устранить обдирочные операции. Станы могут использоваться в массовом производстве.

Трехвалковые станы имеют следующие преимущества:

· Точность выше. Отклонение по диаметру +1.5% ( экономия металла 25-30%).

· Показатели механических свойств деталей также выше.

· Производительность процесса большая, скорость выхода 4-6%.

· Станы полностью автоматизированы.

Поперечно-клиновая прокатка

Представляет собой поперечную прокатку в валках с клиновой калибровкой. Получают изделия с резкими переходами по диаметру. Отклонение от заданных размеров не превышает +1%.

Заготовку нагревают до температуры 900-1000С. Помещают между двумя валками на наружной поверхности которых имеются клиновые калибры. Прокатка может быть осуществлена из штучной и прутковой заготовки. Разработаны станы для прокатки заготовок диаметром 22-130 мм. припуски выбираются в соответствии с ГОСТ 7505-95.

Накатка, накатка зубчатых колес

Накатка- превращение гладкой поверхности заготовок в ребристую, определенного профиля, путем прокатки. Деформируются только поверхностные слои заготовки.

Горячую накатку зубьев зубчатых колес, шлицев и крупной резьбы производят на специальных станах. Действующих по принципу поперечной прокатки ( с принудительным вращением).

Цилиндрические зубчатые колеса диаметром менее 150 мм m< 3мм целесообразно обрабатывать на станках.

Известно, что один стан заменяет 80 единиц зуборезного оборудования. Износоустойчивость накатных зубчатых колес увеличивается по сравнению с фрезерованием на 50..70%.

Получение заготовок свободной ковкой

Сущность процесса свободной ковки и область ее применения

Ковка позволяет изготавливать поковки от очень мелких до крупных массой до 350-300 т.

Мелкие поковки -куются на пневматических молотах это фасонные поковки массой 0.3-20 кг, поковки типа прямых валов массой 7.5-250кг. Для ковки используются рессорные и рычажные молоты.

Средние поковки -изготавливают на ковочных паровоздушных молотах двойного действия. Фасонные поковки 20-350 кг, типа прямых валов 250-2500кг.

Тяжелые поковки –куют на гидравлических ковочных прессах усилием до 150 Мн. Изготавливаются фасонные отливки массой более 100 кг, простые отливки типа прямых валов до 750 кг. Производство переводится на гидравлические прессы.

Основные операции свободной ковки: осадка протяжка , прошивка. Гибка, скручивание, отрубка и сварка. Из основных операций необходимо отметить биллетировку слитков.

Преимущества и недостатки свободной ковки

Преимущества:

1. Свободная ковка позволяет получать высокое качество металла с высокими характеристиками пластичности.

2. Возможность получать крупные поковки.

3. Применение универсальных машин и инструмента позволит снизить затраты.

Недостатки свободной ковки

1. Низкая производительность процесса.

2. Большие напуски на поковках.

3. Большие припуски и допуски.

Классификация поковок

Поковки, изготавливаемые ковкой очень разнообразны, они делятся на девять групп по сложности изготовления.

1-группа поковок постоянного профиля, изготавливаемых протяжкой;

2-поковки переменного профиля получаемые протяжкой и осадкой;

3-поковки с прошитым отверстием, а также в виде всесторонне прокованных кубиков, костылей, рычагов.

4-сложные поковки, изготавливаемые прошивкой с протяжкой на оправке, валы ступенчатые, пластины с выступами и поковки, оформленные в подкладных штампах.

5-поковки прошитые и раскатанные, рычаги с двусторонними бобышками.

6—9 входят сложные рычаги, валы и другие поковки, требующие комплекса операций.

Разработка чертежа поковки

Припуски, допуски, напуски.

Напуск -объем металла добавляемый к поковке для упрощения ее формы.

На величину припуска влияют многие факторы. В том числе:

1. Вид исходного материала ( для поковок из слитков припуск больше чем для поковок из проката )

2. Сорт материала, для углеродистых сталей припуск меньше. Та как в них меньше поверхностных дефектов

3. Качество поверхности исходного материала (зависит от изложниц и тд.)

4. Характер подготовки исходного материала к ковке ( при обдирке припуск уменьшается)

5. Размеры поковки по поперечному сечению и длине ( с увеличением размеров растет припуск)

6. Форма поперечного сечения поковки(для квадрата меньше)

7. Конфигурация поковки( чем сложнее поковка тем меньше припуск)

8. Качество применяемого инструмента ( вырезные бойки дают более качественную поверхность).

На допуски влияют те же параметры, за исключением 1-4. Припуски и допуски назначаются по ГОСТ 7829-95 и ГОСТ 7062-95.

Выбор основных, вспомагательных и отделочных операций и их последовательности

Судить о рациональности техпроцесса можно по сравнению с существующими техпроцессами с одинаковыми или аналогичными поковками.

При выборе технологических операций и их последовательности необходимо воспользоваться классификацией поковок с указанием основных операций.

Выбор кузнечного оборудования

Производится по наиболее тяжелой операции техпроцесса, т.е. осадке.

Иногда целесообразно другие операции проводить на менее мощном оборудовании. Протяжка и прошивка требуют меньших усилий. После выбора по мощности приводят ее в соответствии по габаритам. Особенно существенны габариты для операций раздачи на оправке, осадки и высадки. Требующих рабочего пространства.

Виды брака

1.Брак от исходного материала

К браку от исходного материала можно отнести:

· Волосовины- тонкие трещины глубиной до 2 мм;

· Закаты-заусенцы, закатанные в виде продольных складок;

· Плены- застывшие на поверхности брызги жидкой стали h<1,5 мм;

· Расслоения- усадочные раковины. Либо рыхлоты. Раскрывающиеся в процессе ковки либо штамповки;

· Неметаллическое включение шлаков;

· Флокены-сеть мельчайших трещин;

· Использование несоответствующей марки стали.

2.Брак при разрезке металла

· Скалывание металла;

· Торцовые трещины;

· Несоответствие заготовки по длине;

3.Брак при нагреве заготовок

· Перегрев и пережог;

· Чрезмерное окалинообразование;

4.К браку в процессе можно отнести:

· Вмятины- заков окалины, удаляются дробью;

· Забоины- механические повреждения при перемещении поковок;

· Кривизна- отклонение о плоскостности.

5.Брак от термообработки

· Недостаточная либо повышенная твердость;

· Закалочные трещины.

6.Брак при очистке

· Остатки окалины;

· Забои и вмятины при очистке.

Штамповка на молотах

Особенности процесса штамповки на молотах

Штамповка на молотах осуществляется в открытых и закрытых штампах. В основном используются паровоздушные штамповочные молоты. Верхний штамп крепится к бабе молота, а нижний к штамподержателю, закрепленному на шаботе. Ход жесткий, конструируется так, чтобы половинки сомкнулись по плоскости соударения. (практически между штампами остается небольшой зазор).

Виды штамповки на молотах

1. Штамповка катаной заготовки производится во многоручьевом штампе. В нем выполняются заготовительные ручьи для придания заготовке переходных форм перед штамповкой в окончательном ручье. Штамповку производят с одного нагрева. Производительность процесса высока. Штамп простой и дешевый.

2. Расчлененная штамповка, производится в штампах на рядом стоящих молотах. Штамповка с одного нагрева. Применяется только в массовом производстве (переналадка затруднительна).

3. Штамповка кованой заготовки. В штампе только окончательный ручей, а заготовку отковывают на другом оборудовании( при этом часто используются пневматические молоты).

Кроме того объемную штамповку разделяют на два вида:

· Штамповка осадкой в торец.

· Штамповка плашмя.

Штамповка на молотах в закрытых штампах

При штамповке в открытых штампах получают более 10-50% отхода материала в заусенец и в некоторых случаях на клещевину. Для устранения этого дефекта применяют штамповку в закрытых штампах на молотах. Замок создает направление верхнему штампу по сравнению с нижним.

Зазор в замке невелик. Поэтому заусенец мал или его нет.

Преимущества штамповки в закрытых штампах

· Экономия металла в связи с исключением отходов металла на заусенец и в клещевину;

· Снижение трудоемкости;

· Сокращается технологический цикл;

· Экономится энергия.

Энергия удара почти вся идет на деформирование поковки. Более благопри-ятная схема деформации.

Недостатки штамповки в закрытых штампах

· Низкая стойкость штампов;

· Поломки штампа по сечению а-а;

· Подсадка выступа нижнего штампа;

· Может разрушить штамп торцевой заусенец;

· Высокие давления в полости создают разгарные трещины;

· Ограниченность форм поковок, которые можно штамповать данным способом.

Штампуются поковки типа шестерен, фланцев, стаканов. Можно штамповать простые, удлиненные в плане поковки.

Штамповочные ручьи.

1 Открытый окончательный чистовой ручей, служит для получения готовой поковки с заусенцем и представляет собой точный оттиск формы горячей поковки с расположенной вокруг заусенечной канавкой. Поковки, получаемые в закрытых окончательных ручьях бывают в основном осесимметричные, круглые в плоскости разъема. Ручей делают без компенсатора.

2. Предварительный ручей. Служит для уменьшения износа открытого окончательного ручья за счет придания заготовке формы, близкой к окончательной.

3.Заготовительно-предварительный ручей. Применяют взамен предварительного ручья для штамповки поковок сложной формы.

Заготовительные ручьи.

Формовочный, гибочный, прижимной, подкатной, протяжной заготовительные ручьи применяются при штамповке поковок удлиненных в плоскости разъема.

1. Формовочный ручей.

Служит для придания заготовке формы, соответствующей форме поковки в плоскости разъема, если при этом не требуется ни больших изменений поперечного сечения заготовки, и значительных перемещений металла вдоль оси.

2. Гибочный ручей.

Используется для гибки заготовок в целях придания ей формы в плоскости разъема ( служит для гибки заготовок).

3. Пережимной ручей.

Ручей служит для неравномерного по длине уширения заготовки и незначительно перераспределения металла вдоль оси.

4. Подкатной ручей.

Он служит для значительного увеличения одних поперечных сечений за счет уменьшения других и распределением металла вдоль оси заготовки.

5. Протяжной ручей.

Служит для протяжки отдельных участков заготовки. Применяются открытые и закрытые ручьи.

6. Площадка для осадки.

Существуют плоская и фасонная площадки. Служат для осадки в торец исходной заготовки перед обработкой в штамповочных ручьях. Осадку применяют для штамповки круглых и квадратных в плоскости разъема заготовок. Для предохранения от износа и во избежание зажимов.

7. Отрубной ручей.

Служит для отделения от прутка исходной заготовки, если её штампуют последовательно, более чем на две поковки.

Выбор переходов штамповки.

Выбор переходов зависит о формы и размеров поковки и распределения ее объема по элементам фигуры. Применение тех или иных ручьев зависит от их характеристики.

Окончательный ручей требуется всегда. Предварительный ручей желателен почти всегда, но не обязателен, а заготовительно-предварительный желателен при штамповке поковок, некоторые элементы которых имеют особо трудно заполняемую форму. Область применения заготовительных ручьев: формовочного, гибочного и площадки для осадки или разгонки зависит от формы и размеров поковки и не зависит от других факторов. При этом каждый из указанных ручьев взаимно исключает друг друга.

К примеру, пережимной, подкатной и протяжной ручьи используют для перераспределения объёма заготовки вдоль ее оси. Для этой цели возможно использование около семи вариантов. Эти варианты имеют безусловно различную эффективность.

При выборе переходов задача состоит в том. чтобы выбрать оптимальный вариант. При выборе оптимального варианта учитываются три основные фактора:

-отношение поперечных размеров заготовки до и после выполнения перехода;

-отношение этих размеров к длине заготовки;

-объем, масса заготовки.

Чем меньше поковка тем проще вариант переходов, использующихся для распределения металла вдоль заготовки. Пособием для выбора переходов служит диаграмма Ребельского АВ,

Качество поковок.

Качество поковок регламентируется техническими требованиями и чертежом.

В дефектном слое поковки могут быть раковины или вмятая окалина, обезуглероженный металл, поверхностные трещины и складки. К числу погрешностей обработки относятся также: искажения геометрической формы поковки, прекосы. Сдвиги, разнотолщинность, разностенность, неровности поверхности, коробление, указанные погрешности могут быть взаимно компенсированы.

Оформление чертежа поковки.

Готовую деталь показывают тонкой линией, давая условный контур, показывающий припуск на обработку, такое изображение следует давать преимущественно в разрезах или сечениях один раз. Система простановки размеров поковки должна соответствовать системе размеров детали.

В примечаниях к чертежу должны быть указания о неоговоренных штамповочных уклонах, радиусах закруглений, о неоговоренных допусках.

На чертеже поковки указываются основные технические требования:

Термообработка и твердость поковок, допустимая величина остатков заусенца после обрезки, способ очистки поверхности, глубина внешних дефектов, дефекты формы ( сдвиг от смещения штампов, эксцентричность сечений и отверстий, кривизна или стрела прогиба).

При предъявлении к поковке особых требований необходимо указывать: места отпечатка для испытаний на твердость. Клеймения, образцов вырезаемых для испытаний, указание базы первой операции обработки резанием.

Штамповка на кривошипных горяче-штамповочных прессах

На КГШП изготавливают поковки любой конфигурации массой до 100 кг.

Характер деформирования на прессах несколько иной чем на штамповке на молотах.

Процесс выдавливания и заполнения полости штампа протекает менее интенсивно чем на молоте. На молоте полость штампа заполняется за несколько ударов, а на КГШП ручей должен быть заполнен за один ход ползуна.

Отсутствие «динамики» ухудшает заполнение сложного рельефа штамповочного ручья. ( необходимо учитывать при разработке техпроцесса) , т.е. необходимо увеличить количество подготовительных переходов. Постепенно приближая форму заготовки к форме окончательного штамповочного ручья.

В случае многоперационного техпроцесса рекомендуется применять процесс в котором обеспечивается изготовление поковки с одного нагрева.

Подкатку и протяжку на КГШП не производят ( требуется выполнение переходных ручьев из-за постоянства величины хода).

Подкатку и протяжку производят на специальных ковочных вальцах, которые устанавливают рядом с прессом. Штамповка не должна быть в окалине. Что обеспечивается спецнагревом либо гидроочисткой.

Устройство кривошипного горячештамповочного пресса.

Конструкция пресса изображена на рисунке3 .

1-поперечина, 2-стойки, 3-штамповое пространство, 4-стол, 5-выталкиватель.

Рисунок 3 -Конструкция кривошипного горячештамповочного пресса

Предназначен для выполнения операции горячей штамповки. Характеризуются следующими показателями: усилие2-100 Мн. Мощность электродвигателей 20-500 квт. Длина хода ползуна 200-500 мм. число ходов 35-100 в минуту. Особенности: быстроходность. Высокая жесткость конструкции. Небольшие габариты штампового пространства. Большое число ходов обусловлено необходимостью продолжительного контакта штампа с заготовкой при обработке горячего металла.

Жесткость конструкции обусловлена требования к точности поковок. Это обеспечивает надежность работы при перегрузках.

Использование сравнительно небольших поковок и штампов при небольших размерах рабочих плоскостей стола и ползуна. Жесткость в 2-4 раза больше жесткости прессов аналогичного назначения.

Конструктивное исполнение- однокривошипный закрытый пресс с расположением валов параллельно фронту пресса.

Особенности штамповки на КГШП.

Особенности конструкции прессов таковы: жесткая закрытая стальная станина, жесткий кривошипно-шатунный механизм с надежным направлением ползуна, механические выталкиватели. Регулирование высоты штампового пространства с помощью кривошипного стола.

КГШП предназначен для штамповки разнообразных поковок преимущественно в закрытых штампах.

Преимущество и недостатки штамповки на КГШП.

Преимущества.

· Получение поковок высокой точности;

· Припуски меньше чем при штамповке на молоте, штамповочные уклоны также меньше:

· Производительность больше в 2-4 раза;

· Процесс полностью автоматизируется;

· Расход энергии меньше чем у молота:

· КГШП имеет безударный характер работы:

· Работа не требует регулирования энергии удара.

Недостатки

· Меньшая универсальность;

· Необходимость очистки от окалины;

· Большое количество ручьев;

· Штампы более сложные;

· Стоимость КГШП в 3-4 раза выше стоимости молота.

Классификация поковок штампуемых на КГШП.

Поковки можно отнести к двум группам: круглым и квадратным в плоскости разъема и близким к ним, удлиненным в плоскости разъема, включая разновидности.

Меньшие уклоны, возможность образования отдельных элементов выдав-ливанием позволяет установить разъем в иной плоскости чем при штамповке на

молоте. Что расширяет группу заготовок за счет включения прямых валов с фланцами и другими утолщениями. В случае молота они либо не штампуются либо относятся к поковкам другой группы. Поковки второй группы с переводом на пресс штампуются с изменением плоскости разъема, отростки и развилки располагаются вертикально ( они образуются путем глубокого выдавливания).

Выбор переходов штамповки.

Выбор переходов для поковок. Удлиненных в плоскости разъема не отличается от выбора переходов при штамповке на молотах.

Конструирование поковки

При конструировании поковки, штампуемой на прессе используют те же правила, что и при составлении чертежа молотовой поковки. Отличия имеются только в величине припусков, допусков и штамповочных уклонов.

Преимущества прессов позволяют уменьшить припуски и допуски на 20-35% , ГОСТ 7505-95.

При штамповке с выталкивателями штамповочные уклоны применяются для облегчения работы с выталкивателями, а также для уменьшения износа боковой поверхности. При этом уклоны также на 25-30% меньше.

Вначале при этом определяют уклоны как для обычной штамповке на молоте, а затем уменьшают их.

Таким образом, штамповочные уклоны могут быть 2,3,5,7^о вместо 3,5,7,10 ^окак у молотовых поковок. Без уклонов можно выполнить отростки получаемые выдавливанием.

Оформление чертежа поковки, получаемой на КГШП.

Пример поковки- «крестовина карданного вала».

Штамповочные уклоны на наружной поверхности не более 5 принимаются равными 3. Радиус закругления наружных углов- 2 мм, принимаем- 3 мм.

Неуказанные предельные отклонения:

допуск радиусов закругления;

допускаемая величина остаточного облоя;

допускаемая величина смещения по линии разъема штампов.

Штамповка на гидравлических прессах

Технологические возможности штамповки на гидравлических прессах

Гидравлические прессы имеют свои преимущества и недостатки, которые определяют их использование в следующих четырех случаях:

1Для штамповки металлов и сплавов с небольшой температурой начала штамповки. Наибольшее применение находят алюминиевые и магниевые сплавы. Температура начала штамповки t = 470-480 ^оC , в с тем, что при нагреве более 500-550 ^оС и значительного времени соприкосновения металла штамп бістро изнашивается( температура отпуска 500-550 ^оС.

2 В случае, когда это обусловлено условиями горячей деформации ВТ15 и другие жаропрочные сплавы и стали.

3 Необходимость иметь большие рабочие хода, график «сила-путь» без максимумов в начале и конце деформации.

4 Гидравлические прессы могут быть единственным оборудованием для штамповки крупных поковок, которые нельзя получать на другом оборудовании из-за недостатка мощности. Гидравлические прессы относятся к наиболее мощному штамповочному оборудованию.

Технологические возможности штамповки на гидравлических прессах.

Рабочий ход ползуна осуществляется на сравнительно небольшой скорости.

Сравнение штамповочного гидравлического пресса и молота в эксплуатации показывает. Что пресс дороже, тихоходнее и производительность его меньше чем производительность молота. Следовательно, гидравлические прессы можно применять там, где не может быть использован молот, т.е. при штамповке крупных поковок, при штамповке малопластичных сплавов, не допускающих больших скоростей деформирования, при различных видах штамповки выдавливанием. Там где необходим очень большой рабочий ход.

Невысокая скорость подвижной поперечины и неударный характер работы гидравлического пресса выравнивает условия заполнения ручья в верхнем и нижнем штампе и обеспечивает наилучшие условия для прошивки и протяжки полых поковок, а также для штамповки выдавливанием.

Гидравлические прессы имеют различную конструкцию, а следовательно и назначение .

На обычных гидравлических штамповочных и универсальных прессах производят штамповку в открытых и закрытых штампах. Направление его поперечин обуславливает штамповку в одном ручье, расположенном на оси пресса.

Технологические возможности.

В открытых штампах используют поковки из черных и цветных металлов. Это поковки типа панелей и рам, площадью менее 2,5 м . узкие и длинные поковки типа балок и лонжеронов менее 8 м, типа стаканов, втулок, крыльчаток.

Из стали и титана получают поковки типа дисков. При получении сложных заготовок поковку подвергают ковке, а затем штампуют.

Особенности штамповки на гидравлических прессах.

1 Необходимо очень точно рассчитать центр ручья и совместить его с центром пресса.

2 В случае получения крупногабаритных поковок штамп коробится. Для устранения необходимо изготовить штамп с заранее заданной выпуклостью.

3 В случае изготовления поковок из магниевых и алюминиевых сплавов. В связи изложенным выше с этим возникают дефекты. Чтобы избежать этого применяют подогрев.

О штамповке в закрытых штампах

Характер работы безударный ход пресса может заканчиваться в любой момент, когда усилие достигает максимального значения. Т.е. пресс приспособлен для штамповки в закрытых штампах. Штампуют поковки из алюминиевых и магниевых сплавов. Поковки точные без штамповочных уклонов.

Штамповка на фрикционных прессах

Фрикционный пресс по характеру воздействия на заготовку представляет собой среднее между прессом и молотом .Ползун пресса в конце хода вниз производит удар на скорости v=1,5 м/с , что гораздо меньше скорости бабы молота. Усилие фрикционных прессов находится в интервале: 0.4...6,3 Мн. На них штампуют только некрупные поковки. Штамп может иметь несколько разъемов, что позволяет получать поковки достаточно сложной конфигурации.

Специализированные процессы обработки давлением

1. Штамповка на горизонтально-ковочных машинах

ГКМ- представляет собой горизонтальный кривошипный горячештамповочный пресс усилием 1-31.5 Мн (размеры определяются по макс. диаметру прутка). кроме главного ползуна они снабжены дополнительным ползуном. Характеристики машин стандартизованы.

В качестве исходной заготовки используются прутковый материал круглого профиля, трубы. В ряде случаев применяется квадрат, а также другой некруглый профиль. Исходный материал предварительно разделяется на заготовки.

Особенность состоит в наличии в штампе двух разъемов. Между сомкнутыми матрицами и пуансоном. Это позволяет получат поковки без штамповочных уклонов, с глубокими отверстиями. При штамповке прошивают сквозные отверс-тия, без отходов металла.

Ручьи могут быть открытыми и закрытыми. Регулированием удара можно влиять на степень заполнения ручья и величину заусенца. Поэтому большинство поковок штампуется на ГКМ в закрытых ручьях. Поковки типа тел вращения, штампуемые в открытых ручьях получаются без заусенца или с небольшим заусенцем.

Классификация поковок. Штампуемых на ГКМ

Поковки, штампуемые на ГКМ имеют форму тел вращения с прямой осью. Направленной вдоль оси прутка. По форме они могут быть отнесены к двум основным группам.

1.поковки типа стержня сплошного сечения с одним или несколькими утолщениями, причем в средней части площадь поперечного сечения постоянна, а утолщения могут быть полыми со стороны концов.

2.Поковки со сквозным отверстием.

Недостатки горизонтально-ковочных машин

1. Ограниченность числа форм поковок, получаемых на них.

2. Необходимость применения в качестве исходного материала проката, как правило повышенной точности, а иногда калиброванного.

3.концевой отход при штамповке необходим для зажатия заготовки.

Проектирование поковки

При конструировании чертежа поковки, изготавливаемой на ГКМ, разъем между матрицами устанавливают в плоскости осевого сечения А-А, разъем между пуансоном и матрицей в плоскости наибольшего поперечного сечения Б-Б.

Припуски и допуски поковок. Штампуемых на ГКМ определяются по ГОСТ 7505-89 или по соответствующим нормалям.

При этом учитываются те же факторы. Что и при штамповке на молотах и прессах.

Штамповочные уклоны на участках поковки, формуемых в плоскости пуансона назначают 15-1 наружные и 30-2 внутренние. Для участков, формуемых в матрице. Наружные уклоны не предусматривают. А внутренние составляют 1-5. Наружные радиусы закруглений принимают равными величине припуска на механообработку. Внутренние в 1,5-2 раза большими.

При выполнении чертежа. Штамповки на ГКМ, стараются придать форму, которую можно получить. Используя лишь наиболее часто применяемые в этих машинах переходы штамповки при наименьших отходах металла.
Рассмотрим следующие специализированные процессы: штамповку на горизонтально-гибочных машинах. Ротационно-обжимных машинах. Вальцовку на ковочных вальцах, раскатку на раскатных машинах.

Простейшими технологическими процессами гибки на ГГМ являются: гибка V-1.Горизонтально-гибочные машины или бульдозеры предназначены для горячей и холодной гибки в одноручьевых и многоручьевых штампах мерных заготовок больших габаритов из сортового и полосового проката.

Производительность горячей гибки ниже холодной, поэтому их применяют для получения изделий с относительно меньшим радиусом гиба.

образного профиля, П-образного профиля, дугообразных и круглых деталей

Гибку V-образных деталей осуществляют за один переход, П-образных за два перехода.

Выбор технологического процесса в основном зависит от формы и размеров. Требуемой точности и серийности, мощности ГГМ.

Штамповка на ротационно-обжимных и радиально обжимных машинах

Н а РО и РО получают обжатием осесимметричные заготовки с вытянутой осью, как с нагревом так и нахолодно, в широком диапазоне типоразмеров заготовок.

На небольших машинах, иглы d=0,3 мм;

На тяжелых. Стальные трубы D<320мм;

Ступенчатые валы D<250мм.

Они делятся на три группы:

1.шпиндельные машины-бойки с ползунами расположены в пазах шпинделя, благодаря его вращению производится обжатие;

2.кольцевые машины,-обжатие производится роликами. Вращающимися вокруг шпинделя;

3.барабанные,-рабочие функции бойков осуществляются из-за вращения в разные стороны шпинделя и обоймы.

Форма и точность поковки обеспечивается формой и точностью бойков в закрытом состоянии.

При обработке заготовок без оправки следует учитывать. Что толщина стенки увеличивается пропорционально изменению наружного диаметра.

Изготовление поковок на ковочных вальцах, вальцовка.

Вальцовка- представляет собой протяжку заготовки в продольной прокаткой в секторных штампах ковочных вальцов. Усилие при этом меньше чем при прокатке, а также меньше чем при штамповке на прессах и молотах.

За один оборот при этом можно получить несколько заготовок.

Вальцы для формовочной вальцовки имеют диаметр 200-500 мм, на них расположены секторные штампы с 4-6 ручьями. Вальцы для штамповой вальцовки имеют диаметр 600-1000мм профиль образуется смежными вырезами ручьев в паре секторных штампов, называемыми калибрами.

Отделочную вальцовку используют для получения профильных заготовок.

(например турбинные лопатки).

Штамповочную вальцовку применяют при массовом и серийном производстве при получении мелких и средних поковок переменного профиля, различной формы, гаечных ключей, звеньев транспортеров.

Поковки получают в ленте по несколько штук.

Раскатка кольцевых заготовок

Процесс раскатки при получении заготовок кольцевой формы на раскатных машинах широко распространен в промышленности ( при производстве колец подшипников).

Завершающие и отделочные операции производства заготовок

К завершающим операциям производства поковок относятся: обрезка заусенца. Прошивка и пробивка отверстий, термообработка.

Обрезку заусенца и прошивку перемычек производим на кривошипных обрезных прессах в обрезных и прошивных штампах, рабочими элементами служат неподвижная матрица и подвижный пуансон. Схема процессов приведена на рисунке 10.

При обрезке поковку укладывают в матрицу на заусенец. Затем пуансон проталкивает поковку сквозь матрицу.

При прошивке поковка упирается в матрицу,а прошивной пуансон прорезает перемычку и проталкивает ее сквозь матрицу.

При пробивке в образовании отверстия участвую одновременно и пуансон и матрица. Пробивка необходима тогда, когда поковка не имеет полости со стороны матрицы.

Обрезные работы.

Горячие работы выполняются сразу после горячей штамповки с использованием нагрева.

Однако, выполнение горячей обрезки вызывается:

· Недостаточной пластичность материал;

· Примением пресса с меньшим усилием;

· Выполнением операций с одного нагрева.

Холодную обрезку и прошивку рекомендуется выполнять отдельно.

Горячую обрезку и прошивку проводят в простых и последовательных штампах. Применение совмещенных штампов рационально в крупносерийном и массовом производстве.

Оборудование

Для холодных обрезных работ применяются кривошипные прессы общего назначения, усилием 0,25-2 Мн. Для горячих, кривошипные прессы усилием 1.6-16 Мн. Наиболее крупные поковки обрезают на гидравлических прессах.

Термическая обработка поковок.

Поковки поступают на термообработку сразу после обрезки. Цели термообработки:

· снятие остаточных напряжений;

· улучшение обрабатываемости материала;

· подготовка структуры металла к окончательной термообработке.

Основные способы термообработки

· отжиг;

· нормализация;

· нормализация с отпуском;

· улучшение.

Остальные способы широко применяются при производстве кованых и штампованых поковок.

Поковки из алюминиевых сплавов подвергаются закалке и последующему старению. Из магниевых сплавов- отжигу, закалке и старению. Из титановых сплавов -отжигу или гомогенизации.

При разработке техпроцесса термообработки учитывают ее назначение, марку материала, структуру материала, габариты и толщину.

Операции термообработки

1. Отжиг поковок. В процессе отжига достигается перекресталлизация, для получения равновесного состояния и улучшения пластичности и вязкости, снимаются остаточные напряжения. Измельчается зерно.

2. Нормализация поковок. Применяется в случае использования мало и среднеуглеродистых сталей С<0,4. Стали с большим содержанием углерода не получают тех же свойств . что и при отжиге.

3. Высокий отпуск. Иногда называют низким отжигом. (t=650-680 C) Применяют для снижения твердости высоколегированных сталей.

Отделочные операции обработки поковок

Правка поковок

Правка используется в том случае. Когда неравномерность припуска не укладывается в пределы допуска.

Правка заключается в гибе на малый угол изгиба или или скручивании на малый угол скручивания. ( гибка и скручивание могут совмещаться).

Правкой устраняют искривления поковок. Полученных при следующих обстоятельствах:

· При штамповке вследствие застревания и последующего принудительного извлечения поковок из ручья.

· При обрезке, вследствие неудовлетворительной подгонки штампов.

· При термической обработке. В результате коробления.

· После дополнительной технологической операции, вследствие упруго-пластического восстановления формы.

· При быстром остывании заусенца у изогнутых поковок.

Величину искривления устанавливают на разметочной плите с помощью специального контрольного приспособления.

Искривление допустимо, если искажение формы не превышает допусков на размер.

Методы правки

Известны четыре основных способа правки поковок:

· Холодная в правочных штампах на штамповочном оборудовании;

· Холодная на правильных прессах;

· Горячая в правочных штампах;

· Горячая в окончательном ручье основного штампа.

Искривлению подвержены поковки значительной длины, с тонкими ребрами.

В зависимости от причин коробления, поковки можно править в горячем состоянии после обрезки заусенца. В холодном состоянии , после термообра-ботки.

Горячую правку осуществляют после обрезки заусенцев и удаления перемычки.

Правку осуществляют: в окончательном ручье основного штампа, на обрезном прессе, можно править на дополнительном правочном оборудовании (молот, пресс).

Холодную правку применяют для поковок, получающих искривления при термообработке ( используют фрикционные молоты).

Правочный ручей

Составляется по чертежу поковки со следующими отступленями в сечениях ручья.

Зазоры принимают равными половине верхнего отклонения от размеров a,d с учетом усадки. По вертикальным размерам зазоров нет. В правочных штампах предусматривается зазор 0,5-1.0 мм.

Правочные штампы

Обычно одноручьевые, в двухручьевых. Ручьи располагают так. Чтобы оба ручья можно использовать одновременнно.

При конструировании нерабочих элементов правочных штампов руководствуются правилами конструирования штампов для этого оборудования.

Штампы для горячей правки изготавливают из этой же стали, но с меньшей твердостью. Штампы для холодной правки, должны иметь твердость НВ 388-444. Стойкость правочных штампов (на молотах) колеблется в пределах 30000-80000. На фрикционнных прессах 200000-450000 шт.

Очистка от окалины.

Существенным недостатком нагрева пламенных печах является обезуглероживание поверхностного слоя и высокий поверхностный угар. Окалина при этом нежелательна, так как портит штампы и режущий инструмент и следовательно должна быть удалена с поверхности заготовки. Обезуглероженный слой не поддается закалке и термообработке и следовательно подлежит удалению с поверхности заготовки. Образование окалины начинается при температуре t = 700 ^оC и выше.

С увеличением сечения заготовки относительные потери металла на угар снижаются, так как время необходимое на н нагрев увеличивается медленнее чем отношение поверхности к объему заготовки.

Очистка от окалины

При ковке и штамповке на молотах сравнительно легко сдирается и сбивается . на гидравлических прессах используются обычно металлические щетки и скребки. При штамповке на ГКМ используют фигурные скребки. В случае, когда удаление окалины затруднительно применяют гидроочистку. Установки представляют сбой транспортеры, где горячие поковки попадают под струю воды давлением 10-20 МН/м².

Для предохранения металла от окалины и обезуглероживания поверхностного слоя металл нагревают в вакуумных печах или в печах с загазованными атмосферами ( азот, фреон, гелий). Продолжительность нагрева при этом выше чем в пламенных печах. Однако в этом случае в электропечах нагревают заготовки небольшого сечения. При индукционном нагреве обезуглероживания практически не происходит.

Существуют три основных вида очистки:

· Дробью;

· Травлением;

· В барабанах;

Для стальных поковок основным видом очистки является очистка в дробеметных барабанах с механической загрузкой и выгрузкой.

Поковки массой до 50 кг можно очищать от окалины в галтовочных барабанах. При вращении барабанов окалины сбивается при ударах. Существует опасность искривления поковок.

Травление стальных поковок

Для травления стальных поковок можно использовать растворы серной и соляной кислот. А также их смеси с добавлением азотной кислоты. При t=30 C

При этом травлением происходит наиболее интенсивно. Происходит процесс растворения окалины и травления основного металла под слоем окалины. Преимущество травления перед очисткой дробью выявлении поверхностных дефектов. После травления поковки промывают раствором с добавлением щелочи.

Калибровка поковок

Калибровку осуществляют небольшими обжатиями поковки. Калибровка обеспечивает получение точной поковки с чистой поверхностью. Калибровка бывает холодной и горячей, плоскостной. Криволинейной и объемной.

Калибровка может быть с образованием заусенца и без него. Операция с целью получения рельефной фигуры называется чеканкой рельефа.

Горячая калибровка- выполняется на штамповочных молотах и фрикционных прессах, выполняется после штамповки и горячей обрезки заусенца с использованием нагрева на образование 2-ого заусенца. Который обрезается нахолодно.

Холодная калибровка- выполняется на холодноштамповочных кривошипно-коленных прессах.

Получение заготовок холодным выдавливанием

Технологичность изготовления заготовок выдавливанием.

Зависит от ряда факторов:

· Числа формооизменяющих операций и их характера;

· Наличия промежуточной термообработки;

· Конструкциии и условий работы инструмента;

· Технологических требований к оборудованию;

· Сокращения расхода металла, уменьшения трудоемкости;

· Повышениея качества;

· Необходимости и объема доделочных операций;

· Объема и ритмичности выпуска;

· Условий механизации и автоматизации;

· Заданных показателей точности поверхности. Точности размеров;

· Механических свойств.

Существует несколько схем прямого и обратного выдавливания.

Штамповка выдавливанием представляет собой процесс прессования. Прессование является разновидностью выдавливания, остающаяся в матрице часть металла представляет собой отход. При штамповке выдавливанием часть металла остающаяся в матрице представляет собой часть детали.

Оборудование

Для прессования применяют специальные гидравлические прессы. Для штамповки выдавливанием КГШП, винтовые и фрикционные прессы.

Особенности штамповки холодным выдавливанием

Особенность штамповки является хорошая возможность изменения кинематики. Формы и размеров частей инструмента.

Основным показателем технологичности является штампуемость

Классификация металлов по штампуемости.

Таблица 3 - Классификация по штампуемости

№ п/п	Тип сплава	Марка материала	Степень деформируемости
1	Алюминиевые	АО,АД,АД1,Д1	95%
2	Медные	М1,М2,Бр45,Л90	85-95%
3	Никель и сплавы	Н1,Н2,....	40-75%
4	Железо и стали	10,15,15Х,20,20Х,20Г,35,45Х,40Х,40ХН,40ХГ,35ХГСА	75% 60% 40%

Температурный эффект на холодно-высадочных автоматах составляет 200-300 С. При холодном выдавливании не рекомендуется применять материалы с низкой штампуемостью.

Использующееся для холодного выдавливания материалы долждны иметь хорошую пластичность, низкий передел текучести, существенное удлинение. Исходная структура должна быть мелкозернистой и равномерной.

Холодное выдавливание применяют для деталей из алюминия А0, АД1,А1,АД,АМЦ,дуралюминия Д16, меди М1,М2,М3, латуни Л62,Л68, цинка Ц1,Ц2,Ц3. Магниевых сплавов, конструкционных сталей, содержащих до 0,455 С и низколегированных сталей. Номенклатуру материалов ограничивает высокое давление при ХОШ.

Физико-механические свойства стали

Для выдавливания применяются стали ферритно-перлитного класса, структура в состоянии поставки (феррит включением пластинчатого перлита).

Холодная пластическая деформация происходит за счет сдвигов мелких и средних пластинчатых кристаллитов феррита. Наличие пластинчатого перлита повышает упрочнение при деформировании, улучшает заполнение штампов, снижает стойкость инструмента и качество деталей. Обычно затруднено выдавливание сталей с повышенным содержанием углерода (стали 30,45,40). Феррит располагается в виде сетки. С увеличением величины зерен феррита сопротивление деформированию снижается. Следовательно, можно рекомендовать отжиг как предварительную термообработку для повышения штампуемости. (происходит существенная ферритизация цементита, в ряде случаев рост зерен феррита).

Качество заготовок и виды дефектов

Микро и макроструктура в результате холодного выдавливания заметно улучшается. Характеризуется вытянутостью зерен в направлении течения металла.

Таблица 4 - Показатели погрешности формы

№ п\п	Виды погрешности	Значения в мкм
1	Несоосность	0.002-0,007 внутреннего и наружного диаметра
2	Бочкообразность	0,01-0,03
3	Овальность	0,005-0.04

При штамповке пустотелой детали образуются трещины.При штамповке деталей с фланцами образуются складки.

Разработка чертежа заготовки

1.Оформление контура поковки

Рисунок 12 - Оформление контура, где а- уступ, б полая деталь

Шлицы и пазы могут быть получены согласно рисунку

Рисунок 13- Формы канавок и выступов

1. Базы размеров

Простановка баз любых размеров имеет особенности, базой может служит торцовая поверхность, можно за базу принять дно полости.

Поковка после выдавливания подвергается доделочным операциям.

Инструмент для выдавливания

Инструмент для выдавливания можно разделить на три группы:

· Инструмент для предварительных операций- пуансон, матрица, выталкиватель, предназначен для объемной калибровки заготовок, получаемых выдавливанием.

· Инструмент для основных формоизменяющих операций холодного выдавливания, конструкция которых зависит от схемы деформирования.

· Инструмент для дополнительных операций- осадка фланца, протяжка, просечка.

Геометрические параметры рабочего инструмента зависят от формы и размеров выдавливаемой детали и должны удовлетворять ряду требований.

Матрицы ля выдавливания

Острые углы должны быть скруглены, перепад диаметров рабочей полости и полости для выталкивателя должен быть меньше. Для уменьшения величины износа матрицы изготавливаются с небольшой конусностью.

На рис. Представлен пуансон для сплошных деталей и матрица. При прямом выдавливании рабочим инструментом являются :пуансон, оправка и матрица.

Рисунок 14- Пуансон и матрица для выдавливания

Производство заготовок из порошковых материалов

Продукция из металла используется в крайней степени нерационально из-за применения обработки резанием, что снижает КИМ в ряде случаев до 60%. Следовательно использование технологических процессов порошковой металлургии является основным направлением технологического процесса.

Стоимость порошков значительно выше стоимости литья и проката, однако. расходы на основные материалы значительно ниже. Коэффициент использования металла высок- 0,95-0,97.

Технологические возможности получения заготовок из порошков

К материалам получаемым порошковой металлургией относятся: антифрикционные. Фрикционные, конструкционные , магнитные, инструментальные и ряд других.

Антифрикционные материалы

Это в первую очередь, детали узлов трения машин - подшипники скольжения.

Распорные шайбы. Втулки, кольца.

При этом экономится дорогой сплав баббит при производстве подшипников.

Снижается трудоемкость, экономятся цветные сплавы. Повышается производительность труда. Увеличиваются эксплуатационные характеристики узла.

Фрикционные материалы и изделия

Характеризуются высокими значениями коэффициента трения и износостойкостью. Заменяют сталь, чугун.

Порошковые фрикционные узлы изготавливаются в виде накладок различной конфигурации. Выпускаются материалы на медной и железографитовой основе.

· Фрикционные изделия на медной основе предназначены для работы в условиях смазки.

· Изделия из порошковых материалов на железной основе применяют для работы в условиях сухого трения.

Конструкционные материалы и изделия

Конструкционные порошковые материалы распространены в технике и применяются для производства различных деталей машин и приборов.

Экономический эффект достигается за счет уменьшения механообработки, снижения трудоемкости процесса, уменьшения станочного парка и используемых площадей.

Ненагруженные и малонагруженные изделия можно получить из порошков чистого железа с небольшими добавками графита.

Средне и сильно нагруженные из углеродистых и легированных сталей.

Используются порошки из цветных металлов и сплавов.

Наиболее распространенными методами получения деталей из порошковых материалов являются:

· Прессование и спекание;

· Двукратное прессование и спекание;

· Горячее прессование;

· Предварительное газостатическое прессование.

Изделия сложной конфигурации, которые невозможно получить формованием, прессуются и спекаются из отдельных элементов без особых трудностей.

Инструментальные материалы и изделия

Применяются при производстве инструментов.

Наиболее широко распространены порошковые твердые сплавы на основе карбида вольфрама и титана с кобальтовой связкой.

Прессуются с пластификаторами или из пластифицированных заготовок.

Технология производства сплавов на основе карбидотитана заключается в прессовании смеси порошков и спекании их.

Магнитные материалы и изделия

Магнитопроводы получают заданной формы размерами с минимальными затратами( себестоимость на 30-60% ниже).

Большое влияние на магнитные свойства порошков оказывает пористость.

Технологический процесс состоит из следующих операций:

· Смешивание порошков;

· Прессование шихты;

· Спекание в атомосфере инертного газа или вакууме;

· Повторное прессование;

· Повторное спекание.

Магнито-твердые материалы

Используются для производства постоянных магнитов.

Порошковые материалы более высокого качества. Они изготавливаются по нескольким технологическим вариантам:

· Шихту смешивают, а затем прессуют;

· Двухкратное прессование и спекание.

Получают ферриты и магнотодиэлектрики.

Пористые проницаемые материалы и изделия

Применяются для получения изделий с пористостью 20-60%.. используемых в качестве фильтров и тд.

Способы формования металлических порошков

1.Формование порошков на прессах.

При прессовании помещаются в пресс-форму и подвергаются сжатию. В результате они уплотняются и принимают форму соответствующей полости.

Способу свойственна - высокая производительность и точность, возможность механизации.

Наиболее распространен в крупносерийном и массовом производстве.

2.Изостатическое формование.

Порошок заключается в эластичную оболочку и подвергается всестороннему сжатию.

Получают крупногабаритные изделия с тонкими стенками и равномерной плотности.

Разновидность-прессование.

Гидростатическое прессование

Эластичная оболочка помещена в жидкость, через которую порошок получает требуемое давление.

Действующие установки позволяют прессовать цилиндры, трубы. Шары, и др. изделия.

Газостатическое прессование

Выполняется в газостатах, где рабочей средой является газ, при комнатной. Либо повышенной температурах.

Эффективно при изготовлении быстрорежущей стали.

Гидродинамическое прессование

Аналогично статическому, однако давление создается за счет энергии газов.,образовавшихся при взрыве. Установка проще и дешевле.

Способы прессования изостатическое и гидродинамическое- широко используются в промышленности.

Вибрационное формование

Выполняется в пресс-формах с использованием вибраторов. Наиболее эффективно для малопластичных материалов. В настоящее время используется наряду с статическим и изостатическим формованием.

Мундштучное формование

Применяется для получения деталей типа прутков и труб высокой точности.

Осуществляется путем продавливания сквозь отверстие в матрице смеси порошка с пластификатором.

Получают длинномерные изделия высокой плотности из труднодеформируемых порошков.

Прокат

Используется специальное оборудование. Сущность процесса иллюстрирована на Он состоит в следующем: подаче порошка из бункера в зазор между вращающимися навстречу друг ругу с одинаковыми скоростями валками.

Недостатком метода является наличие разрывов и неоднородностей по толщине поверхности, которое устраняется механической обработкой.

Спекание порошковых материалов

Спекание представляет собой термическую обработку, которой подвергается спрессованное изделие с целью придания им требуемых физико-механических свойств. Особенность спекания в том. что оно осуществляется без расплавления основного компонента порошковой шихты (0,7-0,9 Т ). Значение операции велико. На этой стадии происходит формование прочных металлических контактов.

В настоящее время спекание представляется отдельным процессом. Спекание подразделяется на два вида: твердофазное и жидкофазное.

В процессе спекания в большинстве случаев происходит усадка. В процессе спекания наблюдается рекристаллизация.

Усадка при спекании

Увеличение плотности и уменьшения объема спекаемых тел. Механизм усадки при спекании заготовок заключается в объемной деформации частиц под влиянием поверхностного натяжения.

Влияние дефектов кристаллического строения на усадку называется структурным фактором, а влияние упрочнения , связанное с повышением прочности брикетов и уменьшением деформации за счет увеличения площади контактных участков - геометрическим фактором.

В ряде случаев наблюдается не усадка порошковых материалов, а их рост.

Спекание производится в среде защитных газов или вакуума.

Оборудование порошковой металлургии.

Оборудование можно разделить на следующие группы:

· Для размола и смешивания порошков;

· Формования заготовок из порошков;

· Спекания порошковых изделий;

· Вспомагательное оборудование.

Для размола служат шнековые, валковые, барабанные , вихревые, вибрационные мельницы.

Для просева служат сепараторы.

Для смешивания- сместители непрерывногои периодического действия.

Для формовки: специализировнные(автоматы) и неспециализированные прессы(оборудование обработки давлением).

В качестве примера приводим схему кривошипно-коленного пресса.

пуансон, 2-заготовка, 3-пресс-форма

Рисунок 15 - Кривошипно-коленный пресс для прессования порошковых материалов

Технико-экономические показатели производства изделий

Основные операции техпроцесса: приготовление шихты. Прессование, спекание, дополнительная обработка.

Производство идет в спецехе на спецпердприятиях.

Основная экономия на материалах и на электроэнергии.

Эффективность выбора способа получения заготовок

Исходные данные:

1. Данные о геометрической форме и технологических параметрах детали, таких как: длина, диаметр, точность, шероховатость, число поверхностей.

2. Качественные характеристики: характеристика формы (простая. сложная), характеристика ответственности( обычная, высокая), заготовительные свойства: обрабатываемость давлением, резанием. Литейные свойства, требования к плотности.

3. Тип производства.

4. Сведения о характеристиках имеющихся в МПЗ (методы получения заготовок).

При выборе заготовок большую роль играет опыт проектировщика, проявляющийся при использовании эмпирических правил с использованием эвристики.

При автоматизированном выборе заготовок задача усложняется тем, что слабо используются методы инженерных знаний. Это не позволяет создавать программные средства, которые позволили бы выбрать эвристики и синтезировать алгоритм решения при минимальных затратах проектировщика.

