Экономические связи в производственном процессе
Состоятельность предприятия определяется тем, является ли его продукция конкурентоспособной, т.е. обладает ли она наилучшим сочетанием достаточно высокого качества и умеренной цены. Последнее в значительной мере определяется рациональностью конструкции и применяемой технологии.
Себестоимость изделия (С) оценивается расходами (на единицу продукции) на материалы М, амортизацию, содержание и эксплуатацию оборудования О и приспособлений П, расходами на инструмент И, а также начислениями на расходы по заработной плате, на социальные нужды a1 и накладными расходами a2, начисляемыми на расходы по заработной плате З:
,
где р – число различных марок материалов, расходуемых на единицу продукции;
m – число операций, которые проходит единица продукции при ее изготовлении.
Теперь, когда мы имеем представление о технологических процессах получения заготовок деталей машин, методах обработки деталей, можно наметить пути снижения себестоимости изделия.
Сокращение расходов на материалы может быть достигнуто путем уменьшения материалоемкости конструкции и массы отходов, образующихся в процессе обработки изделия.
Рациональность использования материалов характеризуется коэффициентом использования материала hv:
,
где Gизд и Gмат – соответственно масса изделия и масса материала, затраченного на его изготовление.
Значительное количество отходов и потерь металла возникает при получении заготовок деталей: угар металла при плавке, остатки в плавильных агрегатах, окалина, отходы в виде облоя, обрезков, брака заготовок.
При механической обработке большую долю отходов составляет стружка; помимо нее в отходы идут обрезки проката, из которого получают заготовки, обрезки при раскрое листового материала, забракованные детали.
Рис. 4.1. Заготовка клапана
|
Большую экономию материала и снижение трудоемкости механической обработки дает переход от литья в землю к литью в кокиль, оболочковые формы и другим способам литья, от свободной ковки к штамповке в закрытых штампах. Большой эффект может быть получен при использовании операций холодного пластического деформирования. Так, например, непосредственное получение болтов из круглого прутка на холодновысадочных автоматах с накаткой резьбы снижает отход металла при изготовлении болтов М10 в 2,4 раза по сравнению с изготовлением тех же болтов из шестигранного прутка на токарном автомате.
Экономию металлов может дать применение пластмасс, металлокерамических и других неметаллических материалов, а также использование конструкции детали, отдельные части которой сделаны из разных материалов. Например, головка клапана двигателя внутреннего сгорания (рис. 4.39) работает в потоке газов с высокой температурой, в то время как стержень клапана работает в нормальных условиях.
Стыковая сварка позволяет сделать стержень клапана из хромистой стали 40Х, а головку клапана из дорогостоящей легированной жаростойкой стали 40Х10С2М.
Сокращение расходов на заработную плату производственных рабочих и наладчиков может быть осуществлено путем уменьшения числа технологических операций, снижения квалификации работы за счет её упрощения, сокращения времени выполнения операций, увеличения числа единиц оборудования, обслуживаемых одним рабочим или наладчиком.
Расходы по зарплате вспомогательных рабочих (крановщиков, подсобных рабочих и др.) возможно сократить за счет механизации и автоматизации вспомогательных работ.
Расходы по зарплате инженерно-технического состава, служащих и прочих работников, не участвующих непосредственно в производственном процессе, входят в состав накладных расходов, учитываемых в формуле себестоимости коэффициентом a2; они могут быть сокращены путем рациональной организации производства, применения современных средств проектирования и учета: вычислительной техники и программного обеспечения, перехода к комплексной автоматизации производства.
Сокращение расходов на содержание, амортизацию и эксплуатацию средств труда (оборудования, приспособлений, инструмента) достигается:
-бережным отношение к средствам труда: своевременной и квалифицированной диагностикой и техническим обслуживанием (очистка, регулировка, смазывание, ремонт, работа на режимах, обеспечивающих экономически выгодную стойкость инструментов и т.п.);
-рациональной политикой по обновлению оборудования, приспособлений и инструментов;
-повышением коэффициента использования оборудования, особенно дорогостоящего – работа в две, три смены;
-рациональным использованием помещений.
Сокращение расходов путем повышения технологичности конструкции.
