Производственный процесс и его разработка. Подготовительные работы

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ПРОЦЕСС И ЕГО РАЗРАБОТКА ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ Разработке производственного процесса для проектирования сборочно-сварочного цеха (отделения, участка) предшествует ряд подготовительных работ. Цель этих работ заключается: 1) в систематизации и доработке имеющихся исходных материа­лов, 2) в пополнении их необходимыми недостающими сведениями и документальными данными и 3) в определении объема работ по проектированию производственного процесса. Первым этапом подготовительных работ служит детальное ознакомление с производственной программой проектируемого цеха Вторым этапом является ознакомление с заданными объектами производства проектируемого цеха. Оно включает следующие работы: 1- ознакомление с назначением и условиями эксплуатации предусмотренных к изготовлению изделий; 2- изучение чертежей изделий и предусмотренных способов соединения между собой всех деталей и сборочных узлов в целое изделие; 3- распределение деталей всех изделий расчетной программы на следующие группы: 1) детали, изготовляемые в проектируемом цехе, необходимые для сборки в нем заданных изделий и для комплектов запасных частей к ним; 2) детали, изготовляемые в проектируемом цехе для других цехов завода; 3) детали, поступающие из других цехов завода на сборку заданных изделий в проектируемом цехе; 4) детали и полуфабрикаты, приобретаемые в готовом виде на стороне для сборки в проектируемом цехе заданных изделий; 4- выявление степени ответственности всех элементов конструкций заданных изделий и требуемой точности их изготовления, сборки и сварки; 5- ознакомление с техническими условиями приемки, испытания и контроля качества готовых изделий, включенных, в производственную программу проектируемого цеха. В результате выполнения работ «1», «4» и «5» устанавливают требования к проектируемой технологии изготовления деталей, сборки и сварки узлов и в целом заданных для производства изделий, а также к контролю их качества. Одновременно с рассмотрением чертежей («2») должны быть выявлены возможности рациональной замены указанных в них различных способов соединения деталей между собой другими способами, более технологичными, совершенными и экономичными.(клепка, пайка, болтовые соединения) Такие изменения в чертежах заданного изделия могут быть окончательно приняты только после согласования с организацией, разработавшей его проект и чертежи. В итоге выполняемого по спецификациям рабочих чертежей распределения деталей заданных изделий на четыре группы («3») определяют объем работ по проектированию технологических процессов для каждого отделения цеха и производственную связь последнего с другими цехами завода, выражаемую годовым грузооборотом между ними (в тоннах за год либо в процентах от программы годового выпуска проектируемого цеха). СОСТАВ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССА И ОБЩАЯ МЕТОДИКА ЕГО РАЗРАБОТКИ Производственный процесс изготовления заданных изделий включает различные технологические, контрольные и транспортные операции. Рациональное последовательно-параллельное осуществление всего необходимого для изготовления заданных изделий комплекса этих операций должно обеспечивать удовлетворительное в технико-экономическом отношении выполнение программы проектируемого производства в предусматриваемые сроки При современном состоянии развития науки о сварке и сварочной техники стало возможным определять расчетным путем оптимальные режимы сварки, свойства металла сварных соединений, величину сварочных деформаций и напряжений, а также режимы технологических способов по предупреждению либо снятию (или снижению) последних в изготовляемых конструкциях. В связи с этим в практику проектирования технологические процессов сварочной техники за последние годы начали внедряться научно обоснованные инженерные расчеты [4], [5] и [8}| Особенно широкое применение получили расчетные методы определения оптимальных режимов сварки, т. е. обеспечивающих получение сварных соединений высокого качества. Проект технологического процесса изготовления сварной конструкции должен включать не только комплексную разработку всех технических вопросов ее производства, но и сравнительный экономический анализ возможных рациональных его вариантов. Производственный процесс в сборочно-сварочных цехах обычно подразделяется на два основных процесса: а) изготовление деталей и б) сборка и сварка технологических узлов и в целом заданных изделий. В этом комплексе ведущим и обусловливающим выпуск продукции сборочно-сварочного цеха является процесс сборки и сварки. Процесс же изготовления деталей должен обслуживать сборку и сварку бесперебойной подачей деталей требуемого качества и надлежащей точности. Поэтому он выполняет подчиненную роль в сварочном производстве. Кроме того изготовление