После выбора формируется множество МПЗ и определяется его мощность . Когда заготовка выбрана однозначно или многозначно используется пакет синтеза маршрута обработки.

Для однозначного выбора используется прямой синтез, для многозначного -обратный синтез с определением МПз для каждого варианта маршрута.

Если для разных вариантов МОП разные МПЗ, то определяем КСК - критерий состояния качества поверхности. Строят обобщенный критерий и находят минимум:

Основные направления создания малоотходных технологий

Основной недостаток структуры механообработки, а также заготовительного производства- недостаток структуры металлопотребления. Структура металлопотребления недостаточно сбалансирована.

Это в первую очередь, использование таких прогрессивных процессов заготовительного производства как холодное выдавливание, порошковая металлургия, прессование. Использование в качестве полуфабриката профилей проката.

Структура проката отличается низкой долей листового материала . анти-коррозийных покрытий , холодного листа.

Значительная часть сортового проката идет на механообработку, вместо ОМД.

В США в стружку уходит металла в два раза меньше.

Выскоточные процессы требуют дорогую оснастку, отладка сложнее, требует больше времени, применение оправдывает большая серийность.

Возможности расширение объема производства точных заготовок

Известно, что при выборе заготовки для заданной детали назначают метод ее получения. А затем уточняют ее конфигурацию. Размеры. Допуски припуски на обработку и формируют технические условия на изготовление.

С усложнением конфигурации , уменьшением допусков и припусков, повышением точности размеров и параметров расположения поверхностей усложняется и удорожается технологическая оснастка и возрастает себестоимость заготовки, но при этом снижается трудоемкость и себестоимость последующей механообработки, повышается КИМ.

В случае получения заготовок простой конфигурации требуется последующая трудоемкая механообработка.

При выборе технологических процессов получения заготовок целесообразно задачи формообразования перенести на заготовительную стадию.

Принимая во внимание изложенный выше материал, касающийся малоотходных технологических процессов получения заготовок необходимо подчеркнуть , что расширение объема точных заготовок обуславливается:

· Повышением доли фасонного и листового проката;

· Расширением доли малоотходных и безотходных технологий на базе автоматов и автоматических линий;

· Специализацией и концентарцией производства по регионам и отраслям;

· Организацией специализированного производства оснастки.

Способы изготовления и ремонта штампов

Для обработки штампов используют следующее обрудование.

Станки строгальные (продольно и поперечно), копировально -фрезерные, сверлильные. Координатно-расточные и тд. Современный режущий инструмент позволяет обрабатывать штампы в термообработанном состоянии.

С целью экономии штамповой стали и повышения уровня универсальности применяют сборные штампы, где для каждого ручья предусматривается вставка.

Размеры вставок определяются конфигурацией ручьев. в молотовых штампах вставки закреплены в блоках с помощью горячей посадки, а также клина и скользящей посадки. Применение вставок наиболее целесообразно для осесимметричных заготовок с большим отношением высоты к диаметру, Конструктивное оформление вставок и их креплений разнообразно.

Изготовление и ремонт

1. Кованые штампы. Электроискровое и электрохимическое с использованием мастер пуансонов, механообработкой производится изготовление ручьев штампов. Таким образом изготавливают штампы для поковок гаечных ключей, рычагов, болтов.

2. Литые штампы. Применяют для вкладышей и вставок. При штамповке небольших партий заготовок. Стойкость не меньше стойкости кованых штампов( есть способ с погружением мастер штампа).

Срок службы штампов можно увеличить химико-термической обработкой ( цементацией, азотированием, хромированием, борированием), а также электроискровым упрочнением. Улучшение свойств поверхности штампов, пластичность способствует повышению разгаростойкости.

Одним из способов повышения стойкости штампов является наплавка электродами со специальной обмазкой.

Для наплавки изношенных штампов с последующей термообработкой используют специальные электроды (стойкость при наплавке обычными электродами невысокая).

Заготовки: понятия и способы получения

2013-04-08T13:52:24Z

Назначение и тенденция развития заготовительного производства

Основное назначение заготовительного производства состоит в обеспечении механических цехов высококачественными заготовками.

В машиностроении используют заготовки, получаемые литьем, обработкой давлением, сваркой, а также из пластмасс и порошковых материалов (табл.1.2). Современное заготовительное производство располагает возможностью формировать заготовки самой сложной конфигурации и самых различных размеров и точности.

Примерная структура производства заготовок в машиностроении

Вид заготовок	Доля заготовок %	Вид заготовок	Доля заготовок, %
Сварные конструкции	50	Поковки:
Отливки	39,65	штампованные	8,2
в том числе из:		из слитков	2,1
чугуна	28.28	Изделия из металлических порошков	0,05
стали	9,3
цветных металлов	2,07

В настоящее время средняя трудоемкость заготовительных работ в машиностроении составляет 40...45% общей трудоемкости производства машин. Главная тенденция в развитии заготовительного производства состоит в снижении трудоемкости механической обработки при изготовлении деталей машин за счет повышения точности их формы и размеров.

Основные понятия о заготовках и их характеристика

Заготовка, основные понятия и определения

Заготовкой, согласно ГОСТ 3.1109-82, называется предмет труда, из которого изменением формы, размеров, свойств поверхности и (или) материала изготавливают деталь.

Различают три основных вида заготовок: машиностроительные профили, штучные и комбинированные. Машиностроительные профили изготавливают постоянного сечения (например, круглого, шестигранного или трубы) или периодического. В крупносерийном и массовом производстве применяют также специальный прокат. Штучные заготовки получают литьем, ковкой, штамповкой или сваркой. Комбинированные заготовки - это сложные заготовки, получаемые соединением (например, сваркой) отдельных более простых элементов. В этом случае можно снизить массу заготовки, а для более нагруженных элементов использовать наиболее подходящие материалы.

Заготовки характеризуются конфигурацией и размерами, точностью полученных размеров, состоянием поверхности и т.д.

Формы и размеры заготовки в значительной степени определяют технологию как ее изготовления, так и последующей обработки. Точность размеров заготовки является важнейшим фактором, влияющим на стоимость изготовления детали. При этом желательно обеспечить стабильность размеров заготовки во времени и в пределах изготавливаемой партии. Форма и размеры заготовки, а также состояние ее поверхностей (например, отбел чугунных отливок, слой окалины на поковках) могут существенно влиять на последующую обработку резанием. Поэтому для большинства заготовок необходима предварительная подготовка, заключающаяся в том,. что им придается такое состояние или вид, при котором можно производить механическую обработку на металлорежущих станках. Особенно тщательно эта работа выполняется, если дальнейшая обработка осуществляется на автоматических линиях или гибких' автоматизированных комплексах. К операциям предварительной обработки относят зачистку, правку, обдирку, разрезание, центро-вание, а иногда и обработку технологических баз.

Припуски, напуски и размеры

Припуск на механическую обработку-это слой металла, удаляемый с поверхности заготовки с целью получения требуемых по чертежу формы и размеров детали. Припуски назначают только на те поверхности, требуемые форма и точность размеров которых не могут быть достигнуты принятым способом получения заготовки.

Припуски делят на общие и операционные. Общий припуск на обработку-это слой металла, необходимый для выполнения всех необходимых технологических операций, совершаемых над данной поверхностью. Операционный припуск - это слой металла, удаляемый при выполнении одной технологической операции. Припуск измеряется по нормали к рассматриваемой поверхности. Общий припуск равен сумме операционных.

Размер припуска существенно влияет на себестоимость изготовления детали. Завышенный припуск увеличивает затраты труда, расход материала, режущего инструмента и электроэнергии. Заниженный припуск требует применения более дорогостоящих способов получения заготовки, усложняет установку заготовки на станке, требует более высокой квалификации рабочего. Кроме того, он часто является причиной появления брака при механической обработке. Поэтому назначаемый припуск должен быть оптималь-1 ным для данных условий производства.

Оптимальный припуск зависит от материала, разм&ров и конфигурации заготовки, вида заготовки, деформации заготовки при ее изготовлении, толщины дефектного поверхностного слоя и других факторов. Известно, например, что чугунные отливки имеют» дефектный поверхностный слой, содержащий раковины, песчаные включения; поковки, полученные ковкой, имеют окалину; поковки, полученные горячей штамповкой, имеют обезуглероженный поверхностный слой.

Оптимальный припуск может быть определен расчетно-аналитическим методом, который рассматривается в курсе «Технология машиностроения». В отдельных случаях (например, когда еще не разработана технология механической обработки) припуски на обработку различных видов заготовок выбирают по стандартам и справочникам.

Действительный слой металла, снимаемый на первой операции может колебаться в широких пределах, т.к. помимо операционного припуска часто приходится удалять напуск.

Напуск - это избыток металла на поверхности заготовки (сверх припуска), обусловленный технологическими требованиями упростить конфигурацию заготовки для облегчения условий ее получен ния. В большинстве случаев напуск удаляется механической обработкой, реже остается в изделии (штамповочные уклоны, увеличенные радиусы закруглений и др.).

В процессе превращения заготовки в готовую деталь ее размеры приобретают ряд промежуточных значений, которые называются операционными размерами. На рис.2.1. на деталях различных классов показаны припуски, напуски и операционные размеры. Операционные размеры обычно проставляют с отклонениями: для валов - в минус, для отверстий - в плюс.

Выбор способа получения заготовок

Технологические возможности основных способов получения заготовок

Основные способы производства заготовок - литье, обработка давлением, сварка. Способ получения той или иной заготовки зависит от служебного назначения детали и требований, предъявляемых к ней, от ее конфигурации и размеров, вида конструкционного материала, типа производства и других факторов.

Литьем получают заготовки практически любых размеров как простой, так и очень сложной конфигурации. При этом отливки могут иметь сложные внутренние полости с криволинейными поверхностями, пересекающимися под различными углами. Точность размеров и качество поверхности зависят от способа литья. Некоторыми специальными способами литья (литье под давлением, по выплавляемым моделям) можно получить заготовки, требующие минимальной механической обработки.

Отливки можно изготавливать практически из всех металлов и. сплавов. Механические свойства отливки в значительной степени зависят от условий кристаллизации металла в форме. В некоторых случаях внутри стенок возможно образование дефектов (усадочные рыхлоты, пористость, горячие и холодные трещины), которые обнаруживаются только после черновой механической обработки при снятии литейной корки. .

Обработкой металлов давлением получают машиностроительные профили, кованые и штампованные заготовки.

Машиностроительные профили изготавливают прокаткой, прессованием, волочением. Эти. методы позволяют получить заготовки, близкие к готовой детали по поперечному сечению (круглый, шестигранный, квадратный прокат; сварные и бесшовные трубы). Прокат выпускают горячекатаный и калиброванный. Профиль, необходимый для изготовления заготовки, можно прокалибровать волочением. При изготовлении деталей из калиброванных профилей возможна обработка без применения лезвийного инструмента.

Ковка применяется для изготовления заготовок в единичном производстве. При производстве очень крупных и уникальных заготовок (массой до 200...300 т) ковка - единственный возможный способ обработки давлением. Штамповка позволяет получить заготовки, более близкие по конфигурации к готовой детали (массой до 350...500 кг). Внутренние полости поковок имеют более простую конфигурацию, чем отливок, и располагаются только вдоль направления движения рабочего органа молота (пресса). Точность и качество заготовок, полученных холодной штамповкой, не уступают точности и качеству отливок, полученных специальными методами литья.

Обработкой давлением получают заготовки из достаточно пластичных металлов. Механические свойства таких заготовок всегда выше, чем литых. Обработка давлением создает волокнистую макроструктуру металла, которую нужно учитывать при разработке конструкции и технологии изготовления заготовки. Например,. в зубчатом колесе, изготовленном из проката (рис.3.1, а), направление волокон не способствует повышению прочности зубьев. При изготовлении заготовки штамповкой из полосы (рис.3.1,6) или осадкой из прутка (рис.3.1, в) можно получить более благоприятное расположение волокон.

1-благоприятное;

2-неблагоприятное расположение волокон

Рис.3.1. Макроструктура зубчатых колес, изготовленных:

а - из проката; б - штамповкой из полосы; в - осадкой из прутка

Сварные заготовки изготавливают различными способами сварки-от электродуговой до электрошлаковой. В ряде случаев•сварка упрощает изготовление заготовки, особенно сложной конфигурации. Слабым местом сварной заготовки является сварной шов или околошовная зона. Как правило, их прочность ниже, чем основного металла. Кроме того, неправильная конструкция заготовки или технология сварки могут привести к дефектам (коробление, пористость, внутренние напряжения), которые трудно исправить механической обработкой.

Комбинированные заготовки сложной конфигурации дают значительный экономический эффект при изготовлении элементов заготовки штамповкой, литьем, прокаткой с последующим соединением их сваркой. Комбинированные заготовки применяют при изготовлении крупных коленчатых валов, станин кузнечно-прессового оборудования, рам строительных машин и т.д.

Перспективно в настоящее время получение заготовок из пластмасс и порошковых материалов. Характерной особенностью таких заготовок является то, что они по форме и размерам могут соответствовать форме и размерам готовых деталей и требуют лишь незначительной, чаще; всего отделочной-обработки.

Основные принципы выбора способа получения заготовок

Одну и ту же деталь можно изготовить из заготовок, полученных различными способами. Одним из основополагающих принципов выбора заготовки является ориентация на такой способ изготовления, который обеспечит ей максимальное приближение к готовой детали. В этом случае существенно сокращается расход металла, объем механической обработки и производственный цикл изготовления детали. Однако при этом в заготовительном производстве увеличиваются расходы на технологическое оборудование и оснастку, их ремонт и обслуживание. Поэтому при выборе способа получения заготовки следует проводить технико-экономический анализ двух этапов производства - заготовительного и механообрабатывающего. Методика технико-экономического анализа приведена в гл.9. [1]

Разработка технологических процессов изготовления заготовок должна осуществляться на основе технического и экономического принципов. В соответствии с техническим принципом выбранный технологический процесс должен полностью обеспечить выполнение всех требований чертежа и технических условий на заготовку;

В соответствии с экономическим принципом изготовление заготовки должно вестись с минимальными производственными затратами.

Из нескольких возможных вариантов технологического процесса при прочих равных условиях выбирают наиболее экономичный, при равной экономичности - наиболее производительный. Если ставятся специальные задачи, например срочный выпуск какой-нибудь важной продукции, решающими могут оказаться другие факторы (более высокая производительность, минимальное время подготовки производства и др.).

Факторы, определяющие выбор способа получения заготовок

Форма и размеры заготовки

Наиболее сложные по конфигурации заготовки можно изготавливать различными способами литья. Литье в песчаные формы и по выплавляемым моделям позволяют получать заготовки сложной формы с различными полостями и отверстиями. В то же время некоторые способы литья (например, литье под давлением) выдвигают определенные ограничения к форме отливки и условиям ее изготовления. .

Заготовки, получаемые штамповкой, должны быть более простыми по форме. Изготовление отверстий и полостей штамповкой в ряде случаев затруднено, а использование напусков резко увеличивает объем последующей механической обработки.

Для простых по конфигурации деталей часто заготовкой является; прокат - (прутки, трубы и т.п.). Хотя в этом случае объем механической обработки возрастает, такая заготовка может быть достаточно экономичной из-за низкой стоимости проката, почти полного отсутствия подготовительных операций и возможности автоматизации процесса обработки.

Для литья и ковки размеры заготовки практически не ограничиваются. Нередко - ограничивающим параметром в этом случае являются определенные минимальные размеры (например, минимальная толщина стенки отливки, минимальная масса поковки). Штамповка и большинство специальных методов литья ограничивают массу заготовки до нескольких десятков или сотен килограммов.

Форма (группа сложности) и размеры (масса) отливок и поковок влияют на их себестоимость. Причем масса заготовки влияет активнее, так как с ней связаны расходы на оборудование, оснастку, нагрев и т.п. Значительное снижение стоимости изготовления литых и штампованных заготовок происходит при увеличении их массы от 2 до 30 кг.

Требуемые точность и качество поверхностного слоя заготовок

Требуемая точность геометрических форм и размеров заготовок существенно влияет на их себестоимость. Чем выше требования к точности отливок, штамповок и других заготовок, тем выше стоимость их изготовления. Это определяется главным образом увеличением стоимости формообразующей оснастки (модели, штампы, пресс-формы), уменьшением допуска на ее износ, применением оборудования с более высокими параметрами точности (и, следовательно, более дорогого), увеличением расходов на его содержание и эксплуатацию. В оптовых ценах на заготовки это удорожание выражается в виде надбавок к базовой цене. Размеры надбавок составляют для отливок 3...6%, для штамповок - 5...15%.

Качество поверхностного слоя заготовки сказывается на возможности ее последующей обработки и на эксплуатационных свойствах детали (например, усталостная прочность, износостойкость). Оно формируется практически на всех стадиях изготовления заготовки. Технологический процесс определяет не только микрогеометрию поверхности, но и физико-механические свойства поверхностного слоя.

В качестве примера сравним заготовки, полученные литьем в песчаные формы и под давлением. В первом случае получают грубую неточную поверхность. При обработке такой заготовки резанием возникает неравномерная нагрузка на резец, что в свою очередь снижает точность обработки. Особенно ярко это проявляется при обработке внутренних поверхностей.

Во втором случае поверхность заготовки имеет низкую высоту микронеровностей, но в связи с высокой скоростью охлаждения и отсутствием податливости формы в поверхностном слое металла создаются остаточные напряжения растяжения. Последние могут привести к короблению отливки и трещинам. Иногда остаточные напряжения выявляются не сразу, а при последующей механической обработке. Съем слоя металла с поверхности нарушает равновесие напряжений и приводит к деформации готовой детали.

Технологические свойства материала заготовки

Каждый способ производства заготовок требует от материала определенного комплекса технологических свойств. Поэтому часто материал накладывает ограничения на выбор способа получения заготовки. Так, серый чугун имеет прекрасные литейные свойства, но не куется. Титановые сплавы обладают высокими антикоррозионными свойствами, но получить из них отливки или поковки весьма затруднительно.

Технологические свойства оказывают влияние на себестоимость изготовления заготовок. Например, переход при изготовлении отливки от чугуна к стали повышает себестоимость литья (без учета стоимости материала) на 20...30%. Применение легированных и высокоуглеродистых сталей при производстве заготовок штамповкой повышает стоимость их изготовления на 5...7%.

Если заготовки из одного и того же материала получать различными Способами (литье, обработка давлением, сварка), то они будут обладать неидентичными свойствами, т.к в процессе изготовления заготовки происходит изменение свойств материала. Так, литой металл характеризуется относительно большим размером зерен, неоднородностью химического состава и механических свойств по сечению отливки, наличием остаточных напряжений и т.д. Металл после обработки давлением имеет мелкозернистую структуру, определенную направленность расположения зерен (волокнистость). После холодной обработки давлением возникает наклеп. Холоднокатаный металл прочнее литого в 1,5...3,0 раза. Пластическая деформация металла приводит к анизотропии свойств: прочность вдоль волокон примерно на 10...15% выцГе, чем в поперечном направлении.

Сварка ведет к созданию неоднородных структур в самом сварном шве и в околошовной зоне. Неоднородность зависит от способа и режима сварки. Наиболее резкие отличия в свойствах сварного шва получают при ручной дуговой сварке. Электрошлаковая и автоматическая дуговая сварки дают наиболее качественный и однородный шов.

Программа выпуска продукции

Программа выпуска продукции, т.е. количество изделий, выпускаемых в течение определенного периода времени (обычно за год), является одним из важнейших факторов, определяющих выбор способа производства заготовок. Ее влияние для каждого технологического процесса легко проследить по себестоимости одной заготовки:

Сзаг=й+6/П (3.1)

или производственной партии:

С==аП+Ь,

где а - текущие затраты (стоимость расходуемого материала, заработная плата основных рабочих, расходы на эксплуатацию оборудования и инструмента и т.д.); Ь - единовременные затраты (на оборудование, инструмент, его амортизацию и ремонт); П - размер производственной партии, шт.

Очевидно, что увеличение размера партии ведет к уменьшению себестоимости заготовки. Однако такое снижение себестоимости происходит не однозначно. При увеличении производственной партии свыше значения П, - требуется введение дополнительного оборудования, технологической оснастки. Зависимость себестоимости от размеров партии приобретает в этом случае более сложный (ступенчатый) характер (рис.3.2).

Сравнение двух (или нескольких) вариантов технологических процессов изготовления заготовок можно осуществить графически (рис.3.3). Точка пересечения дает критическую производственную партию Пк, которая разделяет области рационального применения того или иного технологического процесса.

Программа выпуска позволяет также определить экономически целесообразные пределы применения различных методов получения заготовок (рис.3.4).

Рис.3.2. Зависимость себестоимости С партии заготовок (1) и одной заготовки (2) от размера производственной партии П:

П1, П2 - критические значения размеров партии

Рис.3.3. Сравнение себестоимости С технологических про-цессов изготовления заготовки (варианты 1 и 2) в зависимости от размера производ-ственной партии

Рис.3.4. Поводок (а) и зависимость себестоимости заготовки от метода ее изготовления и размера производственной партии (б)

Производственные возможности предприятия

При организации производства нового вида заготовок, кроме разработки технологических процессов, следует установить необходимость нового оборудования, производственных площадей, кооперативных связей, 'постановки дополнительных материалов, электроэнергии, воды и т. п: В этом случае выбор оборудования, оснастки и материалов производится на основании предварительного технико-экономического анализа.

При проектировании технологического процесса для действующего предприятия его следует связать с возможностями этого предприятия. Для этого необходимо располагать сведениями о типе и количестве имеющегося оборудования, производственных площадях, возможностях ремонтной базы, вспомогательных служб и т.д.

Многие из упомянутых выше факторов взаимосвязаны. Например, внедрение литья в металлические формы (кокиль) позволяет значительно снизить потребность в производственных площадях в литейном цехе (уменьшаются габаритные размеры машин, снижается расход формовочных материалов и т.п.). Но, с другой стороны, изготовление и ремонт кокилей требует дополнительных затрат в Инструментальных и ремонтных цехах.

Определенное влияние на выбор способа изготовления заготовки оказывают также наличие и уровень квалификации рабочих и ИТР на предприятии. Чем ниже квалификация рабочих и больше производственная программа, тем детальнее необходимо разрабатывать технологическую документацию, тем больше нагрузка на технологические службы предприятия и выше требования к квалификации ИТР.

Длительность технологической подготовки производства

B процессе технологической подготовки производства решаются задачи: технологического проектирования - разработка технологических процессов, маршрутных карт и т.п.; нормирования-расчеты трудоемкости операций и материалоемкости деталей; конструирования и производства основного и вспомогательного оборудования и технологической оснастки.

Сложность периода технологической подготовки производства состоит в том, что все работы должны вестись в кратчайшие сроки с минимальной трудоемкостью и стоимостью. Удлинение периода подготовки производства может привести к моральному устареванию изделия, снижению фондоотдачи капиталовложений и т.д. Поэтому начинать подготовку желательно еще во время проектирования изделия.

Длительность и объем технологической подготовки производства определяется сложностью изготавливаемого изделия, характером применяемых технологических процессов и типом производства. Чем больше количество и сложность используемого оборудования, тем больше объем и длительность подготовки. В условиях массового и серийного производства технологическая подготовка ведется особенно подробно. В единичном производстве технологическая подготовка ограничивается разработкой минимальных данных, необходимых для производства. Их детализация возлагается на цеховые технологические службы. В некоторых случаях (например, для устранения «узких» мест производства) с целью сокращения периода подготовки выбирают такой метод производства заготовок, который требует минимальных затрат на производство оборудования, инструментов и оснастки, необходимых для осуществления данного технологического процесса.

Методика выбора способа получения заготовок

На первом этапе тщательно анализируются детальные и сборочные чертежи изделия, взаимосвязи элементов конструкции при сборке, эксплуатации и ремонте. Анализ сопровождается критической оценкой чертежей с точки зрения технологичности и обоснованности технических требований. Все выявленные недостатки исправляются совместно с разработчиком конструкции.

Затем, исходя из заданной программы выпуска продукции, конфигурации и размеров основных деталей и узлов, а также производственных возможностей предприятия, устанавливается тип и характер будущего производственного процесса (единичное, серийное, или массовое; групповое или поточное).

В соответствии с конструкцией детали и предъявляемыми техническими требованиями устанавливают основные факторы (см. п.3.3), определяющие выбор вида заготовки и технологии ее изготовления. Факторы желательно располагать в порядке убывания их значимости.

Анализируя степень влияния рассмотренных выше факторов, выбирают один или несколько технологических процессов, обеспечивающих получение заготовок требуемого качества. Одновременно проверяют возможность использования комбинированных заготовок. На предварительном этапе выбора оптимального способа получения заготовок можно воспользоваться так называемой матрицей влияния факторов (табл.3.1). Оценка каждого фактора в ней производится «плюс - минус» или с помощью коэффициента удельного веса (от 0 до 1). Лучшим считается способ, набравший большее число плюсов или большую сумму коэффициентов.

После выбора нескольких вариантов получения заготовок для каждого из них конкретизируют: последовательность выполняемых операций (например, штамповка на прессе, затем на ГКМ; вальцовка, затем штамповка и сварка), используемое оборудование, основные и вспомогательные материалы. Если ни у одного из отобранных, способов получения заготовок нет определенных преимуществ, укрупненно проектируют несколько наиболее приемлемых заготовок и технологических процессов их производства.

3.1. Образец оформления матрицы влияния факторов

Для разработанных технологических процессов определяют основные технико-экономические показатели и на основании их анализа выбирают наиболее рациональный. Затем для выбранного способа производства разрабатывается подробный технологический процесс и делается его технико-экономический анализ.

Норма расхода металла и масса заготовки

Норму расхода материала, кг, на единицу, продукции можно выразить такой формулой:

Н == Сд + Ст. о + Сз. о, (3.3)

где Сд-масса готовой детали; Ст. о-масса технологического отхода; Gз. o-масса заготовительного отхода.

Массу готовой детали <3д можно рассчитать по формулам на основании данных чертежа или непосредственного обмера, а в случае особо сложной конфигурации детали - контрольным взвешиванием образца.

Масса технологического отхода Gт. о, м представляет собой неизбежные для данного производства потери материала, которые можно рассчитать так:

g t. o = От. а. з + бт.п. м, (3.4)

где бт.п. з-технологические потери материала на угар, облой, прибыли, литниковую, систему; (Зт.п. м-технологические потери материала в виде припусков и напусков. Технологический отход находится в прямой зависимости от типа производства.

Масса заготовительного отхода Сз. о непосредственно с процессом изготовления детали не связана. Она определяется условиями поставки металла или материала. Например, отход прутка из-за некратности его длины длине заготовки, полосовой отход при холодной вырубке деталей из листа и т.д.

Масса технологического и заготовительного отходов уменьшается по мере совершенствования технологических процессов и применения прогрессивных методов обработки. При любом типе производства необходимо стремиться к снижению норм расхода материала за счет уменьшения технологического и заготовительного •отходов. Особенно актуальна эта задача в условиях массового производства. Именно в массовом производстве родились безотходные методы производства изделий (например, производство болтов и винтов из прутка методом холодной высадки).

Масса, с которой заготовка поступает на предварительную механическую обработку, называется массой заготовки. Масса заготовки, кг

Gs =s Од +, Ст.п. м.

Требования к заготовкам с точки зрения последующей обработки

Помимо минимальной, металлоемкости и трудоемкости к заготовкам предъявляют ряд требований с точки зрения их последующей механической обработки. К числу таких требований относятся: минимальные припуски на обработку; рациональное расположение литейных и штамповочных уклонов; повышенная точность размеров; минимизация или полное устранение дефектных слоев и др.

Минимизация припусков уменьшает количество проходов и переходов механической обработки и тем снижает ее стоимость.

Штамповочные и литейные уклоны ограничивают возможность использования отдельных поверхностей заготовки в качестве технологических баз при механической обработке, снижают точность обработки. Соответствующим выбором способа получения заготовки конструктор может создать наиболее приемлемую ее форму, позволяющую осуществить механическую, обработку с наименьшими трудозатратами. Основным требованием здесь является такое расположение плоскости разъема штампа или литейной формы, при котором установочные поверхности заготовки будут лишены уклонов и следов разъема.

Точность размеров заготовок, получаемых различными способами, колеблется от сотых долей до нескольких десятков миллиметров. Естественно при этом стремление получить точность заготовки максимально приближенной к требованиям чертежа готовой детали. В этом-случае иногда удается обойтись без механической обработки. Особенно возрастают требования к точности заготовок и стабильности размеров при обработке их на прутковых автоматах, станках типа «обрабатывающий центр», в гибких производственных системах, робототёхнических комплексах и пр. Низкая точность заготовок в автоматизированном производстве часто является причиной отказа сложных систем и линий. Поэтому точность заготовок перед запуском их на обработку в автоматизированном производстве часто приходится повышать путем предварительной обработки базовых поверхностей.

Наличие дефектного слоя на поверхности, подлежащей механической обработке, с одной стороны, приводит к увеличению припусков, с другой - к снижению стойкости режущего инструмента. Дефектный слой у чугунных отливок, получаемых в песчаных формах по деревянным моделям, составляет 1...5 мм, у поковок - 1,5...3 мм, у штампованных поковок-0,5,. .1,5, у горячекатаного проката - 0,5...1,0 мм. Без учета влияния вышеперечисленных факторов на последующую механическую обработку невозможно квалифицированно выбрать способ получения заготовки.

Влияние точности и качества поверхностного слоя заготовки на структуру ее механической обработки

Поверхности деталей делятся на обрабатываемые и необрабатываемые. В этой связи все детали в машиностроении можно разделить на три группы. К первой группе относятся детали, точность 'и качество поверхностного слоя которых могут быть обеспечены тем или иным способом получения заготовки без какой-либо механической обработки. Типичными представителями таких деталей являются детали, получаемые холодной штамповкой из пластмасс, металлических порошков черных и цветных металлов, а также (реже) прецизионными способами литья и горячей штамповки. Вторая группа-летал», у которых все поверхности должны быть обработаны механически. Необходимость в механической обработке здесь может быть обусловлена двумя причинами: отсутствием способов получения заготовки, обеспечивающих требуемые по чертежу точность и качество поверхностного слоя, или экономической нецелесообразностью (дороговизной) получения требуемого качества детали имеющимися технологическими способами получения заготовок. Третью группу составляют детали, у которых часть поверхностей не обрабатывается, а наиболее точные, исполнительные и поверхности, подлежат обработке путем снятия стружки. Третья группа наиболее многочисленна и занимает промежуточное положение между первыми двумя. Производство деталей первой группы обходится наиболее дешево. Оно открывает путь к безотходной или, по крайней мере, малоотходной технологии. В стремлении к такому производству проявляется одна из самых важных тенденций развития машиностроения. Однако низкий уровень большинства наиболее распространенных в настоящее время способов получения заготовок вынуждает иметь в структуре любого машиностроительного завода механические цехи, - в которых заготовки превращаются в детали путем снятия с их поверхностей припусков на обработку.

Таким образом, основной тенденцией заготовительного производства является повышение точности и улучшение качества поверхностного слоя заготовок. Однако достижение этих качеств при малой программе выпуска может оказаться экономически невыгодным, так как расходы на оснастку для заготовительных процессов могут превысить экономию на механической обработке.

Рассмотрим сказанное на примере детали (рис.3.5), всем обрабатываемым поверхностям которой присвоены номера. Точность и шероховатость пронумерованных поверхностей различны. Поверхности, 2, 3, 4, 6, 7, 8 и 9 нуждаются в однопереходной обработке (строгании, фрезеровании или точении). Поверхность 1, являющаяся базовой поверхностью, требует применения двухпереходной обработки (чистового и чернового фрезерования).

Автоматизация производственных процессов

2013-04-08T12:54:21Z

Цель и основные задачи курса. Рекомендации по изучению дисциплины.

Автоматизация производственных процессов – является одной из профилирующих дисциплин изучаемых студентами на стадии завершения обучения по специальностям: «Технология машиностроения», «Машиностроение».

Автоматизация производственных процессов есть совокупность мероприятий по разработке технологических процессов, созданию и внедрению высокопроизводительных автоматически действующих средств производства, обеспечивающих непрерывный рост производительности труда.

Автоматизацию в машиностроении ни в коей степени не следует понимать лишь как процесс внедрения элементов и схем автоматики, насыщения ими существующих или вновь проектируемых конструкций машин.

Автоматизация – это комплексная конструкторско-технологическая задача создания принципиально новой техники на базе прогрессивных технологических процессов обработки, контроля, сборки.

Она включает создание таких методов и схем обработки, конструкций и компоновок машин и систем машин, которые, как правило, были бы невозможны, если бы человек по-прежнему оставался непосредственным участником технологического процесса.

Целью преподавания этой дисциплины является расширение мировоззрения студентов и приобретение комплекса специальных знаний и умений, необходимых для организации высокоэффективных автоматизированных производственных процессов в машиностроении.

Задачи изучения дисциплины.

В процессе изучения дисциплины «АПП» студент должен:

1. Усвоить знания по общим закономерностям и тенденции развития современного автоматизированного производства.

2. Знать основы построения, методы расчета технологических процессов автоматизированного производства, принципы проектирования автоматизированных станочных систем, цехов, предприятий.

3. Уметь оценивать уровень автоматизации производства.

4. Разрабатывать и организовывать оптимальные технологические процессы изготовления деталей и сборки машин для условий автоматизированного производства.

5. Управлять производственными процессами с применением современных средств автоматики и вычислительной техники.

6. Пользоваться новыми методами автоматического контроля производственных процессов и качества выпускаемой продукции.

7. Применять работы и манипуляторы для повышения эффективности производства.

Рекомендации по изучению дисциплины.

Изучение дисциплины «АПП» базируется на знании общетеоретических, общеинженерных и специальных дисциплин таких как «Теория резания», «ТМ», «Металлорежущие станки и промышленные работы», «Гидропривод и гидропневмоавтоматика», «Электротехника».

В свою очередь эта дисциплина служит теоретической основой для изучения других специальных предметов, например: «Технологические основы ГАП», «САПР технологических процессов инструментов, станков и др.» Полученные знания используются студентами при выполнении курсовых и дипломных проектов.

Этапы развития автоматизации производственных процессов в машиностроении. Роль русских и советских ученых в развитии автоматизации производства.

Данная научная дисциплина возникла в СССР в двадцатых годах в связи с быстрым ростом отечественного машиностроения. Ее развитию способствовал широкий круг советских ученых, инженеров и новаторов производства. Возникновение ее базировалось на трудах русских ученых Чебышева, Вышнеградского, Ляпунова, Тиля и советских ученых-технологов Соколовского, Кована, Каширина, Егорова, Новикова, Балакшина. Дальнейшее формирование и развитие этого предмета отражено в трудах Артоболевского, Бруевича, Шаумяна, Рабиновича.

Советскими технологами-машиностроителями выполнена большая работа по совершенствованию производства машин самого различного назначения, а советскими учеными внесен значительный вклад в формирование технологической науки.

По сравнению с обычным, автоматизированное производство характеризуется более высоким технологическим, техническим и организационным уровнем.

В каждом отдельном случае особое внимание обращается на его экономическую эффективность и сокращение сроков внедрения автоматизации.

Если с 1966 года по 1970 г. в среднем ежегодно осваивалось 1700 новых видов продукции, то 1971 по 1974 г. – около 3600. Если в восьмой пятилетке ежегодно снималось с производства 500 видов продукции, то с 1971-1973 – 1900 ед., в 1974 году – 1800 ед. В 1974 году был сделан заметный сдвиг в улучшении качества продукции. Так, на 1 янв. 1975 года государственный знак качества имели 232 тыс. изделий из них 13,2 тыс. этот знак был присвоен в 1974 г.

Важнейшие условия дальнейшей автоматизации производства – повышение серийности выпуска продукции и непрерывности процесса ее изготовления. Первое – обеспечивается унификацией, нормализацией и стандартизацией изделий. Второе – использованием соответствующих технологических методов и процессов.

Анализируя историю и условия развития автоматизации производства процессов, можно отметить три основных этапа, на которых решались различные по своей сложности задачи:

1. Автоматизация рабочего цикла, создание машин-автоматов и полуавтоматов.

2. Автоматизация системы машин, создания автоматических линий.

3. Комплексная автоматизация производственных процессов, создание автоматических цехов и заводов.

В свою очередь можно выявить и ступени автоматизации. На первой ступени автоматизация технологических процессов охватывает лишь отдельные операции обработки, а сборку, контроль и упаковку готовой продукции производят вручную или с применением средств механизации. Второй степенью автоматизации является автоматизация системы машин, создания автоматических линий, объединяющих в себе выполнение разнообразных операций обработки, контроля, сборки, упаковки и т.д. – автоматизация производственных процессов. Третьей степенью автоматизации является комплексная автоматизация производственных процессов – создание автоматических участков, цехов и заводов с широким использованием ЭВМ, автоматических систем управления производством, систем управления качеством и т.д.

Комплексная автоматизация связана с высокой технической оснащенностью всех звеньев производственного процесса, с максимальным сокращением длительности производственного цикла, с внедрением автоматических систем управления производством.

Проблемы и тенденции развития автоматизации производственных процессов

Значительные трудности при автоматизации производства возникают из условия, что любое мероприятие должно решаться конкретно для данного изделия, детали и продукта в соответствии с их особенностями и техническими требованиями и точности размеров и форм, взаимному расположению поверхностей, материалу и массе деталей. Также значительны трудности, связанные с высокими требованиями к точности размеров, формы и качеству собираемых изделий. Чем выше требуется точность, тем труднее создать автоматизированное производство, тем сложнее и дороже оснащающее оборудование. В автоматизированном производстве на основе новейших технологий в целях ускорения автоматизации необходимо раскрыть объективно существующие закономерности, общие признаки и явления при автоматизации разнообразных производственных процессов.

С повышением степени автоматизации при выполнении основных технологических и вспомогательных процессов возникают новые, до сих пор неизвестные проблемы, ожидающие теоретического осмысления и разработки новых конкретных технических и организационных решений.

Прежде всего, следует решить проблему организации мощной элементной базы с производством в необходимом количестве и номенклатуре дешевых и качественных механических, электромеханических, гидравлических и т.д. элементов.

Другой важной проблемой является создание типовых автоматизирующих устройств – транспортных, подающих, ориентирующих, контрольных, складирующих и др. путем их централизованного производства. Такие устройства могут встраиваться в различные автоматические комплексы независимо от вида изготовляемых изделий, а также вида производства и отрасли, в которой эксплуатируются автоматические комплексы.

Третьей важной проблемой является создание типажа высокопроизводительных и надежных автоматических машин и устройств с новейшими конструкциями, непосредственно встраиваемых в автоматические комплексы и работающих совместно с промышленными работами.

Четверной проблемой является обеспечение отдельных автоматов и устройств надежными системами управления автоматических комплексов и использованием современных достижений микроэлектроники, отвечающим самым высокими требованиями надежности, компактности, стоимости.

1. Широкое применение метода концентрации (совмещения) элементарных технологических операций при создании автоматического оборудования не только для массового, но и для серийного и мелкосерийного производства. Концентрация операций в одной рабочей машине резко повышает производительность, позволяет быстро окупить затраты на автоматизацию.

2. Широкое использование метода агрегатрирования металлорежущих станков-автоматов и автоматических линий, сборочных машин, контрольных, транспортных устройств, роботов и систем управления, что в несколько раз сокращает кроки проектирования, создает возможность перекомпоновки и переналадки его при изменении объекта производства.

3. Применение микропроцессорной техники и компьютеров для управления на всех уровнях технологическими процессорами, что позволяет обеспечить гибкость производства, высокую надежность управляющих систем, реализовать большие потенциальные возможности современных технологий.

Сочетание этих тенденций может обеспечить высокую эффективность только в случае выбора наиболее эффективных по концентрации операций параметров агрегатного оборудования и технологических систем в целом.

Основные положения автоматизации

2.1 Основные понятия и определения.

2.1.1 Автоматизация (механизация), автоматика и техническая кибернетика.

Автоматизация – это замена физического и умственного труда машиной приводимой в действие внешними источниками энергии и управление человеком. При механизации управление средствами производства осуществляется человеком. В соответствии с ГОСТ 23004-78 под механизацией понимают применение энергии живой природы в технологическом процессе или его составных частях, полностью управляемых людьми. Главные задачи механизации и автоматизации производства состоят в сокращении трудовых затрат, улучшении условий производства, повышении объема выпуска и качества продукции.

Автоматика- это наука о построении и расчете систем автоматического управления.

Кибернетика- наука, изучающая закономерности процесса управления и связи в организованной системе. Кибернетика состоит из двух разделов-

1. теория информации

2. теория автоматического управления

Кибернетика изучает информационные системы ТАУ, САУ и не учитывает энергетическое обеспечение и конструктивного оформления. За счет кибернетики в автоматизированном процессе создается структура САУ и программа работы.

За счет автоматики производится создание технических средств САУ.

За счет АПП повышается эффективность производства.

Единичная, комплексная и интегрированная механизация, автоматизация

Развитие процессов автоматизации производства на многих действующих и реконструируемых заводах проходит следующие 4 стадии: единичная (частичная) и комплексная механизация, единичная и комплексная автоматизация.

Согласно ГОСТ 23004-78, ГОСТ 1430982.

Единичная механизация (автоматизация)- это механизация (автоматизация) одной первично составляющей технического процесса или системы технологических процессов исключая (включая) управление.

Единичная механизация - проводится многими заводами и обычно не связана с большими затратами. При ней рабочий освобождается от одного или нескольких приемов, связанных с выполнением данной операции.

Единичная автоматизация заключается в том, что наряду с обычным оборудованием в цехах используются автоматы и п/автоматы.

Комплексная механизация (автоматизация)- это механизация (автоматизация) двух и более первичных составляющих технологического процесса или системы технологических процессов исключая (включая) управление. При комплексной механизации внедряют системы механизированных устройств или машин обеспечивающих выполнение основных и вспомогательных работ (транспортировка, установка снятие заготовок). Применяя механизацию производственных процессов, стремятся облегчить выполнение профессионально-вредных, тяжелых, однообразных работ. Более эффективна полная (комплексная) автоматизация отдельных технологических процессов. Когда система непрерывно работающих, автоматических машин функционирует как взаимосвязанный единый комплекс.

Комплексная автоматизация - высшая форма автоматизации, при которой из технологического и вспомогательного оборудования могут быть cкомпоновы автоматические линии, цеха, заводы, где в едином потоке осуществляются процессы выполнения заготовок, механической обработки, контроля, термообработки, сборки ,окраски, упаковки и консервации.

При комплексной автоматизации кроме ранее перечисленных преимуществ, свойственных автоматизации вообще, обеспечивается возможность непрерывной работы оборудования в едином потоке. Отпадает потребность в промежуточных складах, сокращается длительность рабочего цикла, упрощается планирование производства и учет производимой продукции. Существуют 2 перспективы развития комплексной автоматизации.

1-ближайшая - это более широкое использование автоматизированных и автоматических систем управления сложными технологическими процессами и производствами на основе электронных управляющих вычислительных машин АСУТП.

2-более отдаленная - это создание полностью автоматизированных предприятий, на которых ЭВМ будет использоваться не только для группового и индивидуального управления сложными технологическими комплексами, но и для конструирования изделий и проектирования технологических процессов их изготовления.

Интегрированная автоматизация- автоматизация производственных процессов инженерного труда по проведению научных исследований (АСНИ), по конструированию и разработки изделий (САПР), по технологической подготовке производства (АСТПП) и управлению производством (АСУП, АСУТП).

П/автомат, автомат, автоматическая линия, гибкое производство и электронизация производства.

П/автоматом называют рабочую машину, цикл работы которой в конце выполняемой операции автоматически прерывается. Для возобновления цикла необходимо вмешательство человека, который устанавливает и снимает заготовки, пускает станок и контролирует его работу, меняет и регулирует инструмент.

Автоматом называется самоуправляющаяся рабочая машина, которая при осуществлении технологического процесса производит все рабочие и все холостые ходы рабочего цикла обработки, кроме контроля и наладки.

Автоматическая линия- это система рабочих машин-автоматов, расположенных в технологической последовательности, объединенных автоматическими устройствами и механизмам для обработки, сборки и контроля изделий, транспортирования и хранения их в процессе изготовления с целью выполнения законченной части ли всего технологического процесса изготовления одного или нескольких изделий.

Гибкая автоматизация- это автоматизация, позволяющая на одном оборудовании регулярно переходить на выпуск модернизированных или новых изделий определенного производственного значения. В основе гибкой автоматизации лежит электронизация производства или механотронная техника.

Механотроника- это наука, изучающая взаимодействие механических и электронных устройств. Электронизация- это гибкая автоматизация с использованием электронных устройств ЧПУ и ЭВМ.

Гибкие производственные системы

В основе Г.П. лежит:

1. Легкопереналаживаемое технологическое оборудование с ЧПУ

2. Промышленные работы

3. Прогрессивная унифицированная технология

(групповая для мелко и средне серийного производства и типовая для крупно серийного и массового типов производства.)

4. Управляющие устройства на базе ЭВМ.

Применение старой технологии и организации производства приводит к повышению себестоимости, качество и производственность находиться на прежнем уровне, а эффективность производства уменьшается, Хотя оборудование поставляют новое. Все это называется, «Обновляющим устареванием производства»: Определимся что такое «Устаревание производства»: т.е. на предприятии 5% времени тратиться на изготовление и на сбор изделии, а остальные 95% времени – это контроль, перемещение от станка к станку и т.д. Все это привело к необходимости объединения оборудования и непрерывность технологического цикла – так возникают ГПС.

Согласно ГОСТ 26.228-85 ГПС термины и основные определения.

Под ГПС понимают совокупность в разных сочетаниях оборудование с ЧЛУ, роботизированных модулей и отделение единиц технологического оборудования и систем обеспечения их функционирования в автоматическом или автоматизированном режиме, обладающим свойством переналадки в определенном диапазоне и встраивания в системы более высокого уровня.

Состав и взаимодействие ГПС.

ГПС имеют 3 уровня

1-ГПМ

2-ГПК

3-ГАП или интегрированная автоматизированная система.

Гибкий производственный модуль

ГПМ - это единица технологического оборудования, предназначенная для производства изделий производственной номенклатуры в пределах установленных значении их характеристик, с программным управлением, автономно функционирующим и имеющим возможность встраивания в ГПС более высокого уровня.

ГПМ состоит из:

1-обрабатывающего центра.

2-системы автоматической смены инструмента

3-системы удаления отходов и подачи СОЖ.

4-системы автоматического контроля параметров изделий и системы диагностирования станка, технологической оснастки.

5-системы автоматической загрузки и выгрузки изготавливаемых деталей.

Гибкий производственный комплекс

ГПК состоит из нескольких гибких производственных модулей объединенных автоматизированной системой управления и автоматизированной транспортно-складочная системой, автономно функционирующими в течении определенного интервала времени и имеющим возможность встраивания в систему более высокой ступени автоматизации.

В ГПК применяется технологически принцип. «Верни на место»

В данном случае само производство требует увязки технологического оборудования и вспомогательных систем, она основана на прогрессивной технологии и организации производства, с автоматизации основных, вспомогательных и контрольных операции, непрерывно функционирующих и исключающих прослеживание деталей и узлов на складах.

Основные системы ГПК.

Автоматизированная транспортно-складочная система (АТСС) – это система взаимосвязанных транспортно-складных устройств, предназначенных для укладки, хранения и временного накопления в процессе производства предметов труда.

Система автоматизированного контроля (САК) – это система, обеспечивающая контроль качества обработки на каждой операции и готового изделия в целом, а также диагностику состояния оборудования и технологической оснастки в процессе производства.

Автоматизированная система инструментального обеспечения (АСУО) – система, обеспечивающая удаление стружки, поставки СОЖ и вспомогательных материалов.

Автоматизированная система удаления (производством или технологическим процессом) – разновидность систем управления, включающая технические средства, которые обеспечивает замену физического и умственного труда человека работой машин для сбора, переработки и вывода информации.

Гибкое автоматизированное производства (ГАП) или интегрированная автоматизированная система (ИАС).