Из-за специфики конструкций и условий производства затруднительно дать универсальные рекомендации по повышению технологичности конструкции, поэтому ограничимся некоторым примерами.
На рис. 4.40 показаны 3 конструкции колпачка.
Для небольшого объема выпуска технологичной является конструкция колпачка, который может быть обработан на одном токарном станке (рис. 4.40а) доступна заготовка - пруток, не требуется специального оборудования, оснастки, инструмента.
С увеличением объема выпуска лимитирующей становится операция сверления; целесообразным является переход на четырёхшпиндельный токарный автомат, где обработка отверстия и наружной поверхности может быть распределена между двумя позициями (рис.4.40б). Но чтобы сверло Æ25мм, подводимое с ускоренной подачей, не оставляло риски на поверхности отверстия, обработанного на предыдущей позиции, диаметр последнего пришлось увеличить (до 27мм). По тем же соображениям следует увеличить диаметр наружной поверхности, обрабатываемой одновременно с отверстием Æ25мм.
а б в
Рис. 4.2. Конструкция колпачка, технологичная для различных объемов выпуска
|
При большом количестве колпачков, подлежащих изготовлению, становится экономичным получать их из листа - вытяжкой. В этом случае технологичной является конструкция колпачка, представленного на рис. 4.39в.
Практически любой технологический процесс изготовления детали или изделия можно спроектировать в нескольких вариантах. Варианты технологического процесса сравнивают на основании таких показателей, как трудоемкость изготовления детали, коэффициент использования материала (отношение массы готовой детали к массе заготовки), коэффициент загрузки оборудования и т.п. Полную оценку вариантов производят путем сравнения себестоимости изготовления изделия.
В качестве основных факторов, влияющих на себестоимость единицы продукции (С), выделяют расходы на амортизацию и содержание помещений Рп, Роб, оснастки Рпр и инструмента Ри, зарплату З и начисления на зарплату a%, а также расходы на материалы (М) за вычетом стоимости реализованных отходов:
.
Для выбора наиболее экономичного варианта процесса расходы на выполнение каждого варианта разделяют на две группы: не зависящие от количества изделий, подлежащих выпуску, и зависящие от него [8]. В первую группу (А) включают первоначальные затраты на оборудование, оснастку, инструмент и др. Во вторую (В) - затраты на зарплату производственным рабочим, материалы, содержание и амортизация оборудования, помещений, включая стоимость воды, тепловой и электрической энергии. В соответствии с этим себестоимость единицы продукции С=А+В×n, где n - число изделий.
Сопоставление вариантов наглядно иллюстрирует график (рис. 4.39), на котором показаны 2 варианта технологического процесса.
Первый вариант предполагает А1 первоначальных затрат; при n³n1 требуется, например, новая единица оборудования, а при n³n2 еще одна дополнительная единица оборудования (либо замена станка на более производительный). Второй вариант характерен относительно большими первоначальными затратами А2 (например, предполагает получение высокоточной заготовки прецизионным литьем), но даже при n³n2 дополнительные постоянные затраты не потребуются.
Рис. 4.41. График сопоставления вариантов технологических процессов
|
Из схемы видно, при каких значениях n выгоден и насколько тот или иной вариант технологического процесса.
При сравнении вариантов определяют также срок окупаемости (Ток) дополнительных капитальных вложений на оборудование и оснастку по принятому варианту:
где К1 и К2 - капитальные вложения по 1 и 2 вариантам,
(К2 - К1) - дополнительные капиталовложения,
С1 и С2 - себестоимость годового выпуска по соответствующим вариантам,
(С1 - С2)- годовая экономия от применения второго варианта.
Вопросы для самопроверки
Дайте краткую характеристику стадиям жизненного цикла изделия.
Дайте оценку инвестиций на стадиях жизненного цикла изделия.
Суть НИОКР, виды проектных работ, их характеристика.
Связь стандартизации с производством.
Чем характеризуется качество изделий?
Стандарты как “техническая конституция”.
По каким признакам оценивается геометрическая точность деталей?