деталей может быть организовано в самостоятельном заготовительном цехе. При разработке проекта в стадии «проектное задание», производственный процесс обычно заимствуют из соответствующего типового проекта и корректируют его применительно к заданной программе производства либо составляют «маршрутную технологию» изготовления изделий заданной программы. Разработка маршрутного технологического процесса заключается в установлении последовательного перечня операций по изготовлению в проектируемом цехе деталей заданного изделия и операций сборки и сварки их в технологические узлы и в изделие в целом. В общем случае для проектируемого сборочно-сварочного цеха такой перечень может включать технологические операции, закрепляемые за определенными типами оборудования или рабочих мест и относящиеся к следующим группам работ. 1- Первичная обработка металла, включающая правку и рас­крои крупных (громоздких) кусков проката на более мелкие заготовки, транспортабельные в пролетах цеха. 2- Изготовление деталей и их обработка, включающие наметку (или разметку) на основном металле подлежащих изготовлению деталей, последующую вырезку деталей и придание им заданных по чертежу размеров и формы. 3- Сборка и сварка деталей в технологические узлы и комплекты изделия. 4- Общая сборка и сварка технологических узлов и комплектов в целое изделие. 5- Поверхностные покрытия изделий, включающие грунтовку и окраску готовой продукции, а также другие отделочные paботы. В процессе составления маршрутной технологии выясняют необходимые для ее выполнения типы технологического, контрольного и транспортного оборудования и оснастки, намечают; специальности и квалификацию (разряд) рабочих, необходимое количество их на каждом рабочем месте и устанавливают приближенно продолжительность работ на всех рабочих местах. В этих случаях трудоемкость изготовления сварных узлов и изделий (необходимую для последующих расчетов количественного состава элементов производства) определяют по показателям (с соответствующей корректировкой) ранее выполненных проектов или по отчетным данным действующих предприятий, изготовляющих аналогичные либо конструктивно подобные изделия. При выборе оборудования и оснастки, а также при назначении состава рабочих следует руководствоваться специальными расчетами(поговорим позднее). Все результаты проведенной разработки вносят в ведомость маршрутного технологического процесса которую используют в дальнейшей разработке проекта. При составлении технического проекта (либо в стадии «рабочие чертежи») производственный процесс разрабатывают с необходимой степенью детализации, в зависимости от типа проектируемого производства. При этом технологию проектируемого производства разрабатывают в два этапа: а) предварительная и б) окончательная (детальная) разработка технологического процесса. Предварительная разработка технологических процессов включает: а) разбиение изделий (по их чертежам) на сборочные комплекты — технологические узлы, группы и подгруппы с выделением базовых деталей, подгрупп и групп; б) установление рациональной последовательности рабочих операций — сборочных, сварочных, технического контроля и транспортных, включая выбор целесообразных способов сборки сварки каждого изделия на основе технико-экономического сравнения различных возможных вариантов технологии выполнения (см. п. 16); в) назначение способов обработки металла и установление рациональной последовательности рабочих операций по изготовлению деталей и их подготовке в соответствии с выбранным способом сварки и техническими условиями по обеспечению требуемого качества заданной продукции г) выбор типов сборочного, сварочного, станочного и прочего производственного оборудования и оснастки, необходимых для осуществления намеченного технологического процесса. Выполнение перечисленных выше проектных работ сопровождается обычно составлением графических схем (фиг. 11) производственного процесса сборочно-сварочных работ (либо краткими описаниями, заменяющими эти схемы) и заполнением ведомости сборочно-сварочных узлов, учебный пример составления которой применительно к несложному изделию (фиг. 12) показан в табл. 9. При этом согласно помещенным ниже указаниям (п. 19), для обеспечения максимального сокращения длительности цикла изготовления продукции в поточном производстве в данном примере выполнено расчленение заданного изделия на возможно большее количество технологических узлов и подузлов. Фиг. 12. Кузов шахтной вагонетки: 1 — лобовина, штампованная с отбортовкой; 2 — боковина, сваренная из трех листов; 3 — полосы жесткости продольные; 4— то же поперечные; 5 — накладка; 6 — поперечина распорная. В результате предварительной разработки технологических процессов устанавливают: а) наиболее целесообразные для производства заданных изделий варианты расчленения их на сборочные комплекты; б) наиболее целесообразные в технико-экономическом отношении