Гибкое автоматизированное производство включает один или несколько гибких производственных комплексов, объединенных автоматизированной системой управления и автоматизированной транспортно-складской системой, осуществляющей переход на изготовления новых изделии исследовании, систем автоматизированного проектирования и автоматизированной системы технологической подготовки производства.

В недалеком прошлом при внедрении изделии, 99% времени уходило на его научное исследование работы и проектирования и 1% времени на изготовление. Соответственно это заставляло держать большой инженерские состав в конструкторских бюро и научно исследовательские институты. На производстве инженеров было в 3-5 раз меньше. С 60-х годов начали понимать что конструкция, технология и производство взаимосвязано и взаимозависимо и на основе достижения научно-технического прогресса начинает разрабатываться интегрированная система автоматизации. Это система автоматизирует не только производство, но и инженерный труд по проведению НИР, проектирования изделий, подготовки организации и управления производства.

Организованные технические предпосылки автоматизации

Автоматизация как основное направление техническое прогресса связанно с улучшением тех или иных технических характеристик, что сопровождается ростом производительности труда.

Какие предпосылки должны иметь предприятия перед автоматизацией.

1. Наличие высоко квалифицированных кадров, ученых, инженеров и рабочих для создания и обслуживания современного производства.

2. Специализация и кооперация производства.

3. Наличие запаса мощностей

4. Системный подход к автоматизации, т. е автоматизация не только производства изделий, но и автоматизация инженерного труда по проектированию технологической подготовки производства по организации и управлению производства.

5. Применение оптимального планирования и управление производством на базе использования математических методов и ЭВМ, т.е. применение АСУП и АСУТП – это должно обеспечить бесперебойность работы систем в течение года.

6. Создание высокотехнологичных конструкций позволяющих автоматизировать операции по изготовлению, контроля и транспортировки. ГОСТ 14.201-83 обеспечение технологической конструкции.

7. Применение в производстве общетехнических принципов конструирования изделии.

Общетехнические принципы

1 – проектирование изделий параметрическими радами на основе базовой модели.

2 – агрегатно-модульный принцип проектирования изделий.

3 – унификация, стандартизация изделий, узлов, деталей и их элементов.

4 – рациональное ограничение размеров, предельных отношений, элементов конструкции, применяемых материалов.

5 – технологически метод проектирования.

Проектирования конструкции изделия одновременно с проработкой технологии его изготовления.

8. Применение в автоматизированном производстве унифицированных, прогрессивных технологий (типовые, групповые, модульно-групповые ТП)

Научно-технические проблемы автоматизации.

1. Необходимость создавать и производить в необходимой номенклатуре и количества элементов автоматических систем (механические, электромеханические, гидравлические, пневматические, электронные.)

2. Необходимо создавать и наладить производства в необходимом количестве типовых автоматизированных устройств, (транспортные, ориентирующие, подающие, средства контроля - которые можно встраивать в любую автоматическую систему.)

3. Необходимость создавать высокопроизводительные машины и станки на базе целевых модулей.

4. Создание программно совместимой системы управления техническим оборудованием с ЧПУ.

5. Применение информационной технологии для накопления и обработки данных на базе ЭВМ. Создание, изготовление в необходимой количестве интеллектуальных, экспериментальных систем по обработки знания и применению решении (АСНИ, САПР, АСТПП, АСУП, АСУТП),а также создание информационных ресурсов и распределение банков данных по сетям ЭВМ.

Техническая политика при автоматизации

При внедрении автоматизации в конкретных условиях необходимо руководствоваться следующим основным принципами.

1й – достижение конкретных технико-экономических результатов.

2й – комплексность подхода к автоматизации, на более высоком уровне.

3й – соблюдать принцип необходимости, т.е. автоматизацию надо применять не там где ее можно приспособить, а там где она необходима.

4й – использование и внедрение только до конца продуманных технических решении.

Современная тенденция в развитии автоматизированного производства.

1й – Повышение гибкости средств автоматизации.

2й – Переход к много инструментальной и многошпиндельной обработки и сборки.

3й – Создание унифицированных конструкций на базе целевых модулей вместо специально разработанных в каждом конкретном случае.

4й – переход от отдельных не связанных между собой станков с ЧПУ с несовместимыми микро процессами к автоматизированным комплексам управляемыми от главной ЭВМ т.е. переход от канальной к комплексной автоматизации.

Методы автоматизации производства

Автоматизация производиться в 2 случаях.

1 – Когда необходимо исключить вредные или тяжелые условия труда.

При этом затраты на автоматизацию отчисляются из средств на охрану труда и окружающей среды.

2 – Когда необходимо повысить эффективность производства, т. е снизить себестоимость продукции, повысить производственность и качество, в данном случае средства выделяются из экономического эффекта, т. е автоматизация окупает себя. В настоявшем времени научно-технические достижения таковы, что возможна автоматизация любого типа производства, но в каждом производстве свои технологические процессы, средства автоматизации и своя организация производства.

Экономическая эффективность автоматизации производства

3.1 Уровни и ступени автоматизации производства, их количественная оценка.

Ступень внедрения механизации или автоматизации по ГСТ 14309-83 обозначается цифрами от 1-10

1 – единичная технологическая операция.

2 – законченный технологический процесс

3 – система технологических процессов, выполняемых на производственном участке.

4 - система технологических процессов, выполняемых в пределах цеха.

5 - система технологических процессов, выполняемых в пределах группы технологических однородных цехов.

6 – система технологических процессов, выполняемых в пределах предприятия.

7 – система технологических процессов, выполняемых в пределах производства фирм или научно-производственных объединении.

8 - система технологических процессов, выполняемых в пределах территориально-экономического региона.

9 - система технологических процессов, выполняемых в пределах отрасли промышленности.

10 - система технологических процессов, выполняемых для всей промышленности страны.

При механизации и автоматизации процессов часть времени расходуется на выполнение процессов машиной без участия рабочего и часть времени – с участием рабочего.

Отношение машинного времени к общему времени выполнение операции называют коэффициентом механизации.

К=

В состав времени входит время РХ и иногда ХХ, перекрываемых машинным временем.

быстрый подвод инструмента к деталям.

Чем меньше времени затрачивается на вспомогательные переходы, тем больше производительность станка.

Для повышения коэффициента механизации нужно сокращать

ручное время на заточку, смену, установку и т.д.

При механизации и автоматизации многих операций ТП, определяют основные показатели уровня механизации и автоматизации процессов.

Расчет основных показателей уровня в случаях механизации или автоматизации от одной операции (1-я ступень) до системы процесса выполняемых на производственном участке (3-я ступень), производиться по показателям времени живого труда или времени выполнения процесса

Расчет производиться по формулам, (3.2 – 3.3) и называется хронометрическим.

Где: - сумма машинного времени при механизации или автоматизации процесса, не перекрытого ручным временем (мин, час)

- сумма всего штучного времени (мин, час)

- сумма всего машинного времени при механизации или автоматизации (мин, час)

Для 4-10й ступени объем работ по расчетам времени получается очень громоздким, и поэтому пользуются показателями уровня механизации и автоматизации, определяемыми по объемам выполняемых работ, называемых эргамическими.

Расчетная формула имеет вид.

(омега)

Где: - сумма полезной работы машин при механизации. Или автоматизации, кВт ч

сумма полезной ручной работы людей, кВт ч.

Категория механизации и автоматизации является характеристикой ступени влияния механизации и автоматизации на состояние технологических процессов в зависимости от величины основного показателя уровня мех и автоматизации. Различают 8 категории механизации и автоматизации.

0 л – нулевая - отсутствие механизации или автоматизации.

1 л – низкая - 0.01 до 0.25

2 л – малая - 0.25 до 0.45

3 л – средняя - 0.45 до 0.60

4 л – большая - 0.60 до 0.75

5 л – повышенная - 0.75 до 0.90

6 л – высокая - 0.90 до 0.99

7 л – полная - 0.99 до 1

Для удобства использования данных о механизации и автоматизации. определенного объекта применяют информационную модель, которая содержит данные в такой последовательности ступень комплектности вид. Уровень.

Выполнена единичная автоматизация ТП на участке мех цеха с основным показателем уровня до 0.32.

Модель строиться так: ступень комплексности соответствующая участку мех цеха, обозначается цифрой 3, вид произведенной автоматизации буквой а. Основной показатель уровня 0.32 соответствует «малой» категории автоматизации и находится между 0.25-0.45 и обозначается цифрой 2. Вид модели 3А2.

Если модель имеет вид 3КМ3, то расшифровать так: ТП на участке 3 имеет комплексную механизацию (КМ), состояние которой среднее (3) т. е свыше 0.45 до 0.60.

М (А) – единичная механизация (автоматизация)

КМ (А) – комплексная механизация (автоматизация)

Следует стремиться к применению оптимальных ступеней, вида и категории механизации и автоматизации ТП, соответственно экономическим показателем эффективности мех и автоматизации.

Показатели и критерии экономической эффективности автоматизации

При проведении расчетов по механизации, автоматизации в машиностроении необходимо уделять внимание повышение эффективности капитальных вложении. При подсчете экономической эффективности определяют абсолютную и относительную экономическую эффективность, а также срок окупаемости капитальных вложений. Существует типовая методика расчета экономической эффективности.

В этой методике два основных экономических критерия.

1 срок окупаемости капитальных вложений на механизацию, автоматизацию.

2 годовой экономически эффект.

срок окупаемости, (лет)

Где: капитальные вложения на внедрение нового варианта из существующего.

себестоимость изготовления годового выпуска продукции соответственно для существующего и нового варианта.

нормативный срок окупаемости (6,5 лет)

Годовой экономически эффект.

Э = тенге (3.6)

Где: нормативный коэффициент экономической эффективности, для машиностроения 0,15

Если нормативный срок окупаемости установленного, то его расчет производиться по формуле (3.7)

При сравнении вариантов внедрения, для выбора наиболее эффективного определяют суммы приведенных затрат.

(3,8)

Где: приведенные затраты по каждому варианту, отнесенные к году в тенге.

кап. Вложение по каждому варианту, тенге

- себестоимость продукции за год по каждому варианту, тенге

Это были основные показатели и критерии оценки автоматизации, но существуют и частные показатели, например производительность внедряемого оборудования.

Степень автоматизации ТП и т.д

Производительность труда в автоматизированном производстве

Основные положения теории производительности.

Основные положения теории производительности были сформулированы Г.А. Шаумяном еще в 1932-33 г.г. С тех пор это научное направление непрерывно развивается, получая развитие в самых различных отраслях производства. Сущность метода предположенного Шаумяном состоит в том, что математически непосредственно связывающие м/у собой технические и экономические показатели. Такие сравнения представляют собой в совокупности математическую модель оборудования автоматов и автоматических линий по производительности и эффективности. Тем самым появляется возможность количественно определить, как влияют любые изменения технико-экономических параметров, анализируемых вариантов на их экономические показатели.

Первичные параметры, определяющие параметры, константа, показатели экономической эффективности.

Она включает в себя.

А) первичные параметры – характеризующие технологию, конструкцию и компоновку машин, уровень их эксплуатации, так для производительности машин первичными параметрами является.

Режимы и общая длительность обработки -

Время холостых ходов цикла -

Потери конструктивных элементов -

Число рабочих позиции – q и участков, на которые распределяется линия.

Все эти параметры определяют численность, длительность рабочего цикла системы, Т и суммарные внецикловые потери как характеристику работоспособности.

Б) Определяющие вариационные параметры, которые представляют собой технико-экономические параметры сравниваемых вариантов.

По производительности (фи)

Стоимость (сигма)

Количеству обслуживающих рабочих. Е

Удельными эксплуатационными параметрами (дельта)

Срокам службы N

В) постоянные для данной модели параметры, которые входят в формулы как константы:

Нормативные показатели по амортизационным отчислениям ремонтные затраты .

Г) показатели экономической эффективности.

Производительность труда

Коэффициент эффективности кап вложении Е

Приведенные затраты

Важным достоинством такой математической модели является ее «реверсируемость». Так зная значение определяющих параметров, можно определить соответствующие значения экономических показателей и тем самым определять наилучшее. И наоборот.

Таким образом, методы теории производительности позволяют, не зависимо от применяемых примеров экономической эффективности, решать следующие задачи расчета и проектирования.

1) Выбирать наиболее эффективные варианты на основе инженерного анализа технико-экономических параметров сравниваемых вариантов.

2) Определять исходя, из требуемого экономического эффекта, каким сочетанием технических характеристик должны обладать проектируемые автоматы и автоматические линии, качественно оценивать граничные условия автоматизации.

3) Оптимизировать технические характеристики проектируемых машин по экономическим критериям, количественно и качественно анализировать процессы развития науки и техники.

Таким образом, теория производительности является научной основой решения проблемных вопросов автоматизации.

Основные положения теории производительности. Методы расчета и оценки производительности машин и их систем

Производительность общественного труда оценивается количеством выпушенной продукции, отнесенное к трудовым затратам за определенной интервал времени.

Где: - производительность труда.

- выпушенная продукция /выпушенная за некоторый промежуток времени.

Т – суммарные трудовые затраты, необходимые для выпуска продукции.

Качество выпушенной продукции зависит от того, сколько времени эксплуатируется оборудование. При постоянной производительности оборудования.

Где: - годовой выпуск продукции.

N – Календарное время эксплуатации в годах.

Для того чтобы обеспечить выпуск, ,какой либо продукции необходимо затратить средства на постройку задания, сооружение, покупку оборудования его транспортировку и монтаж. Эти затраты необходимо произвести предварительно, до пуска их в эксплуатацию кроме того в процессе эксплуатации техники необходимы дополнительные текшие затраты как на зарплату инструмент электроэнергию и т.д. величина этих затрат непрерывно возрастает в течение срока таким образом общая величина трудовых затрат является величиной переменной в зависимости от срока службы оборудования.

Где: Т суммарно трудовые затраты.

единовременные затраты прошлого труда, на оборудования, здания и т.д.

годовые текущие затраты прошлого труда на материалы, инструменты и т.д.

годовые текущие затраты живого труда при обслуживании оборудования.

N – календарное, текущее время эксплуатации техники в годах с момента пуска в годах.

Подставим значение W и Т в формулу (3/9)

Этоформула показывает, что производительность труда, которую обеспечивает новое оборудование, также является величиной переменной. Это зависимость для величин W, T и

Рисунок 6- График зависимости величин W, T и

Представленный характер изменения производительности, В времени показывает, что при малых сроках службы рост производительности труда довольно интенсивен, затем замедляется и при больших сроках службы практически прекращается, приближаясь к своему пределу.

Из этого можно сделать 2 вывода:

1 – производительность труда при данном уровне техники имеет свои пределы, выйти за которые можно только непрерывно совершенствуя технологию и оборудование.

2 – срок службы оборудования определяется не только их физическим износом, но и характером зависимости производительности труда от сроков службы т. е сроками морального износа оборудования.

Преобразуем формулу (3.12) производительности труда разделив все трудовые затраты на т.е взяв в качестве масштаба трудовых затрат затраты живого труда, вводя коэффициенты К и т.

Где: N коэффициент технической вооруженности живого труда, характеризующий отношение единовременных затрат осуществленного труда на создание средств производства годовым затратам живого труда.

Т коэффициент энергоматериалоемкости живого труда характеризующих отношение годовых текущих затрат осуществленного труда на инструмент, электроэнергию ремонт годовым затратам живого труда.

Так если один рабочий обслуживает машину или систему машин , Действительности он работает не один чтобы выпускать продукцию в течении года. используется концентрированный труд к человеку, из которого затрачивается в год к /N человек /прошлого труда. При этом еще М человек обеспечивает этого одного рабочего всем необходимым /материалами, инструментами и т.д./ Без чего производство невозможно.

Следовательно:

Таким образом, суммарные затраты общественного труда в, К=N(m+1) раз больше затрат живого труда.

Подставляя значение, Т из формулы (3.14) в зависимость (3.12) получаем.

Уровень производительности труда можно определить с учетом различных масштабов производства.

Если оценивать производительность труда данного производства в данной отрасли, то в текшее эксплуатационные затраты необходимо включать наряду с инструментом, электроэнергией, стоимость сырья, заготовок и т.д. Стоимость материалов включает в себя затраты на живой и прошлый труд на всех предыдущих операциях, начиная с добывающей промышленности и металлургии. Поэтому в данном случае производительность труда оценивается при обработки изделий в цехах.

Если необходимо оценить уровень производительности труда на данной операции, а следовательно, прогрессивность данной машины, в текущих эксплуатационных затратах необходимо учитывать лишь издержки эксплуатации машины.

Наконец возникает задача определения уровня производительности труда на данном рабочем месте, производительности труда обслуживающих рабочих. В этом случае затраты прошлого труда не учитываются.

Полученная величина представляет собой уже производительность не общественного, а живого труда, т. е выработку на одного производств рабочего. Чем выше степень технической оснащенности (выше N и T), степень автоматизации производства, тем меньше рабочих занято непосредственно у оборудования и тем больше количество их находятся не зримо. В этом заключается историческая тенденция развития техники в любой отрасли производства. Для оценки прогрессивности новой техники, в том числе автоматов и автоматических линии, необходимо по уровню производительности труда сравнивать различные варианты.

Затем сравнить базовый проектный варианты и дать заключение о целесообразности его внедрения. Предпочтение отдают тому варианту, который обеспечивает наибольшие рост производительности труда и гарантирует выполнение планируемых темпов на ее роста на весь срок службы оборудования.

Где: - коэффициент роста производительности труда.

- производительности труда, которую обеспечивает базовый вариант

- производства труда, которое обеспечивает проектный вариант.

Производительность труда базового варианта определяют по формуле.

Есть оба сравниваемых варианта, вводятся в действие одновременно, то производительность труда второго

рост производительности труда рассчитывается по формуле.

Ведем ряд безразмерных коэффициентов, характеризует тех эконом показатели обоих вариантов производства.

- коэф. роста производительности средств производства, показывающих во сколько раз повышения производительность при втором варианте по сравнению с базовым.

- коэф. сокращения живого труда, показывающих во сколько раз сокращается живой труд при втором варианте по сравнению с базовым.

- коэф. изменения стоимости средств производства.

- коэф. изменения текущих эксплутационных затрат на ед. продукции (3.19)

Величина текущих эксплуатационных расходов обычно пропорциональна выпуску продукции, поэтому в формуле 3.19 коэффициент отражает изменение масштабов производства.

Определим величину через безразмерный коэффициент.

Подставляя значение и , а также и в формулу 3.18, получаем формулу, в которой рост производительности труда выражен непосредственно через сравнительные технико-экономические показатели обоих вариантов производства, и физически смысл формулы роста производства труда становиться иным, если разделить числитель и знаменатель на Е.

Как видно при исходном варианте производства сначала вложен прошлый труд человека, потом в течении нескольких лет, один человек непосредственно при обслуживании машин, а человек обеспечивает его всем необходимым. При втором варианте число людей, вложивших свой труд в создание средств производства, увеличилось в раз. Во время эксплуатации машин кол-во людей, вкладывающих свой труд в эксплантацию, ремонт и т.д. возрастает в раз, а кол-во рабочих, непосредственно занятых обслуживанием машин. Сокрушается в Е раз. Таким образом числитель содержит полные трудовые затраты при первом варианте. А знаменатель при втором, таким образом , для автоматизации произв. Процессов является характерным: рост производительности средств производства разное сокращение числа людей, непосредственно связанных обслуживанием машин.

Производительность автоматизированного оборудования и систем

Всякая работа осуществляется во время

Где Т – длительность рабочего цикла.

- время на осуществление рабочих ходов.

- время на осуществление вспомогательных холостых ходов.

Длительность рабочего цикла является важнейшим параметром, определяющим производительность машин.

Производительность рабочей машины называется количеством обрабатываемого продукта в единицу времени, зная длительность рабочего цикла, легко определить частоту повторения рабочего цикла, т.е цикловую производительность рабочей машины.

(шт. мин) (3.22)

Если за время рабочего цикла изготавливается 1 изделие.

(шт. мин) (3.23)

Если за время рабочего цикла изготавливается. Р изделия

где: - потери времени только рабочего цикла.

Очевидно, если у машины отсутствуют холостые ходы, её цикловая производительность целиком определяется длительностью обработки.

(шт. мин) (3.24)

Где: К – технологическая производительность, которая характеризует собой возможности технологического процесса, положенного в основу машины.

Величина технологической производительности зависит, прежде всего от трудоемкости детали, методом и последовательностью обработки, степени совмещения операции, режимов обработки.

В автоматах и автоматических линиях непрерывного действия /при /

Цикловая производительность = технологической, в остальных случаях она меньше её. То формула 3.35. Подставляя значение в формуле 3.22 цикловой производительности получим.

(шт. мин) (3.25)

Где: n (эта)– коэф. производительности, который характеризует степень непрерывности протекания технологического процесса и технологической производительности станка к технической производительности или отношению времени рабочих ходов и периода цикла.

Технологическое производство. К=10 шт./мин

В действительности из-за наличия холостых ходов можно выпустить только 4 детали 4 шт./мин

Согласно формуле

Полученная величина говорит о том, что на станке лишь 40% времени расходуется на обработку детали, а 60% времени холостые, следовательно, возможно, заложенные в технологическом процессе, использованы на 40%.

Изобразим графически основное уравнение цифровой производительности 3.25

Рисунок 7- Основное уравнение цифровой производительности

Максимум производительности рабочей машины при const

Из 3.27 и графика 3.2 следует, что чем меньше значение тем выше предел производительности и тем больше возможность её повышения за счет увеличения технологической производительности К. Если уменьшается время холостых ходов. Приближаясь к нулю, то производительность стремиться к технологической.

_{Рисунок 8 – показатель производительности}

Вывод

Если К ∞ и 0, то предел повышения производительности не имеется, если увеличивать только технологическую производительность при const, то всякая работа машины имеет предел повышения производительности.

Если одновременно с увеличением технологической производительности сокращать время на холостые, вспомогательные ходы, то производительность машин можно увеличивать беспредельно, следовательно, производительность машин предела не имеет.

Фактически производительность автоматического оборудования и внеплановые потери. Баланс производительности.

Фактически производительность это производительность реальной машины в реальных условиях эксплуатации и учета всех потерь.

Холостые ходы и внецикловые потери, несмотря на различную их природу, рассматриваются как потери. Цикловые и внецикловые потери могут быть следующих видов.

Цикловые потери: потери I-го вида: подача заготовок, транспортировка, зажим, разжим, подводы и отводы рабочих органов, переключение отдельных механизмов и т.д.

Внецикловые потери, потери II-го вида: смена, установка и регулировка инструмента, хождение за инструментами, его заточка и т.д.

Потери III-го вида: регулирование и ремонт механизмов машины, ожидание рем мастера, получение запасных изделии, и т.д.

Потери IV-го вида, уборка стружки, сдача деталей, получение заготовок, сдача смены, отсутствие рабочего и т.д.

Потери V-го вида: брак изделий.

Потери VI-го вида: переналадка оборудования при переходе на другое изделие, замена технологической оснастки. Кинематическая настройка и т.д.

Все эти потери можно разделить на 2 категории.

1 – потери, прямо и косвенно связанны с режимом работы оборудования – собственные потери. К ним относятся потери по ремонту регулированию устройства.

2 – потери функционально не связанные с режимом работы и вызванные внешними причинами – дополнительных потерь. К ним относятся, прежде всего, потери по организационным причинам: отсутствие заготовок, опоздание работника, брак, и т.д.

Если потери первой группы, в какой то мере неизбежны, поскольку не существует вечного инструмента, то потери второй группы могут и должны быть доведены до минимума.

Пути повышения производительности в автоматизированном производстве

Рассмотренные основные положения теории производительности труда позволяют анализировать влияние различных факторов непроизводительность труда, намечать основные пути повышения производительности, а, следовательно, пути автоматизации. Анализируя влияние совершенствования отдельных показателей на производительность труда, можно оценить перспективность различных путей технического прогресса.

Первый путь уменьшение затрат живо труда за счет сокращения числа рабочих, непосредственно занятых в процессе производства т. е увеличения Е. это достигается путем многочисленного обслуживания. Когда благодаря изменению организации труда или автоматизации машин один рабочий одновременно обслуживает несколько станков.

Второй путь уменьшение затрат живо труда и прошлого за счет повышения производительности средств производства, т. е роста . Это достигается путем разработки новых технологических процессов и создание высоко производительных средств производства.

Трети путь сокращение затрат прошлого труда за счет снижения стоимости средств производства, стандартизации и унификации механизмов, узлов и деталей машин обеспечивающих снижение их себестоимости. Для этого пути характерно развитие агрегатного станкостроения, поточных методов производства нового оборудования. А также унифицированных средств автоматизации.

Характерной чертой автоматизации производственных процессов является повышение производительности живого труда, т. е количество выпускаемой продукции, приходящейся на одного производственного рабочего.

Технологический процесс автоматизированного производства.

Технологичность конструкции изделия, производственная эксплутационная и ремонтная.

Под технологичной конструкцией понимают такую конструкцию, которая отвечает всем требованием эксплуатации и обеспечивает изготовление изделии его эксплуатацию и ремонт в данных конкретных условиях с минимальными затратами трудовых. Материальных топливно-энергетических ресурсов.

ЕСТЛП ГОСТ 14. 201-14.204-83. Госты единой системы технологической подготовки производства.

ГОСТ 14.201-83 – общие правила отработки конструкции на технологиях

ГОСТ 14.204 -83 – правила обеспечения технологичности конструкции детали.

ГОСТ 186-85 методические рекомендации по обеспечению технологичности конструкции изделии машиностроения и приборостроения.

ГОСТ 18831-73 – термины и определения технологичности конструкции.

Различают производственную эксплуатационную ремонтную технологии.

Производственная технологичность заключается в сокращении затрат и времени конструкторскую, технологическую подготовку производства, организацию и управление производством.

Эксплуатационная технологичность проявляется в сокращении затрат времени и средств на проведение всех видов ремонта.

Все показатели технологичности изделия отряжаются в конструкторской документации в виде карты технического уровня и качества изделия ГОСТ 2.116-71./ЕСКД/

Виды оценки технологичности конструкции.

Существуют два вида оценки технологичности.

1. качественная

2. количественная

Качественная – характеризует технологичность конструкции обобщенную на основе опыта исполнителя и предшествует количественной.

Качественная выражается системой показателей, численное значение которых характеризует ступень удовлетворения требовании и технологичности конструкции.

Ступень удовлетворения требованиям технологичности оценивается коэффициент уровня технологичности.

(4.1)

Где: К – достигнутый показатель технологичности данного параметра.

- базовый показатель по данному параметру.

Существуют абсолютные показатели технологичности

1. трудоемкость изготовления изделии

2. себестоимость изготовленных изделии

3. материалоемкость

4. энергоемкость

(4.2)

Где: - коэф. трудоемкости изготовленного изделия.

- показатель изделия

Где: - трудоемкость изготовления базового изделия.

- аналог

- коэф. сложности

- коэф. снижения трудоемкости

Материалоемкость - это кол-во затрат материала на производства изделия, эксплуатацию и ремонт на единицу массы.

Энергоемкость изделия – кол-во затрачиваемых топливно-энергетических ресурсов на изготовление эксплуатацию и ремонт.

Существуют и частные показатели технологичности.

1. технические показатели унификации конструкции это коэф унификации конструкции.

2. коэф унификации сб. единицы

3. коэф унификации детали.

Где: - число

- число унифицированных деталей

Е – общее число сборочных единиц

Д – общее число сборочных деталей

Где: - заимствованные унифицированные сборочные единицы

- покупные унифицированные сборочные единицы

- стандартные унифицированные сборочные единицы

Где: - заимствованные детали

- покупные

- стандартные

Е=

Где: - оригинальные

Д=

Где: - оригинальные детали

Коэф стандартизации

Где: - число стандартных сборочные единицы

- число стандартных сборочные деталей

Е – общее число сборочных единиц

Д - общее число сборочных деталей

Коэф унификации сборочных единиц.

Коэф унификации конструктивных элементов

в машиностроении

Существуют дополнительно 2 технических показателя унификации применяемых технологических процессов.

(4.7)

Технические показатели расхода материалов.

не меньше 0.73

Коэф точности обработки изделия

Где: - средняя мощность изготовления детали или сборки.

(4.10)

коэффициент точности обработки, сборки ≥ 0.8 в машиностроении

где: А – квалитет точности

n – Число размеров данного квалитета

5. Коэффициент шероховатости обработки

(4.11)

где: Б_ср. – среднее числовое значение параметра шероховатости

(4.12)

коэффициент шероховатости в машиностроении К_ш ≤ 0.32.

Подготовка конструкции изделия к автоматизированному производству

При разработке принципиальных схем необходимо выбирать наиболее простую из всех возможных обеспечивающую все функции изделия при наименьшем количестве простых деталей узлов. При разработке конструкции детали необходимо: 1. Унифицировать не только отдельные детали, но и все их элементы.

2. Придавать деталям преимущественно простые формы симметричные и асимметричные с учетом требований загрузочных, ориентирующих и транспортных устройств.

3. Обеспечивать рациональную простановку размерных цепей, допусков и посадок, не требующие специального оборудования и не затрудняющих измерение в процессе изготовления.

4. Не применять трудно обрабатываемые материалы, затрудняющие автоматизацию производства.

5. Обеспечить достаточную жесткость и прочность детали, чтобы в процессе обработки не появлялись деформации, и не требовалось искусственного занижения режимов резания.

6. Обеспечивать постоянство технологических баз в процессе обработки.

При разработке конструкции изделия для организационной формы необходимо:

1. Обеспечить доступность к любым участкам траектории движения изделия без сложных движений.

2. Исключить индивидуальную подгонку и сборку, разборку сборочных единиц, т. е применять методы полной, неполной, групповой взаимозаменяемости, метод регулировки.

3. Чтобы связь между сборочными единицами допускала некоторое смещение без нарушения работоспособности изделия.

4. Чтобы детали имели четкую базовую поверхность для сборки, следует стремиться к совмещению конструкторской, измерительной и сборочной баз.

5. Максимально использовать унифицированные, нормализованные и стандартные детали, узлы, блоки.

6. Чтобы конструкция изделия разъединялась на самостоятельные сборочные единицы. Сборочная единица является самостоятельной, если она кинематически связана и допускает независимую сборку, контроль и испытание.

7. Выбирать виды деталей и сборочные единицы не только исходя из условия их работы, но и возможности применения в автоматизированном виде сборки. Наряду с обеспечением возможности эффективной автоматизации процессов обработки и сборки повышения технологичности конструкций позволяет также существенно снизить трудоемкость изготовления изделий, их себестоимость, а в ряде случаев и материалоемкость.

Технологический процесс - основа автоматизации производства

Разработка любого автоматизированного оборудования, проектирование автоматизированных участков и цехов начинается с разработки технологического процесса.

Качественная и количественная стороны разработки предусматривают следующее:

1. Выбор методов обработки, учитывается возможность автоматизации.

2. Определяется последовательность обработки (выполнения ТП).

3. Выбор режущего и мерительного инструмента.

4. Выбор технологических баз (если они еще не заданы).

5. Выбор оптимальной степени дифференциации и концентрации операций технологического процесса.

6. Выбор режимов обработки.

7. Выбор оптимальной структуры автоматических систем оборудования.

При решении этих задач необходимо исходить из обеспечения высокой производительности и заданного качества изделий и в результате получать величину времени обработки в цикле, т.е. время рабочих ходов, а, следовательно, и технологическую производительность. Как говорилось раньше, важнейшим средством повышения производительности оборудования является повышение технологической производительности, т.е. интенсификация технологического процесса путем внедрения новых методов и режимов обработки, а также осуществление дифференциации и концентрации операций.

Два класса технологических процессов подлежащих автоматизации

Технологические процессы по характеру ориентации изделий и по необходимости обеспечения строгой кинематической связи движений заготовки и рабочего инструмента можно разбить на два основных класса.

К первому классу относятся процессы, при осуществлении которых требуется обязательная ориентация изделий относительно рабочего инструмента, а характер относительного движения заготовки и инструмента подчиняется строгой кинематической зависимости. К этому классу относится большая часть процессов механической обработки и сборки. Автоматизация этих процессов наиболее сложна.

Ко второму классу относятся процессы, при выполнении которых не требуется ориентация заготовок, а рабочий инструмент представляет собой активную обрабатывающую среду. Это процессы термообработки, сушки, мойки и окраски деталей простейших форм методом погружения и т.д. При выполнении таких процессов заготовки могут занимать безразличное положение, соблюдение кинематической связи движений не требуется, и автоматизация этих процессов осуществляется более просто. Существует и промежуточный класс процессов, когда заготовки должны занимать определенное положение, а рабочий инструмент представляет собой активную рабочую среду (окраска методом пульверизации, гальванопокрытия, напыления) или когда при наличии рабочего инструмента исходный материал подается в рабочую зону без ориентирующих движений (прессование заготовок из пластмасс). Автоматизация этих процессов также не представляет больших затруднений. С точки зрения непрерывности технологические процессы можно разбить на три класса.

К первому классу относятся процессы, осуществляемые на машинах дискретного действия. После выполнения каждой операции они периодически прерываются из-за необходимости выполнения ряда вспомогательных движений и холостых ходов, установки и снятия обработанных заготовок. Оборудование этого класса автоматы и полуавтоматы. При выполнении операций они характеризуются строгой цикличностью протекания элементов выполняемой операции. Зная время рабочего цикла автомата или полуавтомата

Т(мин), определяют их производительность(шт/мин)

Q = 1/T = 1/(tо+tв) (4.13)

Где: tо – основное время, т.е время выполнения основных движений, связанных с осуществлением технологического процесса, (мин);

tв – время выполнения вспомогательных движений, не связанных непосредственно с выполнением технологического процесса. (мин)

и средних деталей с достаточно высокой точностью.

Ко второму классу относятся процессы, выполняемые на оборудовании непрерывного действия (бесцентровое шлифование, волочение проволоки, прокатка). Этот процесс характеризуется непрерывным движением изделий при неподвижном положении рабочего инструмента.

Q= Vтех. / (L + L1) (шт. /мин) (4.14)

Данный класс технологических процессов характеризуется высокой производительностью и возможностью сравнительно легкой автоматизации. Применяется этот класс для массового изготовления мелких и средних деталей с достаточно высокой точностью.

К третьему классу относятся процессы, в которых обработку осуществляют при непрерывном движении и изделий и инструмента в одном транспортном потоке. Эти процессы обычно осуществляют на машинах роторного типа. Этот класс характеризуется тем, что изделия в процессе обработки (сборки) совершают непрерывное перемещение от загрузочной позиции к позиции съема.

Производительность его рассчитывается по формуле (4.15):

Q= Vтр. / (L + L1) (шт. /мин)

где: Vтр. – скорость транспортирующего движения (окружная скорость рабочего или транспортного роторов в м / мин. берется по линии расположения на них обрабатываемых изделий).

L – Длина изделия, м.

L1 – расстояние между изделиями в направлении транспортирующего движения, м.

Точность данных процессов ниже процессов первого класса. Это обусловлено тем, что технологический процесс выполняется при непрерывном движении изделия (в этом случае на точность влияют кинематические погрешности) и что жесткость роторного оборудования меньше, чем оборудования дискретного действия. Но, используя самоустанавливающие системы, может быть достигнута такая же точность.

Методологические особенности проектирования автоматизированного технологического процесса.

Принципы проектирования технологических процессов для обычного и автоматизированного производства одни и те же. Нет такого резкого различия между этими двумя видами производства. Проектирование технологических процессов для условий автоматизации характеризуется различной степенью углубленности выполняемых разработок. Степень углубленности разрабатываемых технологических процессов зависит от следующих факторов или поставленных задач:

1. Проектирование технологии для нового завода с комплексной или интегрированной автоматизацией производства.

2. Проектирование автоматизированной технологии при реконструкции завода или постановки производства новых изделий.

3. Проектирование технологии для частного случая автоматизации действующего производства.

До начала разработки технологического процесса автоматизированного производства необходимо произвести:

1. Технико-экономическое обоснование автоматизации.

2. Собрать конструкторские и технологические сведения об изделии и данные по экономики его производства на родственных предприятиях.

3. Оценить технологичность конструкции для автоматизированного производства, при необходимости доработать. На основе анализа полученных данных принимается решение об автоматизации.

Технологические процессы автоматизированного производства должен удовлетворять следующим требованиям:

1. Разработан так, чтобы заданные производительность и качество выпускаемой продукции обеспечивались с минимальным влиянием обслуживающих оборудование рабочих.

2. Технологический процесс должен быть стабилен во времени, а применяемое оборудование допускать возможность быстрой переналадки.

3. Для ускорения и удешевления подготовки производства при выборе варианта технологического процесса и применяемого оборудования принимают проверенные типовые решения.

4. При построении технологического процесса желательно шире осуществлять принцип концентрации переходов.

5. Особое значение в условиях автоматизации приобретает непрерывность технологического процесса и сокращение цикла изготовления изделия.

6. При проектировании технологического процесса большое внимание уделяют вопросам автоматической ориентации деталей, их базированию, внутрицеховому транспортированию, комплексности построения технологического процесса и технического контроля, выполняемого без участия человека. Большое внимание следует обращать на автоматизацию вспомогательных операций.

Компоновка операций и технологического оборудования при автоматизации технологических процессов.

Одним из наиболее важных направлений повышения производительности труда в автоматизированном производстве является – агрегатирование. Принцип агрегатирования оборудования заключается в том, что в них концентрируются либо одноименные, либо те и другие вместе. В связи с этим различают три вида агрегатирования:

1. последовательное

2. параллельное

3. параллельно- последовательное (смешанное)

Последовательное агрегатирование

Последовательное агрегатирование применяется для сложных и трудоёмких работ, требующих последовательной обработки различными инструментами. При этом всю обработку дифференцируют, разбивая на группы операций. Стремясь к их одинаковой продолжительности располагая их в различных позициях в принятой технологической последовательности. Обработка ведётся во всех позициях одновременно, изделие последовательно проходит через все позиции и обрабатывается в них различными группами инструментов согласно технологическому процессу так, что в обработке одновременно находится число деталей = числу позиций.

Рисунок 9-Принципиальная схема оборудования

последовательного агрегатирования с линейным и круговым расположением позиций.

Рассмотрим производительность последовательно агрегатированного оборудования или автоматные линии, сравнивая её производительность с производительностью группы независимо работающих станков в потоке при одинаковых технологических процессах.

Производительность группы независимо работающих станков (ломаная линия) рассчитываемая по формуле

(4.16)

где: t х - время холостого хода рабочего цикла станка.

t _n = t _e + E C _n– внецикловые потери одного станка.

t _c – потери по станку (3 вида) одной позиции обработки.

E C _n – потери по инструменту (2 вида) одной позиции обработки.

t _p – время рабочего хода станка.

(4.17)

где: K – технологическая производительность цикла (одной позиции).

K₀ – технологическая производительность всего процесса до его дробления.

q – Количество последовательно расположенных станков (позиций), на которых осуществляется технологический процесс.

Суммарные потери по инструменту всего процесса обработки, как и технологическая производительность, зависят лишь от объема и режимов обработки и поэтому для данного процесса являются постоянной величиной. Если технологический процесс равномерно дифференцирован по позициям, то ;

В металлообработке внецикловые потери очень велики и поэтому число позиций целесообразно выбирать небольшим и наоборот в полупроводниковом и электровакуумном машиностроении, многопозиционные автоматы имеют число шпинделей 24, 36, 48 и больше. Это объясняется более легкими условиями работы – обработка без снятия стружки, с малыми рабочими усилиями и следовательно малой величиной внецикловых потерь.

Параллельное агрегатирование

Параллельное агрегатирование применяется для простых работ, где дробление операций нецелесообразно. При этом одна и та же операция осуществляется в нескольких позициях одновременно над таким же числом деталей. Параллельное агрегатирование является по существу объединением нескольких одинаковых исполнительных механизмов в одном автомате.

Машины параллельного агрегатирования имеют несколько вариантов компоновки.

1, 2, 3, . . . P – число параллельных позиций.

Рисунок 10 - Схема параллельного агрегатирования

1. Машина с расположением рабочих шпинделей по окружности. Такая компоновка более компактна.

2. Простейшая машина с линейным расположением шпинделей. Недостатком обоих вариантов является то, что при ручной загрузке машины ее нельзя пустить, пока все заготовки не будут заменены, что увеличивает простой.

В целях повышения производительности применяют машины со сдвигом фаз обработки.

1. Машины с вращающимся центральным распределительным валом. При вращении распредвала циклы обработки на всех шпинделях смещаются по фазе.

Пример: Если на одной позиции загрузка, то на другой зажим, на третьей обработка и т.д.

Неудобство в том, что при ручной загрузке рабочий вынужден ходить вокруг станка одновременно с вращением распредвала, так как зона загрузки меняется, следуя вращению кулачка.

2. Машина с непрерывным вращением стола и неподвижным центральным распредвалом – роторные машины.

Роторный принцип работы получил широкое распространение, так как обработка деталей производится при непрерывном вращении стола, а загрузка деталей – всегда в одной зоне. Недостаток такой компоновки – наличие холостого пространства в центре машины, особенно при большом количестве позиций, расположенных по окружности. Для устранения этого недостатка применяется конвейерная компоновка.

При анализе производительности машин параллельного агрегатирования необходимо учитывать влияние тех же факторов, что и при последовательном агрегатировании.

При параллельном агрегатировании время обработки детали в одной позиции не меняется, следовательно: K = K₀; t_p= t_p₀

Суммарные внецикловые потери возрастают в P раз, т.к P рабочих позиций имеют P комплектов инструментов и P одинаковых механизмов. Поэтому.

Е t _n= p ( t _e+ E C _I) (4.24)

Учитывая формулу 4.24, производительность машин параллельного агрегатирования можно выразить формулу:

(4.25)

В том случае если имеется группа из P однопозиционных машин работающих параллельно, производительность увеличивается в P раз, т.к. потери машины сохраняются на прежнем уровне. Поэтому производительность группы независимо работающих машин определяется по формуле:

(4.26)

Производительность параллельно агрегатированных машин в зависимости от числа параллельных позиций P представим в виде графика t_e_{1 <}t_e_{2 <}_te₃ .

Графики показывают, что в противоположность последовательному агрегатированию, машины параллельного агрегатирования не имеют точки максимальной производительности. Однако это не означает, что производительность можно повышать беспредельно путем увеличения числа позиций P.

Рост производительности замедляется, а симптонически приближаясь к некоторому пределу, величину которого можно определить при условии p

(4.27)

Таким образом, при параллельном агрегатировании производительность машин зависит от внецикловых потерь, и она тем больше, чем меньше эти потери.

Параллельно – последовательное (смешанное) агрегатирование

Смешанное агрегатирование является комбинацией параллельного и

Рисунок 12- Схема параллельно – последовательного агрегатирования.

последовательного агрегатирований. Машина, работающая по этой схеме, состоит

из P параллельных потоков с Q последовательными рабочими позициями для каждого потока. Такое комбинированное совмещение рабочих операций приводит к еще большему увеличению производительности машин. Машины со смешанным агрегатированием могут быть выполнены по разным конструктивным схемам.

На оборудовании смешанного агрегатирования на обработку поступает одновременно P деталей, каждая из которых проходит q последовательных операций обработки. Следовательно, технологическая производительность оборудования равна: K= K₀q.

Суммарные внецикловые потери составляют:

Подставляем эти значения в формулу 4.20:

(4.28)

Приведенная формула производительности смешанного агрегатированного оборудования является наиболее общей.

При р=1, получаем машину с последовательным агрегатированием,

При q=1, получаем машину с параллельным агрегатированием.

Автоматические линии смешанного агрегатирования в отличие от многопозиционных машин часто имеют независимые потоки, число которых не влияет на величину внецикловых потерь. Поэтому внецикловые потери автоматических линий определяются только потерями последовательно сблокированных станков одного потока.

Поэтому производительность такой автоматической линии определяется формулой:

(4.30).

Таким образом, на основании приведенных формул и кривых, можно дать предварительный анализ ожидаемой производительности любого многопозиционного автомата или автоматической линии.

Еще до проектирования новой техники, следует заранее проанализировать внецикловые потери основных механизмов и разработать методы сокращения этих потерь. Такой подход дает возможность создавать высокопроизводительную агрегатированную систему машин.

Системы автоматического управления

Понятия об автоматическом управлении и регулировании.

Под управлением понимают такую организацию процесса, которая обеспечивает заданный характер протекания процесса. При этом сам процесс является объектом управления, а переменные, характеризующие состояние процесса, называются управляемыми переменными или управляемыми величинами. Если управление объектом осуществляется без участия человека, то такое управление является автоматическим. Автоматическое управление в общем случае должно обеспечить любые законы протекания управляемого процесса, т.е. любые режимы работы объекта управления.

Если автоматическое управление призвано обеспечить изменение (поддержание) управляемой величины по заданному закону, то его называют автоматическим регулированием. Следовательно, автоматическое регулирование можно рассматривать как частный вид автоматического управления.

Совокупность технических устройств, обеспечивающих автоматическое регулирование, является автоматической системой регулирования (АСР). Любая АСР может быть представлена как совокупность технологического объекта управления (ТОУ) и регулятора (или нескольких регуляторов). Воздействия, прикладываемые к регулятору для обеспечения требуемых значений управляемых величин, являются управляющими воздействиями. Управляющие воздействия называют также входными величинами, а управляемые - выходными величинами. Физические элементы, к которым прикладываются входные величины, служат входами, а физические элементы, в которых наблюдается изменение управляемых переменных – выходами.

Автоматическая система и ее структура.

Система автоматического управления представляет собой совокупность объектов управления (ОУ) и устройств управления (УУ). (ОУ) – может быть физическое тело, устройство и система применительная к производственным объектам.

1. Рабочие органы технологических машин

- манипуляторы

- шпиндели

- столы

- суппорты и т.д.

2. Технологическая машина или станок в целом.

3. Система технологических машин.

- складские

- транспортные

- промышленные роботы.

Одномерная САУ имеющая одну управляемую переменную y(t), одно задающее воздействие x(t), одно возмущающее воздействие f(t) и одно управляющее воздействие u(t). ЧЭ – чувствительный элемент.

Состояние объекта управления характеризуется переменной величиной y(t). Переменная x(t) определяет закон изменения y(t). Возмущающее воздействие f(t) в технологической системе может изменить эту закономерность. Это:

- качество покупных материалов.

- неравномерность припусков и твердости поверхностного слоя.

- колебание напряжения и т.д.

Рассмотрим все элементы системы УУ. ЧЭ – служит для измерения задающего воздействия x(t). УПУ – усилительно – преобразовательное устройство формирует алгоритм управления. То есть производится сравнение информации о действительном и желаемом состоянии объекта и выполняет необходимые математические и логические операции по выработке управляющего сигнала.

ИМ – исполнительный механизм приводит в движение управляющий орган, оказывающий управляющее воздействие u(t) на объект управления.

Основные требования, предъявляемые к УУ производственными процессами:

1. Обеспечение заданной точности управляющих параметров.

2. Обеспечение быстродействия процесса управления.

3. Обеспечение устойчивости и заданной производительности процессов управления.

4. УУ должно легко переналаживаться и обеспечивать ручное и автоматическое управление.

Классификация автоматических систем управления

Рисунок 15- Классификация автоматических систем

САУ по способу противодействия влияния внешних возмущающих факторов, ухудшающих работу САУ, подразделяются на обыкновенные и адаптивные.

Обыкновенные имеет неизменную структуру САУ постоянный алгоритм управления и постоянные коэффициенты передачи. При изменении внешних условий работы, качество управления таких САУ существенно изменяется.

Адаптивные – автоматически приспосабливаются к внешним условиям работы и к изменениям свойств объектов. Они могут улучшать свою работу по мере накопления опыта, т.к. имеют в своем составе кибернетические устройства и даже менять структуру САУ.

По принципу формирования управляющего воздействия, поступающего на управляющий орган САУ, обыкновенные делятся на системы: разомкнутого, замкнутого и комбинированного типов. На рисунке 14 приведена структурная схема САУ разомкнутого типа, в которой для выработки управляющего воздействия используется информация о цепи управления, а действительное значение регулируемой переменной не контролируется. Также имеются две разновидности САУ разомкнутого типа:

1. – когда управление производится по заранее рассчитанной программе x(t). Это управление от кулачков, упоров, командоаппаратов с шаговыми двигателями – эти САУ наиболее простые и широко применяются в технологическом оборудовании.