Изобразите схему полей допусков посадки в системе вала, если известно, что допуск вала Тв=150мкм, наибольший натяг Нmax=350мкм, координата средины поля допуска отверстия D0Аот6=-200мкм, номинальный размер Æ35мм. Укажите предельные размеры деталей, значение наименьшего натяга.
Изобразите схему полей допусков посадки в системе отверстия, если известно, что номинальный размер Æ45мм, допуск отверстия ТА=200мкм, вала ТВ=200мкм, наименьший зазор Smin=100мкм.
Нормирование и средства контроля шероховатости поверхности.
Дайте характеристику международной системы допусков и посадок для гладких цилиндрических изделий. Приведите примеры обозначения посадок на чертежах.
Методология назначения допусков на детали конструкции.
В линейной размерной цепи номинальные размеры звеньев равны: А1=А2=А3=20мм. А1 и А2 - увеличивающие звенья; замыкающее звено Аå= 
. Определите методом “минимум-максимум” значения всех составляющих звеньев.
В трехзвенной размерной цепи А1=20+0,3 - уменьшающее звено, А2= 
- увеличивающее звено. Найдите методами “минимум - максимум” и теоретиковероятностным значения замыкающего звена Аå.
В линейной размерной цепи А1=10-0,1 и А2 - уменьшающие звенья; замыкающий размер Аå= 
, A3 и A4= 
- увеличивающие звенья. Определите А2=А3=?
По каким признакам оцениваются свойства конструкционных материалов?
В чем сущность процесса получения чугуна?
В чем сущность получения стали?
Как получают алюминий?
Что такое закалка стали и для чего она делается? Назначение других видов термической обработки заготовок.
Из чего целесообразно изготавливать следующие изделия: корпус электродвигателя, корпус редуктора, капот автомобиля, рессоры автомобиля, зубило, валы, трубы водопроводной системы?
Какие Вы знаете разновидности сталей и как они обозначаются?
Основные свойства меди, алюминия, титана и их применение в технике.
Преимущества и недостатки изготовления деталей методами литья.
Как изготавливается песчано-глинистая литейная форма?
Проектирование оснастки для получения литейных форм.
Что представляет собой литье по выплавляемым моделям? Преимущества и область применения этого метода.
Какие Вы знаете разновидности штамповки? В каких случаях целесообразно использовать эти способы изготовления деталей?
Дайте характеристику прокатного производства. Приведите примеры изделий, получаемых с помощью прокатки.
Основные принципы изготовления деталей с помощью волочения, прессования.
Как изготавливают трубы?
Как делают проволоку?
Опишите технологический процесс изготовления известной вам конструкции отопительных батарей.
Как получают металлические профили: рельсы балки, уголки и т.п.?
Как делают гвозди?
Как изготавливают металлические кастрюли?
Сварка металлов. Область применения процесса. Классификация. Суть сварки плавлением.
Технология дуговой сварки. Какие навыки следует приобрести для качественного выполнения сварочных работ?
Каким способом (способами) можно сварить металлические листы толщиной 0,1мм и 0,01мм?
Суть процесса сварки давлением. Области рационального применения, примеры.
Причины возможного коробления отливок в процессе обработки заготовки или эксплуатации детали.
Объясните причины коробления литых деталей и сварных конструкций.
Область применения и суть технологии порошковой металлургии.
Принципы выбора заготовок для изготовления деталей машин.
Поясните, почему обработка резанием остается самым мобильным и универсальным технологическим способом изготовления деталей машин?
Проанализируйте погрешности, возникающие при обработке металлов резанием.
Дайте краткую характеристику методов лезвийной обработки материалов.
Понятие технологической базы. Примеры. Значение правильного выбора баз.
Как устроен металлорежущий станок? Приведите примеры.
Как составляется маршрутный технологический процесс обработки детали. Приведите примеры.
Суть процесса и область применения абразивной обработки материалов.
Проанализируйте типовые операции технологического процесса обработки валов.
Технологические процессы нарезания наружных резьб.
Типовые операции технологического процесса обработки корпусных деталей.
Дайте сравнительную характеристику технологических процессов обработки высокоточных отверстий.
Дайте сравнительную характеристику методов обработки плоскостей.