варианты способов выполнения отдельных видов работ. Эти варианты принимают в основу окончательной детальной разработки технологического процесса. Детальную разработку технологических процессов выполняют по каждому отделению (участку) проектируемого цеха в отдельности: 1. По сборочно-сварочным отделениям разрабатывают процессы сборки и сварки одной транспортной партии узлов (изделий) 2. По заготовительному отделению проектируемого цеха детальный технологический процесс составляют на первичную обработку единицы проката металла и на последующую обработку одной транспортной партии деталей. При этом трудоемкости всех операций определяют путем их технического нормирования, а продолжительности работ на каждом сборочно-сварочном стенде и на каждом станке — посредством составления циклограмм этих работ (см. п. 15). Значения трудоемкостей на годовую программу производства получают умножением отдельных трудоемкостей (сборки, сварки, обработки и т. п.) изготовляемой расчетной единицы (транспортной партии) на соответствующее количество таких единиц в заданной программе. В целях ускорения проектирования указанные технологические разработки выполняют по всем отделениям сборочно-сварочного цеха одновременно. В результате детальной разработки технологических процессов должны быть достигнуты: а) наименьшая возможная трудоемкость всех производственных операций (сборочных, сварочных, предварительной и последующей механической и термической обработки и пр.) путем применения высокопроизводительных способов и приемов работ, рациональных сборочных приспособлений (с учетом необходимых мероприятий по предупреждению деформаций свариваемых изделий), совершенной аппаратуры и оборудования, комплексной механизации и автоматизации подлежащих выполнению работ б) минимальная продолжительность производственного цикла изготовления изделий в соответствии с заданным количеством их на годовую программу; в) минимальное общее потребное количество рабочих, участвующих в выполнении технологического процесса, путем совмещения профессий, многостаночного обслуживания и комплексной механизации и автоматизации производства; г) наилучшее ( с высокой загрузкой) использование производственного, транспортного и вспомогательного оборудования; д) наименьшее количество отходов материалов; е) наименьший возможный расход производственной энергии В целях наиболее удобного расположения всех записей и расчетных данных разработку технологических процессов выполняют на особых бланках, называемых ведомостями технологического процесса, технологическими картами и инструкционным картами. Эти бланки после их заполнения составляют документацию разработки технологического процесса. Формы таких бланков не стандартизованы, поэтому в каждой отрасли машиностроения разработаны и практически применяются различные формы бланков указанной документации. Общее содержание их зависит от степени детализации разработки технологического процесса, выполняемой различно для разных типов проектируемого производства. Разработка технологии изготовления изделий единичного и мелкосерийного производства ограничивается составлением технологических (маршрутных) ведомостей. В проектах цехов (отделений, участков) серийного производства для основных наиболее характерных и сложных изделий составляют технологические карты, а для прочих изделий — технологические (маршрутные) ведомости. Для всех изделий крупносерийного и массового производства составляют подробные технологические карты, дополняемые (преимущественно при массовом производстве) инструкционными картами для каждого рабочего места или по каждой операции. Технологические (маршрутные) ведомости должны включать: 1- наименование и условнее обозначение (марку) изготовляемого изделия; 2- назначение и условное обозначение (номер) узла изделия, на сборку и сварку которого составлена ведомость; 3- количество данных узлов в одном изделии: 4- намеченную вели­чину изготовляемой партии данных узлов изделия или расчет­ное значение такта производства (см. п. 19); 5- перечень деталей, входящих в состав данного узла, с обозначением для каждой из них марки и характеристики материала, чистой массы и коли­чества на один узел; 6- название цеха (отделения, пролета, участка или рабочего места) —изготовителя данного узла; 7- указания, откуда должны поступить детали на сборку и сварку и куда должен быть отправлен изготовленный узел; 8- последовательный перечень операций — технологических, технического контроля и подъемно-транспортных, подлежащих выполнению при сборке и сварке данного узла; 9- указания по каждой операции о типах необходимых орудий производства (сборочного приспособления, сварочной машины, контрольно-испытательного аппарата, рабо­чего и мерительного инструмента и т. п.), а также устройств по технике безопасности (защитные очки, щитки и маски, ширмы, занавески и т. п.) и вспомогательного оборудования (рольганги, склизы, транспортеры и т. п.); 10- сведения по каждой операции о необходимом количестве рабочих требуемых специальностей и квалификации (разряда); 11- укрупненные нормы времени на выполнение каждой операции. Технологические карты (табл. 10 и 11), помимо общих сведений, помещаемых в технологических маршрутных ведомостях (см. выше, позиции 1—7), должны содержать: 8а) последовательный перечень всех операций (основных, вспомогательных, дополнительных и технического контроля) с подразделением их на отдельные переходы; 9а) сведения по каждому переходу, перечисленные выше, в позиции 9, включая данные о принятых способах и режимах сварки; 10а) сведения по каждому переходу, перечисленные выше, в позиции 10; 11а) нормы времени на выполнение каждого перехода и операции в целом, а также расходы (на узел и изделие в целом) основных и вспомогательных материалов (электродов, присадочной проволоки, флюсов, газов и т. д.), топлива и всех видов производственной энергии. Кроме того, в технологических картах должны быть эскизы собираемых и свариваемых узлов. Инструкционные карты составляют подобно технологическим картам, но отдельно на каждую операцию (или ряд последовательных операций, выполняемых на одном рабочем месте), с эскизами и достаточно подробными описаниями каждого перехода, включая сведения о рациональной организации труда и технике безопасности на данном рабочем месте. Помещаемые в технических и инструкционных картах данные о принятых режимах сварки должны включать: а) для дуговой сварки — род и величину сварочного тока, напряжение дуги, скорость сварки, полярность включения и диаметр электрода или проволоки, его тип и марку покрытия, скорость подачи электродной проволоки, вылет электрода и марку флюса (при автоматической и полуавтоматической сварке под флюсом), число слоев шва; б) для аргонодуговой сварки — род и величину сварочного тока, напряжение дуги, скорость сварки, полярность включения, диаметр и тип электрода (плавящийся или неплавящийся) и присадочной проволоки (при неплавящемся электроде), вылет электрода, скорость подачи плавящегося электрода, чистоту аргона(марку или номер состава) и его удельный расход (в дм31 сек),число слоев шва; в) для дуговой сварки в среде углекислого газа — род и величину сварочного тока, напряжение дуги, скорость сварки, полярность включения, диаметр и марку электродной проволоки, скорость ее подачи, вылет электрода, чистоту углекислого газа(сорт) и его удельный расход (в дм3/сек), число слоев шва; г) для контактной стыковой сварки — ступень регулирования сварочного тока (на выбранной машине) или его величину, продолжительность разогрева свариваемых деталей и их оплавления, величину оплавления и осадки, скорость и усилие осадки; д) для контактной точечной сварки — ступень регулирования сварочного тока или его величину, продолжительность прохождения тока при сварке точки, контактное и осадочное усилие, диаметр рабочей поверхности электрода; е) для контактной роликовой сварки—ступень регулирования сварочного тока (или его величину), скорость сварки, продолжительность сварки каждой точки, количество сварок на погонный сантиметр шва или шаг точек шва, цикл прерывания тока, усилие на сварочных роликах, ширину рабочей поверхности роликов; ж) для ультразвуковой точечной сварки — частоту и амплитуду упругих колебаний, контактное усилие и продолжительность его воздействия на свариваемые детали; з) для сварки трением (встык и впритык)—число оборотов вращаемой детали, продолжительность трения свариваемых поверхностей и усилие осадки в момент торможения; и) для газовой сварки — скорость сварки, состав и рабочее давление газовой смеси, размер наконечника газовой горелки, марку и диаметр присадочной проволоки, марку флюса; к) для газовой резки — скорость резки, давление кислорода и размеры подогревающего и режущего сопел газового резака. Детальная разработка технологического процесса делится на две части: 1. планирование технологического процесса (представляющую собой технологическое проектирование производственного процесса (см. пп. 13 и 14) Эта часть включает составление последовательного перечня операций технологического процесса и определение по каждой операции режима ее выполнения, необходимых типов оборудования, оснастки и квалификации рабочих. 2. нормированием технологического процесса (содержит необходимые подсчеты по определению трудоемкости и продолжительности каждой операции, а также затрачиваемых при этом количеств материалов и производственной энергии). В итоге описанной разработки технологического процесса устанавливают по каждой его операции требуемый качественный состав основных элементов проектируемого производства. Кроме того, путем подсчетов значений годовой трудоемкости по каждому предусмотренному виду станочных и ручных работ получают исходные данные для определения необходимого количественного состава элементов производства (см. пп. 23—25). ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ СБОРОЧНО-СВАРОЧНЫХ РАБОТ И РАСЧЕТЫ ОПТИМАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ СВАРКИ Операции процессов сборки в отдельности каждого подузла, узла и готового изделия разрабатывают в соответствии с составленной ранее схемой сборки элементов изделия (см. фиг. 11) либо ведомостью сборочно-сварочных узлов (см. табл. 9). При этом весь процесс сборки изделия, начиная со сборки его подузлов и узлов, подразделяют на отдельные последовательные этапы. Каждый такой этап ограничивают совокупностью сборочных операций, предусматриваемых к выполнению на одном отдельном рабочем месте (сборочном стенде). По окончании первого этапа сборки собранный комплект подлежит передаче на другое рабочее место для выполнения последующего этапа работ и т. д. Во всяком поточном производстве изделий на состав каждой совокупности операций, назначаемых к осуществлению на любом отдельном рабочем месте (сборочном стенде), существенно влияет общая их продолжительность при параллельно-последовательном выполнении. Последняя должна соответствовать условиям, обеспечивающим ритмичность производственного процесса в проектируемом цехе (см. п. 20). Основное требование к технологии любой совокупности сборочных операций, выполняемой на отдельном рабочем месте, заключается в соблюдении наиболее рациональной их последовательности с использованием необходимых приспособлений и оснастки. При этом должны быть достигнуты: а) соответствую­щая требованиям, указанным в чертежах, точность сборки изго­товляемого узла, б) возможная наименьшая продолжительность сборки соединяемых деталей, в) максимальное облегчение условий труда и г) обеспечение безопасности работ. Выполнение этих требований обеспечивают путем применения соответствующих рациональных сборочных приспособлений, подъемно-транспортных устройств и механизации сборочных процессов. При детальной разработке технологических процессов сборки и сварки необходимо учитывать, что обозначенные на узловых чертежах способы соединения как отдельных деталей между собой, так и узлов в целое изделие назначены его конструктором. В основу выбора способов выполнения сварных соединений при разработке чертежей изделия конструктор обязан принимать условия не только конструктивного, но и технологического и экономического характера, с учетом типа будущего производства проектируемых изделий (массовое, серийное или единичное производство). Удовлетворительное решение этих задач наилучшим образом достигается в тех случаях, когда проектирование конструкции и технологического процесса изготовления сварного изделия осуществляется совместно конструкторами и технологами, т. е. при организации конструктивно-технологического проектирования сварных изделий и технологических процессов их изготовления [31. При разработке технологического процесса необходимо запроектированное конструктивное оформление сварных соединений дополнить данными, подразделяемыми на следующие три группы: 1) определение рациональной степени механизации сборочно-сварочных операций исходя из технико-экономической ее эффективности в условиях проектируемого производства; примерами решаемых при этом вопросов могут служить сборка в стационарных либо в передвижных приспособлениях с ручным или с механизированным приводом, сварка ручная, полуавтоматическая либо автоматическая и т. п.; 2) выбор наиболее целесообразных приемов и последовательности выполнения сборочно-сварочных операций с целью повышения точности изготовления заданных изделий и снижения общей трудоемкости работ, например: сборка без прихваток Либо с прихватками, с предварительным обратным выгибом деталей или без него и т. д.; 3) установление рациональных режимов сварки и (если требуется) термообработки, зависящих от свойств свариваемых материалов, их толщины и конструктивных форм выполняемых соединений. Данные, отнесенные к первой группе, устанавливают технологи на основе результатов сравнительного технико-экономического анализа различных вариантов механизации проектируемого производственного процесса. Применяемая для этой цели методика экономических расчетов изложена ниже, в п. 16. Данные второй группы заключаются в учете остаточных деформаций, неизбежных при изготовлении всякой сварной кон­струкции, возникающих как при ее сварке, так и в результате различных операций механической или термической обработки после сварки. Эти сварочные деформации зависят от большого числа различных конструктивных и технологических факторов. Для учета их влияния на окончательные размеры и форму подлежащих изготовлению сварных изделий необходимы расчеты, составляющие содержание одного из основных разделов проекта всякой ответственной сварной конструкции. Расчетное определение общих и местных сварочных деформаций в процессе проектирования сварных конструкций позволяет сравнительно оценивать различные варианты конструктивных