Точность управления их зависит от точности исполнения кулачков, упоров.

2я – когда управление формируется по измерению возмущающего воздействия f(t). Рисунок 5.1.

САУ замкнутого типа работают по принципу обратной связи. Рисунок 16

Комбинированная САУ – здесь используется одновременно принцип по возмущению и управлению.

По характеру управляющего воздействия системы АУ с одной управляемой величиной подразделяются на 3 типа:

1.Системы автоматической стабилизации.

2.Системы программного управления.

3.Следящие системы.

В системах автоматической стабилизации управляющее (входное) воздействие не изменяется во времени. Такая система отрабатывает возникающие отношение регулируемой величины от заданного. Именно такое регулирование обеспечивается в АСР.

В системах программного управления управляющее (входное) воздействие изменяется во времени по заданному закону. Такие системы применяются для управления процессами, характер протекания которых известен.

В следящих системах характер изменения управляющего воздействия определяется процессами, происходящими вне системы, и поэтому характер воздействия не может быть определен. Эти системы используются для обработки возмущений, характер которых неизвестен заранее. Пример: копировальные системы.

По глубине приспосабливаемости адаптивные системы подразделяются на:

- самонастраивающиеся

- самоорганизующиеся

- самообучающиеся

Самонастраивающиеся – имеют простую структуру, но в зависимости от изменения внешних условий изменяется коэффициент передачи звеньев, а, следовательно, изменяется управляющее воздействие.

Самоорганизующиеся – в зависимости от изменения внешних условий они изменяют свою структуру, т.е. добавляются отдельные звенья.

Самообучающиеся – в процессе управления изменяется не только структура САУ, но и алгоритм управления по которому они построены.

Системы стабилизации, компенсации, оптимизации – это вспомогательные системы, которые работают в комплекте с другими системами.

Системы стабилизации – поддерживают постоянство регулируемого параметра при изменении условий протекания процесса. Системы компенсации – эти системы автоматически изменяют регулируемый параметр по заданному закону.

Системы оптимизации – обеспечивают оптимальное выполнение процесса при различных условиях его протекания.

Если входная или выходная информация задаётся в вид аналога уровня напряжения, силы тока, то это аналоговая САУ.

Если информация задаётся по следованию импульса – импульсные системы. Достоинством импульсных систем САУ является точность управления.

Смешанные САУ – это комбинация аналоговых и импульсных систем.

Пример. Электронный датчик (аналоговая система), управляемый от импульсной системы.

Сложность современных автоматических систем не позволяет дать их однозначную классификацию, т. к. ряд классификационных признаков оказывается присущим САУ различных типов. С другой стороны, классификация способствует выработке методов изучения систем, объединенных общими признаками.

Мы рассмотрели лишь некоторые признаки, по которым можно классифицировать системы АУ.

Основные принципы регулирования, управления

Качество АСР в значительной степени определяется тем, какие принципы реализованы в системе. Принцип регулирования определяет способ формирования управляющего воздействия в АСР.

Современные системы АР конструируются исходя из следующих трех принципов.

1 – регулирование по отклонению регулируемой величины от заданного значения (принцип Ползунова – Уатта или принцип регулирования по отклонению).

2 – регулирование по возмущению (по нагрузке).

3 – комбинированное регулирование.

1. При регулировании по отклонению управляющее воздействие возникает вследствие отклонения регулируемой величины от заданного значения, передающегося на вход системы по цепи обратной связи.

В этой системе реализуется принцип управления по отклонению. ЭС – элемент сравнения. В этой САУ реализуется измерение и контроль элементом сравнения отклонения управляемой переменной u(t) от задающего воздействия x(t). Это отклонение e(t) подается на вход УУ, и оно вырабатывает управляющее воздействие u(t) в зависимости от величины e(t) и устраняет ошибку управления. e(t) = y(t) – x(t) 5-1

Достоинством этих систем является, то, что в них процесс регулирования возникает независимо от причины, вызывающей изменение регулируемой величины. Действительно, возмущение любой природы, приложенное в любой АС, в конечном счёте, проявится в отклонении выходной величины.

Недостатком регулирования по отклонению – это инерционность процесса регулирования, обусловленная тем, что обычно проходит определенное время от момента приложения возмущения к системе до того момента, когда накопиться отклонение регулируемой величины, достаточное для воздействия на регулятор.

Принцип управления по возмущению (по нагрузке), состоит в том, что осуществляется измерение возмущения и при отклонении возмущения от некоторого обусловленного значения в системе возникает управляющее воздействие, реализуемое так же, как в системах регулирования по отклонению.

Достоинством этой системы является быстрая реакция системы на изменения нагрузки.

Недостатки:

1. Действительное значение выходной переменной y(t) – не контролируется.

2. Процесс регулирования начинается лишь при изменении того возмущения, на измерение которого настроена эта система. Другие возмущения вызывающие отклонения регулируемой величины не будут.

В АС с комбинированным регулированием используются оба принципа регулирования и по отклонению и по возмущению, такие системы объединяют в себе достоинства, обуславливаемые обоими принципами регулирования.

Относительная погрешность управления при регулировании по отклонению

Относительную погрешность управления рассмотрим на примере. САУ скоростью вращения двигателя постоянного тока, используемого в качестве привода шпинделя технологических автоматов с бесступенчатым регулированием скорости вращения.

ЗЭ – задающий элемент, превращающий заданное значение (п_зн. – скорости вращения оборотов двигателя) в соответствующий сигнал напряжения (И), того же типа, что и у чувствительного элемента. ЧЭ – чувствительный элемент, ТГ – тахогенератор, преобразующий регулируемую величину (п_об.) в соответствующий сигнал (И).

К_т.г. - коэффициент передачи тахогенератора (это зависимость между входной и выходной величинами в состоянии равновесия).

п_тг – скорость вращения тахогенератора.

п_тг= п_оракт*К_тг

Э.С – элемент сравнения в нем происходит вычитание из сигнала задающего элемента сигнал чувствительного элемента. Для производства сигнала вычитания обратная связь должна быть отрицательная.

∆п. = п_зн. - п_тг

У – усилитель, с помощью которого сигнал отклонения ∆п усиливается до величины достаточной для управления исполнительным элементом.

И = ∆п_* К (К – коэффициент усиления).

Д – двигатель постоянного тока, превращающий управляющий сигнал в скорость вращения вала.

п_факт. = И _* К_дв.

п_зн. = ∆п + п_тг. =∆п + п_{факт. *}К_тг = ∆п + И _*К_дв. _*К_тг. = ∆п + ∆п_*К_*К_{дв *} К_тг

п_зн. = ∆п(1 + К_*К_дв.*К_тг)

5.2

Аналитическая зависимость 5.2 показывает, что с увеличением коэффициента усиления усилителя

относительная погрешность управления уменьшается, и поэтому в САУ применяются усилители с большим коэффициентом усиления.

Показатели качества автоматических систем

Основными показателями качества АС является:

1. устойчивость

2. быстродействие

3. коэффициент передачи

4. установившаяся ошибка управления.

Рассмотрим некоторые. Среди типовых воздействий, применительно к которым формируется показатели качества переходных процессов АСР, чаще всего используется воздействие в форме единственного станка на входе системы. Такое воздействие отражает ряд характерных режимов эксплуатации АСР (пуск системы, резкое возрастание нагрузки и т.п.).

1- колебательный процесс неустойчивый

2- колебательный процесс устойчивый

3- монотонный переходный процесс

4- колебательный процесс без пере регулирования.

Обратимся к АСР, на вход которой подано воздействие в виде единичного скачка . В зависимости от свойств системы выходное значение будет изменятся по некоторому закону.

Кривая 1 характеризует неустойчивый, расходящийся переходный процесс. АСР имеющая такой переходный процесс, не отвечает основному требованию устойчивости.

Под устойчивостью АСР принимают способность системы, выведенной из равновесного состояния, с течением времени вновь прийти в равновесное состояние, т.е. в состояние, при котором выходная величина отличается от заданной не более как на допустимую величину ошибки.

Система, не отвечающая требованием устойчивости, не пригодна к эксплуатации и должна быть стабилизирована.

Показатели качества динамических режимов в устойчивых АСР рассмотрим на примере колебательного переходного процесса. К этим показателям относятся: время переходного процесса, максимальное перерегулирование, колебательность.

Время переходного процесса, представляет собой отсчитываемое от начала приложения типового воздействия время, в течение которого установится такое значение выходной величины , которое будет отличатся от заданного не более как на величину допустимой ошибки.

Максимальное пере регулирование- определяет максимальное отклонение регулируемой величины от ее установившегося значения в течении времени переходного процесса. Значение максимального регулирования определяется в % от установившегося значения регулируемой (выходной) величины.

Колебательность определяется числом полных колебаний выходной величины около установившегося значения в течение времени переходного процесса.

Для характеристики переходных процессов, обусловленных непрерывными быстро меняющимися воздействиями, вводится также понятие динамической точности системы, определяющей динамическую ошибку регулирования. Количественной оценкой точности служит среднеквадратичная ошибка, представляющая собой положительный квадратный корень выражения

Где: М- символ математического ожидания

-фактическое значение выходной величины

x(t) – желаемое значение выходной величины.

Быстродействие определяется по времени переходного процесса, или по величине регулирования Тр.

Для анализа качества САУ часто применяют частотный метод, который базируется на различных частотных характеристиках представляющих собой реакцию системы на гармонически меняющийся сигнал.

Типовыми электронными блоками.

Электронная модель имеет ту же физическую природу, что и реальная САУ, она описывается теми же дифференциальными уравнениями, но отличается от реальной, масштабом и мощностью

Элементы и устройства САУ

Первичные измерительные преобразователи (датчики)

Датчиком (чувствительным или измерительным инструментом) называют устройство, служащее для восприятия определённой информации, поступающей на его вход в виде контролируемой им физической величины и преобразующее эту величину в другую, появляющуюся на выходе в виде сигнала (импульса, команды), удобного для дальнейшей обработки и дистанционной передачи.

В общем виде датчик можно представить в виде чувствительного элемента и преобразователя.

ЧЭ – предназначен для преобразования контролируемой величины Х в такой вид сигнала Х₁, который удобен для измерения.

Входная величина Х это чаще всего неэлектрическая контролируемая величина (линейное перемещение части станка, температура, сила в гидро- или пневмосистеме, размер детали, скорость и т.п.).

Выходной сигнал У – преобразованная величина чаще всего электрического, гидравлического, пневматического, механического и др. типов.

П. Измерение давления электроконтактным манометром.

Х – давление

Х₁ – перемещение мембраны или стрелки

У – изменение электрического сопротивления

Рассмотрим общие характеристики датчиков, необходимые для их подбора при автоматизации процессов.

- статическая характеристика

- инерционность

- чувствительность

- порог чувствительности

- погрешность

Статистическая характеристика- зависимость выходной величины х т.е.

Всегда желательно, чтобы зависимость была линейная. Если зависимость нелинейная, то выбирают участок кривой и ограничивают действие этого датчика величинами входных сигналов от до

Электрокантактный датчик мод 233 имеет предел измерения от 0 до 0,4 мм

мод 228 от 0 до 1 мм

инерционность- характеризуется отставанием изменения выходной величины У от изменений входной величины Х.

Чувствительность- динамическая чувствительность или динамический коэффициент преобразования показывает, во сколько раз приращение выходной величины больше приращение входной величины т.е.

Чем датчик чувствительнее, тем легче производить измерение малых входных величин.

Порог чувствительности- наименьшее значение входного сигнала, которое вызывает приращение выходного сигнала.

порог чувствительности

- зона нечувствительности.

Погрешность- изменение входного сигнала, возникающее в результате изменения внутренних свойств датчика или изменение внешних условий его работы. Следует отметить, что в результате изменения погрешности изменяется характеристика датчика.

Различают следующие виды погрешности:

1. абсолютная

2. относительная

3. приведенная.

Абсолютной погрешностью называют разность н/у фактическим значением выходного сигнала и его расчетным значением

см. рисунок.

Относительной погрешностью называют отношение абсолютной погрешности к расчетному значению выходного сигнала.

или

Приведенной погрешностью называют отношение абсолютной погрешности к минимальному значению выходного сигнала, определяющему диапазон его изменения.

или .

Датчики, используемые в технологическом оборудовании, делят:

1. по характеру выходного сигнала - на электрические, фотоэлектрические, пневматические, гидравлические.

2. по назначению - путевые, размерные, силовые, скоростные и др.

Путевые датчики

По принципу действия путевые датчики бывают механические, электрические, гидравлические и пневматические.

Механические - к ним относится кулачки и упоры. Кулачки, имеющие определенный профиль; расположены на валу и посредством механической передачи связаны с движущееся частью станка. Благодаря силовому замыканию м/у кулачками и движущейся частью (суппортами) траектория движения этой части соответствует профилю вращающемуся кулачка. (станок АWB-16).

Упоры со стальными закаленными рабочими поворотами закрепляют на неподвижных частях станка (станине). При соприкосновении с упором подвижная часть станка останавливается. Точность остановки составляет 0,1-0,002 мм, в зависимости от массы подвижной части, её скорости, жесткости системы и быстроты срабатывания механизма отключения движения.

Электроконтактные путевые датчики используют в виде конечных выключателей, ограничивающих и прекращающих движение частей станка. Для них входная величина – перемещение движущейся части, действующей на шток выключателя. Штоки имеют различную конструкцию, которая обеспечивает прямолинейное и маятниковое (поворотное) движения. В том случае шток осуществляет размыкание одних и замыкание других контактов. Поэтому скорость переключения неподвижных контактов зависит от скорости движения части станка, штока и подвижных контактов. Для нормальной работы такого переключателя скорость движения части станка должна быть более 6,6мм/с. При уменьшении скорости подвижные контакты перемещаются медленно, что приводит к длительному горению дуги, возникающей м/у размыкающимися контактами, и их быстрому разрушению из-за оплавления и усиленного окисления. Сама дуга затягивает процесс размыкания электроцепи, что приводит к запаздыванию срабатывания датчика.

Гидравлические и пневматические датчики.

В гидравлической системе рабочей жидкостью чаще всего служит масло, поэтому выходной сигнал у гидравлических датчиков – это величина расхода или давления масла. Датчик получая на входе информацию в виде перемещения упора, превращает её в выходной сигнал в виде включения или изменения направления потока масла.

П: направляющие гидравлические распределители, открывающие или перекрывающие канал, подводящий масло.

Пневматические путевые датчики используют в виде направляющих пневмораспределителей, служащих для изменения направления воздуха, подаваемого по пневмолинии к исполнительному звену.

П: распределительный кран.

Размерные датчики

Размерные датчики предназначены для контроля линейных размеров деталей и сборочных единиц.

По характеру работы датчики подразделяются на две группы:

- контактные

- бесконтактные

В датчиках контактного типа измерительные органы в виде наконечника или щупа прижимаются к поверхности измеряемой детали, т.е. контактируют с деталью. Наиболее широкое распространение получили электрокантактные, индуктивные и пневмоэлектрические размерные датчики.

Электрокантактным называется датчик, в котором механическое перемещение преобразуется в замкнутую или разомкнутое состояние контактов, управляющих электрическими цепями.

Электроконтактными датчиками в основном контролируют предельные размеры изделия. В зависимости от назначения применяют одно, двух и многопредельные электромагнитные датчики. Наиболее часто применяются двух предельные датчики. Они имеют две пары контактов и могут разделить измерение детали на три группы:

1. годные

2. брак «+»

3. брак «-»

Применяют рычажные и безрычажные электроконтактные датчики. Рычажный датчик имеет передаточный механизм, обычно в виде неравноплечего рычага, который увеличивает перемещение контактов по сравнению с перемещением измерительного штока.

В безрычажных датчиках перемещение контактов равно перемещению измерительного штока.

Электрокантактные датчики применяют для:

1. контроля размеров при обработке деталей

2. сортировки деталей на размерные группы

3. контроля погрешностей формы и относительного положения поверхностей.

Достоинства электроконтактных датчиков:

1. простота конструкции

2. датчики можно включать непосредственно (без реле в управляющую цепь)

3. сравнительно высокая точность контроля до 1-2 мкм

4. достаточно высокая производительность от 1 до 10000 дет/час

Недостатки:

1. обгорание контактов, что влечет за собой их периодическую чистку и регулировку

2. не позволяет определить действительный размер детали

Сборка машин

2013-04-08T13:00:53Z

ОСНОВЫ СБОРКИ МАШИН

1.1 Технологический процесс сборки

Технологический процесс сборки представляет собой часть производственного процесса, непосредственно связанную с последовательным соединением, взаимной ориентацией и фиксацией деталей и узлов для получения готового изделия, удовлетворяющего установленным требованиям. Виды работ, входящие в технологический процесс сборки, представлены на таблице 1.

Технологическая операция сборки представляет собой законченную часть этого процесса, выполняемую непрерывно над одной сборочной единицей или над совокупностью одновременно собираемых единиц (узлов, деталей) одним или группой (бригадой) рабочих на одном рабочем месте.

Сборочная операция — это технологическая операция установки и образования соединений составных частей заготовки или изделия.

Переход сборочного процесса — это законченная часть операции сборки, выполняемая над определенным участком сборочного соединения (узла) неизменным методом выполнения работы при использовании одних и тех же инструментов и приспособлений.

Приемом (элементом) сборочного процесса называется отдельное законченное действие рабочего в процессе сборки или подготовки к сборке изделия или узла.

Содержание операций и переходов технологического процесса сборки определяется конструкцией изделия, совершенством технологии механической обработки деталей, организационно-техническими условиями сборочного производства и размерами программного задания. Одной из важных задач разработки технологического процесса сборки является выбор степени его дифференциации.

Последовательность разработки технологического процесса сборки:

♦ в зависимости от программного задания установить целесообразную организационную форму сборки, определить ее такт и ритм;

♦ для отработки технологичности конструкций произвести технологический анализ сборочных и рабочих чертежей деталей;

♦ выполнить размерный анализ конструкций собираемых изделий, установить рациональные методы обеспечения требуемой точности сборки.

♦ определить число деталей и узлов, которые не взаимозаменяемы при сборке (при сборке по методу неполной взаимозаменяемости), размеры регулирования и пригонки;

♦ определить целесообразную степень дифференциации проектируемого процесса сборки;

♦установить последовательность соединения всех сборочных единиц и деталей изделия

♦ составить схемы общей и узловых сборок;

♦определить наиболее производительные, экономичные и технически целесообразные способы соединения, проверки положений и фиксации всех составляющих изделие сборочных единиц и деталей. Составить содержание технологических операций сборки, задать методы контроля и окончательных испытаний изделия;

♦ разработать оснастку, необходимую для выполнения технологического процесса;

♦ произвести техническое нормирование сборочных работ и рассчитать экономические показатели процесса сборки;

♦ оформить техническую документацию процесса сборки.

Сборочные единицы и их классификация

Проектированию технологического процесса сборки предшествует деление изделия на ряд сборочных единиц и деталей.

Деталь — это изделие, изготовленное из однородного по наименованию и марке материала без применения сборочных операций (например, вал, винт, литой корпус). В технологии сборки есть понятие «базовая деталь» — это деталь с базовыми поверхностями, выполняющая в сборочном соединении (узле) роль соединительного звена, которое обеспечивает при сборке соответствующее относительное положение других деталей.

Сборочная единица — это изделие, составные части которого подлежат соединению между собой на предприятии-изготовителе путем сборочных операций (свинчиванием, опрессовкой, клепкой, сваркой, пайкой, развальцовкой и т.п.). Например, станок, автомобиль, редуктор, сварной корпус.

Комплекс — два и более специфицированных изделия, не соединенные на предприятии-изготовителе сборочными операциями, но предназначенные для взаимосвязанных эксплуатационных функций.

Комплект — два и более изделия, соединенные на предприятии сборочными операциями, или набор изделий, имеющих общее эксплуатационное назначение вспомогательного характера (например, комплект запасных частей, комплект инструмента, комплект измерительных инструментов).

Составные части (сборочные единицы) могут быть спроектированы с учетом конструкторских и технологических требований (ГОСТ 3.1108—82), в соответствии с которыми различают конструктивные сборочные единицы, технологические сборочные единицы и узлы.

Конструктивная сборочная единица — это единица, спроектированная лишь по функциональному принципу без учета особого значения условий независимой и самостоятельной сборки. Примером конструктивных сборочных единиц являются механизмы газораспределения, системы топливо- и маслопроводов двигателей.

Технологическая сборочная единица, или узел — это сборочная единица, которая может собираться отдельно от других составных частей изделия (или изделия в целом) и выполнять определенную функцию в изделиях одного назначения только совместно с другими составными частями (ГОСТ 23887—79). Например, головки блоков цилиндров.

Агрегат — это сборочная единица, обладающая полной взаимозаменяемостью, возможностью сборки отдельно от других составных частей изделия (или изделия в целом) и способностью выполнять определенную функцию в изделии или самостоятельно. Сборка изделия или его составной части из агрегатов называется агрегатной.

Примером агрегатного изделия может служить автомобиль, металлорежущий станок.

Установленная последовательность ввода деталей и групп в технологический процесс сборки изделия характеризует систему его комплектования.

Последовательность комплектования может быть одновариантной в случае простых сборочных единиц и многовариантной для комплексных групп и изделий.

При делении изделия на сборочные единицы и детали целесообразно руководствоваться следующими рекомендациями:

♦ сборочная единица не должна быть слишком большой по габаритным размерам и массе или состоять из большего числа деталей и сопряжений.

♦ если в процессе сборки требуется проведение испытаний, обкатки или специальной слесарной пригонки сборочной единицы, то она должна быть выделена в особую сборочную единицу (например, зубчатая пара заднего моста легкового автомобиля);

♦ сборочная единица при последующем монтаже ее в машине не должна подвергаться какой-либо разборке, но если это неизбежно, то соответствующие разборочные работы необходимо предусмотреть в технологии (крышка с корпусом, шестеренчатого насоса);

♦ большинство деталей машин, исключая ее главные базовые детали (станина, рама и др.), а также детали крепления и резьбовые соединения, должны быть включены в те или иные сборочные единицы, с тем чтобы сократить количество отдельных деталей, непосредственно подаваемых на общую сборку;

♦ трудоемкость сборки должна быть примерно одинакова для большинства сборочных единиц;

♦ сборочная единица не должна разбираться как в процессе сборки, так и в процессе дальнейшей транспортировки и монтажа;

♦ габаритные размеры сборочных единиц должны устанавливаться исходя из необходимости обеспечения возможности их сборки и с учетом наличия технических средств для их транспортирования;

♦ сборочным операциям должны предшествовать подготовительные и пригоночные работы, связанные с резанием металла, которые сводятся в отдельные операции и должны производиться на специальном рабочем месте или в механическом цехе на станках;

♦ изделие следует разбивать таким образом, чтобы конструктивные условия позволили осуществлять сборку наибольшего числа сборочных единиц независимо одна от другой и без ущерба для эксплуатационных характеристик машин, что обеспечивает лучшую ремонтопригодность.

Выбор методов достижения точности машины

Известны следующие методы достижения точности замыкающего звена:

1) метод полной взаимозаменяемости;

2) метод неполной взаимозаменяемости;

3) метод групповой взаимозаменяемости;

4) метод регулирования;

5) метод пригонки.

Метод полной взаимозаменяемости

Сущность метода полной взаимозаменяемости заключается в том, что точность замыкающего звена обеспечивается у всех без исключения изделий без какого-либо подбора звеньев или их пригонки.

При этом прямая и обратная задачи решаются методом максимума и минимума, основанным на том, что при расчетах учитываются максимальные и минимальные размеры составляющих звеньев и их самые неблагоприятные сочетания в одной сборочной единице.

Преимущества метода полной взаимозаменяемости:

♦ простота и экономичность сборки;

♦ возможность автоматизации сборочных процессов;

♦ возможность кооперирования предприятий;

♦ упрощение системы изготовления запасных частей и снабжения ими потребителей.

К недостаткам метода следует отнести относительно небольшие по сравнению с другими методами допуски составляющих звеньев. Поэтому метод применяют в случаях небольшого числа составляющих звеньев.

Метод неполной взаимозаменяемости

Сущность метода неполной взаимозаменяемости заключается в том, что точность замыкающего звена обеспечивается не для всех изделий, а только у заранее установленной их части, т.е. устанавливается процент риска — процент изделий, у которых точность замыкающего звена может не обеспечиваться.

Метод групповой взаимозаменяемости

Метод групповой взаимозаменяемости — это метод, при котором требуемая точность замыкающего звена достигается путем включения в размерную цепь составляющих звеньев, принадлежащих к одной из групп, на которые они предварительно рассортированы. Сущность метода заключается в том, что детали собираемого изделия обрабатывают по расширенным экономически достижимым допускам и сортируют по их действительным размерам на группы таким образом, чтобы при соединении деталей, входящих в одноименные группы, была обеспечена точность замыкающего звена, установленная требованиями сборочного чертежа. Метод групповой взаимозаменяемости применяется, в основном, для размерных цепей, состоящих из небольшого числа звеньев. Он используется при сборке соединений особо высокой точности (шариковые подшипники). Сборка соединений по методу групповой взаимозаменяемости называется селективной сборкой.

Методы регулирования и пригонки

Метод регулирования — это метод, при котором точность замыкающего звена достигается изменением размера или положения компенсирующего звена без снятия слоя металла. При использовании этого метода в конструкцию изделия вводится специальная деталь — компенсатор. Компенсаторы могут быть неподвижными подвижными и упругими.

Необходимую величину осевого зазора в конических роликовых подшипниках обеспечивают за счет установки необходимого числа прокладок (рис 1).

Рис.1 Способ регулировки осевого зазора в коническом роликовом подшипнике

Радиальный зазор между валом и вкладышами подшипника скольжения регулируют установкой необходимого числа прокладок между корпусом и крышкой (рис. 2).

Рис. 2 Способ регулировки радиального зазора в подшипнике скольжения

Совмещение начальных конусов конических зубчатых колес достигается установкой необходимого числа прокладок (рис. 3). Осевой зазор между зубчатым колесом и стенкой корпуса (рис. 4) обеспечивают установкой компенсатора в виде кольца необходимой толщины.

Рис.3 Способ совмещения начальных конусов конических зубчатых колес

Рис. 4 Способ обеспечения осевого зазора между торцом зубчатого колеса и стенкой корпуса

Плотность соединения двух деталей (рис. 5) обеспечивают установкой шайбы с канавками различной глубины.

Рис. 5 Способ обеспечения плотности соединения деталей

Регулирование величины осевого зазора в конических роликовых подшипниках выполняют с помощью подвижных компенсаторов: упорного винта и шайбы (рис. 6) или гайки (рис. 7).

Требуемая величина зазора А_А между коромыслом и головкой клапана достигается за счет перемещения регулировочного винта — подвижного компенсатора (рис. 8).

Рис.6 Способ регулирования величины осевого зазора в конических роликовых подшипниках с помощью винта

Рис. 7. Способ регулирования величины осевого зазора в конических роликовых подшипниках с помощью гайки

Рис. 8 Способ регулирования зазора в клапанном механизме двигателя

Расстояние (зазора, натяга) между шарнирами регулируют с помощью компенсатора, выполненного в виде гайки с правой и левой резьбой (рис. 9).

Устранение осевого зазора в подшипниках (рис. 10) обеспечивают перемещением гайки.

Рис. 9 Способ регулирования расстояния между элементами конструкции с помощью гайки

Рис. 10 Способ устранения осевого зазора в подшипниковом узле

Радиальный зазор (натяг) в клеммовом соединении (рис. 11) регулируют с помощью болта. Роль компенсатора выполняет скоба.

Рис. 11 Способ регулирования зазора (натяга) в клеммовом соединении

Точность замыкающего звена обеспечивают перемещением клина (рис. 12), а величину радиального зазора — перемещением конусной разрезной втулки в осевом направлении (рис. 13).

Рис. 12 Способ регулирования зазора (натяга) с помощью клина

Рис. 13 Способ регулирования радиального зазора (натяга) с помощью конусной разрезной втулки

Точность зазоров в осевом направлении (рис. 14 и 15) обеспечивают перемещением и фиксацией подвижных компенсаторов, выполненных в виде кольца и втулки.

Рис. 14 Способ регулирования осевого зазора (натяга) с помощью втулки и винта

Рис. 15 Способ регулирования осевого зазора в зубчатом механизме

Диаметральный зазор обычно обеспечивают включением в размерную цепь звена (кольца) из эластичного материала (рис. 16).

Рис. 16 Способ регулирования диаметрального зазора (натяга) с помощью кольца из эластичного материала

Несовпадение и частичный перекос осей соединяемых валов компенсируют за счет использования упругих элементов в муфте (рис. 17).

Рис.17 Способ компенсации перекоса осей соединяемых валов

Необходимую величину осевого зазора в коническом роликоподшипнике обеспечивают с помощью упругого компенсатора в пружины (рис. 18).

Рис. 18 Способ использования пружины в качестве компенсатора

Достоинствами метода являются возможность изготовления деталей по расширенным допускам и возможность восстановления точности замыкающего звена при обслуживании или ремонте изделия путем замены компенсатора.

К недостаткам следует отнести увеличение объема сборочных работ, так как необходимая величина компенсации может быть определена путем измерения действительной величины замыкающего звена в собранном изделии. После этого следует полная или частичная разборка изделия и установка (замена) необходимого компенсатора.

Компенсаторы должны быть надежными. Их положение в собранном изделии фиксируется гайками, стопорными винтами, клиньями и т.п. В таких случаях точность замыкающего звена обеспечивается перемещением компенсатора. Дополнительные сборочные работы, необходимые при использовании неподвижных компенсаторов, в этом случае практически исключаются.

Метод пригонки. Сущность метода такая же, как и метода регулирования. Отличие состоит в том, что на компенсирующем звене оставляют дополнительный слой металла ТА_А. После сборки и установления действительной величины замыкающего звена с компенсатора снимают требуемый слой металла.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС СБОРКИ

Исходные данные и последовательность разработки технологического процесса сборки

Исходными данными для разработки технологического процесса сборки являются:

♦ годовой объем выпуска изделий и условия осуществления технологического процесса;

♦ сборочные чертежи изделия и узлов, спецификации деталей;

♦ технические условия сборки и испытания изделия;

♦ рабочие чертежи деталей, входящих в изделие;

♦ объем кооперирования;

♦ каталоги и справочники по сборочному оборудованию и технологической оснастке;

♦ образец собираемого изделия (в серийном и массовом производстве);

♦ данные о сборочном производстве, где предполагается собирать изделие.

Разработка технологического процесса сборки производится на основе исходных данных и с учетом основных правил, изложенных в ГОСТ 14.307—73, и включает комплекс взаимосвязанных работ, обычно осуществляемых в следующем порядке.

1. В зависимости от годового объема выпуска устанавливается целесообразная организационная форма сборки. При этом общую трудоемкость сборки изделия ориентировочно определяют методом сравнения с трудоемкостью сборки аналогичных машин.

2. Производят технологический анализ сборочных и рабочих чертежей деталей с позиции отработки технологичности конструкций. Сборочные чертежи при этом должны содержать все необходимые виды и разрезы, спецификации, размеры, выдерживаемые при сборке, зазоры в соединениях, которые должны быть обеспечены при сборке, технические условия.

3. Производят размерный анализ конструкций собираемых изделий с выполнением соответствующих расчетов, устанавливают рациональные методы достижения точности замыкающих звеньев.

4. Выполняют разбивку изделия на сборочные единицы с учетом следующих обстоятельств: выделение того или иного соединения в сборочную единицу должно быть целесообразным как в конструктивном, так и в технологическом отношении; должна быть обеспечена правильная технологическая связь и последовательность сборочных операций; на общую сборку должно подаваться возможно большее число предварительно скомплектованных сборочных единиц и возможно меньшее - отдельных деталей; общая сборка должна быть максимально освобождена от выполнения мелких сборочных соединений и различных вспомогательных работ.

5. Устанавливают последовательность соединения всех сборочных единиц и деталей изделия, составляют схемы общей сборки и узловых сборок изделия.

6. Определяют целесообразную в данных производственных условиях степень концентрации (дифференциации) проектируемого процесса сборки.

7.Определяют наиболее производительные, экономичные и технически целесообразные способы соединения, проверки положений и фиксации всех составляющих изделие сборочных единиц и деталей. Формируют структуру и содержание технологических операций сборки и задают методы контроля и окончательных испытаний изделия.

8. Разрабатывают необходимую для выполнения технологического процесса нестандартную технологическую оснастку.

9. Производят техническое нормирование сборочных работ и рассчитывают экономические показатели процесса сборки.

10. Оформляют техническую документацию процесса сборки.

Составление технологической схемы и циклограммы сборки машины

Последовательность сборки, в основном, определяется конструкцией изделия, компоновкой деталей, методами достижения требуемой точности и может быть представлена в виде технологической схемы сборки — наглядного изображения порядка сборки машины и входящих в нее деталей сборочных единиц или комплектов. На таких схемах каждый элемент изделия обозначают прямоугольником, в котором указывают наименование составной части, позицию на сборочном чертеже изделия, количество. Деталь или собранная ранее сборочная единица, с которой, присоединяя к ней другие детали и сборочные единицы, начинают сборку изделия, называется базовой деталью или базовой сборочной единицей. Процесс сборки изображается на схеме горизонтальной (вертикальной) линией, направленной от прямоугольника с изображением базовой детали к прямоугольнику, изображающему готовое изделие. Сверху и снизу от горизонтальной (справа и слева от вертикальной) линии показывают прямоугольники, условно обозначающие детали и сборочные единицы в соответствии с последовательностью их присоединения к базовой детали. На схеме сборки также условными значками (кружками, треугольниками с буквами) показывают места регулировки, пригонки и другие операции.

В дополнение к схемам сборки составляют типовые технологические инструкции с указаниями по выполнению специальных операций. К схеме прилагают нормировочную ведомость.

Технологическая схема сборки разрабатывается технологом. Он должен определить сборочные единицы изделия, выделив базовые элементы и количество разъемов, проверить возможность обеспечения требуемой точности сборки, установить шифр или индекс каждой сборочной единицы для разработки технологической документации.

Одним из основных условий выделения сборочной единицы является возможность ее сборки независимо от других сборочных единиц. Кроме сборочных единиц определяют детали и составные части изделия, которые поступают в готовом виде. В результате должна быть составлена схема сборочной связи отдельных деталей и составных частей данного изделия, которая определяет сборочный состав изделия.

Условная схема сборки типового червячного редуктора дана на рис. 19. Наименования деталей и изделий взяты из спецификации (рис.20).

Всякий процесс, в том числе и сборочный, протекает в пространстве и времени. Организация процесса в пространстве включает оптимальную организацию и расположение рабочих мест на участке, их техническую оснащенность. Организация процесса во времени включает нормирование и определение начала и конца выполнения операций в текущем времени. Во времени сборочные процессы могут быть организованы последовательно, параллельно или параллельно-последовательно.

Четкую организацию сборочного процесса во времени позволяет осуществить циклограмма сборки.

Рис. 19 Схема сборки червячного редуктора

Рис.20 Спецификация деталей червячного редуктора

Циклограмма — это графическое представление последовательности выполнения операций, переходов или приемов сборочного процесса и затрат времени на их выполнение. При построении циклограммы в вертикальной колонке построчно записывают все операции, переходы и приемы. Степень их дифференциации зависит от уровня циклограммы. Например, в случае циклограммы общей сборки достаточно представить только операции. При построении циклограммы отдельных операций возникает необходимость представления в ней отдельных переходов, приемов и т.д. На горизонтальной оси циклограммы откладывается текущее время и его затраты на выполнение каждого элемента сборочного процесса (рис. 21).

Рис. 21 Циклограмма сборки

Анализ циклограммы позволяет не только определить общее время цикла сборки, но и наметить пути его сокращения, среди которых можно выделить два основных, наиболее часто используемых на практике:

♦ сокращение затрат времени на выполнение отдельных операций (переходов, приемов) за счет изменения режимов работы сборочного оборудования;

♦ совмещение во времени отдельных операций (переходов, приемов).

Типы производства и организационные формы сборки

Организационная форма сборки машин определяется типом и условиями производства. При этом решающими факторами являются: объем выпуска изделий в календарном периоде времени, трудоемкость сборочных работ и экономическая эффективность. Организационные формы сборки указаны на рис. 22 и в таблице 2, а их связь с типом производства представлена в таблице 3. Трудоемкость сборки предварительно может быть определена сравнением с трудоемкостью сборки аналогичных машин или расчетом по укрупненным нормативам.

Рис. 22 Организационные формы сборки

Таблица 2

Основные организационные формы сборочных работ

Тип производства	Организационные формы сборочных работ
Единичное и мелкосерийное	Стационарная сборка без расчленения процесса Объект сборки один, неподвижен. Все работы выполняются одной бригадой высококвалифицированных сборщиков, заранее виды работ между ними не распределены.
Мелкосерийное	Стационарная сборка с расчленением работ. Объект сборки один, неподвижен. Весь объем сборочных работ заранее разделен на комплексы и закреплен за отдельными рабочими бригадами, специализирующимися на выполнении соответствующих видов работ.
Серийное	Стационарная сборка с расчленением работ и регламентированным темпом при большом оперативном времени. Объектов сборки несколько, они расставлены на стендах в линию. Объем сборочных работ разбит на комплексы, число которых равно числу одновременно собираемых изделий. Число бригад на сборке равно числу объектов. Каждая бригада специализируется на одном комплексе работ. Выполнив свой комплекс на одном объекте, она переходит на новый объект.
Серийное и крупносерийное	Подвижная поточная сборка с дифференциацией процесса на операции и передачей собираемого объекта от одного рабочего места к другому вручную или с помощью механических транспортирующих устройств. Темп сборки регламентирован, но объекты сборки механически между собой не связаны. Возможно образование на отдельных рабочих местах заделов.
Крупносерийное и массовое	Подвижная (с периодическим или непрерывным перемещением объекта) поточная сборка с дифференциацией процесса на операции и переходы. За каждым рабочим местом закреплен определенный объем работ. Число рабочих мест равно числу операций. Темп сборки строго регламентирован. Собранное изделие сходит с линии по истечении промежутка времени, равного темпу.

Непоточная сборка характеризуется тем, что операции выполняются за разные промежутки времени, поэтому возможно «пролеживание» деталей или сборочных единиц между операциями.

Непоточная стационарная сборка без расчленения сборочных работ характеризуется тем, что весь процесс сборки выполняется на одной сборочной позиции: стенде, станке, рабочем месте. Сборочные работы выполняются, как правило, бригадой рабочих последовательно, т.е. от начала до конца.

Достоинства этого метода сборки:

♦ неизменное положение базовой детали, что способствует достижению высокой точности собираемого изделия;

♦ использование универсальных транспортных средств, приспособлений и инструментов, что сокращает продолжительность и стоимость технологической подготовки производства.

К недостаткам метода следует отнести:

♦ увеличение длительности общего цикла сборки, выполняемой последовательно;

♦ требование высокой квалификации рабочих.

Областью применения такой организационной формы сборки является единичное и мелкосерийное производство крупногабаритных изделий.

Непоточная стационарная сборка с расчленением сборочных работ предполагает дифференциацию процесса на узловую и общую сборку. Сборка каждой единицы и общая сборка выполняются в одно и то же время разными бригадами (сборщиками). Собираемая машина остается неподвижной на одном стенде. В результате такой организации длительность процесса сборки сокращается. Расчетное число рабочих позиций или стендов для параллельной сборки одинаковых объектов определяется по формуле

(1)

где Т_о — расчетная трудоемкость всех переходов одного объекта; Т_с — расчетная трудоемкость переходов, выполнение которых совмещено во времени с выполнением других объектов; Т — расчетный такт сборки.

Расчетный такт выпуска определяется по формуле

(2)

где Ф — действительный фонд рабочего времени, ч; N— годовой объем выпуска изделий.

Непоточная подвижная сборка характеризуется последовательным перемещением собираемого изделия от одной позиции к другой, которое может быть свободным или принудительным. Технологический процесс при этом разбивается на отдельные операции, выполняемые одним или несколькими рабочими.

При сборке со свободным перемещением рабочий, закончив свою операцию, с помощью средств механизации или вручную перемещает собираемую сборочную единицу на следующую рабочую позицию.

При сборке с принудительным перемещением объект сборки передвигается при помощи конвейера или тележек, имеющих общий привод.

Расчетное число рабочих позиций, которые должен пройти собираемый объект в процессе сборки, определяется по формуле

(3)

где t_n — расчетное время, необходимое для перемещения одного собираемого объекта с рабочей позиции на следующую; γ₁ - число параллельных потоков, необходимых для выполнения производственной программы параллельной сборки одинаковых собираемых объектов.

Число параллельных потоков определяется по формуле

(4)

где Т^max_оп — продолжительность наиболее длительной сборочной операции (трудоемкость всех не совмещенных переходов, составляющих наиболее длительную операцию).

Поточная сборка характеризуется тем, что операции выполняются за одинаковый промежуток времени — такт или за промежуток времени, кратный такту. Одной из форм поточной сборки является поточная стационарная сборка. При такой организации сборки все собираемые объекты остаются на рабочих позициях в течение всего процесса сборки. Рабочие или бригады последовательно переходят от одних собираемых объектов к следующим через промежутки времени, равные такту. Каждый рабочий или бригада выполняет закрепленную за ними одну и ту же операцию.

Расчетное число рабочих или бригад, необходимых для одного потока, определяется по формуле

(5)

где t'_р — расчетное время для перехода рабочих (бригады) от одного собираемого объекта к другому; у₂ — число параллельных потоков.

Значение у₂ рассчитывается по формуле

_у2 (6)

Поточная стационарная сборка применяется при сборке крупных и громоздких изделий, неудобных для транспортирования.

Основные преимущества такого вида сборки — равномерный выпуск продукции, короткий цикл сборки, высокая производительность. Область использования — серийное производство.

Поточная подвижная сборка может быть со свободным или с принудительным ритмом. В первом случае рабочий передает собираемое изделие на следующую операцию по мере выполнения своей, во втором случае (работе с принудительно регулируемым ритмом) момент передачи на следующую операцию определяется сигналом (световым или звуковым) или скоростью непрерывно или периодически движущегося конвейера.

Поточная сборка сокращает длительность производственного цикла, уменьшает межоперационные заделы деталей, повышает специализацию сборщиков и возможности механизации и автоматизации сборочных операций, что в конечном счете приводит к снижению трудоемкости сборки на 35—50 %.

Главным условием организации поточной сборки является обеспечение взаимозаменяемости собираемых узлов и отдельных деталей. В случае необходимости пригоночных работ они должны производиться за пределами потока при предварительной сборке. Конструкция собираемого на потоке изделия должна быть хорошо отработана на технологичность.

Организация поточной сборки экономически целесообразна при выпуске большого объема изделий.

При поточной сборке узловую сборку целесообразно располагать перпендикулярно линии общей сборки изделия таким образом, чтобы конечная операция сборки узла завершалась вблизи места его установки на линии общей сборки.

Нормирование сборочных операций

Важной частью организации и планирования сборочных работ является определение норм времени на сборочные операции. На основе технического нормирования определяется трудоемкость сборочных работ, производительность рабочих мест, устанавливают расценки, осуществляют календарное планирование производства, реконструируют действующие и проектируют новые сборочные цехи.

Норма времени по ГОСТ 3.1109-82 — это регламентированное время выполнения некоторого объема работ в определенных производственных условиях одним или несколькими исполнителями соответствующей квалификации.

В машиностроении и, в частности при сборке, норма времени устанавливается на технологическую операцию.

При сборке машин, как и при механической обработке заготовок деталей, различают три метода нормирования времени:

♦технический расчет норм по нормативам;

♦расчет норм на основе установления затрат рабочего времени наблюдением (хронометраж и фотографирование);

♦определение норм по укрупненным нормативам (опыт
но-статистический метод).

Техническое нормирование — это установление обоснованных норм расхода производственных ресурсов (ГОСТ 3.1109—82). Под производственными ресурсами понимаются энергия, сырье, материалы, инструмент, рабочее время и т.д.

Задачи технического нормирования — выявление резервов рабочего времени, улучшение организации труда на предприятии и, в конечном счете, повышение производительности труда и увеличение объема производства.

Технически обоснованной нормой времени называют регламентированное время выполнения технологической операции в определенных организационных технических условиях, наиболее благоприятных для данного производства.

Норма штучного времени на сборочные операции складывается:

♦из основного (технологического) времени Т_о;

♦вспомогательного времени Т_в;

♦времени на обслуживание рабочего места Т_обсл;

♦времени на отдых Т_ота, т.е.

Т_шт=Т_о+Т_в+Т_обсл+Т_отд

Время на обслуживание рабочего места и отдых нормируется в процентах от оперативного времени, определяемого по формуле

Т_ОП=Т_О+Т_В

тогда

где А_отд — процент оперативного времени для отдыха; А_обсл — процент оперативного времени для обслуживания рабочего места;

К — поправочный коэффициент на оперативное время, учитывающий число приемов, выполняемых рабочим.

Нормирование сборочных работ ведется по нормативам времени на слесарно-сборочные работы.

При сборке изделий партиями определяется штучно-калькуляционное время:

где Т_п.₃ — подготовительно-заключительное время на партию изделий; n — размер партии изделий.

При поточной сборке в штучное время включается время на перемещение собираемого изделия (при периодически движущемся конвейере) или на возвращение рабочего в исходную позицию (при непрерывно движущемся конвейере). Если это время перекрывается другими элементами штучного времени, то оно не учитывается.

Обеспечение синхронизации операций в условиях поточного производства часто требует корректировки: изменения содержания операций путем их совмещения или разбивки, применения более производительных средств оснащения и т.п.

Сокращению времени выполнения сборочных операций в значительной степени способствует высокая технологичность конструкций изделий.

Анализ технологичности изделия производят как на стадии проектирования, так и при его изготовлении. Под технологичностью конструкции изделия понимают совокупность свойств конструкции, позволяющих оптимизировать затраты труда, средств, материалов и времени при технической подготовке производства, изготовлении, эксплуатации и ремонте по сравнению с соответствующими показателями однотипных конструкций изделий того же назначения.

Правила обеспечения технологичности конструкции сборочных единиц установлены ГОСТ 14.203—73 и предусматривают следующие требования к оформлению конструкции:

♦возможность сборки машин из обособленных сборочных
единиц без повторной разборки;

♦максимальное использование стандартных и унифицированных сборочных единиц и деталей; сокращение объема пригоночных работ;

♦ сокращение длительности цикла узловой и общей сборки
и снижение ее себестоимости.

Оформление технологической документации

После разработки технологического процесса сборки заполняют технологические документы, которые определены ГОСТ 3.1119—83 и ГОСТ 3.1121—84. В общем случае технологическая документация содержит следующие документы:

♦ маршрутную карту (МК), в которой дают описание операций сборки и указывают сопутствующие операции (процессы) в технологической последовательности выполнения;

♦ операционную карту (ОК) для описания отдельных операций по переходам с указанием соответствующих технологических режимов (требования к содержанию граф операционной карты представлено в таблице 4, ключевые слова в таблице 5, а перечень наименований слесарно-сборочных операций в таблице 6);

♦ карту типового (группового) технологического процесса (КТТП);

♦ карту эскизов (КЭ) для графических иллюстраций к документам на процессы и операции (выбор форм КЭ устанавливает разработчик документов);

♦ карту технологической информации (КТИ) для указания переменной информации к типовому (групповому) технологическому процессу;

♦ ведомость технологических документов (ВТД) для указания состава сборочных единиц (изделий) к типовому (групповому) технологическому процессу для ускорения поиска и нахождения соответствующих документов и данных;

♦ комплектовочную карту (КК) для указания данных по комплектующим составным частям изделия или сборочной единицы, а также для указания данных по основным и вспомогательным материалам на технологический процесс (операцию);

♦ведомость деталей (сборочных единиц) к типовому (групповому) технологическому процессу (ВТП) операции (ВТО).