Дайте сравнительную характеристику методов высокоточной обработки цилиндрических поверхностей.
Станки с числовым программным управлением и автоматизированные станочные комплексы: суть, значение, перспективы.
Физическая сущность и примеры рационального использования электроэрозионной обработки.
Физическая сущность и примеры рационального использования ультразвуковой обработки.
Каким образом возможно выполнить отверстие диаметром 0,5мм в алмазе?
Какие технологические операции целесообразно выполнить с применением электронно-лучевой обработки?
Каким методом возможно выполнить в закаленном шаре отверстие с винтообразной осью?
Сущность и область применения электрохимической обработки.
Каким образом получают детали из пластмасс?
Как устроена пресс-форма для получения пластмассовых деталей? Какими методами обрабатывают наиболее важные детали пресс-формы?
Что представляет собой вырубной штамп? Как изготавливают вырубные штампы, например, для деталей электродвигателя.
Методы автоматизированной сборки. Способы регулирования точности сборочных размерных цепей. Приведите примеры.
Перспективы и проблемы автоматизированного производства.
Поясните сущность системы “изделие - технология - машина”.
ЛИТЕРАТУРА
Основная
1. Мосталыгин Г.П., Толмачевский Н.Н. Технология машиностроения:-.-Учебник для вузов по инженерн. экон. спец. -М.: Машиностроение, 1990. - 228 с.: ил.
2. Технологические процессы машиностроительного производства. Под ред. Ю.В.Копыленко, Е.Н.Ланского, В.В.Павлова и др. Учебное пособие (альбом). -М, МГТУ “Станкин”. 1994. -160 а. л.
3. Технология конструкционных материалов. А.М. Дальский, И.А. Арутюнова, Т.М. Барсукова и др. Учебник для вузов. -М.: Машиностроение, 1977. - 664 с.: ил.
Дополнительная
1. Амиров Ю.Д. Основы конструирования: творчество - стандартизация - экономика: Справочное пособие. - М.: Издательство стандартов, 1991. - 392 с.
2. Ковшов А.Н. Технология машиностроения: Учебник для студентов машиностроит. спец. вузов. - М.: Машиностроение, 1987.- 320 с.: ил.
3. Якушев А.И. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения: Учебник - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1979.- 343 с.: ил.
4. Проектирование технологии: Учебник для студентов машиностроит. спец. вузов/ И.М.Баранчукова, А.А.Гусев, Ю.Б.Крамаренко и др.; Под общ. ред. Ю.М.Соломенцева. - М.: Машиностроение, 1990. - 416 с.: ил.
5. Новиков В.Ю., Схиртладзе А.Г. Технология станкостроения: Учеб. пособие для техникумов по спец. “Производство станков с программным управлением и роботов”. - М.: Машиностроение, 1990. - 256с.: ил.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение...................................................................................................................................... 2
1. Производственный и технологический процессы.................................................... 2
1.1. Производственный и технологический процессы.......................................... 2
1.2. Стадии жизненного цикла изделия...................................................................... 2
1.3. Стандартизация технических решений.............................................................. 2
1.3.1. Основы стандартизации..................................................................................... 2
1.3.2. Взаимозаменяемость, точность, допуски и посадки....................................... 2
1.3.3. Размерный анализ конструкции........................................................................ 2
1.3.3.1. Элементы теории размерных цепей................................................... 2
1.3.3.2. Примеры расчета размерных цепей.................................................... 2
1.3.3.3. Регулирование точности размерных цепей....................................... 2
2. Конструкционные материалы и технология их производства............................ 2
2.1. Конструкционные материалы: классификация, свойства.......................... 2
2.1.1. Свойства металлов и сплавов............................................................................ 2
2.2.1.1. Свойства черных металлов.................................................................. 2
2.1.1.2. Свойства цветных металлов и сплавов.............................................. 2
2.1.2. Изменение структуры и свойств материала..................................................... 2
2.2. Технология производства металлов.................................................................... 2
2.2.1. Выплавка чугуна................................................................................................. 2
2.2.2. Производство стали............................................................................................ 2
2.2.3. Получение алюминия......................................................................................... 2
3. Технологические процессы получения заготовок и деталей машин................ 2
3.1. Технологические процессы литья........................................................................ 2
3.1.1. Разработка чертежа отливки, изготовление оснастки.................................... 2
3.1.2. Изготовление литейной формы, получение отливки..................................... 2
3.1.3. Специальные способы литья............................................................................. 2