Формы и требования к заполнению и оформлению документов на технологические процессы (операции) сборки содержит ГОСТ 3.1407—86.

Указание данных по технологической оснастке следует выполнять в следующей последовательности: стапели, приспособления, вспомогательный инструмент, слесарный и слесарно-монтажный инструмент, режущий инструмент, специальный инструмент, средства измерений.

Таблица 4

Содержание граф операционных карт

Номер графы	Номер формы ОК	Наименование (условное обозначение графы)	Содержание графы
1	1,1а; 2,2а	-	Обозначение служебного символа и порядковый номер строки. Запись выполняют на уровне одной строки, например К06, М04. Допускается при указании номера строки в пределах от 01 до 09 применять вместо знака «0» знак «Ø», например МØ4
2	1,2	Код, наименование операции	Код операции по технологическому классификатору операций, наименование операции, допускается код операции не указывать
3	1,2	Обозначение документа	Обозначение документов, применяемых при выполнении данной операции, например технологическая инструкция. Состав документов следует указывать через разделительный знак «;»
4	1,2	МИ	Масса изделия по конструкторскому документу
5	1	-	Резервная графа. Заполняется по усмотрению разработчика. Графу можно использовать для записи информации об обрудовании
6	1,2	Код, наименование оборудования	Код, краткое наименование оборудования, его инвентарный номер. Информацию следует указывать через разделительный знак «;». Допускается вместо краткого наименования оборудования указывать модель, не указывать инвентарный номер
7	1,2	Т_в	Вспомогательное время на операцию
8	1,2	Т_о	Основное время на операцию
9	1,1а; 2,2а	Наименование детали, сборочной единицы, материалов	Наименование деталей, сборочных единиц, материалов, применяемых для выполнения операции. Допускается давать в графе информацию о толщине материала
10	1,1а; 2,2а	Обозначение (коды)	Обозначение (код) деталей, сборочных единиц по конструкторскому документу или материала по классификатору

Таблица 5

Ключевые слова и их условные коды по ГОСТ 3.1703-79

Условный код	Ключевое слово	Условный код	Ключевое слово
01	Балансировать	20	Притереть
02	Базировать	30	Пломбировать
05	Гнуть	19	Полировать
-4	Гравировать	31	Разметить
-3	Завить	21	Разрезать
06	Застегнуть	24	Развернуть
81	Завить	32	Развинтить
08	Запрессовать	25	Развальцевать
07	Зачистить	33	Распрессовать
12	Застопорить	34	Расшплинтовать
10	Зенковать	35	Разобрать
09	Калибровать	36	Распломбировать
14	Кернить	37	Расштифтовать
22	Контрить	29	Сверлить
18	Клепать	89	Смазать
23	Маркировать	39	Свинтить
13	Нарезать	40	Склеить
11	Навить	41	Собрать
26	Нанести	91	Установить
15	Опилить	38	Центровать
27	Отрубить	42	Шабрить
28	Очистить	43	Шплинтовать
16	Отрезать	44	Штифтовать
17	Править	45	Довести

Таблица 6

Перечень слесарно-сборочных операций по ГОСТ 3.1703-79


Сборка	Свинчивание	Слесарная	Отрезка
Базирование	Установка	Гибка	Опиловочная
Балансировка	Центровка	Гравировка	Очистка
Застегивание	Штифтование	Доводочная	Полирование
Закрепление	Шплинтование	Зачистка	Правка
Запрессовывание	Разборка	Зенковка	Разметка
Клепка	Распрессовывание	Завивка	Разрезка
Контровка	Расшплинтовывание	Калибровка	Развертывание
Маркирование	Расштифтовывание	Керновка	Развальцовка
Пломбирование	Распломбирование	Нарезка	Сверлильная
Склеивание	Развинчивание	Навивка	Смазывание
Стопорение		Отрубка	Шабровка

СБОРКА ТИПОВЫХ УЗЛОВ МАШИН

Подготовка деталей к сборке

Точность сборки на основе принципов полной или неполной взаимозаменяемости обеспечивается преимущественно в массовом и крупносерийном производствах. В мелкосерийном и тем более в единичном производстве принцип взаимозаменяемости экономически не оправдан и применяется лишь в отдельных случаях. Детали в этих производствах обрабатывают на универсальном оборудовании обычно без применения специальных приспособлений, а контроль осуществляется универсальным измерительным инструментом, не всегда обеспечивающим требуемую точность измерений. Погрешности взаимного расположения поверхностей деталей в процессе их обработки нередко значительно превышают допускаемые отклонения. Это вызывает, как уже отмечалось, необходимость в процессе сборки дополнительно обрабатывать детали и сборочные единицы, пригоняя их по месту.

В зависимости от типа производства сборка машин в той или иной степени может быть связана с выполнением пригоночных работ. Пригоночные работы не являются сборочными и относятся к слесарным, которые предшествуют выполнению сборочных операций.

Пригоночные работы делят на технологические пригоночные работы, т. е. работы, предусмотренные технологическим процессом, и нетехнологические пригоночные работы, являющиеся следствием «несобираемости» машин. Необходимость их проведения вызывается, прежде всего, неотработанностью чертежей и технологических процессов по всему циклу производства, а также отсутствием надлежащего контроля за ходом производственного процесса.

Основной подготовительной операцией, предшествующей сборке, является очистка деталей и узлов от загрязнений, промывкой в моечных устройствах с последующей сушкой.

Слесарно-пригоночными работами устраняют погрешности механической обработки или заменяют иногда часть станочных операций, если выполнение последних по тем или иным причинам затруднительно.

Основными видами слесарно-пригоночных работ являются: обрубка, опиловка, шабрение, притирка, доводка, зачистка, правка, сверление, развертывание и нарезание отверстий по месту и в сборе и др.

Обрубкой снимают неровности на ограниченных участках поверхности, чтобы устранить местные дефекты, обнаруживаемые при сборке. Ее осуществляют вручную слесарным зубилом, или с помощью механизированного инструмента — пневматических зубил. Погрешность размеров при обрубке 0,25...0,5 мм.

При опиловке и зачистке обычно применяют напильники и абразивные круги. Для мелких и точных работ используют надфили — напильники малых размеров (длиной 50...100 мм) с мелкой насечкой.

Поверхности различных деталей, которые по своим размерам и конфигурации не могут быть обработаны на металлорежущих станках или опилены обычными напильниками, обрабатывают рихтовочными напильниками. Ими обрабатывают также детали из цветных металлов и низкоуглеродистой стали. Рихтовочные напильники отличаются тем, что на них профрезерованы радиальные зубья. Глубина зуба у рихтовочных напильников больше, чем у обычных, а отношение глубины к шагу должно быть не менее 0,5. Это обеспечивает достаточный объем впадин между зубьями для размещения стружки, что также существенно влияет на улучшение качества обрабатываемой поверхности. Передний угол зуба у рихтовочных напильников составляет 3...5⁰. С помощью рихтовочных напильников хорошо снимаются грубые риски.

Для механизации работ по опиловке и зачистке широко применяют электрические или пневматические машинки, в патроне которых укрепляют специальные напильники или абразивные головки.

Шабрение в процессе сборки производят для получения ровной поверхности при пригонке сопрягаемых деталей. Хотя шабрение —трудоемкий и малопроизводительный процесс, при отсутствии специального оборудования — это один из основных способов достижения достаточной точности пригонки.

Притирку и доводку применяют при сборке для получения плотных соединений точных геометрических форм с высоким качеством поверхности (клапанов, сальников, втулок, кранов, плунжерных пар и др.). В качестве притирочных материалов используют пасты, например ГОИ, в состав которых входят порошок оксида хрома (74... 81%), кремнезем, стеарин и др. Изготовляют грубые и средние пасты ГОИ для предварительной притирки и тонкие — для окончательной притирки и доводки.

Инструментом для притирки являются притиры — диски, цилиндры, конусы (подвижные притиры), плиты, бруски, трубы, кольца (неподвижные притиры), изготовленные по форме притираемых деталей. Притиры изготовляют из стекла, мелкозернистого чугуна, мягкой стали, красной меди, латуни, свинца, древесины (клен, дуб, бук).

Сверление отверстий чаще всего производят на вертикально-сверлильных станках. Кроме того, для этого широко используют настольные сверлильные и радиально-сверлильные станки. Однако при выполнении некоторых сборочных операций, особенно при сборке крупных машин, сверлильные работы, как правило, выполняют вручную. При ручном способе сверления отверстий обычно применяют ручные, пневматические и электрические дрели.

Пневматические дрели работают под действием сжатого воздуха (давление 0,5...0,6 МПа). Они бывают поршневые и роторные. Масса пневматических дрелей с роторным двигателем 1,5..14 кг. Их применяют для сверления отверстий диаметром 6...22 мм. Дрели с поршневым двигателем массой 12...20 кг используют для сверления отверстий диаметром 22... 32 мм.

Электрические дрели экономичнее, чем пневматические, имеют реверс вращения, но более чувствительны к перегрузкам и требуют заземления.

Для удобства работы в узких и труднодоступных местах дрели снабжают специальными удлинителями, угловыми насадками и т. п.

В последнее время в производстве широко применяют высокочастотные дрели, работающие при напряжениях 72 и 36 В. Они значительно легче, меньше обычных и более безопасны в работе.

Пневматические и электрические дрели в случае необходимости могут быть установлены на специальные стойки и использованы как для сверления, так и для развертывания, нарезания резьбы и т. п.

Нарезание резьбы является одной из распространенных слесарных операций, выполняемых при сборочных работах, и осуществляется с помощью резьбонарезной головки и вручную.

Основными режущими инструментами для ручного нарезания резьбы в отверстиях являются метчики, а для нарезания резьбы на стержнях, болтах, винтах — винтонарезные плашки.

Наружную резьбу при сборочных работах обычно нарезают круглыми плашками за один проход с помощью воротка.

Зачистку базовых плоскостей в отверстиях при сборке выполняют цилиндрическими зенковками.

Правку деталей в процессе сборки производят для того, чтобы придать им требуемую форму перед монтажом в узлы или изделия. Правку деталей для обеспечения прямолинейности их осей в процессе сборки, как правило, не делают.

Мойка. Металлические опилки, кусочки стружки, остатки обтирочных материалов, абразивный порошок, попадающие в отверстия или каналы детали, могут впоследствии при работе машины попасть вместе со смазкой в подшипники и привести к нагреву и преждевременному износу подшипников, а нередко и к выходу из строя всей машины. Для предотвращения этого детали и сборочные единицы перед сборкой следует промыть. Эту операцию выполняют в промывочных баках и шкафах, а также в механизированных моечных машинах.

Сильно загрязненные мелкие детали, особенно детали сложной конфигурации, трудно промывать с помощью обычных установок. В этих случаях применяют установки с использованием ультразвуковых колебаний. Благодаря эффекту кавитации частицы жидкости получают большую скорость и, ударяясь о поверхность детали со значительной силой, разрушают слой грязи или смазки, быстро очищая деталь.

Сушка. После промывки детали должны быть тщательно просушены. Обычно для этой цели используют сжатый воздух, которым обдувают детали. Сушку целесообразно проводить перед каждой сборочной операцией. Особенно тщательно необходимо продувать отверстия, пазы, канавки и прочие места, где легче всего задерживаются пыль и грязь. Для удобства обдувки каждое рабочее место сборки должно быть оборудовано постом от воздушной магистрали и гибким шлангом, оснащенным специальным устройством — пистолетом. Таким пистолетом удобно пользоваться при обдувке деталей и сборочных единиц сложной конфигурации. Удлиненный мундштук дает возможность направлять струю воздуха в различные углубления, что не всегда можно делать посредством обычного наконечника. К тому же малый диаметр ствола пистолета позволяет создать сильную струю воздуха.

СБОРКА РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Резьбовые соединения в конструкциях машин составляют 15— 25% от общего количества соединений. Такая распространенность объясняется их простотой и надежностью, удобством регулирования затяжки, а также возможностью разборки и повторной сборки соединения без замены детали.

Резьбовые соединения применяются для решения следующих технологических задач:

¨ обеспечение неподвижности и прочности сопрягаемых деталей;

¨ выдерживание требований прочности и герметичности;

¨ точности установки сопрягаемых деталей;

¨ регулирования взаимного положения деталей.

Трудоемкость сборки резьбовых соединений машин составляет 25—35% общей трудоемкости сборочных работ.

Процесс сборки резьбового соединения в общем случае складывается из следующих элементов;

¨ подачи деталей,

¨ установки их и предварительного ввертывания (наживления),

¨ подвода и установки инструмента,

¨ завинчивания и затяжки,

¨ отвода инструмента,

¨ дотяжки, шплинтовки или выполнения иного процесса, необходимого для предохранения от самоотвинчивания.

Из технологических работ в процессе завинчивания 12—17% идет на предварительное ввертывание, 18—20% на затяжку и 5—8% на дотяжку (от всего времени сборки соединения). В случае автоматической сборки все эти три элемента процесса выполняются последовательно одним инструментом. Однако при механизированном выполнении работ предварительное ввертывание часто производят вручную. Объясняется это тем, что от доброкачественности наживления зависит правильная первоначальная установка одной детали по резьбовому отверстию другой, а также возможность исключения срывов первых ниток резьбы, что нередко приводит к порче дорогостоящих корпусных деталей. Как показывает результат исследования, при механическом наживлении скорость вращения ввертываемой детали, диаметр, угол наклона и квалитета резьбы, а также величина осевого усилия, прикладываемого к детали, должны находиться в определенной зависимости. Ввертываемая деталь должна быть подведена к резьбовому отверстию до совпадения осей, затем необходимо создать осевое усилие для прижатия этой детали к кромке отверстия и после этого сообщить детали вращательное движение с определенной скоростью, величина которой обратно пропорциональна диаметру резьбы.

Примерно 80% энергии, расходуемой на весь процесс навинчивания, затрачивается на преодоление сил трения и около 20% на затяжку. Собираемость винтовых или болтовых соединений зависит от точности или достаточности зазоров между винтом (болтом) и соответствующими поверхностями скрепляемых деталей. Это определяется путем расчета размерных цепей соединений.

Неподвижность шпильки, ввинченной в корпус, достигается натягом, создаваемым обычно одним из трех способов:

¨ коническим сбегом резьбы;

¨ упорным буртом;

¨ тугой резьбой с натягом по среднему диаметру.

При первом способе шпилька завинчивается достаточно свободно в гнездо вплоть до сбега, а при дальнейшем ее вращении в витках сбега возникают расклинивающие силы, создающие необходимый натяг.

Стабильность такого соединения зависит преимущественно от механических характеристик материалов корпуса и шпильки, угла сбега резьбы и момента завинчивания шпильки. Для стальных шпилек и корпусов из алюминиевых и магниевых сплавов угол сбега обычно составляет 20°. При стальных корпусах для повышения усталостной прочности и большей неподвижности соединения угол сбега уменьшают.

Этот способ постановки шпилек имеет существенные недостатки, состоящие в том, что расклинивающее действие нередко вызывает чрезмерное смятие начальных витков резьбы в отверстии и микроскопические радиальные трещины, особенно если базовая деталь чугунная. Поэтому, как свидетельствует опыт, использование сбега резьбы рационально лишь в соединениях, не несущих особенно больших нагрузок и не подверженных вибрациям. Натяг, созданный упором бурта в базовую деталь не имеет этого недостатка, но постановка таких шпилек, как и в первом случае , весьма усложняется при механизированной и тем более автоматизированной сборке, так как крутящий момент в конце завинчивания резко увеличивается, что может привести к поломке инструмента

В третьем случае неподвижность соединения достигается за счет натяга по среднему диаметру ( радиальный натяг) всех витков.

В конструкциях машин применяются болтовые и винтовые соединения, собираемые без затяжки с предварительной затяжкой. Область использования соединений первого типа крайне ограничена, соединения же второго типа распространены чрезвычайно широко.

Предварительная затяжка соединений при сборке играет существенную роль в повышении долговечности работы сборочных единиц или машины и должна быть такой, чтобы упругие деформации деталей соединения при установившемся режиме работы машины или механизма находились в определенных пределах, обусловленных конструктивными особенностями.

Степень предварительной затяжки болта или винта зависит от сил, нагружающих соединение.

СБОРКА НЕПОДВИЖНЫХ НЕРАЗЪЕМНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

В конструкциях машин неподвижные неразъемные соединения имеют широкое применение. Разборка этих соединений обычно связана с нарушением состояния сопрягаемых поверхностей, а нередко и с порчей одной или нескольких деталей сборочной единицы. Лишь некоторые виды из них, так называемые условно неразъемные, могут быть разобраны, но число разборок строго ограничивается.

Конструктивных разновидностей неподвижных неразъемных соединений чрезвычайно много. Большинство из них может быть отнесено к одной из трех групп:

¨ соединения с силовым замыканием, относительная неподвижность деталей в которых обеспечивается механическими силами, возникающими в результате пластических деформаций;

¨ соединения с геометрическим замыканием, осуществляемым благодаря форме сопрягаемых деталей;

¨ соединения, в основе которых лежат молекулярные силы: сцепления или адгезия (рисунок 23).

Рис. 23 Примеры соединений, осуществляемых способом пластической деформации.

К наиболее распространенным в машиностроении относятся соединения с гарантированным натягом, сварные, паяные, склеиваемые и заклепочные. По способу получения нормальных напряжений на сопрягаемых поверхностях соединения с гарантированным натягом условно делят на поперечно-прессовые и продольно-прессовые.

В поперечно-прессовых соединениях сближение сопрягаемых поверхностей происходит радиально или нормально к поверхности; такие соединения осуществляют одним из следующих способов:

¨ нагреванием охватывающей детали перед сборкой;

¨ охлаждением охватываемой детали;

¨ путем пластической деформации (например, развальцовки);

¨ приданием упругости охватываемой детали.

При продольно-прессовом соединении охватываемая деталь под действием прикладываемых вдоль оси сил запрессовывается в охватываемую с натягом, в результате чего возникают силы трения, обеспечивающие относительную неподвижность деталей.

Сборку с нагревом охватывающей детали осуществляют чаще всего в тех случаях, когда в соединении предусмотрены конструкцией значительные натяги. При тепловых посадках создаются натяги, средняя величина которых примерно в 2 раза больше натягов при обычных посадках.

Нагрев применяют при сборке тяжело нагруженных соединений, требующих высокой прочности, а также когда охватывающая деталь выполнена из материала, имеющего высокий коэффициент линейного расширения, а соединение подвергается в машине воздействию повышенных температур. Если такое соединение собрать без нагрева, то в процессе эксплуатации прочность его, очевидно, значительно снизится. Нередко нагрев деталей применяют и при сравнительно небольших натягах. Тогда это облегчает процесс сборки и способствует сохранению качества поверхностей сопрягаемых деталей.

В одних и тех же условиях прочность тепловых посадок при передаче крутящего момента в 2—3 раза больше прочности обычных посадок.

Объясняется это тем, что при тепловых посадках микронеровности сопрягаемых поверхностей не сглаживаются, как при холодной запрессовке, а как бы сцепляются друг с другом. Время на запрессовку крупногабаритных деталей с нагревом или охлаждением сокращается в 2—4 раза. Кроме того, часто упрощается и удешевляется сборочное оборудование, ибо отпадает надобность в тяжелых прессах. Пластическую деформацию используют

при сборке соединений, натяг в которых создается радиальным расширением охватываемой или сжатием охватывающей детали.

Основное назначение соединений, получаемых таким способом, — обеспечить неподвижность и герметичность от проникновения газов или жидкостей. Они относятся к числу редко демонтируемых, так как их разборка во многих случаях сопровождается порчей одной или обеих деталей. В конструкциях машин соединения этого типа имеют большое распространение

Распространенными видами пластической деформации, используемыми в конструкциях машин для создания неподвижности и плотности, являются вальцевание, раздача, бортование, осадка, формирование, обжатие.

Пластическую деформацию используют при сборке соединений, натяг в которых создается радиальным расширением охватываемой или сжатием охватывающей детали. Трудоемкость сборки их составляет 10—12% от общей трудоемкости сборочных работ.

Процесс сборки продольно-прессовых соединений состоит в том, что к одной из двух деталей, охватываемой или охватывающей, прикладывается осевая сила надвигающая детали друг на друга. Сила запрессовки растет от нуля до некоторого максимального значения (рис. 24 а).

Охватываемая деталь имеет наружный диаметр больший, чем диаметр отверстия охватывающей детали, и соединение их при относительном продольном перемещении в процессе сборки происходит с деформированием металла (явления механического и молекулярного характера), в результате чего на поверхности контакта возникают значительные нормальные давления и силы трения, которые препятствуют сдвигу этих деталей. Необходимость в дополнительных конструктивных креплениях деталей в таких соединениях обычно отпадает (рис. 24 б).

а б

Рис. 24 а) Теоретическая диаграмма запрессовки: I - ориентация деталей; I -II - наживление; II -III – запрессовка б) Схема продольно- прессового соединения

Способность прессовых соединений выдерживать значительные нагрузки зависит от натяга.

Требуемый для данного соединения натяг определяется в процессе конструирования сборочной единицы при расчете посадок. В настоящее время для повышения долговечности и надежности соединений расчет посадок ведут по наибольшему допустимому натягу, что увеличивает прочность соединения.

Вследствие натяга на поверхности контакта возникает удельное давление, величина которого определяет характер деформации охватываемой и охватывающей деталей. Эти деформации могут быть либо упругими для обеих деталей, либо упругими для одной из них и упругопластическими для другой.

Необходимо отметить, что величина натяга в продольно-прессовых соединениях влияет также на износостойкость деталей. В частности, возникающие в напрессованных на вал или запрессованных в корпус кольцах тангенциальные напряжения растяжения и сжатия способствуют уменьшению износа этих деталей.

По мере уменьшения шероховатости посадочных поверхностей деталей, выполненных из одного и того же материала, диаметры отверстия и вала изменяются меньше. При равных условиях абсолютные значения этих изменений у деталей из разнородных материалов больше, чем из однородных.

Операции запрессовки втулок, особенно с тонкими стенками, во избежание их деформации целесообразно выполнять с помощью оправок, центрирующихся в отверстии (рис. 25 а). Нижняя часть стержня 1 оправки имеет диаметр, равный диаметра отверстия, в которое должна быть запрессована втулка.

В ряде случаях направление детали при запрессовке удобно придавать путем базирования охватывающей и охватываемой детали на оправках приспособления (рис. 25 б) или у специальной направляющей стойке (рис. 25 в).

Рис. 25 Приспособление для направления деталей при запрессовке и выпрессовке.

Сборка изделий с подшипниками качения и скольжения

Шариковые и роликовые подшипники качения получили особенно широкое применение в машиностроении. Надежная работа таких подшипников может быть обеспечена при условии строгого соблюдения правил их сборки.

Качественная сборка шариковых и роликовых подшипников в значительной степени влияет на работоспособность и точность машины. Главные задачи при сборке таких узлов следующие: избежать перекосов наружных и внутренних колец, снабдить движущиеся детали подшипника доброкачественной смазкой, предохранить подшипники и смазку от грязи, стружки и абразивной пыли. Если эти условия не соблюдаются, подшипниковые узлы в эксплуатации быстро нагреваются, шарики (ролики, иглы) отпускаются, в результате чего узел теряет работоспособность. Поэтому при сборке шариковых и роликовых подшипников следует соблюдать следующие правила:

¨ нельзя открывать упаковку подшипника до установки его на место;

¨ при установке надо промыть подшипник смесью бензина и 6 %-го машинного масла;

¨ необходимо высушить подшипник в струе воздуха;

¨ подшипник надо смазать перед установкой на место свежей смазкой того состава, который требуется по техническим условиям.

Чтобы не было перекосов колец при посадке на место, рекомендуется применять нагрев либо охлаждение соответствующих колец (при разборных подшипниках) или целых, неразборных, подшипников.

При посадке на вал внутреннее кольцо нагревают в масляной ванне в течение 15 - 20 мин до температуры, определенной расчетом. При посадке наружного кольца в корпус кольцо или подшипник охлаждают в термостате с твердой углекислотой до температуры (-70°) - (-75°С) в течение 15 - 20 мин.

При запрессовке подшипника качения размер его колец изменяется: внутреннее кольцо увеличивается, а наружное уменьшается. Эти изменения вызывают уменьшение диаметрального зазора между рабочими поверхностями колец и шариков.

Вращающееся или внутреннее кольцо подшипника, сопряженное с цапфой вала, должно иметь посадку с натягом, а наружное — с небольшим зазором так, чтобы кольцо имело возможность во время работы незначительно провертываться.

При установке в узле двух или нескольких подшипников необходимо обеспечить самоцентрирование неподвижных колец в радиальном и осевом направлениях. Это позволит компенсировать возможные неточности обработки, сборки и температурных деформаций базовых деталей. Несоблюдение этого правила может привести к перекосам подшипников и заклиниванию шариков.

На рисунке 26 показаны приспособления для запрессовки подшипников.

При запрессовке подшипников качения с помощью оправок необходимо, чтобы усилие запрессовки передавалось непосредственно на торец соответствующего кольца: внутреннего при напрессовке на вал, наружного при запрессовке в корпус и на оба торца колец, если подшипники одновременно напрессовываются на вал и входят в корпус.

Рис. 26 Запрессовка подшипников а) - с помощью оправок, б) - на прессе

При установке подшипника на коротком валу запрессовку можно производить, прикладывая осевое усилие к валу. При установке подшипников на валу, конец которого имеет резьбу, ее целесообразно использовать как опорную базу для приспособления (рис. 27).

Через переходную гайку 2 и хвостовик 3 винт 5 соединяется с резьбовым концом вала. Осевое усилие для напрессовки создается гайкой 7 со штурвалом. Через упорный подшипник 6, стакан 4 и втулку 1 оно передается на кольцо монтируемого шарикоподшипника После запрессовки особенно при сборке точных подшипниковых узлов, необходимо проверить зазоры при помощи индикаторов.

Регулировка радиального зазора в коническом роликовом подшипнике производится смещением наружного или внутреннего кольца в осевом направлении регулировочным винтом или гайкой или путем подбора соответствующего комплекта бумажных прокладок. Срок службы подшипников качения зависит в значительной мере от степени предохранения их от грязи и пыли. Поэтому после их сборки производится установка прокладок, предохраняющих подшипник от попадания в их рабочую зону пыли и влаги для задержания смазки.

Рис. 27 Переносное винтовое приспособление для напрессовки подшипников на вал

Неправильно установленный зазор в коническом роликовом подшипнике может вызывать преждевременный его износ.

Процесс сборки подшипников скольжения состоит из их установки, пригонки, укладки вала и регулирования опор Сборку разъемных тонкостенных подшипников скольжения обычно начинают с пригонки их по шейкам вала. Затем изготовляют смазочные канавки, если они не были изготовлены заранее на станке и производят сборку подшипника. На рисунке 28 показаны схемы проверки соосности подшипников.

Рис. 28 Схемы проверки соосности подшипников:

а — при помощи струны: б — оптическим методом; 1 — корпус; 2 — подшипники; 3 струна; 4 ~ ролик; 5 — груз; 6 ~ коллиматор; 7 — телескоп

СБОРКА ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ

Цилиндрические зубчатые передачи внешнего зацепления составляют в конструкциях машин и механизмов 75—80% общего количества передач. Некоторые распространенные способы закрепления зубчатых колес на валах показаны на рисунке 29. Наиболее употребительными из них являются первые четыре способа, при этом первый способ — в единичном и мелкосерийном производствах, а второй и третий — в крупносерийном и массовом.

В конструкциях машин и механизмов наиболее широко распространены зубчатые передачи со следующими видами колес:

цилиндрическими — прямозубыми, косозубыми, шевронными, винтовыми и коническими — с прямыми, криволинейными и косыми зубьями. Червячные передачи применяют с цилиндрическим (архимедовым) и глобоидными червяками.

Для зубчатых цилиндрических и конических передач, а также червячных передач государственными стандартами устанавливается двенадцать степеней точности, обозначаемых в порядке убывания точности степенями 1—12.

Рис. 29 Крепление зубчатых колес на валах

Для каждой степени точности зубчатых передач государственным стандартом установлены нормы: кинематической точности колеса, плавности работы колеса и контакта зубьев. Нормы кинематической точности определяют полную погрешность угла поворота зубчатых колес за оборот.

Нормы плавности работы колеса определяют величину составляющих полной погрешности угла поворота зубчатого колеса.

Нормы контакта зубьев определяют точность соблюдения относительных размеров пятна контакта сопряженных зубьев колес в передаче. Независимо от степени точности колес и передач устанавливают нормы бокового зазора.

Основными являются величины минимального гарантированного бокового зазора, обеспечивающего компенсацию уменьшения бокового зазора от нагрева передачи при разности температур зубчатой передачи и корпуса 25° и равенстве коэффициентов линейного расширения. Нормы гарантированного бокового зазора можно изменять.

Важным фактором, определяющим эксплуатационное качество зубчатой передачи, является боковой зазор между зубьями колес. Боковой зазор измеряется для цилиндрических колес в сечении, перпендикулярном к направлению зубьев, в плоскости, касательной к основным цилиндрам, для конических — по нормали к поверхностям зубьев у большего основания делительного конуса.

Зазор в зацеплении является необходимым для компенсации возможных ошибок в размерах зубьев, неточности расстояния между осями зубчатых колес, изменения размеров и формы зубьев при нагреве в процессе работы передачи. Но вместе с этим зазор является причиной возникновения ударов и дополнительного износа зубьев при работе зубчатых колес, а также причиной появления в передаче так называемого мертвого хода, когда отклонение на некоторый угол ведущего зубчатого колеса не вызывает поворота ведомого. Таким образом, зазор в зацеплении должен быть таким, чтобы при работе передачи не произошло заклинивания зубьев, не нарушилась плавность вращения и в то же время мертвый ход был возможно меньше.

Установку колес производят посредством пресса (рис. 30) или же вручную при помощи специальной мягкой оправки и молотка Последний способ применяют в мелкосерийном производстве лишь для зубчатых колес малого размера, термически не обработанных, монтируемых с небольшими натягами. Зубчатые колеса большого размера, термически обработанные, а также устанавливаемые со значительными натягами, следует напрессовывать только посредством пресса, с применением специальных приспособлений. Примером таких приспособлений могут быть пневматические или гидравлические скобы.

Основным требованием, предъявляемым к приспособлениям, является обеспечение точного направления напрессовываемого зубчатого колеса и, таким образом, устранение перекоса его на посадочной шейке.

Рис. 30 Напрессовка зубчатых колес на вал при помощи пресса и приспособления

При больших диаметрах зубчатых колес целесообразно при напрессовке применять приспособления с направляющими планками или стержнями. В таком приспособлении (рис. 31) зубчатое колесо устанавливают или укрепляют на упорной доске 1, которая движется по направляющим стержням 2. В результате этого осуществляют точное центрирование колеса при запрессовке, особенно в начале ее.

В ряде случаев воспользоваться универсальными прессами не представляется возможным, например при установке зубчатых колес на длинных валах. Тогда целесообразно для напрессовки применить специальные несложные установки, имеющие привод от пневматической сети, насосных станций или пневмогидравлических устройств.

Точность сборки смонтированного на валу зубчатого колеса оценивают при контроле сборочной единицы с помощью индикатора

Рис. 31 Контроль на биение узла зубчатое колесо — вал:

а—на призмах; б -— и центрах

Для этого вал 1 устанавливают на плите 2 на призмы и изменением высоты регулируемой призмы 3 добиваются параллельности оси вала плоскости плиты. После этого сверху между зубьями колеса 4 помещают цилиндрический калибр 5 диаметром 1,68m (т — модуль), на который устанавливают ножку индикатора 6.

СБОРКА ЧЕРВЯЧНЫХ ПЕРЕДАЧ

Эти передачи обычно начинают собирать со сборочной единицы червячного колеса, т. е. при отдельно выполненных зубчатых венцах (рис. 32) — со сборки венца со ступицей. Венец напрессовывают с помощью пресса или в приспособлении на ступицу (рис. 32 а) в холодном, чаще в подогретом состоянии до упора в бурт 1. Затем сверлят отверстия и нарезают в них резьбу для стопоров, ввертывают стопоры с последующим раскерниванием их. При сверлении отверстий под стопоры оси их смещают на 1— 2 мм к оси колеса относительно поверхности сопряжения, с тем чтобы исключить увод сверла. Стопор в виде винта под ключ (рис. 32 б) более рационален, так как затяжка его надежнее. Посадку в сопряжении венца со ступицей выбирают такой, чтобы при насаживании венец не деформировался. После этого колесо проверяют на биение венца в центрах на оправке.

При креплении венца болтами (рис. 32 в) его вначале подбирают по пояску ступицы для обеспечения необходимой посадки. Затем для точных тяжело нагруженных передач венец устанавливают на ступицу так, чтобы центры отверстий под винты совпадали в обеих деталях, и закрепляют тремя временными болтами (рис. 32 в). В таком виде проверяют зубчатые колеса на биение. Далее развертывают остальные отверстия, устанавливают в них болты и предельным ключом затягивают гайки. Затем снимают поставленные вначале временные болты, также развертывают отверстия, устанавливают и затягивают рабочие болты.

В конструкции, показанной на (рис. 32 г), после установки венца на ступицу развертывают отверстия под штифты (2—3 шт.) и запрессовывают последние. Болты в этом случае входят в отверстия с зазорами, гайки затягиваются предельным ключом.

Монтаж червячных зубчатых колес на валах и проверку их осуществляют так же, как и в случаях сборки обычных цилиндрических зубчатых колес.

Существенным при сборке червячных передач является обеспечение правильного зацепления червяка с зубьями колеса.

Рис. 32 Сборные червячные колеса

Контроль межосевого расстояния в корпусе и на перекос осей отверстий производят после их растачивания, а при скользящих подшипниках—после запрессовки втулок с помощью контрольных валов, эталонного колеса, измерительного червяка и специальных шаблонов.

Проверка межосевого расстояния посредством контрольных валов и микрометрических приборов обеспечивает точность измерения до 0,01 мм. Шаблоном и щупом межосевое расстояние может быть измерено с точностью до 0,02 мм.

Важным фактором, характеризующим работоспособность червячной передачи, является совпадение оси червяка со средней плоскостью колеса. Смещение средней плоскости колеса может быть проконтролировано по пятну контакта. Последнее представляет собой часть боковой поверхности зуба червячного колеса, на которой располагаются следы краски при сопряжении его с парным червяков, после вращения передачи, при легком торможении. Краску наносят на винтовую поверхность червяка, после чего он вводится в зацепление с зубчатым колесом. Последующим медленным поворотом червяка получают отпечатки на зубьях червячного колеса (рис. 33 а), по характеру которых судят о качестве зацепления.

Относительные размеры пятна определяются: по длине – отношениям расстояния между крайними точками следов прилегания, за вычетом разрывов, превышающих величину модуля (рис. 33 б).

Рис. 33 Виды отпечатков на зубьях червячного колеса при проверке зацепления на краску.

При правильном зацеплении червяка краска должна покрывать поверхность зуба червячного колеса не менее чем на 60—70% по длине и высоте.

В собранном червячном зацеплении контролируют величину бокового зазора между сопряженными боковыми поверхностями витка червяка и зубьев колеса, обеспечивающего свободный поворот червячного колеса при неподвижном червяке. Этот зазор определяется в линейных величинах по нормали к боковым поверхностям.

Зубообработка: методы и способы

2013-04-08T13:06:22Z

Зубообработка

Зубообрабатывающие станки

Согласно принятой в отечественном станкостроении классификации металлорежущих станков каждая модель станка обозначается шифром, состоящим из нескольких цифр в сочетании с буквами. Первая цифра шифра обозначает группу, к которой относится станок. Так, зубообрабатывающие станки Относятся к 5-й группе, поэтому первой цифрой в шифре зубообрабатывающих станков является цифра 5. Вторая цифра в шифре станка характеризует его тип.

Группа зубообрабатывающих станков подразделяется на девять типов: 1 - зубодолбежные и зубострогальные станки для обработки цилиндрических колес; 2 - зубострогальные и зуборезные станки для конических колес; 3 - зубофрезерные станки для цилиндрических и червячных колес; 4 - зубофрезерные станки для червячных колес; 5 - станки для обработки торцов зубьев (зубозакругляющие, зубофасочные); 6 - резьбообрабатывающие станки (для обработки червяков); 7-зубоотделочные (шевинговальные, зубопритирочные), контрольно-обкатные и обкатные станки; 8 - зубошлифовальные станки; 9 - зубохонинговальные и другие зубообрабатывающие станки.

Буква, стоящая после первой цифры шифра, указывает на то, что данная модель станка модернизирована. Последняя буква шифра обозначает, что данная модель является модернизацией базовой модели и имеет специальные изменения для выполнения определенных работ.

В зависимости от уровня точности нарезаемых зубчатых колес станки разделены на следующие классы точности: Н - нормальной точности; П - повышенной точности; В - высокой точности; А - особо высокой точности; С - особо точный.

Цилиндрические зубчатые колеса можно изготовлять 6-8-й степени точности - на станках нормальной точности, 3-4-й степени - на станках повышенной точности, червячные колеса - на станках свыше З-й степени точности.

Назначение, классификация и область применения

Пятая группа станков включает все многообразие зубообрабатывающнх станков, а также специальные резьбообрабатывающие станки. Для обработки зубьев колес используются фрезерование, строгание, долбление, протягивание, точение, шлифование и другие технологические методы, что обычно отражается в названии станка.

В основу классификации зубообрабатывающнх станков положены вид зубчатого колеса, технологический метод резания, назначение обработки (образование зубьев, их отделка) и ряд других признаков. Приведем основные типы станков для обработки зубьев в соответствии с классификацией ЭНИМС.

1. Зубодолбежные станки для обработки по методу обкатки зуборезным долбяком цилиндрических колес, а также зубчатых секторов внутреннего и внешнего зацепления с прямым, косым или винтовым зубом. Они отнесены к первому типу. Это мод. 5107, 5В150, 511.1 и другие полуавтоматические станки. В парке зуборезных станков они составляют более 20%

2. Ко второму типу относятся зуборезные станки для обработки конических колес. По методу обкатки зуборезной головкой обрабатываются круговые зубья на станках мод. 525, 5Б231 и др. Прямозубые колеса получают на зубострогальных станках мод. 5А250, 5282, 5А283 и др.

По методу кругового протягивания каждой впадины работает зубопро-тяжный станок мод. 5245 для обработки конических прямозубых колес в условиях массового производства. Зубофрезерные станки мод. 5П23, 5230 и др. применяют для обработки двумя дисковыми фрезами конических прямозубых колес по методу обкатки. За один цикл обрабатываются обе стороны профиля зуба модулем до 8 мм.

3. Зубофрезерные станки для обработки по методу обкатки червячной фрезой цилиндрических прямозубых и косозубых колес, червячных колес в условиях единичного, серийного и массового производства. Они относятся к третьему типу и составляют около 50% зуборезного оборудования. К ним относятся мод. 530П, 5К32, 5А342, 5300 и др. На некоторых моделях можно работать и пальцевыми модульными фрезами по методу копирования, обрабатывая шевронные зубья. Согласно специфике процесса нарезания эти станки относятся к полуавтоматическим. На станках этого типа нарезаются шлицы на валах, так же как на обычных зуборезных и специальных шлицефрезерных станках (мод. 5350, 5350Б и др.).

4. Зубофрезерные станки для обработки червячных колес работают только по методу обкатки. Как и станки для обработки реек, их относят к четвертому типу (хотя станки для обработки реек могут работать как фрезой по методу копирования, так и зуборезным долбяком). Примером станков этого типа являются мод. 5412, 5414 и др.

5. Станки для обработки торцов зубьев относятся к пятому типу и позволяют обрабатывать фаски, снимать заусенцы или закруглять торцы зубьев. К этим станкам относятся мод. 5525, 5Н580, 5А580 и др.

6. Шестой тип станков пятой группы включает рсзьбообрабатывающе станки, например мод. 5К63 и др.

7. Зубоотделочные станки относятся к седьмому типу зубообрабатывающих станков. Это зубошевинговальные станки (мод. 5702, 5717 и др.), зубопритирочные (мод. 5П725) и др. Сюда же относятся контрольно-обкатные станки мод. 5А725, 5А726, 5Б725 и др. для контроля пятна контакта, бокового зазора и уровня шума.

8. Зубо- и резьбошлифовальные станки относятся к восьмому типу. К нему также относятся станки для шлифования цилиндрических колес мод. 5В830, 5891, 5831 и др.

9. К девятому типу относятся разные зубо- и резьбообрабатывающие станки, например зубохонинговальные (мод. 5913) и т. и.

Зубофрезерные станки

Рабочие движения зубофрезерного станка (рис. 214) сообщаются инструменту и заготовке. Движение резания осуществляет червячная фреза, закрепляемая на шпинделе фрезерного суппорта 2. Стол 4 станка с оправкой В для заготовки получает вращательное движение, согласованное с вращением червячной фрезы. Эти движения обкаточные, они воспроизводят движение зубчатой пары, положенной в основу конструкции станка: рейка — колесо или червяк — колесо. В зависимости от вида нарезаемого колеса движение подачи сообщается заготовке или фрезе. Так, при нарезании цилиндрических, колес фрезерный суппорт по направляющим стойки 1 перемещается вертикально и постепенно нарезает зубья по всей ширине обода колеса на полную высоту зуба или на часть ее (при больших модулях). При нарезании червячного колеса методом радиальной подачи эта подача осуществляется салазками 7 с вращающимся столом, перемещающимся по горизонтальным направляющим 5 станины 6. При нарезании червячного колеса методом тангенциальной подачи это движение получает фреза, перемещающаяся по направляющим фрезерного суппорта (осевая подача фрезы).

Двигатель зубофрезерного станка может обслуживать все рабочие и вспомогательные перемещения. Однако имеются станки, в которых, помимо электродвигателя рабочих движений, есть двигатели гидропривода, быстрого хода станка, периодического осевого перемещения инструмента для равномерного износа фрезы, насоса охлаждения и т. п.

Несущая система станка обеспечивает неизменность или точность выдерживания межосевого расстояния между осью фрезы и осью заготовки. Станина 6 станка имеет горизонтальные направляющие 5 для перемещения салазок со столом или (в других конструкциях) вертикальной стойки с фрезерным суппортом. Суппорт позволяет поворачивать фрезерный шпиндель на угол до ± 60° при нарезании, левых, или правых колес с косым зубом.

Передаточные механизмы движения резания включают ременные, зубчатые конические и цилиндрические передачи, Передаточные механизмы движения подачи и обкатки состоят из зубчатых конических и цилиндрических передач и из червячной пары, приводящей во вращение стол. В качестве суммирующего механизма применяется конический дифференциал. В цепях движения резания и подачи имеются гитары сменных колес для настройки кинематических цепей подач, скоростей, обкатки (деления) и дифференциальной цепи.

Исполнительный механизм (шпиндель фрезерного суппорта) приводится во вращение от цилиндрической косозубой зубчатой передачи; перемещение фрезы при вертикальной и осевой подачах осуществляется винтовыми механизмами. Исполнительный механизм, вращающий заготовку со столом и оправкой, представляет собой обычно червячную пару высокой точности; горизонтальная подача стола на салазках осуществляется винтовой парой.

Система управления станком состоит из кнопочной станции, управляющей электродвигателями, и рукояток для наладки станка на конкретную заготовку (обеспечение межосевого расстояния между фрезой и заготовкой, место для вертикального расположения фрезы относительно колеса, поворота шпинделя фрезы на нужный угол и т. п.). Станок работает как полуавтомат и требует вмешательства оператора лишь для смены заготовок.

Зубодолбежные станки.

Общий вид станка показан на рис. 215, Рабочие движения сообщаются инструменту и заготовке. Движением резания является возвратно-поступательное движение долбяка 1, закрепляемого на шпинделе станка. Стол станка с оправкой для закрепления заготовки 4 (за кожухом) получает вращательное движение, согласованное с вращением долояка. Эти движения обкаточные, они воспроизводят движения зубчатой передачи шестерня — колесо, положенной в основу кинематики станка. Горизонтальное перемещение долбежной головки 2 по направляющим траверсы 3 осуществляется в период врезания долбяка в заготовку. В период холостого хода долбяка вверх осуществляется радиальное перемещение стола с отводом заготовки от долбяка. Перед началом рабочего движения заготовка подводится к долбяку.

Двигатель зубодолбежного станка чаще всего общий, обслуживающий все рабочие и вспомогательные перемещения, однако имеются станки, в которых помимо электродвигателя рабочих движений есть двигатели гидропривода, быстрого хода стола, подвода и отвода заготовки к долбяку, насоса охлаждения и др.

Несущая система станка обеспечивает неизменность межосевого расстояния между долбяком и заготовкой в процессе обработки. Станина 5 зубодолбежного станка с вертикальным шпинделем несет в верхней части траверсу с горизонтальными направляющими, по которым перемещается долбежная головка 2.

Передаточные механизмы движения резания включают ременные, зубчатые конические и цилиндрические передачи. Преобразование вращательного движения в возвратно-поступательное движение долбяка осуществляется кривошипно-шатунным механизмом и сектором с рейкой. Величина хода регулируется перемещением кривошипного пальца относительно оси его вращения, шатун делается раздвижным. Далее движение передается рычагом, имеющим зубчатый сектор, который входит в зацепление с рейкой на шпинделе (штосселе) станка.

Передаточные механизмы движения подачи и обкатки состоят из зубчатых конических и цилиндрических передач и червячной пары, приводящей во вращение стол. В цепях движения резания и подачи имеются гитары сменных колес для настройки цепи подач, скоростей и обкатки (деления). Плавное врезание долбяка в заготовку обеспечивается кулачком с рассчитанным профилем.

Исполнительный механизм (шпиндель долбежной головки) приводится во вращение червячной парой; возвратно-поступательное движение долбяка осуществляется реечной передачей. Исполнительный механизм, вращающий заготовку со столом и оправкой, представляет собой обычно червячную пару высокой точности; горизонтальные перемещения стола во время холостого хода долбяка осуществляются рычажным механизмом.

Система управления станком состоит из кнопочной станции, управляющей электродвигателями, и рукояток для наладки станка на конкретную заготовку (обеспечение межосевого расстояния между долбяком и заготовкой, места вертикального расположения долбяка относительно колеса, длины рабочего хода долбяка и т. п.). Станок работает как полуавтомат и требует вмешательства оператора лишь для смены заготовок.

Зубострогальные станки для обработки конических колес

Широкое применение для обработки конических колес с прямым зубом находят зубострогальные станки, работающие двумя резцами (рис. 216). Рабочие движения сообщаются инструменту и заготовке. Движение резания осуществляют резцы, движущиеся возвратно-поступательно в радиальном направлении к центру станка и закрепляемые в резцовых салазках. Салазки размещены на люльке 2, представляющей собой образующее плоское колесо. Заготовка 4 закрепляется в шпинделе делительной головки 5. Заготовке через зубчатую передачу сообщается вращение в период обкатки.

Она же совершает операцию деления при помощи особого механизма. Вращения люльки и заготовки являются обкаточными движениями, которые воспроизводят зацепление нарезаемого, конического колеса с плоским производящим колесом. Головка 5 устанавливается под определенным углом к плоскости движения резцов на направляющих 6. Подвод и отвод заготовки к резцам совершается по салазкам 7. После установки заготовки станок работает но следующему циклу: пуск станка и начало работы резцов — врезание резцов в заготовку — обкатка резцами впадины зуба — отвод заготовки в исходное положение. — деление заготовки на один зуб и т. д. z раз.

Двигатель зубострогального станка обеспечивает все рабочие и вспомогательные движения. Несущая система станка обеспечивает неизменность условий обработки. На станине 1 станка закреплены все основные узлы.

Передаточные механизмы движения резания включают ременные передачи со сменными шкивами. Преобразование вращательного движения в возвратно-поступательное движение резцов осуществляется кривошипно-шатунным механизмом. Передаточные механизмы движения подач и обкатки состоят из цилиндрических и конических передач и из червячной пары, приводящей во вращение шпиндель с заготовкой. Продолжительность обработки одной впадины изменяется при помощи гитары сменных колес. Вращение заготовки согласовывается с вращением суппорта, на котором установлены резцы. Согласование производится гитарой сменных колес суппорта, на котором установлены резцы.

Система управления станком состоит из кнопочной станции, управляющей электродвигателем, и рукояток для наладки станка на конкретную заготовку. Станок работает как полуавтомат: после установки заготовка и включения электродвигателя все движения, необходимые для нарезания зубьев, осуществляются автоматически.

Система охлаждения зоны резания включает помпу и систему очистки СОЖ.

Зубодолбление

Зубодолбление цилиндрических колес

Нарезание зубьев цилиндрических зубчатых колес на зубодолбежных станках производится двумя методами: обкатыванием — круглыми долбяками или зубчатой рейкой и копированием — специальной резцовой головкой. Наибольшее применение в промышленности получил метод обкатывания круглыми долбяками. Обработку производят на зубодолбежных станках с одним вертикальным инструментальным шпинделем или на станках с двумя противоположно расположенными горизонтальными шпинделями. Метод обкатывания круглым долбяком более универсален, его технологические возможности значительно шире, чем при зубофрезеровании червячными фрезами.

На зубодолбежных станках методом обкатывания круглыми долбяками можно нарезать зубчатые колеса внешнего (рис. 1, а) и внутреннего (рис. 1, б) зацеплений с прямыми и косыми зубьями, с бочкообразной (рис. 1, в) и конической (рис. 1, г) формами зуба.

Некоторые типы зубчатых колес могут быть нарезаны только долбяками, к ним относятся блочные зубчатые колеса с близко расположенными венцами (рис. 1, д), колеса цилиндроконических передач (рис. 1, е), зубчатые рейки (рис. 1, ж), шевронные колеса без канавки между зубьями (рис. 1, з) и с канавками, короткие шлицевые валы, а также копиры со сложной формой зубьев.

Рис. 1. Нарезание зубчатых колес круглыми долбяками на зубодолбежных станках

Зубодолбление широко применяют не только там, где вследствие геометрии колеса нельзя использовать зубофрезерование, но и для нарезания стандартных зубчатых колес высокого качества. Степень точности изготовления зубчатых колес круглыми долбяками: при применении долбяков класса АА - 6-я, класса А -7-я и класса В - 8-я (по ГОСТ 1643-81). Шероховатость поверхности профилей зубьев Ra = 0,8 -1,6 мкм.

Принципы образования зубьев и методы зубодолбления

Нарезание зубчатых колес круглыми долбяками по методу обкатывания основано на воспроизведении зацепления пары зубчатых колес. Одним элементом является нарезаемое колесо, другим - круглый долбяк 2 (рис. 1, а). Если червячную фрезу можно сравнить с производящей рейкой, то долбяк сравнивают с зубчатым колесом, имеющим такое же число зубьев.
Долбяк нарезает зубья строганием при возвратно-поступательном движении, причем снятие стружки производится по всей ширине зуба и только в процессе рабочего хода 3. При обратном ходе 1 снятие металла не происходит, инструмент отводится от заготовки (или заготовка отводится от инструмента), чтобы исключить повреждение режущих кромок при трении.
В процессе резания колесо 6 и долбяк 1 вращаются согласованно вокруг своих осей, совершая движения обкатки 7 и 4 относительно друг друга для придания эвольвентного профиля зубьям нарезаемого колеса, одновременно долбяк совершает возвратно-поступательное движение вдоль оси. Поворот долбяка на один зуб соответствует повороту заготовки также на один зуб.
В начале обработки долбяк 2 быстро подводится к заготовке, не доходя до ее наружной поверхности примерно 0,5...1,00 мм. По традиционному методу обработки первоначально долбяк 2 осуществляет врезание с определенной радиальной подачей 5. При достижении полной высоты зуба (если обработку производят за один проход) врезание прекращается, автоматически включается круговая подача, начинается взаимная обкатка, в результате движения резания происходит формирование профиля зубьев колеса. Обкатывание продолжается до тех пор, пока заготовка после врезания не совершит один полный оборот, т.е. все зубья колеса будут полностью обработаны. После чего станок автоматически выключается, заготовка возвращается в исходное положение.

На зубодолбежных станках с ЧПУ врезание долбяка может также осуществляться с меньшей радиальной подачей при одновременной взаимной обкатке.

Рис. 2. Схема нарезания круглыми долбякамн цилиндрических колес:
а - прямозубых; б - косозубых (с помощью винтового копира (в))

Таким образом долбяк по спиральной подаче за несколько оборотов заготовки достигает полной высоты зубьев.

При нарезании косозубых колес внешнего зацепления долбяк 2 (рис. 2, б) должен быть также косозубым с тем же углом наклона, что и нарезаемое колесо 6, но с противоположным направлением наклона зуба. Заготовка и долбяк вращаются в разных направлениях 7 и 4. Для образования косых зубьев колеса долбяк при его возвратно-поступательном движении (3 и 1) получает дополнительный поворот. Поворот осуществляют от специального копира с винтовыми направляющими (при обработке прямозубых колес направляющие копиры прямолинейные).

Винтовые направляющие копира 1 (рис. 2, в) должны иметь направление наклона, как у зубьев долбяка 2, а угол наклона, - как у зубьев нарезаемого колеса. Шаг направляющих копира Н должен быть равен шагу винтовой линии зубьев долбяка Т, который зависит от угла наклона линии зуба и диаметра делительной окружности долбяка. Отношение шага направляющих копира Н к шагу винтовой линии зубьев нарезаемого колеса должно быть равно отношению числа зубьев z0 долбяка к числу зубьев z нарезаемого колеса:

а угол наклона зуба

Рис. 4. Зацепление зубьев цилиндроконическнх передач (а) и приспособление для обработки колес (б)

3. Нарезание зубьев колес цилиндроконических и цилиндрогипоидных передач производят на зубодолбежных станках с использованием специальных приспособлений (см. рис. 1, е). Наибольший диаметр колеса определяют таким образом, чтобы сечение его зуба 2 представляло равнобедренный треугольник, а зубья шестерни 1 имели эвольвентный профиль (рис. 4, а). При этом параметры зубьев шестерни ограничены опасностью подрезания (при малых углах профиля) и заострения (при больших углах профиля). Наиболее часто применяют угол профиля у колеса и шестерни а = 20°.
При зубодолблении колеса правильного зацепления можно добиться в том случае, если число зубьев у долбяка равно или больше на один зуб, чем у шестерни. Износ долбяка имеет значения до тех пор, пока смещение исходного контура долбяка больше смещения исходного контура шестерни. На рис. 4, б показано приспособление 1, установленное на стол 2 зубодолбежного станка с ЧПУ. С помощью этого приспособления можно производить обработку зубьев колес цилиндроконических и цилиндрогипоидных передач долблением или протягиванием, непрерывным обкатным или прерывистым обкатным и прерывистым врезным методами.

4. Нарезание колес зубчатыми гребенками осуществляют на зубострогальных станках вертикальной компоновки методом обката. Станки предназначены главным образом для нарезания крупномодульных прямозубых и косозубых цилиндрических колес, шевронных колес с разделительной канавкой в середине заготовки, цепных звездочек и т.д. Если установить на станке устройство для закрепления долбяка, то можно нарезать зубчатые колеса внутреннего зацепления с прямыми, косыми и шевронными зубьями.

Процесс нарезания зубьев гребенкой основан на зацеплении нарезаемого колеса с зубчатой рейкой, которая выполняет функции режущего инструмента. Заготовка 2, закрепленная на столе станка, имеет вращательное и поступательное движение вдоль гребенки 1, а зубчатая гребенка, установленная в суппорте, имеет возвратно-поступательное движение (рис. 5, а). Резание осуществляется при движении гребенки вниз, при ходе вверх гребенка отводится от заготовки.
Эвольвентная форма зубьев колеса получается в результате обката нарезаемого колеса вдоль зубьев гребенки, которые имеют прямолинейные режущие кромки (рис. 5, б). Обычно число зубьев гребенки меньше, чем число зубьев нарезаемого колеса, поэтому обкат колеса по гребенке приходится осуществлять многократно. Точность обработки зубчатыми гребенками высокая, соответствует 3-5 степени точности.

5. Нарезание зубчатых колес методом копирования производят многорезцовыми головками на специальных зубодолбежных станках. Этот метод применяют для обработки зубчатых колес с внешним зацеплением с модулем т = 2*12 мм, диаметром da = 25*500 мм и шириной зубчатого венца b < 150 мм. Все зубья колеса нарезают одновременно. Число резцов 5 (рис. 6) в головке равно числу зубьев нарезаемого колеса. Резцы затылованы, профиль режущей кромки каждого резца соответствует форме впадины зуба. Во время резания резцовая головка 1 неподвижна, а обрабатываемое колесо 4 совершает возвратно-поступательное движение в вертикальной плоскости внутри резцовой головки.

Нарезание зубьев осуществляют за несколько рабочих ходов детали. Резцы в головке расположены радиально. Перед каждым рабочим ходом наружный конус 2 подводит резцы к центру на величину заданной подачи до тех пор, пока не будет достигнута полная высота зуба нарезаемого колеса. Внутренний конус 3 после каждого рабочего хода отводит резцы от заготовки, обеспечивая зазор при обратном ходе. При достижении окончательного размера зубьев резцы отводятся в исходное положение, а заготовка перемещается вниз в загрузочную позицию.
Время обработки зубчатого венца муфты автомобиля (z = 24; т = 5 мм; b = 10 мм) 21 с.

Рис. 5. Схема нарезания зубьев зубчатой гребенкой

Рис. 6. Схема нарезания зубьев резцовой головкой

Этот высокопроизводительный метод применяют для обработки крупных серий зубчатых колес невысокой точности (8-11 степени по ГОСТ 1643-81).

6. Зуботочение круглыми долбяками применяют для изготовления зубчатых колес внутреннего зацепления среднего и крупного модуля с углом наклона B₂ = 0*60° (рис. 7). В процессе резания режущий инструмент 1 (см. рис. 7), имеющий форму долбяка, и обрабатываемое колесо 2 взаимно обкатываются на скрещенных осях. Угол скрещивания осей долбяка и заготовки обычно равен 25...35°. Скорость резания v при зуботочении, равная сумме окружных скоростей долбяка v₀ и заготовки v₂, выбирается в пределах 20...40 м/мин. Режущий инструмент перемещается в вертикальной плоскости с осевой подачей S₀ = 0,5*2,0 мм/об, долбяка. Достигаемая при зуботочении точность равна 8-9 степени (ГОСТ 1643-81). Поэтому зуботочение часто применяют для предварительной обработки прямозубых или косозубых колес с внутренним зацеплением.
Круглые долбяки, зубчатые гребенки и их заточка. Круглые долбяки изготовляют трех типов: дисковые с прямыми и косыми зубьями (рис. 8, а), чашечные с внешними (рис. 8, б) и внутренними (рис. 8, г) прямыми зубьями, хвостовые прямозубые и косозубые (рис. 8, в).

Рис. 7. Схема зуботочения цилиндрических колес с внутренним зацеплением

. Рис. 8. Типы круглых долбяков (а, б, в, г) и параметры зуба долбяка (д)

Круглые долбяки изготовляют классов точности АА, А и В.
Дисковые долбяки обычно применяют для колес внешнего зацепления. Для повышения периода стойкости и точности обработки диаметр долбяка выбирают максимально возможным. Чашечные долбяки с внешними зубьями применяют для обработки колес внешнего зацепления с выступающим буртиком или зубчатым венцом. Долбяк этого типа жестче, чем хвостового типа, поэтому чашечные долбяки с внутренними зубьями рекомендуют применять для обработки более точных колес внутреннего зацепления.

Хвостовые долбяки применяют для нарезания колес внутреннего зацепления. Долбяки имеют форму закаленного шлифовального колеса с затылованными зубьями. Так как зубья долбяка имеют небольшой конус, после заточки толщина зуба и внешний диаметр уменьшаются, профиль зубьев изменяется. Для повышения срока службы при нарезании колес внешнего зацепления у нового долбяка увеличивают диаметр делительной окружности. Передний угол у = 5° для облегчения резания (рис. 8, д). Задний угол при вершине a_в = 7°56' при а =14,5°, а_в = 5°49' при а = 20° и а_в = 4°43' при а = 25°, боковые задние углы по нормали а_б = 2-2°30'.

Для выверки долбяка на шпинделе станка служит контрольный поясок. Долбяки с модулем 1,5 мм и больше изготовляют с модифицированным профилем. Для изготовления среза 2 на головке зуба колеса 1, облегчающего вход в зацепление, эвольвентная форма профиля в ножке зуба 4 долбяка имеет утолщение 3 (рис. 9, а). Выполнение в ножке зуба долбяка 8 фланка 7 способствует снятию фаски 6 на головке зуба 5 колеса, предохраняющей его эвольвентный профиль отповреждений при транспортировании (рис. 9, б). Если зубодолбление производят с подрезкой ножки зуба 9 под последующее шевингование или шлифование, долбяки изготовляют с протуберансом 10 (рис. 9, в) на головке зуба.

Рис.9. Долбяки с модифицированным профилем зуба

Обычно долбяки изготовляют из быстрорежущей стали твердостью 63...64,5 HRC. Для обработки зубчатых колес с повышенной твердостью и большой шириной венца применяют долбяки из порошковой быстрорежущей стали с высокой твердостью (66...67 HRC) и вязкостью.
Покрытие долбяков износостойкими покрытиями из нитрида титана и карбида титана способствует повышению их стойкости. Так как при первой заточке износостойкий слой снимается с передней поверхности, то очень важно иметь высокую твердость основного материала. У долбяков с покрытием максимальный износ по задней поверхности на чистовых операциях допускается меньше на 0,2...0,3 мм, чем у долбяков без покрытия.

7. Косозубые долбяки применяют для изготовления косозубых колес внешнего и внутреннего зацепления. При изготовлении колес внешнего зацепления направление угла наклона линии зуба долбяка и обрабатываемого колеса противоположные, а для внутреннего зацепления углы наклона инструмента и детали одинаковые. Косозубый долбяк и направляющие копира станка находятся в определенной зависимости друг с другом. Косозубый долбяк, спроектированный для определенного зубчатого колеса, нельзя использовать для нарезания других колес, если угол наклона зуба их отличается от угла наклона данного колеса.

8. Долбяки для шевронных колес изготовляют комплектно: один - с правым наклоном зуба, другой - с левым для обработки обеих половин шевронного колеса. Долбяки со специальной заточкой режущих кромок выточки в заготовке шевронного колеса не требуют. Диаметры долбяков в комплекте после заточки должны быть одинаковыми.

9. Долбяки для колес внутреннего зацепления. Число зубьев долбяка для внутреннего зацепления должно быть равно или несколько меньше числа зубьев сопряженной шестерни. Долбяки с числом зубьев менее 10 применять не рекомендуется. С уменьшением диаметра долбяка увеличивается переходная поверхность в основании зуба колеса и возникает опасность срезания вершин зубьев колеса боковыми поверхностями зубьев долбяка при обкатывании. При увеличении диаметра долбяка происходит срезание уголков вершин зубьев колеса при врезании на полную высоту. Зубчатые гребенки (рис. 10, а) предназначены для обработки цилиндрических колес внешнего зацепления с прямыми и косыми зубьями и шевронных колес. Геометрическая форма профиля зуба зубчатой гребенки соответствует профилю зуба исходного контура зубчатой рейки. Профиль зуба гребенки изготовляют различной формы: для чернового и чистового нарезания зубьев, под шевингование и шлифование, с протуберансом и фланком и с полностью скругленной вершиной зуба. Одной и той же прямозубой гребенкой можно нарезать прямозубые и косозубые цилиндрические колеса.

Шевронные колеса изготовляют косозубыми гребенками. Плоская форма гребенок по сравнению с другими видами инструмента проще в изготовлении и измерении и гарантирует высокую точность изготовления. По мере переточки размер зуба гребенки не меняется. Гребенка имеет большое число возможных переточек, ее стачивают до высоты 3,5 мм. Чтобы сохранить прочность зуба сверху гребенки 1 устанавливают упорную подкладку 2 (рис. 10, б). Передний угол, равный 6°30', образуется при ее установке в державку зубодолбежного станка.

Заточка круглых долбяков и зубчатых гребенок

Прямозубые долбяки затачивают с передним углом 5° (рис. 11, а). От этого угла зависит точность профиля режущей кромки, поэтому при заточке его необходимо выдерживать с жесткими допусками. Погрешность переднего угла оказывает влияние на точность эвольвен-тного профиля зуба. Долбяки затачивают на станке с вращающимся столом, который наклонен под углом 5°.
Косозубые долбяки затачивают в специальном приспособлении. Затачиваемая передняя поверхность располагается под углом 90° к винтовой линии зуба долбяка, передний угол равен 5° (рис. 11, б). Каждый зуб затачивается отдельно, поэтому очень важно снимать одинаковый слой металла со всех зубьев с последующим тщательным выхаживанием. Колебание высоты зубьев долбяка вызывает погрешность шага обрабатываемого колеса. Неперпендикулярное расположение шлифовального круга к винтовой линии и неправильный передний угол вызывают погрешность эвольвенты зуба колеса. После заточки у косозубых долбяков проверяют передний угол и точность расположения высоты зубьев, у прямозубых долбяков проверяют только передний угол. Визуально контролируют шероховатость поверхности, прижоги и отсутствие следов износа на режущих кромках.

Рис. 10. Зубчатая гребенка (а) и ее закрепление в суппорте станка (б)

Рис. 11. Заточка круглых долбяков:
а - прямозубых; б - косозубых; в - косозубых для шевронных колес

При заточке долбяков для шевронных колес первой операцией является шлифование передней поверхности перпендикулярно оси долбяка снятия затупленного слоя. Так как долбяки этого типа применяются в паре (комплектно), один долбяк с правым, другой с левым наклоном зуба, то диаметры их должны быть одинаковыми. На передней поверхности зуба долбяка со стороны острого угла снимается небольшая фаска 2, а со стороны тупого угла образуется радиусная канавка 1, параллельная эвольвентному профилю, для лучшего схода стружки (рис. 11, в). Долбяками с такой заточкой можно нарезать шевронные колеса 3 без разделительной канавки.

Рис. 12. Схемы заточки зубчатых гребенок

Режущая кромка зуба долбяка 4 с фаской режет до вогнутой вершины, а режущая кромка с канавкой выходит за выпуклую вершину зуба колеса.
Стандартная форма заточки передней поверхности зубчатой гребенки для черновой 1 и чистовой 2 обработки прямозубых и косозубых цилиндрических колес, а также шевронных колес с широкой разделительной канавкой показана на рис. 12, а. На рис. 12, б приведена схема заточки косозубой зубчатой гребенки 3 для нарезания зубьев шевронных колес без разделительной канавки.

Зажимные приспособления

Зажимные приспособления на зубодолбежные станки в отличие от приспособлений, применяемых в станках других видов обработки - консольного типа, поэтому они должны иметь достаточную жесткость, массу и небольшой вылет, чтобы уменьшить вибрации и отжимы в процессе резания.

На рис. 13, а приведено зажимное приспособление универсального типа. Зубчатое колесо 3 базируют по отверстию и торцу зубчатого венца и центрируют по втулке 4, которая установлена в планшайбе 5. Заготовка в приспособлении зажимается с помощью гидроцилиндра через тягу 7, соединительную муфту 6, шток 2 и прижимную крышку 1. Это приспособление обеспечивает точное и жесткое крепление, его можно использовать для широкого диапазона зубчатых колес, заменяя втулку 4, шток 2 и крышку 1.

На рис. 13 показано многокулачковое приспособление для закрепления зубчатого колеса с выступающим буртиком.

Рис. 13. Зажимное приспособление для зуборезных станков

Преимущества многокулачковых приспособлений заключаются в том, что кроме большого срока службы и высокой точности они допускают большой диапазон развода кулачков (до 0,5 мм), что значительно облегчает условия установки заготовки в приспособлении.

Обрабатываемое колесо 2 центрируют по пальцу 1 с опорой на торец планшайбы, а закрепляют кулачками 3. Зажимные кулачки 3 в количестве шести - десяти штук закрепляют заготовку при воздействии на них конического штока 5 от гидравлического привода. Пружинное кольцо 4 постоянно поджимает кулачки 3 к конической поверхности штока 5. Когда обработка колеса будет закончена, стакан 6 поднимется от перемещения пальцев 7 и столкнет деталь с оправки для передачи транспортером на другой станок.

Точность установки приспособления на станке, в котором обрабатываемое колесо зажимается цангой или кулачками, определить практически невозможно. В этом случае контроль производят либо по точно обработанной заготовке, либо по специальному калибру 8, размеры которого должны соответствовать размерам нарезаемого колеса. Радиальное биение наружной поверхности калибра 8, закрепленного в приспособлении, не должно превышать 0,015...0,020 мм. Торцовое биение не более 0,005...0,01 мм.

Зубонарезание

Основной технологической операцией при изготовлении зубчатых колес является обработка их зубьев, на которую затрачивают 50...60% от общей трудоемкости механической обработки.

Нарезание зубьев на зубчатых колесах в производстве осуществляют фрезерованием, долблением, строганием, шлифованием, накатыванием, протягиванием и другими способами.

При изготовлении эвольвентных зубчатых колес различают два метода зубонарезания: копированием профиля режущего инструмента (метод деления) и обкатыванием (метод огибания).

1. Метод копирования. По методу копирования впадина между зубьями колеса образуется режущим инструментом (резцом, пальцевой или дисковой фрезой, протяжкой, шлифовальным кругом), имеющим профиль режущих кромок, одинаковый с профилем впадины обрабатываемого колеса.

Дисковой модульной фрезой на горизонтально-фрезерном станке (рис. 41) нарезают зубчатые колеса. Фреза 3 совершает вращательное движение, а стол станка 5 с нарезаемым колесом и делительной головкой^* перемещается вдоль оси колеса (продольная подача). После того как впадина зуба профрезерована полностью, стол с заготовкой, посаженной на оправу 2, и делительной головкой отводится в исходное положение, а заготовка 1 с помощью делительной головки 4 поворачивается на один зуб или на один шаг. Далее фрезеруется следующая впадина и т. д.

Рис. 41

При больших модулях^** размеры дисковых фрез получаются очень большими, поэтому при нарезании зубчатых колес с модулем от 30 до 75 мм предпочитают применять пальцевые фрезы.

2. Метод обкатывания. При нарезании зубьев червячной фрезой (рис. 42.I) последней сообщают вращательное движение в направлении стрелки А и поступательное движение подачи в направлении стрелки В. Одновременно заготовка получает вращательное движение. Благодаря вращательным движениям фрезы и заготовки профили режущих кромок фрезы занимают по отношению к профилю зубьев колес ряд положений (рис. 42. II). Эвольвентные профили зубьев колеса образуются при этом как огибающие ряда положений кромок фрезы.

Другой инструмент, работающий по методу огибания, — режущее зубчатое колесо (долбяк), зубьям которого придана форма, обеспечивающая им режущие свойства. При нарезании зубьев долбяку придают возвратно-поступательное движение в направлении стрелки Н (рис. 42. III). Перемещаясь вниз, долбяк своими зубьями срезает с заготовки металл. Кроме того, долбяк и заготовка вращаются в направлении стрелок В и С. При вращении долбяк делительной окружностью D—D (рис, 42, IV) катится без скольжения по делительной окружности Е—Е заготовки в направлении стрелки Р. Эвольвентный профиль зуба долбяка при этом будет занимать ряд последовательных положений, как показано на рисунке. Эвольвентный профиль зуба колеса будет огибающей всех положений эвольвентного профиля зуба долбяка.

Рис. 42

Червячная фреза и долбяк — универсальные инструменты. Они имеют преимущественное применение при нарезании зубьев на зубчатых колесах.

Метод обкатывания наиболее точен и производителен и является основным при обработке зубчатых колес.

Наша промышленность выпускает различные зубообрабатывающие стенки. Так, нарезание зубьев методом обкатывания производится на зубофрезерных, зубодолбежных и зубострогальных станках.

^* Делительная головка — устройство, применяемое большей частью для обработки на фрезерных станках деталей, требующих периодического поворота вокруг своей оси на любое наперед заданное число

^** Модуль — зубчатого зацепления — число, выражающее кратность шага зубчатого зацепления числу 31.

Зубофрезерование

Принцип образования зубьев червячной фрезой

В производстве зубчатых колес нарезание зубьев на зубофрезерных станках червячными фрезами методом обката является наиболее распространенным и трудоемким. Этим методом можно нарезать цилиндрические зубчатые колеса внешнего зацепления с прямыми и косыми зубьями стандартной, конической и бочкообразной формы, блочные колеса, червячные колеса, шлицевые валы, звездочки цепных передач и др.

Одной червячной фрезой одинакового нормального модуля и угла профиля можно нарезать большое количество прямозубых и косозубых колес с различным числом и углом наклона зубьев, но с одинаковым модулем и углом профиля. Двухвенцовые зубчатые колеса с различным числом зубьев у венцов нарезают за один установ заготовки.

При зубофрезеровании методом обката инструмент и заготовка, находясь в зацеплении, вращаются вокруг своих осей, как червяк и червячное колесо (червяк представляет собой червячную фрезу). Продольные стружечные канавки фрезы образуют отдельные зубья с прямолинейным профилем, которые в результате затылования получают задние углы, необходимые для обработки резанием. По методу обката профиль зубьев цилиндрического колеса образуется прямолинейными режущими кромками червячной фрезы. Процесс резания заготовки червячной фрезой можно рассматривать подобно зацеплению зубчатой рейки 2 (червячная фреза) и зубчатого колеса 1 (заготовки) на рис. 1, а.

На рис. 1, б показано, как следующие один за другим зубья 3 червячной фрезы входят в контакт с зубом 4 обрабатываемого колеса и формируют эвольвентный профиль. Эвольвентная форма зуба колеса, образованная прямолинейными режущими кромками одной червячной фрезой, обладает такими свойствами, которые позволяют зубчатым колесам с любым числом зубьев правильно зацепляться между собой и с зубчатой рейкой.

Другим важным преимуществом эвольвентного зацепления является то, что зубчатые колеса с эвольвентным профилем менее чувствительны к неточностям монтажа. Прямолинейный профиль зубьев червячной фрезы прост в изготовлении и контроле.

На рис. 1, в показана кинематическая схема зубофрезерного станка. Червячная фреза 2 и обрабатываемое колесо 1 получают от главного электродвигателя 6 через шкивы и систему зубчатых колес вращательные движения, которые относятся друг к другу, как число зубьев колеса к числу заходов червячной фрезы, т.е. червячная фреза и обрабатываемое колесо кинематически точно связаны между собой.

Рис. 1.Зубофрезерование цилиндрических колёс:

а – зацепление червячной фрезы с колесом; б – образование эвольвентного профиля;

в – принципиальная схема зубофрезерного станка.

Главным механизмом в кинематической цепи для передачи вращательного движения обрабатываемому колесу является делительная червячная передача 8/9. Эту передачу изготовляют с высокой точностью и собирают с минимальным боковым зазором.

Аналогичную роль в передаче вращательного движения червячной фрезе выполняет косозубая цилиндрическая пара 5/4. Червячная фреза кроме вращения имеет возможность перемещаться вдоль своей оси относительно косозубого колеса 5 и осуществлять движение подачи параллельно оси обрабатываемого колеса 1 по шлицевому валу 3. Зубчатые колеса для изменения скорости резания, подачи, деления находятся в узле 7.

Методы и способы нарезания зубьев

Нарезание цилиндрических зубчатых колес. Цилиндрические прямозубые и косозубые колеса нарезают двумя основными методами: копирования и обката.

Метод копирования, при котором профиль режущей части инструмента соответствует профилю впадины зуба нарезаемого колеса (рис. 2, в), имеет в основном малую производительность и невысокую точность, поэтому его применяют ограниченно, обычно в единичном производстве для обработки неответственных зубчатых передач (например, дисковыми модульными фрезами на универсально-фрезерных станках с использованием делительной головки). Метод копирования пальцевыми модульными фрезами применяют для обработки крупномодульных цилиндрических и шевронных колес, а также когда изготовление червячными фрезами неэкономично.

Метод обката, обладающий более высокой производительностью и точностью, широко применяется в различных отраслях промышленности. В настоящее время наибольшее распространение получили следующие способы зубофрезерование методом обката.

Зубофрезерование с осевой подачей осуществляется при подаче червячной фрезы параллельно оси обрабатываемого колеса (рис. 2, а). Этот универсальный способ имеет наибольшее применение в промышленности для нарезания цилиндрических колес и шлицевых валов на обычных зубофрезерных станках. К недостаткам этого способа относится большая длина врезания l, которая возрастает с увеличением диаметра червячной фрезы и угла наклона линии зуба.

3убофрезерование с радиальной осевой подачей заключается в том, что подача червячной фрезы в начале резания и до получения полной высоты зуба осуществляется радиально к оси обрабатываемого колеса, затем она прекращается и включается осевая подача (рис. 2, б). Этот способ осуществляется на специальных зубофрезерных станках обычными червячными фрезами. Производительность при радиально-осевой подаче выше, чем при осевой, за счет сокращения времени на врезание. Из-за повышенного износа зубьев червячной фрезы радиальная подача выбирается в пределах 0,7-0,9 мм/об. Этот способ рекомендуется применять там, где это необходимо по условиям обработки, например при зубофрезеровании зубчатых колес с большим наклоном линии зуба и закрытых зубчатых венцов, при зубофрезеровании двумя рабочими ходами и работе червячными фрезами большого диаметра. В обычных условиях способ с осевой подачей является более экономичным.

Зубофрезерование с диагональной подачей осуществляется на специальных зубофрезерных станках, где осевая подача сочетается с тангенциальной. Фреза перемещается по диагонали параллелограмма, составленного из двух подач - осевой и тангенциальной (рис. 2, г).

Зубофрезерование с диагональной подачей по сравнению с осевой улучшает сопрягаемость профилей зубьев прямозубых колес при обкате благодаря скрещиванию огибающих резов. Это особенно важно для зубчатых колес, которые в дальнейшем не подвергаются окончательной обработке (например, зубчатые колеса насосов). Уменьшается также шероховатость поверхности на профилях зубьев. Существенно повышается период стойкости червячных фрез из-за более равномерного износа зубьев по всей рабочей длине фрезы.

Этот способ целесообразно применять для обработки колес с широкими зубчатыми венцами, пакета колес или колес с повышенной твердостью, когда необходимо иметь большой период стойкости инструмента в процессе обработки. При диагональном зубофрезеровании экономически оправдано применять длинные и точные червячные фрезы.

Зубофрезерование с переменной осевой подачей основано на увеличении подачи при входе и выходе червячной фрезы из заготовки. Фрезерование зубчатого колеса начинается на максимальной подаче, затем она постепенно уменьшается до постоянной величины. На постоянной подаче станок продолжает работать до начала выхода фрезы из заготовки. В этот момент подача снова автоматически повышается до установленного максимального значения.

Увеличение подачи вызывает увеличение шероховатости поверхности на зубьях, поэтому этот способ применяют для зубчатых колес до т=5 мм под последующие чистовые операции - шевингование или шлифование, а также в случае нарезания зубчатых колес с большим углом наклона линии зуба, где путь врезания достаточно велик. Зубофрезерование с переменной осевой подачей позволяет повысить производительность на 20-35 %.

Сущность метода зубофрезерования за два рабочих хода состоит в том, что первый и второй рабочие ходы осуществляются последовательно, за один установ заготовки (рис. 2, д), причем второй рабочий ход производится при минимальном припуске - глубина резания составляет 0,5-1,0 мм. Первый рабочий ход, как правило, производят на попутной подаче, второй - на встречной. Из-за малого припуска при втором рабочем ходе скорость резания и осевая подача выше, чем при первом.

При зубофрезеровании за два рабочих хода, которое применяют для колес с модулем свыше 4 мм помимо повышения производительности достигается высокая стабильная точность параметров зубьев, особенно по направлению зуба, создаются благоприятные условия для автоматизации процесса зубофрезерования, увеличивается период стойкости инструмента и производительность на последующей операции зубошевингования.

При встречном зубофрезеровании срезаемая стружка имеет форму запятой, в начале ее толщина минимальная, а в конце - максимальная. При этом режущие кромки, особенно когда они затуплены. В начале врезания не режут, а скользят по поверхности, уплотняют ее, сами подвергаются повышенному износу. Условия резания значительно затруднены.

При попутном зубофрезеровании наоборот, толщина стружки в начале резания максимальная, а в конце - минимальная. В этом случае незначительное скольжение в начале резания создает более благоприятные условия резания. Станок менее нагружен и работает более спокойно. Период стойкости инструмента повышается на 10-30 %, достигается хорошая (матовая) поверхность, уменьшаются выхваты на профилях зубьев, возможные при встречном зубофрезеровании, образуется меньше заусенцев на торцах. Особенно эффективно попутное фрезерование при обработке вязких материалов. При обработке чугуна оно не имеет преимуществ. При попутной подаче винт с гайкой для перемещения суппорта с фрезой практически не должен иметь зазора.

Совмещенное зубофрезерование и зубодолбление - новое направление в расширении технологических возможностей зубофрезерных станков. Созданы станки, на которых можно выполнять одновременно зубофрезерование и зубодолбление двух или трех зубчатых венцов, а также только зубофрезерование или зубодолбление наружных или внутренних венцов. Станки изготовлены на базе зубофрезерного станка, зубодолбежная головка установлена вместо задней колонны.

Основные преимущества совмещенного зубофрезерования и зубодолбления: более короткое время изготовления одной детали благодаря одновременной обработке двух-трех зубчатых венцов; для обработки двухвенцового колеса необходим один станок, одно зажимное приспособление, при этом сокращается стоимость оборудования, производственная площадь и т. д.; повышается точность обработки в отношении концентричности обоих зубчатых венцов, так как они нарезаются за одну установку.

Инструмент для нарезания цилиндрических зубчатых колес

Червячная фреза представляет собой одно- или многозаходный червяк, который имеет определенный исходный контур зубчатой рейки, а расположенные вдоль оси продольные стружечные канавки образуют зубья с режущими кромками, необходимые для обработки резанием.

Конструктивные элементы червячной фрезы приведены на рис. 3. Модуль и угол профиля фрезы должны быть равны модулю и углу профиля нарезаемого колеса. Зубья 1 червячной фрезы затылованы по архимедовой спирали, благодаря чему при переточке фрезы по передней поверхности 2 задние углы при вершине зуба а_в= 10--12^о и на боковой режущей кромке а_б = 2--4^о, а также толщина зуба практически не изменяются. Для чистовых червячных фрез передний угол γ=0, для черновых фрез γ=5-10⁰. Стандартный профиль зубьев фрезы в осевом сечении имеет прямые стороны (рис. 3, б). Червячные фрезы под шлифование и шевингование имеют модифицированный профиль (рис. 3,в). Утолщение, так Называемый «усик» 4 на головке зуба фрезы, служит для поднутрения ножки зуба колеса, фланк 3 срезает фаску на вершине зуба колеса. Для повышения прочности зубьев колеса головка зуба фрезы скругляется и высота ее увеличивается (рис. 3,г), при этом необходимо соответственно увеличить полную высоту зуба колеса.

В зависимости от вида производства и требуемой точности наиболее широкое применение имеют четыре основные группы червячных фрез: цельные фрезы со шлифованным профилем, сборные фрезы с поворотными вставными рейками, цельные затылованные фрезы с нешлифованным профилем повышенной точности и твердосплавные червячные фрезы.

Рис. 3. Червячная фреза цельная:

а - общий вид фрезы; б, в, г - профиль зуба фрезы в нормальном сечении; De- наружный диаметр; Dt - делительный диаметр; t - осевой шаг; tn- нормальный шаг; tокр - окружной шаг фрезы; Sх - толщина зуба; h - высота зуба; h' - высота головки; Dr - диаметр контрольного буртик

Цельные фрезы со шлифованным профилем применяют для обработки высокоточных цилиндрических колес с прямыми и косыми зубьями, червячных колес, шлицев и зубчатых колес в единичном и серийном производстве. Чистовые червячные фрезы изготавляют по ГОСТ 9324-80Е. Точность изготовления червячных фрез различная. Фрезы самой высокой точности класса АА предназначены для обработки зубчатых колес 7-й степени точности (ГОСТ 1643-81 ) с модулем 1-10 мм. Цельные чистовые червячные фрезы общего назначения классов точности А , В и С используют для обработки колес с модулем 1-14 мм. Черновые червячные фрезы изготовляют с пониженной точностью, в большинстве случаев с нешлифованным профилем зубьев. Цельные фрезы с модулем примерно до 10 мм имеют небольшие длину и наружный диаметр. У фрез этой группы длина фрезы практически равна наружному диаметру. Цельные фрезы, как правило, изготовляют однозаходными.

Рис. 4. Червячная фреза с поворотными вставными рейками

Червячные фрезы с поворотными вставными рейками применяют главным образом в условиях массового производства. Эти фрезы имеют большую длину реек (до 200 мм), количество заходов 2-3, повышенную твердость реек (HRC 66-68), ширина зуба рейки увеличена до 20--25 мм, количество реек колеблется в пределах 10-17. Наблюдается тенденция к увеличению наружного и внутреннего диаметров.

Зажимные приспособления

Основное назначение зажимных приспособлений удерживать зубчатое колесо точно и устойчиво во время зубообработки и контроля. Поэтому зажимные приспособления должны иметь достаточную жесткость, высокую точность размеров установочных поверхностей (отверстий, шеек и опорных торцов), не иметь чрезмерного вылета (консоли), свободно сидящих втулок и множества посадок. Если позволяет форма и размер заготовки, при зубонарезании нужно использовать те базовые поверхности, которые обеспечивают надежный зажим заготовки в процессе резания. При установке на зубофрезерном станке (рис. 6) биение установочных поверхностей приспособления шейки В и торца Т не должно превышать 0,01-0,015 мм, а для прецизионных зубчатых колес - 0,005 мм.

Рис. 6 Приспособление для закрепления двух цилиндрических колёс на зубофрезерном станке

На рис. 6 показано зажимное приспособление, устанавливаемое на стол зубофрезерного станка, для нарезания одновременно двух цилиндрических зубчатых колес-дисков. Зубчатые колеса 3 базируют по отверстию и торцам зубчатого венца, а центрируют по втулке 4 с опорой на кольцо 5. Заготовки в приспособлении зажимают с помощью гидроцилиндра через соединительную муфту 7, тягу 2 и прижимную крышку 1. Крышка имеет шпоночные пазы; при зажиме ее надевают через шлицы тяги 2 и поворачивают на небольшой угол. При опускании тяги торцы шлицев, опираясь на крышку, зажимают заготовки. Втулка 4 закреплена на массивной чугунной тумбе б. Это зажимное приспособление универсального типа можно использовать для широкого диапазона зубчатых колес, заменяя втулку 4, кольцо 5 и прижимную крышку 1. Оно обеспечивает точное и жесткое крепление заготовок.

Зубчатые колеса-валы небольших размеров обрабатывают от центровых фасок, вращение заготовке передается от шпинделя станка через хомутик или специальные острые стержни, которые внедряются в торец заготовки и передают вращение.

Приспособление такого типа, показанное на рис. 7, применяют на горизонтальном зубофрезерном автомате. Заготовку 5 устанавливают в центрах 3, 6 на фаски центровых отверстий. Правый центр б перемещает заготовку 5 влево, ее торец внедряется в острые стержни 4, посредством которых осуществляется вращение заготовки в процессе резания червячной фрезой 7. Левый центр 3 подпружинен пружиной 2. Поверхность 1 служит для выверки правильности установки приспособления в шпиндель станка. Колеса-валы с модулем свыше 5 мм базируют и зажимают за шейку в цанговом или кулачковом патроне.

Зубофрезерные станки и их основные технические характеристики

Зубофрезерные станки выпускают двух типов: универсальные и продукционные.

Универсальные станки имеют широкие технологические возможности, при небольшой специализации на них можно изготовлять зубчатые колеса с конусными и бочкообразными зубьями и червячные колеса. Эти станки в основном используют в мелкосерийном и серийном производстве. Для сокращения времени на наладку современные зубофрезерные станки изготавляют с ЧПУ (числовым программным управлением).

Продукционные станки используют для работы в крупносерийном и массовом производстве. Современные станки этой группы имеют высокую статическую и динамическую жесткость за счет повышенной массы (1 ,21,5 Т на модуль), точную и короткую кинематическую цепь, повышенную мощность главного электродвигателя (1,8-2,5 кВт на модуль). У этих станков длинные и широкие направляющие, гидростатические подшипники в ответственных узлах, шариковые винты с гайкой для осуществления подач, большая длина осевого перемещения фрезы (160-180 мм), обильное охлаждение (200400 л/мин), хорошие условия отвода теплоты и вытяжные устройства для отвода масляного тумана, образующегося при резании.

Станки позволяют работать на повышенных режимах

резания: и=60-80 м/мин и подаче S₀=3-6 мм/об с применением многозаходных фрез.

В зависимости от расположения оси обрабатываемой детали зубофрезерные станки разделяют на станки с вертикальной и горизонтальной компоновкой. В современных станках с вертикальной компоновкой стол с заготовкой неподвижен, по горизонтальным направляющим перемещается левая стойка с червячной фрезой. Станки с неподвижным столом удобны и надежны для автоматизации и встраивания в автоматические линии. Обеспечивается высокая жесткость системы: стол, магазин, заготовка и постоянный уровень расположения заготовки при загрузке и разгрузке.

Горизонтальные станки имеют две модификации. Для обработки зубчатых колес малого модуля станки имеют замкнутую рамную конструкцию с широким фрезерным суппортом, хорошую доступность зажимных элементов и инструмента. Станки удобны для автоматизации, положение заготовки при загрузке и разгрузке постоянное. Другая группа станков предназначена для нарезания зубьев и шлицев на длинных и тяжелых валах. Для удобства загрузки и разгрузки заготовки суппорт с режущим инструментом расположен сзади детали.

При выборе нового зубофрезерного станка для массового производства необходимо создать резерв мощности и жесткости, выбирая станок с наибольшим модулем на 2-4 мм выше, чем модуль обрабатываемого колеса.

Экономика отрасли

2013-03-27T12:34:30Z

Экономика отрасли

Отраслевая и общеэкономическая структура народнохозяйственного комплекса страны

Отраслью является совокупность предприятий, выпускающих близкие товары, использующих однородные ресурсы и схожие технологии.

Структура единого народнохозяйственного комплекса страны имеет следующий вид:

· отраслевые (межотраслевые) народнохозяйственные комплексы (промышленность, сельское хозяйство, строительство, транспорт и т.д.);

· функциональные народнохозяйственные комплексы (машиностроительный, топливно-энергетический, аграрно-промышленный и др.);

· региональные комплексы (часть единого комплекса страны на определенной территории);

· территориально-производственные комплексы (ТПК) с их основной отраслью специализации;

· промышленные узлы как звено ТПК (промышленные производства на сравнительно ограниченной территории);

· социально-производственные комплексы (сельский район, город).

Этапы жизненного цикла отрасли:

1. Формирование новых отраслей.

2. Переход от этапа быстрого роста к этапу зрелости.

3. Этап зрелости отрасли.

4. Этап спада.

Принципы классификации отраслей:

- экономическое назначение производимой продукции;

- характер функционирования продукции в процессе производства;

- однородность применяемого сырья, общность технологических процессов и технологической базы производства;

- характер воздействия на предмет труда.

Коэффициент опережения представляет собой отношение темпов роста продукции данной отрасли к темпам роста общего объема промышленной продукции.

Для расчета этого коэффициента используют следующую формулу:

где К_отр. – отраслевой коэффициент опережения;

Т_отр. – темп развития отрасли в данном периоде;

Т_пром. – темп развития промышленности в данном периоде.

Темпы развития отрасли или промышленности в целом за какой-либо период времени рассчитываются путем сравнения объемов производства на конец и начало данного периода или объема производства за отчетный период (год) по сравнению с базисным:

где - выпуск продукции (работ, услуг) в отрасли (промышленности) за отчетный период;

- выпуск продукции (работ, услуг) в отрасли (промышленности) за базисный период;

Принципы размещения промышленности:

- приближение промышленного производства к источникам сырья, к районам потребления при условии производства необходимой продукции с минимальными затратами общественного труда.

- равномерное распределение промышленного производства по территории страны на базе специализации промышленности и использования всех природных богатств и трудовых ресурсов.

- рациональное территориальное разделение труда с целью наиболее эффективной специализации отдельных экономических районов по отраслям промышленности и создание территориально-производственных комплексов.

- международное разделение труда на основе экономической интеграции.

Факторы, влияющих на размещение отраслей промышленности:

· группа природно-климатических факторов: сырьевой фактор, географическая среда, трудовые ресурсы, плотность потребления.

· группа технико-экономических факторов: научно-технический прогресс, комплексная механизация и автоматизация, прогресс химизации, концентрация производства, специализация производства, подетальная специализация, технологическая специализация, кооперирование, комбинирование.

· группа экономико-политических факторов проявляется в выравнивании уровней экономического развития регионов в межрегиональном и международном разделении труда.

Экономическая эффективность размещения новых предприятий определяется на основе народнохозяйственной оценки взаимодействующих факторов, при которой учитываются затраты и экономия труда по всем отраслям, непосредственно сопряженным со строительством и эксплуатацией размещаемого промышленного объекта.

Полная (народнохозяйственная) себестоимость промышленной продукции рассчитывается по формуле:

где С_нх – себестоимость продукции у потребителя с учетом реальных особенностей ее производства и транспортировки;

С_пост. – «условно-постоянная» часть затрат, не зависящая от района размещения;

С_пер. – «условно-переменные» затраты, исчисленные с учетом региональных условий развития сырьевой, топливно-энергетической базы, оценки водных ресурсов, отвода промышленных стоков, территориальных различий стоимости строительства, региональных особенностей трудовых ресурсов и др.

Концентрация выражает процесс сосредоточения производства на все более крупных предприятиях. Этот процесс характеризуется увеличением размеров промышленных предприятий и ростом доли крупных предприятий в общем выпуске продукции отрасли.

Сущность концентрации производства проявляется в укрупнении размеров предприятий (абсолютная концентрация) и в распределении общего объема производства отраслей промышленности между предприятиями разного размера (относительная концентрация).

Концентрация производства осуществляется в трех основных формах:

1. Концентрация разнородных производств на предприятиях универсального типа;

2. Концентрация производства однородной продукции на специализированных предприятиях;

3. Концентрация на основе комбинирования взаимосвязанных производств в рамках одного предприятия.

В зависимости от того, на коком уровне и как происходит укрупнение производства, различают агрегатную, технологическую, заводскую и организационно-хозяйственную концентрацию:

Агрегатная концентрация – это увеличение единичной мощности оборудования, т.е. рост максимальной для данного уровня развития техники, производительности машин и агрегатов и увеличение доли оборудования большой мощности в общем их числе или объеме вырабатываемой продукции.

Агрегатная концентрация отражает научно-технический прогресс, происходит практически во всех отраслях промышленности и развивается только интенсивным путем.

Технологическая концентрация – выражает укрупнение цехов, переделов в составе предприятий, достигаемое как за счет качественного совершенствования техники, так и путем увеличения количества однотипного оборудования.

Технологическая концентрация значительно сложнее агрегатной, ее уровень зависит как от интенсивных, так и экстенсивных факторов.

Заводская концентрация – выражается в увеличении размеров предприятий. Укрупнение предприятий может осуществляться за счет технологической концентрации, увеличения количества производств в составе предприятий или за счет простого объединения нескольких предприятий в одно без изменений в технике и организации производства. В последнем случае заводская концентрация принимает форму централизации и называется организационно-хозяйственной концентрацией.

Организационно-хозяйственная концентрация – выражается в создании производственных объединений и административном объединении мелких предприятий – это централизация управления, которая должна создавать предпосылки для концентрации производства в объединяемых предприятиях на базе их реконструкции и технического перевооружения.