3.2. Технологические процессы обработки металлов давлением..................... 2
3.2.1. Прокатное производство.................................................................................... 2
3.2.2. Ковка, горячая штамповка................................................................................. 2
3.2.3. Холодная штамповка.......................................................................................... 2
3.2.4. Производство машиностроительных профилей.............................................. 2
3.3. Технологические процессы сварки и резки металлов.................................. 2
3.3.1. Способы сварки плавлением............................................................................. 2
3.3.2. Способы сварки давлением............................................................................... 2
3.3.3. Резка металлов..................................................................................................... 2
3.4. Порошковая металлургия....................................................................................... 2
3.5. Изготовление деталей из пластмасс.................................................................... 2
4. Обработка заготовок деталей машин........................................................................... 2
4.1. Обработка материалов резанием.......................................................................... 2
4.1.1. Виды обработки резанием, оборудование, оснастка....................................... 2
4.1.2. Элементы механики процесса резания............................................................. 2
4.1.2.1. Деформации и напряжения при резании........................................... 2
4.1.2.2. Силы резания......................................................................................... 2
4.2. Точность и качество поверхности при обработке резанием........................ 2
4.2.1. Влияние факторов процесса резания на точность обработки........................ 2
4.2.2. Формирование микронеровностей на обработанной поверхности.............. 2
4.2.3. Наклеп и остаточные напряжения при обработке резанием.......................... 2
4.3. Технологические процессы электрофизических,
электрохимических и других методов обработки............................................ 2
4.3.1. Электроэрозионные методы обработки............................................................ 2
4.3.2. Электрохимические методы обработки............................................................ 2
4.3.3. Ультразвуковая обработка.................................................................................. 2
4.3.4. Светолучевая обработка..................................................................................... 2
4.4. Основы проектирования технологических процессов
изготовления деталей................................................................................................ 2
4.4.1. Этапы разработки технологического процесса обработки детали................ 2
4.4.2. Базирование заготовок, деталей........................................................................ 2
4.4.3. Методы обработки типовых поверхностей деталей машин........................... 2
4.4.3.1. Обработка плоских поверхностей...................................................... 2
4.4.3.2. Обработка цилиндрических поверхностей........................................ 2
4.4.3.3. Обработка резьб.................................................................................... 2
4.4.3.4. Обработка отверстий............................................................................ 2
4.4.4. Определение припусков на механическую обработку................................... 2
4.4.5. Технология изготовления типовых деталей.................................................... 2
4.4.5.1. Технология изготовления валов.......................................................... 2
4.4.5.2. Обработка корпусных деталей............................................................ 2
4.4.5.3. Технологический процесс обработки фланца................................... 2
1.3.4. Автоматизация производства............................................................................ 2
4.4.6. Экономические связи в производственном процессе..................................... 2
Вопросы для самопроверки.................................................................................................. 2
Литература.................................................................................................................................. 2
Марк Георгиевич Гольдшмидт
Производственные процессы
Учебное пособие
Научный редактор д-р техн. наук Г.Л. Куфарев
Редактор
О.М. Васильева
Компьютерная верстка:
А.Г. Бригадин
С.Ф. Сизаск
Подписано к печати
Формат 60х84/16. Бумага ксероксная.
Плоская печать. Усл. печ. л. 6,74. Уч.-изд. л. 6,11
Тираж экз. Заказ . Цена свободная.
ИПФ ТПУ. Лицензия ЛТ №1 от 18.07.94.
Типография ТПУ. 634004, Томск, пр. Ленина, 30.
[1] Под жесткостью какого-либо элемента технологической системы, например, обрабатываемой детали, понимают отношение составляющей Py силы резания к смещению Dy данного элемента в направлении действия силы.
[2].Седов. Л.И Механика сплошной среды. Т.2. -М.: Наука, 1973.-С.430.