Увеличение масштабов производства в процессе концентрации и централизации осуществляется по следующим направлениям:

а) горизонтальная интеграция – слияние двух или более компаний, занятых в одной сфере производства;

б) вертикальная интеграция – комбинация разноотраслевых компаний, производство в которых связано единой технологической цепью;

в) комбинация разноотраслевых компаний, технологически не связанных между собой.

Абсолютные размеры предприятия определяются с помощью следующих показателей:

· Объем производства продукции за год;

· Среднегодовая численность промышленно-производственного персонала;

· Среднегодовая стоимость основных производственных фондов.

В отдельных случаях могу быть использованы такие показатели, как величина энергетической мощности, обслуживающей производственный процесс, мощность основных агрегатов.

Показателями уровня концентрации производства в отраслях промышленности являются:

1. объем выпуска продукции за год, приходящийся в среднем на одно предприятие;

2. удельный вес продукции, вырабатываемой крупными предприятиями, в общем объеме производства валовой продукции;

3. удельный вес числа крупных предприятий в общей их численности в целом;

4. удельный вес численности промышленно-производственного персонала или рабочих крупных предприятий в общей их численности;

5. удельный вес основных производственных фондов, сосредоточенных на крупных предприятиях, в общей их стоимости в отрасли;

6. удельный вес потребления электроэнергии крупными предприятиями в общем потреблении ее отраслью промышленности.

Показатели концентрации основаны на сопоставлении размера фирмы с размером рынка, на котором она действует. Чем выше размер фирм по сравнению с масштабом всего рынка, тем выше концентрация производителей.

Индекс концентрации - это сумма рыночных долей крупнейших фирм, действующих на рынке:

где Yi — рыночная доля i-той фирмы; k — число фирм, для которых высчитывается этот показатель.

q_i - объем продаж фирмы, Q- объем рыночных продаж

Индекс концентрации измеряет сумму долей k крупнейших фирм в отрасли (при этом k < n, n — число фирм в отрасли). Рыночная доля измеряется в относительных долях (0 < Y < 1). При k = n очевидно Yi = 1. Для одного и того же числа крупнейших фирм чем больше степень концентрации, тем менее конкурентной является отрасль. Индекс концентрации не говорит о том, каков размер фирм, которые не попали в выборку k, а также об относительной величине фирм из выборки. Он характеризует только сумму долей фирм, но разрыв между фирмами может быть разным.

Недостаточность индекса концентрации для характеристики потенциала рыночной власти фирм объясняется тем, что он не отражает распределения долей как внутри группы крупнейших фирм, так и за ее пределами — между фирмами-аутсайдерами. Дополнительную информацию о распределении рынка между фирмами предоставляют другие показатели концентрации.

Для измерения степени неравенства размеров фирм, действующих на рынке, используется показатель дисперсии рыночных долей:

i =1,2,…, n,

где Y_i - доля фирмы на рынке

- средняя доля фирмы на рынке равная ;

n - число фирм на рынке

Также используются показатели дисперсии логарифмов рыночных долей

i =1,2,…, n,

Оба этих показателя имеют один и тот же экономический смысл - определения неравномерности распределения долей между участниками рынка. Чем больше неравномерность распределения долей, тем при прочих равных условиях более концентрированным является рынок.

Однако дисперсия не дает характеристику относительного размера фирм: для рынка с двумя фирмами одинакового размера и для рынка со 100 фирмами одинакового размера дисперсия в обоих случаях будет одинакова, и равна нулю, но уровень концентрации будет различным. Поэтому показатель дисперсии применяется как вспомогательное средство.

Индекс Херфиндаля—Хиршмана (Herfindal—Hirshman index) определяется как сумма квадратов долей всех фирм. действующих на рынке:

Индекс принимает значения от 0 (в идеальном случае совершенной конкуренции, когда на рынке бесконечно много продавцов, каждый из которых контролирует ничтожную долю рынка) до 1 (когда на рынке действует только одна фирма, производящая 100% выпуска). Если считать рыночные доли в процентах, индекс будет принимать значения от 0 до 10 000. Чем больше значение индекса, тем выше концентрация продавцов на рынке.

Начиная с 1982 г. индекс Херфиндаля—Хиршмана служит основным ориентиром при осуществлении антимонопольной политики США. Его основное преимущество - способность чутко реагировать на перераспределение долей между фирмами, действующими на рынке. Если доли всех фирм одинаковы, то HHI = 1/n.

Индекс Херфиндаля — Хиршмана предоставляет информацию о сравнительных возможностях фирм влиять на рынок в условиях разных рыночных структур. Рыночная власть доминирующей фирмы в конкурентном окружении, контролирующей 50% рынка, сопоставима с рыночной властью каждого из четырех продавцов - олигополистов. Точно так же в среднем каждый из дуополистов, контролирующих рынок, будет обладать приблизительно теми же возможностями влиять на рыночную цену, что и доминирующая фирма, контролирующая 70% рынка.

Значение индекса Херфиндаля—Хиршмана прямо связано с показателем распределения долей фирм на рынке, так что:

где n— число фирм на рынке;

- показатель дисперсии долей фирмы на рынке.

Приведенная формула позволяет нам разграничить влияние на индекс Херфиндаля—Хиршмана числа фирм на рынке и распределения рынка между ними. Если все фирмы на рынке контролируют одинаковую долю, показатель распределения равен нулю и значение индекса Херфиндаля—Хиршмана обратно пропорционально числу фирм на рынке. При неизменном числе фирм на рынке чем больше различаются их доли, тем выше значение индекса.

Индекс Херфиндаля—Хиршмана благодаря чувствительности к изменению рыночной доли фирмы приобретает способность косвенно свидетельствовать о величине экономической прибыли, полученной в результате осуществления монопольной власти.

Индекс Джини

Представляет собой статистический показатель, основанный на кривой Лоренца.

Кривая Лоренца, отражающая неравномерность распределения какого-либо признака, для случая концентрации продавцов на рынке показывает взаимосвязь между процентом фирм на рынке и долей рынка, подсчитанной нарастающим итогом, от мельчайших до крупнейших фирм.

В использованном нами выше примере отраслевого рынка А кривая Лоренца будет иметь вид, как показано на рис.

Индекс Джини представляет собой отношение площади, ограниченной фактической кривой Лоренца и кривой Лоренца для абсолютно равномерного распределения рыночных долей (так называемой «кривой абсолютного равенства») к площади треугольника, ограниченного кривой Лоренца для абсолютно равномерного распределения долей и осями абсцисс и ординат.

Индекс Джини представляет статистический показатель вида:

Y_i - объем производства i-й фирмы

Y_j - объем производства j-й фирмы

n - общее число фирм

Чем выше индекс Джини, тем выше неравномерность распределения рыночных долей между продавцами, и следовательно, при прочих равных условиях выше концентрация на рынке,

При использовании индекса Джини для характеристики концентрации продавцов следует учитывать два важных момента. Первый связан с концептуальным недостатком индекса. Он характеризует, как и показатель дисперсии логарифмов долей, уровень неравномерности распределения рыночных долей- Следовательно, для гипотетического конкурентного рынка, где 10 000 фирм делят между собой рынок на 10 000 равных долей и для рынка дуополии, где две фирмы делят рынок пополам, показатель Джини будет одними тем же. Второй момент связан со сложностью подсчета индекса Джини: для его определения необходимо знание долей всех фирм в отрасли, в том числе и мельчайших.

Специализация промышленного производства является эффективной формой общественного разделения труда. Специализация ведет к повышению однородности производства, что означает усиление конструктивной и технологической общности выпускаемой продукции, ограничение разнообразия применяемого оборудования и технологических процессов, исходных материалов, а также форм организации промышленного производства.

Различают специализацию промышленности, предприятия, специализацию внутри предприятия:

Специализация промышленности выражается в расщеплении существующих отраслей и создании новых производств, выпускающих определенную продукцию, а также в разделении труда между предприятиями данной отрасли.

Специализация предприятий и его отдельных производственных подразделений (специализация внутри предприятия) означает сосредоточение деятельности на выпуске определенной продукции или выполнении отдельных видов работ.

Формы специализации промышленного производства:

Предметная специализация охватывает предприятия и отрасли, выпускающие какой-либо вид законченной однородной продукции. Предметная специализация предприятия сопровождается углублением ее внутри предприятий (объединений), где создаются специализированные цеха или филиалы.

Подетальная специализация присуща предприятиям и ораслям, выпускающим отдельные узлы или части продукции, поступающие на предметно-специализированные предприятия для комплектации основного вида продукции.

Технологическая специализация характерна для предприятий, производящих материалы, полуфабрикаты и выполняющих отдельные технологические операции.

Показатели уровня специализации промышленных предприятий:

1. уровень оптимальности объема производства однородной продукции (коэффициент оптимальности) на предприятии (в цехе);

2. удельный вес массовой и крупносерийной продукции в общем объеме производства завода, цеха;

3. удельный вес стандартных, нормализованных и унифицированных частей в общем объеме производства завода, цеха;

4. удельный вес специального и другого высокопроизводительного оборудования в общем парке станков (оборудования) завода, цеха;

5. количество специализированных цехов, производственных участков, поточных линий;

6. коэффициент серийности по основным производственным подразделениям предприятия, объединения.

Для определения экономической эффективности специализации производства используются три основных показателя:

1. Экономия текущих затрат на производство продукции и транспортных расходов на ее доставку потребителям.

2. Экономия капитальных вложений и срок их окупаемости.

3. Годовой экономический эффект от специализации производства продукции.

Под кооперированием понимаются планово-организованные производственные связи между предприятиями, совместно изготовляющими какой-либо вид продукции.

Кооперированные связи различаются по отраслевому и территориальному признакам:

- по отраслевому признаку, когда производственные связи устанавливаются между предприятиями одной отрасли, и межотраслевое, если оно имеет место между предприятиями разных отраслей;

- по территориальному признаку кооперирование делится на внутрирайонное, когда производственные связи устанавливаются между предприятиями одного экономического района и межрайонное – между предприятиями, расположенными в разных экономических районах страны.

В соответствии с формами специализации в промышленности различают три формы кооперирования:

1. Предметное (агрегатное) кооперирование – это такой вид производственных связей, когда головной завод, выпускающий сложную продукцию, получает от других предприятий готовые агрегаты, идущие на комплектование продукции этого завода.

2. Подетальное кооперирование, когда предприятия-смежники поставляют головному заводу детали и узлы для выпуска готовой продукции.

3. Технологическое (стадийное) кооперирование проявляется в поставках одних предприятий другим определенных полуфабрикатов или в выполнении для них отдельных технологических операций, связанных с обработкой выпускаемых изделий.

Показатели уровня производственного кооперирования:

1. коэффициент кооперирования, или удельный вес покупных изделий и полуфабрикатов в общем объеме продукции отрасли или предприятия;

2. количество предприятий-смежников, участвующих в производстве продукции головного предприятия;

3. соотношение объемов внутрирайонных и межрайонных, внутриотраслевых и межотраслевых кооперированных поставок;

4. доля предметного (агрегатного), подетального и технологического (стадийного) кооперирования в общих кооперированных поставках;

5. средний радиус кооперирования отдельного предприятия и в целом по отрасли.

Экономия от производственных кооперированных связей определяется:

Э_к= С – (Ц+Т_р)хВ,

Где Э_к– экономия от кооперативных связей, руб.;

С – полная заводская себестоимость изделия (детали, узла, полуфабриката), передаваемого для изготовления на специализированные предприятия;

Ц – оптовая цена, по которой это изделие будет поступать от специализированного предприятия;

Т_р – транспортно-заготовительные расходы, приходящиеся на единицу изделия;

В – количество изделий, впервые получаемых по кооперации в планируемом году.

Стандартизация – это деятельность по установлению норм, правил и характеристик в целях обеспечения:

- безопасности продукции, работ и услуг для окружающей среды, жизни и имущества;

- технической и информационной совместимости, а также взаимозаменяемости продукции;

- качества продукции, работ и услуг в соответствии с уровнем развития науки, техники и технологии;

- единства измерений;

- экономии всех видов ресурсов;

- безопасности хозяйственных объектов с учетом риска возникновения природных и техногенных катастроф и других чрезвычайных ситуаций;

- обороноспособности и мобилизационной готовности страны.

Основой стандартизации является унификация, представляющая собой процесс приведения продукции и средств производства или их элементов к единой форме, размерам, структуре и составу.

Одной из форм стандартизации является типизация – сведение к целесообразному минимуму наиболее рациональных типов, видов, марок продукции, конструкций машин, оборудования и приборов, зданий, сооружений и технологических процессов.

Комбинирование – это объединение в одном промышленном предприятии нескольких технологически связанных специализированных производств разных отраслей. Ведущее из этих производств определяет профиль, отраслевые особенности, специализацию по выпуску готовой продукции.

Характерными признаками комбинирования являются:

1. наличие тесных производственно-технических и экономических связей между производствами, включенными в состав комбината;

2. пропорциональность по производительности и пропускной способности объединенных в рамках предприятия различных технологически связанных производств;

3. непрерывность перехода от одного технологического процесса к другому;

4. пространственное единство, т.е. расположение, как правило, на одной территории всех частей комбината, связанных между собой общими коммуникациями;

5. единство энергетической системы;

6. общие вспомогательные производства и службы, обслуживающие основные производства;

7. единое управление.

Направления комбинирования промышленного производства:

1. комбинирование на основе сочетания последовательных стадий переработки исходного сырья;

2. комбинирование на основе комплексного использования сырья или нескольких видов исходных материалов;

3. комбинирование на основе утилизации отходов производства.

В зависимости от характера связей между производствами комбинирование делят на три вида:

А. вертикальное совмещение последовательных ступеней переработки сырья в полуфабрикаты и готовую продукцию;

Б. горизонтальное – получение разноотраслевой продукции уже на первой ступени переработки сырья;

В. смешанное – сочетание двух первых видов комбинирования.

Для оценки уровня комбинирования производства в промышленности применяются следующие показатели:

1. удельный вес товарной продукции данного вида, получаемой на комбинатах, в общем ее выпуске всей промышленностью в целом;

2. удельный вес комбинатов в объеме продукции численности промышленно-производственного персонала или стоимости основных фондов отрасли;

3. количество стадий и отраслей производства, объединяемых в комбинате;

4. количество и стоимость продуктов, полученных из единицы исходного сырья, перерабатываемого на комбинате;

5. отношение стоимости продуктов, получаемых на основе комбинирования производства, к стоимости продуктов некомбинированных предприятий;

6. степень комплексного использования в производстве первичного сырья;

7. коэффициент комбинирования как отношение валового оборота к валовой продукции.

Фирма является доминирующей, если она способна использовать стратегические преимущества своего положения по сравнению с конкурентами, что проявляется в ее высокой доли рынка.

Что необходимо, чтобы стать доминирующей фирмой на рынке:

Во-первых, фирма должна обладать преимуществами в издержках. То есть издержки доминирующей фирмы на единицу продукции значительно ниже, чем у конкурентов. Это возможно, если: а) фирма обладает более эффективной технологией или более качественными ресурсами (включая лучший менеджмент); б) фирма в большей степени, чем конкуренты, способна усваивать и использовать накопленный опыт; в) фирма обладает преимуществами экономии на масштабах производства.

Во-вторых, фирма может выпускать продукт более высокого качества.

В-третьих, доминирующей фирмой может стать группа относительно небольших фирм, заключивших картельное соглашение между собой. Если все фирмы в отрасли входят в картельное соглашение, то они действуют как монополия.

Модель поведения ценового лидера на рынке основана на следующих предпосылках:

· на рынке существует одна крупная фирма, которая становится доминирующей в силу более низких издержек производства;

· фирмы-аутсайдеры ориентируются на цену доминирующей фирмы, т.е являются «ценополучателями» - соглашаются с ее ценой;

· число фирм в отрасли не изменяется: фирмы не могут входить или выходить из отрасли;

· доминирующая фирма знает функцию рыночного спроса;

· доминирующая фирма может предсказать выпуск фирм-аутсайдеров при каждом уровне цен.

Барьеры входа в отрасль.

Выделяют четыре типа отраслей по высоте и эффективности барьеров входа:

1. Рынки со свободным входом: уже действующие на рынке фирмы не обладают никакими преимуществами по сравнению с потенциальными конкурентами. На рынках с свободным входом обеспечивается полная мобильность ресурсов, цена в отрасли устанавливается на уровне предельных издержек.

2. Рынки с неэффективными барьерами входа: фирмы, действующие в отрасли, могут с помощью различных методов ценовой и неценовой политики препятствовать входу фирм-аутсайдеров, однако такая политика не будет для них предпочтительнее политик получения прибыли в краткосрочном периоде.

3. Рынки с эффективными барьерами входа: возможность препятствовать входу новых фирм сочетается с предпочтительностью такого рода политики для фирм, действующих в отрасли.

4. Рынки с блокированным входом: вход новых фирм на рынок полностью заблокирован старыми фирмами и в краткосрочном и в долгосрочном периодах.

Различия между рынком и отраслью основаны на том, что рынок объединен удовлетворяемой потребностью, а отрасль – характером используемых технологий.

Структура рынка – это основные характерные черты рынка, определяющие соотношения и характер взаимосвязи между субъектами рынка. К числу таких характеристик относятся: количество и размеры фирм, степень сходства или отличия товаров разных фирм, легкость входа и выхода с конкретного рынка, доступность рыночной информации.

Рынок - представляет собой систему отношений, в которой связи покупателей и продавцов столь свободны, что цены на один и тот же товар имеют тенденцию быстро выравниваться.

Рынок - представляет собой совокупность покупателей и продавцов, взаимодействия которых приводит в итоге к возможности обмена.

Рынок - это механизм передачи прав собственности.

Определение конкретного рынка связано с целью и методологией исследования. В первую очередь необходимо определить границы рынка. Обычно в научной литературе выделяют следующие типы границ:

1) Продуктовые границы - отражают способность товаров заменять друг друга в потреблении

2) Временные границы - характеризуют исследуемый временной интервал, а также границы эксплуатации продаваемого товара

3) Локальные границы - определяют пространственные границы рынка. Такие границы зависят от остроты конкуренции на национальном и конкурентном рынке, а также от величины барьеров входа на региональный рынок внешних продавцов.

Необходимо дать четкое разграничение рынка и отрасли.

Отрасль - совокупность предприятий, производящих близкие продукты, используя близкие ресурсы и близкие технологии.

Рынок объединен удовлетворяемой потребностью. Отрасль - характером используемых технологий.

Структура рынка определяется количеством и размерами фирм, характером продукции, легкостью входа на рынок и выхода из него, доступностью информации.

Обычно в экономической литературе рассматривается четыре типа рыночных структур (совершенной конкуренции, монополистической конкуренции, олигополии, монополии).

Количественные показатели структуры товарного рынка:

· Численность продавцов, действующих на данном товарном рынке;

· Доли, занимаемые продавцами на данном товарном рынке;

· Показатели рыночной концентрации.

Доля предприятия на рынке рассчитывается как:

где - доля i-го предприятия на рынке;

- объем продаж i-го предприятия;

- совокупный объем продаж участников рынка

Барьеры входа на рынок и выхода с рынка являются важнейшими характеристиками структуры рынка.

Барьеры входа на рынок - такие факторы объективного или субъективного характера, из-за которых новым фирмам трудно, а подчас и невозможно начать свое дело в выбранной отрасли. Благодаря такого рода барьерам, фирмы, уже действующие на рынке, могут не опасаться конкуренции.

К таким же результатам приводит и наличие барьера выхода из отрасли. Если выход из отрасли в случае неудачи на рынке сопряжен со значительными издержками.

Именно наличие барьеров для входа в сочетании с высоким уровнем концентрации производителей в отрасли дает возможность фирмам поднимать цены выше предельных издержек и получать положительнуюэкономическую прибыль не только в краткосрочном, но и в долгосрочном периодах, что и обусловливает рыночную власть этих фирм.

Барьеры входа на рынок можно разделить на две группы: стратегические и нестратегические барьеры. Рассмотрим сначала нестратегические барьеры.

К нестратегическим барьерам входа на рынок и выхода относятся следующие факторы:

1. положительная отдача от масштаба и минимально эффективный выпуск;

2. вертикальная интеграция;

3. диверсификация деятельности фирмы;

4. дифференциация продукта;

5. эластичность и темпы роста спроса;

6. иностранная конкуренция;

7. институциональные барьеры.

1. положительная отдача от масштаба и минимально эффективный выпуск

Положительная отдача от масштаба создает объективные барьеры входа для потенциальных конкурентов благодаря преимуществу крупных производителей в издержках. Показателем, характеризующим барьеры входа, вызванные положительной отдачей от масштаба, служит так называемый минимально эффективный выпуск (МЭВ, MES).

Минимально эффективный выпуск - это такой объем выпуска, при котором положительная отдача от масштаба сменяется постоянной или убывающей, фирма достигает минимального уровня долгосрочных средних издержек.

Количество фирм, действующих в отрасли в состоянии долгосрочного равновесия, определяется отношением объема рыночного спроса по цене, равной минимальному значению долгосрочных средних издержек к минимальному эффективному выпуску (при условии, что производственная функция и структура издержек всех фирм в отрасли идентична).

, где

n- число фирм в отрасли;

Qd- рыночный спрос по цене;

min LRAC - издержки на единицу продукции;

q- минимально эффективный выпуск.

Если в отрасли окажется число фирм, большее n, по крайней мере часть из них будет производить товар с издержками, большими минимального значения долгосрочных средних издержек, причем ценовая конкуренция между ними приведет к снижению цены до уровня минимальных средних издержек, так что ряд фирм будут терпеть убытки и будут вынуждены прекратить производство.

Дополнительной информацией, необходимой для вывода о высоте барьеров входа в отрасль, служит показатель преимущества в издержках - отношение средней величины добавленной стоимости на одного работающего крупных предприятий к соответствующему показателю для мелких предприятий отрасли. Исследования западных ученых показали, что высокий минимально эффективный объем выпуска лишь тогда создает существенные барьеры входа в отрасль, когда показатель преимущества крупных предприятий в издержках выше 1,25.

2. Вертикальная интеграция

Вертикальная интеграция предполагает, что фирма, действующая на данном рынке, является также собственником либо ранних стадий производственного процесса (интеграция первого типа, интеграция ресурсов), либо поздних стадий (интеграция второго типа, интеграция конечного продукта).

Примером вертикальной интеграции первого типа может служить фирма по производству автомобилей, владеющая сталелитейным заводом, который обслуживает ее потребности в стали. Примером вертикальной интеграции второго типа может служить нефтеперерабатывающий завод, который владеет сетью бензоколонок.

Вертикальная интеграция предоставляет фирме большую рыночную власть, чем та рыночная власть, которой обладала бы фирма, исходя только из объема своих продаж на данном рынке. Вертикально интегрированная фирма обладает дополнительными конкурентными преимуществами. так как она может в большей степени снижать цену товара или получать большую прибыль при данной цене благодаря более низким издержкам либо по закупке факторов производства, либо по продаже конечного продукта.

Вертикальная интеграция создает барьеры входа не только благодаря преимуществу уже действующих на рынке продавцов в издержках. Важным последствием интеграции служит повышение влияния продавцов на рынок: если одна из фирм, действующих на рынке, является крупнейшим собственником факторов производства или контролирует сбыт конечной продукции, располагая самой широкой дистрибьюторской сетью, новым фирмам, особенно если они не интегрированы, труднее получить доступ на этот рынок. Если же потенциальный конкурент для успешного входа на рынок сам должен проводить политику вертикальной интеграции, он сталкивается с проблемой привлечения финансовых ресурсов.

3. Диверсификация деятельности фирмы

Диверсификация отражает распределение выпуска фирмы между разными целевыми рынками. Диверсифицированная фирма обычно обладает большими размерами, чем не диверсифицированная. В силу этого повышается минимально эффективный объем выпуска в отрасли, что затрудняет вход новых фирм, либо данная фирма обладает преимуществами в издержках, что также упрочивает ее рыночную власть.

Диверсификация деятельности позволяет фирме снизить риск хозяйствования, связанный с конкретным рынком. Диверсифицированная фирма более устойчива за счет способности компенсировать прибылью от деятельности на одном рынке возможные убытки, которые компания терпит на другом. Кроме того, сам факт наличия диверсифицированной компании в отрасли отпугивает потенциальных конкурентов, поскольку они знают о ее возможностях вести конкурентную борьбу дольше и более жесткими методами.

С другой стороны, диверсификация используется как метод проникновения на новые рынки, уменьшая риск банкротства и степень зависимости от экономической среды.

4. Дифференциация продукта

Дифференциация продукта означает разнообразие товаров, удовлетворяющих одну и ту же потребность, и обладающих одними и теми же базовыми характеристиками. Фирмы, производящие дифференцированный продукт, не перестают относиться к одному и тому же рынку. Примерами дифференциации продукта служат разные марки сигарет, автомобилей, бытовой техники. Различаясь упаковкой, маркировкой, незначительными внутренними модификациями, товары продолжают относиться к одному товарному виду.

Дифференциация продукта создает дополнительные барьеры для вхождения в отрасль, поскольку создает притягательность конкретной марки продукта для отдельной категории потребителей (так называемая 4 приверженность марке» - brand loyalty), в результате чего новым фирмам приходится преодолевать стереотипы поведения потребителей. Особенно сложно приходится новым фирмам в условиях агрессивной рекламы уже действующих на рынке компаний: минимально эффективный объем выпуска должен возрасти за счет того, что постоянные издержки растут вследствие включения в них дополнительных расходов на рекламу.

5. Эластичность и темпы роста спроса

Характеристики спроса также являются частью рыночных структур и могут создавать барьеры входа в отрасль, так как они находятся в основном вне контроля со стороны фирм, но оказывают влияние на их поведение, в первую очередь ограничивая их степень свободы в назначении цены.

Уровень концентрации находится в противоположной зависимости от темпов роста спроса: чем выше темпы роста спроса, то есть чем быстрее увеличиваются масштабы рынка, тем легче новым фирмам войти в отрасль, и тем ниже будет уровень концентрации, а следовательно, тем выше степень конкурентности рынка.

Ценовая эластичность спроса ограничивает превышение цены над предельными издержками, доступное для фирм, действующих на рынках с несовершенной конкуренцией. Если спрос неэластичен, фирмы могут увеличить цену по сравнению с издержками в большей степени, чем в условиях эластичного спроса. Кроме того, чем ниже эластичность спроса, тем легче для доминирующей фирмы одновременно ограничивать вход в отрасль и получать экономическую прибыль.

6. Иностранная конкуренция

В условиях открытой экономики и либерализации внешней торговли иностранная конкуренция играет роль фактора, понижающего уровень концентрации в отрасли монопольной власти рыночных агентов и степень несовершенства рынка. Высота барьеров входа в отрасль зависит от ставки импортных тарифов - чем ниже импортный тариф, тем ниже барьеры входа в отрасль для зарубежного конкурента.

Следует обратить внимание на особенности измерения благосостояния в открытой экономике: можно измерять благосостояние общества в масштабе всего «мира», а можно - ограничиваться при измерении благосостояния масштабами национальной экономики. В последнем случае тарифы и субсидии будут оказывать противоречивое влияние на уровень благосостояния, если на внутреннем рынке существует несовершенная конкуренция и отечественные фирмы в закрытой экономике получали бы экономическую прибыль.

В этих условиях импортный тариф ведет, с одной стороны, к повышению равновесной цены и сокращению потребительского выигрыша, с другой - к увеличению объема продаж и прибыли отечественной фирмы.

7. Институциональные барьеры

Институциональные барьеры входа на рынок и выхода с рынка могут служить существенными барьерами, предотвращающими вход на рынок потенциальных конкурентов. К институциональным барьерам входа на рынок следует отнести систему лицензирования деятельности фирм, систему государственного контроля над ценами, над уровнем доходности. Государственное ценообразование на товар или ограничение доходности фирмы могут приводить к появлению неявных затрат, выраженных в потере части потенциальной прибыли.

К институциональным барьерам выхода из отрасли следует отнести затраты, связанные для собственников фирмы с процедурой прекращения деятельности и банкротства. По мнению многих исследователей российских рынков, сложность выхода предприятий из отрасли и связанные с ним высокие явные и неявные затраты, является одним из важнейших факторов, препятствующих эффективной конкуренции. Высокий риск, сопряженный со сложностью выхода с рынка, служит фактором, дестимулирующим вход в отрасль потенциальных конкурентов.

Другой тип барьеров - барьеры, вызванные стратегическим поведением фирм, действующих на рынке.

Стратегические (субъективные) барьеры создаются сознательной деятельностью самих фирм, стратегическим поведением, препятствующим проникновению новых фирм в данную отрасль. К ним можно отнести такие мероприятия фирм, как: сберегающие инновации, долгосрочные контракты с поставщиками ресурсов, получение лицензий и патентов на данный вид деятельности, сохранение незагруженных мощностей, а также все способы повышения минимально эффективного объема выпуска для отрасли — увеличение издержек на рекламу и НИОКР, маркетинговые исследования, издержки по созданию имиджа фирмы.

Стратегические барьеры могут также проявляться в ценовой и сбытовой политике, особенностях деятельности производителей в качестве держателей патентов, лицензий, товарных знаков. Наличие прочных деловых связей и неформальных отношений с поставщиками ресурсов и покупателями товара тоже играет роль стратегического барьера. Крупные размеры хозяйственного оборота и отлаженный производственный процесс позволяют создавать резервные мощности, которые могут быть использованы для ведения ценовой конкуренции и быстрой экспансии в незанятые сегменты рынка, а также использовать разнообразные соглашения и льготные режимы расчета с поставщиками и потребителями, оттесняя тем самым конкурентов.

Главной особенностью рыночной экономики является свобода выбора: производитель свободен в выборе производимой продукции, потребитель — в приобретении товара, работник — в выборе места работы и т.д. Но свобода выбора не обеспечивает экономического успеха автоматически. Он завоевывается в конкурентной борьбе.

КОНКУРЕНЦИЯ (ОТ ЛАТ. CONCURRERE - СТАЛКИВАТЬСЯ) -ЭТО СОПЕРНИЧЕСТВО МЕЖДУ УЧАСТНИКАМИ РЫНОЧНОЙ ЭКОНОМИКИ ЗА ЛУЧШИЕ УСЛОВИЯ ПРОИЗВОДСТВА, КУПЛИ И ПРОДАЖИ ТОВАРОВ.

Конкуренция — ключевая категория рыночных отношений. Она выступает в различных формах и осуществляется разными способами.

Внутриотраслеая - может быть между аналогичными товарами.

Межотраслевая - между аналогичными товарами различных отраслей.

Она может быть ценовой и неценовой.

Ценовая предполагает продажу товаров и услуг по ценам, которые ниже, чем у конкурента. Снижение цены возможно либо за счет снижения издержек, либо за счет уменьшения прибыли, что могут позволить себе лишь крупные фирмы.

Неценовая конкуренция основана на продаже товаров более высокого качества и надежности, достигаемых благодаря техническому превосходству.

В зависимости от того, каким образом конкурируют между собой участники рыночных отношений, различают совершенную (свободную) и несовершенную конкуренцию и соответствующие им рынки:

рынок свободной конкуренции и рынок несовершенной конкуренции.

СОВЕРШЕННАЯ КОНКУРЕНЦИЯ (рынок свободной конкуренции) представляет собой идеальный образ конкуренции, при которой на рынке действуют независимо друг от друга многочисленные продавцы и покупатели с равными возможностями и правами.

Свободная конкуренция основана на частной собственности и хозяйственной обособленности. Связи между нами осуществляются только через рынок. Наивысший уровень конкурентоспособности достигается в том случае, если отдельная фирма при реализации своей продукции практически не оказывает влияния на условия реализации на рынке.

Главная черта совершенной конкуренции: ни одна из фирм не влияет на розничную цену, т.к. доля каждой из них в общем выпуске продукции незначительна.

Совершенная конкуренция в полном объеме недостижима. К ней можно только приближаться. С известной долей условности свободной можно считать конкуренцию, существовавшую примерно до середины XIX в.

Со второй половины XIX в. под влиянием НТП идет бурный процесс концентрации производства, что приводит к образованию крупных и сверхкрупных предприятий, т.е. монополий.

Возникновение монополий делает конкуренцию несовершенной (рынок несовершенной конкуренции). Вернемся к совершенной конкуренции.

Обычно совершенно конкурентный рынок предполагает выполнение нескольких условий.

5 условий совершенной конкуренции:

1. На рынке много независимых производителей.

2. Реализуемые товары являются однородными.

3. Покупатели хорошо информированы о ценах, и если кто-то повысит цену на свою продукцию, то потеряет покупателей.

4. Отсутствие контроля над ценами (продавцы не вступают в сговор по поводу цен и действуют независимо друг от друга).

5. Фирмы-производители могут свободно входить в отрасль и выходить из нее.

ПОД НЕСОВЕРШЕННОЙ КОНКУРЕНЦИЕЙ ПОНИМАЕТСЯ РЫНОК, НА КОТОРОМ НЕ ВЫПОЛНЯЕТСЯ ХОТЯ БЫ ОДНО ИЗ УСЛОВИЙ СВОБОДНОЙ КОНКУРЕНЦИИ.

Несовершенную конкуренцию подразделяют на три типа: монополистическая конкуренция, олигополия, чистая монополия.

1. При монополистической конкуренции: (сочетает черты совершенной конкуренции и монополии).

- на рынке продолжает оставаться большое количество продавцов и покупателей.

- возникает новое явление — дифференциация продукта, т.е. наличие у продукта таких свойств, которые отличают его от аналогичных товаров конкурентов. (Такими свойствами являются: высокое качество продукта, красивая упаковка, хорошие условия продажи, выгодное месторасположение магазина, высокий уровень сервиса и т.п.).

Имея такие преимущества, владелец дифференцированного продукта в определенной степени становится монополистом и приобретает возможность влиять на цену.

Отличительная черта: т.к. объем продаж каждого продавца относительно невелик, то фирм-монополистов достаточно много и каждая из них имеет ограниченный контроль над рыночной ценой — в этом отличительная черта монополистической конкуренции.

(Пример: продовольственные магазины в городе, парикмахерские салоны, АЗС и пр. Эти предприятия действуют в условиях монополистической конкуренции).

2. Олигополистическая конкуренция:

- представлена таким рынком, на котором доминирует несколько фирм (греч. oligos — немногий, poleo — продать).

- для нее характерно наличие либо однородной либо дифференцированной продукции;

- рынок , на котором только 2 фирмы – называется дуопольным.

Главная черта — установление цен по принципу лидерства.

Этот принцип предполагает, что большинство фирм стремится установить примерно такую же цену, как наиболее сильная на этом рынке фирма.

(Пример: три гиганта автомобильной промышленности США «Дженерал Моторс», «Форд», «Крайслер» – вместе производят до 90 % всех автомобилей в стране).

Явлением, обратным олигополии, является олигопсония, когда на рынке действует несколько не продавцов, а покупателей.

3. Чистая монополия:

Монополия (греч.: monos — один, poleo — продаю) возникает тогда, когда отдельный производитель занимает доминирующее положение и контролирует рынок данного товара.

ЦЕЛЬ МОНОПОЛИИ - ПОЛУЧЕНИЕ МАКСИМАЛЬНО ВОЗМОЖНОГО ДОХОДА ПОСРЕДСТВОМ КОНТРОЛЯ НАД ЦЕНОЙ ИЛИ ОБЪЕМОМ ПРОИЗВОДСТВА НА РЫНКЕ. СРЕДСТВОМ ДОСТИЖЕНИЯ ЦЕЛИ ЯВЛЯЕТСЯ МОНОПОЛЬНАЯ ЦЕНА, КОТОРАЯ ОБЕСПЕЧИВАЕТ ПРИБЫЛЬ СВЕРХ НОРМАЛЬНОЙ.

Характерные черты:

- существует на рынке в том случае, если на нем действует только один продавец, у которого нет конкурентов.

- ее особенность в том, что продавец может изменить цену в очень широких пределах, а максимально высокая цена ограничивается только платежеспособным спросом.

Случается, что на рынке существует только один покупатель. Такое явление называется монопсонией (один покупаю).

РОЛЬ МОНОПОЛИИ в экономике двойственна.

Положительная сторона в том, что продукция монополистических компаний отличается, как правило, высоким качеством, а крупные масштабы производства позволяют снижать издержки и экономить ресурсы.

Отрицательный эффект состоит в том, что монополия, господствуя на рынке и имея большие прибыли благодаря монопольно высокой цене, ограничивает выпуск продукции. Кроме того, в условиях, когда нет конкуренции, монополия теряет стимул для повышения эффективности за счет технического прогресса.

В экономике есть понятие естественная монополия. – это отрасль, в которой деятельность единственной фирмы более эффективна в силу наличия существенной экономии от масштаба, сопровождающей рост производства. Одна фирма целиком может обеспечивать весь спрос, предъявляемый но ее товар (услугу).

Ситуация естественной монополии порождается технологией или наличием ресурса, что позволяет увеличивать объемы производства, а большие объемы (эффект масштаба) позволяют экономить на издержках. Т.О. Разделение выпуска между 2-3 (или большим количеством) крупными фирмами приведет к тому, что масштабы производства каждой будут неэффективны, малы и наличие более чем одного продавца приведет к росту издержек.

Конкуренция здесь невозможна и в силу того, что самая крупная фирма всегда обладает преимуществом в части издержек перед своими соперниками, а мелкие фирмы, в этих условиях, по-видимому, неспособны выдержать конкуренции и будут вытеснены с рынка.

К таким отраслям принято относить большинство предприятий так называемого общественного пользования, осуществляющих коммунальное обслуживание (электро-, газо-, водоснабжение, канализация), предприятия телефонной связи, железнодорожного, трубопроводного транспорта, кабельное телевидение и т.п.

Кроме этого, монополии образуются путем слияния нескольких компаний и имеют следующие организационные ФОРМЫ (разница между ними в том, что у них разные условия слияния):

Картель — соглашение о квоте (количестве) выпускаемой продукции и разделе рынков сбыта.

Синдикат — объединение с целью организации совместного сбыта продукции.

Трест — монополия, в которой объединяются и собственность, и производство, и сбыт продукции входящих в нее фирм.

Концерн — монополия с единым финансовым центром всех входящих в нее фирм разных отраслей, но с общей технологией.

Конгломерат — объединения, основанные на проникновении крупных корпораций в отрасли, не имеющие производственной и технологической связи со сферой деятельности головной фирмы.

Учитывая это, государство старается противостоять монополизму, поощряя конкуренцию. Важнейшим средством для этого служит антимонопольное законодательство, т.е. пакет законов, который является средством поддержания государством равновесия между конкуренцией и монополией.

Антимонопольное законодательство

Начало антимонопольному законодательству было положено в США в 1890 г. Наиболее разработанным принято считать антимонопольное законодательство США, имеющее к тому же и наиболее давнюю историю. Оно базируется «на 3-х китах», т.е. на трех основных законодательных актах.

1. Закон Шермана (1890 г.) Этим законом запрещается тайная монополизация торговли, единоличный контроль в той или иной отрасли, сговор о ценах.

2. Закон Клейтона ( 1914 г.) запрещал ограничительную деловую практику в области сбыта, ценовую дискриминацию (не во всех случаях, а тогда, когда это не диктуется спецификой текущей конкуренции).

3. Закон Робинсона-Пэтмэна (1936 г.) – запрет на ограничительную деловую практику в области торговли: «ножницы цен», дискриминация и т.д.

В 1950 г. к закону Клейтона была принята поправка Селлера-Кефовера: уточнялось понятие незаконного слияния. Так, запрещались слияния путем купли активов. Если законом Клейтона был поставлен заслон горизонтальным слияним крупных фирм, то поправка Селлера-Кефовера ограничивала вертикальные слияния (например, производство – сбыт продукции).

Современное антимонопольное законодательство имеет два направления: контроль за ценами и контроль за слиянием компаний.

В России в 1992 г. принят Закон «О конкуренции и ограничении монополистической деятельности на товарных рынках» и создан Государственный комитет по антимонопольной политике (ГКАП). Однако Закон несовершенен и используется он недостаточно.

Формы конкуренции в рыночных структурах

Формы конкуренции	Признаки, определяющие форму конкуренции	Степень контроля
Совершенная	Множество фирм, производящих данный продукт. Полная однородность производимой продукции. Отсутствие ограничений для межотраслевого перелива капитала. Полная информация, т.е совершенное знание рынка потребителями и производителями.	Отсутствие контроля над ценами
Несовершенная
1. Монополия (чистая)	Определенный продукт производится только одной фирмой (отрасль состоит из одной фирмы)	Очень высокая степень контроля над ценами
2. Дуополия	Производство определенного вида продукции сосредоточено на двух фирмах. Производится однородная продукция	Частичный контроль над ценами
3. Олигополия	Относительно небольшое количество фирм, производящих определенный вид продукции. Производится однородная продукция (или незначительная дифференциация продукции)	Частичный контроль над ценами
4. Монополистическая конкуренция с дифференциацией качества продукта	Множество производителей, много действительных или воображаемых различий в качестве продукции	Очень слабый контроль над ценами

Большинство показателей монопольной власти явно или неявно оценивают или величину экономической прибыли, или разницу между ценой и предельными издержками. Для оценки поведения фирмы на рынке и вида рыночной структуры используют следующие показатели:

• норму экономической прибыли (коэффициент Бэйна),

• коэффициент Лернера,

• коэффициент Тобина (q Тобина),

• коэффициент Папандреу

Коэффициент (индекс) Бейна

Коэффициент Бейна показывает экономическую прибыль на один доллар собственного инвестированного капитала.

- бухгалтерская прибыль

- нормальная прибыль

В условиях конкуренциина товарном рынке и эффективного финансового рынка норма экономической прибыли должна быть одинаковой (нулевой) для различных видов активов. Если норма прибыли на каком-либо рынке (для какого-либо актива) превосходит конкурентную норму, то этот вид инвестирования является предпочтительным, или рынок не свободно конкурентным: существуют причины по которым дополнительная доходность инвестиций не уравнивается в долгосрочном периоде, а это подразумевает наличие у такой фирмы определенной рыночной власти.

Индекс Лернера

Индекс (коэффициент) Лернера как показатель степени конкурентности рынка позволяет избежать трудностей, связанных с подсчетом нормы доходности. Мы знаем, что при условии максимизации прибыли цена и предельные издержки связаны друг с другом посредством эластичности спроса по цене. Монополист назначает цену, превышающую предельные издержки на величину обратно пропорциональную эластичности спроса. Если спрос чрезвычайно эластичен, то цена будет близка к предельным издержкам, и следовательно монополизированный рынок будет похож на рынок совершенной конкуренции. Исходя из этого, положения А. Лернер предложил в 1934 году индекс, определяющий монопольную власть:

Индекс Лернера принимает значения от нуля (на рынке совершенной конкуренции) до единицы (для чистой монополии с нулевыми предельными издержками). Чем выше значение индекса, тем выше монопольная власть и дальше рынок от идеального состояния совершенной конкуренции.

Сложность вычисления индекса Лернера связана с тем, что информацию о предельных издержках довольно сложно получить. В эмпирических исследованиях часто используется такая формула для определения предельных издержек на основе данных о средних переменных затратах.

Значение индекса Лернера можно прямо связать с показателем концентрации продавцов па рынке олигополии, предположив, что он описывается моделью Курно. Для 1-й фирмы на таком рынке предельная выручка составляет

Помножив второе слагаемое на P/P и Q/Q получим

где рыночная доля фирмы,

таким образом индекс Лернера будет находится в прямой зависимости от доли фирмы на рынке и обратной от показателя эластичности спроса по цене.

Средний для отрасли индекс Лернера будет вычисляться по формуле:

Коэффициент Тобина (q Тобина)

Коэффициент Тобина связывает рыночную стоимость фирмы (измеряемой рыночной ценой ее акций) с восстановительной стоимостью ее активов:

P- рыночная стоимость активов фирмы (обычно определяется по курсу акций)

С - восстановительная стоимость активов фирмы, равная сумме расходов, необходимых для приобретения активов фирмы по текущим ценам.

Если оценка активов фирмы фондовым рынком превышает их восстановительную стоимость (значение коэффициента Тобина больше 1), это может расцениваться как свидетельство полученной или ожидаемой положительной экономической прибыли. Использование индекса Тобина в качестве информации о положении фирмы базируется на гипотезе эффективного финансового рынка. К преимуществам использования этого показателя относится то, что он позволяет избежать проблемы оценки нормы доходности и предельных издержек для отрасли.

Многочисленные исследования установили, что коэффициент q в среднем довольно устойчив во времени, а фирмы с высоким его значением обычно обладают уникальными факторами производства или выпускают уникальные товары, то есть для этих фирм характерно наличие монопольной ренты. Фирмы с небольшими значениями q действуют в конкурентных или регулируемых отраслях.

Коэффициент (индекс) Папандреу

Коэффициент монопольной власти Папандреу основывается на концепции перекрестной эластичности остаточного спроса на товар фирмы. Необходимым условием осуществления монопольной власти служит низкое влияние на объем продаж фирмы цены продавцов на взаимосвязанных рынках или сегментах одного и того же рынка.

Однако сам по себе показатель перекрестной эластичности остаточного спроса не может служить показателем монопольной власти, так как его величина зависит от двух факторов, оказывающих противоположное влияние на монопольную власть: от числа фирм на рынке и от уровня заменяемости товара рассматриваемого продавца и товаров других фирм. Увеличение числа фирм на рынке приводит к снижению их взаимозависимости и соответствующему снижению показателя перекрестной эластичности остаточного спроса. На рынке совершенной конкуренции эластичность остаточного спроса на товар фирмы стремится к нулю. Снижение взаимозаменяемости товара фирмы и товаров других продавцов в результате углубления дифференциации продукта приводит к снижению эластичности остаточного спроса. Но точно так же и уход крупных продавцов с рынка, где действует рассматриваемая нами фирма. будет приводить к снижению ее зависимости от ценовых решений других фирм, к снижению эластичности остаточного спроса. По определению чистой монополии, фирма не должна иметь близких заменителей, следовательно, для монополии показатель эластичности остаточного спроса (совпадающего с рыночным спросом) также будет стремиться к нулю.

Кроме того, влияние ценовой политики других фирм на рынке на объем продаж рассматриваемой фирмы зависит от ограниченности мощности других фирм, от того, насколько они смогут в действительности увеличить объем собственных продаж и тем самым снизить долю рынка нашей фирмы.

Для преодоления этой проблемы Папандреу в 1949 году предложил так называемый коэффициент проникновения, показывающий, на сколько процентов изменится объем продаж фирмы при изменении цены конкурента на один процент. Формула коэффициента проникновения (показателя монопольной власти Папандреу) выглядит так:

Qdi - объем спроса на товар фирмы, обладающей монопольной властью

Pj - цена конкурента

- коэффициент ограниченности мощности конкурентов, измеряемый как отношение потенциального увеличения выпуска к росту объема спроса на их товар, вызванного понижением цены. Он изменяется от нуля до единицы.

Индекс Папандреу практически не используется в прикладных исследованиях, однако он весьма любопытно отражает две грани монопольной власти: наличие товаров-заменителей на рынке и ограниченность мощности конкурентов (или возможность их проникновения в отрасль). Выражение

отражает перекрестную эластичность спроса на товар фирмы. Его величина свидетельствует о возможности переключения спроса потребителей на товар конкурентов.

Сомножитель характеризует, в свою очередь, способность конкурентов воспользоваться увеличением спроса на их продукцию. Чем ниже любой из сомножителей, тем выше монопольная власть фирмы.

Рациональным поведением для коммерческой фирмы считается такое, которое обеспечивает максимально возможную прибыль.

Выбор модели поведения определяется двумя главными обстоятельствами:

• временным фактором (короткий или длительный период);

• видом конкуренции (совершенная или несовершенная).

В КОРОТКИЙ ПЕРИОД, если требуется увеличить объем производства, фирма может достичь этого, увеличивая лишь переменные факторы (труд, материалы, сырье и т.п.). Постоянные факторы (размеры сооружений, количество машин) изменить фирма не успевает.

В ДЛИТЕЛЬНОМ ПЕРИОДЕ поведение фирмы иное: в ответ на постоянно изменяющийся уровень производства она имеет возможность изменить все факторы производства. Поэтому все они становятся переменными. В этот период фирма стремится минимизировать затраты, комбинируя факторы, замещая труд капиталом и наоборот.

Влияние типа конкуренции на поведение фирмы более сложно.

Рассмотрим рациональное поведение фирмы в условиях СОВЕРШЕННОЙ КОНКУРЕНЦИИ. Будем помнить, что цель фирмы — максимизировать разрыв между ценами и издержками.

На рынке совершенной конкуренции ни одна из фирм не влияет на цену своей продукции. Что же может сделать предприниматель, чтобы получить максимальную прибыль? Он может только изменить объемы производства. Тогда встает следующий вопрос: какое количество продукции фирма должна производить и продавать, чтобы получить максимальную прибыль? Чтобы найти ответ на этот вопрос, необходимо сравнить рыночную цену на продукт и предельные издержки фирмы.

Если фирма будет увеличивать на одну, две, три и т.д. единицы свою продукцию, то каждая следующая единица (скажем, каждый новый телевизор) будет что-то добавлять как к общему доходу, так и к общим издержкам. Это «что-то» — предельный доход и предельные издержки.

Если предельный доход больше предельных издержек, то каждый произведенный новый телевизор добавляет к общему доходу величину больше той, что он прибавляет к общим издержкам. Значит, разность между предельным доходом (MR — marginal revenue) и предельными издержками (А/С — marginal cost), т.е. прибыль (Р — profit), — увеличивается:

Р = MR - МС.

Обратное происходит, когда предельные издержки выше предельного дохода.

Вывод: Максимум общей прибыли достигается тогда, когда наступает равенство между ценой и предельными издержками: Р = МС.

Если Р > МС, то производство необходимо расширять. Если Р < МС, то производство надо сокращать. Точка равновесия фирмы и максимальной прибыли достигается в случае равенства предельного дохода и предельных издержек.

Условие прекращения производства товара

Если цена равна минимуму АС, фирма не получает экономической прибыли.

В условиях СК фирма, максимизирующая прибыль, может контролировать только объем выпуска, учитывая вид своей функции издержек (то есть АС) и величину цены, заданной рынком.

Специфическое условие на рынке СК: Р=MR=MC в точке равновесия.

Стратегии ценообразования в условиях СК:

1) Стратегия случайного снижения цен.

Суть: цена чуть-чуть завышается относительно рыночной, а затем понижается.

2) Стратегия сигнализирования ценами.

Суть: потребитель не может получить информацию о качестве товара; немного меняя цену, фирма сигнализирует о том, что качество ее товара лучше.

3) Стратегия цен на наборы товаров/услуг.

Суть: если потребитель купит один вид товара, то цена будет достаточно высокой, но, покупая товар в наборе с другим, потребитель будет брать его по более низкой цене.

Олигополия Курно — экономическая модель рыночной конкуренции. Названа в честь сформулировавшего ее французского экономиста А.Курно (1801-1877).

Основные положения модели:

На рынке действует фиксированное число N > 1 фирм, выпускающих экономическое благо одного наименования;
Вход на рынок новых фирм и выход из него отсутствуют;
Фирмы обладают рыночной властью. Замечание: сам Курно не знал, что такое рыночная власть. Этот термин появился позднее;
Фирмы конкурируют, одновременно выбирая объемы выпуска;
Фирмы максимизируют свою прибыль и действуют без кооперации. Последнее замечание просто повторяет предыдущий пункт.

Общее количество фирм на рынке N предполагается известным всем участникам. Каждая фирма, принимая свое решение, считает выпуск остальных фирм заданным параметром (константой). Функции издержек фирм c_i(q_i) могут быть различны и также предполагаются известными всем участникам.

Функция спроса представляет собой убывающую функцию от цены блага. Цена блага задана как цена равновесия отраслевого рынка (величина отраслевого предложения равна величине спроса на данное экономическое благо при одной и той же цене). --Andrew A. Zimin 09:03, 5 декабря 2009 (UTC)

Рассмотрим модель с двумя фирмами (дуополию). Для определения равновесной цены вычислим наилучшие ответы каждой из фирм.

Прибыль i-й фирмы имеет вид:

Π_i = P(q₁ + q₂).q_i − C_i(q_i).

Ее наилучшим ответом является объем выпуска q_i, максимизирующий прибыль Π_i при заданном объеме выпуска другой фирмы . Производная Π_i по переменной q_i имеет вид:

Приравнивая ее к нулю, получим:

Значения q_i, удовлетворяющие данному условию, являются наилучшими ответами фирмы i. Равновесие в данной модели достигается, если q₁ является наилучшим ответом на q₂, а q₂ - наилучшим ответом на q₁.

Пусть обратная функция спроса имеет вид: P(q₁ + q₂) = a − (q₁ + q₂), а издержки фирмы i C_i(q_i) таковы, что , . Тогда прибыль фирмы i составит:

Решение задачи максимизации имеет вид:

Таким образом, задача фирмы 1:

Из симметрии рассматриваемой системы:

Полученные выражения представляют собой функции наилучших ответов. В равновесии Нэша обе фирмы будут придерживаться стратегий, являющихся решениями пары этих уравнений. Подставляя q₂ в наилучший ответ фирмы 1, получим:

Равновесием Нэша в этой системе являются объемы выпуска (q₁ * ,q₂ * ), а равновесная рыночная цена будет представлять собой величину P(q₁ + q₂) = a − (q₁ + q₂).

Парадокс Бертрана в экономической теории — ситуация, когда два олигополиста, конкурируя между собой и достигнув равновесия Нэша, оказываются с нулевой полной прибылью. Парадокс назван по имени его создателя Жозефа Бертрана.

Парадокс проявляется в модели Бертрана, описывающей конкуренцию в олигополии. Модель в простейшем варианте, в котором и проявляется парадокс, рассматривает очень упрощённый рынок и использует очень сильные допущения:

компании производят одинаковый товар, спрос ограничен и как-либо задан;
компания, назначившая наименьшую цену, получает себе весь спрос;
если наименьшую цену назначили две и более компании, они делят спрос поровну.

Допустим, две компании A и B вышли на рынок и назначили некоторые цены p_A и p_B. Допустим, p_A < p_B. Цена компании B больше, и спрос на её товар равен 0. Чтобы получить спрос, ей нужно назначить цену не выше p_A. Если она назначит цену равную p_A, то получит себе половину рынка, а если снизит ещё на бесконечно малую величину o (p_A-o), то спрос удвоится до всего рынка.

Таким образом компаниям выгодно поочерёдно снижать цены вплоть до уровня предельных издержек, то есть себестоимости (предполагается, что она одинаковая у А и В). Повышать цену невыгодно никому, снижать цену тоже невыгодно — это ведёт к убыткам. Эта ситуация будет равновесием Нэша.

Парадокс заключается в том, что если на рынке была монополия, а затем пришла ещё одна фирма (стала дуополия), цена сразу падает до уровня рынка совершенной конкуренции и остаётся такой же с входом других фирм на рынок. Это не реалистично, поскольку в дуополии фирмы не конкурируют так ожесточённо, и эмпирические исследования показывают, что дуополии работают с прибылью. Кроме того, с ростом числа фирм на рынке цены снижаются.

Некоторые принципы, которые не соблюдает парадокс Бертрана:

Ограничения производственных мощностей — Иногда у фирм нет мощностей, чтобы удовлетворить весь спрос. В вариации модели Бертрана также учитывается этот неудовлетворённый, остаточный спрос.
Динамическая конкуренция — повторение игры может привести к тому, что цена будет выше предельных издержек.
Больше прибыли за бо́льшую цену — если одна фирма назначила цену значительно выше, вторая может поднять свою и увеличить прибыль, таким образом цены могут расти.

Регулируемая монополия

В условиях регулируемой монополии могут возникать несколько ситуаций.

Если взять точку пересечения кривой D и кривой AC (AC=P), получим цену P₂. Это цена, обеспечивающая справедливую (нормальную) прибыль (на уровне безубыточности).

Если взять точку пересечения D и MC (MC=D), получим цену P₃. Это общественно-оптимальная цена. Эта цена соответствует наиболее эффективному распределению ресурсов. Но эта ситуация требует дотации государства. Очень часто монополист недогружает свои мощности (Q₁).

В условиях монополии для того, чтобы выполнить расчеты цены:

1) определить характеристики рыночного спроса;

2) определить издержки;

3) определить объем производства, соответствующий условию равновесия;

4) определить максимальную прибыль при соответствующей цене.

Организация производства и менеджмент

2013-03-27T12:40:55Z

ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА И МЕНЕДЖМЕНТ

Организация поточного производства

Поточные формы работы наибольшее распространение получили в массовом производстве. Если одна и та же деталь многократно используется в одном или в нескольких изделиях, то производство такой детали удобно организовывать по принципу потока.

Поточное производство – это такое производство, при котором все рабочие места являются специализированными и располагаются в соответствии с ходом технологического процесса.

Для обеспечения непрерывности поточного производства, время выполнения каждой операции на поточной линии должно быть либо равным, либо кратным всем остальным операциям 2:4; 4:8; 6:3; 3:9; и т. д.

В условиях поточного производства используется параллельный способ обработки деталей, и процесс осуществляется непрерывно при синхронной передаче их с одного рабочего места на другое.

В условиях поштучной передачи деталей с одного рабочего места на другое, интервал времени между двумя последовательными их выпусками с поточной линии называется тактом точной линии.

Такт (r) – основной параметр поточной линии. Он непосредственно зависит от годовой программы выпуска изделий () и эффективного фонда рабочего времени поточной линии ().

(1.1)

Если передача деталей (изделий) на поточной линии осуществляется партиями, то вводится понятие такта выпуска передаточных партий или ритма поточной линии R = r ∙ р (p – размер передаточной партии деталей, шт.).

Виды поточных форм работы

Поскольку на предприятиях складываются различные производственные условия, связанные с изменением объемов производства, номенклатуры выпускаемой продукции и с другими факторами, то все поточные линии не могут быть созданы по одному образцу и подобию. Возникает необходимость в различных формах поточной работы.

Различают две основные формы поточного производства: непрерывно-поточная и прерывно-поточная (прямоточная).

Непрерывно-поточная форма является наиболее совершенной и характеризуется тем, что нормы времени на всех операциях поточной линии равны или кратны друг другу и равны такту поточной линии (r). Предметы труда перемещаются с одного рабочего места на другое без пролеживания, каждая операция закреплена за определенным рабочим местом. Все рабочие места располагаются строго в соответствие с ходом технологического процесса. Прохождение деталей (изделий) от первого рабочего места до последнего на поточной линии не прерывается. Простои рабочих мест исключаются.

Прерывно-поточная (прямоточная) форма поточного производства применяется в тех случаях, когда в силу обстоятельств объективного характера не удается полностью уровнять нормы времени на всех операциях, или хотя бы достичь их кратности.

В таком случае возможны периодические простои отдельных рабочих мест. Ритмичность работы прямоточной линии достигается тем, что в течение определенного периода времени на каждой операции производится одинаковое количество изделий (деталей). Это достигается созданием межоперационных оборотных заделов между смежными операциями, имеющими разную продолжительность. С целью наиболее полной загрузки рабочих мест допускается многостаночное обслуживание нескольких, даже несмежных операций.

Поддержание расчетного такта на поточных линиях может быть регламентированным (принудительным) и свободным. Примером поточной линии с принудительным (регламентированным) поддержанием расчетного такта является конвейер, скорость которого согласована с длительностью выполнения операций на отдельных рабочих местах. Свободное поддержание расчетного такта применяется на прерывно-поточных линиях, где скорость передачи деталей (изделий) с одного рабочего места на другое поддерживается самими рабочими.

Поточные линии могут распространяться на ряд участков (например, сборочный конвейер цеха) или ограничиваться пределами участка. Также поточные линии могут носить характер общезаводского сквозного потока, когда все производственные операции от поступления материалов в обработку до сдачи готовых изделий на склад выполняются на поточных линиях.

В зависимости от количества наименований изделий, закрепленных за поточной линией, существуют однопредметные и многопредметные поточные линии.

Однопредметные поточные линии создаются тогда, когда производственная программа по данному изделию по своей трудоемкости достаточна для полного использования фонда рабочего времени поточной линии.

Многопредметныепоточные линии создаются тогда, когда трудоемкость одного изделия не обеспечивает необходимую нагрузку поточной линии. Непременным условием создания многопредметной поточной линии является однотипность технологических процессов обработки закрепляемых за линией изделий.

Многопредметные поточные линии в свою очередь подразделяются на групповые и переменно-поточные линии.

Групповые линии – здесь обрабатываются или собираются разные детали или узлы по одинаковому технологическому процессу на одном и том же оборудовании.

Переменно поточные линии – на таких линиях обрабатываются или собираются изделия различных наименований и типоразмеров с одинаковыми или сходными технологическими процессами, последовательно чередующимися партиями. Запуск партий осуществляется с необходимым для производства чередованием.

Организация поточных линий

На предприятиях машиностроения существуют следующие виды организации поточных линий:

а) непрерывно-поточные с рабочими конвейерами;

б) непрерывно-поточные с распределительными конвейерами;

в) непрерывно-поточные со свободным ритмом;

г) непрерывно-поточные с неподвижным объектом;

д) прерывно-поточные линии.

а) На таких поточных линиях рабочие конвейеры являются местом выполнения работ и представляют собой линии для непрерывного перемещения изготавливаемых изделий с заданной скоростью. Такие линии создаются для сборки средних и крупных изделий в массовом и крупносерийном производстве. Для выполнения каждой операции вдоль такого конвейера создается рабочая зона, чтобы предоставить сборщику определенные маневренные возможности.

б) Распределительный конвейер отличается от рабочего тем, что он служит средством перемещения обрабатываемых деталей или собираемых изделий, а не местом выполнения работ. Для установки изделий на таком конвейере служат подвески, подставки. Для обработки изделие снимается с конвейера, после обработки – возвращается на конвейер для передачи на следующую операцию. Такие поточные линии создаются для обработки и сборки небольших деталей или изделий.

в) Непрерывно-поточные линии со свободным ритмом создаются на основе синхронизации операций. Условие синхронности поточной работы можно представить формулой:

(1.2)

Операции выполняются на стационарных рабочих местах, связанных между собой транспортными средствами (платформами, тележками), с помощью которых готовые изделия передаются с рабочего места к другому.

г) Непрерывно-поточные линии с неподвижным объектом применяются при сборке крупных и тяжелых изделий, межоперационная транспортировка которых либо невозможна, либо экономически не выгодна. Собираемые изделия в течение всего времени сборки стоят неподвижно, а бригады сборщиков переходят от одного изделия к другому.

д) Прерывно-поточные линии основаны на неполной синхронизации операций и имеют следующие особенности:

1) для бесперебойной работы линии между несинхронными операциями создаются необходимые заделы деталей или изделий – межоперационные оборотные заделы;

2) для более полного использования рабочего времени, рабочие, недостаточно занятые на своем рабочем месте, привлекаются к многостаночному обслуживанию

3) для упорядочения работы поточной линии составляется стандарт-план, который регламентирует режим работы поточной линии в течение смены или суток. Стандарт-план позволяет найти такой режим работы поточной линии, при котором сводятся к минимуму межоперационные оборотные заделы, и достигается полная загрузка рабочих мест и оборудования.

Себестоимость продукции

Виды себестоимости продукции

Себестоимость продукции – это выраженные в денежной форме текущие затраты (издержки) предприятия на производство продукции и ее реализацию.

В зависимости от учитываемых затрат различают следующие виды себестоимости продукции:

1) технологическаясебестоимость () – это сумма производственных затрат на ведение технологического процесса по изготовлению продукции;

2) цеховаясебестоимость () – это суммарные затраты цеха на производство продукции.

Она включает в себя:

а) технологическую себестоимость

б) затраты по управлению и обслуживанию в пределах цеха т. е. цеховые (общепроизводственные) расходы (). Если продукция производится в нескольких цехах, то цеховая себестоимость является суммой затрат этих цехов на производство продукции.

3) производственная (заводская) себестоимость () включает в себя цеховую себестоимость () и затраты по управлению и обслуживанию в пределах предприятия, т. е. производственные (общехозяйственные) расходы ().

4) полнаясебестоимость содержит производственную себестоимость и внепроизводственные расходы (), связанные с реализацией продукции.

Кроме того, себестоимость продукции может быть плановая,нормативная и фактическая.

Плановая себестоимость – это максимально допустимые затраты предприятия на выпуск продукции в плановом периоде (год, квартал).

Нормативная себестоимость разрабатывается на базе действующих на предприятии норм затрат сырья, материалов, инструмента и т. д.

В фактическую себестоимость продукции входят все затраты, в том числе и отступления от технологического процесса. Это потери от брака, затраты материалов сверх норм расхода, потери от простоя оборудования и другие затраты, не предусмотренные ни плановой ни нормативной себестоимостью.

В себестоимость продукции не включают:

1) Штрафы, пени, неустойки, уплачиваемые предприятием за нарушение договорных обязательств и правил, регулирующих хозяйственные взаимоотношения.

2) Платежи за пользование ссудами банка.

3) Затраты, связанные с бытовым обслуживанием персонала предприятия.

4) Расходы по ликвидации последствий стихийных бедствий и прочие потери и убытки.

5) Расходы непромышленных хозяйств, продукция которых не включается в состав товарной продукции предприятия.

Снижение себестоимости продукции решается на предприятии следующими путями:

1) внедрением более эффективных технологических процессов;

2) повышением уровня автоматизации и механизации производства;

3) применением новых видов материалов;

4) экономией всех видов материальных и топливно-энергетических ресурсов предприятия;

5) улучшением организации производства и материально-технического снабжения.

Классификация затрат на производство продукции

В зависимости от цели расчета себестоимости, затраты на производство продукции могут рассчитываться:

1) по экономическим элементам;

2) по калькуляционным статьям расходов.

Себестоимость продукции, рассчитанная по экономическим элементам, позволяет отразить в стоимостном выражении общий объем потребляемых ресурсов на весь объем выпуска продукции.

Затраты группируются в соответствии с их экономическим содержанием по следующим пяти элементам:

1) Материальные затраты (за вычетом стоимости возвратных отходов).

2) Затраты на оплату труда.

3) Отчисления на социальные нужды (единый социальный налог).

4) Амортизация основных фондов.

5) Прочие затраты.

В элементе «Материальные затраты» отражается стоимость приобретаемых для производства сырья, материалов, комплектующих изделий, полуфабрикатов и других элементов оборотных фондов, необходимых для производства продукции.

В элемент «Затраты на оплату труда» входят расходы на оплату труда всего промышленно-производственного персонала предприятия, включая премии и компенсационные выплаты.

В элементе «Отчисления на социальные нужды» (единый социальный налог) отражаются обязательные отчисления по установленным нормам:

1) органам социального страхования

2) пенсионному фонду

3) государственному фонду занятности населения

4) фонду медицинского страхования

всего 26,2 % (проценты к фонду заработной платы работающих).

В элементе «Амортизация основных фондов» отражается сумма амортизационных отчислений на полное восстановление основных производственных фондов, рассчитанная исходя из их балансовой стоимости и установленных норм амортизации.

К элементу «Прочие затраты» относятся налоги, сборы, отчисления в специальные фонды, платежи по кредитам, затраты на командировки, оплата услуг связи и т. д.

Группировка затрат на производство по экономическим элементам необходима для анализа хозяйственной деятельности предприятия и организации на предприятии бухгалтерского учета.

Она необходима для установления сметы, т. е. общей суммы затрат на производство по предприятию, которая составляется на год с последующей разбивкой по кварталам.

Однако, классификация по экономическим элементам, не может быть использована для расчета себестоимости единицы определенного вида выпускаемой продукции. Для этой цели применяется классификация по калькуляционным статьям расходов.

Общий перечень статей следующий:

1) Сырье и материалы за вычетом возвратных отходов.

2) Транспортно-заготовительные расходы.

3) Покупные полуфабрикаты и комплектующие изделия.

4) Топливо и энергия на технологические цели.

5) Основная заработная плата основных производственных рабочих.

6) Дополнительная заработная плата основных производственных рабочих.

7) Отчисления на социальные нужды с заработной платы основных производственных рабочих.

8) Расходы на содержание и эксплуатацию технологического оборудования.

9) Цеховые (общепроизводственные) расходы.

10) Общезаводские (общехозяйственные) расходы.

11) Потери от брака.

12) Внепроизводственные расходы.

Первые 8 статей составляют технологическую себестоимость продукции.

Технологическая себестоимость плюс общепроизводственные расходы представляет собой цеховую себестоимость.

Цеховая себестоимость плюс общехозяйственные расходы и потери от брака составляют производственную себестоимость.

Все 12 статей представляют собой полную себестоимость единицы продукции.

Затраты предприятия на производство единицы продукции зависят от объема производства и являются одним из показателей, используемых при обосновании принимаемых управленческих решений, одним из которых является определение цены продукции.

Себестоимость единицы продукции имеет очень большое значение в бизнесе, она является исходным показателем для всех предприятий.

По способу включения затрат в себестоимость изделий, они делятся на прямые и косвенные.

Прямые затраты непосредственно связаны с изготовлением конкретных видов изделий и включаются в себестоимость их изготовления.

Косвенные затраты – это затраты на обслуживание производства и управление производством они не зависит от номенклатуры изготовляемых изделий. Косвенные затраты не могут быть отнесены к выпуску какого-то определенного изделия, так как они связаны с работой цеха в целом. Они распределяются между различными изделиями пропорционально тому или другому условному измерителю, чаще всего пропорционально заработной плате основных производственных рабочих.

Инвестиционная деятельность на предприятии

Инвестиции в производство и их экономическая эффективность

Инвестиции– это долгосрочные вложения денежных средств как внутри страны, так и за рубежом с целью создания новых предприятий и модернизации действующих, для освоения новой техники и новых технологий, имеющие целью увеличение производства и получение прибыли.

Инвестор – это организация, частный предприниматель или государство, осуществляющие долгосрочное вложение капитала в какое-либо дело или производство с целью получения прибыли.

Та часть инвестиций, которая направляется на воспроизводство основных производственных и непроизводственных фондов называется капитальными вложениями.Капитальные вложения состоят из следующих основных элементов:

1) затраты на приобретение различных видов машин, оборудования инструментов;

2) затраты на проектно – изыскательскую деятельность;

3) затраты на строительно-монтажные работы.

В системе показателей экономической эффективности инвестиций следует различать понятия эффект и эффективность производства (эффективность капитальных вложений).

Эффект – это определенный результат хозяйственной деятельности предприятия (увеличение объемов производства, дополнительная прибыль), полученный в результате освоения в производстве капитальных вложений. Эффект может быть выражен в абсолютных показателях (рубли, штуки, метры) и в относительных показателях (проценты).

Эффект может быть экономическим, т. е. имеющим конкретное денежное выражение, может быть социальным или экологическим, когда при вложении инвестиций в производство получают не экономию, выраженную в деньгах, а улучшение условий труда, устранение профессиональных заболевании и повышение безопасности работ. Экологический эффект проявляется в снижении отрицательного воздействия техники на окружающую среду.

При этом следует помнить, что любой социальный или экологический эффект обязательно перерастет в экономический, так как улучшение условий труда и повышение безопасности работ обязательно приведут к повышению производительности труда, снижению себестоимости продукции, и как результат, к получению дополнительной прибыли.

Но один и тот же результат может быть достигнут с разными затратами материалов, основных фондов и труда. Поэтому вводится понятие эффективности производства, которая показывает, какой ценой достигнут результат и рассчитывается как отношение результата к затратам.

Чем больше результат на единицу затрат, тем выше эффективность производства и наоборот.

Расчет экономической эффективности капитальных вложений

Экономическая эффективность капитальных вложений рассчитывается по показателям общей экономической эффективности и сравнительной экономической эффективности.

Показателями общей экономической эффективности капитальных вложений являются:

1) прирост прибыли (ΔП), связанный с данными капитальными вложениями (К), например, стоимость новой линии, состоящей из станков с числовым программным управлением;

2) коэффициент общей экономической эффективности капитальных вложений:

(1.3)

Коэффициент общей экономической эффективности капитальных вложений служит для оценки целесообразности конкретных капитальных вложений.

3) срок возврата капитальных вложений. Это период, в течение которого накопленная за ряд лет величина прибыли, полученная в результате произведенных капитальных вложений (внедрение в производственный процесс новой прогрессивной технологии или высокопроизводительного оборудования), сравнивается с величиной произведенных капитальных вложений.

Но очень часто на производстве возникает ситуация, когда необходимо сравнить два или несколько вариантов изготовления продукции, имеющих различные капитальные вложения. Для этого используются показатели сравнительной экономической эффективности капитальных вложений.

Показателями сравнительной экономической эффективности капитальных вложений являются:

1) приведённые (общие) затраты, которые представляют собой сумму себестоимости продукции и капитальных вложений, необходимых для её изготовления:

= С + К (1.4)

2) коэффициент сравнительной экономической эффективности (), который характеризует величину снижения себестоимости произведенной продукции на 1 руб. капитальных вложений (при сравнении двух вариантов выработки продукции при одинаковом её объеме и качестве):

(1.5)

где – себестоимость годового выпуска продукции по сравниваемым вариантам выработки продукции;

– капитальные вложения по сравниваемым вариантам выработки продукции.

3) срок окупаемости капитальных вложений – это период работы, за который капитальные вложения более капиталоёмкого варианта окупятся за счет снижения себестоимости выпускаемой продукции.

(1.6)

Полученные расчетные значения и сопоставляются с нормативными значениями, которые выступают критериями. При этом нормативный коэффициент сравнительной экономической эффектности () отражает минимально возможную величину прибыли от снижения себестоимости выпускаемой продукции на 1 руб. капитальных вложений. Если расчетное больше чем , то снижение себестоимости больше нормативной величины и внедряемое мероприятие является эффективным.

Нормативный срок окупаемости капитальных вложений () отражает максимально допустимый срок возврата капитальных вложений за счет получения дополнительной прибыли, которую дает снижение себестоимости продукции, изготовленной на новом оборудовании или по новой технологии. При расчетном меньшем, чем капитальные вложения окупятся раньше нормативного срока.

Технико-экономическое обоснование эффективности использования в производстве нового оборудования (новой техники)

При технико-экономическом обосновании использования нового оборудования вместо действующего на предприятии, рассчитываются показатели сравнительной экономической эффективности. Сравниваются затраты на выпуск заданного объёма продукции на действующем и новом оборудовании в течение года.

Основные показатели сравнительной экономической эффектности использования нового оборудования (новой техники) следующие: общие (приведенные) затраты на единицу выпускаемой продукции, годовой экономический эффект и срок окупаемости капитальных вложений в новое оборудование.

1) Общие (приведенные) затраты на единицу выпускаемой продукции рассчитываются по удельным показателям себестоимости и капитальных вложений (удельные показатели – это показатели на единицу выпускаемой продукции).

, (1.7)

где – себестоимость единицы выпускаемой продукции;

– удельные капитальные вложения (капитальные вложения на единицу выпускаемой продукции).

– нормативный коэффициент сравнительной экономической эффективности. Для машиностроительного производства = 0,33.

2) Годовой экономический эффект. Представляет собой суммарную экономию производственных ресурсов (живого труда, материалов, энергии), которую получает предприятие в результате использования в производстве продукции нового оборудования. Годовой экономический эффект находится как разность приведенных затрат по сравниваемым вариантам выпуска продукции.

, (1.8)

где – годовая программа выпуска продукции.

Если приведенные затраты рассматривать как сумму себестоимости продукции и капитальных вложений, необходимых для её изготовления, то годовой экономический эффект можно рассчитывать по формуле:

(1.9)

3) Срок окупаемости капитальных вложений в новое оборудование (). Представляет собой период времени, в течение которого окупится стоимость нового оборудования за счет получения дополнительной прибыли, обусловленной снижением себестоимости продукции. При оценке экономической эффективности использования нового оборудования, срок окупаемости капитальных вложений () и коэффициент сравнительной экономической эффективности (), рассчитываются так же, как при оценке эффективности капитальных вложений, т. е. по формулам 1.5. и 1.6.

где – условно-годовая экономия или ожидаемая прибыль от снижения себестоимости продукции.

Расчет однопредметной прерывно-поточной линии

Определение такта, эффективного фонда времени работы и ритма поточной линии

На поточных линиях выпуск (запуск) каждого предмета труда осуществляется через один и тот же интервал времени, называемый тактом линии, который рассчитывается по следующей формуле:

(3.1)

где r – такт поточной линии, мин;

– эффективный фонд времени работы линии в планируемом периоде, мин;

– производственная программа запуска деталей в производство в планируемом периоде, шт.

Эффективный фонд времени работы поточной линии рассчитываем по формуле:

= () ∙∙ S ∙ () (3.2)

где – количество календарных дней в году, (см. приложение 1);

– количество выходных дней в году;

– количество праздничных дней в году;

- продолжительность рабочей смены, час;

S – количество рабочих смен;

- потери времени работы оборудования на ремонт и переналадку.

Рассчитываем годовую программу запуска деталей в производство по формуле:

∙ ()∙() (3.3)

где – годовая производственная программа выпуска деталей, шт.;

– технологические потери при наладке оборудования, и в связи с изготовлением пробных деталей и т. д.

– плановый размер запасных частей, в% к основной программе выпуска (см. приложение 1).

Ритм поточной линии рассчитываем для базового и проектного вариантов по формуле:

(3.4)

где p – размер транспортной партии (см. приложение 3).

Определение размера транспортной партии производится исходя из средней трудоемкости обработки детали и ее чернового веса.

Определение необходимого количества единиц оборудования на каждой операции поточной линии и коэффициентов их загрузки

(для базового и проектного вариантов)

(3.5)

где – расчетное число единиц оборудованияна i‑ой операции, шт.;

– штучное время выполнения i‑ой операции, мин.

Принятое (целое) количество единиц оборудования на i‑ой операции определяется путем округления дробного числа единиц оборудованиядо ближайшего бόльшего целого числа. Допускается небольшая перегрузка рабочих мест, но не более чем на 10 %.

Например, = 3,2 » 4 (шт.); = 3,02 » 3 (шт.).

Определение коэффициента загрузки оборудования на каждой операции производится по формуле:

(3.6)

Средний коэффициент загрузки определяется:

(3.7)

где m – количество операций на поточной линии.

Рис. 1. График загрузки оборудования по операциям (строится для базового и проектного вариантов)

По итогам расчетов составляются сводные таблицы для базового и проектного вариантов:

Таблица 3.1 – Базовый вариант обработки детали

№		r

Таблица 3.2 – Проектный вариант обработки детали

№		r

Определение вида поточной линии и необходимого количества рабочих-операторов на поточной линии

В зависимости от полученных результатов загрузки рабочих мест, синхронизации операций и других условий производства определяется вид поточной линии (непрерывно – поточная или прерывно – поточная).

Синхронизация – это процесс согласования длительности операций с тактом поточной линии. Синхронизация определяется по формуле:

(3.8)

Если условие синхронности выполняется, то линия непрерывно-поточная.

Если этого равенства нет, то линия относится к прерывно-поточной т. е. вследствие разной трудоемкости операций и использования разнотипного оборудования для обеспечения ритмичной работы линии необходимо создание межоперационных оборотных заделов.

Определение необходимого количества рабочих-операторов на поточной линии производится на основании загрузки рабочих мест по операциям с учетом возможного многостаночного обслуживания и совмещения операций.

Норма возможного многостаночного обслуживания определяется на операциях, где количество рабочих мест больше одного по формуле:

(3.9)

(3.10)

где – машинно-автоматическое время работы на любом из обслуживаемых станков, мин. (см. приложение 2);

– вспомогательное время обслуживания станка, мин;

– время на переход от станка к станку = 0,03 мин.

– время на фиксирование внимания = 0,25 мин.

– время заблаговременной явки = 0,5 мин.

При условии, когда< 0,4 мин, от многостаночного обслуживания отказываются.

Дробное количество станков, предназначенных для обслуживания одним рабочим, т. е. округляется до ближайшего бульшего целого числа.

Для проверки правильности возможного многостаночного обслуживания строится график загрузки рабочего времени.

Для определения необходимого числа рабочих на линии с учетом многостаночного обслуживания, составляем график – регламент работы оборудования.

Расчет заделов на поточной линии

А) Расчет транспортного задела на поточной линии:

= m × p (3.12)

где р – размер транспортной партии, шт.;

m – количество операций на линии.

Б) Расчет технологического задела на поточной линии:

(3.13)

В) Расчет страхового задела на поточной линии:

(3.14)

где – программа запуска деталей в смену;

– коэффициент, характеризующий величину временного снижения производительности линии, равен 0,1.

(3.15)

, (3.16)

где – количество рабочих дней в году;

S – количество смен работы поточной линии.

Г) Расчет межоперационных оборотных заделов

Межоперационный оборотный задел возникает вследствие различной трудоемкости смежных операций. Межоперационный оборотный задел – это количество деталей, накапливающееся между смежными операциями, имеющими различную продолжительность.

Перед расчетом межоперационных оборотных заделов необходимо построить график работы оборудования для каждой смежной пары операций, расчленив время операций на фазы, в течение которых не происходит изменений в одновременной работе станков на смежных операциях.

Расчет заделов между 1‑й и 2‑й операциями

№

опер.

01 02 03 04 05 06 07 08 09 1

5,8

0,58

=0,58

9,6

0,96

= 0,96

F_IF_II F_III

Расчет длительности каждой фазы (F) производим по формуле:

(3.17)

где j – порядковый номер фазы;

– период комплектования задела на линии (в нашем примере = 210).

F_I= 210 × 0,58 = 121,8 » 122 мин.

F_II= 210 × (0,96 – 0,58) = 210 × 0,38 = 79,8 » 80 мин.

F_III = 210 – (122 + 80) = 8 мин.

На I фазе на 1^й операции работают 2 станка, на 2^й операции работают 2 станка.

На II фазе на 1^й операции станки простаивают, на 2^й операции работают 2 станка.

На III фазе на 1^й и 2^йоперациях станки простаивают.

Расчет изменения величины межоперационного задела в течение любой фазы производится по формуле:

(3.18)

где – количество работающих станков на предыдущей операции в течение данной фазы;

– количество работающих станков на последующей операции в течение данной фазы.

Для данного примера:

Если результат получен со знаком «+», это значит, что на данной фазе, вследствие меньшей трудоемкости или большего количества станков, на первой операции возникает положительный задел. Эпюра задела на графике возрастает от 0 до максимальной величины (рис. 3).

Расчет капитальных вложений в оборудование проектируемого варианта

Общие капитальные вложения в оборудование рассчитываются по формуле:

, (4.1)

где – прямые капитальные вложения в оборудование, руб.;

– сопутствующие капитальные вложения в приобретенное оборудование, руб.

Прямые капитальные вложения рассчитываем по двум сравниваемым вариантам – базовому и проектному:

(4.2)

Сопутствующие капитальные вложения рассчитываются только для проектного варианта:

, (4.3)

где – затраты на монтаж нового оборудования, руб.

= (4.4)

где – коэффициент монтажа нового оборудования = 0,2;

– затраты на демонтаж старого оборудования, руб.

(4.5)

где – коэффициент демонтажа старого оборудования = 0,2;

– затраты на производственные площади под новое оборудование, руб.

Затраты на площадь, дополнительно занимаемую под новое оборудование, рассчитываются по формуле:

= () · (4.6)

g – коэффициент, учитывающий проходы и проезды = 3.

Удельные капитальные вложения в оборудование (капитальные вложения на изготовление одной детали) рассчитываются для двух сравниваемых вариантов сварки изделия:

= (4.7)

Дополнительные капитальные вложения в оборудование рассчитываются для определения более капиталоемкого варианта.

(4.8)

Расчет себестоимости механической обработки детали по базовому и проектному вариантам

Затраты на материалы за вычетом отходов

ЗМ = ∙ ∙ – ∙ (4.9)

– норма расхода материала на изготовление одной детали (масса заготовки), кг;

– цена одного кг материала, руб.;

- коэффициент транспортно-заготовительных расходов = 1,05;

- норма отходов материала при изготовлении детали, кг;

- цена одного кг отходов материала, руб.

Затраты на технологическую энергию

Затраты на электроэнергию, необходимую для выполнения технологического процесса механической обработки детали, рассчитываются исходя из мощности оборудования:

(4.10)

где - количество станков на i‑той операции, шт.;

– мощность станка на i‑той операции, кВт (см. приложение 4);

– машинное время работы станка при обработке одного изде лия на i‑той операции, мин. (см. приложение 2);

ή – коэффициент полезного действия станка = 0,8;

– коэффициент загрузки электродвигателей станка по мощности = 0,75;

- коэффициент загрузки электродвигателей станка по времени = 0,7;

– коэффициент одновременной работы электродвигателей станка = 1;

- коэффициент потерь электроэнергии в сети завода = 1,05;

Ц _эл.эн. – цена 1 кВт·часа электроэнергии, руб.

Затраты на содержание и эксплуатацию технологического оборудования

= + + + + + + (4.11)

где - амортизационные отчисления на оборудование, руб.;

- затраты на текущий ремонт оборудования, руб.

- затраты на содержание и эксплуатацию приспособлений, руб.

- затраты на рабочий инструмент, руб.

а) амортизационные отчисления на оборудование:

, (4.12)

где - цена единицы технологического оборудования, (см. приложение 4) руб.;

- норма амортизационных отчислений на технологическое оборудование = 24 %

t_шт_i- время изготовления одного изделия на i‑той операции;

Фэф – эффективный фонд времени работы оборудования (формула 3.2),

б) затраты на текущий ремонт оборудования рассчитываются по формуле:

, (4.13)

где – норма отчислений на текущий ремонт оборудования, ≈ 35 %;

- коэффициента загрузки оборудования на i‑той операции (формула 3.6).

в) затраты на содержание и эксплуатацию приспособлений:

, (4.14)

где - коэффициент затрат на приспособление (см. приложение 5).

- годовая производственная программа выпуска деталей (см. приложение 1)

г) затраты на рабочий инструмент:

, (4.15)

где -расходы по эксплуатации инструмента на один станок в год, руб.

д) затраты на смазочные, обтирочные материалы и охлаждающие жидкости:

, (4.16)

где - средний коэффициент загрузки оборудования;

- норма расхода на смазочные и охлаждающие жидкости на один станок в год (см. приложение 6, табл. 3).

е) затраты на воду технологическую:

, (4.17)

где – удельный расход воды технической на один час работы станка, м³;

– цена 1м³воды технической, руб. (см. приложение 6, табл. 3).

ж)затраты на сжатый воздух:

, (4.18)

где- удельный расход сжатого воздуха на один час работы станка, м³;

– цена 1м³сжатого воздуха, руб.

Затраты на содержание и эксплуатацию производственных площадей

, (4.19)

где – площадь, занимаемая оборудованием на i‑той операции, м²;

– цена 1 м² занимаемой производственной площади;

– норма амортизационных отчислений на производственные здания = 2 %.

Затраты на заработную плату основных производственных рабочих с отчислениями на социальные нужды

Фонд заработной платы основных производственных рабочих состоит из основной и дополнительной заработной платы.

(4.20)

а) основная заработная плата определяется по формуле:

(4.21)

где – часовая тарифная ставка рабочего на i‑той операции, руб./час;

– коэффициент доплат и надбавок к основной заработной плате, определяется по нормативным документам предприятия (см. приложение 6).

б) дополнительная заработная плата основных производственных рабочих определяется по формуле:

, (4.22)

где - коэффициент соотношения между основной и дополнительной заработной платой.

в) Отчисления на социальные нужды рассчитываются по формуле:

, (4.23)

где – норма отчислений на социальные нужды.

Технологическая себестоимость механической обработки детали

Расчет технологической себестоимости ведется по двум вариантамобработки: базовому и проектному:

ЗМ + + + + + (4.24)

Цеховая себестоимость механической обработки детали

Рассчитывается по двум вариантам обработки: базовому и проектному.

Цеховая себестоимость является суммой технологической себестоимости и общепроизводственных (цеховых) расходов на обработкудетали:

= + _{, (4.25)}

где - общепроизводственные расходы, связанные с обработкой детали, руб.

Общепроизводственные (цеховые) расходы относятся к косвенным затратам на изготовление продукции, это накладные расходы по управлению цехом и его обслуживанию.

Косвенные затраты не могут быть отнесены к выпуску какого-то определенного изделия, так как они связаны с работой цеха в целом. Они распределяются между различными изделиями пропорционально тому или другому условному измерителю, чаще всего пропорционально заработной плате основных производственных рабочих.

= · (4.26)

где – коэффициент общепроизводственных расходов (см. приложение 6).

Производственная (общехозяйственная) себестоимость механической обработки детали

Рассчитывается по двум вариантам обработки.

Общехозяйственная (производственная) себестоимость является суммой цеховой себестоимости и общехозяйственных (производственных) расходов.

= + , (4.27)

где - общехозяйственные расходы, связанные с обработкой детали, руб.

Общехозяйственные (производственные) расходы относятся к косвенным затратам на изготовление продукции, это накладные расходы по управлению производством продукции на предприятии и обслуживанию предприятия.

Косвенные затраты не могут быть отнесены к выпуску какого-то определенного изделия, так как они связаны с работой предприятия в целом. Они распределяются между различными изделиями пропорционально заработной плате основных производственных рабочих.

= · (4.28)

Полная себестоимость механической обработки детали

Полная себестоимость представляет собой сумму общехозяйственной (производственной) себестоимости и внепроизводственных расходов. Внепроизводственные расходы – это расходы, связанные с реализацией изготовленной продукции.

= + _{, (4.29)}

где - сумма внепроизводственных расходов, руб.

= · _{, (4.30)}

где – коэффициент внепроизводственных расходов.

Составление калькуляции себестоимости обработки детали по сравниваемым вариантам технологического процесса

Расчет себестоимости единицы продукции называется калькулированием. В процессе калькулирования все издержки производства группируются по статьям калькуляции.

Калькулирование имеет своей целью обеспечить определение себестоимости изделия и создать базу для определения его цены, а также способствовать осуществлению режима экономии, то есть вскрытию и использованию резервов экономии материальных и трудовых ресурсов. Калькулирование себестоимости конкретных видов продукции является основой организации коммерческого расчета.

Объектом калькулирования может быть изделие, узел, деталь, объем работы. В машиностроении применяется нормативный метод калькулирования, т. е. себестоимость изделия рассчитывается на основе технически обоснованных норм и нормативов расхода материальных и трудовых ресурсов, принятых на предприятии.

Документ, в котором оформляется расчет себестоимости единицы продукции, называется калькуляцией. Калькуляция выражает текущие затраты предприятия в денежной форме на производство и реализацию единицы конкретного вида изделия.

На основании проведенных выше расчетов составляем калькуляцию себестоимости обработки детали(таблица 4.1).

Снижение себестоимости обработки детали рассчитываем по формуле:

100 %; (4.31)

Таблица 4.1 – Калькуляция себестоимости обработки детали по сравниваемым вариантам технологического процесса

Наименование статей затрат	Условные обозначения	Базовый вариант	Проектный вариант
Затраты на материалы за вычетом отходов	ЗМ
Затраты на технологическую энергию
Затраты на содержание и эксплуатацию оборудования
Затраты на содержание и эксплуатацию производственных площадей
Затраты на заработную плату основных производственных рабочих (ФЗП)
Отчисления на социальные нужды
Технологическая себестоимость
Общепроизводственные (цеховые) расходы
Цеховая себестоимость
Общехозяйственные (производственные) расходы
Производственная себестоимость
Внепроизводственные расходы
Полная себестоимость

Расчет снижения трудоёмкости и повышения производительности труда в проектном варианте обработки детали

Изменение технологического процесса обработки детали ведет к снижению трудоемкости выполнения работ. Для определения эффективности применения более производительного процесса обработки необходимо рассчитать величину снижения трудоемкости ().

Расчет производим по формуле:

%, (4.32)

где – штучное время изготовления изделия по базовому варианту, мин;

– штучное время изготовления изделия по проектному варианту, мин.

При снижении трудоемкости изготовления изделия на некоторую величину, обязательно происходит повышение уровня производительности труда на несколько большую величину, поскольку трудоемкость изготовления продукции и уровень производительности труда являются величинами обратными, но не пропорциональными.

Исходя из значения величины снижения трудоемкости обработки детали, рассчитываем повышение производительности труда (DПТ):

DПТ = (%) (4.33)

Расчет показателей экономической эффективности проектируемой технологии механической обработки детали

Ожидаемая прибыль (условно-годовая экономия) от снижения себестоимости изготовления изделия:

(4.34)

При проектировании новых технологических процессов обработки деталей, повышающих их долговечность, ожидаемая прибыль от снижения себестоимости определяется по формуле:

= (4.35)

где – долговечность (срок службы) изделий соответственно по базовому и проектному вариантам, принимаем 3 и 5 лет.

Если в результате внедрения проектируемого варианта технологии или оборудования снижается процент брака продукции, ожидаемая прибыль определяется по формулам:

а) если брак окончательный (неисправимый), то

= , (4.36)

где - процент брака деталей по базовому и проектному вариантам, принимаем 10 % и 3 %;

– масса заготовки, кг.

б) если брак исправимый

= , (4.37)

где - себестоимость исправления брака по базовому и проектному вариантам принимаем 250 руб. и 120 руб.

Если изделие с применением данной технологии изготавливается полностью и готово для продажи потребителю, то необходимо рассчитать налог на прибыль по формуле:

(4.38)

где – коэффициент налогообложения на прибыль (принимаем = 0,32)

Чистая прибыль, ожидаемая от снижения себестоимости продукции, рассчитывается по формуле:

(4.39)

Годовой экономический эффект от внедрения в технологический процесс более производительного оборудования рассчитывается по формуле 1.9:

= []

где – нормативный коэффициент сравнительной экономической эффективности = 0,33.

Срок окупаемости капитальных вложений рассчитывается в том случае, если выполняется неравенство:

то есть, если проектный вариант является более капиталоемким.

Срок окупаемости капитальных вложений рассчитывается по формуле 1.6.

= (лет)

Для определения горизонта расчета полученное значение округляем до ближайшего целого числа. В машиностроении не должно превышать 4 года, в противном случае мероприятие по внедрению нового оборудования считается неэффективным.

Определение расчетного коэффициента сравнительной экономической эффективности капитальных вложений

Эффективность затраченных на внедряемое мероприятие средств, можно определить, рассчитав коэффициент сравнительной экономической эффективности по формуле 1.5.

Если расчетное больше чем , то снижение себестоимости больше нормативной величины и внедряемое мероприятие является эффективным.

Машиностроение

Системы управления на машиностроительном предприятии

Требования к бланкам документов и оформлению документов

Те­х­но­ло­гические ме­то­ды производства за­го­то­вок деталей машин

Литейные базы

Конструктивное оформление элементов литых заготовок

Классификация отливок по сложности

Назначение литейных уклонов

Виды специального литья

Литье в кокиль

Разработка чертежа кокильной отливки

Центробежное литье и литье под давлением

Механизм пластической деформации

Общие сведения

Волочение и прессование.

Заготовки: понятия и способы получения

Автоматизация производственных процессов

Сборка машин

СБОРКА ТИПОВЫХ УЗЛОВ МАШИН

Подготовка деталей к сборке

СБОРКА РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ

СБОРКА НЕПОДВИЖНЫХ НЕРАЗЪЕМНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

СБОРКА ЧЕРВЯЧНЫХ ПЕРЕДАЧ

Зубообработка: методы и способы

Зубообработка

Зубообрабатывающие станки

Принципы образования зубьев и методы зубодолбления

Зажимные приспособления

Экономика отрасли

Организация производства и менеджмент

Себестоимость продукции

Виды себестоимости продукции

Общие капитальные вложения в оборудование рассчитываются по формуле:

Удельные капитальные вложения в оборудование (капитальные вложения на изготовление одной детали) рассчитываются для двух сравниваемых вариантов сварки изделия:

Дополнительные капитальные вложения в оборудование рассчитываются для определения более капиталоемкого варианта.

Базовый

Проектный

Внепроизводственные расходы

Определение расчетного коэффициента сравнительной экономической эффективности капитальных вложений

Технологические методы производства заготовок деталей машин